[국내논문]시비처리 방법에 따른 낙엽송 용기묘의 생장 및 생리 특성 Effects of Fertilization Methods on the Growth and Physiological Characteristics of $Larix$$kaempferi$ Seedlings in the Container Nursery System원문보기
본 연구에서는 시비 처리에 따른 생육상토의 화학적 특성, 생장 특성 및 생리적 특성 변화를 조사 분석하여 최소 시비량에 대한 최대 생장 효과와 적정 시비 방법 적용에 따른 환경오염의 최소화를 목적으로 연구를 실시하였다. 시비 처리에 따른 생육 상토의 화학적 특성은 유의적 차이를 보이지 않았다. 그러나 pH의 경우 유의적 차이를 보였는데 시비량이 적은 Exponential 처리구에서 산성도는 가장 낮고, 시비량이 높은 Constant와 Three stage 처리에서 산성도가 높아, 시비에 따른 산성화가 진행되었음을 짐작할 수 있다. 시비 처리에 따른 근원경과 간장 생장은 유의적 차이를 보이지 않았으며, 세 시비 처리구 모두에서 낙엽송 용기묘 규격 이상의 우수한 생장을 나타냈다. H/D율과 T/R율은 Exponential 처리구에서 가장 낮은 값을 보였으며, 반면 물질생산량과 묘목품질지수는 Constant 처리구가 높은 값을 나타냈다. 시비 처리에 따른 광화학 효율과 엽록소 함량은 Constant 처리구에서 높았지만, 세 처리구 모두 유의적 차이는 보이지 않았다. 본 연구 결과를 종합해 보면, 시비량을 생장에 따라 조절함으로써 시비량을 줄이면서 동시에 비슷한 생장 및 생리적 반응을 보임을 알 수 있었다. Exponential 처리구는 50% 시비량으로 생장, 묘목품질지수 및 생리적특성에서큰차이를 보이지 않았으며, 규격묘 생산이 가능했다. 이는 낙엽송 용기묘 100만본 생산 시 비료량을 약 200kg 이상 줄일 수 있는 것으로, 시설양묘과정에서 다른 시비 방법에 비해 경제적인 효과를 얻을 수 있음과 동시에 양묘장 토양 및 계류수의 오염을 줄이면서 비슷한 생장을 유지할 수 있다. 즉, Exponential 시비 방법은 생산 비용을 줄이면서 비슷한 생장 효과 얻어 경제적이면서 친환경적 시비방법이라 판단된다.
본 연구에서는 시비 처리에 따른 생육상토의 화학적 특성, 생장 특성 및 생리적 특성 변화를 조사 분석하여 최소 시비량에 대한 최대 생장 효과와 적정 시비 방법 적용에 따른 환경오염의 최소화를 목적으로 연구를 실시하였다. 시비 처리에 따른 생육 상토의 화학적 특성은 유의적 차이를 보이지 않았다. 그러나 pH의 경우 유의적 차이를 보였는데 시비량이 적은 Exponential 처리구에서 산성도는 가장 낮고, 시비량이 높은 Constant와 Three stage 처리에서 산성도가 높아, 시비에 따른 산성화가 진행되었음을 짐작할 수 있다. 시비 처리에 따른 근원경과 간장 생장은 유의적 차이를 보이지 않았으며, 세 시비 처리구 모두에서 낙엽송 용기묘 규격 이상의 우수한 생장을 나타냈다. H/D율과 T/R율은 Exponential 처리구에서 가장 낮은 값을 보였으며, 반면 물질생산량과 묘목품질지수는 Constant 처리구가 높은 값을 나타냈다. 시비 처리에 따른 광화학 효율과 엽록소 함량은 Constant 처리구에서 높았지만, 세 처리구 모두 유의적 차이는 보이지 않았다. 본 연구 결과를 종합해 보면, 시비량을 생장에 따라 조절함으로써 시비량을 줄이면서 동시에 비슷한 생장 및 생리적 반응을 보임을 알 수 있었다. Exponential 처리구는 50% 시비량으로 생장, 묘목품질지수 및 생리적특성에서큰차이를 보이지 않았으며, 규격묘 생산이 가능했다. 이는 낙엽송 용기묘 100만본 생산 시 비료량을 약 200kg 이상 줄일 수 있는 것으로, 시설양묘과정에서 다른 시비 방법에 비해 경제적인 효과를 얻을 수 있음과 동시에 양묘장 토양 및 계류수의 오염을 줄이면서 비슷한 생장을 유지할 수 있다. 즉, Exponential 시비 방법은 생산 비용을 줄이면서 비슷한 생장 효과 얻어 경제적이면서 친환경적 시비방법이라 판단된다.
