[국내논문]실외 인위적 온난화 처리가 굴참나무 묘목의 엽록소 함량 및 순광합성률에 미치는 영향 Effect of Artificial Warming on Chlorophyll Contents and Net Photosynthetic Rate of Quercus variabilis Seedlings in an Open-field Experiment원문보기
실외 인위적 온난화 처리가 2년생 굴참나무(Quercus variabilis) 묘목의 엽록소 함량 및 순광합성률에 미치는 영향을 연구하였다. 4개씩의 $1m{\times}1m$ 크기 처리구와 대조구에 굴참나무 묘목 64본을 식재하고, 적외선등을 이용하여 처리구의 대기온도를 대조구보다 $3^{\circ}C$ 높였다. 엽록소 함량 및 순광합성률을 2011년 5월, 7월, 8월, 9월, 10월에 각각 측정하였는데, 5월, 9월, 10월에는 처리구에서 대조구보다 높은 경향을 보였으며, 7월과 8월에는 처리구와 대조구 간에 차이가 없었다. 5월에는 처리구에서 일찍 발달한 잎의 엽록소 함량이 높아 순광합성률이 증가된 것으로 보이며, 7월과 8월에는 엽록소 함량의 포화로 인해 순광합성률이 대조구와 유의적인 차이를 나타내지 않은 것으로 보인다. 그러나 9월과 10월은 온난화 처리에 의해 엽록소 합성이 촉진되고 이로 인하여 순광합성률이 증가된 것으로 판단된다.
실외 인위적 온난화 처리가 2년생 굴참나무(Quercus variabilis) 묘목의 엽록소 함량 및 순광합성률에 미치는 영향을 연구하였다. 4개씩의 $1m{\times}1m$ 크기 처리구와 대조구에 굴참나무 묘목 64본을 식재하고, 적외선등을 이용하여 처리구의 대기온도를 대조구보다 $3^{\circ}C$ 높였다. 엽록소 함량 및 순광합성률을 2011년 5월, 7월, 8월, 9월, 10월에 각각 측정하였는데, 5월, 9월, 10월에는 처리구에서 대조구보다 높은 경향을 보였으며, 7월과 8월에는 처리구와 대조구 간에 차이가 없었다. 5월에는 처리구에서 일찍 발달한 잎의 엽록소 함량이 높아 순광합성률이 증가된 것으로 보이며, 7월과 8월에는 엽록소 함량의 포화로 인해 순광합성률이 대조구와 유의적인 차이를 나타내지 않은 것으로 보인다. 그러나 9월과 10월은 온난화 처리에 의해 엽록소 합성이 촉진되고 이로 인하여 순광합성률이 증가된 것으로 판단된다.
We investigated the effect of artificial warming on chlorophyll contents and net photosynthetic rates of 2-year-old Quercus variabilis seedlings in a nursery open-field experiment site. 64 seedlings were each planted in $1m{\times}1m$ plots (n = 4) and warmed with infrared lamps. The air ...
We investigated the effect of artificial warming on chlorophyll contents and net photosynthetic rates of 2-year-old Quercus variabilis seedlings in a nursery open-field experiment site. 64 seedlings were each planted in $1m{\times}1m$ plots (n = 4) and warmed with infrared lamps. The air temperature in warmed plots was $3^{\circ}C$ higher than that of control plots. Chlorophyll contents and net photosynthetic rates were measured in May, July, August, September and October, 2011. In May, September and October chlorophyll contents and net photosynthetic rates were significantly higher in warmed plots than in control plots. However, there were no significant differences in chlorophyll contents and net photosynthetic rates between warmed plots and control plots in July and August. It seemed that early developed leaves of warmed plots in May with higher chlorophyll contents could lead to higher net photosynthetic rates whereas there was no difference in net photosynthetic rates due to saturation of chlorophyll contents in July and August. Increased biosynthesis of chlorophyll due to warming might increase net photosynthetic rates in September and October.
We investigated the effect of artificial warming on chlorophyll contents and net photosynthetic rates of 2-year-old Quercus variabilis seedlings in a nursery open-field experiment site. 64 seedlings were each planted in $1m{\times}1m$ plots (n = 4) and warmed with infrared lamps. The air temperature in warmed plots was $3^{\circ}C$ higher than that of control plots. Chlorophyll contents and net photosynthetic rates were measured in May, July, August, September and October, 2011. In May, September and October chlorophyll contents and net photosynthetic rates were significantly higher in warmed plots than in control plots. However, there were no significant differences in chlorophyll contents and net photosynthetic rates between warmed plots and control plots in July and August. It seemed that early developed leaves of warmed plots in May with higher chlorophyll contents could lead to higher net photosynthetic rates whereas there was no difference in net photosynthetic rates due to saturation of chlorophyll contents in July and August. Increased biosynthesis of chlorophyll due to warming might increase net photosynthetic rates in September and October.
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문제 정의
특히, 국내에서는 수종과 광도에 따른엽 록소 함량 및 순광합성률을 비교 연구한 사례 가 있으나 (권기원 등, 2003; 김선희 등, 2008; 조민석 등, 2008), 실외 온난화에 의한 이들의 영향은 보고된 바가 전혀 없다. 따라서 본 연구는 굴참나무(Q〃ercws variabilis) 묘목을 대상으로 실외 인위적 온난화 처리가 엽록소 함량 및 순광합성률에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다.
