임해매립지의 느티나무 식재 이후 뿌리 생장특성 -뿌리구조 및 세근의 공간적 분포를 중심으로- Roots Growth Characteristics of Zelkova serrata Makino. after Replanting in the Reclaimed Land from the Sea - On the Root Structure and Spatial Distribution of Fine Root Phytomass -원문보기
This study was carried out to analyze both the root structure and the fine root phytomass of the vertical and horizontal distribution of Zelkova serrata Makino. which was transplanted in the reclaimed land from the sea in Gwangyang, Jeonnam, South Korea. The base ground was reclaimed land from the s...
This study was carried out to analyze both the root structure and the fine root phytomass of the vertical and horizontal distribution of Zelkova serrata Makino. which was transplanted in the reclaimed land from the sea in Gwangyang, Jeonnam, South Korea. The base ground was reclaimed land from the sea. $Z_1$ of the planting ground was filled to a $100{\sim}150cm$ thickness with the improved soil instead of the reclaimed soil from the sea, $Z_2$ of the planting ground was covered to a $20{\sim}30cm$ thickness with the improved soil and $Z_3$ of the planting ground was mounded to 120cm thickness with the improved soil on the reclaimed land from the sea. In addition, $Z_4,\;Z_5\;and\;Z_6$ of the planting grounds were at the large-sized mound on the reclaimed land from the sea. $Z_4$ of the planting ground was located at the lowest level, $Z_5$ planting ground was located at the slope and $Z_6$ planting ground was located at the top of the large-sized mound. The large-sized mounds contain 3 layers, the base layer was reclaimed land from the sea and the second layer was mounded to a $200{\sim}300cm$ thickness with the desalinized soil from the sea on the base layers and the finally layers were mounded to a $80{\sim}120cm$ thickness with improved soil on the second layer. The planting grounds $Z_3,\;Z_4,\;Z_5\;and\;Z_6$ developed roots such as tap roots, lateral roots and heart roots. However, in $Z_1\;and\;Z_2$ roots development were inhibited. The fine-root phytomass of the 6 planting ground types was as follows: $113.5g\;DM/m^2$ for $Z_5$, $105.5g\;DM/m^2$ for $Z_4$, $88.3g\;DM/m^2$ for $Z_3$, $81.0g\;DM/m^2$ for $Z_6$, $73.0g\;DM/m^2$ for $Z_2$, $43.3g\;DM/m^2$ for $Z_1$. The vertical distribution of the fine root phytomass decreased from the upper to the deeper soil profiles in the 6 mound types. The fine root phytomass was $43.3{\sim}71.8%$ in a $0{\sim}20cm$ thickness of soil layer and it decreased according to the distance from the nearest trees. The root growth in the improved soil was better than in the reclaimed soil from the sea. However, root growth decreased more in the disturbed soils even though the planting grounds contained the improved soils. The retarded development of roots and the spatial distribution patterns of the fine root phytomass were closely connected to the reclaimed soil from the sea. In the disturbed soil, the soil hardness and alkalic cation($Na^+,\;K^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+}$). were high and the soil water was lacking. We suggest that the construction of planting grounds and the improvement of bad soil are necessary for the proper and effective growth of landscaping plants.
