Budbreak, Floral Bud and Fruit Characteristics of Kiwifruit as Affected by Various Windbreaks

서 론

덩굴성 낙엽과수인 키위는 발아기와 수확기의 저온 영향으로 제주도를 포함한 전남과 경남의 해안지대에 국한되어 약 1,300 ha가 재배되고 있다(국내외 사례 벤치마킹을 통한 참다래 산업 경쟁력 강화 심포지엄, 2016). 포도와 같이 잎이 넓은 과수인 키위의 생육은 바람의 영향을 많이 받는다. 우리나라는 1년에 3개 정도의 태풍 영향권(기상청 태풍백서, 2011)에 들기 때문에 태풍에 의한 낙엽피해를 많이 받는 키위의 안정된 생산을 위해서 바람에 대한 보호시설의 필요가 강조되고 있다.

키위 재배에서 태풍에 의한 낙엽피해는 조기낙엽에 따른 당해 연도 수확 과실의 바람들이 비상품과 발생과 2차 피해로서 이듬해 개화량 감소가 보고되었다(Tanhora, 1988; Kwack et al., 2012, 2013, 2015). 키위 뿐 아니라 사과(농촌진흥청 연구개발보고서, 2005), 감(Choi et al., 2002) 등에서도 태풍에 의한 조기낙엽 피해로서 과실품질 저하가 보고되었다.

따라서 키위 생산농가에서는 이러한 과실품질 저하와 이듬해 개화량 감소를 유발하는 조기낙엽 피해를 예방하기 위해 다양한 방풍시설을 이용하고 있다. 방풍시설 중에서 폴리에틸렌(PE) 필름과 파풍망이 널리 이용되고 있지만 이들 방풍시설이 과수원 내부 미세기상의 변화와 그에 따른 과실품질, 발아 및 개화에 미치는 영향에 대한 연구결과는 매우 부족하다. 본 연구에서는 국내에서 이용되고 있는 PE 필름과 파풍망의 종류에 따른 과수원 내 미세기상 차이 및 과실품질과 이듬해 발아, 개화에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다.

재료 및 방법

시험 품종 및 방풍시설

시험대상 품종은 농촌진흥청 국립원예특작과학원 남해출 장소의 31년생 ‘헤이워드(Hayward)’를 대상으로 실시했다. 시험에 이용한 방풍시설은 기본적으로 폭 5 m, 높이 4.3 m의 철재하우스 구조를 바탕으로 지상에서 1.7 m 높이로 덕을 설치하였으며, 파풍망과 0.1 mm 두께의 폴리에칠렌(PE) 필름을 지붕에 2010년 12월에 덮었다. 그리고 방풍시설을 설치하지 않은 대조구(Open field)를 시험 처리구에 포함시켰다. 파풍망은 △△산업사에서 생산되는 청색 2 mm (Blue 2 mm) 와 4 mm (Blue 4 mm) 규격 그리고 백색 2 mm(White 2 mm) 와 4 mm (White 4 mm) 규격을 이용하였다(Table 1). 파풍망의 밀폐도를 나타내는 다공율(%)은 100 cm² 당 공극 면적으로 측정하였다. 시험수의 재식거리는 5 m×6 m 로 처리구당 6주로 실시하였다.

미세기상 조사

시험구내 온도와 400~700 nm 파장대의 광합성유효광선(PAR)은 광센서와 온도기록장치가 내장된 WatchDog 2475(Spectrum technology, USA)를 덕 위 30 cm 높이에 설치하여 30분 간격으로 측정하였다. 파풍망 설치에 따른 저온 요구도(chill unit, CU)는 Sunley 등(2006) 이 제시한 3가지 모델에 의해서 산출하였다.

과실특성 및 익년 발아, 개화 조사

각각의 시험대상 방풍시설 내에서 자란 ‘헤이워드’ 품종의 과실특성 비교를 위해 2012년과 2013년 수확 후 주당 20과 씩 무작위로 추출하여 과중, 당도 등을 조사하였다. 또한 방풍시설 내 미세기상 차이가 결과모지의 발아율, 개화량에 미치는 영향을 알아보기 위해 2013년부터 2014년까지 발아율, 결과지율, 개화량을 조사 하였다. 발아율은 1년생 가지의 전체 눈(bud) 중에서 발아눈(sprouted bud)의 비율로 산출하였고, 결과지율은 1년생 가지의 전체 발아눈 중에서 꽃봉오리를 가지고 있는 신초의 개수로 산출하였다. 수확 후 키위 과실의 당도는 당도계(PR-32 α, Atago, Bellevue, USA)를 이용하여 측정였고, 신맛을 나타내는 산도는 산도계(TitroLine Easy, Schott, Germany)를 이용하여 측정하였다.

