Research Article

Horticultural Science and Technology. April 2021. 243-253
https://doi.org/10.7235/HORT.20210022

ABSTRACT


MAIN

  • 서 언

  • 재료 및 방법

  •   식물재배 및 재배환경

  •   측정항목 및 측정방법

  •   실험 통계 방법

  • 결 과

  •   온실 온습도, 포화수증기압차(VPD), 엽-대기의 수증기압차(LAVPD), 엽기온차

  •   총급배액량, 평균 배액률, 배액 pH 및 EC 농도

  •   광합성 특성

  •   오이 생육특성

  •   오이 과실의 과경, 과중, 과장 및 상품과 수량

  • 고 찰

서 언

아랍에미리트(UAE)의 2018년도 시설재배면적과 농가수는 Abu Dhabi 지역이 70ha(2,118), Al Ain이 400ha(12,145), Al Dhafra가 118.3ha(3,603)로 총 588.3ha이다. 이 면적은 2016년도의 517.4ha보다 약 70ha 증가하였으며 이 시설면적 중 채소재배면적은 497.6ha로 노지 채소재배면적인 1,374ha의 약 36%이다(ADAFSA, 2019). 시설채소 면적 중 가장 많은 면적을 차지하는 오이재배면적과 생산량은 Abu Dhabi 지역이 43.4ha(8,962ton), Al Dhafra가 45.3ha(9,375ton), Al Ain이 223ha (4,607ton)로, 총 311.7ha(18,797ton)이다. 오이의 단위생산량은 6.03kg/m2으로 국내 시설 반촉성 오이재배 단위생산량 10.7kg/m2의 56% 수준이다. 이러한 생산성의 차이는 고온 환경으로 인한 환경적 요인과 농가 별 재배기술의 차이 등에 기인한다. UAE의 Abu Dhabi 지역의 매월 최고 평균온도(°C)와 최고 평균 상대습도(%)는 각각 24.2, 86(1월), 26.0, 85(2월), 29.5, 83(3월), 34.5, 77(4월), 39.4, 74(5월), 40.9, 79(6월), 42.4, 77(7월), 42.9, 76(8월), 40.6, 83(9월), 36.4, 84(10월), 31.0, 83(11월), 26.3, 86(12월)이다(NCM, 2019). 또한 대부분의 과채류 온실재배에서 극고온 조건을 극복하기 위하여 기화냉방법을 사용하여 고온과 과습 조건이 공존하며 농업용수의 염분 함량이 높아 대부분의 채소를 수입에 의존하고 있는 실정이다. 특히 UAE는 작물재배를 위한 강수량이 매우 부족한데, Abu Dhabi 지역의 매월 평균 강수량(mm)은 9.5(1월), 17.8(2월), 16.1(3월), 6.0(4월), 0.1(5월), 0(6월), 0.5(7월), 0.1(8월), 0(9월), 0.1(10월), 1.9(11월), 8.3(12월)이다. 따라서, 수분소모량을 최소화하면서도 생산량과 과실의 품질을 높일 수 있는 재배기술과 함께 적합한 품종을 선발하는 것도 중요하다. 국내에서 개발된 스마트팜 기술의 해외 보급과 이를 활용한 재배환경 데이터 수집을 통한 데이터 기반의 농가 컨설팅이 함께 진행될 경우 현지 농가의 작물 재배기술의 상향 평준화가 가능하여 품질 향상과 생산성 확대에 기여할 것으로 판단된다. 특히, UAE에서 오이의 경우 토마토 작물과는 다르게 시설재배가 노지재배보다 1.72배 생산성이 높은데 아직까지 UAE 환경에 적응력이 있는 오이 품종에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 UAE 온실 환경에서 적응성이 우수한 오이 품종을 선발하고자 유럽형 오이 4품종, Gulfstream, Imea, Borja, Dreamliner을 UAE 온실 온습도와 유사한 환경 조건의 국내 온실 환경에서 배지경으로 재배하면서 엽-대기의 수증기압차, 광합성 특성, 수분소비량, 식물체 및 과실 생육 특성 등을 비교하였다.

재료 및 방법

식물재배 및 재배환경

본 시험은 2019년 7월 15일부터 11월 6일까지 전라북도 익산에 위치한 원광대학교 연동형 플라스틱온실(면적: 645㎡ , 규격: 15m(W) × 43m(L) × 5.9m(H), 피복재: PO필름)에서 실시하였다. 유럽형 오이 4품종(Cucumis sativus ‘Gulfstream’, ‘Imea’, ‘Borja’, ‘Dream liner’)을 품종 별 각각 45주를 2019년 7월 1일 파종하여, 오이 4품종에 대하여 품종 당 45주씩 총 180주를 각각의 코이어 슬라브[100 × 20 × 10cm, BioGrow, dust:chip = 50:50(v:v)]에 3주씩 정식하여 품종 당 5개의 슬라브를 난괴법 방식(Randomized Complete Block Design, RCBD)으로 배치하여 재배하였다. 네덜란드 PBG 순환식 배양액을 EC 1.8–2.4dS·m-1, pH 5.8–6.0 수준으로 조정하여 자동급액시스템(Magma 1000, Green Control System Ltd., Gwangju, Korea)으로 누적일사량급액제어방식으로 급액하였다. 온실 내 온습도는 UAE 온실과 유사한 환경조건을 조성하기 위해 7, 8월의 온실 내 낮 최고온도는 38–40°C, 상대습도는 60–80%로 유지하였고 9월은 낮 최고온도를 35°C, 10월은 33°C로 유지하였다. 상대습도, 온도, 광량, 누적광량 데이터는 실시간으로 저장되었다.

