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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.26 No.2 pp.181-186
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2014.26.2.181

Effect of Covering Protection Materials and Electrical Heating Element on Floral Bud damage of Young Grapevines

Seok-Ho Lee†, Sun-Kook Kim, Seung-Duck Kim, Jae-Wung Lee, Yoon-Sang Lee, Eui-Yon Hong, Sung-Ho Chun*, In-Chang Son**
Grapes Research Institute, Chungbuk Agricultural Research & Extension Services, Okcheon 373-881, Korea
*Yeongcheon Agricultural Technology & Extension Center, Yeongcheon 770-270, Korea
**Agricultural Research Center for Climate Change, National Institute of Horticultural & Herbal Science, Jeju 690-150, Korea
Corresponding Author : (Phone) +82-10-8819-3781 seokho@korea.kr
December 31, 2013 March 3, 2014 April 17, 2014

Abstract

This study sought to reduce damage to grape seedling flower buds - during their dormant period and their sap transfer period - due to covering materials and electric heating elements. In the lowtemperature environment control system, the warmth-keeping difference was found to be higher in order of rice straw+non-woven fabric > non-woven fabric > rice straw > non-covering, and the temperature dropping delay effect was the best in the double covering of rice straw+non-woven fabric, but in the 12-hour treatment, there was nearly no difference in warmth keeping by covering material. In the flower bud damage during the dormant period, ‘campbell early’ and ‘MBA’ were similar and ‘Kyoho’ was high, and damage severity was lower in order of non-covering > rice straw > non-woven fabric > rice straw+non-woven fabric. With the rice straw+non-woven fabric, flower bud damage was caused beginning with the low-temperature treatment of -20°C and 6 hours, thus having high warmth effects. In the 10°C low-temperature treatment during the sap transfer period, flower bud damage was similar with the dormant period, and there was no difference between varieties of grapes. At the sap transfer period’s low temperatures with dormancy eliminated, flower bud damage was greater. With the electric heating element+non-woven fabric, at the –5°C and 3-hour treatment, the daytime internal temperature of –4.8°C was maintained at the dormant period's 20°C, and –4.3°C was maintained at the sap transfer period's - 10°C, giving the fabric a good cold prevention effect.


피복재료와 전기발열체가 포도 유목의 꽃눈 피해에 미치는 영향

이 석호†, 김 선국, 김 승덕, 이 재웅, 이 윤상, 홍 의연, 전 성호*, 손 인창**
충청북도농업기술원 포도연구소
*경북 영천시 농업기술센터
**국립원예특작과학원 온난화대응농업연구센터

초록


    Rural Development Administration
    PJ00822413

    최근

    기후변화는 과수의 생장과 발육에 영향을 주어 개화 기, 수확기 등의 생육시기를 바꾸고, 과실의 발육상태와 품질 에도 변화를 주어, 품질, 저장력, 품종별 적지 및 주산지의 위 치에 매우 중대한 변화를 주고 있다(Lee et al., 2012; Sugiura, 2007; Yokoyama, 2005). 특히, 포도에서는 겨울철 지 형에 따른 극기온 발생과 냉기류 정체에 의한 동해 피해가 농 가의 큰 경제적 손실을 가져오고 있다.

    동해 평가 방법으로 포도 열분석(thermal analysis, TA)을 이 용한 휴면 눈의 내동성 평가에서 –24°C에서 ‘Concord’는 15%, ‘Viognier’는 100% 주아가 손상되었다고 보고하였으며 (Wolf & Cook, 1994), 시차열분석법(differential thermal analysis, DTA)을 이용한 결과모지 조직의 휴면기 내동성 평가에서 ‘Cabernet Sauvignon’이 가장 강하였고, 다음으로 ‘Malbec’, ‘Syrah’ 순이었고 ‘Merlot’은 가장 약하다고 하였다(Mills et al., 2006). 내동성 지표 탐색 방법으로는 전기전도도(electric conductivity, EC)측정, 탄수화물(carbohydrate)분석, 전분(starch) 분석, 아브시스산(abscisic acid, ABA)분석, 프롤린(proline)분 석, 디하이드린(dehydrin)분석 등이 이용되고 있다.