통계분석

방풍시설은 완전임의배치법 2반복으로 수행하였다. 조사 된 데이터는 통계분석 패키지인 SAS 9.2, Enterprise 4.3(SAS Institute, Inc., Cary, N.C., USA)을 이용하여 분산분석과 던칸의 다중검정(P=0.05)으로 비교하였다.

결 과

파풍망의 특성 및 과원 내 미세기상

고품질 키위 과실 생산을 위해 잎 출현 후 수확기까지 잎을 온전하게 보전해야하며, 이를 위해서는 봄철 계절풍과 여름철 태풍의 영향권에 놓여 있는 과원은 방풍시설의 설치가 필수이다. 국내에서 많이 이용되고 있는 청색망과 백색망 그리고 비가림 하우스에서 이용되는 PE필름 사용에 따른 과수원 내 미세기상을 조사하였다.

파풍망의 mesh 크기는 실제 규격과는 다소 차이가 있었다(Table 1). 청색과 백색의 2 mm 망의 경우 평균 mesh 크기가 각각 3.25, 3.96 mm²이었으며, 청색과 백색의 4 mm 망은 각각 16.82, 19.01 mm²이었다. 파풍망의 밀폐도를 나타내는 다공율은 청색 2 mm 및 4 mm 의 경우 각각 49.3%와 72.7% 이었으며, 백색 2 mm 및 4 mm 의 경우 각각 65.6%와 82.1% 이었다.

파풍망의 mesh 크기와 상관없이 색깔에 따른 연평균 기온과 PAR은 Fig 1에서 보는 바와 같다. 연평균 기온은 PE가 청색, 백색 파풍망에 비해 높았으며, 청색망과 백색망은 노지와 비슷한 수준의 평균기온을 나타내어 보온효과는 미미한 것으로 나타났다(Fig. 1). 파풍망의 색깔에 따른 PAR은 청색보다는 백색이 효과적인 것으로 나타났다.

파풍망의 mesh 크기가 온도 상승에 미치는 영향은 크지 않았으나 PAR에는 영향을 미치는 것으로 나타났다(Table 2). PAR는 청색 2 mm 와 4 mm에서 2012년 각각 488.4, 498.4 μmol m^-2 s^-1, 2013년 각각 563.7, 617.0 μmol m^-2 s^-1이었으며, 백색 2 mm와 4 mm에서 2012년 각각 530.3, 613.9 μmol m^-2 s^-1, 2013년 각각 677.9, 701.0 μmol m^-2 s^-1이었다. 따라서 파풍망의 mesh 크기는 클수록 광량(PAR)은 증가되는 것으로 나타났다.

파풍망과 비가림 피복재 설치가 키위나무의 발아, 개화에 필요한 저온요구도(chill unit, CU)에 미치는 영향을 알아보기 위해 3가지 모델(Sunley et al., 2006)에 의해 저온요구도를 산출 비교하였으나 파풍망의 색깔 및 mesh 크기 간에 유의성이 없었다(Fig. 2).

파풍망에 따른 과실특성

파풍망의 종류가 과실특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 수확 후 과중(g FW), 당도(°Brix), 산함량(%)을 분석하였다(Table 3). 생산량과 밀접히 관련된 과중의 경우 2012년에는 처리간 차이가 없었으나, PAR투과율이 가장 우수했던 백색 4 mm망과 파풍망에 비해 연평균 기온이 1~2℃ 높았던 0.1 mm PE처리가 2013년에 가장 높게 나타났다. 당도는 2012년은 청색 4 mm망이 13.9 °Brix, 2013년은 0.1 mm PE필름이 14.3 °Brix로 가장 양호했으나 파풍망 처리 간에 차이를 구분하기 어려웠다. 신맛과 관련된 산함량은 백색망 4 mm 처리에서 낮게 나타났다.

