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문제 정의
- 본 연구는 충북 월악산에 식재된 잣나무와 화백나무 형성층의 계절적 활동을 모니터링 하여, 수종에 따른 목재세포 형성 개시와 종료 시기를 밝히고, 적산온도가 형성층 활동 개시에 미치는 영향과 생육기간 중 강수량 변화가 형성층 활동에 미치는 영향을 분석하고자 수행되었다. 또한, 식재연도가 동일한 것으로 알려져 있는 화백나무의 흉고직경이 크게 두그룹으로 구분되는 원인도 형성층 모니터링 결과를 근거로 분석하였다.
제안 방법
- 광학현미경을 이용한 형성층 활동 관찰을 위하여 박편제작을 실시하였다. 박편제작을 위해 모든시료를 polyethylene glycol (PEG2000)에 임배딩(embedding)하였으며, 활주식 마이크로톰(sliding microtome)으로 7-12 µm 두께로 박편제작을 실시하였다.
- 9 mm 미니 생장추(Trephor)를 이용하였다. 또한 시료 채취에 따른 상해조직(callus) 형성을 고려하여 2.5 cm 간격으로 시료 채취를 실시하였다(e.g. Seo et al., 2007). 시료 채취는 4월부터 10월까지 2주 간격으로 실시하였으나, 형성층활동 개시와 종료가 예상되는 4월부터 5월, 9월 중순부터 10월까지는 일주일 간격으로 실시하였다.
- 본 연구는 충북 월악산에 식재된 잣나무와 화백나무 형성층의 계절적 활동을 모니터링 하여, 수종에 따른 목재세포 형성 개시와 종료 시기를 밝히고, 적산온도가 형성층 활동 개시에 미치는 영향과 생육기간 중 강수량 변화가 형성층 활동에 미치는 영향을 분석하고자 수행되었다. 또한, 식재연도가 동일한 것으로 알려져 있는 화백나무의 흉고직경이 크게 두그룹으로 구분되는 원인도 형성층 모니터링 결과를 근거로 분석하였다. 잣나무와 화백나무는 과거 조림 계획에 따라 월악산에 식재된 수종이다.
- 박편제작을 위해 모든시료를 polyethylene glycol (PEG2000)에 임배딩(embedding)하였으며, 활주식 마이크로톰(sliding microtome)으로 7-12 µm 두께로 박편제작을 실시하였다.
- , 2007). 시료 채취는 4월부터 10월까지 2주 간격으로 실시하였으나, 형성층활동 개시와 종료가 예상되는 4월부터 5월, 9월 중순부터 10월까지는 일주일 간격으로 실시하였다. 현장에서 채취된 모든 시료는 수집과 동시에 증류수에 담아 보관하였으며, 실험실에서는 임배딩 전까지 냉장보관(4℃) 하였다.
- 박편제작을 위해 모든시료를 polyethylene glycol (PEG2000)에 임배딩(embedding)하였으며, 활주식 마이크로톰(sliding microtome)으로 7-12 µm 두께로 박편제작을 실시하였다. 형성층에서 분열된 목재세포의 발달과정을 관찰 하기 위하여 safranine (1%)과 astrablue (0.5%) 혼합용액으로 1분간 염색하였다.
대상 데이터
- 6. Transverse thin sections of Pinus koraiensis(PK) and Chamaechyparis pisifera (CPL and CPS) sampled on 21 July and daily precipitation between May and July in 2015 at the Jecheon Meteorological Station.
-
2. 기후자료
기후인자(온도, 강수량)가 잣나무(PK)와 화백나무 (CPL, CPS)의 형성층 활동에 미치는 영향을 분석하기 위하여 연구지에서 가장 가까운 기상관측소(충청북도 제천시) 자료를 이용하였다
. 형성층 활동 모니터링이 수행된 2015년의 평균 기온은 11. - 조사한 잣나무(PK) 3본 중 수(pith)가 관찰된 PK02의 연륜 수는 30개로 제3차기 산림관리계획서 (2003)에 기록된 식재연도 1986년과 동일한 것으로 조사되었다. 생장편 채취 높이를 고려한다면 식재 당시 생장편 채취 높이의 어린 묘목들이 식재되었을 것이라 판단된다.
