잣나무 생장과 목질부내의 전질소, 탄소 및 질소 동위원소 조성과의 상관관계 Correlation of Growth Performance with Total Nitrogen, Carbon and Nitrogen Isotope Compositions in the Xylem of Pinus koraiensis원문보기
잣나무 목질부의 전질소 함량, 질소 및 탄소 동위원소비와 생장량과의 관계를 구명하고자 목편을 채취, 목질부의 질소 함량, 질소 및 탄소 동위원소비를 측정하여 목편의 연륜 폭과의 관계를 분석하였다. 목편의 연륜 폭과 ${\delta}^{13}C$ 및 전질소 함량과는 각각 p=0.003, p=0.024로 유의적 정의 상관관계가 있었고, 전질소 함량과 ${\delta}^{13}C$값과도 정의 상관관계(p=0.038)가 있어 목질부의 $^{13}C$량이 높고 또한 전질소 함량이 높을수록 잣나무 생장량도 증가하는 것으로 나타났다. 반면 목질부의 ${\delta}^{15}N$값과 C/N율이 낮을수록 연륜 폭이 증가하는 것으로 나타났다. 잣나무 가계간의 비교에서 생장이 우수한 가계일수록 그 목질부의 ${\delta}^{13}C$값이 큰 것으로 나타나 잣나무의 ${\delta}^{13}C$값이 상대적으로 높으면 생장도 우수한 것으로 추정된다. 이러한 결과로 잣나무 목질부내의 ${\delta}^{13}C$값 및 전질소 함량은 생장량과 밀접한 관계가 있는 인자로 추정된다.
잣나무 목질부의 전질소 함량, 질소 및 탄소 동위원소비와 생장량과의 관계를 구명하고자 목편을 채취, 목질부의 질소 함량, 질소 및 탄소 동위원소비를 측정하여 목편의 연륜 폭과의 관계를 분석하였다. 목편의 연륜 폭과 ${\delta}^{13}C$ 및 전질소 함량과는 각각 p=0.003, p=0.024로 유의적 정의 상관관계가 있었고, 전질소 함량과 ${\delta}^{13}C$값과도 정의 상관관계(p=0.038)가 있어 목질부의 $^{13}C$량이 높고 또한 전질소 함량이 높을수록 잣나무 생장량도 증가하는 것으로 나타났다. 반면 목질부의 ${\delta}^{15}N$값과 C/N율이 낮을수록 연륜 폭이 증가하는 것으로 나타났다. 잣나무 가계간의 비교에서 생장이 우수한 가계일수록 그 목질부의 ${\delta}^{13}C$값이 큰 것으로 나타나 잣나무의 ${\delta}^{13}C$값이 상대적으로 높으면 생장도 우수한 것으로 추정된다. 이러한 결과로 잣나무 목질부내의 ${\delta}^{13}C$값 및 전질소 함량은 생장량과 밀접한 관계가 있는 인자로 추정된다.
In this study, we investigated the relationship of tree-ring growth with total nitrogen content, and stable carbon and nitrogen isotopes from the core samples of Pinus koraiensis (35-year-old). Annual ring width showed significant positive correlations with the ${\delta}^{13}C$ (P=0.003)....
In this study, we investigated the relationship of tree-ring growth with total nitrogen content, and stable carbon and nitrogen isotopes from the core samples of Pinus koraiensis (35-year-old). Annual ring width showed significant positive correlations with the ${\delta}^{13}C$ (P=0.003). The total nitrogen content (P=0.024), and the ${\delta}^{13}C$ content was also correlated with total nitrogen content (P=0.038), indicating that the growth of P. koraiensis was stimulated as the contents of both ${\delta}^{13}C$ and total nitrogen were increased. On the other hand, the less the ${\delta}^{15}N$ content and the C/N ratio were, the larger the annual ring width was. Moreover the families with relatively better growth performance contained the higher levels of ${\delta}^{13}C$ in the xylem compared to other families. These results suggest that the ${\delta}^{13}C$ and total nitrogen contents are the important determinants in the growth performance of P. koraiensis.
In this study, we investigated the relationship of tree-ring growth with total nitrogen content, and stable carbon and nitrogen isotopes from the core samples of Pinus koraiensis (35-year-old). Annual ring width showed significant positive correlations with the ${\delta}^{13}C$ (P=0.003). The total nitrogen content (P=0.024), and the ${\delta}^{13}C$ content was also correlated with total nitrogen content (P=0.038), indicating that the growth of P. koraiensis was stimulated as the contents of both ${\delta}^{13}C$ and total nitrogen were increased. On the other hand, the less the ${\delta}^{15}N$ content and the C/N ratio were, the larger the annual ring width was. Moreover the families with relatively better growth performance contained the higher levels of ${\delta}^{13}C$ in the xylem compared to other families. These results suggest that the ${\delta}^{13}C$ and total nitrogen contents are the important determinants in the growth performance of P. koraiensis.
