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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 임해매립지의 토양에 과다 집적된 염 중에서 가장 많은 부분을 차지하는 NaCl을 처리하고, 수목의 생장반응 특성 분석을 통하여 NaCl 스트레스에 대한 내염력에 대한 기작을 검증하고, 내성이 강한 수종을 선발하는 데에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 2007년 9월 30일에 수종별 최종 생존율을 조사하였으며각 처리구에서 수확한 묘목은 이물질을 제거하고 생체중을 측정한 후 잎, 줄기, 뿌리로 구분하여 70℃의 건조기에서 72시간 동안 건조한 후 건물중을 측정하였다.
- NaCl 용액 처리 120일 후의 처리구별 토양을 채취하여 pH와 전기전도도(electrical conductivity, EC)를 측정하였다. 채취한 토양을 풍건시킨 후 각 5g 씩 50㎖ 비이커에 취하여 증류수 25㎖를 가해 2시간 동안 충분히 교반시킨 후 각각 pH meter(pH340i, WTW, Germany)와 EC meter(ORION model135, Germany)로 측정하였다.
- 시험기간 동안 자기온습도계(TR-72S, Japan)로 측정한 온도와 습도는 Figure 1과 같다. NaCl 처리 농도는 임해매립지 기반토양의 염분농도에 해당되는 200mM을 최고농도로 정하고 반분하는 방법으로 0, 25, 50, 100, 200mM의 5개 수준으로 하였으며, NaCl 용액은 2007년 5월 30일부터 9월 29일까지 4개월간 토양의 수분 상태에 따라 포트 당 500㎖씩 주 2회 관수하였다.
- NaCl 처리가 수목 생장에 미치는 영향을 파악하기 위해 30일 간격으로 개체별 수고와 근원경을 측정하고, 다음 식에 의해 상대생장율(Relative Growth Rate)을 구하였다. 여기서 x2와 x1은 각 시간 t2와 t1에 측정한 수고와 근원경을 나타낸다.
- NaCl 용액 처리 120일 후의 처리구별 토양을 채취하여 pH와 전기전도도(electrical conductivity, EC)를 측정하였다. 채취한 토양을 풍건시킨 후 각 5g 씩 50㎖ 비이커에 취하여 증류수 25㎖를 가해 2시간 동안 충분히 교반시킨 후 각각 pH meter(pH340i, WTW, Germany)와 EC meter(ORION model135, Germany)로 측정하였다.
대상 데이터
- 내염성이 있다고 보고된 활엽수 중 예비실험을 통해 시험 수종을 선정하였으며, 전북대학교 학술림 묘포장에 생육 중이던 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla Hance) 2-0묘, 모감주나무(Koelreuteria paniculata Laxmann) 2-0묘, 상수리나무(Quercus acutissima Carruther) 2-0묘, 참느릅나무(Ulmus parvifolia Jacquin) 2-0묘를 이용하였다. 수종별 묘목의 규격은 Table 1과 같다.
- 묘목은 인공토양(sand:peatmoss:perlite=6:1:3, 부피비)을 담은 플라스틱 포트(내경 22㎝, 높이 24㎝)에 2006년 11월 20일에 이식하고, 각 처리구별로 20개체씩 완전임의 배치하여 2007년 5월 29일까지 활착을 유도하였다. 시험 수종은 이식 후 9월 29일까지 전북대학교 교내 학술림의 온실에서 재배되었으며, 시험기간 동안 화분 위치에 따른 영향을 줄이기 위하여 2주일 간격으로 화분을 재배치하였다.
- 묘목은 인공토양(sand:peatmoss:perlite=6:1:3, 부피비)을 담은 플라스틱 포트(내경 22㎝, 높이 24㎝)에 2006년 11월 20일에 이식하고, 각 처리구별로 20개체씩 완전임의 배치하여 2007년 5월 29일까지 활착을 유도하였다. 시험 수종은 이식 후 9월 29일까지 전북대학교 교내 학술림의 온실에서 재배되었으며, 시험기간 동안 화분 위치에 따른 영향을 줄이기 위하여 2주일 간격으로 화분을 재배치하였다. 시험기간 동안 자기온습도계(TR-72S, Japan)로 측정한 온도와 습도는 Figure 1과 같다.
데이터처리
- 각 측정치는 SAS Version 8.0 for Windows(SAS Institute Inc. Cary, NC)를 이용해 일원분산분석을 실시하였고, 처리 평균 간의 비교는 Duncan의 다중검정을 하였다.
이론/모형
- 잎의 색소 함량은 NaCl 처리 후 30일 간격으로 dimethyl sulfoxide(DMSO)를 이용한 Hiscox and Israelstam(1979)의 방법을 이용해 분석하였다. 0.1g 생엽에 DMSO 10㎖를 첨가하고 70℃의 항온수조에서 2시간 동안 유지하여 색소를 추출하여 Lichtenthaler(1987)의 식에 의하여 계산하였다.
