서 론
재료 및 방법
1. 실험 장소
2. 증발산량 및 증발량 측정
3. 토양 체적수분함량의 측정
4. 상대엽수분함량(Leaf relative water contents, Leaf RWC)
결과 및 고찰
1. ‘후지’ 사과나무의 증발산량 비교
2. 관수 시스템에 따른 토양 VWC
3. 관수 시스템에 따른 상대엽수분함량(Leaf RWC)
서 론
경북지역의 평년 강수량은 1,146mm로, 이는 사과 재배에 충분한 양으로 보고되었다(RDA, 2018). 그러나 한국 기후 특성상 연간 강수량의 40%가 7월과 8월의 장마철에 집중되어 있어 5월과 9월에 한발기가 발생할 수 있다(Lim 등, 2016). 선행연구에 따르면 기후변화로 인해 한국의 가뭄 변동성과 빈도, 강도가 증가하고 있다고 보고되었다(Kim 등, 2011). 특히 2022년 경북지역의 강수량은 887mm로, 평년 대비 77% 수준에 불과했다(KMA, 2023). 한발기에 발생하는 가뭄 스트레스에 대응하기 위해, 2020년 기준 38,608가구의 사과 농가 중 약 63%인 24,224가구가 관수시설을 이용하고 있는 것으로 보고되었다(KOSIS, 2020). 요수량보다 적은 관수는 사과의 수확량, 과실품질 및 수체 생육에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 특히 부족한 관수는 수확량 및 과실품질을 감소시키고(Drake 등, 1981; Naor 등, 2008), 개원 후 20년 동안의 총이익을 66%까지 감소시킬 수 있다고 보고되었다(Robinson 등, 2013). 요수량보다 많은 관수는 작물의 물이용효율을 감소시키고 수확량을 감소시킬 수 있다(Atay 등, 2017). 따라서 사과 과수원에서 적절한 관수는 나무의 수체 생육, 과실 품질뿐만 아니라 가뭄에 대응하기 위해서도 필요하다.
토양수분상태를 기반으로 하는 관수는 간편하게 관수량과 관수시기를 결정할 수 있다(Jones, 2004). TDR(time domain reflectometry) 센서와 FDR(frequency domain reflectometry) 센서는 토양의 유전율을 측정하여 보정식을 통해 토양 체적수분함량을 표시한다(Hur 등, 2007). 하지만 유전율 기반 센서는 지온, 토성, 유기물 함량 등에 영향을 받아 정확한 체적수분함량을 표현하지 못할 수 있다(Zhu 등, 2019). 이러한 단점에도 불구하고 간편하게 이용할 수 있어 토양수분센서를 사용하여 사과나무의 관수일정을 산정하고자 하는 연구가 있어져 왔다(Domínguez-Niño 등, 2020; Marković 등, 2024; Wenter 등, 2021). 스프링클러는 넓은 면적에 많은 양의 물을 살포할 수 있는 관수 장치로, 초생재배가 가능하다는 장점이 있지만, 사용하는 물의 양이 많아 가뭄에 대응하기 힘들다(Fallahi 등, 2018). 스프링클러의 과도한 물 사용량을 줄이기 위해 개발된 관수 방식이 점적관수와 지중관수 시스템이다. 그중에서도 지중관수 시스템은 근권부에 직접 수분을 공급하여 스프링클러보다 물 사용효율이 40%에서 50%까지 높다고 알려져 있다(Camp, 1998). 현재 시중에 판매되고 있는 대부분의 지중관수는 점적 호스를 땅에 묻는 방식을 사용하고 있다. 하지만 이러한 방식은 초기 투자 비용이 많이 들고, 뿌리 얽힘 등의 문제를 유발하여 유지관리를 어렵게 한다(Payero 등, 2005). 이러한 문제점을 해결하기 위해 새로운 형태의 ‘지중스틱’이 개발되었다. ‘지중스틱’은 기존 지중관수 시스템에 대한 대안으로 개발된 지중관수 시스템이다. 기존 지중관수 시스템은 점적 호스를 땅에 묻는 방식을 사용하여 설치에 큰 비용과 노력이 필요하다. 또한 물이 나오는 부분이 눈에 보이지 않기 때문에 관 막힘 등의 문제를 파악하기 어렵고, 설치 위치를 변경하기도 어렵다. 반면, 지중스틱은 스틱 형태의 방출기로 나무당 2개 혹은 4개의 천공만으로 설치할 수 있으며, 관수 라인에 연결된 압력 보상 버튼을 호스에 연결하여 25cm 깊이에 2L·h-1, 4L·h-1 및 8L·h-1의 수분을 공급한다. 이러한 방식은 손쉽게 기기의 하자를 확인할 수 있게 하며, 보수 및 교체를 용이하게 한다. 이러한 지중스틱의 특성은 기존 시스템과 차별성을 가진다. 그러나 아직 지중스틱을 이용한 관수가 ‘후지’ 사과나무에 어떤 영향을 주는지에 대한 연구가 없다. 따라서 본 실험은 스프링클러와 지중스틱을 이용한 관수가 ‘후지’ 사과나무의 증발산량 및 수분 상태에 미치는 영향을 조사하고, 관수 시스템에 따른 토양 체적수분함량의 변화를 비교해 보고자 수행되었다.