측정항목 및 측정방법

작물의 잎과 줄기의 생체중과 건물중은 7월 15일에 정식 후 85일째인 10월 8일에 파괴적으로 조사하였고 그 외 생육항목은 정식 후 20일째(8월 5일), 35일째(8월 20일), 85일째(10월 8일)에 실시하였다. 생육조사는 오이 3개체씩 심겨진 각각의 슬라브를 품종 당 3개의 슬라브를 선택하여 품종 당 총 9개체 중 6개체를 6반복으로 간주하여 측정하였다. 초장은 지표면에서 생장점까지 길이, 마디수는 절간장이 2cm이상인 마디수, 절간장은 마디와 마디 사이의 길이를 측정, 그 절간장을 합한 값을 총절간장이라 하였고, 경경은 지제부 1cm 위의 줄기 굵기(diam.I)와 생장점 아래로 5번째 잎 1.5cm 밑의 줄기 굵기(diam.II), 엽장과 엽폭은 생장점에서 아래로 5번째 마디 잎의 길이와 너비를 측정하였고, 착과수는 마디별 착과 여부를 측정하였다. 과실의 과경, 과장, 과중은 품종 당 슬라브 3개씩 선택하여 총 9개 개체에서 수확될 때 마다 모두 측정하였다. 비파괴적으로 측정한 과장과 과병장은 같은 마디에서 착과된 같은 크기의 어린 과실을 품종 별 3개씩 선택하여 8월 7일부터 8월 19일까지 3일간격으로 같은 시간대에 3반복으로 간주하고 측정하였다. 오이의 과실비대속도는 과실과경측정센서(FI-SM. 7–45mm, Chisinau, Republic of Moldova)를 사용하여 측정하였고, 엽온은 엽온측정센서(LT-1M, 0 to 50°C range. 0 to 2 Vdc output, Chisinau, Republic of Moldova)를 이용하여 측정하였고, 데이터로그(CR300, Campbell Scientific Inc., Logan, USA)에 10분 단위로 저장되도록 하였다. 급액량은 점적핀 하나를 따로 설치하여 비커에 하루의 급액량을 받아 측정하였고, 배액량은 품종 당 1개씩의 슬라브 밑면에 필름을 설치하여 슬라브 배수 구멍에서 흘러나온 배액이 필름 끝자락에 받쳐진 비커에 집수되도록 하여 측정하였다. 배액률은 다음과 같이 계산하였다[배액률(%) = 100 × (식물체 당 배액량 / 식물체 당 일일 총 급액량)]. 과실 200g을 생산하기 위해 소요된 물량은 개체 당 총생산한 상품과중과 개체 당 공급된 급액량에서 배액량을 뺀 물량으로 계산하였다. 수분이용효율(WUE, Water Use Efficiency)는 다음과 같이 측정하였다[WUE = 수확 시 잎, 줄기 및 과실 생체중] / (급액량–배액량)](Burnett and van Iersel, 2008). 엽수증기압[Le(mb)]과 대기의 수증기압[(e(mb)]의 차인 LAVPD(Leaf-Air Vapor Pressure Deficit, mb)와 공기 수증기압포차인 VPD(Vapor Pressure Deficit, mb)는 SAS 9.2 소프트웨어(SAS Institute, Cary, NC, USA)로 작성한 model식에 적용하여 계산하였다(Woo et al., 2000).

(1)
LAVPD=Le-e
(2)
VPD=es-e

여기에서, Le [엽수증기압(mb)] =Les*LRH/100

Les [엽포화수증기압(mb)] =6.1078*exp[(17.2693882*LT)/(LT+237.3)]

es [포화수증기압(mb)] =6.1078*exp[(17.2693882*DT)/(DT+237.3)]

e [수증기압(mb)] =es*RH/100

수분부족(HD, humidity deficit, kg·m-3)은 포화수증기량(g·m-3)와 절대습도(g·m-3)의 차이로 환경계측시스템(Shinhan SH-3000 V 8.0, Gyeongsangnam-do Province, Korea)에 의해 저장된 건구 및 습구온도와 습도 데이터로 구명하였다. 광합성특성은 광합성 측정기(LI-6400, Li-COR, Lincoln, NE, USA)를 이용하여 품종 당 8개체에서 각각 잎 한 장씩 측정하였다. 광량은 인공광원(670nm red light emitting diodes)을 이용하여 광합성유효광량자속밀도(PPFD)는 1,000µmol·m-2·s-1 으로 조절하였고, CO2 농도는 400ppm, 온도는 28°C로 설정하여 광합성속도, 증산속도 및 기공전도도를 측정하였고 이 값을 이용해 광합성에 대한 수분이용효율[Water Use Efficiency: WUE =µmol CO2 ÷ mmol H2O = net photosynthesis rate(Pn) ÷ transpiration rate(E)]이 계산되었다(Ashraf et al., 1994).

