정자기장 처리에 따른 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성 변화 Growth and Physiological Characteristics of Five Common Foliage Plant Species Grown under the Influence of Static Magnetic Field원문보기
본 연구는 정자기장 처리가 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘을 파악하기 위해 수행되었다. 이를 위해 스파티필름(Spathiphyllum spp), 산호수(Ardisia pusilla DC.), 싱고니움(Syngonium podophyllum), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종 관엽식물을 대상으로 안쪽 바닥면에 표면자속밀도 3,500G의 이방성 NdFeB계 원형 소결영구자석을 장착하여 자성처리한 화분에서 6개월간 생육시켜 나타난 변화를 관찰하였다. 자성처리화분에서의 생육은 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 유의성 있는 생육증대를 유도하였으며 대부분의 식물종에서 조직 내 함수율을 증대시키는 것으로 나타났다. 스파티필름은 광합성률 또한 유의성 있게 증대되었으나 산호수 및 필레아의 경우 광합성률의 유의성 있는 증가가 나타나지 않았는데 이는 자성처리화분이 동화산물에 대한 정상적인 대사과정에서의 수요를 감소시킴으로써 생물량 축적에 보다 유리한 조건을 제공하는 것으로 해석된다. 그러나 홀리아페페의 경우 생육이나 광합성에 있어 별다른 차이가 유도되지 않았기 때문에 자성처리화분의 이와 같은 효과는 식물종에 따라 차이를 보일 것으로 생각된다. 실험에 사용된 대부분의 식물종에서 자성처리에 따른 엽 내 질소 및 엽록소 함량과 엽록소 a/b 비율에 유의성 있는 증가가 나타났다. 이와 같은 결과들은 식물종에 따른 제한은 있으나 적절한 자기장 처리를 통해 환경변화에 대한 관엽식물의 잠재적 적응능력을 높이고 실내 환경개선을 위한 실내식물의 활용도를 증대시킬 수 있는 가능성을 제시한다.
본 연구는 정자기장 처리가 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘을 파악하기 위해 수행되었다. 이를 위해 스파티필름(Spathiphyllum spp), 산호수(Ardisia pusilla DC.), 싱고니움(Syngonium podophyllum), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종 관엽식물을 대상으로 안쪽 바닥면에 표면자속밀도 3,500G의 이방성 NdFeB계 원형 소결영구자석을 장착하여 자성처리한 화분에서 6개월간 생육시켜 나타난 변화를 관찰하였다. 자성처리화분에서의 생육은 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 유의성 있는 생육증대를 유도하였으며 대부분의 식물종에서 조직 내 함수율을 증대시키는 것으로 나타났다. 스파티필름은 광합성률 또한 유의성 있게 증대되었으나 산호수 및 필레아의 경우 광합성률의 유의성 있는 증가가 나타나지 않았는데 이는 자성처리화분이 동화산물에 대한 정상적인 대사과정에서의 수요를 감소시킴으로써 생물량 축적에 보다 유리한 조건을 제공하는 것으로 해석된다. 그러나 홀리아페페의 경우 생육이나 광합성에 있어 별다른 차이가 유도되지 않았기 때문에 자성처리화분의 이와 같은 효과는 식물종에 따라 차이를 보일 것으로 생각된다. 실험에 사용된 대부분의 식물종에서 자성처리에 따른 엽 내 질소 및 엽록소 함량과 엽록소 a/b 비율에 유의성 있는 증가가 나타났다. 이와 같은 결과들은 식물종에 따른 제한은 있으나 적절한 자기장 처리를 통해 환경변화에 대한 관엽식물의 잠재적 적응능력을 높이고 실내 환경개선을 위한 실내식물의 활용도를 증대시킬 수 있는 가능성을 제시한다.
The present study aimed to investigate the effect of static magnetic field (SMF) on the growth and physiological characteristics of common indoor plant species. Five foliage plant species, Spathiphyllum spp., Ardisia pusilla DC., Syngonium podophyllum, Peperomia pereskiifolia, and Pilea cadierei wer...
