[논문]기온과 봄 식물계절지수와의 관계

장정걸; 유성태; 김병도; 손성원; 이명훈

doi:10.7732/kjpr.2020.33.2.106

기온과 봄 식물계절지수와의 관계
The Relationship Between Temperature and Spring Phytophenological Index 원문보기

韓國資源植物學會誌 = Korean journal of plant resources, v.33 no.2, 2020년, pp.106 - 115

장정걸 (대구수목원) , 유성태 (대구수목원 교육연구팀) , 김병도 (대구수목원 교육연구팀) , 손성원 (국립수목원 식물자원연구과) , 이명훈 (대구수목원 교육연구팀)

초록
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본 연구는 봄 식물계절지수와 기온지표와의 관계를 알아보기 위해 지난 9년간(2010년-2018년) 대구수목원, 팔공산, 주왕산, 가야산에 공통적으로 생육하는 소나무, 일본잎갈나무, 신갈나무, 진달래, 생강나무, 당단풍나무 6종을 대상으로 발아, 개화, 개엽의 봄 식물계절 시기의 변화 경향과 기온간의 관계를 파악하였다. 기온의 변화는 9년동안2월 보다 3~4월의 월평균 기온이 증가하였으며, 지역별로 수목원과 팔공산의 평균기온이 높았다. 발아, 개화, 개엽은 수종별로 생강나무가 가장 빠르며 소나무가 가장 느렸고, 지역별로 수목원에서 가장 빨리 식물계절시기가 도래하였다. 봄 식물계절시기는 -1.267~-6.151일/9년 정도 앞당겨지고 있는 경향을 보이는데 소나무(-6.151일/9년)가 가장 크며, 진달래(-1.267일/9년)의 변화율이 가장 낮았다. 발아, 개화, 개엽에서 모두 유의한 값을 보이는 수종은 진달래와 소나무로서 이들은 1월~3월 평균기온과 상관관계를 보였다. 봄 식물계절지수(SPI)의 시계열 변화를 확인한 결과 4개 지역의 변화율이 모두 음의 값으로 식물계절 시기가 모두 빨라지고 있었다. 그 중 수목원, 팔공산 및 가야산과 같은 내륙지역일수록 변화율이 컸으며, 다소 거리가 떨어진 주왕산의 경우 변화율이 조금 낮게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to find out the relationship between spring phytophenological index and temperature index for the past nine years (2010~2018), this study identified the relationship between temperature changes and trends in spring phytophenological index of sprouting, flowering and leaf unfolding of Pinus densiflora Siebold & Zucc., Larix kaempferi (Lamb.) Carrière, Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb., Rhododendron mucronulatum Turcz., Lindera obtusiloba Blume and Acer pseudosieboldianum (Pax) Kom. in Daegu Arboretum, Palgong mt., Juwang mt. and Gaya mt. The change in temperature was caused by an increase in the monthly average temperature between March and April compared to February for nine years, and the average temperature of Daegu Arboretum and Palgong mt. were higher by region. The sprouting, flowering and leaf unfolding were the fastest of the Lindera obtusiloba and the slowest of the Pinus densiflora for each species, and the fastest plant season in Daegu arboretum came. SPI (Spring Phytophenological Index) tends to advance by -1.267~-6.151/9 years, with the largest Pinus densiflora (-6.151/9 years), with the lowest rate of change for Rhododendron mucronulatum (-1.267 days/9 years). Species which shows significant values in sprouting, flowering and leaf unfolding is Rhododendron mucronulatum and Pinus densiflora, which correlate with the mean temperature of January to March. As a result of checking the time series change of SPI, the change rate in the four regions was all negative and the phenolocal index was all accelerating. Among them, the rate of change was greater in inland areas such as Daegu arboretum, Palgong Mt. and Gaya mt. and the rate of change was slightly lower in the case of Juwang mt., which is somewhat distant.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. The studied plot.
표 Table 1. The studied plot and GPS
그림 Fig. 2. The Change of mean monthly temperature.
그림 Fig. 3. The change of time series in Sprouting Phenological Index(A), flowering phenological index(B) and leaf unfolding phenological index(C).
표 Table 2. A changing trend of spring phytophenological index according to height
표 Table 3. A changing trend of spring phytophenological index
표 Table 4. The relationship between temperature and spring phytophenological index
그림 Fig. 4. The change of time series in SPI (A) and changing the SPI time series of R. mucronulatum (B) and P. densiflora (C).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 봄 식물계절지수와 기온지표와의 관계를 알아보기 위해 지난 9년간(2010년-2018년) 대구수목원, 팔공산, 주왕산, 가야산에 공통적으로 생육하는 소나무, 일본잎갈나무, 신갈나무, 진달래, 생강나무, 당단풍나무 6종을 대상으로 발아, 개화, 개엽의 봄 식물계절 시기의 변화 경향과 기온간의 관계를 파악하였다. 기온의 변화는 9년동안2월 보다 3~4월의 월평균 기온이 증가하였으며, 지역별로 수목원과 팔공산의 평균기온이 높았다.
) 6종을 대상으로 수행하였다. 이를 대상으로 발아, 개화, 개엽의 봄 식물계절 시기의 변화 경향과 기온간의 관계를 파악하여 기후변화에 따 른 산림식물종의 변화 양상을 확인하고 향후 기후변화에 따른 산림식물종의 보전에 필요한 식물 생육의 장기변화 경향을 확인하고자 한다.

