[국내논문]몽골 반건조 지역에서 토양 개량이 백양나무와 비술나무 묘목의 활착 및 생장에 미치는 영향 Effects of Soil Amendments on Survival Rate and Growth of Populus sibirica and Ulmus pumila Seedlings in a Semi-arid Region, Mongolia원문보기
본 연구는 몽골 반건조 지역 현지에서 토양 개량이 묘목의 활착 및 생장에 미치는 효과를 알아보기 위해 수행되었다. 이를 위하여 알칼리성 사질 토양인 연구대상지에 2년생 백양나무(Populus sibirica)와 비술나무(Ulmus pumila) 묘목을 심고 질소(시비량에 따라 2수준), 황, 인공보습제, 황토가공소재 등을 처리하였다. 4개월 뒤, 두 수종의 묘목 활착률은 질소 시비량의 증가에 따라 감소하였다. 일반적으로 질소의 시비는 양분을 공급하여 묘목의 활착률 및 생장을 높이는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구 결과에서 나타난 활착률 감소는 과다시비로 인한 토양 삼투압의 증가에 의한 것으로 보인다. 두 수종 모두 황토가공물질 처리구에서 근원경 생장에 유의한 증가가 나타났다. 그리고 백양나무의 경우 인공보습제 처리구에서도 근원경 생장이 유의하게 증가하였는데, 이는 백양나무가 건조에 내성이 있음에도 불구하고 수분 요구도가 높은 포플러속에 속하기 때문인 것으로 보인다. 반면 황 처리는 두 수종의 활착률과 근원경 생장 모두에서 효과가 없는 경향이 나타났는데, 이는 건조지 토양의 낮은 황산화율 때문으로 추정된다. 향후 건조/반건조 지역에서 토양 개량의 장기적인 효과를 알아보기 위하여 묘목 생장 및 토양 특성에 대한 지속적인 모니터링이 요구되며, 연구 수종에 적합한 시비량 산정을 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.
본 연구는 몽골 반건조 지역 현지에서 토양 개량이 묘목의 활착 및 생장에 미치는 효과를 알아보기 위해 수행되었다. 이를 위하여 알칼리성 사질 토양인 연구대상지에 2년생 백양나무(Populus sibirica)와 비술나무(Ulmus pumila) 묘목을 심고 질소(시비량에 따라 2수준), 황, 인공보습제, 황토가공소재 등을 처리하였다. 4개월 뒤, 두 수종의 묘목 활착률은 질소 시비량의 증가에 따라 감소하였다. 일반적으로 질소의 시비는 양분을 공급하여 묘목의 활착률 및 생장을 높이는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구 결과에서 나타난 활착률 감소는 과다시비로 인한 토양 삼투압의 증가에 의한 것으로 보인다. 두 수종 모두 황토가공물질 처리구에서 근원경 생장에 유의한 증가가 나타났다. 그리고 백양나무의 경우 인공보습제 처리구에서도 근원경 생장이 유의하게 증가하였는데, 이는 백양나무가 건조에 내성이 있음에도 불구하고 수분 요구도가 높은 포플러속에 속하기 때문인 것으로 보인다. 반면 황 처리는 두 수종의 활착률과 근원경 생장 모두에서 효과가 없는 경향이 나타났는데, 이는 건조지 토양의 낮은 황산화율 때문으로 추정된다. 향후 건조/반건조 지역에서 토양 개량의 장기적인 효과를 알아보기 위하여 묘목 생장 및 토양 특성에 대한 지속적인 모니터링이 요구되며, 연구 수종에 적합한 시비량 산정을 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.
This study was conducted to investigate effects of soil amendments on survival rate and growth of seedlings in a semi-arid region, Mongolia. 2-year-old Populus sibirica and Ulmus pumila seedlings were planted in alkaline sandy soils and treated with 2 levels of nitrogen, elemental sulfur, artificial...
