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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 옥상녹화용 식물재료 중 관상가치가 높고 적응력이 강한 섬기린초를 대상으로 토양 조성에 따른 생육 상태를 측정하였다. 그리고 생장모형 중 대표성을 가지고 있는 2개 함수식(Logistic식과 Gompertz식)을 사용하였고, SPSS를 이용하여 비선형 회귀분석을 진행하였다.
- 이를 통해 섬기린초의 초고-생장시간 생장모형을 개발하고, 그의 생장과정과 특성, 토양 조성에 따른 생육에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 연구는 섬기린초의 생장에 잘 예측할 수 있는 모형을 통해 섬기린초의 생장시간에 따라 정확한 관리방법을 규명하는데 목적이 있다.
- 본 연구는 토양 조성에 따른 옥상녹화용 섬기린초를 이용하여 Logistic모형과 Gompertz모형으로 생장모형의 변화를 분석하며 정도가 높은 생장모형 구축의 가능성 여부를 판단하였다. 즉, 기본적으로 추정된 모형에 각 토양 조성의 생장시간을 독립 변수로 도입하여 모형의 정도를 향상시킬 수 있었다.
- 이 연구는 초고-생장시간 생장모형을 개발하기 위하여 세덤속 섬기린초를 위주로 연구하였다.섬기린초와 더불어 옥상녹화용으로 많이 쓰이고 있는 세덤속 식물 중류를 몇 종 추가하여 비교분석하지 못한 점은 본 연구의 한계라 할 수 있을 것이다.
제안 방법
- 토양조성에 따른 각각 실험구에서 식물을 9주씩 3반복으로 식재하여 실험을 실시하였다. 생육조사는 섬기린초의 생육상태를 파악하기 위해 2011년 4월부터 6월 말까지 매주 1회씩 총 13회를 실시하였다. 초고는 식물 한 개체 당 높이를 측정하였으며, 같은 토양조성구의 값을 각각 산출하였다(표 2참조).
- 섬기린초의 초고-생장시간 생장모형을 통하여 섬기린초의 생장과정과 관리방법을 명확하게 파악하였다.섬기린초의 생장기간은 3기간으로 나눌 수 있으며, 생장형태는 “비교적 빠른 생장기간---아주 빠른 생장기간---느린 생장기간”으로 나타냈다.
- 옥상녹화시스템은 H사의 세덤블록을 이용하여 실험구를 조성하였다(그림 1참조). 세덤블럭 내부에 인공화산석을 8cm 채우고, 그 위에 부직포를 다시 포설한 후 인공토양을 8cm 살포하여 식재하였다.
- 그리고 생장모형 중 대표성을 가지고 있는 2개 함수식(Logistic식과 Gompertz식)을 사용하였고, SPSS를 이용하여 비선형 회귀분석을 진행하였다. 이를 통해 섬기린초의 초고-생장시간 생장모형을 개발하고, 그의 생장과정과 특성, 토양 조성에 따른 생육에 미치는 영향을 파악하였다. 또한 연구는 섬기린초의 생장에 잘 예측할 수 있는 모형을 통해 섬기린초의 생장시간에 따라 정확한 관리방법을 규명하는데 목적이 있다.
- 토양조성에 따른 각각 실험구에서 식물을 9주씩 3반복으로 식재하여 실험을 실시하였다. 생육조사는 섬기린초의 생육상태를 파악하기 위해 2011년 4월부터 6월 말까지 매주 1회씩 총 13회를 실시하였다.
대상 데이터
- 토양은 옥상녹화의 하중과 식물생육 적합한 조건을 고려하여 토양개량재료로 널리 사용하고 있는 육성용 펄라이트(Perlite)와 버미큘라이트(VermiCulite), 피트모스(Peatmoss)를 선정하였다. 실험구는 토양 조성에 따른 펄라이트:피토모스:버미큘라이트=1:2:1(v/v/v, 이하 P1P2V1), 펄라이트:피토모스:버미큘라이트=2:1:1(v/v/v, 이하 P2P1V1), 펄라이트=1(v, 이하 P1) 3개 구역으로 조성하였다(표 1참조).
- 연구 대상지는 북위35°39'～36°04'，동경128°58'～129°31'에 있으며, 사계절의 변화가 뚜렷하며 기후는 대륙성기후의 영향으로 한서의 차가 매우 크게 나타나고 있으며, 내륙지역은 분지인 관계로 해안지역보다 더위가 심한 편이다.
- 옥상녹화시스템은 H사의 세덤블록을 이용하여 실험구를 조성하였다(그림 1참조). 세덤블럭 내부에 인공화산석을 8cm 채우고, 그 위에 부직포를 다시 포설한 후 인공토양을 8cm 살포하여 식재하였다.
