[논문]대기 이산화탄소 증가와 질소 시비가 백합나무 유묘의 생장과 탄소 흡수에 미치는 영향

정미숙; 한심희; 김두현; 이재천; 김판기

doi:10.5532/kjafm.2012.14.3.108

대기 이산화탄소 증가와 질소 시비가 백합나무 유묘의 생장과 탄소 흡수에 미치는 영향
Effects of Elevated Atmospheric CO2 and Nitrogen Fertilization on Growth and Carbon Uptake of Yellow Poplar Seedlings 원문보기

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.14 no.3, 2012년, pp.108 - 118

정미숙 (국립산림과학원 산림유전자원부) , 한심희 (국립산림과학원 산림유전자원부) , 김두현 (국립산림과학원 산림유전자원부) , 이재천 (국립산림과학원 산림유전자원부) , 김판기 (경북대학교 산림환경자원학과)

초록
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본 연구는 기후변화 하에서 우리나라 기후와 산림토양에 적합한 수종을 개발하기 위해서, 상부 개방형 온실(Open Top Chamber)을 이용하여, $CO_2$ 농도를 대기보다 1.4배와 1.8배 증가시킨 상태에서, 질소 농도에 따른 백합나무의 생리적 반응을 조사하고자 실시하였다. 백합나무 유묘의 건중량은 모든 $CO_2$ 농도 하에서, 질소 시비량의 증가와 함께 증가하였다. 그러나 $CO_2$ 농도 증가에 따른 백합나무 건중량 변화는 질소 시비 농도에 따라 다른 결과를 보였다. 총 엽록소와 카로테노이드 함량은 모든 질소 시비구에서 $CO_2$ 농도 증가와 함께 증가하였으나, 질소 시비에 대한 효과는 $CO_2$ 농도에 따라 차이가 있었다. 백합나무의 광합성 특성은 $CO_2$ 측정 농도, $CO_2$ 처리 농도 및 질소 시비 농도에 따라 차이를 보였으며, 기공전도도와 증산속도는 $CO_2$ 처리에 의해 증가하였다. 백합나무의 탄소고정효율은 $CO_2$ 농도 증가와 함께 증가하는 경향을 보였으나, 질소 시비구에서는 $CO_2$ 농도 증가에 의해 오히려 감소하였다. 백합나무의 잎, 줄기, 뿌리에 축적된 질소와 탄소 함량은 $CO_2$ 증가와 질소 시비와 함께 증가하였다. 결론적으로 $CO_2$ 농도가 높은 상태에서 백합나무의 생리적 특성과 탄소 흡수 능력은 질소 시비에 의해서 개선되거나 증가하였지만, $CO_2$ 농도에 따라 크게 영향을 받았다.

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate the responses of yellow poplar (Liriodendron tulipifera L.) seedlings to the interactive effects of the elevated atmospheric $CO_2$ level and nitrogen addition, we measured biomass, photosynthetic pigments, photosynthesis, and the contents of nitrogen (N) and carbon (C) from the seedlings after 16 weeks of the treatments. Yellow poplar seedlings were grown under the ambient ($400{\mu}mol\;mol^{-1}$) and the elevated (560 and $720{\mu}mol\;mol^{-1}$) CO2 concentratoins with three different N addition levels (1.2, 2.4, and $3.6g\;kg^{-1}$) in the Open Top Chambers (OTC). The dry weight of the seedlings enhanced with the increased N levels under the elevated $CO_2$ concentrations and the increment of the dry weight differed among the different N levels. Photosynthetic pigment content of the yellow poplar leaves also increased with the increase of the $CO_2$ concentration levels. The effects of the N levels on the photosynthetic pigment content, however, were significantly different among the $CO_2$ levels. Photosynthetic rates were affected by the levels of $CO_2$ and N concentrations. Stomatal conductance and transpiration rates increased with increasing $CO_2$ concentration. The carboxylation efficiency of the seedlings without N addition increased under the higher $CO_2$ concentrations whereas that with N addition decreased under the elevated $CO_2$ concentrations. Nitrogen and carbon uptake in leaf, stem, and root increased with the elevated $CO_2$ concentration level and N addition. In conclusion, under the elevated $CO_2$ concentrations, physiological characteristics and carbon uptake of the yellow poplar seedling were improved and increased with N addition.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기후변화 하에서 우리나라 기후와 산림토양에 적합한 수종을 개발하기 위해서, 상부 개방형 온실(Open Top Chamber)을 이용하여, CO₂ 농도를 대기보다 1.4배와 1.8배 증가시킨 상태에서, 질소 농도에 따른 백합나무의 생리적 반응을 조사하고자 실시하였다. 백합나무 유묘의 건중량은 모든 CO₂ 농도 하에서, 질소 시비량의 증가와 함께 증가하였다.
본 연구는 기후변화 하에서 우리나라 기후와 산림토양에 적합한 수종을 개발하기 위해서, 최근에 설치된 대형 상부 개방형 온실(Open Top Chamber, OTC)을 이용하여, 최근 주요 조림 수종으로 널리 식재되고 있는 백합나무의 미래 환경 적응성을 평가하고자 실시하였다.
즉, 본 연구에서 사용한 토양은 질소가 제한된 상태는 아니며, 본 연구에서 관찰된 CO₂ 농도의 증가에 의한 광합성 속도와 탄소고정효율의 감소 반응은 질소 제한에 의해 나타나는 광합성 순화 반응이라기보다는 CO₂ 농도가 높은 상태에서 잎의 기공이 닫히면서 나타난 결과로 판단된다. 본 연구에서 CO₂ 1.8배 처리구 (OTC3)에서 나타난 잎의 기공전도도 감소는 이러한 결과를 뒷받침해주고 있다.

