본 연구는 국내 주요 배 품종의 내재휴면기 및 저온 요구도를 구명하여 기후 변화에 따른 변화를 예상하고, 미래 기후 조건 하에서 동양배 재배의 남방 한계선을 설정하고자 하였다. 내재휴면기 설정을 위해 발아 검정을 실시한 결과, 신고, 풍수 품종을 제외한 대부분의 품종은 수삽 후 15일 이내 발아율 50%의 단일 기준만으로도 내재휴면 기간의 설정이 가능하였다. 반면에 신고와 풍수의 경우에는 내재휴면기로 추정된 기간 중에도 15일 이내 발아율이 50%를 초과 하는 구간이 나타나 내재휴면의 개시 및 완료 시기를 단정하기 어려웠다. 신고와 풍수 품종의 내재휴면기 설정을 위해 최종 발아율을 조사하였으며, 휴면이 완료된 이후 기간과 내재휴면 여부의 판정이 어려운 시기 및 전후 기간의 최종 발아율 비교를 통해 내재휴면기의 설정이 가능하였다. 최종적으로 원황, 행수, 만수 품종의 내재휴면이 10개 품종 중 가장 일찍 개시되었고, 감천배의 내재 휴면이 늦게 완료되었다. 내재휴면의 지속 기간은 풍수가 60일로 가장 짧았고, 감천배가 110일로 가장 긴 품종이었다. 기존에 보고된 저온 적산 모델인 CH, Utah, Tottori 모델을 기준으로 각 품종의 저온 요구도를 산출한 결과, 10개 품종 중 감천배가 가장 높고, 풍수가 가장 낮았으며, 국내 육성 품종 중에는 화산 품종이 가장 낮은 저온 요구도를 나타냈다.
내재휴면기 동안의 휴면 관련 대사 물질을 추적한 결과, 2013-2014년 신고의 경우 눈에서 ABA가 내재휴면이 개시되기 전부터 증가하기 시작하여 내재 휴면기 동안에 높은 함량을 유지하였으며, ABA의 급격한 감소와 함께 내재휴면이 완료되었다. 1년생 가지의 총 가용성 당 및 자당 함량은 내재휴면 개시기부터 완료기까지 계속적으로 증가하였으며, ABA 함량의 감소가 시작되고 휴면이 완료된 시기부터 급격하게 감소하였다. 2014-2015년 10개 품종을 대상으로 가지의 당 함량 변화를 조사한 결과, 자당 함량 및 총 가용성 당 함량이 10개 품종 모두에서 내재휴면 기간 동안 지속적으로 증가하고 내재휴면 완료기를 전후로 감소하는 공통적인 경향을 보였다. 반면에 전반적인 경향을 고려할 때, 당 함량의 증가가 내재휴면이 개시되기 전부터 시작되고, 내재휴면이 완료된 이후에도 함량의 감소가 시작되기 전까지 높은 수준으로 유지되었다. 따라서, 자당 및 총 당 함량의 지속적인 변화 패턴으로 발아 검정을 통해 설정된 내재휴면기의 간접적인 확인은 가능하나 당 함량의 증가와 감소 시점으로 정확한 내재휴면의 개시기 및 완료기를 추정하기는 어려웠다.
국내 품종 및 기후 조건을 적용한 저온 적산 모델 개발의 첫 과정으로 각 품종의 휴면 심도를 표준화한 결과, 신고는 내재휴면기 동안 발아율이 다른 품종에 비해 높게 유지되어 휴면 심도가 가장 얕은 것으로 조사되었다. 휴면 심도는 10개 품종 모두 휴면이 개시된 이후 꾸준히 깊어지다가 일정 시기를 지나면서 계속적으로 얕아지는 패턴을 보였다. 또한, 휴면 심도가 가장 깊고, 휴면 심도의 증감 패턴이 전환되는 시기를 휴면 심도 전환기, 내재휴면 개시부터 심도 전환기까지를 내재휴면 I기, 전환기 이후부터 내재휴면 완료 시점까지를 내재휴면 II기로 설정하였을 때, 각 품종의 내재휴면 심도의 변화는 크게 I기 급감형, II기 급증형, I·II기 대칭형의 세 그룹으로 구분이 가능하였다. 각 품종의 내재휴면기와 휴면 심도를 기준으로 저온 적산 모델을 도출한 결과, -1.9-12.0°C가 저온 적산의 유효 범위이며, 그 중 2.1-4.0°C가 저온 축적에 가장 효과적인 범위로 확인되었다. 반면에 14°C 이상의 고온 조건에서는 저온 축적의 역반응, 즉, 음의 적산이 진행되는 것으로 분석되었다. 각 모델로 추정된 휴면 완료기와 실제 휴면 완료기를 비교한 결과, 본 연구에서 개발된 모델의 오차가 4.2일로 가장 짧았고, Utah, Tottori, CH 모델 순으로 오차일수가 증가하였다.