This study was carried out to analyze both the root structure and the fine root phytomass of the vertical and horizontal distribution of Zelkova serrata Makino. which was transplanted in the reclaimed land from the sea in Gwangyang, Jeonnam, South Korea. The base ground was reclaimed land from the sea. $Z_1$ of the planting ground was filled to a $100{\sim}150cm$ thickness with the improved soil instead of the reclaimed soil from the sea, $Z_2$ of the planting ground was covered to a $20{\sim}30cm$ thickness with the improved soil and $Z_3$ of the planting ground was mounded to 120cm thickness with the improved soil on the reclaimed land from the sea. In addition, $Z_4,\;Z_5\;and\;Z_6$ of the planting grounds were at the large-sized mound on the reclaimed land from the sea. $Z_4$ of the planting ground was located at the lowest level, $Z_5$ planting ground was located at the slope and $Z_6$ planting ground was located at the top of the large-sized mound. The large-sized mounds contain 3 layers, the base layer was reclaimed land from the sea and the second layer was mounded to a $200{\sim}300cm$ thickness with the desalinized soil from the sea on the base layers and the finally layers were mounded to a $80{\sim}120cm$ thickness with improved soil on the second layer. The planting grounds $Z_3,\;Z_4,\;Z_5\;and\;Z_6$ developed roots such as tap roots, lateral roots and heart roots. However, in $Z_1\;and\;Z_2$ roots development were inhibited. The fine-root phytomass of the 6 planting ground types was as follows: $113.5g\;DM/m^2$ for $Z_5$, $105.5g\;DM/m^2$ for $Z_4$, $88.3g\;DM/m^2$ for $Z_3$, $81.0g\;DM/m^2$ for $Z_6$, $73.0g\;DM/m^2$ for $Z_2$, $43.3g\;DM/m^2$ for $Z_1$. The vertical distribution of the fine root phytomass decreased from the upper to the deeper soil profiles in the 6 mound types. The fine root phytomass was $43.3{\sim}71.8%$ in a $0{\sim}20cm$ thickness of soil layer and it decreased according to the distance from the nearest trees. The root growth in the improved soil was better than in the reclaimed soil from the sea. However, root growth decreased more in the disturbed soils even though the planting grounds contained the improved soils. The retarded development of roots and the spatial distribution patterns of the fine root phytomass were closely connected to the reclaimed soil from the sea. In the disturbed soil, the soil hardness and alkalic cation($Na^+,\;K^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+}$). were high and the soil water was lacking. We suggest that the construction of planting grounds and the improvement of bad soil are necessary for the proper and effective growth of landscaping plants.
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문제 정의
따라서 본 연구는 광양만 임해매립지 6개 식재지반에서 토양환경에 따른 느티나무의 굵은 뿌리의 발달구조와 세근량의 수직·수평적 공간분포에 대한 특성을 조사·분석하여 느티나무 생장 상태를 파악하여 식재방법 및 유지관리방안을 모색하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 수행으로 염해지역의 수목 식재 설계 및 유지관리에 필요로 하는 수목의 생리적 특성, 식재지반조성과 토양개량 등에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 수목 생리학적 이론 발전에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
토양환경이 특수한 임해매립지 식재지반에서 식재설계, 시공, 유지관리를 하는 실무자들은 느티나무가 식재 이후에 어떻게 생장하고 있으며, 향후 어떻게 생장할 것인지가 의문이다. 이러한 의문에 답하기 위해서는 식재지반의 수목 뿌리구조 및 잔뿌리의 공간적 분포를 조사·분석하여 구명할 수 있을 것으로 판단된다.
제안 방법
공시목 세근의 공간분포에 대한 조사는 1998년 10월부터 1999년 1월 사이의 수목생장 휴면기에 6개 식재지반 유형별로 평균목법에 의하여 5주씩을 선발하여 조사하였다. 뿌리의 구조발달 상태 및 세근량 조사는 그림 2와 같이 뿌리구조 영역별로 구분하여 조사하였다.
죽은 뿌리량을 조사·분석하였다. 굵은 뿌리 발달 상태조사는 뿌리를 채굴하면서 육안으로 뿌리의 분포상태를 조사하고, 사진촬영 하였다.
: 대성토정상
대성토지반은 준설토로 매립기반 위에 200~300cm 정도로 성토한 다음 객토를 80~120cm 정도로 더 높게 덧씌우기 한 지반이고 대성토 중에서 식재의 높이에 따라 대성토하부(ZD, 대성사면(Z6), 대성토정상(ZQ으로 구분하여 조사하였다
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본 연구는 광양만 임해매립지 6개의 식재지반에서 느티나무뿌리의 구조와 세근의 산 뿌리 및 죽은 뿌리의 공간적 분포를 조사·분석하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
의하여 5주씩을 선발하여 조사하였다. 뿌리의 구조발달 상태 및 세근량 조사는 그림 2와 같이 뿌리구조 영역별로 구분하여 조사하였다.
3cm, 높이 5cm의 철재 코아를 이용하여 표토에서 수직으로 삽입하여 채굴하였다(그림 4 참조). 세근의 선별은 흙과 분리가 가능한 0.06~2mm의 체를 이용하였고 산 뿌리와 죽은 뿌리를 구분하여 85℃에서 48시간 건조시킨 후 건중량을 정밀저울로 소숫점 3째 자리까지 측정하였다.