This study was conducted to investigate effects of soil amendments on survival rate and growth of seedlings in a semi-arid region, Mongolia. 2-year-old Populus sibirica and Ulmus pumila seedlings were planted in alkaline sandy soils and treated with 2 levels of nitrogen, elemental sulfur, artificial moisture retention and converted loess. After 4 months, the seedling survival rate of both species decreased as the amount of nitrogen increased. Nitrogen has been generally known to increase seedling survival rate and growth by supplying nutrients, however, reduced survival rate in this study might be affected by consequential increase in soil osmotic pressure, which was caused by excessive nitrogen fertilization. The root collar diameter (RCD) growth of both species increased significantly by the treatment of converted loess, and only RCD growth of P. sibirica increased by the artificial moisture retention treatment. Although P. sibirica is drought-tolerant, it is in the group of Populus spp. which requires a high capacity of available water. Conversely, the elemental sulfur treatment showed no effect on survival rate and RCD growth for both species due to the low oxidation of sulfur in arid soils. The extended monitoring of seedling growth and soil characteristics is required to elucidate the long-term effects of soil amendments in the semi-arid region, and the further studies are also needed to examine the appropriate amount of fertilizers for both species.
This study was conducted to investigate effects of soil amendments on survival rate and growth of seedlings in a semi-arid region, Mongolia. 2-year-old Populus sibirica and Ulmus pumila seedlings were planted in alkaline sandy soils and treated with 2 levels of nitrogen, elemental sulfur, artificial moisture retention and converted loess. After 4 months, the seedling survival rate of both species decreased as the amount of nitrogen increased. Nitrogen has been generally known to increase seedling survival rate and growth by supplying nutrients, however, reduced survival rate in this study might be affected by consequential increase in soil osmotic pressure, which was caused by excessive nitrogen fertilization. The root collar diameter (RCD) growth of both species increased significantly by the treatment of converted loess, and only RCD growth of P. sibirica increased by the artificial moisture retention treatment. Although P. sibirica is drought-tolerant, it is in the group of Populus spp. which requires a high capacity of available water. Conversely, the elemental sulfur treatment showed no effect on survival rate and RCD growth for both species due to the low oxidation of sulfur in arid soils. The extended monitoring of seedling growth and soil characteristics is required to elucidate the long-term effects of soil amendments in the semi-arid region, and the further studies are also needed to examine the appropriate amount of fertilizers for both species.
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문제 정의
따라서 본 연구는 몽골 사막화지역에서 성공적인 조림을 위하여 여러 가지 토양 개량방법이 조림 수종의 활착률과 생장에 미치는 초기 영향을 알아보기 위하여 수행되었다.
제안 방법
식재 후 처음 일주일 동안은 매일 관수를 하였고, 그 후에는 점적관수시설을 설치하여 5일 간격으로 4 l/tree의 물을 공급하였다. 관수에 사용한 지하수는 온도조절을 위해 먼저 물탱크에 저장하였다가 사용하였으며, 수분 증발을 최소화하기 위해 기온이 높은 오후 시간을 피해 오전이나 저녁에 관수를 실시하였다.
그러나 N처리구(N1, N1+T, N1+S, N2, N2+T, N2+S)의 경우 활착률이 매우 낮고(0-50%), 주가지가 죽고 맹아가 발생한 경우가 많아 생장량을 측정할 수 없었다. 따라서 N처리구를 제외한 나머지 처리구(C, T, S, T+S, V, V+S)의 생장만을 비교, 분석하였다.
몽골 사막화지역 내 성공적인 조림을 위하여 현지 연구지에서 백양나무와 비술나무 묘목을 대상으로 토양 개량 처리를 하고 활착률과 생장량을 측정하였다. 백양나무와 비술나무 묘목의 활착률은 질소 시비량의 증가에 따라 감소하였는데 이는 질소의 과다시비에 의한 것으로 보인다.
