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문제 정의
- 본 연구의 목적은 토양 산성화 정도가 서로 다른 독일가문비나무 임분에서 토양 깊이에 따른 뿌리의 공간적 발달과 각 임분에서의 분지형태를 비교 분석함으로서, 한 수종이 갖는 환경에 대한 적응력의 범위를 밝히고자 하였다.
제안 방법
- 뿌리의 횡단면 조사를 위하여 약 1cm 길이의 단면을 톱으로 자르고, 자른 횡단면을 표면 연마기로 갈아서 심재, 변재면을 구분하여 플라니메터로 면적을 측정하였다. 뿌리 생장은 토양의 이질성으로 인하여 구조적으로 상이한 분지 구조를 나타내기 때문에 수직과 수평 분지 구조에 대하여 정상적인 뿌리구조군과 변형된 뿌리구조 군을 조사하였다(Figure 1). 수평과 수직 굵은 뿌리에 대한 평균 연년 길이 생장을 알아보기 위하여 각 토양 깊이층위에서 조사된 뿌리의 전체 나이테를 조사하였으며 , 토양의 이전 층위에서 다음 층위의 나이테 차를 이용하여 , 각 층위에서의 뿌리 생장에 소요되는 기간을 산출하였다.
- 뿌리는 수평 50cm 단위별, 수직 20cm 단위별로 층위를 구분하여, 그 층위에서 직경 0.5cm 이상 되는 뿌리의 분지구조와 뿌리횡단면, 나이테 등을 조사하였다. 뿌리의 횡단면 조사를 위하여 약 1cm 길이의 단면을 톱으로 자르고, 자른 횡단면을 표면 연마기로 갈아서 심재, 변재면을 구분하여 플라니메터로 면적을 측정하였다.
- 5cm 이상 되는 뿌리의 분지구조와 뿌리횡단면, 나이테 등을 조사하였다. 뿌리의 횡단면 조사를 위하여 약 1cm 길이의 단면을 톱으로 자르고, 자른 횡단면을 표면 연마기로 갈아서 심재, 변재면을 구분하여 플라니메터로 면적을 측정하였다. 뿌리 생장은 토양의 이질성으로 인하여 구조적으로 상이한 분지 구조를 나타내기 때문에 수직과 수평 분지 구조에 대하여 정상적인 뿌리구조군과 변형된 뿌리구조 군을 조사하였다(Figure 1).
- 뿌리 생장은 토양의 이질성으로 인하여 구조적으로 상이한 분지 구조를 나타내기 때문에 수직과 수평 분지 구조에 대하여 정상적인 뿌리구조군과 변형된 뿌리구조 군을 조사하였다(Figure 1). 수평과 수직 굵은 뿌리에 대한 평균 연년 길이 생장을 알아보기 위하여 각 토양 깊이층위에서 조사된 뿌리의 전체 나이테를 조사하였으며 , 토양의 이전 층위에서 다음 층위의 나이테 차를 이용하여 , 각 층위에서의 뿌리 생장에 소요되는 기간을 산출하였다. 뿌리의 자세한 분석을 위하여 확대 현미경을 사용하였다.
- 그림 1에 나타내었다. 조사를 통하여 뿌리의 발달 형태에 따라 일반적인 뿌리의 발달형태 (A, B, C)와 변형된 뿌리 형태(D, E, F, G) 그리고 특별한 뿌리의 형태(H, I)로 분류하였다. 각도가 좁게 나란히 발달한 뿌리 (A)는 약간 비스듬히 발달한 뿌리(C)의 변형된 형태로 발달 형태상 그 생장이 일찍 결정되어 분지구조의 각도가 매우 좁게 나타나며, 동시에 두 개의 뿌리가 발달한 것과 시간적인 차이를 두고 발달한 것으로 구별할 수 있는데, 후자는 드물게 나타난다.
