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 복숭아는 주요 과수 중 동해에 가장 약하다. 지구 온난화에 따라 월동 기간의 기온 상승은 복숭아 재배지역을 북상시키고 있으나. 2010년 이후 겨울철 이상저온은 심각한 동해를 유발시켜 복숭아 재배농가에게 막대한 경제적 피해를 초래시키고 있는 실정이다. 이에 대한 근본적인 대책은 내동성 품종육성이지만 오랜 기간이 소요됨에 따라 우선 최근의 이상 저온 상시화에 대응하는 재배기술의 개선이 필요한 실정이다.

 영년생 작물인 과수의 재배 지역은 안전한 월동에 지배되기 때문에 내동성을 증진시키는 재배적 방안의 확보는 기후변화에 따른 이상기후에 대응하는 최우선 과제일 것이다. 목본류는 저장양분으로 월동 전에 전분을 축적하며, 이들의 분해에 의한 가용성 탄수화물의 증가는 동해경감과 밀접한 관계가 있다(Sakai & Yoshida, 1968; Levit, 1980). Sucrose의 축적이 많을 경우 동해가 경감된다는 보고는 나무의 부위에 따라 다양하게 연구되고 있어 살구의 가지(Tamassy & Zayan, 1982), 복숭아(Lasheen et al., 1982)와 라즈베리(Palonen, 1999)의 꽃눈에서의 보고가 있었다. 전분 축적은 월동 전에 최고로 많고, 저온으로 경과함에 따라 저당류로 분해되어 세포의 결빙을 억제하면서 감소(Crandall et al., 1974; Jennings & Carmichael, 1975; Palonen, 2000; Pagter, 2008)되어 전분 축적량의 증가는 동해를 경감시키는 효과적인 방법이다.

일반적으로 농가에서는 복숭아 유목의 경제적 수령 도달 기간을 단축시킬 목적으로 질소를 다비 재배하여 신속하게 생육시키고 있다. 이는 저장 양분인 전분 축적을 저해하는 요인으로 작용하여 저온 지역에서 동해가 예상된다. 비료원으로 무기물에 비해 유기물 시용이 토양 biomass C(미생물의 탄소함유량)를 증가시키고(Fauci & Dick, 1994), 증가된 토양 미생물은 질소를 더 많이 섭식하여 식물체로의 흡수를 제어(Coleman et al., 1983)한다. 이러한 일련의 과정은 수체의 전분 함량을 증가시킬 수 있을 것이다.

 본 연구는 질소 과다 상태의 유목에 탄소원인 에틸알콜을 토양으로 투입하여 토양 중의 질소 제어에 의한 수체로의 이동을 줄이고, 이에 따른 과번무의 억제로 수체의 증가된 전분함량이 동해에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행하였다.

재료 및 방법

 본 시험은 2010년부터 2012년까지 충청북도 청원군 소재 충청북도농업기술원과 제천 기상관측소 인근 그리고 강원도 평창군 소재 대관령기상대에서 수행하였다. 시험품종은 천중도백도(2년생)로 하였고, 질소시용은 토양검정 시비량인 주당 요소 12.2 g의 75%, 100%, 125% 및 150%로 하였으며, 질소 1%인 퇴비 2.5 kg도 함께 시용하였다. 전분함량 증진을 위한 에틸알콜(C₂H₅OH, 95%)의 토양 살포시기 및 살포량을 구명하기 위해 살포시기는 8월 5일부터 약 30일 간격으로 3회, 살포량은 주당 25 mL, 50 mL 및 100 mL로 하였다. 엽 중 질소흡수의 감축기간을 구명하기 위해 2011년 9월 5일에 에틸알콜 50 mL를 20배로 희석하여 수체를 중심으로 반지름 0.5 m 이내에 살포하였고, 처리된 수체의 저온정도에 따른 전분함량의 변화와 동해를 조사하기 위해 평창과 제천으로 이동시켰다. 엽 중 질소함량은 선단부 5 ~ 7번째 완전전개엽을 채취하여 건조 후 습식분해법인 산분해용(HClO₄ : H₂SO₄ = 10 : 1)시약으로 분해하여 Kjeldal법으로 분석하였다(NIAST, 2000). 가지 전분분석을 위한 시료채취는 6월 중순에 발생한 신초의 기부에서 5 ~ 10 cm 부위의 시료를 사용하였고, 전분함량 분석은 total starch 분석 키트(Megazyme, Ireland)로 시료를 전 처리하여 분광광도계(Molecular devices spectra max, U.S.A.)를 이용하여 510 nm에서 측정하였다(AOAC Method 996.11). 시험구배치는 완전임의배치 3반복으로 하였고, 수체 부위별 전분함량 및 에틸알콜 살포량 구명을 위한 전분함량은 Duncan의 다중검정으로 분석하였고, 에틸알콜 살포에 따른 엽중 질소의 경시적 변화는 t-검정으로 분석하였으며, 에틸알콜 살포 후 월동 전·후의 전분함량의 변화는 2요인 분석으로 실시하였다. 기타 조사는 농촌진흥청 농업과학기술 연구조사 분석기준(RDA, 2003)에 의하여 수행하였다.

