토양개량제 처리가 물푸레나무와 소나무 묘목의 생장과 양분농도에 미치는 영향 The Effects of Soil Improvements on Growth and Tissue Nutrient Concentrations of Fraxinus rhynchophylla and Pinus densiflora Seedlings in a Nursery원문보기
The production of high quality seedlings is a very important phase in silvicultural systems for successful reforestation or restoration. The purpose of this study was to measure both growth performances and nutrient responses of Fraxinus rhynchophylla and Pinus densiflora seedlings, which are commer...
The production of high quality seedlings is a very important phase in silvicultural systems for successful reforestation or restoration. The purpose of this study was to measure both growth performances and nutrient responses of Fraxinus rhynchophylla and Pinus densiflora seedlings, which are commercially planted in Korea, according to soil improvement treatments. We applied 8 types of soil improvements: control with no treatment, compost B and compost Y as organic materials, vermiculite, perlite, two level of zeolite, and mix of vermiculite, perlite, and zeolite as inorganic materials in a permanent national nursery. Only compost B treatment significantly increased soil pH, organic matter, total nitrogen, available phosphorus, exchangeable potassium and calcium at the 0-10 cm soil depth. The growth of F. rhynchophylla and P. densiflora was the highest at the compost B treatment and the lowest at the vermiculate treatment. Compost B treatment allocated more carbon to aboveground than belowground by 39%, especially to foliage. On the vector diagnosis, there was 'shortage' on compost B treatment because of all increases of N contents, N concentrations, and growth and 'over accumulation' on vermiculite treatment because of more N uptake compared with dry weight increase. This study suggested optimal use of soil improvements is very important to improve soil quality in a permanently used nursery.
The production of high quality seedlings is a very important phase in silvicultural systems for successful reforestation or restoration. The purpose of this study was to measure both growth performances and nutrient responses of Fraxinus rhynchophylla and Pinus densiflora seedlings, which are commercially planted in Korea, according to soil improvement treatments. We applied 8 types of soil improvements: control with no treatment, compost B and compost Y as organic materials, vermiculite, perlite, two level of zeolite, and mix of vermiculite, perlite, and zeolite as inorganic materials in a permanent national nursery. Only compost B treatment significantly increased soil pH, organic matter, total nitrogen, available phosphorus, exchangeable potassium and calcium at the 0-10 cm soil depth. The growth of F. rhynchophylla and P. densiflora was the highest at the compost B treatment and the lowest at the vermiculate treatment. Compost B treatment allocated more carbon to aboveground than belowground by 39%, especially to foliage. On the vector diagnosis, there was 'shortage' on compost B treatment because of all increases of N contents, N concentrations, and growth and 'over accumulation' on vermiculite treatment because of more N uptake compared with dry weight increase. This study suggested optimal use of soil improvements is very important to improve soil quality in a permanently used nursery.
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문제 정의
이 연구의 목적은 장기간 묘목 생산에 이용된 고정 포지를 대상으로 다양한 토양개량제 처리가 토양 개량 및 경제수종인 물푸레나무와 소나무 묘목의 초기 생장과 양분함량에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 이 연구에서는 양분벡터분석을 통해 식물체 양분농도와 양분함량, 생장 사이의 복잡한 상관관계를 주관적 편견 없이 해석함으로써 장기간 사용한 고정 묘포의 토양을 개량할 수 있는 기술을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
제안 방법
처리에 따른 생장반응을 측정하기 위해 처리 20주 후에 2수종 모두 간장과 근원경을 측정하였다. 가장자리 효과를 제거하기 위하여 가장자리 3줄을 제외하고 안쪽에서 묘고와 근원경을 측정하였다. 바이오매스 생산량을 측정하기 위하여 물푸레나무를 대상으로 조사구 중심부에서 임의로 4본을 선정하여 뿌리가 상하지 않도록 굴취하였다.
3)하였다. 간장과 근원경은 식재 초기 값을 고려한 공분산분석(Covariate analysis)을 유의수준 5%에서 수행하였다.
묘목의 초기 생장을 조사하기 위하여 식재 2주 후에 간장과 근원경을 측정하였다. 근원경은 지상으로부터 1 cm 높이에서 측정하였으며, 측정한 자리에 흰 페인트로 표시하여 이후에도 같은 위치를 측정할 수 있도록 하였다. 식재 후 4주 동안 3일 간격으로 관수하였고, 그 후는 건조시에 충분히 관수하였다.