이론/모형
- Barbis 임분의 뿌리구조는 적은 수의 굵은 뿌리로 토양 깊은 곳까지 자라는 수직 뿌리를 나타내었는데, 이는 토양 깊은 곳에서도 비교적 낮은 pH 값을 나타낸 Weidenbrunnen 임분에 비하여 토양 깊은 곳까지 비교적 높은 염기 치환성을 나타낸 것과 관계가 깊은 것으로 사료된다. 또한 Shinozaki(1961)의 파이프 이론을 적용하여 각 층위 면에서 뿌리횡단면, 변재면과미세 뿌리량을 비교. 분석하기 위하여 뿌리량을
- 수평과 수직 굵은 뿌리에 대한 평균 연년 길이 생장을 알아보기 위하여 각 토양 깊이층위에서 조사된 뿌리의 전체 나이테를 조사하였으며 , 토양의 이전 층위에서 다음 층위의 나이테 차를 이용하여 , 각 층위에서의 뿌리 생장에 소요되는 기간을 산출하였다. 뿌리의 자세한 분석을 위하여 확대 현미경을 사용하였다.
성능/효과
- Ebergotzen 임분은 거의 모든 깊이에서 평균적으로 가장 높은 값을 보였고, 가는 뿌리(0.5~ 1.0cm, L0~2.0cni)의 수는 Ebergotzen 임분이 다른 두임분보다 양적으로 우세하게 나타났다. 굵은 뿌리 (직경 5cm이상)는 Barbis 임분이 Weidenbrunnen 임분과 Ebergotzen 임분 보다 현저히 높은 값을 보여 주었다.
- Oton ha-'이었다. Weidenbrunnen 임분에서는 전체 가는 뿌리의 97%가 토심 20cm 위 부분에서 나타났으며, 죽은 미세 뿌리량온 매우 높은 값 (82%)을 나타내었는데, 이러한 높은 뿌리 고사율은 Weidenbrunnen 임분이 뿌리 생육에 좋지 못한 환경임을 나타낸다.
- 7cm의 생장을 보였다. Weidenbrunnen 임분의 좋지 못한 성장의결과는 토양 산성화 등으로 인하여 토양의 물리, 화학적 영향이 뿌리의 생장에 영향을 준 것으로 사료되며, 수직과 수평뿌리 발달이 각 조사 임분의 토양의 산성화와 밀접한 관련이 있는 것으로 조사되었다.
- 나타났으며, 수평뿌리는 50-100cm 층위 면에서 Weidenbrunnen 임분과 Barbis 임분이 평균 6.3 cm, Ebergotzen 임분이 9.3cm로 나타났다. 지상부와는 달리 지하부 뿌리에서의 생장은 토양의 형태와 견밀도 등에 따라 나이테 폭의 변이성이 매우 크게 나타나며, 뿌리횡단면에서 형태 또한 매우 불규칙하게 나타난다.
- 뿌리에서의 이러한 불규칙하고 조밀한 나이테의 발달은 정확한 나이테 산정을 어렵게 하기 때문에 연륜을 분석할 때 신중함이 요구된다. 또한 본 연구에서는 각 임분의 뿌리 그루터기 부분에서 생장 개시한 수직 뿌리는 뿌리 생장이 억제되었으며, 그 나이테 차이는 2~ 19년이었다. 이는 생육초기에 수평뿌리의 발달이 수직 뿌리의 발달보다 더 왕성하며, 일정한 시기를 두고 수직뿌리가 발달됨을 알 수 있다.