The present study aimed to investigate the effect of static magnetic field (SMF) on the growth and physiological characteristics of common indoor plant species. Five foliage plant species, Spathiphyllum spp., Ardisia pusilla DC., Syngonium podophyllum, Peperomia pereskiifolia, and Pilea cadierei were potted into plastic pot equipped with round type anisotropic sintered NdFeB permanent magnet inside the pot. The surface magnetic flux density of each magnet was 3,500 G. After 6 months of growth period, the biomass accumulations of Spathiphyllum, A. pusilla, and P. cadierei under SMF were statistically higher than those of controls. Tissue water content also increased under the influence of SMF in most species. The photosynthetic rate of Spathiphyllum under SMF significantly increased but other species showed no significant difference compared with control. Although there was no significant increase in the photosynthetic rates of A. pusilla, and P. cadierei, they showed remarkable increase in total fresh weight under SMF. This suggests that the demand of assimilates for normal metabolism could be decreased under magnetic influence and thereby biomass accumulation could be more favored. But this is not always true for all plant species because P. pereskiifolia in this experiment, showed no changes in both photosynthetic rate and biomass accumulation. Leaf nitrogen and chlorophyll contents were enhanced significantly in most plant species under influence of SMF. Chlorophyll a/b ratio also increased by SMF. Although there might be a limitation depending on plant species, these results suggest that long-term exposure to SMF might allow plant to have an enhanced acclimation capacity against environmental fluctuations and optimal application of SMF could increase the practical use of indoor plants such as an attempt to improve indoor air quality.
The present study aimed to investigate the effect of static magnetic field (SMF) on the growth and physiological characteristics of common indoor plant species. Five foliage plant species, Spathiphyllum spp., Ardisia pusilla DC., Syngonium podophyllum, Peperomia pereskiifolia, and Pilea cadierei were potted into plastic pot equipped with round type anisotropic sintered NdFeB permanent magnet inside the pot. The surface magnetic flux density of each magnet was 3,500 G. After 6 months of growth period, the biomass accumulations of Spathiphyllum, A. pusilla, and P. cadierei under SMF were statistically higher than those of controls. Tissue water content also increased under the influence of SMF in most species. The photosynthetic rate of Spathiphyllum under SMF significantly increased but other species showed no significant difference compared with control. Although there was no significant increase in the photosynthetic rates of A. pusilla, and P. cadierei, they showed remarkable increase in total fresh weight under SMF. This suggests that the demand of assimilates for normal metabolism could be decreased under magnetic influence and thereby biomass accumulation could be more favored. But this is not always true for all plant species because P. pereskiifolia in this experiment, showed no changes in both photosynthetic rate and biomass accumulation. Leaf nitrogen and chlorophyll contents were enhanced significantly in most plant species under influence of SMF. Chlorophyll a/b ratio also increased by SMF. Although there might be a limitation depending on plant species, these results suggest that long-term exposure to SMF might allow plant to have an enhanced acclimation capacity against environmental fluctuations and optimal application of SMF could increase the practical use of indoor plants such as an attempt to improve indoor air quality.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구는 관엽식물의 생육환경 개선과 이를 통해 관엽식물의 활용가치를 증대시키기 위한 시도로서 3,000G 이상의 영구자석을 이용한 자기장 처리가 관엽식물의 생육과 가스교환특성 및 양분흡수 등 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘 파악을 목표로 수행되었다.
제안 방법
관수는 배지 내 항상 충분한 수분이 유지되도록 2월부터 4월까지 3일 1회, 5월부터 8월까지는 1일 1회 실시하였으며 PBG 분화류 배양액(me · L-1:NO3-N 10.6, NH4-N 1.1, P 4.5, K 5.5, Ca 6, Mg 1.5, SO4-S2)을 이용하여 3주 간격으로 시비하였다.
광도는 6400-02 LED light source를 통해 조절하였으며 식물의 광포화특성을 고려하여 싱고니움, 산호수 및 필레아의 경우 Photosynthetic Photon Flux Density(PPFD) 0, 10, 30, 60, 100, 150 200, 300, 400μmol · m-2 · s-1, 스파티필름의 경우 PPFD 0, 10, 30, 60, 100, 150 200, 300, 400, 600, 800, 1000μmol · m-2 · s-1, 홀리아페페의 경우 PPFD 0, 10, 20, 30, 50, 80, 100μmol · m-2 · s-1에서의 광도변화에 따른 가스교환율의 변화를 측정하였다.
식물의 광합성률 및 증산율 변화는 portable infra-red gas analyzer(LI-6400, LI-COR, Lincoln, NE)를 사용하여 관수 후 오전 10시부터 오후 2시 사이에 개체당 3엽 이상의 성엽을 대상으로 측정하였다(Choi et al., 2005). 측정 시 leaf chamber 내 CO2 농도는 CO2 injector system(LI 6400-01, LI-COR)을 이용하여 400μmol·mol-1로 유지하였으며 온도는 25℃, 습도는 50 ± 5%로 유지하였다(Woo et al.