재료 및 방법
1. 실험 장소
본 연구는 경상북도 안동시에 위치한 국립안동대학교 스마트 농장 과수실험실 비닐온실에서 2022년 5월부터 2023년 9월까지 수행되었다. 2022년 온실의 평균기온은 5월에 26.2°C였고, 7월에 32.2°C였다. 2023년의 5월 평균 기온은 25.1°C로, 2022년 보다 조금 낮았지만, 7월의 평균 기온은 34.8°C로, 2022년과 비교하여 약 5.7°C 높았다. 상대습도는 2022년 5월을 제외한 기간에서 60%에서 70% 수준이였다. 비닐온실은 양옆을 개방한 상태로 유지하였다. 공시재료는 2020년에 식재된 ‘후지’/M.9 사과나무를 사용하였다. 사과나무는 0.6m × 0.6m × 0.45m 크기의 배수가 가능한 포트(PE600 pot, Daeryuk, Korea)에 식재하였다. 포트는 0.8m × 0.8m 간격으로 한 열에 10개가 배치되었다. 포트는 배합된 80L의 사양토를 채웠다. 실험 기간동안 관수는 국립 농업과학원에서 발간된 밭작물 물 사용 기술서를 바탕으로 2일에서 3일 간격으로 적용하였으며(Han 등, 2018), 이외의 재배적 관리는 관행적으로 이뤄졌다. 비닐온실에 설치된 12개 열의 포트 중, 실험을 위해 5개 열의 포트가 사용되었다. 각 열은 13mm 지름의 관수라인에 연결되어 다이얼식 미니 스프링클러(NS nozzle stick, Hannuri, Korea, 40L·h-1)와 지중스틱(Subsurface stick, EVA, Korea, 2L·h-1)을 각각 2개 열씩 설치하였다(Fig. 1). 스프링클러는 살포범위를 조절하여 포트 내에서만 물이 살포되도록 조절하였다. 스프링클러와 지중스틱이 설치된 열 사이에 간섭을 막기 위해 1개 열을 추가로 배치하였다. 지중스틱은 포트마다 2개씩 주간부에서 10cm 떨어진 곳에 설치하였으며 스프링클러는 주간부에서 10cm 떨어진 위치에 포트마다 1개씩 설치하였다. 2023년에 지중스틱의 증발량을 측정하기 위한 포트를 추가로 설치하였다. 증발량을 측정하기 위한 포트는 실험에 사용된 포트와 동일한 토성의 토양으로 채워졌다.
2. 증발산량 및 증발량 측정
스프링클러 관수(Sprinkler Irrigation, SPI)와 지중스틱 관수(Subsurface stick Irrigation, StI)의 차이를 측정하고자 2022년과 2023년 6월부터 9월까지 증발산량과 증발량을 측정하였다. 데이터는 로드셀(CI-601A, CAS Korea, Korea) 위에 포트를 올려 10초 간격의 무게 변화를 통해 수집되었다. 데이터수집을 위해 스프링클러와 지중스틱을 통해 동일한 양을 관수하였다. 관수 1시간 이내의 데이터는 변동성이 심하여 제외하였다. StI의 증발량은 로드셀의 기기결함으로 인하여 2023년부터 측정되었다.