    한편, 동해피해 경감을 위한 재배적 연구로는 Electric Heat Tracing System(ACA, 2000)과 Boiler 등을 이용한 온수가열 방법(WJATC, 2005) 등이 연구되었으며, 이는 시설에 의한 경 제적 부담으로 상용화가 되지 않고 있다. 짚과 같은 보호재 피복은 오래 전부터 사용해 온 방법으로, 거봉 포도 유목에서 보온덮개 +짚에서 발아시기와 발아율이 높았으며, 매몰에서 발아 시기는 빠르나 근두암종병 발생이 많았다고 보고하였다 (Nam et al., 1998). 근래에는 유리섬유, 스티로폼, 폴리에틸렌 등 새로운 보호재로 주간부를 싸 줌으로서 동해를 경감시키나 (Oh et al., 2004), 흙으로 덮어 주는 것이 안전하다고 하였다 (Jackson et al., 1983). 포도는 겨울철 저온 순화를 거치고 수 체 내 탄수화물인 전분과 당 함량을 높이는 것이 포도의 내동 성 증가로 연결되고, 볏짚과 발포우레탄을 주간부에 감으면 동 해방지 효과가 있다고 하였다(Park, 2013).

    이에 본 연구에서는 포도 유목의 휴면기와 수액이동기 꽃눈 피해에 미치는 영향을 조사하고자 농가에서 쉽게 구할 수 있 는 저비용의 피복재료와 전기발열체의 적응성을 검토하고자 본 연구를 수행하였다.

    재료 및 방법

    본 연구는 충청북도농업기술원 포도연구소 포장에서 2011년 부터 2013까지 연구를 수행하였다. 내한성 정도에 따라 내한성 강 캠벨얼리, 내한성 중 MBA, 내한성 약 거봉 품종을 선정 1년 생 포트묘를 비가림 재배하였다. 시험에 이용한 주당 평균 눈 수 는 캠벨얼리 3.51개, MBA는 4.54개, 거봉은 3.88개 이었다. 피 복재료 품종별로 1년생 포트묘에 무처리, 짚, 부직포, 짚 +부직 포 등으로 3주씩 3반복 처리하였다. 피복재인 볏짚은 3~5cm 두께로, 부직포는 농업용부직포(polypropylene, 대영)를, 짚+부직 포는 볏짚으로 주간부를 감고 부직포로 2중 피복하였다.

    저온 처리는 휴면 심도가 깊은 1월 중순과 수액이동기인 3 월 중순에, 연구소 내 환경제어시스템의 저온실에서 휴면기는 –20°C에서 수액이동기는 –10°C에서 각각 무처리, 3시간, 6시 간, 12시간을 처리하였다. 환경제어시스템 저온실 온도는 상온 ~0°C까지 I단계, 0°C ~–5°C까지 II단계, –5°C ~ –10°C까지 III 단계, –10°C ~ –15°C까지 IV단계, –15°C ~ –20°C까지 V단계 로 구분하여 단계별로 20분 간격을 두고 온도를 하강시켰다. 전기발열체를 이용한 연구에서는 효성에너텍(UTH-120)의 전 기발열체(DW-50)를 이용하여 볏짚, 볏짚 +부직포와 대비하여 전기발열체+부직포는 –5°C로 조정하여 꽃눈 피해율을 조사하 였으며, 전기발열체는 주간부에 S자 모양으로 설치 후 부직포 로 2중 피복 하였다.

    온도 변화는 주간부에 온습도 기록계를 설치하여 측정하였 으며, 꽃눈 피해율은 처리 후 유리온실의 순화실로 옮겨 농촌 진흥청 포도 동해조사 요령(RDA, 2010)에 따라 꽃눈 피해율 (피해 눈수/눈수 × 100) ×가중치(0 ~ 1)로 구하였다

    통계분석은 SAS(Statistical Analysis System, version 9.2, USA)를 이용하여 통계처리 하였다.

    결과 및 고찰

    피복재료에 의한 유목의 온도변화

    –20°C 처리한 휴면기의 피복재료별 온도 변화는 Fig 1과 같다. 처리 후 90분에서 무처리 –18.0°C, 볏짚 –14.3°C, 부직 포 –11.3°C, 볏짚 +부직포는 –5.6°C 순으로 온도가 낮아지는 데 피복재별 차이가 크게 나타났다. 볏짚+부직포 2중 피복에서 는 무처리 대비 12.4°C 높았으며, 농가 관행의 볏짚 대비 8.7°C 가 높아 2중 피복 방법이 보온에 효과적이었다. 이는 볏짚이 온 도 저하가 빠른 것으로 생각되며, 볏짚 +부직포에서는 부직포 피복이 습기 차단뿐 아니라 2중 피복으로 보온력이 향상되었기 때문으로 생각된다. 또한, 처리 후 180분 후에는 무처리 –19.5°C, 볏짚 –18.6°C, 부직포 –16.5°C, 볏짚+부직포는 –14.4°C 순으로 온도가 낮았으며, 처리 시간이 경과할수록 피복재 간의 온도 차가 적어짐을 알 수 있었으며, –20°C에서 12시간 처리는 피 복재 간 차이가 없었다(성적 미제시).