- )많이 쓰고 있다. 옥상녹화용 세덤속 식물 중에서 짧은 기간내 생육 상태 가장 좋고 관상 가치가 높은 섬기린초(Sedum takevimense Nakai) 대상으로 실험을 실시하였다(그림 2참조). 섬기린초는 돌나무과에 속하는 다년생 초본식물이며, 울릉도에서 자라는 특산식물이다.
- 이 연구는 2010년 12월부터 동국대학교 경주캠퍼스 자연과학관 옥상에 실험구를 설치하여 진행하였다. 연구 대상지는 북위35°39'～36°04'，동경128°58'～129°31'에 있으며, 사계절의 변화가 뚜렷하며 기후는 대륙성기후의 영향으로 한서의 차가 매우 크게 나타나고 있으며, 내륙지역은 분지인 관계로 해안지역보다 더위가 심한 편이다.
- 그리고 옥상녹화용 식물에 대해 연구들은 주로 식물생육과 토양조성, 토심, 비료종류의 관계를 연구하였다(심경구, 2009). 토양, 토심과 관수주기가 식물 생육에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험을 실시하였으며, 애기기린초를 옥상녹화에 가장 적합한 수종으로 선정하였다(김명희 등, 2003). 또한 세덤속 식물의 초장, 초폭을 측정하였으며, 그 중 섬기린초는 관상가치가 높은 식물로 선정되었다(김유선과 이정식, 2005).
- 토양은 옥상녹화의 하중과 식물생육 적합한 조건을 고려하여 토양개량재료로 널리 사용하고 있는 육성용 펄라이트(Perlite)와 버미큘라이트(VermiCulite), 피트모스(Peatmoss)를 선정하였다. 실험구는 토양 조성에 따른 펄라이트:피토모스:버미큘라이트=1:2:1(v/v/v, 이하 P1P2V1), 펄라이트:피토모스:버미큘라이트=2:1:1(v/v/v, 이하 P2P1V1), 펄라이트=1(v, 이하 P1) 3개 구역으로 조성하였다(표 1참조).
데이터처리
- 따라서 본 연구에서는 옥상녹화용 식물재료 중 관상가치가 높고 적응력이 강한 섬기린초를 대상으로 토양 조성에 따른 생육 상태를 측정하였다. 그리고 생장모형 중 대표성을 가지고 있는 2개 함수식(Logistic식과 Gompertz식)을 사용하였고, SPSS를 이용하여 비선형 회귀분석을 진행하였다. 이를 통해 섬기린초의 초고-생장시간 생장모형을 개발하고, 그의 생장과정과 특성, 토양 조성에 따른 생육에 미치는 영향을 파악하였다.
- 변수 Y는 초고, 생장시간, 예측한 파라미터 등을 구성하는 어떠한 요소라도 변수로 사용 가능하며, 생장추정에 가장 적합한 모형을 도출하기 위해 사용된 통계분석 프로그램은 SPSS18.0(IBM SPSS, 2009)로 비선형 회귀분석을 사용하여 추정하였다.
- 생장추정에 더 적합한 모형을 도출하기 위한 주된 통계 방법은 모형의 추정편의(estimation bias of model), 정도(precision), 실측치에 대한 추정치의 잔차평균제곱(meansquareerror), 모형의 타당성 검증을 위한 도식화 잔차패턴 분석 그리고 평균편차 등이며, 비선형 회귀분석을 통하여 잔차통계량도 참조하였다(Lee et al., 2009).
이론/모형
- 섬기린초의 초고-생장시간 적용된 2가지 비선형 함수식을 이용하였으며, 모형식은 다음과 같은 기본 형태를 취한다.
- 초고와 생장시간의 관계를 파악하기 위해서 Logistic모형과 Gompertz모형을 사용하였다(표 4참조). 토양조성에 따른 Logistic 모형의 결정계수(R2)값은 0.
성능/효과
- 3가지 토양 조성에 따른 2개 생장모형의 결정계수(R2)값은모두 0.954이상의 높은 값을 나타냈으나, Logistic모형의 결정계수(R2)값은 0.994이상으로 나타났고, Gompertz모형은 0.985 이하로 나타났다.구체적으로 P1P2V1혼합한 토양의 경우 Logistic 생장모형의 결정계수는 0.
- P1 보다 P2P1V1 혼합한 토양에서 초고도 긴 것으로 나타났으며, P1P2V1 혼합한 토양보다 짧은 것으로 나타났다.