수집된 무게 변화량은 데이터는 SPI와 StI로 시간별(L·h-1), 일별(L·day-1)로 누적된 증발산량 및 증발량으로 표현하였다. 시간별 증발산량과 증발량은 데이터가 수집된 시간의 평균기온에 따라 나타내었고, 일별 증발산량과 증발량은 월별로 일평균 증발산량과 증발량의 변화를 비교하였다. 표현된 데이터의 차이를 검증하고자 SPSS 27.0(IBM SPSS statistics 27.0, IBM, USA을 이용하여 유의수준 0.05에서 DMRT(Duncan’s Multiple-range Test)를 실시하였다.
3. 토양 체적수분함량의 측정
관수 장치에 따른 토양수분의 변화를 조사해 보고자 TDR(time domain reflectometry) 센서와 FDR(frequency domain reflectometry) 센서를 사용하여 토양 체적수분함량(volumetric water content, VWC)을 측정하였다. TDR(MT20, TSE, Korea)센서는 4L 용적의 VWC를 10cm 및 20cm 깊이에서 측정한다. FDR(WT-1000B, Mirae sensor, Korea) 센서는 11.5cm 길이의 프로브를 통해 VWC를 측정한다. 토양수분센서는 선행연구에서 보고된 지중관수에서의 설치 기준에 따라 관수 장치에서 11cm 수평으로 떨어진 곳에 20cm 깊이로 천공 후 설치하였다(Soulis 등, 2016). 토양수분센서는 스프링클러와 지중스틱이 설치된 화분에 TDR 센서와 FDR 센서를 서로 다른 2개의 화분에 1개씩 설치하였다.
토양 체적수분함량과 관수량을 비교하기 위하여 관수가 적용됨에 따라 증가하는 로드셀로 측정된 화분의 무게와 토양 체적수분함량을 비교하였다. 화분의 무게는 10초 간격으로 기록되었다. 토양의 체적수분함량은 TDR 센서를 이용하여 2분 간격으로 측정하였다. 데이터는 2022년과 2023년에 5월부터 9월까지 수집되었다. TDR로 측정된 값은 TDL-6A4J(TSE, TDL-6A4J, Korea)를 통해 2분 간격으로 서버를 통해 수집되었으며, FDR 센서값은 무선통신기기(UBN, U-NWC-W-7S, Korea)를 통해 10분 간격으로 수집되었다. 화분의 무게 변화량은 TDR 센서의 측정 주기에 맞춰 2분 간격으로 누적된 양을 표시하였다. 수집된 데이터는 SPSS 27.0을 이용하여 유의수준 0.05에서 DMRT를 수행하였다.
4. 상대엽수분함량(Leaf relative water contents, Leaf RWC)
엽상대수분함량은 식물이 가질 수 있는 최대치의 수분에 비교하여 현재의 상대적인 수분 상태를 알 수 있는 지표로 사용된다. 사과나무의 수분 상태를 측정하기 위하여 2023년 9월 28일에 Leaf RWC를 측정하였다. 실험을 위해 오전 10시부터 오후 1시 사이에 관수를 종료하였다(Olien과 Lakso, 1986). 1차 실험에서 관수는 SPI와 StI를 각각 40L·h-1, 4L·h-1를 적용하였다. 2차 실험에서는 스프링클러와 지중스틱을 통해 각각 24L, 16L를 관수하였다(Fallahi 등, 2018). 2차 실험에서 관수량을 조절하기 위해 기존에 설치된 지중스틱에 4L·h-1의 유량을 가진 점적버튼을 연결하였다. 실험 간 샘플링은 관수 전, 관수 2시간 후, 관수 4시간 후, 관수 24시간 후에 수행되었다. 샘플링은 시점마다 관수 장치별로 서로 다른 두 그루의 사과나무에서 1.3m에서 1.7m 높이에 있는 성숙한 2매의 잎을 대상으로 하였다. 샘플링된 잎은 비닐백에 밀봉하여 20분 이내에 생체중(Fresh Weight, FW)을 측정하였다. 생체중의 측정이 끝난 뒤, 잎을 비닐백에 다시 담아 증류수가 담긴 통에 침지하였다. 침지 24시간 후 표면의 물기를 닦아낸 후 팽창 무게(Turgid Weight, TW)를 측정하였다. 건체중의 측정을 위해 잎은 60°C 오븐에 48시간 건조하였다. Leaf RWC는 다음 공식에 의해 계산되었다(Barrs와 Weatherley, 1962).
