기후변화에 따른 외래잡초 가는털비름 (Amaranthus patulus) 지역별 출아시기 예측 = Prediction of Regional Emergence Timing of the Exotic Weed Amaranthus patulus under Climate Change

국문 초록 (Abstract)

적 요본 연구는 기후 변화에 따른 온도 및 수분 변화가 가는털비름의 출아 과정에 미치는 영향을 규명하고, 정확한 출아시기 예측 모델을 개발하여 효과적인 잡초 관리에 기여하고자 하였다. 생장상 및 온실에서 온도와 토양 수분 조건을달리하여 가는털비름 종자의 출아율을 조사하고, Gompertz 모델을 이용하여 출아율과 유효적산온도, 누적 토양 수분간의 관계를 분석하였다. 또한, 국내 다양한 지역의 기상 데이터를 활용하여 가는털비름의 지역별 출아 시기를 예측하였다. 생장상과 온실에서 서로 다른 온도 조건(25/15℃, 30/20℃, 35/25℃ 및 26℃, 29℃, 31℃)에서 가는털비름의 출아율을 조사한 결과, 온도가 높을수록 출아 개시가 촉진되고 최대 출아율이 증가하였다. 그러나 특정 조건에서는출아 지연 현상이 관찰되었다. Gompertz 모델과 유효적산온도를 활용한 비선형 회귀분석 결과, 출아율 50%에 도달하는 데 필요한 누적 유효적산온도는 생장상 조건에서74℃, 온실 조건에서 160℃로 나타났으며, 환경 조건에 따라 모델의 적합성이 상이하였다. 생장상과 온실에서의 토양수분 조건(40%, 60%, 80%, 100%)이 출아율에 미치는 영향을 분석한 결과, 토양 수분이 증가할수록 출아율이 상승하는 경향이 확인되었다. 지역별 출아 시기를 예측하기 위해 유효적산온도 데이터를 활용한 분석에서는 기후 변화로인해 출아 시기가 최대 10~17일 이상 단축될 가능성이 제시되었다. 본 연구는 온도와 토양 수분을 고려한 출아 예측모델이 잡초 관리 전략에 유용한 도구로 활용될 수 있음을시사한다. 향후 연구 방향으로는 다양한 환경 요인을 통합적으로 고려한 예측 모델 개발과 현장 적용 가능성을 제고하기 위한 추가적인 연구가 필요하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

ABSTRACT This study investigates how temperature and moisture variations due to climate change affect the emergence of Amaranthus patulus, an exotic weed, and aims to create a precise model for predicting its emergence timing to aid in effective weed management. We assessed the emergence rates of A. patulus seeds in growth chambers and greenhouses across various temperature and soil moisture conditions. The Gompertz model was used to analyze the relationship between emergence rate, days after sowing, and cumulative soil moisture. Additionally, we used weather data from multiple locations to predict regional emergence timing. Experiments conducted at varying temperatures (25/15°C, 30/20°C, 35/25°C, and 26°C, 29°C, and 31°C) indicated that increased temperatures expedited emergence initiation and maximized emergence rates, though delays were noted under specific scenarios. Nonlinear regression with the Gompertz model revealed that a cumulative effective temperature of 74 °C (in growth chambers) and 160°C (in greenhouses) was needed for 50% emergence, with model accuracy varying by environmental conditions. Analysis of soil moisture levels (40%, 60%, 80%, 100%) showed a positive correlation between moisture and emergence rates. Regional predictions suggested climate change could reduce the emergence period by over 10~17 days. This study underscores the utility of germination prediction models incorporating temperature and soil moisture as tools for weed management. Future research should focus on developing comprehensive models that consider multiple environmental factors and enhancing field application.