실험 통계 방법

생육조사는 품종 당 6개체를 6반복으로 간주하고 측정하였고 급액량과 배액량 측정은 품종 당 1개의 점적핀에서 나오는 물량과 품종 당 1개의 슬라브에서 흘러나오는 물량을 측정하여 1반복 측정하였다. 광합성속도는 품종 당 총 8개체에서 각각 잎 한 장씩 측정하여 8반복으로 간주하고 측정하였다. 과실의 과경, 과장, 과중, 과수는 품종 당 총 9개 개체에서 수확될 때마다 모두 측정된 값을 난괴법으로 분석하였다. 비파괴적으로 측정한 과장과 과병장은 같은 마디에서 착과된 같은 크기의 어린 과실을 품종 별 3개씩 선택하여 8월 7일부터 8월 19일까지 3일 간격으로 같은 시간대에 3반복으로 간주하고 측정하였다. 엽온 센서와 과실비대기는 각 품종 당 1개씩 설치한 값에 대하여 분석하였다. 데이터 통계분석은 SAS 9.2 소프트웨어 패키지(SAS Institute, Cary, NC, USA)를 사용하여 Duncan’s Multiple Range Test로 통계 분석하였다.

결 과

온실 온습도, 포화수증기압차(VPD), 엽-대기의 수증기압차(LAVPD), 엽기온차

재배 기간 중 7월 19일부터 7월 31일까지 온실 내부의 최고 온도는 41.2°C, 최저 온도는 23.2°C, 최고 광량(SI, Solar irradiance)은 1,273W·m-2, 최고 상대습도는 100%, 최저 46.7% 수준으로 유지되었다. 수분부족(HD, Humidity deficit)은 최고 32.1kg·m-3, 평균 5.36kg·m-3이었다(Fig. 1A). 8월 온실 내부의 최고 온도는 37.5°C였으며, 최저온도는 18.4°C, 최고 광량은 1,288W·m-2였고, 최고 상대습도는 100%, 최저 72.8%로 7월보다 최저습도가 약 25%가량 증가하여 평균 HD가 2.88 kg·m-3로 7월보다 낮았으며 특히, 8월 17일부터 31일까지 온실 최고 온도는 38°C였으며, 평균 상대습도는 90%로 HD가 매우 낮았다(Fig. 1B). 9월 온실 내부의 최고 온도는 34.8°C, 최저 온도는 12.5°C, 최고 광량은 1,146W·m-2, 최고 상대습도는 100%, 최저 상대습도는 71.1%였다. 9월은 8월보다 최고온도는 약 3°C 떨어졌으며, 최저 온도에서는 6°C 낮아졌으나 상대습도는 8월과 큰 차이가 없어 HD가 최고 7.6kg·m-3, 평균이 0.569kg·m-3로 매우 낮았다(Fig. 1C). 10월 1일부터 8일까지 온실 내부의 최고 온도는 33°C, 최저 온도는 9.4°C였고 최고 광량은 998W·m-2, 최고 상대습도는 최고 100%, 최저 43.8%였다. 10월은 9월보다 최고온도는 약 1°C 낮아졌으며, 최저 온도에서는 3°C정도 낮아진 것을 확인할 수 있었으며, 최저 상대습도는 26%가 낮아져 HD가 평균 2.66kg·m-3을 기록하였다(Fig. 1D).

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Fig. 1.

perature (Temp.,°C) and humidity deficit (HD., kg·m-3) inside greenhouse in July (A), August (B), September (C) and October (D).

가장 고온다습한 기간인 8월 동안(정식 후 22일부터 49일까지) 오이 품종 별 평균 엽온은 Dreamliner, Borja, Gulfstream, Imea가 각각 25.91, 26.30, 26.34, 26.07°C로 차이가 없었으나 엽과 대기의 수증기압차(LAVPD, leaf-air vapor pressure deficit, mb) Eq. (1) 값이 품종 간 차이를 보였는데 8월 17일부터 31일 시기에 Gulfstream과 Imea 품종이 다른 품종에 비해 약 3배 정도 낮았으며(Fig. 2B–2E) 같은 시기에 포화수증기압차(VPD, Vapor Pressure Deficit, mb) ) Eq. (2) 값도 1–2mb 수준으로 매우 낮았다(Fig. 2A). 8월 재배기간의 VPD 값에 따른 엽기온차의 관계 분석에서 Imea와 Dreamliner 품종이 다른 품종에 비해 VPD 값이 2mb 이하의 낮은 수준에서 엽기온차가 음의 값이 큰 방향으로 분포되었고 Imea의 경우 VPD 값이 3mb 이상에서도 엽기온차가 양의 값 방향으로 적게 분포되었다(Fig. 3). 8월 한 달 간 엽기온차는 Dreamliner(–0.96) > Imea(–0.88) > Borja(–0.55) > Gulfstream(–0.51) 순으로 낮았고 8월 17일부터 31일까지는 Imea가 –0.69로 다른 품종에 비해 더 낮았고 Dreamliner가 –0.65로 뒤를 이었다.