신선한 잎 0.1g을 80% 아세톤으로 3일간 냉암소에서 침출시킨 후 UV spectrophotometer(UV-2450, Shimadzu, Japan) 를 이용하여 파장 645nm와 663nm에서의 흡광도를 측정하였다. 엽록소 함량은 아래 식을 통하여 mg · g-1 FW 기준으로 계산하였다.
자성처리가 식물의 생육에 미치는 영향은 6개월간의 생육기간 동안 나타난 부위별 생체중 및 건물중의 변화를 통해 파악하였다. 실험 종료 후 수확한 식물체는 잎, 줄기 및 뿌리로 나누어 각각의 생체중을 측정하였으며 75℃의 건조기에서 1주간 완전히 건조시켜 건물중 측정에 이용하였다. 동일개체의 생체중 및 건물중으로부터 아래의 식을 통해 생체중에 대한 함수율을 추정하였다.
6L)에 피트모스와 펄라이트를 1:1(v:v)로 배합한 배양토를 이용하여 분갈이하였다. 실험구는 분갈이 전 화분의 안쪽 바닥면에 자체 제작한 이방성 NdFeB계 원형 소결영구 자석을 N극이 식물의 근권부를 향하도록 부착시킨 자성처리구와 대조구로 나누어 각각 8개체씩 식물의 종류별로 설치하였으며 대조구의 경우 자성처리의 영향을 받지 않도록 충분한 거리를 두어 자성처리구와 격리하였다. 모든 실험구는 반사필름 및 차광막을 이용하여 자연광의 80% 정도를 차광(190 ± 80μmol·m-2 · s-1)한 서울시립대학교 유리온실 내에서 2월 9일부터 8월 10일까지 6개월간 생육시켜 분석에 이용하였으며 실험기간 동안의 온실 내 월별 평균 온도 및 습도 변화는 Fig.
자성처리가 식물의 생육에 미치는 영향은 6개월간의 생육기간 동안 나타난 부위별 생체중 및 건물중의 변화를 통해 파악하였다. 실험 종료 후 수확한 식물체는 잎, 줄기 및 뿌리로 나누어 각각의 생체중을 측정하였으며 75℃의 건조기에서 1주간 완전히 건조시켜 건물중 측정에 이용하였다.
분해된 시료는 여과지에 거른 후 100mL로 맞추어 Kjeldahl 방법에 따라 전질소분석에 이용하였다. 질소함량은 분해액 10mL를 취하여 MgO 5g을 첨가한 뒤 질소 증류장치(Kjeltec 2300, Foss Tecator AB, Hoganas, Sweden)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
), 싱고니움(Syngonium podophyllumt), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종을 대상으로 수행되었다. 모든 식물은 서울 양재동에 위치한 재배농가로 부터 일괄구입하였으며 식물의 종류별 초장을 중심으로 생육상태가 유사한 개체들을 선발하여 직경 12cm의 플라스틱 화분(0.6L)에 피트모스와 펄라이트를 1:1(v:v)로 배합한 배양토를 이용하여 분갈이하였다. 실험구는 분갈이 전 화분의 안쪽 바닥면에 자체 제작한 이방성 NdFeB계 원형 소결영구 자석을 N극이 식물의 근권부를 향하도록 부착시킨 자성처리구와 대조구로 나누어 각각 8개체씩 식물의 종류별로 설치하였으며 대조구의 경우 자성처리의 영향을 받지 않도록 충분한 거리를 두어 자성처리구와 격리하였다.
모든 실험구는 반사필름 및 차광막을 이용하여 자연광의 80% 정도를 차광(190 ± 80μmol·m-2 · s-1)한 서울시립대학교 유리온실 내에서 2월 9일부터 8월 10일까지 6개월간 생육시켜 분석에 이용하였으며 실험기간 동안의 온실 내 월별 평균 온도 및 습도 변화는 Fig. 1과 같다.
본 실험은 실내 관엽식물로 주로 이용되고 있는 스파티 필름(Spathiphyllum spp.), 산호수(Ardisia pusilla DC.), 싱고니움(Syngonium podophyllumt), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종을 대상으로 수행되었다. 모든 식물은 서울 양재동에 위치한 재배농가로 부터 일괄구입하였으며 식물의 종류별 초장을 중심으로 생육상태가 유사한 개체들을 선발하여 직경 12cm의 플라스틱 화분(0.
실험에 사용된 자석은 솔레노이드형 착자기를 이용하여 20kOe의 외부 자기장을 가하면서 일축방향으로 착자하여 영구자석화한 것으로 외경 40mm, 두께 10mm의 원판형 이방성 NdFeB계 소결자석이다. 산화 방지를 위해 니켈(Ni) 표면코팅을 실시하였으며 개별 자석의 표면자속밀도는 Gauss meter를 사용하여 측정한 결과 3,500G를 나타내었다.
