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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 효율적인 토착종을 이용한 파종 식재 공법 개발에 앞서, 우선적으로 활용성이 높은 토착종 초본 종자를 선발하여 상토에서의 발아실험을 통해 발아특성을 파악하고, 초기 생장특성을 밝혀 자생종을 이용한 녹화공법 개발에 필요한 기초자료를 제공하는 데에 있다.
- 현재 급속녹화에 치중해 주로 외래종 또는 수입 종자가 활용되고 있고, 녹화에 사용되는 자생종 식재 공법의 경우 값 비싼 포트식재가 주를 이루고 있으며, 효율적인 토착종 파종공법은 거의 없는 실정이다. 본 연구는 이러한 실태를 개선하고자 하천 주변에서 흔하게 자생하는 수크령, 갈대, 억새를 대상으로 상토에서의 종자의 발아와 생장 특성을 구명하기 위해 실시되었다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 10일 동안 실험에 사용된 Incubator의 조건은 온도 25℃ 항온조건, 16시간 · 8시간의 광․암주기 조건으로 실시하였다.
- 파종량은 한 개 pot에 종자 100립씩 파종하였고, 실험구의 배치는 완전 임의배치법으로 파종방법당 6반복 실시하였다. 관수는 충분한 수분을 공급하기 위하여 실험기간동안 24시간 간격으로 조리개를 사용하여 1회 1500cc씩 계량하여 공급하였으며, 토양건조가 심한 경우에는 1일 2회로 관수 횟수를 늘렸다.
- 발아율 조사는 유근이 2mm 이상 자란 것을 발아종자로 판정하였으며, 발아가 멈추는 시점까지 조사하였다. 분석은 통계 프로그램 SPSS 18.
- 상토 발아실험을 진행하기에 앞서 종자의 휴면 유․무와 종자의 발아율을 확인하고자 별도의 처리 없이 예비발아실험을 실시하였다. 예비발아실험에 사용된 종자는 채종 후 건조하여 정선 후 직경 9cm의 Petri dish에 여과지 2매를 깔고 마르지 않도록 수시로 증류수를 공급한 후 종자 100립을 완전임의배치하고 3반복으로 실시하였다.
- 상토 생육실험은 상토 발아실험의 연속으로 온상에서 실시하였으며, 파종방법당 6반복으로 이루어진 실험구 식물의 생장량을 측정하였다. 측정 도구로는 버니어캘리퍼스를 사용하였다.
- 상토 발아실험을 진행하기에 앞서 종자의 휴면 유․무와 종자의 발아율을 확인하고자 별도의 처리 없이 예비발아실험을 실시하였다. 예비발아실험에 사용된 종자는 채종 후 건조하여 정선 후 직경 9cm의 Petri dish에 여과지 2매를 깔고 마르지 않도록 수시로 증류수를 공급한 후 종자 100립을 완전임의배치하고 3반복으로 실시하였다. 10일 동안 실험에 사용된 Incubator의 조건은 온도 25℃ 항온조건, 16시간 · 8시간의 광․암주기 조건으로 실시하였다.
- 2%였다. 온․습도의 측정 시간은 오후 2시이며 24시간 간격으로 측정하였다. 실험 장소가 온상이었으며 6∼8월에 거쳐 실험을 진행하였기 때문에 이와 같은 값을 나타냈다.
- 온상의 면적은 5m×10m이며, 기존 비닐하우스와 차이는 없다. 온상 내에 자기온습도기록계(SATO)를 배치하여 실험기간 동안 온도와 습도를 측정하였다. 실험용 pot의 크기는 직경 19cm, 높이 23cm, 표면적 283.
- 측정 도구로는 버니어캘리퍼스를 사용하였다. 측정 방법은 모든 식물의 초장을 측정하여 평균을 평균생장길이로 파악하였고, 3일 간격으로 약 8주 동안 초장을 측정하였다. 분석은 실험기간의 중간의 생장 값과 실험기간의 마지막날 생장 값의 유의성을 알아보기 위하여 식물 종별로 Duncan’s의 다중검정법으로 비교 분석하였다.
- OHAUS)을 이용하여 측정하였다. 크기와 무게는 식물종별로 3회 실시하여 평균을 조사하였다. 본 연구에서 사용된 종자의 길이와 폭, 1000립중, 형상과 채종 시기를 정리하면 Table 1과 같다.