Fertilization is essential to seedling production in nursery culture, but excessive fertilization can contaminate surface and ground water around the nursery. The objective of this study was to find optimal fertilization practice of container seedling production for reducing soil and water contamina...
Fertilization is essential to seedling production in nursery culture, but excessive fertilization can contaminate surface and ground water around the nursery. The objective of this study was to find optimal fertilization practice of container seedling production for reducing soil and water contamination around the nursery without compromising seedling quality. This study was conducted to investigate chemical properties of the growth medium, growth performance, chlorophyll fluorescence, and chlorophyll contents of larch ($Larix$$kaempferi$) growing under three different fertilization treatments (Constant rate, Three stage rate, and Exponential rate fertilization). Root collar diameter and height of larch were not significantly different among treatments even though the nutrient supply of the exponential treatment was half that of the constant and three stage treatments. Chemical properties of the growth medium showed the same trends as root collar diameter and height. The total biomass and seedling quality index (SQI) were higher at Constant than at other treatments, but both SQI of Constant and Exponential were not significantly different. Photochemical efficiency and chlorophyll contents were lower at Exponential than at other treatments, but not significantly different among treatments. Therefore, Exponential fertilization which is 50% fertilizer of other treatments would maximize seedling growth and minimize nutrient loss.
Fertilization is essential to seedling production in nursery culture, but excessive fertilization can contaminate surface and ground water around the nursery. The objective of this study was to find optimal fertilization practice of container seedling production for reducing soil and water contamination around the nursery without compromising seedling quality. This study was conducted to investigate chemical properties of the growth medium, growth performance, chlorophyll fluorescence, and chlorophyll contents of larch ($Larix$$kaempferi$) growing under three different fertilization treatments (Constant rate, Three stage rate, and Exponential rate fertilization). Root collar diameter and height of larch were not significantly different among treatments even though the nutrient supply of the exponential treatment was half that of the constant and three stage treatments. Chemical properties of the growth medium showed the same trends as root collar diameter and height. The total biomass and seedling quality index (SQI) were higher at Constant than at other treatments, but both SQI of Constant and Exponential were not significantly different. Photochemical efficiency and chlorophyll contents were lower at Exponential than at other treatments, but not significantly different among treatments. Therefore, Exponential fertilization which is 50% fertilizer of other treatments would maximize seedling growth and minimize nutrient loss.
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문제 정의
본 연구에서는 시비 처리에 따른 생육상토의 화학적 특성, 생장 특성 및 생리적 특성 변화를 조사·분석하여 최소 시비량에 대한 최대 생장 효과와 적정 시비방법 적용에 따른 환경오염의 최소화를 목적으로 연구를 실시하였다.
그러나 양분이 적정 수준이면 상대생장량의 증가 속도는 높고, 감소는 천천히 이루어지며 우수한 생장을 보이는 것이다. 본 연구에서도 시비 처리에 따른 생장 패턴 및 시기별 상대 생장량에 미치는 영향을 볼 수 있었다.
제안 방법
간장과 근원경 측정 시 전자식캘리퍼스와 스틸테이프를 이용하였다. 2009년 9월 중순 모든 실험이 끝난 후 묘목을 처리별 각 10본씩 채취하여 지상부와 지하부로 구분하여 건조기에 48시간 동안 65℃로 건조한 후, 각각의 건중량을 측정하였다. 건중량 측정결과에 의해 묘목 각각의 물질생산량, 총 물질생산량과 배분비율 및 T/R율을 계산하였다(Šestak 등, 1971).