기존 세 개의 모델과 본 연구에서 개발된 모델을 이용하여 1999년부터 2015년 까지 전국 30개 지역에서 신고의 휴면완료기를 추적한 결과, 평균적으로 연간 약 1일씩 휴면 완료가 지연된 것으로 조사되었다. 현재까지는 동계 저온의 공급이 종료되기 전에 내재 휴면이 완료되어 30개 지역 모두 휴면 완료 불량에 따른 피해는 없는 것으로 분석되었으나, 본 연구에서 관찰된 휴면 완료의 지연과 기온 상승에 따른 저온 공급 기간의 단축이 맞물려 향후 정상적인 휴면 완료가 불가능한 지역이 국내에서도 발생할 것으로 예상되었다.
각 품종의 저온 요구도를 기준으로 네 개의 저온 적산 모델로 재배 가능지의 변화를 분석한 결과, 기온이 상승함에 따라 부산, 통영 지역부터 휴면 완료 불가 지역이 발생하기 시작하여 해안에 인접한 지역을 중심으로 일부 내륙지역까지 확대될 것으로 예상되었다. 특히 저온 요구도가 10개 품종 중 가장 높은 감천배의 경우 이르면 기온이 현재에 비해 2.0°C 상승한 시점부터 정상적인 휴면 완료가 불가능한 지역이 발생하고, 기온이 6.0oC 상승한 경우에는 울진 이남의 대부분의 지역과 속초, 인천 지역이 휴면 완료 불가 및 위험 지역에 포함될 것으로 예상되었다. 신고의 경우에는 기온이 현재에 비해 3.0°C 증가한 시점부터 휴면 완료 불가 지역이 발생할 것으로 예상되었으며, 기온이 6.0°C 상승한 경우에는 울진 지역까지 휴면 완료 불가 및 위험 지역이 북상할 것으로 예상되었다. 원황, 화산, 추황배 및 미황은 각각 조·중·만생종 중 저온요구도가 가장 낮은 품종으로 조사되었다. 원황과 화산 품종은 현재에 비해 기온이 각각 4.0, 4.5°C 증가하더라도 국내에서 휴면 완료 불가 및 위험 지역이 발생하지 않을 것으로 분석되었다. 반면에 추황배, 미황 품종은 신고와 같이 기온이 3.0°C 상승한 시점부터 휴면 완료 불가 지역이 발생하기 시작하여 기온이 6.0°C 상승한 경우 울진 이남의 동해안과 남해안 전 지역까지 확대되어 휴면 완료 불량에 따른 남방한계선의 북상이 원황, 화산 품종에 비해 빠르게 진행될 것으로 분석되었다.

This study was carried out to investigate the period of endodormancy and chilling requirement for the major Oriental pears and set the southern limit line of Oriental pear cultivation under the future climatic conditions. As a result of a germination test to set the period of endodormancy, even with a single standard of the germination rate, 50% could set the period of endodormancy in most of the cultivars except Niitaka and Hosui cultivars within 15 days after water cutting. In the meantime, Niitaka and Hosui pears, even during the presumed period of endodormancy, a section in which the germination rate within 15 days exceeded 50% appeared, so it was difficult to conclude the period of the beginning and completion of endodormancy. To set the period of endodormancy of Niitaka and Hosui pears, the final germination rates of the cultivars were investigated, and through a comparison of the final germination rates among the period after the breaking of dormancy, the period in which it would be difficult to judge the endodormancy and the periods before and after that, the period of endodormancy could be set. Finally, the endodormancy of Wonhwang, Kosui and Mansoo cultivars began on the earliest date, of 10 cultivars while the endodormancy of Gamcheonbae pear was broken on the latest date. Hosui pear had the shortest period of endodormancy (60 days) while Gamcheonbae pear was the cultivar with the longest period of endodormancy (110 days). As a result of a calculation of chilling requirement of each cultivar based on CH, Utah and Tottori models, previously reported low-temperature squaring models, it was the highest in Gamcheonbae pear, of the 10 cultivars while the lowest in Hosui pear, and of domestically grown cultivars, Whasan cultivars had the lowest chilling requirement.