- 복토법의 경우 각 실험구별로 각각 200cc 의 상토를 복토재로 하여 종자 흩뿌리기 후 복토하였고, 멀칭은 하지 않았다. 파종량은 한 개 pot에 종자 100립씩 파종하였고, 실험구의 배치는 완전 임의배치법으로 파종방법당 6반복 실시하였다. 관수는 충분한 수분을 공급하기 위하여 실험기간동안 24시간 간격으로 조리개를 사용하여 1회 1500cc씩 계량하여 공급하였으며, 토양건조가 심한 경우에는 1일 2회로 관수 횟수를 늘렸다.
- 파종방법은 종자 흩뿌리기, 종자 흩뿌리기 후 경운(이하‘경운법’으로 약칭함), 종자 흩뿌리기 후 복토 (이하 ‘복토법’로 약칭함)의 세 가지로 구분하였다.
- 하천에서 채취한 공시종자의 크기, 무게를 알아보기 위하여 자연건조 후 손으로 종피를 제거하고 무작위로 100립의 종자를 선별하여 버니어캘리퍼스로 크기를 측정하였고, 무게는 1000립을 전자저울(TD200. OHAUS)을 이용하여 측정하였다. 크기와 무게는 식물종별로 3회 실시하여 평균을 조사하였다.
대상 데이터
- ) Spreng.), 갈대 (Phragmites communis Trin.), 억새(Miscanthus sinensis Andersson)를 공시식물로 선정하였다. 공시 종자는 2012년 10월∼11월 동안에 충남 예산군을 중심으로 무한천과 신양천 유역에서 채취하였다.
- 공시 종자는 2012년 10월∼11월 동안에 충남 예산군을 중심으로 무한천과 신양천 유역에서 채취하였다.
- 온상 내에 자기온습도기록계(SATO)를 배치하여 실험기간 동안 온도와 습도를 측정하였다. 실험용 pot의 크기는 직경 19cm, 높이 23cm, 표면적 283.4cm2이다. 토양은 판매용 상토(흥농바이오상토)를 사용하였다.
- 토양은 판매용 상토(흥농바이오상토)를 사용하였다. 실험용 종자로는 손을 이용하여 직접 선별하는 입선법으로 발아율이 높고 발아세가 왕성한 우량종자를 선별하여 사용하였다.
- 실험은 공주대학교 산업과학대학 내 실험장에서 실시하였고, 실험장에는 실험을 위한 온상이 설치되어 있다. 온상의 면적은 5m×10m이며, 기존 비닐하우스와 차이는 없다.
- 4cm2이다. 토양은 판매용 상토(흥농바이오상토)를 사용하였다. 실험용 종자로는 손을 이용하여 직접 선별하는 입선법으로 발아율이 높고 발아세가 왕성한 우량종자를 선별하여 사용하였다.
데이터처리
- * Duncan’s multiple range test.
- 분석은 실험기간의 중간의 생장 값과 실험기간의 마지막날 생장 값의 유의성을 알아보기 위하여 식물 종별로 Duncan’s의 다중검정법으로 비교 분석하였다.
- 분석은 통계 프로그램 SPSS 18.0을 이용하여 식물종별로 발아율을 Duncan’s 의 다중검정법으로 비교 분석하였다.
- 실험시작 후 25일과 52일의 생장량 값을 Duncan’s의 다중검정법으로 분석하였다.
- 실험시작 후 25일과 52일의 생장량 값을 Duncan’s의 다중검정법으로 분석하였다.
이론/모형
- 상토 생육실험은 상토 발아실험의 연속으로 온상에서 실시하였으며, 파종방법당 6반복으로 이루어진 실험구 식물의 생장량을 측정하였다. 측정 도구로는 버니어캘리퍼스를 사용하였다. 측정 방법은 모든 식물의 초장을 측정하여 평균을 평균생장길이로 파악하였고, 3일 간격으로 약 8주 동안 초장을 측정하였다.
성능/효과
- 실험시작 후 25일과 52일의 생장량 값을 Duncan’s의 다중검정법으로 분석하였다. 25일 자료와 52일 자료에서 공통적으로 종자 흩뿌리기와 경운법과는 유의한 차이가 없으나, 복토법과 다른 파종방법 사이에는 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 7 참조).
- 실험시작 후 25일과 52일의 생장량 값을 Duncan’s의 다중검정법으로 분석하였다. 25일째 생장량은 경운법과 복토법 사이에 유의한 차이가 없으나 종자 흩뿌리기와는 각각 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 52일째 생장량은 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없으나, 복토법과는 각각 유의한 차이가 있었다(Table 3 참조).
