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문제 정의
- ,1987). 그렇기 때문에 본 연구에서는 어떤 환경요인의 영향을 받았는지 알아보기 위해 다변량 분산분석을 실시하였다. 그 결과, 섬시호는 대부분 지상부의 생육과 기관의 발달에 환경요인 중에서 CO2+온도상승의 영향을 받았다.
- 더불어 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지에 대한 연구는 전무하다. 이에 본 연구에서는 멸종위기식물인 섬시호를 대상으로 최근 가장 큰 기후변화의 원인인 CO2+온도상승과 식물의 생육 및 분포에 결정적으로 중요한 광, 수분, 토양영양소 환경요인을 통제된 실내에서 구배별로 조합 처리하여 이에 대한 섬시호의 생육반응이 어떻게 일어나는지 알아보고, 기후변화환경 하에서의 보전방안을 마련하고자 시도하였다.
제안 방법
- CO2+온도상승 요인에 따라 대조구(ambient CO2+ambient temperature)와 CO2+온도상승구(elevated CO2+eleaveted temperature)로 구분하였는데, 대조구는 야외 온도와 CO2농도(340∼370ppm)로 하고, CO2+온도상승구는 지구온난화 시나리오(SRES B1)로 대조구보다 CO2 농도는 약 2배 (690∼770ppm), 온도는 약 2℃ 높게 유지시켰다(Figure 1).
- , Japan)를 설치하여 측정하였고, 통풍의 조절로 2℃ 차이가 나도록 하였다. CO2는 CO2+온도상승구 밖에 CO2 가스통 2개를 설치한 뒤, 각각의 CO2 가스통에 지름 0.2㎜인 호스를 연결하여 주입하였고, CO2 농도는 이산화탄소 농도 측정로거(TEI7001, Onset computer, USA)로 측정한 후 Gas regulator로 조절하여 유지하였다.
- 66 μmol m-2s-1)의 3구배로 하였다. 광량은 차광막의 두께로 조절하였고, 이 때 광 구배는 태양의 이동을 고려하여 맑은 날 계절별로 하루 동안 조도계를 이용해 측정 후 그 평균값으로 결정하였다.
- 3㎝, 높이 12㎝)에 파종하여 발아시켰다. 그 후, 환경구배 당 각각의 화분(지름 24㎝, 높이 23.5㎝)에 세 개체씩 이식하여 2011년 7월까지 처리하였다. 측정 항목은 지상부 길이(㎝), 잎 수(ea), 잎 폭(㎝), 잎몸 길이(㎝) 그리고 잎자루 길이(㎝)이다.
- 대조구와 CO2+온도상승구의 실험이 수행된 온실의 온도는 각각 같은 높이에 디지털 데이터 온도계(TR-71U, T&D Co., Japan)를 설치하여 측정하였고, 통풍의 조절로 2℃ 차이가 나도록 하였다.
- 본 연구에서 환경요인의 구배는 기후변화의 원인인 CO2+온도상승과 모든 식물의 분포와 생육에 결정적으로 중요하다고 알려진 광, 수분, 토양영양소의 4가지 환경요인을 조합하여 처리하였다.
- 지구온난화로 CO2 농도와 온도가 증가함으로써 멸종위기식물인 섬시호가 어떻게 변화 될지를 알아보기 위해 환경 구배에 따른 섬시호의 생육변화에 대해 비교하였다(Figure 2).
- 포장용수량이 700mL인 것을 고려하여 이보다 적은 300mL(M1)와 500mL(M2)를 6∼7일 간격으로 그리고 건조한 때에는 4∼5일 간격으로 각각 공급하였다.
대상 데이터
- 2009년 6월에 수확하여 4℃ 냉장고에 보관한 섬시호 종자를 2010년 3월 5일 플라스틱 사각화분(길이 51㎝, 폭 15.3㎝, 높이 12㎝)에 파종하여 발아시켰다. 그 후, 환경구배 당 각각의 화분(지름 24㎝, 높이 23.
- 영양소는 NH4+ 80∼100mg/L, NO3 150∼200mg/L, P2O5 230∼330mg/L와 K2O 80∼120mg/L인 홍농 바이오 상토(주, 몬산토 코리아)를 사용하였다. 모래는 세척하여 유기물이 제거된 것을 사용하였다. 야외에서 일반적인 유기물 함량 5%이지만 섬시호의 최적 환경조건을 찾기 위하여 이와 같이 설계하였다.
- , 2006). 본 실험은 2007년 국립환경과학원에서 분양받은 섬시호를 대상으로 2010년 3월초부터 2011년 7월까지 충남 공주시에 위치한 유리온실에서 진행되었다.
- 영양소는 NH4+ 80∼100mg/L, NO3 150∼200mg/L, P2O5 230∼330mg/L와 K2O 80∼120mg/L인 홍농 바이오 상토(주, 몬산토 코리아)를 사용하였다.