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Fig. 2.

Vapor pressure deficit (VPD) (A) in greenhouse and leaf-air vapor pressure deficit (LAVPD) of Borja (B), Dreamliner (C), Imea (D) and Gulfstream (E) cucumber during August.

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Fig. 3.

Relationships between the VPD and difference in leaf and air temperature (leaf temperature – air temperature) of Borja (A), Gulfstream (B), Imea (C) and Dreamliner (D) cucumber during August.

총급배액량, 평균 배액률, 배액 pH 및 EC 농도

정식 후 10일부터 114일까지 총급액량, 총배액량 및 평균 배액률, 배액 pH와 EC를 비교하였을 때, 오이 4품종의 총 급액량은 176.49L였고, 총배액량은 Imea 품종에서 31.81L로 다른 품종에 비해 적게 배출되었으며, Borja가 47.24L, Gulfstream이 55.45L, Dreamliner이 65.80L로 가장 많이 배출되었다. 평균 배액률 역시 Imea에서 19.2%로 다른 품종에 비해 낮았으며, Imea(19.2%) < Borja(29.8%) < Gulfstream(35.8%) < Dreamliner(41.2%) 순이었다. 평균 배액 pH는 Gulfstream, Imea가 pH 6.1, Drealiner는 6.2로 세 품종 간은 차이가 없었지만, Borja는 6.4로 다른 품종에 비해 높았으며, 평균 배액 EC는 Gulfstream과 Borja는 2.5dS·m-1, Dreamliner은 2.6dS·m-1으로 세 품종 간은 차이가 없었지만, 배액률이 가장 낮았던 Imea 품종에서 EC 3.0dS·m-1으로 가장 높았다(Table 1). 이 결과는 8월부터 11월까지 3–4일 간격으로 품종별 채취한 배양액 내 무기이온 평균함량 결과와 유사하였는데 대부분의 양이온과 음이온이 적정 근권 배양액 농도보다 약간 낮았고 Imea 품종에서 다른 품종에 비해 높았다(데이터 미제출).

Table 1.

Total irrigation volume (TIV), total drain volume (TDV), total retained volume (TRV), average drain pH and EC and drainage rate measured from 10 to 114 days after transplanting (DAT) on the 15th of July

Varieties TIV
(L/plant)
(A)
TDV
(L/plant)
(B)
TRV
(L/plant)
(A-B)
(A-B)/day Drainage
Rate (%)
Drain
pH
Drain
EC (dS·m-1)
25th of July to 20th of August
Gulfstream 50.30 12.7 37.6 1.45 26.73 6.58 2.06
Imea 50.30 13.6 36.7 1.41 28.17 6.31 2.26
Borja 50.3 18.3 31.9 1.23 36.92 6.85 1.90
Dreamliner 50.3 22.1 28.2 1.08 45.42 6.57 2.01
21st of August to 10th of September
Gulfstream 31.14 7.9 23.3 1.16 26.08 5.76 4.47
Imea 31.14 6.7 24.4 1.22 23.47 5.60 4.85
Borja 31.14 7.8 23.4 1.17 26.53 5.86 4.34
Dreamliner 31.14 7.5 23.7 1.18 24.32 5.94 4.71
11th of September to 8th of October
Gulfstream 52.10 18.1 34.0 1.26 46.28 6.06 1.94
Imea 52.10 3.9 48.2 1.78 7.25 6.32 2.26
Borja 52.10 19.2 32.9 1.22 47.71 6.44 1.83
Dreamliner 52.10 20.4 30.7 1.14 51.14 6.36 3.41
9th of October to 6th of November
Gulfstream 42.95 16.8 26.1 0.93 42.13 5.90 2.04
Imea 42.95 7.6 35.4 1.26 19.32 6.44 2.36
Borja 42.95 1.9 41.1 1.47 4.74 6.16 2.13
Dreamliner 42.95 15.8 27.2 0.97 39.74 5.78 2.22
25th of July to 6th of November
Gulfstream 176.49 55.45 abz,y 121.0 ab 1.16 ab 35.8 ab 6.1 ± 0.05y 2.5 ± 0.13
Imea 176.49 31.81 c 144.7 a 1.39 a 19.2 b 6.1 ± 0.32 3.0 ± 0.22
Borja 176.49 47.24 bc 129.3 a 1.24 a 29.8 b 6.4 ± 0.23 2.5 ± 0.14
Dreamliner 176.49 65.80 a 110.7 b 1.06 b 41.2 a 6.2 ± 0.06 2.6 ± 0.12

zMeans with different letters within the column are significantly different by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

yEach value is the mean or mean ± standard errors of replications from 10 to 114 DAT.

광합성 특성

정식 후 36일(8월 20일)에 광합성 측정결과 Borja에서 16.13µmol·CO2·m-2·s-1으로 광합성율이 높게 나타났으며, Imea와 Gulfstream에서는 각각 10.98, 11.78로 다른 두 품종에 비해 낮았으며, 증산율과 기공전도도는 Imea 품종에서 낮았고 기공전도도는 Imea 다음으로 Dreamliner가 낮았다(Table 2). 세포 내 CO2농도는 Gulfstream(351µmol·CO2·m-2·s-1·air) > IMEA (346) > Dreamliner(344) > Borja(338) 순으로 높았다. 정식 후 85일(10월 8일)에 측정된 광합성율은 Gulfstream이 14.71로 다른 품종에 비해 높게 나타났으며, 증산율과 기공전도도 Gulfstream 품종이 9.739로 다른 품종에 비해 유의적으로 높았고 Imea 품종이 유의적으로 낮았다.