- 25일째 생장량은 경운법과 복토법 사이에 유의한 차이가 없으나 종자 흩뿌리기와는 각각 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 52일째 생장량은 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없으나, 복토법과는 각각 유의한 차이가 있었다(Table 3 참조).
- 1%, 복토법 66%로 복토법에서 가장 우세하였다. 길이 생장에서는 중간 생장과 최종 생장에서 결과가 다른데, 최종 생장에서는 복토법에서 가장 우수하였지만, 중간 생장에서는 종자 흩뿌리기에서 가장 우수하였고, 복토법에서는 중간이었다. 다중검정법으로 분석한 결과 상토 발아율은 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없으나 복토법과는 모두 유의한 차이가 있는 것으로 밝혀졌고, 길이 생장 또한 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없지만, 복토법과는 모두 유의한 차이가 있었다.
- 5%로 복토법이 가장 우세한 것으로 나타났으며, 길이 생장 역시 종자 흩뿌리기 후 복토에서 가장 우수하였다. 다중검정법으로 분석한 결과 발아율에서는 세 가지 파종방법 사이에는 모두 유의한 차이가 있었고, 길이 생장에서는 복토법이 종자 흩뿌리기와는 유의한 차이가 없지만, 경운법과는 유의한 차이가 있었다.
- 8%로 복토법에서 가장 우세하였으며, 길이 생장도 복토법에서 가장 우수하였다. 다중검정법으로 분석한 결과 발아율에서는 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없지만, 복토법의 경우는 이들과 유의한 차이를 가지며, 길이 생장에서도 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에 유의한 차이가 없지만 복토법과는 유의한 차이를 가진다. 종합적으로 보면 복토법이 흩어뿌리기와 경운법에 비해 높은 발아율을 나타냈다.
- 길이 생장에서는 중간 생장과 최종 생장에서 결과가 다른데, 최종 생장에서는 복토법에서 가장 우수하였지만, 중간 생장에서는 종자 흩뿌리기에서 가장 우수하였고, 복토법에서는 중간이었다. 다중검정법으로 분석한 결과 상토 발아율은 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없으나 복토법과는 모두 유의한 차이가 있는 것으로 밝혀졌고, 길이 생장 또한 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없지만, 복토법과는 모두 유의한 차이가 있었다.
- 둘째, 갈대의 경우 발아율은 종자 흩뿌리기 51.8%, 경운법 62.6%, 복토법 71.5%로 복토법이 가장 우세한 것으로 나타났으며, 길이 생장 역시 종자 흩뿌리기 후 복토에서 가장 우수하였다. 다중검정법으로 분석한 결과 발아율에서는 세 가지 파종방법 사이에는 모두 유의한 차이가 있었고, 길이 생장에서는 복토법이 종자 흩뿌리기와는 유의한 차이가 없지만, 경운법과는 유의한 차이가 있었다.
- 종합적으로 수크령, 갈대, 억새의 상토 발아율은 세 가지 식물 모두 복토법에서 가장 우수하였고, 최종적인 상토 길이 생장량 역시 모두 복토법에서 가장 우수하였다. 또한 그 차이가 다른 파종방법과 통계적으로 유의한 것으로 나타나 종자와 토양의 혼합체를 이용한 취부공법의 높은 실행 가능성을 확인할 수 있었다.
- 별도의 처리 없이 25℃ 항온조건에서 발아 실험을 진행한 결과 세 종 모두 3일 만에 발아가 시작되었고, 수크령, 갈대, 억새의 평균 발아율은 각각 88.6%,, 74.2%, 66.7%로서 차이는 있지만 모두 양호한 발아율을 보여 휴면하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 특성으로 볼 때 자생지에서 채종 후 별도의 처리를 하지 않아도 높은 발아율을 나타낼 것으로 판단되었다.
- 본 연구에서 평균생장 길이는 발아가 시작된 시점부터 약 40일 동안 꾸준히 성장하였고 그 이후 정체되었다. 복토법과 경운법은 약 31일 동안 비슷한 생장량을 나타냈고, 그 이후에 복토법이 높은 생장량을 나타냈다. 반면 종자 흩뿌리기의 실험구는 일정한 생장량을 나타냈다(Figure 8참조).
- 본 연구에서 평균생장 길이는 발아가 시작된 시점부터 약 40일 동안 꾸준히 성장하였고 그 이후 정체되었다. 복토법과 경운법은 약 31일 동안 비슷한 생장량을 나타냈고, 그 이후에 복토법이 높은 생장량을 나타냈다.