Leaf RWC : leaf relative water content
FW : Fresh weight
DW : Dry weight
TW : Turgid weight
측정된 leaf RWC는 SPSS 27.0를 이용하여 각 관수 장치에 따라 샘플링 시점별로 유의수준 0.05에서 one-way ANOVA test, DMRT를 실시하였다.
결과 및 고찰
1. ‘후지’ 사과나무의 증발산량 비교
SPI(Sprinkler irrigation)와 StI(Subsurface stick irrigation)의 일평균 증발산량을 월별로 비교하였다. 2022년과 2023년에 측정된 SPI의 일평균 증발산량은 2.22L·day-1, 3.11L·day-1로 StI의 1.53L·day-1, 0.88L·day-1와 비교하여 높았다(Table 1). 2023년에 측정된 SPI의 일평균 증발량은 1.71L·day-1로 SPI의 0.61L·day-1과 비교하여 높았다. 본 실험에서 측정된 StI의 증발산량은 SPI와 비교하여 평균 51.4%가량 낮았고, 증발량은 약 42.5%가량 낮았다(Table 1).
Table 1.
Average of evapotranspiration and evaporation amounts of the pots planted ‘Fuji’ apple trees in the greenhouse from June to September, in 2022 and 2023.
| Year | Month | Sprinkler Irrigation | Subsurface sticks irrigation | ||
|
Evapotranspirationz (L·day-1) |
Evaporation (L·day-1) |
Evapotranspiration (L·day-1) |
Evaporation (L·day-1) | ||
| 2022 | Jun. | 2.47 ay | 1.10 c | 1.75 b | Not measured in 2022x |
| Jul. | 2.44 a | 1.50 b | 1.66 ab | ||
| Aug. | 2.48 a | 0.88 c | 1.58 b | ||
| Sep. | 1.47 a | 0.49 b | 1.14 a | ||
| Avg. | 2.22 | 0.99 | 1.53 | ||
| 2023 | Jun. | 3.48 a | 0.61 b | 0.94 b | 0.64 b |
| Jul. | 5.60 a | 1.63 b | 1.10 b | 0.73 b | |
| Aug. | 2.21 a | 2.61 a | 0.71 b | 0.67 b | |
| Sep. | 1.14 b | 1.99 a | 0.75 bc | 0.40 c | |
| Avg. | 3.11 | 1.71 | 0.88 | 0.61 | |
2023년에 측정된 SPI와 StI의 증발산량은 평균기온 15°C에서 각각 0.06L·h-1, 0.03L·h-1였고, 평균기온 35°C에서 0.38L·h-1, 0.17L·h-1였다(Table 2). SPI와 StI의 증발량은 평균기온 15°C에서 0.04L·h-1, 0.03L·h-1였고, 평균기온 40°C에서 0.50L·h-1, 0.17L·h-1였다. 기온이 상승할수록 SPI의 증발산량이 StI보다 더 크게 나타났다(Table 2).
Table 2.