대조구로 쓰인 무처리, 톱밥퇴비(이후부터 ‘퇴비B’로 명칭함)와 청초퇴비(이후부터 ‘퇴비Y’로 명칭함), 질석(vermiculite), 펄라이트(perlite), 비석(zeolite) 2수준, 그리고 질석+펄라이트+비석 혼합처리(Table 1)를 30 cm 깊이의 묘포 토양과 잘 섞어 처리하였다.
모든 처리는 3회 반복을 두어 포지에 무작위로 배치하였다(2 수종 × 8 토양개량제처리 × 3 반복 = 48 시험구).
묘목 식재 전 토성과 화학성을 조사하기 위하여 임의의 3지점을 선정한 후 토양 깊이 0-10, 20-30, 30-60, 60-100 cm에서 토양을 채취하여 아래와 같이 분석하였다.
모든 식재는 하루 안에 이루어졌고, 식재 후 충분히 관수하였다. 묘목의 초기 생장을 조사하기 위하여 식재 2주 후에 간장과 근원경을 측정하였다. 근원경은 지상으로부터 1 cm 높이에서 측정하였으며, 측정한 자리에 흰 페인트로 표시하여 이후에도 같은 위치를 측정할 수 있도록 하였다.
묘상 위에 1 m × 1 m 크기의 조사구를 만들고, 조사구 사이에는 100 cm 이상 거리를 두어 완충역할과 동시에 작업로로 이용하였다.
물푸레나무 조직의 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 농도를 측정하기 위해 건조한 식물체를 부위별로 나누어 Wiley mill로 곱게 간 후, H2SO4와 HClO4혼합용액을 이용하여 Block digestor(BD-46, Lachat Ins., USA)방법으로 유기물을 분해하였다. 전처리를 마친 시료는 Automated Ion Analyzer (Quik Chem AE, Lachat Ins.
굴취된 묘목은 흐르는 물로 3번 이상 씻어 뿌리 표면의 흙을 제거하였다. 씻은 묘목을 잎, 줄기, 뿌리로 나누어 65℃의 항온기에서 1주일간 건조시킨 후 부위별 건중량을 측정하였다.
이 실험에서는 대조구를 포함하여 8가지 토양개량처리를 아래와 같이 수행하였다. 대조구로 쓰인 무처리, 톱밥퇴비(이후부터 ‘퇴비B’로 명칭함)와 청초퇴비(이후부터 ‘퇴비Y’로 명칭함), 질석(vermiculite), 펄라이트(perlite), 비석(zeolite) 2수준, 그리고 질석+펄라이트+비석 혼합처리(Table 1)를 30 cm 깊이의 묘포 토양과 잘 섞어 처리하였다.
, USA)방법으로 유기물을 분해하였다. 전처리를 마친 시료는 Automated Ion Analyzer (Quik Chem AE, Lachat Ins., USA)를 이용해 식물체 N, P 농도를 측정하였고, Atomic Absorption Spectrometer(AA280FS, USA)를 이용해 식물체 K 농도를 측정하였다.
처리에 따른 생장반응을 측정하기 위해 처리 20주 후에 2수종 모두 간장과 근원경을 측정하였다. 가장자리 효과를 제거하기 위하여 가장자리 3줄을 제외하고 안쪽에서 묘고와 근원경을 측정하였다.
전질소는 1g의 토양시료를 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산 (P2O5)은 Lancaster법을 이용하였다. 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+, Na+은 1N의 NH4OAc을 이용해 추출한 뒤 Atomic Absorption Spectrometer(AA280FS, USA)를 사용해 측정하였다. 양이온치환능력(CEC)은 1N의 HN4OAc와 CH3COOH용액으로 양이온을 추출한 후 Brown법으로 측정하였다.
대상 데이터
묘고와 근원경이 유사한 묘목을 선정하여, 1 m × 1 m 처리구에 물푸레나무는 64본(묘목과 묘목 사이의 식재 거리 12.5 cm), 소나무는 90본(묘목과 묘목 사이의 식재 거리 11.1 cm)을 식재하였다.
가장자리 효과를 제거하기 위하여 가장자리 3줄을 제외하고 안쪽에서 묘고와 근원경을 측정하였다. 바이오매스 생산량을 측정하기 위하여 물푸레나무를 대상으로 조사구 중심부에서 임의로 4본을 선정하여 뿌리가 상하지 않도록 굴취하였다. 굴취된 묘목은 흐르는 물로 3번 이상 씻어 뿌리 표면의 흙을 제거하였다.