결과 및 고찰

질소시비 수준에 따른 수체 부위별 전분함량

 질소시비 수준에 따른 수체 부위별 전분함량은 Table 1과 같다. 2010년 7월 20일에 조사한 부위별 전분 함량은 엽 >뿌리 >줄기 >가지 순으로 많았다. 질소시비 수준에 따라서는 검정시비량에 비해 시비량이 증가함에 따라 엽 2.20 g·100g⁻¹, 줄기 2.16 g·100g⁻¹, 가지 0.97 g·100g⁻¹, 뿌리 0.95 g·100g⁻¹ 감소하였고, 검정시비량의 75% 시용에서도 엽 0.40 g·100g⁻¹, 줄기 0.04 g·100g⁻¹, 가지 0.12 g·100g⁻¹, 뿌리 0.17 g·100g⁻¹ 감소하였다.

Table 1. Comparisons of starch content in different parts of 2-year-old trees as affected by nitrogen fertilization levels. Data collected on July 20th in 2010.

 이상의 결과는 Kim et al.(2013a)이 질소시비량이 적거나 많았을 경우 수체의 전분 축적이 적어진다는 보고와 일치하였고, 특히 질소 시비량이 많아짐에 따라 감소 정도가 증가되었다. 이 시기에 엽의 높은 전분함량은 7월 중순에는 광합성이 왕성한 시기로 엽이 탄소의 공급자 역할을 하는 시기이기 때문에 전분함량이 가장 높았을 것으로 생각되었다.

에틸알콜 토양 살포방법 및 질소흡수 감축기간 구명

 질소 검정시비량 보다 25% 증비한 복숭아 수체에 에틸알콜을 토양에 살포한 결과는 Table 2와 같다. 무살포에 비해 2010년 8월 5일 에틸알콜 25 mL 살포에서의 전분함량은 비슷한 경향이었고, 50 mL 이상 살포에서는 증가하였다. 9월 5일에 에틸알콜 살포는 모든 살포량에서 무살포에 비해 전분함량이 높아졌고, 특히 50 mL 이상 살포에서는 모든 살포에 비해 전분함량 증가가 가장 높았다. 10월 5일에 에틸알콜 투입은 무살포와 같아 살포효과가 없었다.

Table 2. Comparisons of starch content of shoot at 125% soil testbased nitrogen fertilization according to the dates and amounts of ethyl alcohol spraying. Data were collected on December 13th in 2010.

 전분함량의 증가 원인을 구명하기 위해 에틸알콜 살포 후 엽중 질소함량의 변화를 조사한 결과는 Table 3과 같다. 무살포에 비해 살포 후 5일 이후부터 25일 조사에서 3.2 ~ 5.9 g·kg⁻¹의 엽 중 질소함량이 감소되었고, 살포 후 30일 조사에서 같아 15일 정도 질소흡수가 감축되었다.