Influence of different air temperatures on the evaporation and evapotranspiration values of the pots planted ‘Fuji’ apple trees from June to August in 2023.
| Values (L·h-1) | Irrigation system | Hourly mean air temperaturez (°C) | |||||
| 15°C | 20°C | 25°C | 30°C | 35°C | 40°C | ||
| Evaporation | Sprinklers | 0.06 ay | 0.05 a | 0.04 a | 0.16 a | 0.24 a | 0.39 a |
| Subsurface sticks | 0.05 a | 0.02 b | 0.03 a | 0.10 b | 0.05 b | 0.08 b | |
| Evapotranspiration | Sprinklers | 0.06 a | 0.06 a | 0.12 a | 0.33 a | 0.33 a | 0.50 a |
| Subsurface sticks | 0.03 a | 0.03 b | 0.05 b | 0.04 b | 0.12 b | 0.17 b | |
2023년 8월과 9월에 SPI의 증발량이 증발산량보다 높게 측정된 경우가 발생하였다. 이는 증발량을 측정하는 포트가 캐노피에 의한 가림 없이 직사광선에 노출되었기 때문으로 추측된다. Klocke 등(1990)은, 직사광선에 노출된 토양의 증발량이 캐노피의 그늘진 토양의 증발량보다 커질 수 있다고 보고했다. 본 실험에서 증발량이 증발산량보다 높게 측정된 것은, 증발량을 측정한 토양이 직사광선으로 인해 증발산량을 측정한 포트보다 더 높은 증발량을 보였기 때문으로 사료된다.
Fallahi 등(2005)은 지중관수 시스템이 스프링클러 시스템보다 적은 양의 물을 사용한다고 보고했다. 지중관수가 스프링클러보다 적은 양의 물을 사용하는 것은, 적은 증발량 때문이라고 알려졌다(Bonachela 등, 2001). 또한 Bonachela 등(2001)은 지중관수의 증발산량은 증발량의 감소로 인해 18%에서 43%까지 감소할 수 있다고 보고했다. 본 실험에서 측정된 StI의 증발산량은 SPI와 비교하여 약 51% 낮게 나타나 선행연구와 비교하여 StI의 증발산량이 더 낮은 것으로 나타났다. StI의 낮은 증발산량이 지중스틱의 적은 관수량으로 인한 것인지 규명하고자 관수시스템에 따라 토양의 체적수분함량을 비교하였다.
2. 관수 시스템에 따른 토양 VWC
TDR 센서를 통해 관수 장치에 따라 토양 표면에서 각각 10cm, 20cm 깊이에서 토양 VWC를 측정하였다. 데이터 수집을 위해 스프링클러와 지중스틱을 통해 1시간 동안 각각 40L와 4L의 관수를 적용하였다. 2022년에 측정된 SPI의 토양 VWC는 UL(upper layer, 10cm)과 LL(lower layer, 20cm)에서 각각 17.7%, 18.8%로 차이가 없었다(Table 4). 2023년 SPI의 UL과 LL에서 측정된 토양 VWC는 각각 29.1%, 18.2%로 상층부의 토양 VWC가 더 높은 것으로 나타났다. 반면 2022년에 측정된 StI의 토양 VWC는 UL에서 6.4%, LL에서 18.0%로 상층부의 토양 VWC가 하층부의 토양 VWC보다 낮았다. 이러한 경향은 2023년에도 동일하게 나타났다. StI의 UL과 LL에서 측정된 토양 VWC는 각각 7.5%, 21.3%로 2022년과 동일하게 상층부의 토양 VWC가 하층부 토양 VWC보다 낮았다(Table 4). 2022년과 2023년에 FDR로 측정된 토양의 VWC는 SPI가 29.2%, 26.0%였고, StI가 24.9%, 24.2%로 StI의 VWC가 SPI의 VWC보다 낮았다(Table 4).
SPI와 StI로 1시간 동안 관수가 적용됨에 따라 변화하는 토양 VWC를 조사하였다(Fig. 2). SPI에서 40L·h-1의 유량을 가진 스프링클러를 통하여 1시간가량 관수를 적용하였으나, 로드셀로 측정된 무게는 포화점인 30kg 이상 증가하지 않았다. SPI에서 측정된 토양 VWC는 상층부에서 64%, 하층부에서 87%까지 상승하였고, 관수를 중지하고 1시간 뒤, 상층부에서 40.3%, 하층부에서 22.9%로 안정화되었다. 반면, 2L·h-1의 유량을 가진 지중스틱 2개를 사용하여 관수한 StI에서 로드셀로 측정된 무게는 관수가 중지된 2.5kg까지 선형적으로 상승하였다. StI의 토양 VWC는 상층부에서는 거의 변화가 관찰되지 않았지만, 하층부에서 34.6%까지 상승하였고, 관수를 중지하고 1시간 뒤, 29.2%로 안정화되었다.