- 본 연구에서 토양 산성화 정도에 따른 독일 가문비나무의 뿌리구조는 조사 임분간에 큰 차이를 보였으며, 뿌리의 분지구조는 변형된 뿌리와 변형되지 않은 뿌리에 대한 조사 임분간의 통계적 유의성이 인정되지 않았지만, 가장 많이 산성화된 Weidenbrunnen 임분에서는 뿌리가 상해를 입음으로 인해 발생되는 포크형, 권총형 , 쇠스랑형과 같은 비정상적인 분지구조가 많이 나타났다. 80cm 토양 깊이에서의 뿌리 횡단면 분포에서 Ebergotzen 임분은 굵은 뿌리와 가는 뿌리가 고르게 분포하고 있으며 , Barbis 임분은 비교적 적은 수의 굵은 뿌리가 가운데 몰려서 분포하고, Weidenbrunnen 임분에서는 적은 수의 가는 뿌리만 분포하였다.
- 그루터기 부근의 수평뿌리는 바람에 의한 기계적 저항으로 인하여 그 뿌리의 횡단면이 타원형에서 H-형으로 방사성 생장을 통하여 발달하는데, 뿌리중심에서 멀어질수록 뿌리 횡단면이 원형을 나타내게 된다(Fayle, 1968; Suttmi, 1969; Mattheck and Breloer, 1992). 본 연구에서 폭과 너비에 대한비율이 부정타원형으로 형성된 뿌리 횡단면은 조사된 모든 조사목에서 발견되었지만, 임분간의 유의성은 인정되지 않았다. Metzler와 Oberwdnkler (1986)는 토양 산성화를 통한 일차적인 뿌리 피해에 대한 표식자로서 독일가문비나무 뿌리에서의 분열조직 변화를 보고하였으며, Eich血om(1987)은독일가문비나무 노령목의 가는 뿌리연구에서 산성 피해를 본 나무가 피해를 보지 않은 나무보다 변형된 뿌리의 빈도가 매우 높게 나타났다고 보고하였다.
- 이는 생육초기에 수평뿌리의 발달이 수직 뿌리의 발달보다 더 왕성하며, 일정한 시기를 두고 수직뿌리가 발달됨을 알 수 있다. 본 연구에서는 Ccnitts와 Lewis(1983)의 결과와는 달리 그루터기 부근에서 굵기가 작은 가는 뿌리가 발견되었으며, 중심뿌리에 비하여 나이테 수가 적게 나타났다. 이것은 휴면하고 있는 뿌리 분열조직으로부터 새로운 뿌리가 돌발적으로 형성된 것으로 볼 수 있다.
- 본 조사에서는 서술한 분지구조가 토양의 화학적 성질(pH, 염기치환용량 등)의 변성작용이 뿌리의 여러가지 다양한 형태의 분지구조로 표현될 수 있다는 가정과는 달리, 분지구조에 대한 조사임 분간의 통계적 유의성이 인정되지는 않았지만, 가장 많이 산성화된 Weidenbrunnen 임분에서 뿌리가 상해를 입음으로 인해 발생되는 포크형, 권총형, 쇠스랑형과 같은 비정상적인 분지 구조가 많이 나타났다.
- 정계수는 Ebergotzen 임분이 다른 두 임분에 비해 매우 높은 값을 나타내어, 건조와 한발에 대한 저항성이 크다는 것을 알 수 있었다. 뿌리의 나이테 분석에서 수평뿌리는 Ebergotzen 임분이 매년 9.3cm 생장으로 다른 두 임분(평균 6.3cm) 에 비해 뿌리 발달이 왕성하였으며, 수직뿌리 또한 Ebergotzen 임분(6.7cm)이 Weidenbrunnen 임분(평균 4.4cm)과 Barbis 임분(5.4cm)에 비하여 월등히 좋은 생장을 나타내었다.
- 수목의 기계적 그리고 물리적 고정능력을 나타내는 수평 100cm와 수직 LOOcm의 전체 뿌리 횡단면 비교에서 Ebergotzen 임분이 1.04로 다른 두임분 Barbis(0.3), Weidenbrunnen (0.08)에 비해 매우 높은 값을 나타내었는데(Figure 3), 이는 Ebergotzen 임분에 자라고 있는 수목이 바람과 한발에 대해 저항성이 크다는 것을 의미한다. Ebergotzen 임분에서는 수직뿌리의 발달이 두드러졌으며(Figure 2, 3), Barbis 임분은 적은 수의 굵은 뿌리가 발달하였고, Weidenbrunnen 임분은 수직 뿌리의 발달이 저조하였다.