이론/모형
5g을 취하여 50% HClO4 10mL와 H 2SO4 1mL를 분해액으로 첨가한 뒤 가열판에서 4시간 동안 분해하였다. 분해된 시료는 여과지에 거른 후 100mL로 맞추어 Kjeldahl 방법에 따라 전질소분석에 이용하였다. 질소함량은 분해액 10mL를 취하여 MgO 5g을 첨가한 뒤 질소 증류장치(Kjeltec 2300, Foss Tecator AB, Hoganas, Sweden)를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
반면 스파티필름의 경우 대표적인 내음성 식물로 분류되지만 대조구에서도 엽록소 a/b 비율이 높고 1000μmol · m -2 · s-1 정도의 고광조건에서도 별다른 저해현상 없이 높은 광합성을 유지하는 것으로 나타났다.
자성처리화분에서의 생육이 엽 내 질소함량에 미치는 영향을 살펴본 결과 실험에 사용된 관엽식물 대부분이 대조구에 비해 질소함량이 크게 증대되는 경향을 보였다(Fig. 3).
5종의 관엽식물을 자성처리화분에서 6개월간 생육시킨 결과 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 생체중의 유의성 있는 증가가 관찰되었다. 식물종에 따른 생체중 증대율은 대조구를 기준으로 스파티필름이 67.
가스교환의 또 다른 주요 인자인 증산율의 경우 광합성률과 달리 광도가 증대됨에 따라 감소되거나 거의 일정한 수준으로 유지되는 경향을 보였다 (Fig. 2).
8%, 뿌리 48%)을 보이는 것으로 나타났다. 그러나 싱고니움 및 홀리아페페의 경우 전체적인 건물중에 있어 자성처리에 의한 증대효과가 나타나지 않았으며 오히려 약간 감소된 경향을 보였는데, 특히 두 식물종의 경우 자성처리 시 뿌리의 건물중 감소현상이 두드러진 것으로 나타났다(Table 1). 이와 같은 결과들은 자성처리화분이 식물종에 따라 일부 관엽식물의 생육을 촉진시키는 효과가 있음을 제시하는 것이며 이와 같은 효과는 지하부보다 지상 부에서 현저함을 나타내고 있다.
본 실험 에서도 자성처리화분에 의해 대부분의 식물종에서 엽 내 질소성분의 유의성 있는 증가와 함께 엽록소 함량의 증가가 관찰되었으며, 질소함량의 상대적인 증가율이 보다 현저하였던 스파티필름 및 홀리아페페에서 엽록소 함량 역시 상대 적으로 높은 증가율을 나타내었다(Table 3). 다만 홀리아페 페의 경우 질소함량 증대율은 스파티필름에 크게 못 미쳤으나 엽록소함량의 증가율은 166%로 스파티필름의 69%에 비해 현저하게 높았으며 자성처리화분에서 질소함량 증대율이 통계적으로 유의하지 않았던 싱고니움의 경우도 엽록소 함량의 증대율은 87% 정도로 다른 수종에 비해 상대적으로 높았다. 질소의 분배양상은 환경조건 특히 광조건에 따라 달라질 수 있는데 일반적으로 저광조건에서는 엽록소를 포함한 thylakoid막으로의 질소분배율이 증가될 수 있다 (Seemann et al.
대조구와의 광합성률 차이는 광도가 높을수록 보다 현저해지는 경향이었으나 PPFD 100μmol · m-2 · s-1 정도의 저광조건에서도 유의성 있는 차이를 보여 관엽식물의 주된 식재공간인 실내의 저광조건에서도 자성처리화분에 의한 광합성 증대효과를 기대할 수 있을 것으로 보인다.
그러나 부위별로 줄기의 경우는 2배 이상 유의성 있게 생체중이 증가된 것으로 나타나 자성처리에 의한 지상부 생육증진 효과를 일부 관찰할 수 있었다. 반면 홀리아페페의 경우는 자성처리구와 대조구간 생체중이 지상 부와 지하부 모두 별다른 차이를 보이지 않았으며 줄기를 제외한 잎과 뿌리의 경우 평균적으로 약간 감소되는 경향을 보였다(Table 1).
