Pinus densiflora is a fixed-growth coniferous species that elongates its shoot once a year and finishes growing in early summer. However, it may produce additional shoots in the same year in response to external stimuli, called abnormal shoot growth. This study investigated the effects of open-field summer warming and drought on the abnormal shoot growth of P. densiflora seedlings. In March 2022, two factorial combinations were constructed, including two temperature treatments (control and 4°C increase) and two precipitation treatments (control and drought), with five replicates for each combination. The temperature treatment was performed for 87 days from May 14 to August 8, 2022, and the precipitation treatment was performed for 33 days from May 14 to June 15, blocking 100% of the ambient rainfall. The abnormal shoot occurrence rate and leaf unfolding stages were measured in November, and the shoot and root collar diameter growth rates were calculated by comparing the seedling height and root collar diameter measured in August (after the cessation of treatment) and October (after the end of growing period) with the initial values (i.e., May 2022). The abnormal shoot occurrence rate significantly increased under the warming treatment, showing a 410.6% increase in the warming plots (38.4%) compared to the control plots (7.5%). There was no significant difference in the shoot and root collar diameter growth rate regarding warming and drought treatments. Abnormal shoots may have been affected by high temperatures by inducing early transition to the next ontogenetic stage.

본 연구는 관수조건에 따른 지피식물의 생육특성을 파악하고 수분 스트레스 후 생육 회복력을 평가하 기 위하여 수행되었다. 지피식물로 많이 사용되는 초본류 4종을 대상으로 피복의 목적을 달성할 수 있 는 적정 식재간격을 도출하였으며, 또한 관수처리 유형에 따른 생육 및 피복률의 변화를 분석하였다. 식물마다 피복효과를 달성하기 위한 적정 식재간격에 차이가 있었다. 돌단풍은 30～35cm, 송엽국은 30～40cm간격, 꽃잔디는 40cm이상, 돌나물은 20cm미만의 식재간격이 효과적이다. 관수처리에 따른 생육특성을 분석한 결과 관수가 지속적으로 이루어지면 초장이 길지만 처리기간 동안 생육의 변화는 거의 없었다. 피복률은 관수처리와 식물에 따라 차이가 있다. 송엽국과 돌단풍은 무관수 20일 후 관수가 이루어지면 피복률도 회복되었으며, 꽃잔디는 관수가 이루어지고 나서 시간이 경과된 후에 피복률을 회복하였다. 피복이 전체적으로 이루어진 이후에는 토양 수분부족에 의한 피복률의 변화가 거의 없었 으나 피복 초기에 수분이 공급되지 않으면 피복에 어려움이 있다. 꽃잔디, 송엽국, 돌단풍은 일정기간 무관수가 지속되더라도 다시 관수가 이루어지면 회복이 될 수 있다. 즉 식물관리에 있어서 종 마다 차이 는 있으나 관수관리가 중요하며, 일정기간 무관수 후 관수가 이루어지면 생육이 회복될 수 있다.

The Republic of Korea reclaimed land to increase its food self-sufficiency rate, but the yield was reduced due to abnormal climate. In this study, it was hypothesized that rapid and continuous monitoring technology could help improve yield. Using the vegetation index (VI) analysis, the drought stress index was calculated and the drought stress for corn grown in Hwaong, Saemangeum, and Yeongsan River reclaimed tidal land was predicted according to drying treatment. The vegetation index of corn did not decrease during the last 20 days of irrigation when soil moisture rapidly decreased, but decreased rapidly during the 20 days after irrigation. The reduction rate of the vegetation index according to the drying treatment was in the order of Saemangeum>Yeongsan River>Hwaong reclaimed tidal land, and normalized difference vegetation index (NDVI) decreased by approximately 50% in all reclaimed tidal lands, confirming that drought stress occurred due to the decrease in moisture content of the leaves. In addition, structure pigment chlorophyll index (SIPI) and photochemical reflectance index (PRI), which are calculated based on changes in light use efficiency and carotenoids, were reduced; drought stress caused a decrease in light use efficiency and an increase in carotenoid content. Therefore, vegetation index analysis was confirmed to be effective in evaluating and predicting drought stress in corn growing on reclaimed tidal land corn.