데이터처리
- 05). F and P values for the repeated measures ANOVA with light, moisture, nutrient, CO2 concentration, temperature and their interactions as aboveground growth characteristics as response variables.
- 환경요인 구배에 따른 섬시호의 생육적 반응의 경향성을 밝히기 위하여 환경요인의 각 구배에 따른 반응의 평균치를 이용하여 일원분산분석(One-way ANOVA)을 실시하였다. 구배별 차이 유의성은 일원분산분석을 이용하였다. Fisher 최소유의차 법으로 5% 유의수준에서 차이를 검정하였다 (No and Jung, 2002).
- 또한, 섬시호의 생육반응에 대한 CO2+온도상승, 광, 수분 및 영양소 그리고 그들의 상호작용의 영향을 알아보기 위해 다변량 분산분석(MANOVA)을 실시하였다.
- 환경요인 구배에 따른 섬시호의 생육적 반응의 경향성을 밝히기 위하여 환경요인의 각 구배에 따른 반응의 평균치를 이용하여 일원분산분석(One-way ANOVA)을 실시하였다. 구배별 차이 유의성은 일원분산분석을 이용하였다.
성능/효과
- CO2+온도상승과 광 조건에서는 잎 폭이 CO2+온도상승과 광의 영향을 받았고, 잎자루 길이가 CO2+온도상승의 영향을 받았다. CO2+온도상승과 수분 조건에서는 지상부 길이, 잎 수, 잎 폭, 잎몸 길이, 잎자루 길이 모두가 CO2+온도 상승의 영향을 받았다.
- +온도상승의 영향을 받았다. CO2+온도상승과 수분 조건에서는 지상부 길이, 잎 수, 잎 폭, 잎몸 길이, 잎자루 길이 모두가 CO2+온도 상승의 영향을 받았다. 그리고 CO2+온도상승과 영양소 조건에서는 지상부 길이, 잎 수, 잎 폭, 잎몸 길이, 잎자루 길이 모두가 CO2+온도상승의 영향을 받았고, 잎 수와 잎 폭이 영양소의 영향을 받았으며, 잎자루 길이가 CO2+온도상승과 영양소의 상호작용에 의해 영향을 받았다(Table 1).
- 그렇기 때문에 본 연구에서는 어떤 환경요인의 영향을 받았는지 알아보기 위해 다변량 분산분석을 실시하였다. 그 결과, 섬시호는 대부분 지상부의 생육과 기관의 발달에 환경요인 중에서 CO2+온도상승의 영향을 받았다.
- CO2+온도상승과 수분 조건에서는 지상부 길이, 잎 수, 잎 폭, 잎몸 길이, 잎자루 길이 모두가 CO2+온도 상승의 영향을 받았다. 그리고 CO2+온도상승과 영양소 조건에서는 지상부 길이, 잎 수, 잎 폭, 잎몸 길이, 잎자루 길이 모두가 CO2+온도상승의 영향을 받았고, 잎 수와 잎 폭이 영양소의 영향을 받았으며, 잎자루 길이가 CO2+온도상승과 영양소의 상호작용에 의해 영향을 받았다(Table 1).
- 본 연구에서 섬시호는 수분함량이 높지 않고 유기물함량이 높은 곳에서 잘 자라며, 지상부의 생육과 기관의 발달에 대부분 CO2+온도상승의 영향을 받았다. 그러나, 생육에 차이가 있는 것은 잎 수와 잎 폭 뿐이었다.
- 그러나, 생육에 차이가 있는 것은 잎 수와 잎 폭 뿐이었다. 잎 수는 광이 낮은 구배와 영양소가 높은 구배에서 대조구에 비해 CO2+온도 상승구에서 많았고, 잎 폭은 광과 영양소가 중간 구배에서 대조구에 비해 CO2+온도상승구에서 좁았다.
후속연구
- 이러한 이유는 모든 종마다 CO2 농도와 온도에 반응하는 특이성을 가지고 있고, 여러 복합적인 요인에 의해 식물의 생장이 이루어지기 때문으로 판단된다. 또한, 식물의 생육 반응은 환경요인에 대한 내성에 따라 다르게 나타나기 때문에 멸종위기종의 생태적 지위폭 연구를 병행한 결과를 토대로 보전방안을 마련해야 할 것이다.
- 본 연구결과를 토대로 미래기후환경 하에서 섬시호의 보전을 위해서는 섬시호 자생지에 NH4+, NO3, P2O5, K2O 등이 포함된 상토를 공급하고, 섬시호 자생지가 파괴되지 않도록 보호책 설치와 불법 채취 경고판 설치 등의 보전대책을 실시하여야 한다. 또한 섬시호의 자생지와 유사한 환경 조건을 가진 곳을 선정하여 복원함으로써 서식지를 확대하여야 한다.
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