, 2007). 본 실험 에서도 자성처리화분에 의해 대부분의 식물종에서 엽 내 질소성분의 유의성 있는 증가와 함께 엽록소 함량의 증가가 관찰되었으며, 질소함량의 상대적인 증가율이 보다 현저하였던 스파티필름 및 홀리아페페에서 엽록소 함량 역시 상대 적으로 높은 증가율을 나타내었다(Table 3). 다만 홀리아페 페의 경우 질소함량 증대율은 스파티필름에 크게 못 미쳤으나 엽록소함량의 증가율은 166%로 스파티필름의 69%에 비해 현저하게 높았으며 자성처리화분에서 질소함량 증대율이 통계적으로 유의하지 않았던 싱고니움의 경우도 엽록소 함량의 증대율은 87% 정도로 다른 수종에 비해 상대적으로 높았다.
이는두 식물종이 음지조건에 보다 잘 적응하고 있음을 나타내는 것이기도 한데, 저광조건에 대한 식물의 일반적인 적응양상은 엽록소 a/b 비율의 감소로 나타난다. 본 실험에서 홀리아 페페 및 싱고니움의 엽록소 a/b 비율이 낮다는 사실은 이 두식물종이 저광조건에 보다 적응되어 있음을 뒷받침한다(Table 3). 반면 스파티필름의 경우 대표적인 내음성 식물로 분류되지만 대조구에서도 엽록소 a/b 비율이 높고 1000μmol · m -2 · s-1 정도의 고광조건에서도 별다른 저해현상 없이 높은 광합성을 유지하는 것으로 나타났다.
2%)의 순서로 높게 나타났다. 부위별 건물중 역시 생체중과 유사하게 산호수와 스파티필름에서 잎과 줄기를 포함한 지상부의 건물중 증대현상이 지하부에 비해 현저한 것으로 조사되었으며 필레아의 경우 비교적 고른 증대율(잎 37.7%, 줄기 45.8%, 뿌리 48%)을 보이는 것으로 나타났다. 그러나 싱고니움 및 홀리아페페의 경우 전체적인 건물중에 있어 자성처리에 의한 증대효과가 나타나지 않았으며 오히려 약간 감소된 경향을 보였는데, 특히 두 식물종의 경우 자성처리 시 뿌리의 건물중 감소현상이 두드러진 것으로 나타났다(Table 1).
1%)로 높게 나타났다(Table 1). 부위별로는 스파티필름의 경우 잎의 생체중 증대율이 대조구와 비교하여 151%, 줄기의 경우 138% 정도로 지하부의 34.1%에 비해 줄기와 잎을 포함하는 지상부의 생육이 보다 현저하게 촉진된 것으로 나타났다. 산호수의 경우도 이와 유사하여 잎과 줄기의 생체중 증대율이 각각 94.
실험에 사용된 자석은 솔레노이드형 착자기를 이용하여 20kOe의 외부 자기장을 가하면서 일축방향으로 착자하여 영구자석화한 것으로 외경 40mm, 두께 10mm의 원판형 이방성 NdFeB계 소결자석이다. 산화 방지를 위해 니켈(Ni) 표면코팅을 실시하였으며 개별 자석의 표면자속밀도는 Gauss meter를 사용하여 측정한 결과 3,500G를 나타내었다.
스파티필름, 산호수 및 필레아는 생체중에 비해 유의성은 적었으나 건물중에 있어서도 자성처리에 따른 증대효과를 관찰할 수 있었다(Table 1). 식물종에 따른 건물중 증대율은 필레아가 42.
스파티필름, 산호수 및 필레아는 생체중에 비해 유의성은 적었으나 건물중에 있어서도 자성처리에 따른 증대효과를 관찰할 수 있었다(Table 1). 식물종에 따른 건물중 증대율은 필레아가 42.6% 정도로 가장 높았으며 스파티필름(37.3%) 및 산호수(30.2%)의 순서로 높게 나타났다. 부위별 건물중 역시 생체중과 유사하게 산호수와 스파티필름에서 잎과 줄기를 포함한 지상부의 건물중 증대현상이 지하부에 비해 현저한 것으로 조사되었으며 필레아의 경우 비교적 고른 증대율(잎 37.
5종의 관엽식물을 자성처리화분에서 6개월간 생육시킨 결과 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 생체중의 유의성 있는 증가가 관찰되었다. 식물종에 따른 생체중 증대율은 대조구를 기준으로 스파티필름이 67.1% 정도로 가장 높았으며 필레아 및 산호수의 순서(각각 58% 및 51.1%)로 높게 나타났다(Table 1). 부위별로는 스파티필름의 경우 잎의 생체중 증대율이 대조구와 비교하여 151%, 줄기의 경우 138% 정도로 지하부의 34.