제안 방법

화분에 옮겨 심은 묘목은 활착을 위하여 1개월간 야외에서 키웠다. 1개월이 경과한 후, 10본씩을 선정하여 처리 별로 배치하였다. 실험기간인 6월부터 9월까지의 대기 중 평균 온도는 23.
CO₂ 농도 증가는 대기 농도의 변화에 따라 조절되며, IPPC 보고서에 근거하여 50년 후와 100년 후 CO₂ 상승 분을 고려하여 설정하였다(IPCC, 2007). CO₂ 노출(exposure)은 2011년 6월부터 9월까지 총 4개월 동안 실시하였으며, 노출 시간은 오전 8시부터 오후 6시까지 총 10시간으로 하였다.
CO2 농도 증가는 대기 농도의 변화에 따라 조절되며, IPPC 보고서에 근거하여 50년 후와 100년 후 CO2 상승 분을 고려하여 설정하였다(IPCC, 2007).
CO2 처리를 위한 OTC 시설은 대조구인 OTC 외부 시험구(NOTC), 대기와 동일 CO2 농도의 OTC 시험구(OTC1), 대기 CO2 농도의 1.4배 증가시킨 OTC 시험구(OTC2), 대기 CO2 농도의 1.8배 증가시킨 OTC 시험구(OTC3)로 구성되어 있다.
OTC의 CO2 공급 장치는 순수 액화탄산가스와 대기 공기를 혼합하여 공급하는 송풍기와 공급 배관으로 구성되어 있으며, OTC 시스템의 내부와 외부 CO2 농도는 적외선 가스 분석기(ZRH type, Fuji Electric Systems Co. Ltd., Japan)를 이용하여 측정하였으며, 외부 CO2 농도에 따라 OTC의 내부 CO2 농도를 자동 조절하였다.
각 조직에서 측정된 질소와 탄소 농도에 건중량을 곱하여, 처리 별, 조직 별 질소 및 탄소 함량을 계산하였다.
각 처리에 따른 백합나무의 탄소 흡수 능력을 비교하기 위하여, 조직 내 질소 및 탄소 함량을 측정하였다. 채취한 잎, 줄기, 뿌리는 건조하여 분쇄한 후, 원소분석기(FlashEA 1112 elemental analyzer, USA)를 이용하여, 조직 내 총 질소 및 탄소 농도를 측정하였다.
각 처리에 따른 생장량을 비교하기 위하여, 처리 4개월 후 10개체를 수확하여, 잎, 줄기, 뿌리로 구분하여 세척하였고, 80°C의 건조기에서 48시간 동안 건조한 후, 부위별 건중량을 측정하였다.
광합성 측정 시 잎 챔버의 온도는 25°C, 상대습도는 60%, 광량은 1200μmol m−2 s−1로 고정하였으며, 잎에 공급되는 CO2 농도는 각 처리구의 CO2 평균 농도를 기준으로 400, 560, 720μmol mol−1에서 측정하였다.
질소 시비는 모든 CO₂처리구에서 탄소 함량을 증가시켰으며, 특히 뿌리에서 가장 높은 탄소 함량을 보였다. 또한 질소 시비는 잎과 줄기의 탄소함량을 증가시켜, 지상부와 지하부의 탄소함량 비를 증가시켰다.
본 연구는 기후변화 하에서 우리나라 기후와 산림토양에 적합한 수종을 개발하기 위해서, 최근에 설치된 대형 상부 개방형 온실(Open Top Chamber, OTC)을 이용하여, 최근 주요 조림 수종으로 널리 식재되고 있는 백합나무의 미래 환경 적응성을 평가하고자 실시하였다. 백합나무의 미래 환경 적응성 평가는 기후 변화의 주 요인인 CO₂ 농도의 변화와 생장 제한 요인으로 작용하는 질소 시비 농도 차이에 의한 생장, 광색소, 광합성, 탄소 및 질소 축적 반응을 조사하여 실시하였다.
각 처리에 따른 생장량을 비교하기 위하여, 처리 4개월 후 10개체를 수확하여, 잎, 줄기, 뿌리로 구분하여 세척하였고, 80°C의 건조기에서 48시간 동안 건조한 후, 부위별 건중량을 측정하였다. 부위별 측정값을 이용하여 백합나무의 지상부와 지하부의 생장 비(Shoot/Root)를 구하였다.
잎의 가스 교환 특성을 분석하기 위하여, 생장이 가장 왕성한 시기인 8월 중에 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, LI-COR Inc., USA)를 이용하여, 광합성 속도, 기공전도도, 증산속도를 측정하였다.
977cmol_c kg⁻¹이었다. 질소 시비는 요소 비료를 사용하였으며, 묘목이 식재된 토양의 질소 농도를 기준으로, 대조구 토양 질소 농도의 2배와 3배로 추가 시비 처리하였다.
채취한 잎 시료(0.785cm2) 3개를 DMSO 10mL에 넣고, 70의 항온 수조에서 2시간 동안 유지하여, 색소를 추출하였다.
채취한 잎, 줄기, 뿌리는 건조하여 분쇄한 후, 원소분석기(FlashEA 1112 elemental analyzer, USA)를 이용하여, 조직 내 총 질소 및 탄소 농도를 측정하였다.
추출액은 470, 645, 663nm에서 흡광도를 측정하였으며, 5반복으로 측정한 후, 평균값을 이용하였다.
탄소고정효율과 광호흡 속도는 CO2 농도에 따라서 광합성 속도가 직선적으로 증가하는 250μmol mol−1 이하의 값을 이용하여, 회귀식(y=a+bx)을 산출하여 구하였다(Kim and Lee, 2001).

