Effects of elevated-$CO_2$ concentration and -temperature on the phenological and reproductive responses of Baktae and Seomoktae, Glycine max (L.) Merrill

$CO_2$농도와 온도 상승에 따른 백태와 서목태(Glycine max (L.) Merrill)의 식물계절학 및 번식생태학적 반응

In order to elucidate the ecological and phenological responses of bean under global warming situation, we investigated leafing and flowering phenomena and growth traits of Baktae and Seomoktae in control plot (ambient $CO_2$ concentration and temperature) and warmed plot (elevated $CO_2$ concentration and increased temperature than control) in green house. Average $CO_2$ concentration and temperature were set 540 ppm in treatment and higher $2.2^{\circ}C$ in treatment than control. The appearance of leaf unfolding and the initiation of blooming and fruit maturing in Seomoktae were late in treatment than control. In case of Baktae, the number of total pods and seeds per plant in treatment was fewer than that in control. For Seomoktae, the number of total pods per plant and weight of total seeds per plant were decreased in treatment than in control. Thus, the number of pods and seeds of Baktae declined and the production of Seomoktae was decreased under global warming condition. This result indicates that site selection and crop yield for cultivating of the bean may be changed into new area due to global warming condition.

본 연구에서는 지구온난화 조건에서 한국의 주요 작물인 백태와 서목태의 식물계절, 잎 수, 원줄기의 마디 수, 가지 수, 식물개체당 총 종자 수와 총 꼬투리 수, 식물개체당 총 종자 무게, 꼬투리당 종자 수 그리고 종자 하나의 무게에 대한 반응을 알아보았다. 이를 위해 $CO_2$농도가 일반 대기조건과 같은 대조구와, $CO_2$농도와 온도를 상승시킨 처리구에서 두 종의 콩을 생육시켜 관찰하였다. $CO_2$농도는 540 ppm으로, 온도는 처리구가 대조구보다 $2.2^{\circ}C$ 상승하도록 설계하였다. 그 결과 백태의 최초 개엽시기, 서목태의 최초 개화시기와 열매성숙시기는 대조구보다 처리구에서 늦어졌다. 백태와 서목태의 잎, 가지 그리고 원줄기의 마디의 수는 대조구와 처리구간에 차이가 없었으나 서목태의 가지 수는 처리구에서 6월에만 적었다. 백태의 종자 하나당 무게와 꼬투리당 종자 수는 대조구와 처리구 간 차이가 없었으나, 식물개체당 총 꼬투리 수와 식물개체당 총 종자 수는 대조구보다 처리구에서 적었다. 그러나 식물개체당 총 종자무게는 대조구와 처리구 간에 차이가 없었다. 서목태의 종자 하나당 무게와 꼬투리당 종자 수는 대조구와 처리구 간 차이가 없었으나, 식물개체당 총 꼬투리 수는 대조구보다 처리구에서 적었다. 또, 식물개체당 총 종자 수는 대조구와 처리구간 차이가 없었으나, 식물개체당 총 종자 무게는 대조구보다 처리구에서 더 가벼웠다. 이상으로 볼 때, 지구온난화로 백태는 종자 수가 감소하고 서목태는 최초 개엽, 개화, 성숙시기, 그리고 가지 형성시기가 늦어지며, 그 결과 꼬투리 수와 종자 무게가 감소되어 생산량이 줄어들 것이다. 이러한 개체군의 생장을 연구하는 것은 지구온난화에 대한 육상식물의 생태적 반응 연구에 중요한 자료로 활용될 것이다.