| 초록 |
연구개발성과 콩: 온도조절 플라스틱 하우스를 이용한 콩의 고온 반응 실험 결과, 콩의 수량을 결정짓는 주요 영향 요소는 협수였고, 일 최고기온 35℃이상의 고온은 콩의 결협률을 떨어뜨려 수량 감소를 유발하였다. CROPGRO-Soybean 모델은 고온 조건에서의 생장, 발육, 수량 등 콩 생육을 잘 모의하고 있으며, 실제 고온 실험 자료로부터 추정된 수량 적온과 유사하였다. CROPGRO-Soybean 모델을 이용하여 RCP8.5 시나리오에 따른 기후변화 영향을 평가한 결과, 콩의 생육일수는 2091-2100년까지 전국 평균 4일 가량 감소할 것으로 보이며, 생육기간이 긴 강원 산간 지역의 단축 정도가 커서 생육일수의 지역 편차는 줄어들 것으로 예상된다. 생육일수 감소로 인해 우리나라의 콩 재배 가능 기간 및 지역이 점차 확대될 것으로 보이는 한편, 수량은 CO 2 농도 상승의 영향으로 2061-2070년까지 전국 평균 35% 증가하다가, 그 이후에는 지나친 고온의 영향을 받아 감소할 것으로 예측되었다. 기후변화가 콩의 생육에 미칠 부정적인 영향으로 등숙기 고온으로 인한 백립중 감소와 경장 증가로 인한 도복 위험성 증가가 예상되므로, 소립종 단간·내도복성 만생종의 육성과 점진적인 소식 및 만식 재배가 필요할 것으로 판단된다. 옥수수: 온도조절 플라스틱 하우스에서 온도와 파종시기를 달리한 실험을 수행하여 모의 성능을 검증한 결과, 고온에 대한 반응을 잘 모의하지 못하였으며, 실험 자료를 이용하여 CERES-Maize 모델을 개선하였다. 개선된 CERES-Maize 모델을 이용하여 전국 상세 RCP8.5 시나리오 기반 모의 결과, 찰옥1호와 광평옥 품종 모두 온난화가 진전될수록 생육 일수가 점점 단축되며 2090년에는 찰옥1호가 약 16일, 광평옥이 약 28일 정도 단축될 것으로 예측되었다., 잠재 수량은 2040년 이후부터 급격한 감소를 보이며, 2090년 이후에는 전국적으로 찰옥1호 10%, 광평옥 20%이상 감소될 것으로 예측되었다. 기후변화에 대비하여 극조생 품종의 경우 정식시기를 조절하여 고온의 회피만으로도 현재와 유사한 수량성을 유지할 수 있을 것으로 예상되지만, 중만생 품종의 경우 정식시기 조절로 수량 감소 속도를 늦출 수는 있으나 근본적인 대책이 될 수는 없으며, 고온적응 품종 육성이 필요할 것으로 판단된다. 감자: 온도조절 플라스틱 하우스와 포장에서 온도반응 및 작기이동 실험을 수행하고 SUBSTOR-Potato 모델의 모의성능을 검정한 결과, 현재 기후 및 고온에서 모델은 우수한 수량 모의성능을 보였다. RCP8.5 시나리오 기반 전국 감자 생육 모의 결과, 60-90년대에 봄감자는 10%가량 증수될 것으로 나타났다. 여름감자는 조식을 통해 수량피해를 완화하여도 30%이상의 극심한 수량피해가 예상되어, 고온저항성 품종의 도입이 시급한 것으로 나타났다. 가을감자는 10% 가량의 수량피해가 예상되었으나, 모델이 고온에 의한 출아율 감소를 반영하지 않아, 실제 피해는 더 심각할 것으로 예상된다. 따라서 가을재배에서는 생육초기 고온저항성을 지닌 품종 도입이 필요하며 출아율 확보를 위한 멀칭 및 파종 전처리 등의 필요성이 커질 것으로 사료된다. 이외에도 봄과 가을 재배에서는 생육가능일수가 증가하기 때문에 만생종을 이용하거나 수확기를 늦출 경우 증수가 예상된다. 모든 작기에서 강원도 및 산간지역의 증수효과가 가장 크거나 수량피해가 적은 것으로 나타났다. 대용량 기후변화 영향평가 시스템 구축: 30m 수준의 고해상도 작물 생산성 예측을 위해 격자형 입력자료를 구축하였고 이를 활용하여 작물 생산성 예측 모델을 구동할 수 있는 시스템이 구축되었다. 다양한 종류의 격자자료 형식들을 지원하기 위해 개발된 격자형 입력처리도구를 활용하여 격자형 기상 및 토양 자료를 입력자료로 활용하였다. 