종합적으로 이상의 결과들은 자성화분을 통한 자기장 처리가 일부 관엽식물종으로부터 광합성 및 생육을 증진시키는 효과가 있음을 제시하고 있다. 이와 같은 효과는 실험에 사용된 관엽식물종 가운데 스파티필름에서 가장 현저하였으며 산호수 및 필레아의 순으로 높게 나타났다. 특히 실험에 사용된 5종의 관엽식물 모두 자기장 처리를 통해 엽내 질소 및 엽록소 함량이 증대되는 것으로 나타났는데 이와 같은 결과들은 정자기에너지의 활용을 통해 관엽식물의 활용도를 높이고 그 적용범위를 확대시킬 수 있는 가능성을 제시하는 것으로 보인다.
자성처리화분에서의 생육이 식물의 광합성을 비롯한 가스교환 특성에 미치는 영향을 살펴본 결과 전반적으로 자성처리화분에서 생육시킨 경우 광합성이 다소 증대되는 경향을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 특히 자성처리화분에서의 생육증대효과가 가장 현저하게 나타난 스파티필름의 경우 광합성 역시 대조구에 비해 가장 현저한 증가경향을 나타내었다.
종합적으로 이상의 결과들은 자성화분을 통한 자기장 처리가 일부 관엽식물종으로부터 광합성 및 생육을 증진시키는 효과가 있음을 제시하고 있다. 이와 같은 효과는 실험에 사용된 관엽식물종 가운데 스파티필름에서 가장 현저하였으며 산호수 및 필레아의 순으로 높게 나타났다.
이와 같은 효과는 실험에 사용된 관엽식물종 가운데 스파티필름에서 가장 현저하였으며 산호수 및 필레아의 순으로 높게 나타났다. 특히 실험에 사용된 5종의 관엽식물 모두 자기장 처리를 통해 엽내 질소 및 엽록소 함량이 증대되는 것으로 나타났는데 이와 같은 결과들은 정자기에너지의 활용을 통해 관엽식물의 활용도를 높이고 그 적용범위를 확대시킬 수 있는 가능성을 제시하는 것으로 보인다.
1%에 비해 현저한 것으로 나타났다. 필레아의 경우 역시 잎과 줄기의 생체중 증대율이 각각 55.5%와 67%로 지하부의 48.8%에 비해 높았으나 스파티필름 및 산호수에 비해 비교적 고른 생육촉진 효과를 보이는 것으로 조사되었다(Table 1).
한편, 스파티필름 이외에 홀리아페페, 산호수 및 필레아의 경우도 자성처리구에서 유의성 있는 질소함량의 증가(각각 약 112%, 87% 및 75% 증가)가 관찰되었으나 스파티필름과 달리 광합성의 증가현상은 크게 유의적이지 않았다 (Figs. 2 and 3). 이는 실험에 사용된 식물종이 주로 실내에 도입되는 관엽식물임을 감안하여 음지조건에서 생육시킨 결과일 수 있다.
한편, 자성처리는 엽록소 a 및 엽록소 b를 모두 증가시키는 것으로 나타났으나 대부분 엽록소 a의 증가율이 보다 현저하기 때문에 엽록소 a/b 비율이 증가되는 경향을 보였다 (Table 3). 식물의 저광에 대한 적응과정에서 엽록소 a/b 비율이 감소되는 것은 광수확복합체상의 엽록소 함량은 증대 되지만 광계Ⅱ의 반응중심을 구성하는 엽록소 a가 감소되는 것에 기인한다.
한편, 자성처리화분에서 광합성 증가경향을 보인 식물종의 경우 증산율 또한 다소 증가된 것으로 나타났는데, 이는 자성처리 화분이 식물의 가스교환율을 증대시키거나 또는 광합성 기구의 효율을 보다 증진시키는 것, 혹은 두 가지 모두에 효과가 있을 수 있음을 제시하는 것이다. 식물에 의한 대기오염물질의 제거기작은 위에서 언급한 바와 같이 기공을 통한 엽내로의 흡수 외에도 조직표면, 주로 잎표면을 통한 흡착에 의해 이루어질 수 있다(Fowler, 1985; Smith, 1990).
Huang and Wang(2007)은 일반적인 가전제품을 사용할 때 형성되는 low frequency magnetic fields가 녹두 종자의 수분흡수를 증대시킨다는 사실을 제시한 바 있으며 Pittman and Ormrod (1970)도 자기장에 처리된 종자로부터 발아된 밀 유묘로부터 수분함량이 증대된다는 사실을 보고한 바 있다. 홀리아 페페를 제외한 4종의 관엽식물 모두 자성처리에 의해 조직내 함수율이 증가된 것으로 나타났으며 특히 자성처리화분에 의한 생육증대 효과가 크지 않았던 싱고니움의 경우도 조직 내 함수율이 대조구에 비해 유의성 있게 높았는데, 이는 자성처리화분에서 수분흡수가 보다 용이할 수 있다는 사실을 뒷받침하는 결과로 해석된다(Table 2).