제안 방법

발아시기는 침엽수의 경우 잎눈이 최소 세 곳에서 새롭게 생성된 줄기 중 처음 잎눈이 터져 잎다발이 보이기 시작할 때, 활엽수의 경우 잎눈이 터지거나 혹은 꽃눈이 파열되어 처음 관찰 되었을 때를 기준으로 하였다(Korea Forest Service and Korea National Arboretum, 2013). 개엽시기는 침엽수의 경우 식물의 최소 세 곳에서, 아린이 벗겨져 잎이 보이고 전체가 갈라졌을 때, 활엽수의 경우 최소 세 곳에서 완전히 펴진 잎이 나올 때를 측정하였다(Korea Forest Service and Korea National Arboretum, 2013). 개화시기는 침엽수의 경우 최소 세 곳에서 수꽃 화서가 완전히 벌어지거나, 가볍게 흔들어 꽃가루가 날릴 때를 측정하였으며 활엽수의 경우 최소 세 곳에서 개화된 꽃이 처음 관찰되었을 때를 측정하였다(Korea Forest Service and Korea National Arboretum, 2013).
개엽시기는 침엽수의 경우 식물의 최소 세 곳에서, 아린이 벗겨져 잎이 보이고 전체가 갈라졌을 때, 활엽수의 경우 최소 세 곳에서 완전히 펴진 잎이 나올 때를 측정하였다(Korea Forest Service and Korea National Arboretum, 2013). 개화시기는 침엽수의 경우 최소 세 곳에서 수꽃 화서가 완전히 벌어지거나, 가볍게 흔들어 꽃가루가 날릴 때를 측정하였으며 활엽수의 경우 최소 세 곳에서 개화된 꽃이 처음 관찰되었을 때를 측정하였다(Korea Forest Service and Korea National Arboretum, 2013).
기상자료