수종 본 연구는 경기도 양평에 위치한 용문양묘사업소(경기도 양평군 용문면 어수길 91; 북위 37° 48’, 동경 127° 60’)에서 수행되었다.
시험지는 용문양묘사업소 내에서 장기간 묘목 생산에 이용된 포지를 깊게 (45 cm) 경운한 후에 1 m × 25 m의 묘상을 동서로 배치하였다.
토양개량제 처리 후에 토양의 물리성과 화학성을 분석하기 위해 무작위로 3지점을 선정하고 0-10 cm깊이에서 토양 시료를 채취하였다. 토성은 30℃에서 hydrometer법을 사용하여 측정하였다.
데이터처리
Duncan의 다중 비교 검정(Duncan’s multiple comparison tests)을 이용하여 토양개량제처리에 따른 토양특성과 식물체 양분 농도를 유의수준 5%에서 통계 분석(SAS 9.3)하였다.
이론/모형
치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+, Na+은 1N의 NH4OAc을 이용해 추출한 뒤 Atomic Absorption Spectrometer(AA280FS, USA)를 사용해 측정하였다. 양이온치환능력(CEC)은 1N의 HN4OAc와 CH3COOH용액으로 양이온을 추출한 후 Brown법으로 측정하였다.
토성은 30℃에서 hydrometer법을 사용하여 측정하였다. 유기물 함량은 Tyurin법으로 측정하였으며, 토양산도(pH)와 전기전도도(EC)는 10g의 토양을 증류수에 1：5 비율로 희석하여 측정하였다. 전질소는 1g의 토양시료를 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산 (P2O5)은 Lancaster법을 이용하였다.
유기물 함량은 Tyurin법으로 측정하였으며, 토양산도(pH)와 전기전도도(EC)는 10g의 토양을 증류수에 1：5 비율로 희석하여 측정하였다. 전질소는 1g의 토양시료를 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였고, 유효인산 (P2O5)은 Lancaster법을 이용하였다. 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+, Na+은 1N의 NH4OAc을 이용해 추출한 뒤 Atomic Absorption Spectrometer(AA280FS, USA)를 사용해 측정하였다.
처리에 따른 물푸레나무의 생장과 양분변화를 설명하기 위해 수정된 양분벡터분석(Haase and Rose, 1995; Timmer, 1996)을 적용하였다. 양분벡터분석에 대한 해석은 다음과 같다.
토양개량제 처리 후에 토양의 물리성과 화학성을 분석하기 위해 무작위로 3지점을 선정하고 0-10 cm깊이에서 토양 시료를 채취하였다. 토성은 30℃에서 hydrometer법을 사용하여 측정하였다. 유기물 함량은 Tyurin법으로 측정하였으며, 토양산도(pH)와 전기전도도(EC)는 10g의 토양을 증류수에 1：5 비율로 희석하여 측정하였다.
성능/효과
모래함량이 높고 유기물함량이 낮은 본 연구지와 같은 고정 포지에서는 질석과 펄라이트 같은 무기질 토양개량제보다는 퇴비B 같은 유기 질퇴비가 토양개량 효과가 높고 식물생장도 증가시킴을 보여주고 있다. 이 연구는 토양개량제는 토양 특성에 적합하게 사용해야 하고 또한 수종에 따른 특성도 고려되어 적용되야 함을 보여주고 있다.
물질생장량은 처리 간에 통계적인 유의성은 없었으나(P = 0.22), 수고와 근원경 생장처럼 퇴비B 처리에서 가장 높았고(대조에 비해 39% 높음), 질석 처리에서 가장 낮았다(대조에 비해 25% 낮음) (Figure 4). 지상부 물질생산량도 토양개량제 처리에 따른 유의한 차이는 보이지 않았지만(P = 0.
농도와 생장을 함께 분석하면 흡수량에 대한 생장 비율 변화를 해석할 수 있고 이는 식물체 내에서 발생할 수 있는 ‘양분희석’ 또는 ‘과량집적’을 진단할 수 있다(Timmer and Stone, 1978). 본 연구에서 활용한 양분벡터분석은 건중량의 변화, 식물체 양분 농도의 변화, 식물체가 흡수한 양분양 변화를 한 지면에서 분석함으로써 식물체의 양분변화를 개관적으로 파악할 수 있었다. 양분 벡터분석의 장점에도 불구하고 한 양분이 다른 양분에 의해 영향을 받기 때문에(Weil and Mughogho, 2000), 식물체 양분상태에 대한 진단은 하나의 양분을 대상으로 하기보다는 양분 간의 비율분석(stoichiometric analysis)과 같은 신뢰도 높은 방법을 활용하여 신중하게 진단해야 할 것이다.