이러한 도구는 개별 지점별 입력자료 생성과정을 요구하지 않기 때문에 상당한 자료 저장 공간과 처리시간을 줄일 수 있었다. 지점단위의 작물 생육 모의를 하는 DSSAT 모델(CERES-maize, CROPGRO-soybean)을 역설계 하여 개발된 격자형 작물 모의 시스템을 활용하여 기후변화 조건에서 작물 생산성을 예측할 수 있는 체계를 구축하였다. 이러한 시스템은 Beowulf 형식의 자체 제작된 클러스터와 슈퍼컴퓨터에서도 작동할 수 있도록 개발되었다. CERES-barley 모의성능 보완 연구로 TGFC (Temperature Gradient Field Chamber) 시설에서 미래 기후 시나리오 조건 온도 반응 실험을 수행하고 모의 성능을 검정한 결과 CERES-Barley 모형이 공시한 보리의 수량을 통계적 유의수준 내에서 재현 가능함을 확인하였으며, 포장실험을 수행하여 4종의 보리 품종에 대한 품종모수를 추정하였다. 대용량의 보리 모의 실험을 위한 기후변화 영향 평가 시스템을 구축하여 전국 상세 미래 기후 조건 CERES-barley 모의 결과는 공시한 보리 품종 대부분이 RCP4.5 시나리오에서는 완만하게 증수 되는 경향을 보였고 RCP8.5 시나리오에서는 2030년 이후로는 급격히 증수되는 경향을 보였으며, 권역별 상세 모의 결과 각 권역별 다양한 기후와 환경 조건에 따른 변이는 존재하지만 제주를 제외한 모든 권역에서 대체로 전국 상세 기후조건과 같은 경향으로 모의되었다. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오 기반 미래 기후 조건에서 1월 최저기온 등온선 분포를 통한 맥종별 적정 재배 가능 지역을 설정한 결과, RCP4.5 시나리오 조건하에서 1월 최저기온은 맥주보리(-4℃) 및 쌀보리(-8℃)의 경우 완만하게 등온선이 북상하고 겉보리(-10℃)는 비교적 급격하게 북상할 것으로 예측되고, RCP8.5 시나리오 조건하에서 1월 최저기온은 쌀보리 및 겉보리는 등온선이 급격히 북상하고 맥주보리는 다른 맥종에 비해 상대적으로 서서히 북상할 것으로 예측되었다. RCP 8.5 기후변화 시나리오 기반 우리나라 벼 생태형별 생산성의 시공간적 변동을 작물생육모형 모의를 통해 읍면동 수준의 지도를 작성하여 분석하였다. 그 결과 생태형별로 기후변화에 따라 전반적으로 수량이 감소하는 양상을 보였으나 생태형에 따라 지역 및 시기별 감소 속도는 서로 달랐다. 전반적으로 조생종이 가장 빠르게 수량감소지역이 확산되고 그 감소폭이 컸으며, 그 다음으로 중만생종, 중생종 순으로 감소 속도가 늦은 편이었다. 결과적으로는 세기 말에는 대부분의 지역에서 25%이상의 수량감소가 발생할 것으로 전망되었다. 작물생육모형에서 얻어진 천립중을 통해 간접적으로 쌀의 품질을 평가한 결과 수량과 유사한 패턴의 변동을 확인하였다. 쌀의 외관품질에 대한 정보를 더 확보하기 위해 쳄버시험을 병행하였으며 그 결과 품질의 감소는 수량의 감소보다 그 낙폭이 더 큰 것으로 나타나 품질 감소에 대한 대책이 우선적으로 필요할 것으로 생각되었다. 적응대책의 일환으로 이앙기, 물관리, 질소시비를 검토해 보았다. 그 결과 이앙기 조절이 기후변화에 따른 수량 감소의 속도를 지연시킬 수는 있다는 것을 확인하였다. 물관리의 경우는 강수패턴 자체의 큰 변화가 없어 물 관리시기 조절은 의미가 없는 것으로 판단되었다. 다만 고온에 따른 증산량의 증가로 필요한 물의 양은 증가될 것으로 생각되었다. 비료 수준 증가를 통한 수량 감소를 저지 방법 탐색을 위해 쳄버 시험을 실시하였는데 예상 밖으로 큰 효과가 없었다. 이는 온도 증가에 따라 질소 비료의 암모니아 휘산 등에 의한 손실이 커지기 때문인 것으로 생각되었으나 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. (출처 : 국문요약문 p.4) |