기상측정은 기후변화 취약 산림식물종(Korea Forest Service and Korea National Arboretum, 2009)이 분포하는 각 지역에 기상장비(TMB-M006, Hobo Inc.)를 설치하였다. 기상장비의 위치는 수목원(N 35°09'40.
기온과 봄 식물계절 시기 변화와의 관계를 알아보기 위해 평균기온과 4개 지역 공통종 6종의 발아, 개엽, 개화시기의 봄 식 물계절시기를 산출하였다. 조사대상종 6종은 모두 봄철에 꽃눈 이 발아하고, 이후 개엽 혹은 개화시기를 마친다.
봄 식물계절지수와 기온지표와의 상관관계를 분석한 후 상관성이 높은 기온지표를 중심으로 발아일수와 기온지표와의 관 계를 회귀분석으로 변화율을 구하여 식물계절 시기의 장기적인 변화 특성을 분석하였다. 또한 이러한 관계를 지역별, 식물별로 구분하여 분석하였다.
)를 이용하여 위·경도 와 해발고도를 기록하고(Table 1), 각 식물마다 인식용 표찰을 부착하였으며 2010년 3월부터 2018년 5월까지 주 1회 조사를 원칙으로 발아, 개엽, 개화시기의 변화를 기록하였다. 모든 기록은 조사대상개체와 인근 동일종간의 오차를 줄이기 위해 주변 동일종 3개체를 관찰한 후 평균을 고려하여 기록하였다.
봄 식물계절 시기의 장기 변화 경향을 파악하고자 2010년∼ 2018년 동안 봄 식물계절지수(SPI)의 시계열 변화를 확인하였다.
봄 식물계절시기의 변화 경향을 알아보기 위해 4개 지역 6개 수종의 발아, 개엽, 개화시기의 시계열 변화를 분석하였다(Fig. 3). 발아시기는 수종의 경우 생강나무(79.
봄 식물계절시기의 자료는 1월 1일을 1로, 12월 31일을 365로 계산하여 각 연도별 발아, 개엽 및 개화시기를 변환하였다. 최초 조사·기록한 2010년을 기준으로 연도별로 대상수종의 발아, 개엽, 개화시기를 각각 평균하여 봄 식물계절지수(SPI, Spring Phytophenological Index)를 산출하고(Lee et al.
봄 식물계절지수와 기온지표와의 상관관계를 분석한 후 상관성이 높은 기온지표를 중심으로 발아일수와 기온지표와의 관 계를 회귀분석으로 변화율을 구하여 식물계절 시기의 장기적인 변화 특성을 분석하였다. 또한 이러한 관계를 지역별, 식물별로 구분하여 분석하였다.
조사대상종 6종은 모두 봄철에 꽃눈 이 발아하고, 이후 개엽 혹은 개화시기를 마친다. 봄철 생육의 경우 기온의 영향이 매우 중요하며(Lechowicz, 1995), 식물의 생육은 앞선 시기의 기후가 누적되어 나타나므로(Lee et al., 2008; Sparks et al., 2000) 기온과 봄 식물계절지수와의 관계를 알아보기 위해 1월부터 5월까지의 월별평균기온, 일적산온 도(YDI, 일평균기온이 0℃ 이상의 값을 누적한 일적산온도), 온량지수(Tn, 연중 일평균기온이 5℃ 보다 높은 날이 6일 이상 지속되고 그로부터 일평균기온이 5℃ 미만인 날이 6일 이상 지속 되었을 때 사이의 일수) 및 발아누적온도(SCT: Sprouting cuumulative temperature, 1월 1일부터 발아가 시작될 때까지의 누적 한 일적산온도)를 이용하였다.
, 2009), 이들의 평균변화율을 계산하였다. 이상의 자료를 대상으로 기온자료를 종속변수로 연도를 독립변수로 하여 시기별 변화를 도출 한 후 9년간의 변화양상을 파악하였다.
조사 대상종에 GPS (GPS60CS, Garmin Inc.)를 이용하여 위·경도 와 해발고도를 기록하고(Table 1), 각 식물마다 인식용 표찰을 부착하였으며 2010년 3월부터 2018년 5월까지 주 1회 조사를 원칙으로 발아, 개엽, 개화시기의 변화를 기록하였다.
최초 조사·기록한 2010년을 기준으로 연도별로 대상수종의 발아, 개엽, 개화시기를 각각 평균하여 봄 식물계절지수(SPI, Spring Phytophenological Index)를 산출하고(Lee et al., 2009), 이들의 평균변화율을 계산하였다.
해발고도별로 차이를 알아보기 위해 수목원 내 수종이 분포 하는 100 m 이하, 주왕산 내 수종이 분포하는 300 m 내외, 팔공산 수종과 가야산의 진달래와 생강나무가 분포하는 500~600 m 및 가야산 내 소나무, 일본잎갈나무, 신갈나무가 분포하는 1,100 m 이상(가야산 당단풍은 제외함)으로 구분하였다. 평균 발아시기는 100 m 이하(90.

대상 데이터

), 생강나무(Lindera obtusiloba Blume), 당단 풍나무(Acer pseudosieboldianum (Pax) Kom.) 6종을 대상으로 수행하였다. 이를 대상으로 발아, 개화, 개엽의 봄 식물계절 시기의 변화 경향과 기온간의 관계를 파악하여 기후변화에 따 른 산림식물종의 변화 양상을 확인하고 향후 기후변화에 따른 산림식물종의 보전에 필요한 식물 생육의 장기변화 경향을 확인하고자 한다.
기상장비의 위치는 수목원(N 35°09'40.8", E128°31'16.6", 50 m), 팔공산(N 35°57'14.21", E128°41'37.07", 150 m), 주왕산(N36°23'47.6", E 129°08'54.4", 가야산(N35°47'23.8", E128°08'52.8", 400 m)이며, 2010년 1월 1일부터 2018년 12월 31일까지의 기온 변화추이를 기록하였다.
본 연구는 기후변화와 가장 민감한 봄 식물계절과 기온지표와의 관계를 알아보기 위해 수목원(대구 달서), 팔공산(경북 군위), 주왕산(경북 청송), 가야산(경북 성주)에 공통적으로 생육하는 소나무, 일본잎갈나무, 신갈나무, 진달래, 생강나무, 당단 풍나무 6종을 대상으로 하였다(Fig. 1, Table 1).
조사대상종은 현지 내(팔공산, 주왕산, 가야산)와 현지 외(수목원) 4개 지역에 공통적으로 분포하는 6종을 선정하였다. 조사 대상종에 GPS (GPS60CS, Garmin Inc.