Table 2.

Photosynthetic characteristics of the 10th leaf from the apical zone measured at 36 and 85 days after transplanting (DAT)

VAR Water Use Efficiency Photosynthesis
(µmol CO2·m-2·s-1)
Stomatal conductance
(mol·H2O·m-2·s-1)
Internal CO2
(µmol·CO2·mol-1·air)
Transpiration rate
(mol·H2O·m-2·s-1)
36 DAT (20th of August)
Gulfstream 0.405 az,y 11.78 b 2.25 ab 351 a 12.20 ab
Imea 0.096 b 10.98 b 1.076 b 346 ab 11.37 b
Borja 0.128 b 16.13 a 2.350 a 338 c 12.83 a
Dreamliner 0.108 b 13.25 ab 1.642 ab 344 b 12.47 ab
85 DAT (8th of October)
Gulfstream - 14.71 a 1.341 a 342 a 9.739 a
Imea - 12.83 b 1.156 ab 346 a 8.770 b
Borja - 13.78 ab 1.017 b 341 a 8.414 b
Dreamliner - 13.66 ab 1.009 b 339 a 8.425 b

zMeans with different letters within the column are significantly different by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

yEach value is the mean of 8 replications.

오이 생육특성

정식 후 21일 생육조사 결과의 특징은 초장은 Imea가 다른 품종에 비해 길었으며, 마디수가 Gulfstream이 19.67개, Imea가 20.00개로 다른 두 품종에 비해 많았으며, 착과수는 Gulfstream이 12.50로 다른 세 품종에 비해 많았다. 특히, 생장점 아래 5번째 잎의 엽폭이 Gulfstream과 Imea가 Borjar와 Dreamliner에 비해 적었다(Table 3). 초장과 총절간장은 Borja 품종이 유의적으로 가장 짧았고 엽병장과 지제부 1cm 윗부분의 줄기 굵기(diam.I)나 생장점 아래 5번째 잎 1.5cm 밑의 줄기 굵기(diam.II)는 품종 간 유의차가 없었다. 정식 후 36일 생육조사 결과에서도 마디수와 착과수가 Gulfstream과 Imea 품종에서 Borjar와 Dreamliner에 비해 많았다. 총절간장, 엽병장, 엽폭은 Borja 품종이 다른 세 품종에 비해 유의적으로 낮았으며 줄기 굵기는 품종 간 유의차가 없었다. 정식 후 85일 생육조사 결과 마디수가 Imea 품종이 다른 품종에 비해 3–5마디 더 많았고 엽과 줄기의 건물중이 유의적으로 높았다. 초장은 Borja가 가장 길었으며, Dreamliner이 가장 짧았다. 줄기 굵기는 품종간 유의차가 없었다. 엽생체중은 품종 간 통계적 유의차는 없었으나 평균값이 Imea가 다른 품종에 비해 높았으며, 줄기 생체중은 Borja가 컸다. 엽과 줄기의 건물중은 Imea가 다른 품종에 비해 높았다(Table 4).

Table 3.

Plant height, total internode length, petiole length, internode number, leaf length and width, stem diameter I (1 cm from the base), stem diameter II (below the 5th leaf from the apical zone), fruit number of cucumber varieties grown for 21 and 36 days after transplanting (DAT)

VAR Plant
height
(cm)
Total internode length
(cm)
Petiole length
(cm)
Internode no.(ea) Leaf lengthz
(cm)
Leaf widthz
(cm)
Stem diam I
(mm)
Stem
diam II
(mm)
Fruit
no. (ea)
21 DAT (5th of August)
Gulfstream 160 cz,y 150 a 11.67 a 19.67 a 15.92 ab 18.25 b 12.07 a 8.54 a 12.50 a
Imea 175 a 159 a 11.83 a 20.00 a 15.67 ab 18.33 b 12.05 a 7.96 a 11.33 ab
Borja 135 d 128 b 11.72 a 17.67 b 15.10 b 18.85 ab 10.94 a 7.79 a 10.0 ab
Dreamliner 166 b 148 a 12.50 a 17.66 b 17.25 a 20.33 a 10.87 a 7.99 a 8.83 b
36 DAT (20th of August)
Gulfstream - 308 a 11.00 a 36.50 a 14.58 a 17.17 a 12.39 a 7.82 a 29.33 a
Imea - 318 a 10.08 a 36.83 a 12.83 b 16.58 a 11.64 a 7.11 a 29.03 a
Borja - 285 b 8.250 b 35.00 b 13.33 b 14.92 b 11.55 a 7.82 a 28.00 b
Dreamliner - 318 a 10.42 a 33.83 c 15.42 a 17.33 a 11.61 a 8.08 a 26.83 b

zMeans with different letters within the column are significantly different by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

yEach value is the mean of 6 replications.