건중량 측정결과에 의해 묘목 각각의 물질생산량, 총 물질생산량과 배분비율 및 T/R율을 계산하였다(Šestak 등, 1971).
처리 전 근원경과 간장의 측정값에 대한 각각의 단위기간(day−1) 당 및 총 양묘기간에 대한 상대생장량을 계산하였다(Hughes와 Freeman, 1967). 또한 양묘 된 묘목의 건전도를 판단할 수 있는 H/D율[SQ; sturdiness quotient = height(cm)/root collar diameter(mm)]을 계산하였다(Bayala 등, 2009). 간장과 근원경 측정 시 전자식캘리퍼스와 스틸테이프를 이용하였다.
시비 처리는 용기묘의 생장 속도 및 생장패턴에 따라 고정된 시비량을 지속적으로 실시하는 Constant rate, 양묘 기간을 3시기로 나누어 3단계로 시비를 실시하는 Three stage rate 및 양묘기간이 지남에 따라 시비량을 점점 증가시키는 Exponential rate 등의 3가지 방법으로 실시하였다(Fig. 1).
시비 처리에 따른 생장을 조사하기 위하여 6월 초 시비 처리 실시 전과, 그 후로 20일 간격으로 9월 중순까지 처리별 묘목을 용기 당 각 5본씩 총 20본을 선정하여 근원경과 간장을 반복 측정하여 생장 및 상대생장량을 분석하였다. 처리 전 근원경과 간장의 측정값에 대한 각각의 단위기간(day−1) 당 및 총 양묘기간에 대한 상대생장량을 계산하였다(Hughes와 Freeman, 1967).
시비 처리에 따른 엽록소 형광 반응을 조사하기 위하여 엽록소 형광반응 영상화 장치(Kinetic Imaging Fluorometer, FluorCam, Photon System Instruments, Czech)를 이용하여 측정하였다. 형광반응 측정은 측정 대상 용기묘를 빛이 통하지 않는 암실에서 약 20분간 암조건에 적응시킨 후 측정하였다.
시비는 수용성 비료인 MultiFeed 19(N : P : K = 19 : 19 : 19, Haifa Chemicals, Israel)를 이용하여 2009년 6월 10일부터 11주 동안, 주 3회씩, 총 33회 실시하였다. 처리별 4개의 용기, 총 140본의 용기묘에 20l의 관수와 병행하여 시비를 실시하였다.
이에 따라 본 연구에서는 시설양묘과정에서 생장패턴에 따른 친환경적 · 경제적 시비방법 구명을 위해 고정 배액(Constant rate), 3단계 배액(Three stage rate) 및 증가 배액(Exponential rate) 등의 3가지 시비 처리를 실시하였으며, 시비 처리에 따른 생육상토 특성, 생장 특성 및 엽록소 형광반응, 엽록소 함량 등의 생리적 특성 변화를 조사 · 분석하였다.
시비는 수용성 비료인 MultiFeed 19(N : P : K = 19 : 19 : 19, Haifa Chemicals, Israel)를 이용하여 2009년 6월 10일부터 11주 동안, 주 3회씩, 총 33회 실시하였다. 처리별 4개의 용기, 총 140본의 용기묘에 20l의 관수와 병행하여 시비를 실시하였다.
초기 형광반응(Fo), 최대 형광반응(Fm), 형광반응 최대 변화치(Fv= Fm−Fo) 및 광화학 반응 효율(Fv/Fm)의 변수를 측정하여 비교분석하였다.
시비 처리에 따른 엽록소 함량의 변화를 조사하기 위하여 엽록소의 추출은 Hiscox와 Israelstam(1978)의 방법에 따라 DMSO(dimethylsulfoxide)를 추출 용매로 이용하여 엽록소를 추출하였다. 추출액을 UV-Visible spectrophotometer(Nicolet Evolution 100, Thermo Electron Co., USA)를 이용하여 663nm(A663)와 645nm(A645)의 파장에서 흡광도를 측정하여 아래와 같은 식으로 각각의 엽록소 함량을 구하였다(Arnon, 1949; Mackinney, 1941).