    –10°C 처리한 수액이동기의 피복재료별 온도 변화는 Fig 2 와 같다. 처리 후 60분에서 무처리 −9.8°C, 볏짚 −6.1°C, 부 직포 −2.8°C, 볏짚 +부직포는 2.8oC 순으로 온도가 낮았으며 피복재별 차이가 크다. 볏짚+부직포 2중 피복에서는 무처리 대비 12.6°C 높았으며, 농가 관행 볏짚 대비 8.9°C가 높아 처 리 온도는 다르지만 재료별 온도변화는 휴면기와 같은 경향을 보였다. 또한, 처리 후 180분 후에는 무처리 −10.0°C, 볏짚 −8.7oC, 부직포 −7.0°C, 볏짚 +부직포는 −6.0°C 순으로 온도 가 낮았으며, 처리 시간이 경과할수록 온도 차이가 적었다.

    이상의 결과로서 피복재료별 보온력 차이는 볏짚 +부직포 > 부직포 >볏짚 >무피복 순으로 높았다. 휴면기와 수액이동기 모두 볏짚+부직포 2중 피복에서 보온 효과가 가장 좋았는데, 이는 볏짚으로 감고 그 위를 비닐 등으로 2중 피복하면 주간 부의 방한이 증대된다는 ACA(2000) 결과와 일치하였다. WJATC(2005)은 Boiler 등을 이용한 온수가열 방법에서 방수 천 +카시미론, PE film +카시미론이 보온 효과가 뛰어나다고 보고하였다.

    피복재료에 따른 휴면기 유목의 꽃눈 피해율

    피복재료에 따른 휴면기 유목의 꽃눈 피해율은 Table 1과 같다. 1월 중순 휴면기 피복재료별 꽃눈 피해율을 보면, 캠벨 얼리는 무처리에서 무피복 8.9%, 볏짚 11.1%, 부직포와 볏짚 +부직포에서는 꽃눈 피해가 없었다. –20°C 12시간 처리에서 무피복 30.0%, 볏짚 19.6%, 부직포 20.0%, 볏짚 +부직포 7.5%의 꽃눈 피해율을 보여 무피복 대비 볏짚 +부직포 2중 피복에서 7.0%로 방한 효과가 가장 좋았다. MBA는 무처리에 서 무피복 8.9%, 볏짚, 부직포, 볏짚 +부직포에서는 꽃눈 피 해가 없었다. –20°C 12시간 처리에서 무피복 21.9%, 볏짚 13.1%, 부직포 9.7%, 볏짚 +부직포 8.9%로 캠벨얼리와 비슷 한 꽃눈 피해율을 보였다. 거봉은 무처리에서 무피복 12.2%, 볏짚 9.7%, 부직포 6.7%, 볏짚 +부직포는 꽃눈 피해가 없었다. –20°C 12시간 처리에서 무피복 37.3%, 볏짚 37.3%, 부직포 24.0%, 볏짚 +부직포 15.5%의 꽃눈 피해율을 보여 캠벨얼리 와 MBA와 비교하여 꽃눈 피해율이 높았다. 볏짚 +부직포 2 중 피복에서는 저온에 대한 지연 효과가 높아 꽃눈 피해가 적 었다.