묘목의 근원경 생장은 식재 직후(2013년 5월)와 여름 생장기간이 끝난 후(2013년 9월) 등 2회 측정하였다. 근원 경은 묘목 줄기의 지면으로부터 1 cm 위에 표시를 하고, 측정시기마다 동일한 부위를 측정하였다.
실연지의 토양 분석 결과를 바탕으로 토양 개량을 위한 처리로서 질소 비료(N), 인공 보습제(T: Terracottem, Terragreen, Korea), 황(S), 그리고 동국대학교에서 개발한 황토가공소재(V: 특허번호: 1008860820000) 등을 선택하였다. 백양나무에 대해서는 대조구(C), N1처리구(50 g/tree), N2처리구(100 g/tree), T처리구(3 g/tree), S처리구(200 g/ tree), V처리구(0.1% 희석액 4 l/tree), N1+T, N1+S, N2+T, N2+S, T+S, 그리고 V+S 처리구를 두었다. 또한 비술나무에 대해서는 N1과 N2의 처리량을 백양나무보다 2배 높여 N1은 100 g/tree, N2는 200 g/tree으로 하고, 다른 처리는 동일하게 하였다[Figure 1(b)].
질소의 시비량은 본 연구지와 환경 조건이 비슷한 연구논문을 참고하였고 황, 인공 보습제와 황토가공소재는 해당 제품 전문가의 의견을 참고하여 산정하였다. 식재 후 처음 일주일 동안은 매일 관수를 하였고, 그 후에는 점적관수시설을 설치하여 5일 간격으로 4 l/tree의 물을 공급하였다. 관수에 사용한 지하수는 온도조절을 위해 먼저 물탱크에 저장하였다가 사용하였으며, 수분 증발을 최소화하기 위해 기온이 높은 오후 시간을 피해 오전이나 저녁에 관수를 실시하였다.
또한 비술나무에 대해서는 N1과 N2의 처리량을 백양나무보다 2배 높여 N1은 100 g/tree, N2는 200 g/tree으로 하고, 다른 처리는 동일하게 하였다[Figure 1(b)]. 질소의 시비량은 본 연구지와 환경 조건이 비슷한 연구논문을 참고하였고 황, 인공 보습제와 황토가공소재는 해당 제품 전문가의 의견을 참고하여 산정하였다. 식재 후 처음 일주일 동안은 매일 관수를 하였고, 그 후에는 점적관수시설을 설치하여 5일 간격으로 4 l/tree의 물을 공급하였다.
연구대상지에는 주로 Achnatherum splendens, Agrostis trinii, Stipa krylovii, Festuca lenensis 등의 초본류가 자라고, 최근 기후변화로 인해 인근 초지가 사구로 변하는 사막화 현상을 보이고 있다. 토양 특성을 분석하기 위하여 임의의 3개소에서 깊이 15 cm까지의 토양을 채취하고 이를 혼합하여 풍건 후 토양의 물리, 화학적 성질을 측정하였다(National Academy of Agricultural Science, 2010). 연구대상지의 토양은 사질토양으로 염도는 1.
묘목의 활착률 및 생장조사는 식재 묘목 전수를 대상으로 하였다. 특히 백양나무의 활착률은 줄기가 정상적으로 생장한 묘목 또는 줄기는 죽었으나 맹아가 발생하여 살아 있는 묘목을 모두 활착한 것으로 분류하여 측정하였다.
대상 데이터
2013년 5월 9일, 50 m × 50 m 크기의 묘포장을 조성하고 백양나무(Populus sibirica L.)와 비술나무(Ulmus pumila L.) 2년생 묘목(2-0묘)을 식재하였다.
묘목의 활착률 및 생장조사는 식재 묘목 전수를 대상으로 하였다. 특히 백양나무의 활착률은 줄기가 정상적으로 생장한 묘목 또는 줄기는 죽었으나 맹아가 발생하여 살아 있는 묘목을 모두 활착한 것으로 분류하여 측정하였다.