Fig. 2
The changes of the volumetric water contents of upper layer (UL, 10 cm below the ground level) and lower layer (LL, 20 cm below the ground level) in sprinkler irrigation (a), and subsurface stick irrigation (b) system. Load cell weight represented that the mean weights of pots as irrigation applied.
Mpelasoka 등(2001)에 따르면, 10년생 사과나무에서 토양 VWC가 35%일 때 가장 높은 수확량을 보이고, 20%일 때 수확량이 감소한다고 보고했다. 이는 SPI에서 측정된 값과 유사한 경향을 보이지만, StI에서 측정된 값보다 높았기 때문에, SPI와 동일한 시간동안 관수된 StI의 관수량이 사과나무의 수확량을 높이기엔 부족할 수 있을 것으로 생각된다.
TDR 센서를 통해 측정된 결과에 따르면, StI는 LL에서 측정된 토양 VWC를 유의하게 증가시킬 수 있었다. 반면, FDR로 측정한 결과, StI 토양의 VWC는 SPI보다 낮았다. 이는 StI의 관수량이 SPI보다 적었기 때문으로 추측된다. 따라서, StI의 적은 관수량이 ‘후지’ 사과나무의 수분상태에는 어떤 영향을 주고, 수분상태를 충분히 높이기 위해 필요한 관수량을 조사해보고자 상대엽수분함량을 조사하였다.
3. 관수 시스템에 따른 상대엽수분함량(Leaf RWC)
Leaf RWC는 식물의 수분 상태를 알 수 있게 해주는 지표로 사용된다. SPI와 StI가 관수 전후로 ‘후지’사과나무의 수분상태에 미치는 영향을 비교해보고자 leaf RWC를 측정하였다. 실험은 2023년 9월 8일과 28일에 총 2회 수행하였다. 1차 실험에서는 SPI와 StI를 통해 각각 40L, 4L를 관수하여 관수 전, 관수 1시간 후, 관수 2시간 후의 값을 비교하였다(Table 3). 실험 결과, 관수 2시간 후, SPI와 StI의 leaf RWC는 80.7%, 69.3%로, SPI는 관수 전과 비교하여 약 12.5% 상승시킨 반면, StI는 약 7.3% 상승시켰다. 또한 관수 2시간 후에 측정된 StI의 leaf RWC는 SPI보다 약 11.4%가량 낮았다. StI의 leaf RWC가 낮은 원인을 규명하고자 2차 실험을 수행하였다. 2차 실험에서는 SPI와 StI를 통해 각각 24L와 16L를 관수하여 관수 전, 관수 2시간 후, 관수 4시간 후, 관수 24시간 후의 leaf RWC를 비교하였다. 실험 결과, SPI의 leaf RWC는 관수 전과 비교하여 관수 4시간 후에 유의하게 증가했다. 반면 StI의 상대엽수분함량은 관수 24시간 후에 유의하게 증가했다. SPI와 StI의 상대엽수분함량은 관수 4시간 후에 73.6%, 69.7%였고, 관수 24시간 후에 74.3%, 76.0%였다.
Table 3.
Comparisons of Leaf RWC (relative water content) between sprinkler and subsurface stick irrigation system.