파풍망에 따른 익년 발아 및 개화

봄과 여름의 바람에 의한 조기낙엽은 탄수화물 저장량 감소로 인한 익년 발아와 개화량 감소에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 2013년과 2014년의 파풍망의 종류에 따른 결과모지 눈(bud)의 발아율은 차이가 없었다(Table 4). 발아 된 신초가 꽃봉오리를 가지고 있는 비율을 나타내는 결과지율(floral bud)은 2014년 조사에서는 파풍망의 종류에 따른 차이가 없었다. 그러나 2013년 조사에서는 파풍망을 설치하지 않은 과원에서 40.7%로 가장 낮았고 PE 필름이 84.0%로 가장 높았다. 2013년과 2014년 조사에서 파풍망의 색깔과 mesh 크기에 따른 결과지율의 차이는 나타나지 않았지만, 2013년 조사에서 나타난 것처럼 전년도 태풍에 의해 낙엽피해를 받은 파풍망 미설치 처리에 비해 파풍망 설치구가 유의성 있는 결과지율의 증가가 있었다.

고 찰

파풍망은 강풍의 풍속 약화를 통해 작물 잎의 기계적 손상을 감소시키고(Norton, 1988), 피복제 하부의 미세기상을 변화시켜(Judd and McAneney, 1984; Jarvis, 1985) 작물의 생산량과 품질향상에 긍정적으로 작용하는 것으로 알려져 있다(Briassoulis et al., 2007). 파풍망의 mesh 크기는 파풍망 효과를 결정짓는데 중요한 역할을 하며(Gravina et al., 2011), 본 시험에서 사용된 파풍망의 경우 2 mm 규격에서는 실제 규격보다 적었으며, 4 mm 규격에서 실제 규격보다 큰 것으로 나타났다. 그리고 다공율에 의한 밀폐율도 동일 mesh 크기에서 백색망이 청색망에 비해서 9.4~16.3% 낮은 것으로 조사되었다.

키위 나무 잎의 순동화율은 잎의 발생위치에 따라 차이가 있지만, 대개 발생 5주 후에 최대순동화율인 10~11 μmol CO₂ m^-2 s^-1에 도달하며(Piller and Meekings, 1997), 광합성유효광선(PAR) 375 μmol m^-2 s^-1 이상에서 최대순동화율 도달이 가능하다(Buwalda et al., 1991). 본 시험에서 사용된 파풍망은 mesh 크기가 클수록 PAR가 증가 되었으며, 동일 mesh 크기에서는 청색보다는 백색 파풍망의 PAR가 높은 것으로 나타났다. 하지만 모든 파풍망에서 PAR는 연평균 400 μmol m^-2 s^-1 이상으로 광합성에 필요한 광량이 부족하지는 않았다(Fig. 1; Table 2).

방풍시설 내 연평균 기온은 PE필름 처리구가 파풍망 피복 처리에 비해 1~2℃ 높았다(Fig. 1; Table 2). Norton (1988)은 방풍시설이 공기의 흐름을 감소시켜 시설 내 온도상승을 유발하여 과실품질을 향상시킬 수 있다고 하였으며, Williams (1970)은 개화기 기온의 1℃ 상승은 성공적인 수정, 착과에 필요한 하루를 더 주는 효과가 있다하였다. 따라서 2013년 PE필름 처리구의 과중(Table 3)이 다른 파풍망 처리에 비해 높았던 이유도 온도상승 효과로 판단된다. 다만, 백색망 4 mm에서도 PE필름과 같은 수준의 과중증가를 나타낸 것은 PAR 광량이 다른 처리에 비해 상대적으로 높았던 것(Table 2)에 기인한 것으로 추정된다.

과수 재배에서 저온요구도는 균일한 발아, 개화를 유도하기 위한 선결요건인 충분한 휴면충족을 위해 매우 중요하다(Sunley et al., 2006). 저온요구도 충족이 불완전하면 발아율이 일정치 않고 발아기간이 길어질 수 있다. 또한 이로 인해 개화기간이 길어져 농작업상 착과율이 저하되고 수량 감소의 원인이 될 수 있다(Weinberger, 1950, 1954; Oukabli et al., 2003). 저온요구도를 계산하는 방법에는 몇 가지 모델이 있다. 특정 모델이 모든 작물에 적합한 것은 아니며, 관심대상 작물과 그 작물의 발아, 개화, 착과 등 과심대상 생리적 반응에 따라 적합한 모델이 다를 수 있다(Sunley et al., 2006).