대상 데이터

CO₂ 처리는 국립산림과학원 산림유전자원부 구내(수원시 권선구 오목천동 온정로 39번지)에 설치된 상부개방형 온실(높이 7m, 직경 10m)을 이용하였다(Lee et al., 2012). CO₂ 처리를 위한 OTC 시설은 대조구인 OTC 외부 시험구(NOTC), 대기와 동일 CO₂ 농도의 OTC 시험구(OTC1), 대기 CO₂ 농도의 1.
공시 재료인 백합나무 종자는 국립산림과학원 산림유전자원부 구내에서 2010년 가을에 채취하였다. 백합나무 종자는 2010년 11월에 온실에 파종하여 발아시키고, 2011년 5월에 크기(평균 수고 6.
백합나무 종자는 2010년 11월에 온실에 파종하여 발아시키고, 2011년 5월에 크기(평균 수고 6.7±0.6cm)가 일정한 묘목 40본을 선정하여 화분(직경 16 cm ×높이 20cm)에 옮겨 심었다.
실험에 사용된 토양은 국립산림과학원내 위치한 산림토양을 사용하였으며, 토양의 이화학적 특성은 pH 3.80, 총 질소 1.2g kg−1, 유효인산 100.7mg kg−1, 양이온치환능력(CEC) 15.7cmolc kg−1, K+ 0.37cmolc kg−1, Na+ 0.147cmolc kg−1, Ca2+ 1.877cmolc kg−1, Mg2+ 0.977cmolc kg−1이었다.

이론/모형

각 처리에 따른 생리적 특성을 비교하기 위하여, 잎내 광색소 함량 측정은 dimethyl sulphoxide(DMSO)를 이용하여 추출하는 Hiscox and Israelstam(1978)의 방법을 사용하였다. 채취한 잎 시료(0.