- 본 연구에서의 평균생장 길이는 발아가 시작한 시점에서부터 측정하였는데, 약 40일 동안 급격히 성장하였으나 그 이후부터는 서서히 정체 됨을 나타냈다. 파종방법별로는 생육실험을 시작하고 약 12일 동안 비슷한 생장량을 나타냈고, 이후에는 복토법이 일정하게 증가했으며, 종자 흩뿌리기와 경운법의 실험구에서는 약간 정체 됨을 보였다.
- 평균생장 길이는 발아가 시작한 시점에서부터 측정하였는데 약 30일 동안 급격히 성장하였으나 그 이후부터는 서서히 정체됨을 나타냈다. 생육실험을 시작하고 열흘 동안은 비슷한 생장량을 나타냈고 30일 이후에는 복토법의 실험구가 다른 파종방법에 의한 실험구보다 생장량이 높게 나타났다(Figure 4 참조). 실험시작 후 25일째 되는 날의 생장량 값은 종자 흩뿌리기는 256.
- 수크령은 파종 후 4일 만에 발아가 시작되었으며, 발아가 멈추는 시점까지는 28일이 걸렸다. 세 가지 파종방법 중 복토가 우세한 발아율을 나타냈으며, 발아가 시작된 시점에서 7일 이후까지 발아율이 급속도로 올라갔으나 이후 서서히 정체되었다. 그러나 종자 흩뿌리기의 경우 초기 종자발아에서부터 발아가 멈추는 시점까지 꾸준한 발아율을 나타냈다(Figure 3 참조).
- 셋째, 억새의 경우 발아율은 종자 흩뿌리기 50.1%, 경운법 54.1%, 복토법 66%로 복토법에서 가장 우세하였다. 길이 생장에서는 중간 생장과 최종 생장에서 결과가 다른데, 최종 생장에서는 복토법에서 가장 우수하였지만, 중간 생장에서는 종자 흩뿌리기에서 가장 우수하였고, 복토법에서는 중간이었다.
- 수크령과 갈대, 억새의 종자로 인큐베이터에서 발아실험을 한 결과 타 연구에서와 마찬가지로 종자가 휴면하지 않고 발아율이 높았으며, 비교적 발아하기까지 짧은 일수를 나타냈다.
- 반면 종자 흩뿌리기의 실험구는 일정한 생장량을 나타냈다(Figure 8참조). 실험시작 후 25일의 생장량 값은 종자 흩뿌리기는 114.5mm, 경운법은 78.8mm, 복토법은 80.7mm를 나타냈다. 52일 생장량 값은 종자 흩뿌리기 309.
- 마지막 관찰에서는 세 가지 파종방법별 생장은 크게 차이나지 않았다(Figure 6 참조). 실험시작 후 25일의 생장량 값은 종자 흩뿌리기는 219.7mm, 경운법은 216.2mm, 복토법은 254.0mm였다. 실험시작 후 52일의 생장량 값을 분석해보면 종자 흩뿌리기는 617.
- 생육실험을 시작하고 열흘 동안은 비슷한 생장량을 나타냈고 30일 이후에는 복토법의 실험구가 다른 파종방법에 의한 실험구보다 생장량이 높게 나타났다(Figure 4 참조). 실험시작 후 25일째 되는 날의 생장량 값은 종자 흩뿌리기는 256.8mm이고, 경운법은 304.5mm, 복토법은 319.7mm였다. 한편, 52일째 되는 날의 생장량 값은 종자 흩뿌리기는 722.
- 7%로서 차이는 있지만 모두 양호한 발아율을 보여 휴면하지 않는 것으로 나타났다. 이러한 특성으로 볼 때 자생지에서 채종 후 별도의 처리를 하지 않아도 높은 발아율을 나타낼 것으로 판단되었다.
- 다중검정법으로 분석한 결과 발아율에서는 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없지만, 복토법의 경우는 이들과 유의한 차이를 가지며, 길이 생장에서도 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에 유의한 차이가 없지만 복토법과는 유의한 차이를 가진다. 종합적으로 보면 복토법이 흩어뿌리기와 경운법에 비해 높은 발아율을 나타냈다.
- 종합적으로 수크령, 갈대, 억새의 상토 발아율은 세 가지 식물 모두 복토법에서 가장 우수하였고, 최종적인 상토 길이 생장량 역시 모두 복토법에서 가장 우수하였다. 또한 그 차이가 다른 파종방법과 통계적으로 유의한 것으로 나타나 종자와 토양의 혼합체를 이용한 취부공법의 높은 실행 가능성을 확인할 수 있었다.
