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고온, 일장 및 저일사 조건이 감자 생육 및 수량에 미치는 영향
김연욱 ( Yean-uk Kim ),이변우 ( Byun-woo Lee ) 한국농림기상학회 2016 한국농림기상학회지 Vol.18 No.2
지구 온난화에 의한 미래의 기후변화는 감자의 생물계절, 생육 및 수량에 지대한 영향을 미칠 것으로 예상되므로 그 영향을 평가하여 적응대책을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 고온조건을 포함한 다양한 기상 조건에서 감자의 생육과 수량 변화를 확인하고자 하였다. 작기이동 실험은 2014년과 2015년, 수원의 서울대학교 부속실험농장에서 실시되었으며, 봄 실험에서는 조생종인 남작과 수미 그리고 중만생종인 대서를 세 번의 파종기에 걸쳐 재배하였다. 가을 실험에서는 수미와 대서를 두번의 파종기에 걸쳐 2014년에만 재배하였다. 괴경형성기는 품종과 파종기에 따라 출아 후 11일부터 22일까지 다양한 시기에 나타났다. 기상요인들이 괴경형성기에 미치는 영향을 분석한 결과, 현재 기후조건에서 괴경형성기는 기온 상승과 단일조건하에서 촉진되었다. 반면에 고온과 장일 조건에서 적은 일사량은 역시 괴경형성기를 지연시켰다. 공시 품종 모두 괴경형성 적온은 22-24oC 내외로 추정되었으며, 기온, 일장 및 일사는 괴경형성에 상승적으로 상호작용하였다. 재배기간, 괴경형성기와 기상요인이 수량에 미치는 영향을 확인하기 위한 능형회귀 결과 가장 큰 영향은 재배기간으로 나타났다. 남한에서 감자의 생육기간은 봄철의 장마와 늦가을의 서리로 제한된다. 이는 봄 작기 동안의 수원의 평균 기온이 감자 수량의 최적온도와 큰 차이를 보이지 않고 2014∼2015년 마른장마로 인해 생육시기 동안 충분한 일사량이 확보되어 제한요인으로 작용하지 못하였기 때문이다. 앞당겨진 괴경형성기와 최저기온의 상승은 수량을 감소시켰다. 17-22oC 범위의 평균기온에서는 일교차만이 수량에 큰 영향을 주었다. 고온반응 실험은 2015년에 서울대학교 부속실험농장의 플라스틱 하우스 4개동에서 수행되었다. 대표 품종으로 수미가 이용되었으며, 4월 29일과 9월 17일에 외기온 프라스틱하우스와 외기온보다 1.5oC, 3.0oC, 5.0oC 높게 조절되는 프라스틱하우스에 각각 80주씩 파종하였다. 가을실험에서는 출아기와 괴경형성기만을 관측하였다. 괴경형성기는 장일효과로 인해 봄 실험에서 가을 실험에 비해 14일 가량 늦어졌으며, 5.0oC 온실에서는 고온, 저일사와 장일효과로 인해 괴경이 형성되지 않았다. 온도 상승에 따라 괴경형성 초기의 괴경 숫자가 감소하여, 괴경으로 전류되는 동화산물과 수확기 괴경의 평균 생서중이 감소하였다. 잉여동화산물은 주로 줄기로 집적되어 왕성한 줄기신장을 보였다. 본 실험 결과에 따르면 이미 수원의 현재 기후는 감자재배의 적온 범위를 벗어나기 시작하였으며, 미래기후에서 고온피해는 더 심각하게 나타날 것이다. 하지만, 감자의 괴경 형성 및 비대에 대한 이해는 아직까지도 부족한 상태이므로 미래 기후 변화 영향을 평가하기 위해서는 고온 하에서 감자의 생리적 반응에 대한 구체적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. Potato phenology, growth, and yield are projected to be highly affected by global warming in the future. The objective of this study was to examine the responses of potato growth and yield to environmental elements like temperature, solar radiation, and daylength. Planting date experiments under open field condition were conducted using three cultivars differing in maturity group (Irish Cobbler and Superior as early; Atlantic as mid-late maturing) at eight different planting dates. In addition, elevated temperature experiment was conducted in four plastic houses controlled to target temperatures of ambient temperature (AT), AT+1.5oC, AT+3oC, and AT+5oC using cv. Superior. Tuber initiation onset was found to be hastened curve-linearly with increasing temperature, showing optimum temperature around 22-24oC, while delayed by longer photoperiod and lower solar radiation in Superior and Atlantic. In the planting date experiments where the average temperature is near optimal and solar radiation, rainfall, pest, and disease are not limiting factor for tuber yield, the most important determinant was growth duration, which is limited by the beginning of rainy season in summer and frost in the late fall. Yield tended to increase along with delayed tuber initiation. Within the optimum temperature range (17o-22oC), larger diurnal range of temperature increased the tuber yield. In an elevated temperature treatment of AT+5.0oC, plants failed to form tubers as affected by high temperature, low irradiance, and long daylength. Tuber number at early growth stage was reduced by higher temperature, resulting in the decrease of assimilates allocated to tuber and the reduction of average tuber weight. Stem growth was enhanced by elevated temperature at the expense of tuber growth. Consequently, tuber yield decreased with elevated temperature above ambient and drop to almost nil at AT+5.0oC.
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