본 연구에서는 밭가뭄을 선제적으로 대응하기 위한 자료를 구축하고자 충청도 지역 대표 밭작물의 시공간적 부족수량을 파악하였다. 고추 등 5개 대표 밭작물과 충청도의 5개 지역을 선정하였고, 작물별 필요수량과 지역별 공급량을 고려하여 부족수량을 산정하였다. 한국농어촌공사의 HOMWRS (Hydrological Operation Model for Water Resource System) 모형을 이용한 작물의 필요수량과 공공관정과 민간관정의 채수량, 상수도 공급량을 조사하여 지역별 용수공급량을 평가하였다. 2014년부터 2018년까지 5년간의 월별 평균 필요수량과 공급량의 차이에 따른 부족수량 을 기준으로 가뭄수준과 시기를 분석하였다. 공공관정, 민간관정, 상수도 공급량 순으로 필요수량과 차이를 산정한 결과 예산(사과)의 6월 부족수량이 가장 높았고, 괴산(콩)의 8월이 두번째로 나타났다. 그 외 지역에서는 관정과 상수도 공급량을 모두 고려할 경우 대체적으로 안정적인 공급이 가능하였으나, 청양(고추)에서 2018년 7월과 8월에 공급량이 부족한 것으로 나타났다. 시공간적 가뭄수준 분석 결과는 공간적 우선순위 결정과 시기별 공급량 확보를 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.

To understand antioxidant enzyme response of two contrasting Arundinella hirta ecotypes to drought stress, drought-tolerant Youngduk and drought-sensitive Jinju-1, were comparatively analyzed changes in the enzymatic activities of peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and glutathione reductase (GR). Two ecotypes, drought-tolerant Youngduk and drought-sensitive Jinju-1 were subjected to drought stress by withholding water for 12 days. ROS accumulation level and electrolytic leakage were significantly increased in both A. hirta ecotypes by drought stress treatment but less in Youngduk than Jinju-1. The RWC significantly decreased in both the drought stress-treated ecotypes as compared to control, but less in Youngduk than Jinju-1. Soluble sugar and protein content were increased more in drought stress-treated Youngduk as compared to Jinju-1. The activities of antioxidant enzymes such as SOD, CAT, POD, APX, and GR increased significantly in both the drought stress-treated ecotypes Youngduk and Jinju-1 as compared to control. The increase in antioxidant enzyme activity level was more prominent in drought stress-treated Youngduk as compared to Jinju-1. Taken together, these results suggest that Youngduk was more tolerant to drought stress than Jinju-1, and seem to indicate that tolerance of A. hirta to drought stress is associated with increased activity of antioxidant enzymes.

최근 기후변화로 가뭄, 홍수 등 재해의 빈도와 강도가 높아지고 있다. 이러한 재해의 피해를 줄이기 위해서는 시공간적 현황 파악을 통한 대비가 필요하다. 본 연구에서는 가뭄의 피해를 최소화하고자 지역별 밭작물의 필요수량과 공급량을 고려하여 밭가뭄 지역 등급화 실시하였고, 월별 비교를 통해 가뭄 취약 시기를 파악하였다. 전국 148개 지역 중 안전지역(Ⅰ), 안전지역(Ⅱ), 우려지역, 상습지역으로 구분한 25개 지역을 선정하였으며, 이 지역의 월별 필요수량 대비 공급량 분석을 하였다. 필요수량 산정의 재배작물은 콩으로 선정하였으며, 공급량은 공공관정, 민간관정, 상수도 자료를 분석하였다. 필요수량 대비 공급량이 봄철은 안전지역(Ⅰ), 안전지역(Ⅱ), 우려지역, 상습지역에서 각 1,281.5%, 667.6%, 729.5%, 316.3%, 가을철에는 각 436.0%, 212.8%, 213.9%, 105.3%로 공급이 충분할 것으로 분석되었으나 여름철에는 각 82.4%, 40.6%, 42.6%, 20.0%로 용수공급 이 부족한 것으로 분석되었다. 콩의 재배 기간인 5~9월에 관정(공공+민간)으로의 공급량은 대부분 지역에서 부족한 것으로 분석되었다. 이러한 분석을 통해 용수 부족이 발생하는 재배기간 동안 용수확보 방안이 필요하다.

The plant-specific NAC transcription factors control various biological processes, including plant development and stress responses. We have isolated an ANAC032 gene, one of the NAC transcription factor family, which was highly activated by multi-abiotic stresses, including high salt and drought in Arabidopsis. Here, we generated transgenic plants constitutively expressing ANAC032 and its knockout to identify the functional roles of ANAC032 in Arabidopsis under abiotic stress responses. The ANAC032-overexpressing plants showed enhanced tolerance to salinity and drought stresses. The anac032 knockout mutants were observed no significant changes under the high salt and drought conditions. We also monitored the expression of high salt and drought stress-responsive genes in the ANAC032 transgenic plants and anac032 mutant. The ANAC032 overexpression upregulated the expression of stress-responsive genes, RD29A and ERD10, under the stresses. Thus, our data identify that transcription factor ANAC032 plays as an enhancer for salinity and drought tolerance through the upregulation of stress-responsive genes and provides useful genetic traits for generating multi-abiotic stress-tolerant forage crops.