    이상의 결과는 휴면기 피복재료별 꽃눈 피해는 무피복 > 볏 짚 > 부직포 > 볏짚 +부직포 순으로 낮았는데, 이는 피복재 료에 따른 보온력 차이로 생각된다. 이는 보온덮개 +짚에서 보온대책이 효율적이라는 보고(Nam et al., 1998)와 유사하였 다. 품종별로는 캠벨얼리와 MBA가 비슷하였으며, 거봉에서 꽃눈 피해율이 높았는데, 이는 품종의 유전적인 특성에 따른 것으로 판단된다. 포도 내한성은 V. labruscaV. vinifera보다 강하나, 교잡종은 온도변이가 너무 크다고 보고하였다(Clore et al., 1974). 특히 꽃눈은 여름에 형성되어 가시적인 생장이 없 는 상태에 들어가나, 늦가을이나 초겨울까지 눈의 원기는 형 태적으로도 발육이 계속한다는 보고가 있다(Sedgley, 1990). Mills et al.(2006)은 포도 결과모지 조직의 휴면기 내동성 평 가에서 Cabernet Sauvignon이 가장 강하였고 다음으로 Malbec과 Syrah으로 나타났고, Merlot이 가장 약하다고 하였 다. 저온 6시간부터 볏짚 +부직포에서 꽃눈피해가 발생하였는 데, 이는 온도 하강이 지속 시 2중 피복을 하여도 지연 효과 가 떨어지면 동해 피해가 발생하는 것으로 판단된다.

    피복재료에 따른 수액이동기 유목의 꽃눈 피해율

    피복재료에 따른 수액이동기 유목의 꽃눈 피해율은 Table 2 와 같다. 3월 중순 수액이동기 피복재료별 꽃눈 피해율을 보 면, 캠벨얼리는 무처리에서 무피복 14.2%, 볏짚 15.6%, 부직 포와 볏짚 +부직포에서는 꽃눈 피해가 없었다. –10°C 12시간 처리에서 무피복 43.3%, 볏짚 37.8%, 부직포 35.6%, 볏 짚 +부직포 25.6%의 꽃눈 피해율을 보였다. MBA는 무처리 에서 무피복 24.2%, 볏짚, 부직포, 볏짚 +부직포는 꽃눈 피해 가 없었다. –10°C 12시간 처리에서 무피복 52.0%, 볏짚 47.8%, 부직포 33.3%, 볏짚 +부직포 15.6%의 꽃눈 피해율을 보였으며, 거봉은 무처리에서 무피복, 볏짚, 부직포에서 15.57%의 꽃눈 피해를, 볏짚 +부직포에서는 꽃눈 피해가 없 었다. –10°C 12시간 처리에서 무피복 51.8%, 볏짚 44.0%, 부직포 33.3%, 볏짚 +부직포 21.1%의 꽃눈 피해율을 보였다.

    이상의 결과는 휴면이 타파된 수액이동기 피복재료별 꽃눈 피해는 품종에 관계없이 짚 +부직포 > 부직포 > 볏짚 > 무피 복 순으로 낮았으며, 저온 처리에서도 같은 경향을 보였으나 수액이동기의 품종 간에는 차이가 없었다. 특히 휴면기보다 수 액이동기가 꽃눈 피해율이 높았는데, 이로서 휴면이 타파되면 저온에서도 쉽게 꽃눈 피해가 발생됨을 알 수 있었다. 이는 휴면이 타파되면 수체 내 탄수화물 함량이 낮아져 내동성이 저하된다는 내용과 같았다(Park, 2013). Kwon et al.(2008)은 휴면심도가 동해발생과 밀접한 관계가 있고 근년에 생리적 내 동성 유지기간이 단축되었다는 보고가 있다. Oh et al.(2004) 은 늦가을 휴면에 들어간 꽃눈은 저온 저항성이 상대적으로 높아지다, 그 후 어떤 온도 이상으로 따뜻해지면 꽃눈의 내한 성을 빨리 상실하므로 불과 몇도 차이가 꽃눈 피해 여부를 판 가름하는데 중요하다고 보고하였다. Proebsting & Mills(1966) 은 ‘Elberta’ 복숭아 꽃눈의 50%죽이는 데 필요한 온도보다 4°C만 높으면 90%의 꽃눈이 생존하지만, 3°C만 낮으면 모두 죽는 것으로 보고하였다.

    전기발열체에 의한 보온피복 자재의 주간부 내부온도

    전기발열체에 의한 주간부 보온효과는 Table 3과 같다. 피 복 재료에 따른 저온 지연 효과에는 한정이 되어 열원 공급에 의한 꽃눈 피해를 경감하고자, –5°C로 설정한 전기발열체를 이용하여 휴면기 –20°C에서 3시간 유목을 노출시켜을 때 볏 짚은 –18.6°C, 볏짚 +부직포는 –16.6°C, 전기발열체는 –4.8°C 의 주간부 온도를 유지하였다. 수액이동기는 –10°C에서 3시간 노출시켜 을 때 볏짚은 –8.7°C, 볏짚 +부직포는 –6.0°C, 전기 발열체는 –4.3°C를 유지하였다.