05), 이는 퇴비B 처리에서 수고 생장이 유의하게 높고, 질석 처리에서 낮기 때문이다 (Figure 2). 수종별로 처리에 따른 생장 반응에는 차이가 있었는데 물푸레나무는 퇴비B 처리에서 수고 생장이 23% 증가하였고, 질석 처리에서는 5% 감소한 반면, 소나무는 동일처리로 6% 증가, 2% 감소하였다. 이는 토양개량제 처리에 대한 물푸레나무의 반응이 소나무에 비해 높음을 보여주고 있다.
근원경은 지상으로부터 1 cm 높이에서 측정하였으며, 측정한 자리에 흰 페인트로 표시하여 이후에도 같은 위치를 측정할 수 있도록 하였다. 식재 후 4주 동안 3일 간격으로 관수하였고, 그 후는 건조시에 충분히 관수하였다. 실험 기간 동안 잡초를 연 3회 제거하였다.
20)도 가장 높았지만 적은 샘플수와 처리 내 변이로 통계적 차이는 없었다 (Table 4). 줄기와 뿌리의 인 농도는 처리에 따른 유의한 차이가 있었고, 모두 퇴비B 처리에서 가장 높았다.
22), 수고와 근원경 생장처럼 퇴비B 처리에서 가장 높았고(대조에 비해 39% 높음), 질석 처리에서 가장 낮았다(대조에 비해 25% 낮음) (Figure 4). 지상부 물질생산량도 토양개량제 처리에 따른 유의한 차이는 보이지 않았지만(P = 0.11), 퇴비B 처리는 대조구보다 건중량을 78% 증가시켰고, 질석 처리는 35% 감소시켰다. 지상부와 비교하여 지하부 물질생산량은 토양개량제 처리에 따른 차이(-19∼15%)가크지 않았다(P = 0.
유기물 함량과 총질소는 상층 토양 0-10 cm 와 20-30 cm 사이에는 차이가 없었지만, 60 cm 이상 깊은 토양층에서는 상층 토양의 26, 43% 정도로 낮은 함량을 보였다. 질소처럼 유효인산은 상층 토양 0-10 cm와 20-30 cm 사이에는 차이가 없었지만, 깊은 토양층에서 함량이 유의하게 낮았다. 주요 양이온 함량은 깊이별 유의한 차이를 보이지 않았다.
처리에 따른 물푸레나무 식물체 조직의 양분 반응은 잎에서 크게 나타났는데, 퇴비B 처리구 에서 질소(P < 0.01)와 인(P < 0.01)이 유의하게 높았고, 칼륨(P = 0.20)도 가장 높았지만 적은 샘플수와 처리 내 변이로 통계적 차이는 없었다 (Table 4).
04). 총물질생산량 중 탄소동화작용을 하는 잎의 비율은 8%에서 15% 범위를 보이는데, 퇴비B 처리에서 가장 높고 질석 처리에서 가장 낮았다(P = 0.06).
주요 양이온 함량은 깊이별 유의한 차이를 보이지 않았다. 치환성양이온 농도는 상층부 토양에서는 깊이별 차이가 없었고, 60 cm 이상 깊은 토양층의 농도가 상층부보다 29% 낮았다(P = 0.01).
토양개량제 처리는 식재 수종에 관계없이 토양 깊이 0-10 cm의 토양 특성에 유의한 영향을 주었다(Table 3). 토양 pH, 유기물함량, 총질소, 유효인산, 치환성 칼슘은 퇴비B 처리에서 가장 높았고, 치환성 마그네슘과 양이온치환용량도 통계적으로 유의하지는 않았지만 가장 높은 함량을 보였다. 다른 토양개량제 처리는 토양 화학성에 유의한 영향을 주지 못했다.
03). 토양개량제 처리 효과는 줄기(가지 포함)에서 나타나지 않았고 (P = 0.21), 잎의 건중량은 처리 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다(P = 0.04). 총물질생산량 중 탄소동화작용을 하는 잎의 비율은 8%에서 15% 범위를 보이는데, 퇴비B 처리에서 가장 높고 질석 처리에서 가장 낮았다(P = 0.
토양개량제 처리는 식재 수종에 관계없이 토양 깊이 0-10 cm의 토양 특성에 유의한 영향을 주었다(Table 3). 토양 pH, 유기물함량, 총질소, 유효인산, 치환성 칼슘은 퇴비B 처리에서 가장 높았고, 치환성 마그네슘과 양이온치환용량도 통계적으로 유의하지는 않았지만 가장 높은 함량을 보였다.