5m(포항종합제철주식회사, 1993)이다. 식재지반의 조성은 바다 갯벌로 준설하여 매립한 지반 위에 1991년에 인근 중동, 성황동, 광영동, 옥곡면 등지의 산지에서 채취된 심토를 사용하여 객토매립방법, 객토피복방법, 성토법 등으로 조성하였다.
채굴 반복수는 남쪽과 북쪽에서 각각 4반복하였고(n=28, 800), 채굴기구는 내경의 직경 4.3cm, 높이 5cm의 철재 코아를 이용하여 표토에서 수직으로 삽입하여 채굴하였다(그림 4 참조). 세근의 선별은 흙과 분리가 가능한 0.
대상 데이터
공시수목의 선정은 임해매립지 조경식재에 있어서 선호도가 높은 느티나무를 선정하였다. 임해매립지에서 느티나무는 경관 수, 가로수, 기념식수, 녹음수 등으로 독립수 또는 군식으로 많이 식재되고 있으며, 생육상태는 식재지역별 그리고 식재지반별로 생장 차이가 크게 나타나는 것(김도균, 2006)으로 보고되어 있다.
공시수목인 느티나무는 1991년 6월에 17일 부터 7월 5일 사이에 H3.5xR8의 묘목 306주를 군식하여 인위적인 관리 없이 자연 상태로 유지관리한 수목을 대상으로 하였다.
조사 대상지는 전라남도 광양시 금호동 700번지에 위치한 광양제철소 주택단지의 완충녹지대로서 면적은 20, 000m2 정도이다(그림 1 참조). 임해매립 원기반 조성은 1982년부터 1989년까지 광양만 해저의 갯벌을 준설공법(sand pumping)으로 매립하였으며, 매립지반의 높이는 DL(development level)+5.
데이터처리
자료의 분석은 SPSS 15.0(SPSS Inc., 2007)를 사용하여 ANOVA(analysis of variance procedure) 의 Duncan's multiple range test를 통하여 비교하였다
성능/효과
각 식재지반별 느티나무 세근의 산 뿌리량은 대성토사면(Z5), 대성토하부(Z4), 중성토(Z3), 대성토정상(ZQ, 객토피복지반(Z2), 객토매립지반(Z1) 순으로 각각 113.5, 105.5, 88.3, 81.0, 73.0, 43.3g DM/m" 이었으며, 죽은 뿌리량은 L Z3, Ze, Zi, Z2순으로 각각 7.1, 6.7, 5.9, 5.7, 4.8, 4.5g DM/m2이었다(표 1 참조).
1. 임해매립지에서 식재지반의 토양환경이 양호한 식재지반(Z3, Z4, Z5, Ze)은 굵은뿌리인 직근, 측근, 심장근이 고르게 잘 발달하고, 토양환경이 불량한 식재지반(Zl, Z2지반)은 직근이 잘 발달하지 못하는 것으로 나타났다.
2. 심장근은 유효토심이 낮은 식재지반(Z, 과 대성토하부(ZD에서 발달하였다. 유효토심이 낮은 식재지반에서 뿌리생장은 조금이라도 객토량이 많은 부분으로 편향하여 심장근이 발달하였으며, 대성토하부지반에서는 상부쪽보다는 하부쪽으로 심장근이 발달하였다.
3. 각 식재지반별 느티나무 세근의 산뿌리량은 대성토사면(Z5)>대성토하부 (ZD>중성토 (Z3)>대성토정상 (Z6)>객토피복지반(Z2)>객토매립지반(Z1) 순으로 토양환경이 양호한 식재지반이 불량한 식재지반 보다 세근의 산뿌리량이 많았다.
4. 느티나무의 세근 산 뿌리량이 죽은 뿌리량보다 최소 8.9배(Zi) 에서 최대 20.0배(Z6)정도로 많았다. 세근 산 뿌리와 죽은 뿌리는 표토로부터 지하부로 토심이 깊어질수록 감소하였으며, 수평적 분포도 수간으로부터 멀어질수록 감소하는 경향이었다.
5. 느티나무의 산 뿌리 생장에 저해되는 요인은 토양의 경화, 토양함수량이 낮은 토양, 염류가 높은 토양(Zi, Z2) 등이었다.