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문제 정의
본 연구는 잣나무 생장 우수개체를 선발할 수 있는 기초자료를 제공하고자 잣나무 풍매차대 검정림에서 확인된 생장량을 근거로 개체목의 목편내의 질소, 탄소 함량과 δ13C 및 δ15N값을 측정하여 이들 특성과 연륜폭과의 관계 및 가계별 생장과의 관계를 구명하고자 하였다.
제안 방법
N, 전질소 함량 및 C/N율을 비교하였다. 30년생의 재적생산량이 0.2 m3 이상의 것을 생장 우수가계, 0.2~0.1 m3 사이를 생장 중간가계, 0.1 m3 이하의 것을 생장 저조가계로 구분하여 목질부의 원소함량을 비교하였다. 그 결과 생장 우수가계는 생장 중간 및 저조가계 간에 유의적 차이를 보였으나 생장 중간 및 저조가계 간에서는 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 4).
동결건조, 분말화한 시료의 안정성 탄소동위원소 (13C), 안전성 질소동위원소(15N) 및 전탄소, 전질소의 함량은 안정성동위원소비 질량분석기(stable isotope ratio mass spectrometer; Micromass, Isoprime-EA, UK)로 측정하였다. 안정성 탄소동위원소 비(δ13C)는 Xu 등(2003)의 방법으로 PeeDee belemnite(PDB) 표준 시약의 상대 값으로 탄소동위원소 조성을 구하였다.
본 실험에 사용하기위한 시험목은 시험지 30년의 재적생산량(Yi 등, 2007)을 기준으로 Table 1에서와 같이 재적생산량이 0.2 m3 이상을 생장 우수가계, 0.2~0.1 m3 사이를 생장 중간가계, 0.1 m3 이하를 생장 저조가계로 구분하여 9가계를 선발, 선발 가계당 3 개체목을 무작위로 선정하였다.
01 mm단위까지 측정하여 연평균의 연륜 생장량을 계산하였다. 이어서 각 목편은 동결건조를 하였고, 동결건조된 목편은 볼밀분쇄기를 이용하여 분쇄 후 탄소, 질소 및 안정성 동위원소 분석용 시료로 사용하였다.
잣나무 가계별의 재적생산량 차이에 따라 목질부 내의원소들의 함량 간에도 차이가 있는지를 알고자 잣나무 가계간 재적생장 지수간에 따른 연륜폭, δ13C, δ15N, 전질소 함량 및 C/N율을 비교하였다.
잣나무 목질부의 전질소 함량, 질소 및 탄소 동위원소비와 생장량과의 관계를 구명하고자 목편을 채취하여 질소 함량, 질소 및 탄소 동위원소비를 측정하고 목편의 연륜 폭과의 관계를 분석하였다.
28)하였다. 채취된 목편에서 개체목별로 최근부터 20년 전까지 형성된 목부를 생장기간 5년간 단위로 구분 절단하였고, 4개의 절단된 목편의 각 5년간 생장한 연륜 폭을 0.01 mm단위까지 측정하여 연평균의 연륜 생장량을 계산하였다. 이어서 각 목편은 동결건조를 하였고, 동결건조된 목편은 볼밀분쇄기를 이용하여 분쇄 후 탄소, 질소 및 안정성 동위원소 분석용 시료로 사용하였다.
최근 20년간에 생장한 목편을 채취하여 목편의 연륜폭및 목편(목질부)내의 원소들 간의 함량과의 단순 상관관계를 분석하였다. 연륜 폭과 δ13C값(p=0.
한편 시험에 사용한 9개의 가계 중 재적생장이 매우 저조하여 특이한 수치를 보였던 1개 가계를 제외하고 8개의 가계를 대상으로 잣나무 가계별의 목질부의 평균 δ13C값과의 연륜폭 및 재적지수간의 상관관계를 분석하였다.
대상 데이터
본 시험에는 1975년도에 수형목으로부터 종자를 채취하여 조성한 풍매 차대검정림을 사용하였다. 시험지로 사용한 풍매 차대검정림은 강원, 강릉(위도: 37° 14' 50, 경도 126° 57' 28, 해발고 64 m)에 위치하며, 전체 23가계가 완전임의배치 4블록, 블록당 10개체가 1.
선발된 9개의 가계에서 가계별 각 3개체목으로부터 1.2 m부위에서 경사와 직교 방향에서 직경 5 mm의 생장추를 이용하여 목편을 채취(2008. 6. 28)하였다. 채취된 목편에서 개체목별로 최근부터 20년 전까지 형성된 목부를 생장기간 5년간 단위로 구분 절단하였고, 4개의 절단된 목편의 각 5년간 생장한 연륜 폭을 0.