성능/효과

질소 3배 시비된 유묘의 엽록소 a와 b의 비는 모든 CO2 처리구에서 무시비구보다 높았으나, 질소 2배 시비된 유묘의 엽록소 a와 b의 비는 대조구와 CO2 1.8배 처리구(OTC3)에서는 무시비구보다 증가한 반면, 대기 CO2 농도(OTC1)와 CO2 1.4배 처리구(OTC2)에서는 무시비보다 감소하였다.
반면, 모든 CO₂ 농도 하에서, 백합나무 유묘의 건중량은 질소 시비량의 증가와 함께 증가하였다. CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)에서, 질소를 3배 높게 시비한 백합나무유묘의 잎, 줄기, 뿌리 건중량은 무시비구의 유묘보다 6.4, 6.6, 3.7배 높았으며, 총 건중량의 증가는 무시비구의 4.4배였다. 이와는 반대로, 질소시비에 대한 효과는 CO₂ 1.
CO2 400μmol mol−1에서 측정한 백합나무 유묘의 광합성 속도는 CO2 농도가 증가하면서 감소하였으며, 감소율은 질소 시비 농도가 가장 높은 3배의 질소 시비구에서 가장 뚜렷하였다.
CO2 560μmol mol−1에서 측정한 광합성 속도는 질소 시비가 없는 상태에서 CO2 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으나, 대조구(NOTC)보다는 낮았다.
CO2 720μmol mol−1에서 측정한 광합성 속도는 질소 시비가 없는 경우, CO2 처리 농도가 증가에 따라 광합성 속도는 증가하였으며, 질소를 2배 시비한 경우, CO2 1.4배 처리구(OTC2)에서는 증가하였고, CO2 1.8배 처리구(OTC3)에서는 감소하였다.
백합나무의 잎, 줄기, 뿌리에 축적된 질소와 탄소 함량은 CO₂ 증가와 질소 시비와 함께 증가하였다. 결론적으로 CO₂ 농도가 높은 상태에서 백합나무의 생리적 특성과 탄소 흡수 능력은 질소 시비에 의해서 개선되거나 증가하였지만, CO₂ 농도에 따라 크게 영향을 받았다.
결론적으로 백합나무의 생장 및 생리적 특성은 CO₂ 농도와 질소 시비의 상태에 따라 달라졌다. 즉, 질소 추가 시비가 없는 상태에서 백합나무의 생장은 CO₂ 농도에 크게 영향을 받았으며, 질소가 추가로 시비될 경우, CO₂ 농도와 질소 시비 효과가 동시에 나타났지만, 높은 CO₂ 농도에서 질소 추가 시비에 대한 효과는 상쇄되는 것으로 판단된다.
8배 처리구(OTC3)에서는 대기 농도(OTC1)보다 낮아져, 대조구(NOTC)와 유사한 수준을 보였다. 그러나 모든 CO₂ 처리구에서 질소 시비에 의해 조직 내 질소함량은 무시비구보다 증가하였다. 부위별로는 뿌리가 가장 높은 질소 함량을 나타냈으나, 질소 시비 농도가 높아짐에 따라, 잎과 줄기에 축적되는 질소 함량이 증가하여, 지상부와 지하부의 비를 증가시켰다.
질소시비가 없었던 백합나무 유묘는 CO₂ 농도 증가와 함께 건중량이 증가하는 경향을 보였다. 그러나 질소를 2배 높게 시비한 백합나무 유묘의 건중량은 CO₂ 농도의 증가와 함께 감소하였으며, 질소를 3배 높게 시비한 유묘의 경우, CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)에서는 건중량이 증가하였으나, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)에서는 더 낮은 경향을 보였다. 반면, 모든 CO₂ 농도 하에서, 백합나무 유묘의 건중량은 질소 시비량의 증가와 함께 증가하였다.
대기 CO2 농도(OTC1)의 경우, 질소 시비 효과는 질소 3배 시비구에서만 나타났으며, CO2 1.4배 처리구(OTC2)의 경우, 질소 2배와 3배 시비구의 엽록소 함량은 무시비구보다 높았다.
그러나 질소 시비에 대한 효과는 CO₂ 농도에 따라 차이가 있었다. 대조구(NOTC)에서, 질소 시비구의 총 엽록소 함량은 무시비구보다 높았으나, 질소 3배 시비구는 질소 2배 시비구보다 오히려 낮았다. 대기 CO₂ 농도(OTC1)의 경우, 질소 시비 효과는 질소 3배 시비구에서만 나타났으며, CO₂ 1.