Table 3. Temporal changes of leaf nitrogen content at 125% soil test-based nitrogen fertilization as affected by ethyl alcohol spraying. Data were collected in 2011.

 이상의 결과는 탄소원으로 에틸알콜을 토양에 살포하여 토양의 biomass C와 토양미생물의 활력을 나타내는 dehydrogenase을 향상시켜 토양미생물의 질소 섭식량 증가로 수체로 이동하는 질소를 제어한다는 보고(Kim et al., 2013b)와 일치하였다. 에틸알콜 살포는 질소 다비상태에서 질소흡수 감축으로 생장을 억제하고, 결과적으로 수체내의 전분함량을 증가시키는 것으로 판단되었으며, 10월 5일 에틸알콜 살포는 기온이 저온상태로 전환되면서 생장이 저하되는 시기이기 때문에 효과가 없었다고 생각되었다. 결과적으로 전분함량의 증가를 위해서는 9월 5일에 에틸알콜 50 mL 토양 살포가 가장 효과적이었다.

전분함량 증가에 따른 동해경감

 시험 지역의 순별 기온은 Fig. 1과 같다. 최저기온은 평창지역은 12월 하순 ~ 1월 상순과, 2월 상순에 −15℃ 이하로, 제천지역은 2월 상순에 −15℃ 이하로 경과되었으며, 청원 지역은 모든 조사기간에 −15℃ 이하로 경과되지 않았다.

Fig. 1. Temperatures in investigated regions from Nov. 2011 to Mar. 2012.

 에틸알콜 토양 살포에 따른 지역별 전분함량의 변화는 Table 4와 같다. 가지의 전분함량은 검정시비량 이외의 모든 질소 시비에서 감소하였고, 질소 25% 이상 증비 처리에서는 에틸알콜 토양 살포에 의해 전분이 증가하였다. 에틸알콜 살포 후 월동 전에 저온지역인 제천과 평창지역에 수체를 이동시켜 청원지역과 함께 4월 하순에 전분함량을 조사한 결과 평창 >제천 >청원 순으로 높았다.

Table 4. Changes of shoot starch content according to regions as affected by ethyl alcohol spraying.

 평창지역에서는 모든 처리에서 동해로 인해 수체가 고사하였고, 청원지역에서는 동해가 발생되지 않았으며, 제천지역에서만 처리에 따른 동해의 차이가 있었다. 월동전인 11월 중순의 가지 전분함량이 높을수록 꽃눈의 동해율은 낮아져 동해가 발생되었던 제천지역에서의 가지 전분함량과 꽃눈의 동해율은 고도로 유의성 있는 부의 상관관계였다(Fig. 2).

Fig. 2. Correlation between starch contents of shoots and ratios of freezing injury of flower buds in Jecheon area.

 이상의 결과는 Yoon et al.(2012)이 복숭아 가지의 동해는 12월에 12에서 시작된다는 보고에 따라 평창지역은 12월 하순 ~ 1월 상순의 저온이, 제천지역은 2월 상순의 저온이 동해를 유발시켰다고 판단되었다. 월동 후 가지의 전분함량은 월동기간의 기온이 낮을 수록 높아 평창 >제천 >청원지역 순으로 높았다. 이는 월동 중 저온에 의해 전분이 저당류로 분해되어 세포의 결빙을 억제하면서 감소시킨다는 보고(Crandall et al., 1974; Jennings & Carmichael, 1975; Palonen, 2000; Pagter, 2008)를 고려할 때 평창지역은 12월 하순~1월 상순, 제천지역은 2월 상순에 동해를 받아 전분이 당으로 전환되어 세포의 결빙을 억제하는 기작이 원활하지 않았기 때문이라고 생각되었다. 월동 전 전분함량과 꽃눈 동해의 부의 상관관계로 보아 복숭아 동해상습 지역에서의 에틸알콜 토양 살포에 의한 전분함량 증가는 동해경감에 효과가 있는 것으로 판단되었다.

사 사

 본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호 : PJ9071042013)의 지원에 의해 수행되었습니다.