- 충북대학교 월악산 학술림 경영계획구의 6임반에 위치한 차소반(128° 03’ 50”, 36° 50’ 31”)과 타소반(128° 03’ 51”, 36° 50’ 37”)을 연구지로 선정하였다.
- 형성층 피해를 최소화하며 시료를 채취하기 위하여 Ø1.9 mm 미니 생장추(Trephor)를 이용하였다.
- 형성층 활동 모니터링을 위해 차소반에서 잣나무 3본, 타소반에서 화백나무 6본을 선발하였다(Table 1). 식재된 연도가 동일한 것으로 알려져 있는 화백나무의 경우 흉고직경이 약 30 cm (CPL)와 15 cm (CPS)로 나뉘어져 있어 흉고직경에 따른 형성층의 계절적 활동을 모니터링하기 위하여 각 경급에서 3 본씩 선발하였다.
이론/모형
- 적산온도는 아래 Sarvas (1972) 모델을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
- 따라서 잣나무 형성층 활동의 최대기간 평균은 157.3 (± 3.3)일로 가장 길었으며, 다음으로 CPS와 CPL 순으로 각각 148.0 (± 15.1)일과 145.7 (± 6.6)일이었다.
- 본 결과가 CPL의 수령증가에 따른 연륜폭 감소에 따른 것인지 CPS가 생육지에 적응하면서 발생한 생장량 회복인지를 밝히기 위해서는 장기간의 모니터링이 수행되어야 할것이다. 또한 화백나무의 연륜폭과 형성층 활동기간과의 상관분석에서는 통계적으로 유의한 수준의 결과가 획득되어 수목의 직경생장을 결정하는데 형성층 활동기간의 기여도가 큰 것으로 조사되었다.
- 본 분석에서 CPL2를 제외할 경우에는 상관계수가 0.90 (r < 0.00)를 나타내어 통계적으로 매우 유의한 결과를 얻을 수 있었다(Fig. 4).
- 4). 시료수가 적어 CPL2와 같은 극단치가 전체 결과에 큰 영향을 미쳤으나, 전체적으로 형성층 활동 기간이 연륜폭을 결정하는데 중요한 인자가 될 수 있음을 확인할 수 있었다. 보다 신뢰성있는 결과를 제시하기 위해서는 보다 많은 시료를 이용한 연구가 향후 수행되어야 할 것이다.
- 3). 전체 연륜폭을 결정하는데 생육속도가 중요한 인자가 될 수 있으나, 잣나무의 생육기간과 연륜폭이 화백나무보다 길고, 넓은 것으로 보아 생육속도보다는 생육기간이 연륜폭을 결정하는데 기여도가 큰 것으로 판단되었다. 형성층 활동 기간과 연륜폭 상호간 선형관계를 확인하기 위하여 화백나무만을 이용한 단순상관분석에서도 통계적으로 유의한 수준의 결과인 0.
- 형성층 활동 기간과 연륜폭 상호간 선형관계를 확인하기 위하여 화백나무만을 이용한 단순상관분석에서도 통계적으로 유의한 수준의 결과인 0.69 (p < 0.064)를 보였다.
- 형성층 활동의 종료는 잣나무가 화백나무보다 평균적으로 1-2주 늦어서 PK의 평균 생육기간이 157.3 (± 3.3)일로 가장 길었으며, 다음으로 CPS가 148.0 (± 15.1)일, CPL이 145.7(± 6.6)일이었다.