실연지의 토양 분석 결과를 바탕으로 토양 개량을 위한 처리로서 질소 비료(N), 인공 보습제(T: Terracottem, Terragreen, Korea), 황(S), 그리고 동국대학교에서 개발한 황토가공소재(V: 특허번호: 1008860820000) 등을 선택하였다. 백양나무에 대해서는 대조구(C), N1처리구(50 g/tree), N2처리구(100 g/tree), T처리구(3 g/tree), S처리구(200 g/ tree), V처리구(0.
연구대상지는 몽골 라샨(Rashaant)솜 불강(Bulgan)지방 엘센타사라이(Elsentasarkhai)지역에 있는 몽골 사막화방지연구소(47°19'N, 103°42'E) 부근이다.
4 mm로 기온이 낮고 강수량이 적은 반건조지역이다. 연구대상지에는 주로 Achnatherum splendens, Agrostis trinii, Stipa krylovii, Festuca lenensis 등의 초본류가 자라고, 최근 기후변화로 인해 인근 초지가 사구로 변하는 사막화 현상을 보이고 있다. 토양 특성을 분석하기 위하여 임의의 3개소에서 깊이 15 cm까지의 토양을 채취하고 이를 혼합하여 풍건 후 토양의 물리, 화학적 성질을 측정하였다(National Academy of Agricultural Science, 2010).
데이터처리
각 자료의 평균값은 Tukey(P<0.05)의 다중검정법으로 비교하였으며, 모든 통계 분석에는 SAS 프로그램을 사용하였다.
생장량의 통계분석은 공분산 분석을 이용하였다. 식재 당시 묘목의 크기가 처리구별로 유의한 차이가 있었으므로, 초기 묘목의 크기를 공변량으로 처리하여 이들이 생장량에 미치는 영향을 제거하였다.
성능/효과
두 수종 모두에서 황토가공소재 처리가 근원경의 생장을 유의하게 증가시켰다. 황토가공소재는 주성분이 SiO2인 황토에 Na, K, Mg, Zn, Mo, Cu 등을 넣고 고온에서 이온화 시킨 것(Dongguk University IACF, 2009)으로서 묘목 생장에 필요한 무기양분을 공급하여 생장 증가에 영향을 미친 것으로 생각된다.
0%로 대조구의 활착률과 큰 차이가 없었다. 또한 N처리구간의 활착률을 비교할 경우, N1수준 처리구(N1, N1+T, N1+S)의 활착률이 N2수준 처리구(N2, N2+T, N2+S)보다 높아 시비량이 증가할수록 활착률이 감소하는 경향을 보였다[Figure 2(a)].
0%) 등의 순으로 나타났다[Figure 2(a)]. 모든 처리구의 활착률이 대조구와 비교하여 같거나 낮게 나타난 것으로 보아 각 처리는 활착률의 증가에 영향을 미치지 못하거나 오히려 감소시킨 것으로 보인다. N처리구(N1, N1+T, N1+S, N2, N2+T, N2+S)에서는 활착률이 20.
백양나무와 비술나무 묘목의 활착률은 질소 시비량의 증가에 따라 감소하였는데 이는 질소의 과다시비에 의한 것으로 보인다. 묘목 근원경 생장의 경우, 백양나무는 인공보습제와 황토가공소재 처리, 비술나무는 황토가공소재 처리에서 가장 큰 증가가 나타났다. 백양나무는 요수량이 높은 포플러속에 속하기 때문에 토양수분 보유력을 증가시키는 인공보습제의 효과가 컸던 것으로 보이며, 비술나무의 경우 황토가공소재의 양분공급이 생장에 영향을 미친 것으로 나타났다.