- 잎의 색소 함량은 NaCl 처리 후 30일 간격으로 dimethyl sulfoxide(DMSO)를 이용한 Hiscox and Israelstam(1979)의 방법을 이용해 분석하였다. 0.
성능/효과
- 모감주나무는 처리 15일후 200mM 처리구에서 가장 먼저 고사개체가 발생하였으며, 50mM 처리구까지 고사 개체가 발생하였다. 100mM 처리구에서는 참느릅나무를 제외한 나머지 3종의 생존율이 현저히 감소하여 물푸레나무는 20%, 모감주나무는 35%, 상수리나무는 15%의 생존율을 보였다. 최고 농도인 200mM 처리구에서는 참느릅나무를 제외한 3수종의 모든 개체가 고사하였다.
- NaCl 처리 종료 후 최종 생존율은 참느릅나무 > 모감주나무 > 물푸레나무 >상수리나무 순으로 나타났다.
- 4%가 감소하였다. NaCl 처리에 따른 건물중의 감소는 생체중의 감소율에 비해 적었는데 이는 NaCl 처리가 체내 수분함량에 미치는 영향이 더 크기 때문이며, 대조구에 비해 200mM 처리구의 건물중이 49.4% 증가한 참느릅나무 역시 NaCl 처리에 의해 체내수분함량에 영향을 받았지만 전체 생장에 대한 저해 영향은 다른 수종에 비해 적었던 것으로 생각되었다.
- NaCl 처리농도별 각 수종의 총 엽록소 함량의 변화는 Table 4와 같다. NaCl 처리에 따른 엽록소 함량의 변화가 가장 큰 종은 참느릅나무이었으며, 대부분 수종의 경우 처리 60일까지는 NaCl 처리 농도별 엽록소 함량이 소폭 증가하는 경향을 보였다. 모감주나무와 상수리나무의 경우 처리 기간 동안 처리 농도별 엽록소 함량에 차이가 크지 않았으나, 물푸레나무와 참느릅나무는 200mM 처리구의 엽록소 함량이 상대적으로 낮았다.
- NaCl 처리에 의한 생장 저해 영향을 살펴보기 위해 생체중과 건물중을 측정한 결과, NaCl 처리 농도가 증가함에 따라 건물중과 생체중이 모두 감소하는 경향을 보였는데 생체중의 감소폭이 더 현저하였다(Table 3). NaCl 처리에 의해 가장 많은 생체중 감소를 보인 수종은 모감주나무로서 50mM 처리구의 생체중은 대조구에 비해 40.
- NaCl 처리에 의한 생장 저해 영향을 살펴보기 위해 생체중과 건물중을 측정한 결과, NaCl 처리 농도가 증가함에 따라 건물중과 생체중이 모두 감소하는 경향을 보였는데 생체중의 감소폭이 더 현저하였다(Table 3). NaCl 처리에 의해 가장 많은 생체중 감소를 보인 수종은 모감주나무로서 50mM 처리구의 생체중은 대조구에 비해 40.7%가 감소하였고, 200mM의 경우 64.8%가 감소하였다. NaCl 처리농도 증가에 따른 생체중 감소율이 적은 종은 참느릅나무이었다.
- 각 처리구의 처리일수에 따른 수고와 근원경의 상대생장 율을 분석한 결과, 모감주나무와 참느릅나무 25mM 처리구의 수고 상대생장율을 제외한 대부분의 처리구에서 처리일수 증가에 따라 상대생장율이 감소하는 것으로 나타났다(Figure 3, 4). 모감주나무와 참느릅나무 25mM 처리구의 경우 처리 120일 후에 가장 높은 생장율을 보여 NaCl 처리에 의해 90일까지는 생장이 저해되었으나, 그 이후에는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
- 건물중의 부위별 비율을 살펴보면 4수종 모두 많은 부분이 뿌리 무게로 NaCl 처리 시 지하부의 생장보다 지상부의 생장에 더 많은 영향을 받은 것으로 판단되었다. 또한 4수종 모두 고농도 처리일수록 S/R율이 감소하였는데, 이는 잎과 뿌리의 건물중 보다는 줄기 부위의 건물중이 감소했기 때문이라고 생각되었다.
- 근원경 상대생장율 역시 4수종의 모든 처리구에서 처리 기간이 길어짐에 따라 감소하였는데(Figure 4), 특히 상수리나무의 근원경 상대생장율이 처리 30일 이후에 뚜렷하게 감소하여 NaCl 처리에 의한 생장저해 영향이 가장 컸다. 상수리나무는 토양의 NaCl 함량 증가에 따라 직경상대생장율의 감소가 뚜렷해지는 것으로 추정되었으며, 이는 아산국가공단에 식재 시 복토높이를 높여 염도가 낮아질수록 직경 생장율이 양호하게 나타났다는 KFRI(2000)의 보고와 유사하였다.