살리실산은 식물의 생장 및 발달, 항산화 방어기작, 광합성 작용 그리고 생물적 및 비생물적 스트레스 조건에서 다양한 생리적 기능을 조절하는 물질로 알려져 있다. 본 연구에서는 고온･건조 스트레스 조건에서 살리실산 경엽처리가 고추의 생육, 광합성 특성 및 항산화효소 활성에 미치는 영향을 구명 하고자 하였다. 광합성 특성 측정결과 광합성 속도, 기공전도 도 및 증산 속도가 증가하였고, 3회차 처리에서 가장 높았다. 세포내 MDA와 H2O2 함량은 살리실산 3회차 처리에서 현저 하게 감소하는 경향을 보였다. APX, CAT, POD 및 SOD 활 성이 현저하게 증가하였으며, 무처리 대비 최대 247, 318, 55 및 54% 증가하였다. 고추의 생육 특성은 무처리구와 유의한 차이를 보이지 않았으나, 상품 수량은 15% 정도 증가하였다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 살리실산의 경엽처리는 고추 의 광합성 특성과 항산화효소 활성을 증진시켜 고온･건조 스트 레스에 의한 피해 경감에 긍정적 효과를 유발함을 확인하였다

Drought stress is a condition that occurs frequently in the field, it reduces of the agricultural yield of field crops. The aim of the study was to screen drought-adapted genotype of Italian rye grass. The experiments were conducted between the two Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.) cultivars viz. Hwasan (H) and Kowinearly (KE). The plants were exposed to drought for 14 days. The results suggest that the morphological traits and biomass yield of KE significantly affected by drought stress-induced oxidative stress as the hydrogen peroxide (H2O2) level was induced, while these parameters were unchanged or less affected in H. Furthermore, the cultivar H showed better adaptation by maintaining several physiological parameter including photosystem-II (Fv/Fm), water use efficiency (WUE) and relative water content (RWC%) level in response to drought stress. These results indicate that the cultivar H shows improved drought tolerance by generic variation, improving photosynthetic efficiency and reducing oxidative stress damages under drought stress. These findings can be useful to the breeder and farmer for improving drought tolerance in Italian rye grass through breeding programs.

The objective of this study was to determine effects of phosphorus on lignification and carbohydrate metabolism in Kentucky bluegrass under drought stress. Drought stress was induced by reducing of water to plants in pots. Two types of phosphorus were applied as potassium phosphate (PO4 3-; P) or potassium phosphonate (PO3 3-; PA) in drought-stressed plants. Drought had significant negative effects on plant growth, as revealed by reduced biomass of shoot. Drought-induced increase of lignin content was concomitant with the increase of phenylalanine ammonia-lyase (PAL). Soluble sugar content was highly increased but fructan content was largely decreased by drought stress. However, the application of phosphorus was efficient to ameliorate the adverse effects of drought. PA application improved reduced shoot growth and relative water content, and inhibited lignification synthesis with a reduction of PAL activity. P or PA application maintained soluble sugar and fructan content at similar levels to controls under drought stress. These results indicate that phosphorus application may mitigate the drought stress by inhibiting the lignification and promoting the fructan assimilation.

The objective of this study was to determine phosphorus effects on drought stress-induced oxidative stress in Kentucky bluegrass. Drought stress was induced by reducing of water to plants in pots. Two types of phosphorus were applied as potassium phosphate (P) or potassium phosphonate (PA). Application of phosphorus was efficient to ameliorate the adverse effects of drought. Osmotic potential, total chlorophyll and carotenoid content were significantly decreased by drought stress, but was relieved by P or PA application. Superoxide (O2 •−) concentration was significantly increased more than 14-fold under drought-stressed plants, was accompanied with increase of hydrogen peroxide (H2O2) and lipid peroxidation (MDA). However, malondialdehyde (MDA) was much less in P or PA applied plants under drought stress condition. Activities of catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and guaiacol-peroxidase (GPX) were largely increased by drought stress and its increase rate was much higher in P or PA applied plants except APX. These results indicate that drought stress-induced oxidative stress is alleviated by P or PA application due to the increase of activities of antioxidant enzymes.

빈번한 가뭄의 피해는 수자원의 양극화를 초래하고 있다. 국내에서는 2011년부터 2017년 사이에 국지적이고 주 기적인 이상 가뭄이 지속되어 10년 가뭄 빈도로 설계된 소규모 저수지의 저수율이 감소하였다. 이러한 저수율의 감소 는 수질을 떨어트릴 수 있고 이미 확보된 용수의 사용마저 제한할 수 있다. 따라서 가뭄에 대비하고 극복하기 위해서 는 수질관리와 가뭄 빈도의 재산정이 필요하다. 이 연구는 저수지에서 수질 변화의 원인인 잠재적 오염물질을 추정하고, 가뭄 기간 동안 저수지의 저수율 감소와 그에 따른 수질 변화를 검토한 것이다.