Table 4.

Plant height, internode number, stem diameter I (diam. I: 1 cm from the stem base), stem diameter II (diam. II: stem lower at the 5th leaf apart from apical zone), stem and leaf fresh weights (fwt.) and dry weights (dwt.) of cucumber varieties grown for 85 days after transplanting (DAT)

VAR Plant
height
(cm)
Internode no.(ea) Stem diam.I
(mm)
Stem
diam.II
(mm)
Stem fwt.
(g·plant-1)
Leaf fwt.
(g·plant-1)
Stem dwt.
(g·plant-1)
Leaf dwt.
(g·plant-1)
Gulfstream 776.8 bz,y 73.80 b 13.80 a 7.23 a 641.3 ab 300.0 a 30.36 ab 43.72 b
Imea 794.4 b 77.80 a 13.80 a 7.01 a 620.5 ab 371.1 a 35.58 a 63.41 a
Borja 837.5 a 72.83 b 13.47 a 7.45 a 672.0 a 345.8 a 30.10 ab 45.92 b
Dreamliner 730.1 c 74.67 b 13.63 a 7.18 a 592.8 b 332.1 a 24.74 b 40.73 b

zMeans with different letters within the column are significantly different by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

yEach value is the mean of 6 replications.

오이 과실의 과경, 과중, 과장 및 상품과 수량

과실의 과경과 과중은 8월 13일에서 23일 사이에 수확한 경우 Gulfstream이 다른 품종에 비해 큰 것으로 나타났고 8월 26일에서 9월 6일 사이에 수확한 과실의 과경과 과중은 경우 Gulfstream과 Imea 두 품종이 다른 두 품종에 비해 큰 것으로 나타났다. 9월 9일에서 10월 4일 생산한 경우 과중은 품종 간 유의차가 없었고 과경은 Gulfstream과 Imea 품종이 굵은 것으로 나타났다(Table 5). 식물체당 생산한 상품과중은 8월 13일부터 9월6일까지의 경우 Gulfstream이 다른 품종에 비해 많았고 그 다음으로 Imea 품종이었으며 9월9일에서 10월4일까지 경우는 Gulfstream과 Imea 두 품종 모두 높았으며 상품과수는 Imea 품종이 더 많았다. 정식 후 28일부터 114일까지 식물체당 총 생산된 상품과수는 Imea가 28.91개로 다른 품종에 비해 많았으며, 식물체당 총 생산된 상품과중도 Imea가 6,520g으로 컸다. 비상품과수는 통계적 유의차가 없었고 비상품과중은 Borja가 다른 품종에 비해 높았다. 과실 200g을 생산하기 위해 소모된 물량도 Gulfstream과 Imea 순으로 적었다. 과실 200g을 생산하기 위해 소요된 물량은 Gulfstream과 Imea 품종이 각각 4.3과 4.4L정도로 적었고 Borja가 5.20L로 많이 소요되었으며 수분이용효율(WUE)도 Gulfstream과 Imea 품종에서 높았다(Table 6).

Table 5.

Fruit diameter, fruit fresh weight and length measured from 13th of August to 4th of October

VAR Fruit diameter (mm) Fruit fresh weight (g·fruit-1) Fruit length (cm)
13th to 23rd of August
Gulfstream 41.18 az,y 225 a 23.17 a
Imea 38.96 b 196 b 21.88 b
Borja 38.49 b 203 b 24.13 a
Dreamliner 36.20 c 189 b 23.60 a
26th of August to 6th of September
Gulfstream 39.88 a 206 a 22.23 b
Imea 40.21 a 208 a 23.07 ab
Borja 36.64 b 175 b 23.33 ab
Dreamliner 36.54 b 174 b 23.86 a
9th of September to 4th of October
Gulfstream 39.61 a 227 a 27.55 bc
Imea 39.50 a 233 a 26.92 c
Borja 39.09 a 248 a 29.06 a
Dreamliner 36.34 b 227 a 28.50 ab

zMeans with different letters within the column are significantly different by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

yMeans of fruits from 9 plants for treatment.

Table 6.

Marketable and non-marketable fruit numbers and weights, water consumption and water use efficiency (WUE) of four different cucumber varieties grown for 114 days after transplant between 13th of August and 6th of November

VAR Marketable
Fruit number
(ea·plant-1)
Marketable
Fruit FW.
(g·plant-1)
Non-marketable
Fruit no.
(ea·plant-1)
Non-marketable
Fruit FW.
(g·plant-1)
Water consumption
(L·200g fruit-1)
WUEx
(g·L-1· plant-1)
13th of August to 6th of September
Gulfstream 12.64 az,y 3127 a 1.65 b 196 b - -
Imea 13.00 a 2900 ab 1.40 b 197 b - -
Borja 11.70 b 2516 b 2.59 ab 323 a - -
Dreamliner 12.14 ab 2414 b 2.82 a 274 ab -
9th of September to 4th of October
Gulfstream 9.10 ab 2172 a 4.31 a 496 ab - -
Imea 10.11 a 2439 a 4.67 a 375 b - -
Borja 6.62 c 1787 b 4.53 a 577 a - -
Dreamliner 8.38 b 2082 ab 3.86 a 445 ab - -
13th of August to 6th of November
Gulfstream 22.89 ab 5612 ab 6.28 a 723 b 4.31 b 54 a
Imea 28.91 a 6520 a 7.35 a 713 b 4.44 b 52 a
Borja 20.92 b 4969 b 8.17 a 1010 a 5.20 a 46 b
Dreamliner 21.55 b 4758 b 7.47 a 816 ab 4.65 ab 50 ab

zMeans with different letters within the column are significantly different by Duncan’s multiple range test at p < 0.05.

yMeans of fruits from 9 plants for treatment.

xWUE = (Fresh weights of leaf, stem, and fruit per plant at harvest)/(total retained volume).