- 그림 4, 5, 6에서 보는 바와 같이 Logistic모형곡선 경사도에 따라서 섬기린초의 생장기간은 3기간으로 나눌 수 있으며, 생장형태는 “비교적 빠른 생장기간---아주 빠른 생장기간---느린 생장기간”으로 구분할 수 있다. P1P2V1혼합한 토양의 경우 섬기린초의 비교적 빠른 생장기간이 0～30일, 아주 빠른 생장기간이 40～60일, 느린 생장기간이 60일 후를 나타내었고, P2P1V1의 경우 섬기린초의 비교적 빠른 생장기간이 0～40일, 아주 빠른 생장기간이 40～60일, 느린 생장기간이 60일 후를 보였으며, P1의 경우 섬기린초의 비교적 빠른 생장기간이 0～20일, 아주 빠른 생장기간이 30～50일, 느린 생장기간이 60일 후를 나타냈다. 실험 결과, 토양조성에 따른 생장모형을 통하여 섬기린초의 생장특성을 파악할 수 있다.
- 특히 5월 22일에 P1 토양보다 P1P2V1 혼합한 토양에서 초고가 2배 정도의 차이가 나타났다. P1보다는 P1P2V1 혼합한 토양에서 평균적으로 식물생육이 활발한 것으로 나타났다. 이는 피트모스와 버미큘라이트의 유기질 성분에서 기인한 것으로 판단된다.
- 985 이하로 나타났다.구체적으로 P1P2V1혼합한 토양의 경우 Logistic 생장모형의 결정계수는 0.995, Gompertz모형은 0.977로 나타냈으며, P2P1V1혼합한 토양의 경우 Logistic모형은 0.996, Gompertz 모형은 0.985로 나타냈고, 대조구 토양 P1의 경우 Logistic모형은 0.994, Gompertz모형은 0.973으로 나타냈다. 이 결과에 의하면 Logistic생장모형의 적합성은 Gompertz생장모형보다 높은 것으로 확인될 수 있다.
- P1P2V1혼합한 토양의 경우 섬기린초의 비교적 빠른 생장기간이 0～30일, 아주 빠른 생장기간이 40～60일, 느린 생장기간이 60일 후를 나타내었고, P2P1V1의 경우 섬기린초의 비교적 빠른 생장기간이 0～40일, 아주 빠른 생장기간이 40～60일, 느린 생장기간이 60일 후를 보였으며, P1의 경우 섬기린초의 비교적 빠른 생장기간이 0～20일, 아주 빠른 생장기간이 30～50일, 느린 생장기간이 60일 후를 나타냈다. 실험 결과, 토양조성에 따른 생장모형을 통하여 섬기린초의 생장특성을 파악할 수 있다.
- 토양 조성에 따른 식물생육은 그림 3과 같다. 실험 결과에 의하면, 토양 조성에 따른 식물생육은 초고에서 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다. 초고의 변화는 P1보다 혼합한 토양에서(P1P2V1, P2P1V1)초고가 긴 것으로 나타났다.
- 973으로 나타냈다. 이 결과에 의하면 Logistic생장모형의 적합성은 Gompertz생장모형보다 높은 것으로 확인될 수 있다.
- 본 연구는 토양 조성에 따른 옥상녹화용 섬기린초를 이용하여 Logistic모형과 Gompertz모형으로 생장모형의 변화를 분석하며 정도가 높은 생장모형 구축의 가능성 여부를 판단하였다. 즉, 기본적으로 추정된 모형에 각 토양 조성의 생장시간을 독립 변수로 도입하여 모형의 정도를 향상시킬 수 있었다. 연구 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 표 3에서 보는 바와 같이 2010년 4월 3일부터 6월 26일까지 토양 조성에 따른 차이는 초고의 경우 유의성이 인정되었다. 초고는 토양 조성에 따른 영향으로 식물생육 변화는 P1토양과 P1P2V1 혼합한 토양비교 결과, P1 토양의 경우 평균 6.44cm, P1P2V1 혼합한 토양의 경우 3.83cm 생육한 것으로 나타났다.
- 초고는 토양 조성의 차이로 인해 P1 처리구보다 P1P2V1 처리구에서 약 2배정도의 생장량으로 나타났다.
후속연구
- 혼합한 토양에 생육이 원활하고 Logistic모형에서 양호한 설명력은 가지고 있다. Logistic 모형에 따른 유지관리를 통해 섬기린초는 더 잘 생장할 수 있고 척박한 옥상환경에 적합한 녹화재료가 될 수 있을 것이다.
- 이 연구는 초고-생장시간 생장모형을 개발하기 위하여 세덤속 섬기린초를 위주로 연구하였다.섬기린초와 더불어 옥상녹화용으로 많이 쓰이고 있는 세덤속 식물 중류를 몇 종 추가하여 비교분석하지 못한 점은 본 연구의 한계라 할 수 있을 것이다.이러한 미흡한 점은 후속연구를 통해 보완될 수 있을 것으로 생각한다.
- 섬기린초와 더불어 옥상녹화용으로 많이 쓰이고 있는 세덤속 식물 중류를 몇 종 추가하여 비교분석하지 못한 점은 본 연구의 한계라 할 수 있을 것이다.이러한 미흡한 점은 후속연구를 통해 보완될 수 있을 것으로 생각한다.
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