반면, 질소 시비구의 탄소 고정효율은 대기 CO₂ 농도(OTC1)에서는 대조구(NOTC)보다 높았다. 또한 대조구(NOTC), 대기 CO₂ 농도(OTC1) 및 CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)의 탄소고정효율은 질소 시비가 증가함에 따라 증가하였으나, CO₂ 1.8배 처리구 (OTC3)에서는 무시비구와 차이가 없었다. 백합나무의 광호흡 속도는 질소 시비가 없는 상태에서 탄소고정효율과 마찬가지로 CO₂ 처리와 함께 증가하였으나, 질소 시비구에서 CO₂ 처리된 유묘들의 광호흡 속도는 대조구보다 감소하였다(Fig.
4배 처리구(OTC2)에서는 무시비보다 감소하였다. 또한 엽록소와 카로테노이드의 비는 대조구(NOTC)와 대기 CO₂ 농도(OTC1)에서는 질소 시비구가 무시비구보다 낮은 반면, CO₂ 1.4배와 1.8배 처리구(OTC2, OTC3)에서는 질소 시비구가 무시비구보다 높았다.
8배 처리구(OTC3)에서는 증가폭이 매우 적었다. 또한 질소 시비에 의한 지상부와 지하부 비의 변화는 줄기보다 잎의 증가량에 더 큰 영향을 받았다.
8배 처리구(OTC3)에서는 탄소 함량이 감소하였다. 또한, 탄소 함량은 질소 시비에 의해 지상부로의 배분이 증가하였으나, CO₂ 농도 증가에 의한 탄소 함량의 배분 특성은 CO₂ 농도와 질소 시비의 수준에 영향을 받는 것으로 판단된다.
4배 처리구(OTC2)보다 낮았다. 모든 CO₂ 처리구에서 질소 2배 시비구의 증산 속도는 무시비구보다 감소하였으나, 질소 3배 시비구의 증산 속도는 무시비구보다 증가하거나 비슷한 수준을 유지하였다.
반면, 질소 3배 시비구에서 CO2 1.4배 처리구(OTC2)의 기공전도도는 무시비구보다 감소하였고, CO2 1.8배 처리구(OTC3)의 기공전도도 변화는 일정하지 않았다.
8배 증가시킨 상태에서, 질소 농도에 따른 백합나무의 생리적 반응을 조사하고자 실시하였다. 백합나무 유묘의 건중량은 모든 CO₂ 농도 하에서, 질소 시비량의 증가와 함께 증가하였다. 그러나 CO₂ 농도 증가에 따른 백합나무 건중량 변화는 질소 시비 농도에 따라 다른 결과를 보였다.
백합나무의 건중량은 CO₂ 농도 변화에는 크게 영향을 받지 않았지만, 질소시비에 의해서는 뚜렷한 영향을 받았다(Table 1). 질소시비가 없었던 백합나무 유묘는 CO₂ 농도 증가와 함께 건중량이 증가하는 경향을 보였다.
총 엽록소와카로테노이드 함량은 모든 질소 시비구에서 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하였으나, 질소 시비에 대한 효과는 CO₂ 농도에 따라 차이가 있었다. 백합나무의 광합성 특성은 CO₂ 측정 농도, CO₂ 처리 농도 및 질소 시비 농도에 따라 차이를 보였으며, 기공전도도와 증산 속도는 CO₂ 처리에 의해 증가하였다. 백합나무의 탄소고정효율은 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하는 경향을 보였으나, 질소 시비구에서는 CO₂ 농도 증가에 의해 오히려 감소하였다.
백합나무의 광합성 특성은 CO2 측정 농도, CO2 처리 농도 및 질소 시비 농도에 따라 차이를 보였다(Table 3).
8배 처리구 (OTC3)에서는 무시비구와 차이가 없었다. 백합나무의 광호흡 속도는 질소 시비가 없는 상태에서 탄소고정효율과 마찬가지로 CO₂ 처리와 함께 증가하였으나, 질소 시비구에서 CO₂ 처리된 유묘들의 광호흡 속도는 대조구보다 감소하였다(Fig. 1). 한편, 모든 CO₂ 처리구에서 질소 시비에 의해 광호흡 속도는 증가하였으며.
백합나무의 탄소고정효율은 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하는 경향을 보였으나, 질소 시비구에서는 CO₂ 농도 증가에 의해 오히려 감소하였다. 백합나무의 잎, 줄기, 뿌리에 축적된 질소와 탄소 함량은 CO₂ 증가와 질소 시비와 함께 증가하였다. 결론적으로 CO₂ 농도가 높은 상태에서 백합나무의 생리적 특성과 탄소 흡수 능력은 질소 시비에 의해서 개선되거나 증가하였지만, CO₂ 농도에 따라 크게 영향을 받았다.
백합나무의 잎, 줄기, 뿌리에 축적된 질소와 탄소함량은 CO₂처리와 질소 시비와 함께 증가하였다(Table 4). 무시비구의 경우, 백합나무의 조직 내 질소 함량은 CO₂ 처리와 함께 증가하였으며, CO₂ 1.