- 상수리나무와 물푸레나무는 처리 20일 후에 200mM에서 가장 먼저 고사개체가 발생하였으며, 가장 낮은 농도의 처리구인 25mM 처리구까지 고사개체가 발생하였다. 모감주나무는 처리 15일후 200mM 처리구에서 가장 먼저 고사개체가 발생하였으며, 50mM 처리구까지 고사 개체가 발생하였다. 100mM 처리구에서는 참느릅나무를 제외한 나머지 3종의 생존율이 현저히 감소하여 물푸레나무는 20%, 모감주나무는 35%, 상수리나무는 15%의 생존율을 보였다.
- 각 처리구의 처리일수에 따른 수고와 근원경의 상대생장 율을 분석한 결과, 모감주나무와 참느릅나무 25mM 처리구의 수고 상대생장율을 제외한 대부분의 처리구에서 처리일수 증가에 따라 상대생장율이 감소하는 것으로 나타났다(Figure 3, 4). 모감주나무와 참느릅나무 25mM 처리구의 경우 처리 120일 후에 가장 높은 생장율을 보여 NaCl 처리에 의해 90일까지는 생장이 저해되었으나, 그 이후에는 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 하지만 나머지 처리구에서는 NaCl 처리 기간 동안 무처리에 비해 낮은 수고생장율을 보였다.
- 03dS/m 이 었으며, NaCl 처리 120일 후의 pH1:5와 EC1:5는 Figure 2와 같다. 모든 수종에서 NaCl 처리농도가 높을수록 pH1:5와 EC1:5가 증가하였는데 pH1:5 보다 EC1:5의 증가폭이 현저하였다. 특히 참느릅나무의 경우 120일째의 200mM 처리구의 EC1:5가 1.
- , 2005). 본 연구에서도 유사한 양상을 보였는데, 4수종 모두 무처리구 대비 고농도 처리구인 200mM의 생체중의 감소가 가장 뚜렷하였으며, 이는 처리농도가 높아짐에 따라 지상부의 생장과 체내 수분 함량이 뚜렷하게 감소하였기 때문으로 생각되었다.
- 최고 농도인 200mM 처리구에서는 참느릅나무를 제외한 3수종의 모든 개체가 고사하였다. 생존율을 기준으로 한 NaCl 처리에 대한 내성이 가장 강한 수종은 참느릅나무였으며, 가장 예민한 감수성을 보인 수종은 상수리나무였다.
- 상수리나무는 토양의 NaCl 함량 증가에 따라 직경상대생장율의 감소가 뚜렷해지는 것으로 추정되었으며, 이는 아산국가공단에 식재 시 복토높이를 높여 염도가 낮아질수록 직경 생장율이 양호하게 나타났다는 KFRI(2000)의 보고와 유사하였다. 처리기간 동안 상대생장율을 분석한 결과 NaCl 처리에 의해 생장에 가장 큰 저해 영향을 받은 종은 상수리나무였으며, 처리기간 동안 상대적으로 높은 상대생장율을 보인 참느릅나무가 NaCl 처리에 의한 생장 저해 영향을 가장 적게 받은 것으로 생각되었다.
후속연구
- (2002)의 연구에서는 NaCl 처리 농도에 따라 카로테노이드의 함량이 뚜렷하게 감소하는 것으로 나타났는데, 본 연구 결과에서도 수종에 따라 NaCl 처리에 대한 반응 양상이 다르게 나타났다. 따라서 보다 정확한 수종별 내염성을 비교하기 위해서는 엽록소함량 외의 다양한 생리적 반응 요소의 분석이 필요하다.
- (2005)은 여러 지역에서 자생하는 Populus 속의 삽수를 채취하여 60일간 NaCl 처리 농도를 3수준으로 처리한 후 생장반응을 분석하였지만, 수목의 생장기간을 고려할때 NaCl 처리별 생장반응은 장기간 관찰이 필요하다고 생각된다. 또한 기존의 내염성에 관한 연구는 작물 및 초본 식물에 대한 연구가 주를 이루고 있어(Koca et al., 2007), 목본식물에 대한 자료는 부족한 실정으로 좀 더 다양한 수종에 대한 생장반응분석 자료가 필요할 것으로 생각된다. 관련 연구의 부족으로 인해 지금까지 임해매립지의 조경사업과 수림조성사업에서 자원과 경제적 손실은 물론 경관의 황폐화를 초래한 사례가 많았다.
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