- 첫째, 수크령의 경우 발아율은 종자 흩뿌리기는 74%, 경운법 76.1%, 복토법은 92.8%로 복토법에서 가장 우세하였으며, 길이 생장도 복토법에서 가장 우수하였다. 다중검정법으로 분석한 결과 발아율에서는 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에는 유의한 차이가 없지만, 복토법의 경우는 이들과 유의한 차이를 가지며, 길이 생장에서도 종자 흩뿌리기와 경운법 사이에 유의한 차이가 없지만 복토법과는 유의한 차이를 가진다.
- 억새 상토 발아실험에서는 6일 만에 발아가 시작되었으며 최종발아까지는 33일이 걸렸다 (Figure 7 참조). 최종 발아율은 종자 흩뿌리기 50.2%, 경운법 54.2%, 복토법 66.0%로 집계되었다(Table 6 참조). 수크령이나 갈대에 비해 낮은 발아율을 나타냈다.
- 갈대 발아가 시작된 시점에서 10일 동안 비슷한 발아율을 나타냈고, 그 이후에 높은 발아율을 보였다(Figure 5 참조). 최종 발아율은 종자 흩뿌리기는 51.8%, 경운법은 62.7%, 복토법은 71.5%로 집계되었다(Table 4참조)
- 그러나 종자 흩뿌리기의 경우 초기 종자발아에서부터 발아가 멈추는 시점까지 꾸준한 발아율을 나타냈다(Figure 3 참조). 최종 발아율은 종자 흩뿌리기는 74.0%, 경운법은 76.2%,복토법은 92.8%로 집계되었다(Table 2 참조)
- 본 연구에서의 평균생장 길이는 발아가 시작한 시점에서부터 측정하였는데, 약 40일 동안 급격히 성장하였으나 그 이후부터는 서서히 정체 됨을 나타냈다. 파종방법별로는 생육실험을 시작하고 약 12일 동안 비슷한 생장량을 나타냈고, 이후에는 복토법이 일정하게 증가했으며, 종자 흩뿌리기와 경운법의 실험구에서는 약간 정체 됨을 보였다. 마지막 관찰에서는 세 가지 파종방법별 생장은 크게 차이나지 않았다(Figure 6 참조).
후속연구
- 다만, 본 연구는 자연조건이 아닌 온실 안에서 충분한 인공관수 조건하에서 이루어졌으므로, 다양한 수분조건의 실험을 통해 제한요인으로서 한계 수분조건의 규명이 필요하다. 또한 복토공에 사용된 토양이 상토 하나에 한정되었으므로, 향후 연구에서는 상토 이외의 실용적인 토양혼합물을 활용한 취부공법 고안 및 적용 실험이 필요하다.
- 다만, 본 연구는 자연조건이 아닌 온실 안에서 충분한 인공관수 조건하에서 이루어졌으므로, 다양한 수분조건의 실험을 통해 제한요인으로서 한계 수분조건의 규명이 필요하다. 또한 복토공에 사용된 토양이 상토 하나에 한정되었으므로, 향후 연구에서는 상토 이외의 실용적인 토양혼합물을 활용한 취부공법 고안 및 적용 실험이 필요하다. 최종적으로는 공법 적용 후에 자연적으로 유입되는 종과의 종간 경쟁 특성을 규명하기 위한 노지포장 적용 후 모니터링 연구도 필요할 것이다.
- 수크령과 갈대, 억새의 종자로 인큐베이터에서 발아실험을 한 결과 타 연구에서와 마찬가지로 종자가 휴면하지 않고 발아율이 높았으며, 비교적 발아하기까지 짧은 일수를 나타냈다. 발아율과 생리특성을 통해 별도의 처리 없이 자생지에서 채종한 종자의 활용 가능성이 높다고 판단된다.
- 국가의 지원을 통해서라도 자생식물의 종자생산과 식물 생산을 위한 체계의 구축이 필요하다. 앞으로 다양한 토착식물의 야생 종자를 공간과 지역의 특성에 따라 대량생산하는 연구가 필요하며, 아울러 토착식물의 뿌리 생육 및 활착에 대한 연구도 진행되어야 할 것이다.
- 또한 복토공에 사용된 토양이 상토 하나에 한정되었으므로, 향후 연구에서는 상토 이외의 실용적인 토양혼합물을 활용한 취부공법 고안 및 적용 실험이 필요하다. 최종적으로는 공법 적용 후에 자연적으로 유입되는 종과의 종간 경쟁 특성을 규명하기 위한 노지포장 적용 후 모니터링 연구도 필요할 것이다.
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