본 연구에는 가뭄의 유발 요인으로 강수량, 기온, 상대습도 등의 기상현상을 활용하고 가뭄 피해로 인한 대응 요소로서 대체수원, 제한급수, 운반급수 등의 비상급수를 적용하여 AI기반 가뭄 대응 정보 구축 방안을 구성하였다. AI 머신 러닝 기법 중 널리 사용되는 의사결정나무 모형을 통하여 예측 기법을 수립하였다. 연구 대상 지역은 비상급수 활용 빈도가 높고 종관기상관측소가 존재하는 충주시, 안동시, 의성군을 선정하였다. 자료 기간은 2014년부터 2019년까지의 자료를 이용하였으며, 가뭄 유발 기상요인으로 ASOS의 강수량 및 기온, 습도를 이용하고 가뭄 피해 요소로 국가 가뭄정보 포털의 비상급수 현황 자료를 활용하였다. 모형 학습 결과 정확도가 약 0.97, F1-Score가 약 0.5로 나왔으며, 이는 비상급수가 필요한 상황과 그렇지 않은 상황을 97%의 확률로 예측할 수 있음을 의미하며, 비상급수가 필요했던 표본만을 대상으로 했을 경우 약 50%의 확률로 예측이 가능한 것을 의미한다. 따라서 의사결정나무 모형을 적용하여 예측 정확도를 분석한 결과 가뭄 대응 비상급수 준비지역 예측을 위한 적용성이 높은 것으로 평가되었다. 그러나 본 연구에서는 기상 조건만을 가뭄 유발 요인으로 반영하였기 때문에, 공급수량 부족 등의 요인을 추가적으로 검토할 필요가 있으므로 가뭄과 연관된 요소인 저수지 용량 등을 추가하고 비상급수 이외의 피해 요소 역시 확장하여 연구를 개선하고자 한다.

본 연구는 케일(Brassica oleracea L. var. acephala)의 노지 재배 시, 생육 초기에 노출될 수 있는 건조 스트레스 조건에서 Glutamate (Glu)의 스트레스 경감 및 생육 회복 효과를 구명하기 위해 실시하였다. 건조 조건(D)에 노출된 케일에 5㎛ Glu 용액을 경엽처리하였다(D+Glu). Glu 처리 전 및 처리 후 4, 8일 차(0, 4, 8DAT)의 생육과 엽록소 함량을 측정하고 식물 체내의 ABA와 Glu, Pro의 함량을 분석하여 정상 환경 및 D, D+Glu 처리구 간의 비교를 실시하였다. 엽록소 함량의 경우, 8DAT에서 D+Glu 처리구는 일정한 수준을 유지한 반면에, D처리구는 14% 감소하였다. 엽면적으로 대표되는 생장 또한 D+Glu 처리구가 D 처리구에 비해 높게 나타났다. 또한 4, 8일차의 ABA 함량이 D 처리구에서 D+Glu 처리구에 비해 44.13, 49.18% 높게 나타났으며, 체내 아미노산 대사 및 건조저항성 지표인 Glu, Pro 함량은 D 처리구에 비해 D+Glu 처리구에서 보다 높은 수준을 유지하였다. 이러한 결과를 통해, Glu 처리에 의해 건조 스트레스가 경감되고 생육이 회복될 수 있다고 판단된다.

Due to global climate change, mega-droughts have occurred frequently. Since long-term droughts make it difficult to secure the water resources, water supply needs to be restricted in a reasonable manner. In the event of limited water supply, the waterworks need to develop a restricted water supply strategy. This study showed that analyzing daily water supply could be used to respond to the first stage of a drought. According to an analysis of Korea's major water authorities, there was about 7~21% of room for daily minimum water supply in case of a drought. Restricting the water supply by lowering pressure is a good strategy for local water authorities with high water leakage rate since leakage is inversely dependent with pressure. For this method, it is necessary to quantify water deficiency and pressure at each node using a simulation. Since DDA-based software is not possible to predict changes in demand at nodes with pressure reduction, WaterGEMS, a PDA software, was used to quantitatively predict water shortages and pressures at each node. Locations where water is deficient need to install booster pumps or to be dispatched with water tank truck and bottled water. Without these support, lowering pressure could not be an option for water works. This paper suggests a method for waterworks to plan a drought by lowering pressure to restrict water supply using daily water supply analysis and PDA based simulation.