후속연구
, 2008). 따라서 실내에 주로 도입되는 관엽식물로부터 이와 같은 자기장의 효과가 유도될 수 있다면 부적합한 실내 환경에 대한 식물의 적응력을 보다 향상시키고 더불어 실내 식물을 이용한 실내 환경개선 효과도 증진시킬 수 있을 것으로 기대된다.
, 2000) 실내 공기질 개선에 보다 효과적일 수 있다(Choi and Lee, 2012). 또한 자성처리화분에 의해 동화산물 축적에 보다 유리한 조건이 조성된다면 잠재적인 환경 적응력 향상을 통해 실내 환경 개선에 있어서 긍정적인 효과를 갖을 것으로 기대된다. 가스교환의 또 다른 주요 인자인 증산율의 경우 광합성률과 달리 광도가 증대됨에 따라 감소되거나 거의 일정한 수준으로 유지되는 경향을 보였다 (Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자성처리화분에서의 생육은 무엇을 증대시켯는가?
), 싱고니움(Syngonium podophyllum), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종 관엽식물을 대상으로 안쪽 바닥면에 표면자속밀도 3,500G의 이방성 NdFeB계 원형 소결영구자석을 장착하여 자성처리한 화분에서 6개월간 생육시켜 나타난 변화를 관찰하였다. 자성처리화분에서의 생육은 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 유의성 있는 생육증대를 유도하였으며 대부분의 식물종에서 조직 내 함수율을 증대시키는 것으로 나타났다. 스파티필름은 광합성률 또한 유의성 있게 증대되었으나 산호수 및 필레아의 경우 광합성률의 유의성 있는 증가가 나타나지 않았는데 이는 자성처리화분이 동화산물에 대한 정상적인 대사과정에서의 수요를 감소시킴으로써 생물량 축적에 보다 유리한 조건을 제공하는 것으로 해석된다.
실험 종료 후 수확한 식물체는 어떻게 나누어 생체중을 측정하였는가?
자성처리가 식물의 생육에 미치는 영향은 6개월간의 생육기간 동안 나타난 부위별 생체중 및 건물중의 변화를 통해 파악하였다. 실험 종료 후 수확한 식물체는 잎, 줄기 및 뿌리로 나누어 각각의 생체중을 측정하였으며 75℃의 건조기에서 1주간 완전히 건조시켜 건물중 측정에 이용하였다. 동일개체의 생체중 및 건물중으로부터 아래의 식을 통해 생체중에 대한 함수율을 추정하였다.
정자기장 처리가 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘을 파악하기 위해 누구를 대상으로 관찰하였는가?
본 연구는 정자기장 처리가 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘을 파악하기 위해 수행되었다. 이를 위해 스파티필름(Spathiphyllum spp), 산호수(Ardisia pusilla DC.), 싱고니움(Syngonium podophyllum), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종 관엽식물을 대상으로 안쪽 바닥면에 표면자속밀도 3,500G의 이방성 NdFeB계 원형 소결영구자석을 장착하여 자성처리한 화분에서 6개월간 생육시켜 나타난 변화를 관찰하였다. 자성처리화분에서의 생육은 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 유의성 있는 생육증대를 유도하였으며 대부분의 식물종에서 조직 내 함수율을 증대시키는 것으로 나타났다.
참고문헌 (33)
Allen, L.H. 1990. Plant responses to rising carbon dioxide and potential interactions with air pollutants. J. Environ. Quality 19:15-34.
Bennett, J.H. and A.C. Hill. 1973. Absorption of gaseous pollutants by a standardized canopy. J. Air Pollution Contol Assn. 23:203-206.
Bhatnager, D. and A.R. Deb. 1978. Some aspects of pregermination exposure of wheat seeds to magnetic field. II: Effects on some physiological processes. Seed Res. 6:14-22
Bjorkman, O. 1981. Responses to different quantum flux densities, p. 57-107. In: O.L. Lange, P.S. Nobel, C.B. Osmond, and H. Ziegler (eds.). Physiological plant ecology. Springer, Berlin, Heidelberg, New York.
von Caemmerer, S. and G.D. Farquhar. 1981. Some relationships between the biochemistry of photosynthesis and the gas exchange of leaves. Planta 153:376-387.