시비 처리에 따른 엽록소 형광 반응을 조사하기 위하여 엽록소 형광반응 영상화 장치(Kinetic Imaging Fluorometer, FluorCam, Photon System Instruments, Czech)를 이용하여 측정하였다. 형광반응 측정은 측정 대상 용기묘를 빛이 통하지 않는 암실에서 약 20분간 암조건에 적응시킨 후 측정하였다. 측정 시 2000µmol · m−2 · s−1의 광선을 조사하였다(Choi와 Kim, 1995; Demmig와 Bjorkman, 1987).
대상 데이터
10')로서, 본 연구에서는 국립산림품종관리센터 채종원에서 채취한 낙엽송(Larix kaempferi) 종자를 이용하였다. 2009년 4월 중순 35혈 용기(240/cell-260seedlings/m2, Kukilchem, Korea)에 파종을 하였으며, 양묘 시 생육 상토는 피트모스 : 펄라이트 : 질석(1 : 1 : 1, v/v)의 상토를 이용하였다. 시비 처리 전까지 매일 m2당 20l 관수를 실시하였으며, 상토의 토양분석에 사용된 모든 방법은 농촌진흥청의 상토 표준분석법(RDA, 2002)에 준하여 실시하였다.
또한 양묘 된 묘목의 건전도를 판단할 수 있는 H/D율[SQ; sturdiness quotient = height(cm)/root collar diameter(mm)]을 계산하였다(Bayala 등, 2009). 간장과 근원경 측정 시 전자식캘리퍼스와 스틸테이프를 이용하였다. 2009년 9월 중순 모든 실험이 끝난 후 묘목을 처리별 각 10본씩 채취하여 지상부와 지하부로 구분하여 건조기에 48시간 동안 65℃로 건조한 후, 각각의 건중량을 측정하였다.
시험지는 경기도 포천에 위치한 국립산림과학원 산림생산기술연구소 시설온실(북위 37o 45', 동경 127o 10')로서, 본 연구에서는 국립산림품종관리센터 채종원에서 채취한 낙엽송(Larix kaempferi) 종자를 이용하였다.
데이터처리
Vertical bars represent SD of the mean (n = 20). Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan, s multiple range test.
Values with different letters within the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan’s multiple range test.
zValues with different letters within the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan’s multiple range test.
시비 처리에 따른 측정결과를 비교, 분석하기 위해서 Duncan의 다중검정법으로 각각의 처리구간의 유의성 분석을 실시하였으며, 모든 통계분석은 PC SAS program Version 8.2(SAS, 2000)를 이용하였다.
이론/모형
Exponential 처리는 Nf = Ni × (ert −1) 식을(Dumroese 등, 2005) 이용하여 시비량을 계산하였으며, 각각은 r(증가상수) = 0.0642, Ni(최초양분함량) = 2.3mg, Nf(최종양분함량) = 16.6, t(시비회수) = 33, e(자연로그상수) = 2.71828이다.
건중량 측정결과에 의해 묘목 각각의 물질생산량, 총 물질생산량과 배분비율 및 T/R율을 계산하였다(Šestak 등, 1971). 또한 양묘 된 묘목의 품질지수를 나타내는 Seedling Quality Index(SQI)를 계산하였는데(Deans 등, 1989), 계산식은 다음과 같다.
시비 처리 전까지 매일 m2당 20l 관수를 실시하였으며, 상토의 토양분석에 사용된 모든 방법은 농촌진흥청의 상토 표준분석법(RDA, 2002)에 준하여 실시하였다.
시비 처리에 따른 엽록소 함량의 변화를 조사하기 위하여 엽록소의 추출은 Hiscox와 Israelstam(1978)의 방법에 따라 DMSO(dimethylsulfoxide)를 추출 용매로 이용하여 엽록소를 추출하였다. 추출액을 UV-Visible spectrophotometer(Nicolet Evolution 100, Thermo Electron Co.