- 이것은 휴면하고 있는 뿌리 분열조직으로부터 새로운 뿌리가 돌발적으로 형성된 것으로 볼 수 있다. 수직뿌리의 연간 평균 길이생장은 Weidenbrunnen 임분이 4.4cm, Barbis 임분이 5.5cm, Ebergotzen 임분이 6.7cm의 생장을 보였다. Weidenbrunnen 임분의 좋지 못한 성장의결과는 토양 산성화 등으로 인하여 토양의 물리, 화학적 영향이 뿌리의 생장에 영향을 준 것으로 사료되며, 수직과 수평뿌리 발달이 각 조사 임분의 토양의 산성화와 밀접한 관련이 있는 것으로 조사되었다.
- 이상을 종합하면 독일가문비나무는 장기간에 걸쳐 생육환경이 나빠짐에 따라 변형되고 비정상 형태의 뿌리가 많이 나타나며, 또한 수직과 수평 뿌리의 길이 생장이 둔화되고, 특히 수직뿌리의 발달의 저하로 인해 뿌리의 고정능력이 크게 떨어지는 것으로 나타났다.
- 뿌리고.정계수는 Ebergotzen 임분이 다른 두 임분에 비해 매우 높은 값을 나타내어, 건조와 한발에 대한 저항성이 크다는 것을 알 수 있었다. 뿌리의 나이테 분석에서 수평뿌리는 Ebergotzen 임분이 매년 9.
- 9cnf에 불과하였다. 조사임분 중에서 토양 산성화 정도가 가장 낮은 Ebergotzen 임분의 140cm 토양깊이에서 아직 0.5cm 이상 되는 굵은 뿌리가 남아있다는 것을 고려해 보면, 가는 뿌리가 더 깊은 토양 층에 존재함을 알 수 있다. Barbis 임분의 뿌리구조는 적은 수의 굵은 뿌리로 토양 깊은 곳까지 자라는 수직 뿌리를 나타내었는데, 이는 토양 깊은 곳에서도 비교적 낮은 pH 값을 나타낸 Weidenbrunnen 임분에 비하여 토양 깊은 곳까지 비교적 높은 염기 치환성을 나타낸 것과 관계가 깊은 것으로 사료된다.
- 토양 깊이에 따른 뿌리 분포는 임분간 각각의 토양깊이에서 비슷한 뿌리분포를 나타내었고, 80cm 토양 깊이에서는 조사임분 중 토양산성화 정도가 가장 낮은 Ebergotzen 임분(E)에서 굵은 뿌리와 가는 뿌리가 고르게 분포하는 것으로 나타났으며 , 횡단면의 합계는 32.6crf 이었다. Barbis 임분(B)에서는 굵은 뿌리가 가운데 몰려서 분포하고, 가는 뿌리는 비교적 적게 나타났으며, 그 합계는 29.
후속연구
- 점차 늘어나는 환경오염의 심각성과 더불어 이에 대한 관심이 고조됨 에 따라 환경변화에 따른 수목의 적응 능력과 그 형태변이에 대한 연구가 시급히 이루어져야 하며, 현재 또는 미래에 있어서 생물지 시 자(Bio-indicator)로서 의 수목에 대한 생리 , 생태학적 인 연구의 필요성이 더욱 절실히 요구된다. 수관석해를 통해 한 수종의 생장과 그 변화량을 정밀히 분석할 수 있듯이, 뿌리구조 또한 뿌리의 나이테 분석으로 개체목의 뿌리 발달에 대해 매우 정확한 분석을 할 수 있다.
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