백합나무의 광합성 특성은 CO₂ 측정 농도, CO₂ 처리 농도 및 질소 시비 농도에 따라 차이를 보였으며, 기공전도도와 증산 속도는 CO₂ 처리에 의해 증가하였다. 백합나무의 탄소고정효율은 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하는 경향을 보였으나, 질소 시비구에서는 CO₂ 농도 증가에 의해 오히려 감소하였다. 백합나무의 잎, 줄기, 뿌리에 축적된 질소와 탄소 함량은 CO₂ 증가와 질소 시비와 함께 증가하였다.
백합나무의 탄소고정효율은 질소 시비가 없는 상태에서 CO₂ 처리와 함께 증가하는 경향을 보였으나, 질소 시비구에서는 CO₂ 처리에 의해 오히려 감소하였다(Fig. 1). 반면, 질소 시비구의 탄소 고정효율은 대기 CO₂ 농도(OTC1)에서는 대조구(NOTC)보다 높았다.
식물이 조직 내 C/N 비를 증가시키는 정도는 대기로부터 흡수할 수 있는 탄소의 량에 영향을 받는다. 본 연구에서 질소가 추가 시비되지 않은 상태에서 질소 함량은 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하였으나, 질소 추가 시비 상태에서는 CO₂ 농도 증가에 의해 질소 함량이 감소하였다. 이와 같이 질소가 부족한 상태에서, CO₂ 농도 증가에 의해 조직 내 질소 함량이 증가하는 것은 질소 이용 효율이 증가되었기 때문이며, 이로 인해 식물의 생장은 증가하지만, 불균형적인 질소 배분 특성을 나타내게 된다(Norby et al.
본 연구에서는 CO2 농도 증가에 의한 지상부의 질소 배분 감소와 지하부의 질소 배분 증가는 매우 제한적이었으며, 이러한 현상은 CO2 1.4배 처리구(OTC2)의 무시비구와 질소 2배 처리구에서만 관찰되었다.
, 1997). 본 연구에서는 질소가 추가 공급되지 않은 상태에서 CO₂ 농도가 증가함에 따라, 백합나무의 총 건중량은 증가하였지만, 질소 추가 시비에 대한 효과는 매우 제한적이었다. 즉, 질소를 2배 시비한 경우, 건중량은 CO₂ 농도의 증가와 함께 감소하였으며, 질소를 3배로 추가 시비한 경우, CO₂ 1.
, 1997). 본 연구에서는 추가 질소 시비가 없는 상태에서 CO₂ 농도 증가에 의한 광합성 속도와 탄소고정효율의 증가를 확인할 수 있었으나, 질소가 추가 시비된 상태에서는 질소 1.4배 시비 구에서만 광합성 속도의 증가를 확인할 수 있었다.
오히려 질소가 추가 시비된 유묘의 경우, CO2 농도의 증가에 따라 탄소고정효율이 감소하였고, CO2 1.8배 처리구(OTC3)에서는 광합성 속도가 감소하였다.
, 1989). 우리의 결과에서 보여 주듯이, 질소 시비는 모든 처리구에서 백합나무의 광색소 함량을 증가시켰지만, CO₂ 농도에 따라 광색소 함량의 증가 폭은 달랐다. 즉, 질소 시비에 의해 잎의 생장이 증가한 대조구(NOTC)의 질소 3배 처리구와 CO₂ 1.
8배 처리구(OTC3)에서는 생장이 감소하였다. 이러한 결과는 CO₂ 농도와 질소의 시비 상태에 따라 백합나무의 생장 촉진 효과가 달라진다는 것을 의미하는데, 즉, 질소 추가 시비가 없는 상태에서 백합나무의 생장은 CO₂ 농도에 크게 영향을 받으며, 질소가 추가로 시비될 경우, CO₂ 농도와 질소 시비 효과가 동시에 나타나지만, 높은 CO₂ 농도에서 질소 추가 시비에 대한 효과는 상쇄되는 것으로 판단된다.
이와는 반대로, 질소시비에 대한 효과는 CO2 1.8배 처리구(OTC3)에서 가장 낮았는데, 질소 시비에 의한 총 건중량의 증가율은 질소 2배, 3배 시비구에서 각각 무시비구의 1.3, 2.0배로 나타났으며, 이것은 대조구(NOTC)의 총 건중량 증가량인 1.8, 3.3배보다도 낮은 값이다.
즉, 본 연구에서 사용한 토양은 질소가 제한된 상태는 아니며, 본 연구에서 관찰된 CO2 농도의 증가에 의한 광합성 속도와 탄소고정효율의 감소 반응은 질소 제한에 의해 나타나는 광합성 순화 반응이라기보다는 CO2 농도가 높은 상태에서 잎의 기공이 닫히면서 나타난 결과로 판단된다.
우리의 결과에서 보여 주듯이, 질소 시비는 모든 처리구에서 백합나무의 광색소 함량을 증가시켰지만, CO₂ 농도에 따라 광색소 함량의 증가 폭은 달랐다. 즉, 질소 시비에 의해 잎의 생장이 증가한 대조구(NOTC)의 질소 3배 처리구와 CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)의 질소 2배 시비구에서는 엽록소 함량의 증가폭이 매우 적었다. 이것은 잎내 축적되었던 광색소들이 잎의 생장 증가와 함께 조직 내에서 희석되었기 때문인 것으로 판단된다.