Z3, Z4, Z5지반은 성토지반으로 유효토심이 깊고, 토양이 경화되지 않았고, 염류에 교란되지 않아서 토양환경이 양호하기 때문에 뿌리의 발달이 양호하며, 세근 산뿌리의 공간적 분포도 양호한 것으로 보인다
세근의 산뿌리량은 토양경도가 높은 3지반은 느티나무와 곰솔 두 수종 모두 제일 적었으며, 토양염분이 많은 Z2지반과 토양환경이 양호한 대성토정상은 Ze지반에서 곰솔의 잔뿌리량은 많았지만 느티나무는 적게 나타났다. Z4지반에서의 잔뿌리량은 곰솔은 토양경도가 높아서 적었지만 느티나무는 매우 많았으며, Z5지반은 곰솔과 느티나무 두 수종 모두 잔뿌리량이 많았다.
각 식재지반별 토양환경의 특성은 Zi의 경우, 사질양토로서 토양경도가 평균 26.4mm이토양함수비가 5.9%, pH 7.8, ECe 0.613 dS/m, SAR 0.030으로 6개 식재지반 중에서 가장 낮으며, Ca++ 0.966 me/100g와 T-C 0.492%로 식재지반 중에서 가장 높았으며, T-N은 0.05% 정도이었다.
각 식재지반별 표토에서 부터 토양깊이 60cm 까지 느티나무의 세근(산뿌리량과 죽은뿌리량)을 통계학적으로 분산분석을 실시한 결과에서 산 뿌리량과 죽은 뿌리량은 식재지반별로 유의수준 0.01% 이내에서 유의한 차이가 있었고 산 뿌리량이 죽은 뿌리량보다 최소 8.9배(Zi)에서 최대 20.0배(ZT 정도로 많았다(표 1, 그림 5 참조).
광양만 임해매립지 식재지반별 느티나무의 뿌리 형태는 Z1식재지반은 접시형( ~形) 이었으며, 나머지 식재지반들은 모두 역삼각형(▼由) 분포를 하고 있었다 식재지반 중에서 직근, 측근과 심장근이 고르게 잘 발달된 식재지반은 z4·ZPZPZc지반 순이었고 직근이 잘 발달하지 못한 식재지반은 Z1>Z2지반순 이었으며, 심장근이 편향하여 발달하는 식재지반은 Z2와 Z4지반이었다(그림 4 참조). 각 식재지반별 뿌리생장 상태는 똑같은 모양의 형태로 생장하는 것은 아니었지만 생장상태는 표본목을 선정하여 그림 5와 같이 모식화 하였다.
느티나무 뿌리생장에 저해되는 토양환경요인은 높은 토양경도, 토양염부 낮은 토양함수량, 표토부 유기물의 낮은 축적과 적은 우수시 토양함수량 축적 기회가 적은 것들이었다. 토양경도와 토양염분이 높아서 유효토심이 낮은 식재지반에서는 뿌리의 생장이 절대적으로 제한을 받아 뿌리가 비정상 구조로 천근화 되어 수목 생장이 불량해질 것이다.
느티나무 세근의 수평적 분포는 수간으로부터 수평방향으로 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 및 100cm거리에 따라 산 뿌리량을 통계학적으로 분산분석 결과 유의수준 5%에서 유의한 차이가 없었지만, 세근량은 수간으로부터 멀어질수록 적어지는 경향이었다(그림 7 참조).
본 연구는 임해매립지에 대표적으로 조성되고 있는 6개 식재지반을 대상으로 느티나무의 뿌리를 조사·분석한 결과에서 임해매립지에서 느티나무의 뿌리는 식재지반의 토양환경에 따라 크게 차이가 있으며, 수목 생장에도 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서 뿌리조사 최하단부인 지하 60cm 층에서 Z3, Z4, Z5식재지반은 산 뿌리량이 4.1 ~6.5g DM/m2 정도 분포하고 있지만, 나머지 식재지반들에서는 0.4~ 1.9g DM/m2 정도로 매우 적게 분포하고 있었다(그림 6 참조). Zi식재지반은 세근 산 뿌리 량은 지하 40cm까지 주로 분포하여 있었고 그 하부에는 뿌리발달이 매우 저조하였다.