성능/효과
본 연구 결과를 종합해 보면, 시비량을 생장에 따라 조절함으로써 시비량을 줄이면서 동시에 비슷한 생장 및 생리적 반응을 보임을 알 수 있었다. Exponential 처리구는 50% 시비량으로 생장, 묘목품질지수 및 생리적 특성에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 규격묘 생산이 가능했다. 이는 낙엽송 용기묘 100만본 생산 시 비료량을 약 200kg 이상 줄일 수 있는 것으로, 시설양묘과정에서 다른 시비 방법에 비해 경제적인 효과를 얻을 수있음과 동시에 양묘장 토양 및 계류수의 오염을 줄이면서 비슷한 생장을 유지할 수 있다.
시비 처리에 따른 근원경과 간장 생장은 유의적 차이를 보이지 않았 으며, 세 시비 처리구 모두에서 낙엽송 용기묘 규격 이상의 우수한 생장을 나타냈다. H/D율과 T/R율은 Exponential 처리구에서 가장 낮은 값을 보였으며, 반면 물질생산량과 묘목품질지수는 Constant 처리구가 높은 값을 나타냈다. 시비 처리에 따른 광화학 효율과 엽록소 함량은 Constant 처리구에서 높았지만, 세 처리구 모두 유의적 차이는 보이지 않았다.
08). T/R율은 유의적 차이를 보이지 않았지만 Exponential 처리구에서 가장 높게 나타났으며(P = 0.15), 물질생산량과는 반대, H/D율과는 같은 경향을 보였다(Table 4). Exponential 처리구가 다른 두 처리구에 비해 지상부 생장보다 지하부 생장에 광합성 산물이 더 많이 분배된 것이다.
그러나 pH의 경우 유의적 차이를 보이면서 Exponential 처리구에서 가장 높게 나타났으며(P < 0.01), 시비량이 높을수록 생육상토가 산성화 되는 것을 알 수 있었다(Table 2).
근원경과 간장 생장 모두 생장 패턴(측정 시기)에 따른 유의적 차이는 나타났지만(P <0.01), 시비 처리에 따른 근원경(P = 0.16)과 간장(P =0.68)의 차이는 보이지 않았으며, 세 처리 모두 같은 규격의 묘목을 생산하였다.
묘목의 품질지수를 나타내는 Seedling Quality Index(SQI)는 Three stage 처리구에서 가장 낮게 나타났지만, Constant와 Exponential 두 시비 처리구는 같은 수준의 우수한 묘목품질지수를 보였다(Fig. 3). Exponential 처리구는 근원경과 간장 생장 및 물질생산에서 시비 처리에 따른 큰 차이를 보이지 않았다.
본 연구 결과를 종합해 보면, 시비량을 생장에 따라 조절함으로써 시비량을 줄이면서 동시에 비슷한 생장 및 생리적 반응을 보임을 알 수 있었다. Exponential 처리구는 50% 시비량으로 생장, 묘목품질지수 및 생리적 특성에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 규격묘 생산이 가능했다.
H/D율과 T/R율은 Exponential 처리구에서 가장 낮은 값을 보였으며, 반면 물질생산량과 묘목품질지수는 Constant 처리구가 높은 값을 나타냈다. 시비 처리에 따른 광화학 효율과 엽록소 함량은 Constant 처리구에서 높았지만, 세 처리구 모두 유의적 차이는 보이지 않았다.
그러나 pH의 경우 유의적 차이를 보였는데 시비량이 적은 Exponential 처리구에서 산성도는 가장 낮고, 시비량이 높은 Constant와 Three stage 처리에서 산성도가 높아, 시비에 따른 산성화가 진행되었음을 짐작할 수 있다. 시비 처리에 따른 근원경과 간장 생장은 유의적 차이를 보이지 않았 으며, 세 시비 처리구 모두에서 낙엽송 용기묘 규격 이상의 우수한 생장을 나타냈다. H/D율과 T/R율은 Exponential 처리구에서 가장 낮은 값을 보였으며, 반면 물질생산량과 묘목품질지수는 Constant 처리구가 높은 값을 나타냈다.