농도와 질소 시비의 상태에 따라 달라졌다. 즉, 질소 추가 시비가 없는 상태에서 백합나무의 생장은 CO₂ 농도에 크게 영향을 받았으며, 질소가 추가로 시비될 경우, CO₂ 농도와 질소 시비 효과가 동시에 나타났지만, 높은 CO₂ 농도에서 질소 추가 시비에 대한 효과는 상쇄되는 것으로 판단된다.
본 연구에서는 질소가 추가 공급되지 않은 상태에서 CO₂ 농도가 증가함에 따라, 백합나무의 총 건중량은 증가하였지만, 질소 추가 시비에 대한 효과는 매우 제한적이었다. 즉, 질소를 2배 시비한 경우, 건중량은 CO₂ 농도의 증가와 함께 감소하였으며, 질소를 3배로 추가 시비한 경우, CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)에서는 생장 증가를 보였지만, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)에서는 생장이 감소하였다. 이러한 결과는 CO₂ 농도와 질소의 시비 상태에 따라 백합나무의 생장 촉진 효과가 달라진다는 것을 의미하는데, 즉, 질소 추가 시비가 없는 상태에서 백합나무의 생장은 CO₂ 농도에 크게 영향을 받으며, 질소가 추가로 시비될 경우, CO₂ 농도와 질소 시비 효과가 동시에 나타나지만, 높은 CO₂ 농도에서 질소 추가 시비에 대한 효과는 상쇄되는 것으로 판단된다.
증산 속도는 기공전도도와 마찬가지로 CO2 처리에 의해 증가하였으며, 증산 속도의 증가율은 CO2 1.4배 처리구(OTC2)에서 가장 높았다(Table 3).
지상부와 지하부의 비는 모든 CO₂ 처리구에서 질소시비에 의하여 증가하였으며, 건중량의 증가와 같이 CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)의 질소 3배 시비구에서 가장 높았으며, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)에서는 증가폭이 매우 적었다. 또한 질소 시비에 의한 지상부와 지하부 비의 변화는 줄기보다 잎의 증가량에 더 큰 영향을 받았다.
8배 처리구(OTC3)의 뿌리는 대기 농도(OTC1)의 것보다 낮았다. 질소 2배 시비구의 경우, CO₂ 1.4배(OTC2)와 1.8배 처리구(OTC3)에서 잎, 줄기, 뿌리 모두 대기 농도(OTC1)의 것보다 탄소 함량이 낮았으며, 질소 3배 시비구에서는 CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)가 대기 농도(OTC1)의 것보다 증가하였으나, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)는 대기 농도(OTC1)의 것보다 감소하였다. 질소 시비는 모든 CO₂처리구에서 탄소 함량을 증가시켰으며, 특히 뿌리에서 가장 높은 탄소 함량을 보였다.
8배 처리구(OTC3)의 유묘들은 대기 CO₂ 농도(OTC1)에서 자란 유묘들의 기공전도도보다 낮았다. 질소 2배 시비구의 경우, 모든 CO₂ 처리구의 기공전도도가 무시비구보다 감소하였으나, 질소 3배 시비구의 경우, 대조구(NOTC)와 대기 CO₂ 농도(OTC1)의 기공전도도는 무시비구보다 증가하였다. 반면, 질소 3배 시비구에서 CO₂ 1.
그러나 질소 2배 시비구의 경우, 대기 CO₂ 농도(OTC1)에서는 대조구 (NOTC)보다 총 질소 함량이 증가하였으나, CO₂ 농도가 증가함에 따라 총 질소 함량은 대기 농도(OTC1)에서 자란 유묘의 질소 함량보다 감소하였다. 질소 3배 시비구에서는 CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)까지는 질소 함량이 증가하였으나, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)에서는 대기 농도(OTC1)보다 낮아져, 대조구(NOTC)와 유사한 수준을 보였다. 그러나 모든 CO₂ 처리구에서 질소 시비에 의해 조직 내 질소함량은 무시비구보다 증가하였다.
질소 시비는 모든 CO2 처리구에서 탄소 함량을 증가시켰으며, 특히 뿌리에서 가장 높은 탄소 함량을 보였다.
농도 변화에는 크게 영향을 받지 않았지만, 질소시비에 의해서는 뚜렷한 영향을 받았다(Table 1). 질소시비가 없었던 백합나무 유묘는 CO₂ 농도 증가와 함께 건중량이 증가하는 경향을 보였다. 그러나 질소를 2배 높게 시비한 백합나무 유묘의 건중량은 CO₂ 농도의 증가와 함께 감소하였으며, 질소를 3배 높게 시비한 유묘의 경우, CO₂ 1.