    이상의 결과로서 볏짚 +부직포로 감싼 2중 피복의 지연효 과 한계를 극복하기 위한 전기발열체+부직포를 이용한 가온 방법을 도입하면 극기온 발생시 동해방지와 수액이동기 불규 칙한 저온 피해 경감대책이 될 수 있을 것으로 판단된다. Park(2009)은 전열케이블을 이용한 상추 하우스재배에서 온풍 기 대비 90%의 연료 절감효과가 있다는 보고와 같이 포도원 에서 –5°C로 설정 주간부에 설치하면 경제적 부담과 온도에 대한 수체에 영향 없이 방한 효과가 가능다고 판단된다.

    전기발열체 + 부직포에 의한 유목의 꽃눈 피해 정도

    전기발열체 + 부직포에 의한 꽃눈 피해율은 Table 4와 같 다. 꽃눈 피해율을 조사한 결과 –5°C 고정한 전기발열체 +부 직포를 설치한 캠벨얼리, MBA, 거봉 품종은 –20°C 12시간 휴면기와 –10°C 12시간 수액이동기 처리에서 꽃눈 피해가 없 었다. 짚 +부직포는 캠벨얼리에서 휴면기 7.5% 수액이동기 15.6%, MBA는 휴면기 11.3% 수액이동기 15.6% 거봉은 휴 면기 15.5% 수액이동기 25.8%의 꽃눈 피해율을 보였다.

    이상의 결과로서 짚 +부직포은 휴면기에는 꽃눈 피해가 발생 하는데 지연 효과가 있으나 수액이동기에는 효과가 적었으며, –5°C 설정 전기발열체 +부직포에서는 꽃눈 피해가 발생하지 않아 전기발열체를 시설에 가설하면 적은 비용으로 꽃눈 피해 를 예방할 수 있을 것으로 판단된다.

    적 요

    본 연구는 피복자재와 전기발열체에 의한 포도 유목의 휴면 기와 수액이동기 꽃눈 피해를 경감하기 위하여 수행하였다.

    1. 저온 환경제어시스템에서 보온력 차이는 볏짚 +부직포 > 부직포 > 볏짚 > 무피복 순으로 높았으며, 볏짚 +부직포 2중 피복에서 온도 저하 지연 효과가 가장 좋았으나, 12시간 처리 에서는 피복자재별 보온력 차이가 거의 없었다.

    2. 휴면기 꽃눈 피해는 캠벨얼리와 MBA가 비슷하였으며, 거봉에서 높았고, 무피복 > 볏짚 > 부직포 > 볏짚 +부직포 순으로 낮았다. 볏짚 +부직포는 –20°C 6시간 저온처리부터 꽃 눈 피해가 발생하여 보온 효과가 높았다.

    3. 수액이동기 –10°C 저온처리에서 꽃눈 피해는 휴면기와 비슷한 경향이었으며, 품종 간에는 차이가 없었으며, 휴면이 타파된 수액이동기 저온에서 꽃눈 피해가 더 크다.

    4. 전기발열체 +부직포는 –5°C 3시간 처리에서 휴면기 –20°C 에서 –4.8°C, 수액이동기는 –10°C에서 –4.3°C 주간부 내부 온도가 유지되어 방한에 효과적이었다.

    5. 짚 +부직포은 휴면기에는 꽃눈 피해가 발생하는데 지연 효과가 있으나 수액이동기에는 효과가 적었으며, –5°C 설정 전기발열체 +부직포에서는 꽃눈 피해가 발생하지 않았다.

    Figure

    KSIA-26-181_F1.gif

    Temperature changes of young grapevines according the covering protection materials under –20°C around mid- January (2013. 1.14).

    KSIA-26-181_F2.gif

    Temperature changes of young grapevines according the covering protection materials under –10°C around mid- March (2013. 3.12).

    Table

    Floral bud damage rate of young grapevines on the dormant period according to the covering protection materials.

    zMeans±standard error from triplicates, and each replicates represents the mean of 3 observations.

    Floral bud damage rate of young grapevines on the sap transportation period according to the covering protection materials.

    ZMeans standard error from triplicates, and each replicates represents the mean of 3 observations.

    Effect of covering protection materials the internal temperature of trunk according to the electrical heating element.

    *desired temperature : –5°C

    Floral bud damage rate of young grapevines according to the electrical heating element.

    *desired temperature : –5°C

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