세근 산 뿌리량이 표토로부터 지흐')부로 깊어질수록 Z2식재지반에서는 “3”字型으로 감소-증가-감소를 반복하였고 나머지 식재지반은 멱함수적으로 급격히 감소하는 추세로 나타났으며, 죽은 뿌리량도 표토에서 지하부로 깊어질수록 감소하는 추세이었다.
0배(Z6)정도로 많았다. 세근 산 뿌리와 죽은 뿌리는 표토로부터 지하부로 토심이 깊어질수록 감소하였으며, 수평적 분포도 수간으로부터 멀어질수록 감소하는 경향이었다.
이와 같이 식재위치, 식재지반, 식재시기가 같더라도 두 수종의 잔뿌리량이 다르게 나타나는 것은 수종에 따라 독특한 형태를 가지고 있고(이경준, 1995), 같은 유사한 식재지반이라고 할지라도 토양조건이 각각 다르기 때문으로 생각된다. 세근의 산뿌리량은 토양경도가 높은 3지반은 느티나무와 곰솔 두 수종 모두 제일 적었으며, 토양염분이 많은 Z2지반과 토양환경이 양호한 대성토정상은 Ze지반에서 곰솔의 잔뿌리량은 많았지만 느티나무는 적게 나타났다. Z4지반에서의 잔뿌리량은 곰솔은 토양경도가 높아서 적었지만 느티나무는 매우 많았으며, Z5지반은 곰솔과 느티나무 두 수종 모두 잔뿌리량이 많았다.
둘째로는 토양염분이 높은 토양은 객토로 치환을 하여야 한다. 셋째로는 상층과 하층의 토양이 이질적인 층위 구조를 갖는 식재지반에서는 유리층이 발생하지 않도록 상층과 하층 사이에 완충층을 만들어 주어서 뿌리발달이 비정상적으로 발달하지 않도록 하여야 한다. 끝으로는 표토부 유기물 축적과 적은 우수시 토양함수량 축적 기회가 적은 식재지반에서는 표토부를 보호할 수 있고 유기물 축적이 가능하며, 온도나 가뭄에 민감하게 반응하지 않을 수 있는 부엽토 덮어주기, 파쇄칩포설, 볏짚덮어주기 등을 하여야 할 것이다.
토양환경이 양호한 식재지반(Z3, Z4, Z5, Ze)에서는 느티나무의 세근 산 뿌리가 수평적으로 넓게 분포하여 있었지만, 토양환경이 불량한 식재지반(Zi, Z2)에서는 수간으로부터 멀어질수록 세근 산 뿌리가 매우 적게 나타났다.
후속연구
6. 임해매립지에서 균질한 조경수목의 생장을 도모하기 위해서는 조경수목 식재시 토양환경을 양호하게 조성하여야 하고, 염류에 교란되지 않도록 하여야 하며, 토양환경의 불량 환경요인을 파악하여 개선하여야 할 것으로 사료되었다.
셋째로는 상층과 하층의 토양이 이질적인 층위 구조를 갖는 식재지반에서는 유리층이 발생하지 않도록 상층과 하층 사이에 완충층을 만들어 주어서 뿌리발달이 비정상적으로 발달하지 않도록 하여야 한다. 끝으로는 표토부 유기물 축적과 적은 우수시 토양함수량 축적 기회가 적은 식재지반에서는 표토부를 보호할 수 있고 유기물 축적이 가능하며, 온도나 가뭄에 민감하게 반응하지 않을 수 있는 부엽토 덮어주기, 파쇄칩포설, 볏짚덮어주기 등을 하여야 할 것이다.
그 목적이 있다. 본 연구의 수행으로 염해지역의 수목 식재 설계 및 유지관리에 필요로 하는 수목의 생리적 특성, 식재지반조성과 토양개량 등에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것이며, 수목 생리학적 이론 발전에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.
이러한 연구 결과는 임해매립지 조경식재지반 조성과 토양개량 및 수목생장 유지관리에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 생각하며, 향후에는 보다 다양한 수종과 특수지반들을 대상으로 조사·연구하여야 할 것으로 사료되었다.
의문이다. 이러한 의문에 답하기 위해서는 식재지반의 수목 뿌리구조 및 잔뿌리의 공간적 분포를 조사·분석하여 구명할 수 있을 것으로 판단된다.
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