묘목 근원경 생장의 경우, 백양나무는 인공보습제와 황토가공소재 처리, 비술나무는 황토가공소재 처리에서 가장 큰 증가가 나타났다. 백양나무는 요수량이 높은 포플러속에 속하기 때문에 토양수분 보유력을 증가시키는 인공보습제의 효과가 컸던 것으로 보이며, 비술나무의 경우 황토가공소재의 양분공급이 생장에 영향을 미친 것으로 나타났다. 반면, 황 처리는 활착률과 근원경 생장 모두에서 별다른 효과가 없는 것으로 나타났는데, 이는 건조지 토양의 낮은 황 산화율 때문으로 추정되며 황 산화율을 높이기 위한 토양환경조성이 필요한 것으로 보인다.
백양나무의 근원경 생장은 T처리구(1.69 mm)와 V+S처리구(1.35 mm)에서 대조구(0.74 mm)보다 유의하게 증가 하였다. 또한 통계적으로 유의하지는 않으나 V처리구 (1.
본 연구에서 두 수종 모두에서 N처리구의 활착률이 저조하게 나타났다. 일반적으로 질소 시비는 묘목의 활착률을 높이는 것으로 알려져 있으나(Ceccon et al.
비술나무의 근원경 생장은 V처리구(1.63 mm)와 V+S처리구(1.64 mm)에서 대조구(0.37 mm)보다 유의한 증가가 있었다. 또한 T처리구(0.
토양 특성을 분석하기 위하여 임의의 3개소에서 깊이 15 cm까지의 토양을 채취하고 이를 혼합하여 풍건 후 토양의 물리, 화학적 성질을 측정하였다(National Academy of Agricultural Science, 2010). 연구대상지의 토양은 사질토양으로 염도는 1.26 dS/m로 낮았으나, 토양질소는 0.04%, 인(P2O5)은 10.11 mg/kg 그리고 양이온치환용량 (CEC)은 3.16 cmolc/kg 등으로 양분이 부족하고, 산도가 pH 8.46으로 높은 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 연구 결과 이 시비량은 본 연구지와 연구 대상 수종에는 적정량 이상이었던 것으로 사료된다. 따라서 50 g/tree 보다 더 적은 시비량이 요구되며, 적절한 시비량 산정을 위하여 수종별 양분 요구도와 요수량 등에 대한 현지 연구가 추가로 필요한 것으로 생각된다.
반면, 황 처리는 활착률과 근원경 생장 모두에서 별다른 효과가 없는 것으로 나타났는데, 이는 건조지 토양의 낮은 황 산화율 때문으로 추정되며 황 산화율을 높이기 위한 토양환경조성이 필요한 것으로 보인다. 향후 사막화지역에서 토양 개량의 장기적인 효과를 알아보기 위하여 묘목 생장 및 토양 특성 등에 대한 지속적인 모니터링이 요구되며, 연구 대상 수종에 적합한 시비량 산정을 위한 추가 연구가 필요한 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
공분산 분석에서 제거한 사항은?
생장량의 통계분석은 공분산 분석을 이용하였다. 식재 당시 묘목의 크기가 처리구별로 유의한 차이가 있었으므로, 초기 묘목의 크기를 공변량으로 처리하여 이들이 생장량에 미치는 영향을 제거하였다. 각 자료의 평균값은 Tukey(P<0.
몽골이 겪고 있는 문제는?
몽골은 전 국토 면적의 약 90%가 사막화의 영향을 받고 있어 그 문제가 매우 심각하고 시급하나, 몽골이 독립적으로 이 문제를 감당하기에는 경제적 기술적인 어려움이 있어 국제사회의 지원을 필요로 하고 있다(Mandakh et al., 2007; Moon and Park, 2004).
사막화 지역의 특징은?
사막화 지역은 대개 바람이 심하고 건조하며 토양이 열악하여 체계화된 조림기술이 요구된다. 그러나 몽골의 사막이나 사막화에 대한 연구는 미비한 편이며, 몽골의 기후와 환경에 적합한 조림방법에 대한 연구가 절실한 실정이다(Munkhtsetseg, 2011).
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