시비 처리에 따른 낙엽송 용기묘의 광화학 반응에 대한 순양자수율의 최대치(Fv/Fm)인 광화학 효율(P =0.38)은 Constant 처리구에서 가장 높은 값을 보였지만, 처리별 유의적 차이는 나타나지 않았다(Fig. 4). 광화학효율은 생육환경 스트레스에 대한 중요한 지표로서(Rascher 등, 2000), 광합성 능력과 밀접한 관계에 있으며(Bose 등, 1988), 서로 비례관계 경향을 나타낸다.
시비 처리에 따른 총 물질생산량과 지상부 물질생산량은 유의적 차이를 보이면서 Constant 처리구가 가장 높은 물질생산량을 보였다(P < 0.05).
총 양묘기간에 따른 일일 상대생장량(mm, cm · day−1)은 근원경(P = 0.55)과 간장(P = 0.77) 모두 유의적 차이를 보이지 않았으며, 양묘된 묘목의 건전도를 판단할 수 있는 H/D율은 시비 처리에 따른 유의적 차이는 없지만(P = 0.18), Exponential 처리구에서 가장 낮은 값을 보였다(Table 3).
후속연구
이에 따라 본 연구에서는 시설양묘과정에서 생장패턴에 따른 친환경적 · 경제적 시비방법 구명을 위해 고정 배액(Constant rate), 3단계 배액(Three stage rate) 및 증가 배액(Exponential rate) 등의 3가지 시비 처리를 실시하였으며, 시비 처리에 따른 생육상토 특성, 생장 특성 및 엽록소 형광반응, 엽록소 함량 등의 생리적 특성 변화를 조사 · 분석하였다. 본 연구 결과는 최소 시비량에 대한 최대 생장 효과와 적정 시비방법 적용에 따른 환경오염의 최소화 및 양묘비용 절감과 함께 고품질 우량 용기묘의 대량 수급에 따른 우수한 조림성과가 기대되며, 시설양묘시업기술체계 구축에 기초자료로 사용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재 일반적으로 시설양묘과정에서 실시되는 일률적인 시비 기술이 아닌 용기묘 생장에 피해가 없는 한도 안에서의 시비량 조절 및 시비기술 함께 양묘장 주변의 오염수 제어 기술 개발이 필요한 이유는?
시설양묘과정에서는 광, 온도, 수분 등의 생육환경 조절과 용기 종류, 상토, 시비기술 등이 중요한 영향을 미친다(Lee 등, 2006; Grossniiclke, 2005). 그 중에서 시비는 생육상토에서 양묘되는 용기묘의 특성 상반드시 실시되어야 한다(Broschat, 1995). 그러나 반복 적인 시비는 시설양묘장 주변의 토양 및 계류수의 환경적인 문제를 일으킬 수 있다(Bumgarner 등, 2008). 따라서 현재 일반적으로 시설양묘과정에서 실시되는 일률적인 시비 기술이 아닌 용기묘 생장에 피해가 없는 한도 안에서의 시비량 조절 및 시비기술 함께 양묘장 주변의 오염수 제어 기술 개발이 필요한 실정이다.
건전한 임분의 조성 및 갱신은 왜 필요한가?
건전한 임분의 조성 및 갱신은 지속적인 산림의 생산과 산림생태계 유지를 목표로 하기 위해서 필요하다. 양묘과정에서의 우량묘목 생산은 성공적인 조림과 건전한 임분 조성으로 이어진다(Cho 등, 2011).
낙엽송은 무엇인가?
낙엽송(Larix kaempferi)은 우리나라 장기수 용재림 조성을 위해 가장 많이 조림 된 수종으로(Kim 등, 2010a) 현재 목재에 대한 긍정적 재평가와 함께 경제림육성단지 조성을 위한 조림에서도 주요 수종으로 선정되어 조림 비율을 지속적으로 증대시키고 있는 실정이다(KFS, 2011). 그러나 낙엽송 노지묘 양묘는 기상재해와 병해충 특히, 여름철 고온과 높은 강수량에 의해 피해가 점점 증가되고 있어 용기묘 생산으로의 전환이 필요한 시점이다(Kim 등, 2010b).
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