퇴비B 처리는 생장, 양분 농도, 양분 흡수량을 모두 증가시키는 ‘부족현상’을 보이고 있고, 퇴비Y 처리에서는 대조와 비슷한 생장을 보이고 농도와 양분함량은 증가된 ‘양분축적’ 현상이 관찰되었다.
01), 이는 퇴비B 처리에서 근원경 생장이 높았고, 비석5와 비석18, 질석 처리구 및 대조구에서 낮은 근원경 생장을 보였기 때문이다. 퇴비B 처리로 물푸레나무의 근원경은 22% 증가한 반면 소나무는 단 1%만 증가하여, 수종에 따른 토양개량제 처리 반응이 다르게 나타났다.
후속연구
고정 포지에서 연작이나 화학비료의 지속적인 사용에 의해 불량해진 토양을 사후에 개선하기보다는, 연작 대신에 윤작을 적용하고, 안식년 동안에 콩과 같은 녹비 식물 재배를 통해 토양의 질 저하를 예방해야 할 것이다. 건전한 묘목을 생산하기 위해서는 포지 토양의 질이 매우 중요한데, 지속가능한 토양 이용을 달성하기 위해서는 보다 정교하고 체계적인 양묘 생산체계를 수립하고 정기적인 현장방문, 토양및 식물체 분석을 통해 수종과 토양 조건에 맞는 토양보존기술을 적용해야 할 것이다.
모래함량이 높고 유기물함량이 낮은 본 연구지와 같은 고정 포지에서는 질석과 펄라이트 같은 무기질 토양개량제보다는 퇴비B 같은 유기 질퇴비가 토양개량 효과가 높고 식물생장도 증가시킴을 보여주고 있다. 이 연구는 토양개량제는 토양 특성에 적합하게 사용해야 하고 또한 수종에 따른 특성도 고려되어 적용되야 함을 보여주고 있다. 고정 포지에서 연작이나 화학비료의 지속적인 사용에 의해 불량해진 토양을 사후에 개선하기보다는, 연작 대신에 윤작을 적용하고, 안식년 동안에 콩과 같은 녹비 식물 재배를 통해 토양의 질 저하를 예방해야 할 것이다.
이 연구의 목적은 장기간 묘목 생산에 이용된 고정 포지를 대상으로 다양한 토양개량제 처리가 토양 개량 및 경제수종인 물푸레나무와 소나무 묘목의 초기 생장과 양분함량에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 이 연구에서는 양분벡터분석을 통해 식물체 양분농도와 양분함량, 생장 사이의 복잡한 상관관계를 주관적 편견 없이 해석함으로써 장기간 사용한 고정 묘포의 토양을 개량할 수 있는 기술을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구의 연구지역인 용문양묘사업소의 2007년 기후 특성은 어떻게 되는가?
수종 본 연구는 경기도 양평에 위치한 용문양묘사업소(경기도 양평군 용문면 어수길 91; 북위 37° 48’, 동경 127° 60’)에서 수행되었다. 이 지역의 2007년의 연평균기온은 12.5°C, 연강수량은 1,403 mm 이다(Korea Meteorological Administration, 2007). 물푸레나무와 소나무는 시험 전년도에 파종한 1년생 묘목으로 각각 용문양묘사업소와 평창양 묘사업소에서 생산되었다.
양묘장에서 일반적으로 쓰이는 묘목의 생장 유지 방법은 무엇인가?
일반적으로 양묘장에서는 묘목의 생장을 유지 하기 위해 시비처리를 하고 있다(Timmer, 1996;Son et al., 1998; Shin et al.
시비의 특징은 무엇인가?
, 2010). 시비는 지속적인 묘목 생산으로 인해 빠져나가는 토양 양분을 보충해주어 묘목의 생장을 증진시키고, 묘목의 세근량을 증가시켜 식재 초기 활착률을 높이며, 묘목의 내건성과 내한성및 내병성을 키워준다(Carlson, 1981; Imo and Timmer, 1999; Quoreshi and Timmer, 2000). 또한, 시비처리는 묘목의 지하부와 지상부의 비율, 수고와 근원경의 비율과 같은 외부 형태를 변형 시킬 뿐만 아니라 식물체내 양분비에 영향을 주어 식재지에서의 생존율에 큰 영향을 줄 수도 있다(Bayala et al.
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