또한 9월과 10월은 온난화 처리에 의해 엽록소 합성이 촉진되어 높아진 엽록소 함량이 순광합성률을 증가시킨 것으로 판단된다. 본 연구는 실험적 온난화에 의한 단기간의 연구 결과이므로 실외 온난화에 의한 식물의 생리적 반응을 보다 명확하게 이해하기 위하여 가열 후 장기간 엽록소 함량 및 순광합성률의 일 변이와 계절 변이를 비교할 필요가 있는 것으로 사료된다.
제안 방법
2010년 11월부터 12월 31일까지 적외선등(FTE-1000, Mor Electric Heating Association Inc., USA)을 작동 시켜 온난화 처리를 하고 온도 제어가 적절히 되는지 모니터링하였다. 이러한 예비실험을 거쳐 2011년 1월부터 처리 구의 대기온도를 3℃ 높게 가열하는 본 실험을 시작하였는데, 한반도 기후변화 시나리오에 근거하여 처리구와 대조 구의 온도차이가 3℃ 유지되도록 적외선 온도계(SI-111, Campbell Scientific Inc.
잎을 지정하였다. 2011년 5월, 7월, 8월, 9월, 10월에 엽록소 함량은 휴대용 엽록소 측정기(SPAD-502, Minolta, Japan)를 사용하여 측정 하고, 순광합성률은 휴대용 광합성 측정기 (CI-340, CID Bio-Science, USA)로 측정하였는데, 순광합성률은 순광합성률이 가장 높은 맑은 날 오전 8시부터 11시 사이에 측정하였다(Bassow and Bazzaz, 1998; Mahall et al., 2009).
엽록소 함량 및 순광합성률을 측정 하기 위해 각 조사구에서 생육상태가 건전한 3본의 묘목을 선정하고 묘목 당 3개의 잎을 지정하였다. 2011년 5월, 7월, 8월, 9월, 10월에 엽록소 함량은 휴대용 엽록소 측정기(SPAD-502, Minolta, Japan)를 사용하여 측정 하고, 순광합성률은 휴대용 광합성 측정기 (CI-340, CID Bio-Science, USA)로 측정하였는데, 순광합성률은 순광합성률이 가장 높은 맑은 날 오전 8시부터 11시 사이에 측정하였다(Bassow and Bazzaz, 1998; Mahall et al.
, USA)을 작동 시켜 온난화 처리를 하고 온도 제어가 적절히 되는지 모니터링하였다. 이러한 예비실험을 거쳐 2011년 1월부터 처리 구의 대기온도를 3℃ 높게 가열하는 본 실험을 시작하였는데, 한반도 기후변화 시나리오에 근거하여 처리구와 대조 구의 온도차이가 3℃ 유지되도록 적외선 온도계(SI-111, Campbell Scientific Inc., USA)를 데이터로거(CR3000, Campbell Scientific Inc., USA)에 연결하여 대기온도를 30분 간격으로 모니터링하였으며, 이를 바탕으로 적외선 등의 전원 공급을 제어하였다. 2011년 4월에는 각 조사구 묘목 본수의 50%를 솎아내어 32본을 남겼으며 , 2011년 7 월부터는 굴참나무 묘목의 생장에 따라 적외선등 높이를 각 조사구의 평균 묘고로부터 60 cm 높이로 수시로 조절하였다.
대상 데이터
2010년 4월 서울시 성북구 안암동 고려대학교 녹지 캠퍼스 내 환경생태수목원(N 37° 35' 36", E 127° 1' 31")에 실외 묘포장을 조성 하고 초기 토양성 질을 분석하였다. 묘포장의 토양 특성은 산도(pH)는 6.
1 mx] m 크기 처리구와 대조구를 각각 4개씩 설치하고 일정한 간격으로 1년생 굴참나무 묘목 64본을 식재하였다. 2010년 11월부터 12월 31일까지 적외선등(FTE-1000, Mor Electric Heating Association Inc.
데이터처리
인위적 온난화 처리에 의한 엽록소 함량과 순광 합성률 차이 의 유의 성은 ANOVA(analysis of variance)를 이용하여 검정하였으며 (P=0.05), 모든 분석에 SAS 9.2 software 를 사용하였다(SAS Institute Inc., USA).
성능/효과
묘포장의 토양 특성은 산도(pH)는 6.85, 총 탄소 농도는 2.18%, 총 질소 농도는 0.16%, 양이온 치환 용량은 5.12 cmol/kg였으며, 토양 입경의 평균 비율(%)은 모래, 미사, 점토가 각각 82.29, 11.71, 6.0이며 토성은 사양토로 나타났다.
엽록소 함량은 대조구의 경우 5월부터 증가하여 7월과 8월에는 엽록소 포화로 인해 최고치에 도달하고 9월과 10 월에는 감소하는 경향을 보였으며, 처리구의 경우는 5월부터 증가하여 9월까지 최고치를 유지하다 10월에 감소하는 경향을 보였다.
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