시험지로 사용한 풍매 차대검정림은 강원, 강릉(위도: 37° 14' 50, 경도 126° 57' 28, 해발고 64 m)에 위치하며, 전체 23가계가 완전임의배치 4블록, 블록당 10개체가 1.8×1.8 m로 식재되어 있다.
이론/모형
안정성 탄소동위원소 비(δ13C)는 Xu 등(2003)의 방법으로 PeeDee belemnite(PDB) 표준 시약의 상대 값으로 탄소동위원소 조성을 구하였다.
성능/효과
가계별의 연 평균 연륜폭과 목질부의 평균 δ13C값 간에는 고도의 정의 상관관계(1%의 유의성)가 있었으며, 30년생의 가계별 재적지수와 목질부의 평균 δ13C값과도 고도의 정의 상관관계(1%의 유의성)가 있었다(Figure 2).
1 m3 이하의 것을 생장 저조가계로 구분하여 목질부의 원소함량을 비교하였다. 그 결과 생장 우수가계는 생장 중간 및 저조가계 간에 유의적 차이를 보였으나 생장 중간 및 저조가계 간에서는 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 4). 이는 생장이 우수한 잣나무 가계만이 δ13C, δ15N, 전질소 함량 및 C/N율에서 중간 및 저조가계와 구분이 가능함을 제시하고 있다.
따라서 목질부내 δ13C 및 전질소 함량으로 가계간 생장특성을 구별할 수 있을 것으로 추정되었다.
또한 신속 생장하는 잣나무 가계에서 δ13C와 전질소 함량이 높은 것으로 나타났다.
목편의 연륜 폭과 δ13C 및 전질소 함량과는 각각 유의적 정의 상관관계가 있어 연륜 생장량이 클수록 즉 잣나무의 생장량이 클수록 수체내의 δ13C 및 질소함량도 높은 것으로 나타났다.
반면 목질부의 δ15N값이나 C/N율이 낮을수록 연륜폭이 증가하는 것으로 나타났다.
연륜 폭과 δ13C값(p=0.003) 및 전질소 함량(p=0.024)은 유의적 정의 상관관계가 있었고, 전질소 함량과 δ13C값과도 정의 상관관계(p=0.038)가 있어 13C 흡수량이 높고 또한 전질소의 흡수량이 높을수록 잣나무 생장량도 증가하는 것으로 나타났다(Table 3).
이는 생장이 우수한 가계일수록 그 목질부의 δ13C값도 크다는 것으로 잣나무 목질부의 δ13C값이 높으면 생장이 우수한 것으로 나타났다.
C과 전질소 함량간에도 정의 상관관계가 있었다. 이러한 결과로 잣나무 목질부내의 δ13C값 및 전질소 함량은 생장량과 밀접한 관계가 있어 생장량을 추정할 수 있는 인자로 사료된다.
잣나무 목편을 최근부터 20년까지의 수령에 따른 목질부의 질소동위원소 비(δ15N), 탄소동위원소 비(δ13C), 및 전질소 함량을 분석한 결과 목질부의 연륜 부위에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 2).
특히 잣나무 가계별 간의 분산분석 결과 δ13C 및 전질소 함량에서 각 1% 및 5%의 유의적 차이가 있었으나 δ15N 및 C/N율은 가계간 유의적 차이가 없는 것으로 나타났다.
한편 목질부의 δ15N값과 C/N율이 낮을수록 연륜 폭이 증가하는 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
임목의 생장량을 추정할 수 있는 인자는?
신속생장하는 임목의 선발을 위해 임목의 생장량을 추정할 수 있는 호르몬, δ13C, 등 생장 추정인자들에 대한 연구가 진행되어 오고 있다(Pharis et al., 1991; Prasolova et al.
신속한 생장을 위해 필요한 요소는?
생장이 우수한 수형목의 이상적인 표현형은 짧은 생장기간에 빨리 생장하고, 서리, 가뭄, 기타 혹한 동절기에 대한 저항성이 있어야 한다. 이와 같이 신속한 생장을 하는 나무는 상대적으로 높은 수분 및 질소 이용효율이 높고 탄소 저장율이 높아야 한다.
δ13C값이 식물 고유의 광합성 능력과 관련있는 까닭은?
δ13C값은 잎 내부의 CO2 농도를 추정할 수 있게 함으로서 식물 고유의 광합성 능력과 관계가 있다(Guy and Holowachuk, 2001; O'Leary, 1988; Farquhar et al., 1989).
참고문헌 (23)
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