농도와 질소 시비에 따라 뚜렷한 변화를 나타냈다(Table 2). 총 엽록소와 카로테노이드 함량은 모든 질소 시비구에서 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하였으며, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)에서 가장 높았다. 그러나 질소 시비에 대한 효과는 CO₂ 농도에 따라 차이가 있었다.
그러나 CO₂ 농도 증가에 따른 백합나무 건중량 변화는 질소 시비 농도에 따라 다른 결과를 보였다. 총 엽록소와카로테노이드 함량은 모든 질소 시비구에서 CO₂ 농도 증가와 함께 증가하였으나, 질소 시비에 대한 효과는 CO₂ 농도에 따라 차이가 있었다. 백합나무의 광합성 특성은 CO₂ 측정 농도, CO₂ 처리 농도 및 질소 시비 농도에 따라 차이를 보였으며, 기공전도도와 증산 속도는 CO₂ 처리에 의해 증가하였다.
탄소함량은 질소함량과 마찬가지로 CO₂ 처리와 질소 시비에 의해 증가하는 경향을 보였다(Table 4). 무시비구의 경우, 총 탄소 함량은 CO₂ 처리와 함께 증가하였으나, CO₂ 1.
CO₂ 560μmol mol⁻¹에서 측정한 광합성 속도는 질소 시비가 없는 상태에서 CO₂ 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으나, 대조구(NOTC)보다는 낮았다. 한편 질소 2배를 시비한 경우, CO₂ 1.4배 처리구(OTC2)의 광합성 속도는 증가하였지만, CO₂ 1.8배 처리구(OTC3)에서는 감소하였으며, 질소 3배를 시비한 경우, 광합성 속도는 CO₂ 농도 증가와 함께 감소하였다. CO₂ 720μmol mol⁻¹에서 측정한 광합성 속도는 질소 시비가 없는 경우, CO₂ 처리 농도가 증가에 따라 광합성 속도는 증가하였으며, 질소를 2배 시비한 경우, CO₂ 1.
한편, 백합나무 유묘의 조직 내 탄소함량은 질소시비와 함께 증가하였는데, 이것은 질소시비에 의한 생장 촉진의 결과로 판단되며, 질소 함량과 마찬가지로 CO₂ 농도 증가로 기공이 닫혔던 1.8배 처리구(OTC3)에서는 탄소 함량이 감소하였다. 또한, 탄소 함량은 질소 시비에 의해 지상부로의 배분이 증가하였으나, CO₂ 농도 증가에 의한 탄소 함량의 배분 특성은 CO₂ 농도와 질소 시비의 수준에 영향을 받는 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	산림은 육상 생태계 탄소의 얼마만큼을 흡수하는가?	이산화탄소(CO2)는 기후변화에 영향을 미치는 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFC3), 과불화탄소(PFC3), 육불화황(SF6)과 같은 온실가스 중 하나이다(IPPC, 2007). 산림은 대기 중 CO2 흡원의 역할을 하며, 육상 생태계 탄소의 85% 이상을 흡수한다(Roy et al., 2001).
	식물 세포의 가장 중요한 구성물질은 무엇인가?	질소는 식물 세포의 가장 중요한 구성물질로서, 모든 식물의 생장에 관여하고 있으며, 기후변화, 특히 CO2 농도가 증가된 환경에서 식물의 반응에 영향을 주는 중요한 요인 중 하나이다(Johnson, 2006; Lewis et al., 2004).
	백합나무는 어떤 특징이 있으며, 어디에 널리 이용되고 있는가?	)는 목련과 (Magnoliaceae)의 낙엽교목으로, 은행나무와 같이 1,000~16,000만년 전 신생대 화석 식물로도 알려져 있다. 이 수종은 미국 동부지방 전역에 분포하며, 생장이 빠르고, 잘 자라는 특징을 가지고 있으며, 목재 및 조경수로 널리 이용되고 있다. 우리나라에서는 1968년부터 종자를 도입하여 강원 춘천 등 전국 6개 지역에서의 적응성 검정 시험 결과, 한국 기후에 대한 적응력이 높고, 탄소 흡수 능력도 높은 것으로 평가되어, 2004년부터 주요 조림수종으로 선정되어 2008년에는 전국적으로 약 4,500ha면적에 조림되었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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