구조방정식모형을 이용한 기후 네트워크 하에서 청보리 생산량에 영향을 미치는 기후의 인과성 분석
A Causality Analysis of Climates Affecting Production of Whole Crop Barley (Hordeum vulgare L.) Under the Climate Network via Structural Equation Model
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초록
본 연구는 구조방정식모형을 이용하여 자연생태계의 일부분인 기후 네트워크를 구축하여 청보리(Whole crop barley: WCB)의 생산량에 영향을 미치는 기후요인의 인과성을 분석할 목적으로 수행하였다. WCB 데이터셋(n=316)은 사료정보와 기상정보로 이루어졌다. 여기서 생초수량, 건물수량, 재배연도 및 지역을 포함하는 사료정보는 다양한 신품종재배실험(1993-2012)으로부터 수집하였다. 기상정보는 일평균온도, 강수 및 일조시간을 포함하며 기상청의 기상정보시스템으로부터 수집하였다. 기상변수는 파종일부터 수확일까지 기간을 계절(가을, 겨울 및 이듬해봄)로 구분한 생육기간, 누적온도, 강수 및 일조시간이었다. 생산량에 영향을 미치는 기후의 인과성 네트워크는 구조방정식에 의해 모델로 만들었다. 그 결과, 세 가지 특징으로 가을과 이듬해봄 간의 종단효과, WCB 생산량에 대한 직접효과, 그리고 온도를 통한 강수의 간접효과가 뚜렷하게 나타났다. WCB 생산량에 대한 중요성은 이듬해봄 온도(0.45), 가을온도(0.35), 월동(-0.16) 및 이듬해봄 강수(0.04) 순으로 나타났다. 그러므로 본 연구를 통해 온도, 생장일수, 강수 및 일조를 포함한 기후 네트워크에서 다른 기후요인들이 최종경로인 이듬해 봄의 온도와 생장일수를 통해 WCB 생산량에 간접적으로 영향을 미친다는 결론을 내렸다.
Abstract
This study aimed to analyze causality of climatic factors that affecting the yield of whole crop barley (WCB) by constructing a network within the natural ecosystem via the structural equation model. The WCB dataset (n=316) consisted of data on the forage information and climatic information. The forage information was collected from numerous experimental reports from New Cultivars of Winter Crops (1993-2012) and included details of fresh and dry matter yield, and the year and location of cultivation. The climatic information included details of the daily mean temperature, precipitation, and sunshine duration from the weather information system of the Korea Meteorological Administration. The variables were growing days, accumulated temperature, precipitation, and sunshine duration in the season for the period of seeding to harvesting. The data was collected over 3 consecutive seasons—autumn, winter, and the following spring. We created a causality network depicting the effect of climatic factors on production by structural equation modeling. The results highlight: (i) the differences in the longitudinal effects between autumn and next spring, (ii) the factors that directly affect WCB production, and (iii) the indirect effects by certain factors, via two or more paths. For instance, the indirect effect of precipitation on WCB production in the following spring season via its effect on temperature was remarkable. Based on absolute values, the importance of WCB production in decreasing order was: the following spring temperature (0.45), autumn temperature (0.35), wintering (-0.16), and following spring precipitation (0.04). Therefore, we conclude that other climatic factors indirectly affect production through the final pathway, temperature and growing days in the next spring, in the climate-production network for WCB including temperature, growing days, precipitation and sunshine duration.
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