고 찰

본 연구는 국내에서 온실 온도와 상대습도가 높은 시기인 7월에 오이를 정식하여 재배를 시작하여 온실 내 낮 최고온도가 7, 8월에 38–40°C, 9월은 35°C, 10월은 33°C로 유지되었고 VPD 값은 0–15mb 수준으로 유지되었다(Figs. 1 and 2). Barker (1990)는 온실 작물에 적합한 VPD는 0.5kPa(5mb)에서 0.8kPa(8mb) 범위라고 하였고, Schwarz et al.(2014)는 26개 작물을 대상으로 습도에 대한 영향을 연구한 결과에서 0.3kPa(3mb)에서 1.0kPa(10mb) 범위는 미비하게 영향을 준다고 하였는데 본 연구의 재배기간 중 8월 17일부터 30일까지 VPD 값이 1–2mb로 유지된 것은 식물의 증산작용을 저해하는 조건이라고 판단된다. VPD 값은 작물의 증산작용과 상관관계가 있어 VPD 값이 높아질수록 증산작용은 활발하게 일어나게 되며, 증산이 활발하게 일어난다는 것은 엽온이 낮아진다는 것을 의미한다(Jackson et al., 1981; Idso, 1982; Woo et al., 2000). 엽기온차는 엽온에서 대기온도를 뺀 값으로 일반적으로 증산작용이 활발히 일어나면 엽온이 낮아져 엽기온차가 음의 값을 보인다. 엽온이 기온보다 낮은 음의 값 방향에서는 고온 스트레스가 낮고, 엽온이 기온보다 높은 양의 값 상태에서는 고온 스트레스 높은 것으로 설정한 연구결과(Jackson et al., 1981; Idso, 1982)를 근거로 VPD와 엽기온차(엽온에서 대기온도를 뺀 값)의 관계를 구명하였을 때 Imea와 Dreamliner 품종이 다른 품종에 비해 VPD 값이 2mb 이하의 낮은 수준에서 엽기온차가 음의 값이 큰 방향으로 분포되었고 평균 엽기온차도 두 품종에서 더 낮았다. VPD 값이 가장 낮았던 시기에 LVPD 값도 매우 낮아(Fig. 2B–2E) 증산작용이 매우 저조했을 것으로 보이나 엽기온차가 오이 품종에 따라 차이를 보이는 것은 품종에 따른 고온 스트레스 정도가 다르다는 것을 의미한다. 일반적인 온도 조건에서 짧은 기간 동안 VPD가 낮아지면 증산요구가 높지 않아 기공이 열리게 되지만(Du et al., 2018; Leonardi et al., 2000), 본 연구결과에서는 극고온기인 8월 20일에 Imea와 Dreamliner 품종에서 측정한 기공전도도가 낮아 기공이 닫힌 것을 확인할 수 있었고, Imea와 Gulfstream은 광합성율이 Borja의 광합성율에 비해 약 27–32% 낮았다. 일반적으로 식물은 증산작용의 억제에 의한 수분손실 방지보다는 광합성 효율을 높이는 방향으로 적응되어 있는 것으로 알려져 있다(Kozlowski and Pallardy, 1996). 하지만 본 연구에서 수분손실이 발생하는 조건에서 기공의 개폐를 조절하여 수분손실에 대한 저항력을 높인 것으로 보인다(Klepper and Rickman, 1990). 앞으로 온실작물의 고온스트레스 정도를 분석하기 위한 지표가 되는 식물 생리적 반응에 대한 세밀한 연구가 필요할 것으로 생각된다. 또한, 가장 고온다습한 시기였던 정식 후 36일에 광합성율이 Gulfstream과 Imea 품종에서 다른 품종에 비해 낮았으나 정식 후 85일에 측정된 결과에는 두 품종 모두 광합성율이 증가되었고 특히 Gulfstream 품종에서 광합성율이 높아졌는데(Table 2) 이 결과는 Gulfstream이 조생종 특성을 가진 것과 관련 있는 것으로도 보이고 Imea 품종의 경우 광합성율과 증산율이 정식 후 36일과 85일에 모두 다른 품종에 비해 낮았는데 이는 Imea가 4계절 내내 재배가 가능한 품종인 것과 관련이 있어 보인다.