성능/효과

3B). 개엽시기는 수종의 경우 일본잎갈나무(109.12일)가 가장 빨랐으며, 소나무(161.49일)가 가장 늦게 개엽하였다(Fig. 3C). 평균 개엽시기는 연도의 경우 2018년(107.
봄 식물계절지수(SPI)의 시계열 변화를 확인한 결과 4개 지 역의 변화율이 모두 음의 값으로 식물계절 시기가 모두빨라지고 있었다. 그 중 수목원, 팔공산 및 가야산과 같은 내륙지역일수록 변화율이 컸으며, 다소 거리가 떨어진 주왕산의 경우 변화율이 조금 낮게 나타났다.
기존 연구와 10년이 지난 현재 주왕산을 제외한 수목원, 가야산, 팔공산 지역이 모두3.4 일∼3.9일 정도 빠른 변화율을 보이고 있어, 최근 기후변화의 양상이 더욱 빨라졌음을 확인하였다.
, 2016; Jo and Ahn, 2008; Nuttonson, 1948). 기존의 연구를 토 대로 각 지역별 발아일수와 다양한 기온지표(1-5월 월평균기온, 일적산온도, 온량지수, 발아누적온도)와의 상관관계를 분석한 결과, 6종 모두 일적산온도(YDI), 온량지수(Tn), 발아누적 온도와 정의 상관관계를 보였다(Table 4). 발아, 개화, 개엽 모 두 변화 경향이 유의한 것은 진달래와 소나무로 나타났으며, 진달래의 경우 1월부터 5월까지의 월평균기온과 정의 상관관계를 보이며, 소나무의 경우 3월, 4월 평균기온이 정의 상관관계를 보였다(Table 4).
발아·개화·개엽 모두100 m 이하가 가장 빠르며, 1,100 m 이상이 가장 느려 해발고도에 따른 봄 식물계절의 차이를 확인할 수 있었다(Table 2).
기존의 연구를 토 대로 각 지역별 발아일수와 다양한 기온지표(1-5월 월평균기온, 일적산온도, 온량지수, 발아누적온도)와의 상관관계를 분석한 결과, 6종 모두 일적산온도(YDI), 온량지수(Tn), 발아누적 온도와 정의 상관관계를 보였다(Table 4). 발아, 개화, 개엽 모 두 변화 경향이 유의한 것은 진달래와 소나무로 나타났으며, 진달래의 경우 1월부터 5월까지의 월평균기온과 정의 상관관계를 보이며, 소나무의 경우 3월, 4월 평균기온이 정의 상관관계를 보였다(Table 4).
267일/9년)의 변화율이 가장 낮았다. 발아, 개화, 개엽에서 모두 유의한 값을 보이는 수종은 진달래와 소나무로서 이들은 1월~3월 평균기온과 상관관계를 보였다. 봄 식물계절지수(SPI)의 시계열 변화를 확인한 결과 4개 지 역의 변화율이 모두 음의 값으로 식물계절 시기가 모두빨라지고 있었다.
기온의 변화는 9년동안2월 보다 3~4월의 월평균 기온이 증가하였으며, 지역별로 수목원과 팔공산의 평균기온이 높았다. 발아, 개화, 개엽은 수종별로 생강나무가 가장 빠르며 소나무가 가장 느렸고, 지역별로 수목원에서 가장 빨리 식물 계절시기가 도래하였다. 봄 식물계절시기는 –1.
4C) 의 순서로 변화율이 빠르게 나타났다. 수종별로 변화율은 다르지만, 수목원과 팔공산 지역에서 진달래와 소나무 모두빠르게 나타났다. 특히 해안 지역보다 내륙에서 봄 식물계절시기가 앞 당겨지며(Lee et al.
267 일/9년으로 가장 느렸다. 수종별로 변화율을 확인한 결과 발아, 개화, 개엽 모두에서 유의한 값을 보이는 수종은 진달래와 소나무로 나타났으며, 개엽의 경우 신갈나무, 일본잎갈나무, 생강나무까지 당단풍나무를 제외한 모든 수종에서 유의한 변화율을 보였다(Table 3). 변화율의 편차는 0.
식물의 평균 발아일은 3월 중순 전후 생강나무와 진달래, 3월 말∼4월초 일본잎갈나무와 당단풍나무, 4월 중순 이후 신갈나무와 소나무가 발아하는 것을 확인하였다(Table 3).