| 1stz |
Irrigation system (applied volume) | Leaf relative water content (%) | |||||
| 0 min | 60 min | 120 min | |||||
| Sprinklers (40 L) | 68.2 b | 70.8 ab | 80.7 a | ||||
| Subsurface sticks (4 L) | 62.0 b | 66.2 ab | 69.3 a | ||||
| 2ndz |
Irrigation system (applied volume) | Leaf relative water content (%) | |||||
| 0 hrsy | 2 hrs | 4 hrs | 24 hrs | ||||
| Sprinklers (26 L) | 67.8 bx | 71.1 ab | 73.6 a | 74.3 a | |||
| Subsurface sticks (16 L) | 64.6 b | 68.4 b | 69.7 b | 76.0 a | |||
StI의 leaf RWC는 Kim 등(2021)은 지중관수 시스템에서 2L·h-1의 유량으로 1시간 동안 관수를 적용할 때 11cm에서 13cm까지 수분이 확산한다고 보고했다. StI의 leaf RWC가 SPI와 비교하여 천천히 증가한 것은 지중관수 시스템의 수분 확산 범위가 SPI보다 좁았기 때문으로 추측된다. 선행연구에서 M.9 대목에 식재된 1년생 사과나무의 상대엽수분함량은 수분스트레스를 받았을 때 64.6%, 정상적으로 관수했을 때 84.2%를 나타낸다고 보고했다(Aras와 Keles, 2019). 본 실험에서 관수 후의 상대엽수분함량은 SPI와 StI 모두 선행연구보다 낮았다. 이는 비닐 온실에서 포트에 재식된 사과나무를 대상으로 진행하였기 때문으로 추측되지만, 보다 정확한 원인을 파악하기 위해, 현장조건에서 추가적인 실험이 필요할 것으로 판단된다.
1차 실험과 2차 실험에서 측정된 SPI와 StI의 leaf RWC는 관수 2시간 후 까지 유사하게 나타났다(Table 3) 그러나 2차 실험에서 관수 24시간 후에 측정된 leaf RWC는 StI가 더 높은 것으로 나타났다. SPI의 leaf RWC는 1차 실험보다 더 낮게 나타났는데 이는 2차 실험에서 관수량이 감소하였기 때문으로 추측된다. 또한, StI로 16L를 관수하는 것이 SPI를 통해 24L를 관수하는 것 보다 ‘후지’ 사과나무의 수분상태를 개선하는데 더 효율적임을 나타낸다. 하지만, StI의 leaf RWC가 증가하는 속도는 SPI보다 느렸다. 이는 SPI와 StI를 동일한 관수 일정을 통해 관수를 적용할 시, 최소 4시간 이상의 수분이 부족한 시간이 발생할 수 있을 것으로 의미한다.
본 실험결과, 동일한 시간동안 관수하였을 때, StI는 SPI와 비교하여 증발산량을 줄일 수 있으나(Table 1, Table 2), 토양의 체적수분함량이 낮아지는 경우가 발생하였다(Fig. 2, Table 4). 이를 해소하기 위하여 관수 빈도 및 관수량을 조절하여 사과나무의 수분 부족 현상을 최소화하여야 할 것으로 판단된다. Leaf RWC를 측정한 2차 실험에서, StI는 SPI와 비교하여 40% 적은 관수량으로도 ‘후지’ 사과나무의 leaf RWC를 SPI만큼 상승시킬 수 있는 것으로 나타났다(Table 3). 이러한 결과를 통해 StI는 SPI와 비교하여 적은 관수량으로도 SPI만큼 ‘후지’ 사과나무의 수분상태를 높일 수 있었다(Table 3). 그러나 StI는 ‘후지’ 사과나무의 수분상태를 높이기 위해 SPI보다 최소 4시간에서 24시간가량 더 많은 시간이 필요했다(Table 3). 따라서 지중스틱은 스프링클러보다 관수량을 절약할 수 있지만, 사과나무의 수분상태를 높이기 위한 시간이 스프링클러보다 더 많이 필요하기 때문에, 관수 주기를 최대 24시간가량 앞당길 필요가 있을 것으로 사료된다. 그러나 본 실험이 비닐온실 환경에서 수행되었기 때문에, 현장 조건에서 지중스틱을 이용하였을 때의 효과에 대해서는 추가적인 실험이 필요하다.
Table 4.
The VWC (volumetric water contents) values measured by TDR and FDR sensors in different irrigation systems.
| Year | Irrigation system | VWC measured by TDRz (%) | VWC measured by FDR (%) | |
| 10 cmy | 20 cmy | 20 cm | ||
| 2022 | Sprinklers | 17.7 ax | 18.8 a | 29.2 a |
| Subsurface sticks | 6.4 b | 18.0 a | 24.9 b | |
| 2023 | Sprinklers | 29.1 a | 18.2 a | 26.0 a |
| Subsurface sticks | 7.5 b | 21.3 a | 24.2 a | |