As a result of tracing the metabolites related to dormancy during the period of endodormancy, in 2013-2014 Niitaka pear, ABA in the buds began to increase even before the beginning of endodormancy, and high content was maintained during the period of endodormancy. With the decrease of ABA, the endodormancy was completed. Total soluble sugar and sucrose content in a 1-year-old branch continuously increased from the initial point of endodormancy to the time of breaking, and sharply decreased since ABA content began to decrease, and dormancy was broken. As a result of an examination of changes in sugar content in the branch of 10 cultivars in 2014-2015, sucrose and total soluble sugar contents had a common trend in which they continuously increased in all 10 cultivars during the period of endodormancy and decreased around the period of the breaking of endodormancy. On the other hand, considering the overall trend, the increase of sugar content began before the beginning of endodormancy and was maintained at a high level till the decrease of content began even after the breaking of endodormancy. Therefore, the period of endodormancy could be indirectly verified with the pattern of continuous changes in cane sugar and total sugar content through a germination test, but it was difficult to calculate the exact time of the beginning and completion of endodormancy with the points of the increase and decrease of sugar content.
As the first step for the development of a chilling accumulation model applying 10 cultivars and domestic climatic conditions, as a result of the standardization of the dormancy depth of each cultivar, the germination rate of Niitaka pear had the lowest dormancy depth as its germination rate was maintained higher than other cultivars during the period of endodormancy. The dormancy depth showed a pattern in all 10 cultivars, it was continuously deepened since the dormancy began and then, continuously became shallow past a certain time. In addition, when the point in which the dormancy depth was the deepest, and the pattern of the variation of the dormancy depth reversed and the point of the dormancy depth change, and the period from the initial point of endodormancy to the period of the depth change were set to the phase I of endodormancy, and the period from the point of dormancy depth change to the period of endodormancy breaking was set to the phase II of endodormancy, changes in each cultivar’s endodormancy depth could be divided broadly into three groups, Phase I drop type, Phase II leap up type, and I?II phases symmetric type. As a result of drawing a chilling accumulation model based on the period of endodormancy and standardized dormancy depth of each cultivar, it was noted that -1.9 to 12.0°C was an effective range for chilling accumulation, and in the range, 2.1 to 4.0°C was the most effective. On the other hand, it was analyzed that, in a high-temperature condition over 14°C, an adverse reaction of the chilling accumulation, that is, negative squaring progressed. As a result of a comparison between the period of endodormancy breaking estimated with each model and the actual period of endodormancy breaking, the error of the models developed in this study was shortest (4.2 days), and the number of days of errors increased most in Utah model, followed by the Tottori and CH model.
As a result of tracing the period of endodormancy breaking of Niitaka pear in 30 areas nationwide using the existing three models and the models developed newly from 1999 through 2015, on average, it was found that dormancy breaking was delayed by 1 day in each year. Till now, endodormancy was broken before the termination of the supply of winter chilling, so it was analyzed that there were no damages by poor dormancy breaking in all 30 areas; however, in this study, linked with the shortening of the period of chilling supply according to the delay of the observed dormancy breaking and the rise of temperature, it was expected that there would be an area where normal dormancy breaking would be impossible also in South Korea in the future.
As a result of an analysis of changes in the land where it could be cultivated with four chilling accumulation models based on the chilling requirement of each cultivar, as the temperature increased, an area where dormancy breaking was impossible began to appear from the Busan and Tongyeong area, and it was expected that it would expand to some inland area centered around the area adjacent to the seashore. In particular, it was expected that, for Gamcheonbae pear with the highest chilling requirement of the 10 cultivars, an area where normal dormancy breaking would not be possible would appear from as early as the point at which the temperature increased by 2.0°C from that in the present, and if the temperature increased by 6.0oC, most of the areas in south of Uljin and Sokcho, Incheon areas would be included in the areas where dormancy breaking would not be possible or where there would be a risk. For Niitaka pear, it was expected that there would be an area where dormancy breaking would not be possible from the point when the temperature increased by 3.0°C, and when the temperature increased by 6.0°C, the areas where dormancy breaking would not be possible or where there would be a risk would move northwards to the Uljin area if the temperature increased. It was found that Wonhwang, Whasan, Chuhwang and Mihwang pear were cultivars with the lowest chilling requirement of the early, middle and late maturing cultivars. For Wonhwang and Whasan cultivars, it was analyzed that there would not be any areas where dormancy breaking would not be possible or where there would be a risk, even if the temperature increased by 4.0 and 4.5°C from that in the present in South Korea. In contrast, in Chuhwang and Mihwang cultivars, an area where dormancy breaking would be impossible appeared from the point at which the temperature increased by 3.0°C like Niitaka pear, and when the temperature increased by 6.0°C, it expanded to the entire areas on the east coast and south coast of south of Uljin, it was predicted that its movement of the southern boundary line northwards according to poor dormancy breaking would progress faster than Wonhwang and Whasan cultivars.