키위의 저온요구도는 종마다 다르지만, 겨울 눈이 휴면에서 깨어 정상적인 영양생장을 시작하기 위해서는 최소 950~1000 시간(4℃ 기준)이 충족돼야 한다(Brundell, 1976; Lionakis and Schwabe, 1984). Caldwell(1989)에 의하면 ‘헤이워드’ 품종은 정상적인 영양생장을 위해서는 950시간 이상, 개화를 위해서는 1150시간 이상의 저온요구도가 충족돼야한다. 본 연구에서는 2012~2014년까지 누적 조사된 온도자료를 바탕으로 11월부터 익년 3월까지 5개월간 1시간 단위의 온도에 3가지 모델(Sunley et al., 2006)을 적용하여 저온요구도를 산출 비교하였다(Fig. 2). PE필름을 포함한 백색, 청색 파풍망 피복재 처리구 모두 1400 CU 이상 충족에는 문제가 없음을 알 수 있었다(Fig. 2). 이 저온요구도 충족과 관련하여 발아율과 개화량을 비교한 결과, 처리구 모두 저온요구도 충족에 따라 발아율에 차이가 없었다(Table 4). 다만, 2013년 노지의 결과지율과 꽃수가 감소한 것은 2012년 태풍에 의한 조기낙엽의 영향(Kwack et al., 2013, 2014, 2015))으로 판단되며, PE필름 처리구의 결과지율이 높았던 원인은 다른 파풍망에 비해 연평균 기온이 1~2℃ 높아(Table 2) 온도상승 효과로 추정된다.

이상의 결과로 판단컨대, 국내 키위 재배에서 바람피해 예방을 위해 사용되고 있는 0.1 mm PE 필름과 백색, 청색 파풍망(2 mm, 4 mm)은 광합성유효광선(PAR) 투과에는 문제가 없다. 또한 발아, 개화에 영향을 미치는 저온요구도 충족에도 문제가 없다. 다만, 제주도의 경우 전남, 경남에 비해 겨울철 온도가 따뜻하고 PE필름 피복재배가 대부분이기에 저온 요구도 충족여부와 발아, 개화에 미치는 영향에 대한 추가연구가 필요하다. 결론적으로 PAR 투과, 연평균 기온, 과중 등을 종합적으로 고려하면, PE필름과 백색 4 mm망이 청색망에 비해 키위 생산에 유리할 것으로 판단된다.

Notes

The author declare no conflict of interest.

ACKNOWLEDGEMENT

This study was funded by a research program (PJ012046) of Rural Development Administration (RDA), Republic of Korea.

Tables & Figures

Table 1. Physical features of cover materials of arch-type windbreaks used in this experiment

^zNet porosity was calculated by mesh area and number per 100 cm².

Fig. 1. PAR and mean temperature of kiwifruit orchard during seven months from April through October in 2012 and 2013 depending on covering materials of arch-type windbreaks. Bars labeled with same letter are not significantly different by the Duncan’s multiple range test (p=0.05). Vertical bars indicate standard errors of the means.

Table 2. Several microclimate indices under different covering materials of arch-type windbreaks during seven months from April through October

^zMean separation within columns by the Duncan’s multiple range test at p=0.05.

Fig. 2. Chilling unit of kiwifruit orchard calculated by three different models. It is sum of five months from November through March in the year 2012/2013 and 2013/2014 under different covering materials of arch-type windbreaks. Bars labeled with ‘ns’ are not significantly different by the Duncan’s multiple range test (p=0.05). Vertical bars indicate standard errors of the means.

Table 3. Fruit characteristics of 31-year-old ‘Hayward’ kiwifruit grown under different covering materials of arch-type windbreaks

^zMean separation within columns by the Duncan’s multiple range test at p=0.05.

Table 4. Characteristics of budbreak and flowering of 31-year-old ‘Hayward’ kiwifruit grown under different covering materials of arch-type windbreaks

^zMean separation within columns by the Duncan’s multiple range test at p=0.05.

References

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