연구대상지 4개 지역의 9년간 연평균기온을 측정한 결과 수 목원 13.08℃, 팔공산 11.70℃, 주왕산 9.95℃, 가야산 10.40℃ 로 나타났다. 연도별 월평균기온 변화를 확인한 결과, 1월 평균 0.
지역별로 수목원은 0.347℃/년, 팔공산 0.150℃/년, 주왕산 0.359℃/년, 가야산 0.320℃/년으로 나타나 수목원은 연평균 기온도 높고 월평균기온의 증가율도 높았으며, 주왕산의 경우 연평균기온은 낮지만 3∼5월의 월 평균기온의 높은 증가율을 확인하였다(Fig. 2).
해발고도별로 차이를 알아보기 위해 수목원 내 수종이 분포 하는 100 m 이하, 주왕산 내 수종이 분포하는 300 m 내외, 팔공산 수종과 가야산의 진달래와 생강나무가 분포하는 500~600 m 및 가야산 내 소나무, 일본잎갈나무, 신갈나무가 분포하는 1,100 m 이상(가야산 당단풍은 제외함)으로 구분하였다. 평균 발아시기는 100 m 이하(90.02일)가 가장 빨랐으며, 1,100 m (114.50일) 이상이 가장 늦어 그 차이는 약 24.5일에 이르며, 평균 개화시기는 100 m 이하(98.07일)가 가장 빨랐으며, 1,100 m (131.68일) 이상이 가장 늦어 그 차이는 약 33.61일에 이르고, 평균 개엽시기 또한 100 m 이하(119.33일)가 가장 빠르며, 1,100 m (133.45일) 이상이 가장 늦어 그 차이는 약 14.1일에 이른다. 발아·개화·개엽 모두100 m 이하가 가장 빠르며, 1,100 m 이상이 가장 느려 해발고도에 따른 봄 식물계절의 차이를 확인할 수 있었다(Table 2).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물계절은 무엇인가?	식물계절(Phenology)은 식물이 계절을 따라 주기적으로 나타나는 발아, 개화, 낙화, 개엽 및 낙엽, 단풍, 열매 생성과 결실등을 말한다. 봄 식물계절이란 발아, 개화, 개엽을 말하며 이러 한 식물의 개화 및 개엽에 영향을 주는 기후인자는 온도, 수분, 광량 등 다양하나, 특히 겨울 및 봄철의 온도가 가장 민감한 요인이다(Chmielewski et al.
	봄 식물계절지수(SPI)의 시계열변화는 어떠한가?	발아, 개화, 개엽에서 모두 유의한 값을 보이는 수종은 진달래와 소나무로서 이들은 1월~3월 평균기온과 상관관계를 보였다. 봄 식물계절지수(SPI)의 시계열 변화를 확인한 결과 4개 지역의 변화율이 모두 음의 값으로 식물계절 시기가 모두 빨라지고 있었다. 그 중 수목원, 팔공산 및 가야산과 같은 내륙지역일수록 변화율이 컸으며, 다소 거리가 떨어진 주왕산의 경우 변화율이 조금 낮게 나타났다.
	본 연구에서 봄 식물계절지수와 기온지표와의 관계에서 기온의 변화 특징은?	본 연구는 봄 식물계절지수와 기온지표와의 관계를 알아보기 위해 지난 9년간(2010년-2018년) 대구수목원, 팔공산, 주왕산, 가야산에 공통적으로 생육하는 소나무, 일본잎갈나무, 신갈나무, 진달래, 생강나무, 당단풍나무 6종을 대상으로 발아, 개화, 개엽의 봄 식물계절 시기의 변화 경향과 기온간의 관계를 파악하였다. 기온의 변화는 9년동안2월 보다 3~4월의 월평균 기온이 증가하였으며, 지역별로 수목원과 팔공산의 평균기온이 높았다. 발아, 개화, 개엽은 수종별로 생강나무가 가장 빠르며 소나무가 가장 느렸고, 지역별로 수목원에서 가장 빨리 식물계절시기가 도래하였다. 봄 식물계절시기는 -1.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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