Chao, L. and D.R. Walker. 1967. Effect of magnetic field on germination of apple, apricot and peach seed. Hort. Sci. 2:152-153.
Chapin, F.S. III and R.A. Kedrowski. 1983. Seasonal changes in nitrogen and phosphorus fractions and autumn retranslocation in evergreen and deciduous taiga trees. Ecology 64:376-391.
Choi, J.H., K.W. Kwon, S.Y. Woo, and J.C. Chung. 2005. Stomatal changes following abscisic acid treatment in several broad-leaved trees undergoing artificial shade treatment. For. Sci. Technol. 1:20-26.
Choi, W.J. and K.H. Lee. 2012. A short overview on linking annual tree ring carbon isotopes to historical changes in atmospheric environment. For. Sci. Technol. 8:61-66.
Dhawi, F., J.M. Al-Khayri, and E. Hassan. 2009. Static magnetic field influence on elements composition in date palm (Phoenix dactylifera L.). Res. J. Agr. Biol. Sci. 5:161-166.
Duarte Diaz, C.E., J.A. Riquenes, B. Sotolongo, M.A. Portuondo, E.O. Quintana, and R. Perez. 1997. Effects of magnetic treatment of irrigation water on the tomato crop. Hort. Abstr. 69:494. (Abstr.)
Esitken, A. and M. Turan. 2004. Alternating magnetic field effects on yield and plant nutrient element composition of strawberry (Fragaria ${\times}$ ananassa cv. Camarosa). Acta Agric. Scand., Sect. B, Soil and Plant Sci. 54:135-139.
Fowler, D. 1985. Deposition of $SO_{2}$ onto plant canapies, sulfur dioxide and vegetation. Stanford University Press, Stanford, CA p. 389-402.
Furukawa, A., O. Isoda, H. Iwaki, and T. Totsuka. 1979. Interspecific difference in responses of transpiration to $SO_{2}$ . Environ. Control Biol. 17:153-159.
Mooney, H.A., P.J. Ferrar, and R.O. Slatyer. 1978. Photosynthetic capacity and carbon allocation patterns in diverse growth forms of Eucalyptus. Oecologia 36:103-111.
Pittman, U.J. and D.P. Ormrod. 1970. Physiological and chemical features of magnetically treated winter wheat seed and resultant seedlings. Can. J. Plant Sci. 50:211-217.
Prsa, I., F. Stampar, D. Vodnik, and R. Veberic. 2007. Influence of nitrogen on leaf chlorophyll content and photosynthesis of 'Golden Delicious' apple. Acta Agric. Scand., Sect. B, Soil Plant Sci. 57:283-289.
Racuciu, M., D. Creanga, and I. Horga. 2008. Plant growth under static magnetic field influence. Rom. J. Phys. 53:353-359.
Savostin, P.V. 1930. Magnetic growth relations in plants. Planta 12:327-330.
Seemann, J.R., T.D. Sharkey, J.L. Wang, and C.B. Osmond. 1987. Environmental effects on photosynthesis, nitrogen-use efficiency and metabolite pools in leaves of sun and shade plants. Plant Physiol. 84:796-802
Smith, W.H. 1990. Air pollution and forest. Springer-Verlag, New York.
Snyder, S.D. 1990. Building interiors, plants and automation. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, USA p. 5-29.
Son, K.C., S.H. Lee, S.G. Seo, and J.E. Song. 2000. Effects of foliage plant and potting soil on the absorption and adsorption of indoor air pollutants. J. Kor. Soc. Hort. Sci. 41:305-310.
Stange, B.C., R.E. Rowland, B.I. Rapley, and J.V. Podd. 2002. ELF magnetic field increase aminoacid uptake into Vicia faba L. roots and alter ion movement across the plasma membrane. Bioelectromagnetics 23:347-354.
Terashima, I. and J.R. Evans 1988. Effects of light and nitrogen nutrition on the organization of the photosynthetic apparatus in spinach. Plant Cell Physiol. 29:143-155.
Woo, K.S., J.H. Yoon, S.Y. Woo, S.H. Lee, S.U. Han, H.R. Han, S.G. Baek, and C.S. Kim. 2010. Comparison in disease development and gas exchange rate of Pinus densiflora seedlings artificially inoculated with Bursaphelenchus xylophilus and B. mucronatus. For. Sci. Technol. 6:110-117.
Yoon, J.W., K.C. Son, D.S. Yang, and J.K. Stanley. 2009. Removal of indoor tobacco smoke under light and dark conditions as affected by foliage plants. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 27:312-318.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.