- 84 mm)보다 넓어 잣나무 직경생장이 화백보다 우수한 것으로 확인되었다. 화백나무 상호비교에서 CPL의 평균 연륜폭이 CPS보다 2.13 mm 넓은 것으로 조사되었으나, 최근 3년간 연륜폭을 비교하면 CPS1을 제외한 CPS2 (2042 mm)와 CPS3 (2.73 mm)이 CPL (2.71 mm)과 유사한 것으로 나타났다(Fig. 2). 이러한 결과가 수령 증가에 따른 연륜폭 감소(Fritts 1976)로 나타난 CPL의 생물학적 특징 인지, 아니면 CPS가 식재지에 적응되어 CPL의 생장량 만큼 회복한 것인지 확인하기 위해서는 보다 장기간의 모니터링이 수행되어야 할 것이다.
- 형성층 활동 개시와는 달리 형성층 활동 종료는 잣나무(PK)가 화백나무보다 전체적으로 늦었으며, 종료 시기는 9월 1일과 22일 사이였다. 화백나무 중 흉고직경이 큰 CPL 그룹의 화백나무의 형성층 활동 종료는 8월 18일과 9월 15일 사이로 잣나무보다 빨랐으며, 흉고직경이 작은 CPS 그룹의 화백나무는 형성층 활동 종료가 8월 4일(CPS1)부터 9월 22일(CPS2)까지 차이가 매우 컸다. 따라서 잣나무 형성층 활동의 최대기간 평균은 157.
후속연구
- 식재 이후 적응력 또는 기후요소와의 관계를 밝히는 연구가 수행된 바가 없다. 따라서 본 연구결과는 향후 예측되는 기후변화가 두 수종의 목재생산량과 탄소저장량을 결정하는데 기여도가 큰 형성층 활동에 어떤 영향을 주는지를 예측하는데 중요한 기초자료가 될 것이다.
- 시료수가 적어 CPL2와 같은 극단치가 전체 결과에 큰 영향을 미쳤으나, 전체적으로 형성층 활동 기간이 연륜폭을 결정하는데 중요한 인자가 될 수 있음을 확인할 수 있었다. 보다 신뢰성있는 결과를 제시하기 위해서는 보다 많은 시료를 이용한 연구가 향후 수행되어야 할 것이다.
- 71 mm)과 유사하였다. 본 결과가 CPL의 수령증가에 따른 연륜폭 감소에 따른 것인지 CPS가 생육지에 적응하면서 발생한 생장량 회복인지를 밝히기 위해서는 장기간의 모니터링이 수행되어야 할것이다. 또한 화백나무의 연륜폭과 형성층 활동기간과의 상관분석에서는 통계적으로 유의한 수준의 결과가 획득되어 수목의 직경생장을 결정하는데 형성층 활동기간의 기여도가 큰 것으로 조사되었다.
- 2). 이러한 결과가 수령 증가에 따른 연륜폭 감소(Fritts 1976)로 나타난 CPL의 생물학적 특징 인지, 아니면 CPS가 식재지에 적응되어 CPL의 생장량 만큼 회복한 것인지 확인하기 위해서는 보다 장기간의 모니터링이 수행되어야 할 것이다.
- 이상의 결과는 향후 예상되는 기후변화가 월악산 잣나무와 화백나무 형성층 활동에 미칠 영향을 예측하고, 이에 따른 목재생산량과 탄소저장량을 추정하는데 중요한 기초자료가 될 것이다.
- 이는 추운 환경으로 인한 생육기간 단축에 적응한 결과로 볼 수 있다. 추운 지역에 생육하는 수목이 상대적으로 따뜻한 지역에서 자라는 수목과 동일한 적산온도에서 생육을 시작한다면 세포분열은물론, 생육과 관련된 모든 생물학적 과정을 수행하는데 시간적으로 많은 제한이 따를 것이다. 따라서 한대성 수목인 잣나무가 주로 따뜻한 지역에 분포하는 화백나무보다 낮은 적산온도에서 형성층 활동을 개시하여 생육을 시작하는 것으로 판단된다.
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