총 생산된 상품과중은 극고온기에는 Gulfstream 품종이 다른 품종에 비해 더 높았고 Imea 품종이 뒤를 이었으며 전 재배기간 동안 총상품과중은 Imea 품종이 가장 높았는데(Table 6) 이는 Imea 품종이 마디수가 많고 그에 따른 엽수와 엽건물중이 높은 것과 관련이 있었다(Tables 3 and 4). 오이는 줄기의 마디수와 수량이 상관관계를 갖는다고 하였다(Shukla et al., 2010). 또한, 개체당 생산한 총상품과중은 개체 당 생산한 상품과수, 과경과 과장과 관련이 있었다(Table 5)(Shukla et al., 2010; Adinde et al., 2016). 과실 200g을 생산하기 위해 소요된 물량은 Gulfstream과 Imea 품종이 적었고 Borja가 많이 소요되었으며 수분이용효율(WUE)도 Gulfstream과 Imea 품종에서 높았다(Table 6). 이 결과는 두 품종이 소모한 절대 수분량이 적은 것이 아니라 생산량 대비 소모 물량이 적은 것으로 판단된다. 따라서, 고온다습한 조건에서 Gulfstream과 Imea 품종이 Dreamliner, Borja 품종에 비해 우수한 생산 특성을 보이는 것으로 생각되며 앞으로 고온다습하고 물이 부족한 환경조건인 UAE에서 수분이용효율을 향상시키고 경영비 및 환경부하를 최소화하는 방안에 대한 추가적 연구가 필요할 것으로 보인다.

Acknowledgements

본 논문은 농촌진흥청 연구사업(세부과제번호: PJ01453503)의 지원에 의해 수행됨.

References

1
Abu Dhabi Agriculture and Food Safety Authority (ADAFSA) (2019) Statistics Book, Abu Dhabi, United Arab Emirates
2
Adinde JO, Anieke UJ, Uche OJ, Aniakor AC, Isani LC, Nwagboso AA (2016) Assessment of Performance of Four Cucumber (Cucumis sativus L.) Cultivars in Iwollo, South-Eastern Nigeria. Int. J Curr Res Biosci Plant Biol 3:136-143. doi:10.20546/ijcrbp.2016.310.016 10.20546/ijcrbp.2016.310.016
3
Ashraf MR, Noor Zafar ZU, Mujahid M (1994) Growth and ion distribution in salt stressed Melilotus indica (L.) All. and Medicago sativa L. Flora 189:207-213. doi:10.1016/S0367-2530(17)30595-9 10.1016/S0367-2530(17)30595-9
4
Barker JC (1990) Effects of day and night humidity on yield and fruit quality of glasshouse tomatoes (Lycopersicon esculen-tum Mill.). J Hortic Sci 65:323-331. doi:10.1080/00221589.1990.11516061 10.1080/00221589.1990.11516061
5
Burnett SE, van Iersel MW (2008) Morphology and irrigation efficiency of Gaura lindheimeri grown with capacitance sensor controlled irrigation. HortScie 43:1555-1560. doi:10.21273/HORTSCI.43.5.1555 10.21273/HORTSCI.43.5.1555
6
Du Q, Zhang D, Jiao X, Song X, Li J (2018) Effects of atmospheric and soil water status on photosynthesis and growth in tomato. Plant Soil Environ 64:13-19. doi:10.17221/701/2017-PSE 10.17221/701/2017-PSE
7
Idso SB (1982) Non-water-stressed baselines; a key to measuring and interpreting plant water stress. J Agric Meteorol 27:59-70. doi:10.1016/0002-1571(82)90020-6 10.1016/0002-1571(82)90020-6
8
Jackson RD, Idso SB, Reginato RJ, Pinter Jr PJ (1981) Canopy temperature as a crop water stress indicator. Water Resour Res 17:11-33. doi:10.1029/WR017i004p01133 10.1029/WR017i004p01133
9
Klepper B, Rickman RW (1990) Modeling crop root growth and function. Adv Agron 44:113-132. doi:10.1016/S0065-2113(08)60820-2 10.1016/S0065-2113(08)60820-2
10
Kozlowski TT, Pallardy SG (1996) Physiology of Woody Plants. Academic Press, San Diego, p 411. doi:10.1016/S0176-1617(97)80165-4Corpus
11
Leonardi C, Guichard S, Bertin N (2000) High vapour pressure deficit influences growth, transpiration and quality of tomato fruits. Sci Hortic 84:285-296. doi:10.1016/S0304-4238(99)00127-2 10.1016/S0304-4238(99)00127-2
12
National Center of Meteorology (NCM) of United Arab Emirates (2019) Yearly Climate Report. https://www.ncm.ae/en/climate-reports-yearly.html?id=8801
13
Schwarz D, Thompson AJ, Kläring HP (2014) Guidelines to use tomato in experiments with a controlled environment. Frontiers Plant Sci 5:625. doi:10.3389/fpls.2014.00625 10.3389/fpls.2014.0062525477888PMC4235429
14
Shukla IN, Shunder S, Singh DK, Singh N, Pandey R, Awasti PN (2010) Genetic variability and selection parameters for fruit yield in cucumber (Cucumis sativus L.). Cur Adv Agric Sci 2:107-108
15
Woo YH, Kim HJ, Nam YI, Cho IH, Kwon YS (2000) Predicting and measuring transpiration based on phytomonitoring of tomato in greenhouse. J Kor Soc Hortic Sci 41:459-463
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