[논문]용기의 생육밀도와 용적에 따른 온대 주요 활엽수의 생리 특성 변화

조민석; 정재엽; 양아람

doi:10.14578/jkfs.2017.106.1.40

용기의 생육밀도와 용적에 따른 온대 주요 활엽수의 생리 특성 변화
Growing Density and Cavity Volume of Container Influence Major Temperate Broad-leaved Tree Species of Physiological Characteristics in Nursery Stage 원문보기

韓國林學會誌 = Journal of Korean Forest Society, v.106 no.1, 2017년, pp.40 - 53

조민석 (국립산림과학원 산림생산기술연구소) , 정재엽 (국립산림과학원 산림생산기술연구소) , 양아람 (국립산림과학원 산림생산기술연구소)

초록
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본 연구에서는 느티나무, 물푸레나무 및 졸참나무를 대상으로 시설양묘 과정에서 요구되는 적정 용기의 생육밀도 및 용적을 구명하고자, 16 종류의 용기[4 생육밀도(100, 144, 196, 256본/$m^2$)${\times}4$ 용적(460, 380, 300, 220 $cm^3$/구)]에서 생산된 용기묘의 생리 특성을 조사 분석하였다. 생육밀도 및 용적에 따른 용기묘의 광합성 특성, 광화학 효율 및 엽록소 함량변화를 알아보기 위해 이원분산분석과 다중회귀분석을 이용하였다. 세 수종 모두 용기의 생육밀도와 용적은 묘목의 광합성 기구에 영향을 미치며, 두 요인간의 상호작용이 졸참나무의 기공전도도를 제외하고 광합성 속도, 수분이용효율, 기공전도도 및 엽록소 함량에서 확인되었다. 그러나 광화학 효율은 생육밀도와 용적에 따른 상호작용이 없었다. 또한, 물푸레나무와 졸참나무의 광합성 속도는 생육밀도와 부의 상관관계를 보였으며, 세 수종 모두 광합성 속도와 용적과는 정의 상관관계를 보였다. 광합성 속도를 기준으로 다중회귀분석기법을 적용한 결과, 느티나무는 160~210본/$m^2$과 430~460 $cm^3$/구, 물푸레나무는 130~150본/$m^2$과 390~440 $cm^3$/구, 졸참나무는 130~170본/$m^2$과 420~460 $cm^3$/구가 최적 용기 규격으로 판단된다. 향후, 수종별 적정 용기 적용으로 양묘과정에서 우량 용기묘 생산뿐만 아니라, 조림 후에도 우수한 생장을 기대할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to evaluate the effects of container types on physiological characteristics of Zelkova serrata, Fraxinus rhynchophylla and Quercus serrata in the container nursery stage. We used 16 container types [4 growing densities (100, 144, 196 and $256\;seedlings/m^2$)${\times}4$ cavity volumes (460, 380, 300 and $220cm^3/cavity$)] and performed two-way ANOVA to test the differences in photosynthesis, photochemical efficiency and chlorophyll content among container types. Also, multiple regression analysis was conducted to correlate container dimensions with photosynthetic rate. Container types had a strong influence on photosynthesis of three species seedlings. Growing densities and cavity volumes had a significant interaction effect on photosynthetic rate, water use efficiency, stomatal conductance and chlorophyll contents except stomatal conductance of Q. serrata. In all three species, however, interactions between the two factors of container type were not found with regard to photochemical efficiency. Growing density was negatively correlated with photosynthetic rate of F rhynchophylla and Q. serrata, while cavity volumes positively affected on those of three species seedlings. The range of optimal container types was determined by multiple regression analysis based on photosynthetic rate. Consequently, optimal growing density and cavity volume of container by each tree species were found to be approximately $160{\sim}210\;seedlings/m^2$ and $430{\sim}460cm^3/cavity$ for Z. serrata, $130{\sim}150\;seedlings/m^2$ and $390{\sim}440cm^3/cavity$ for F. rhynchophylla and $130{\sim}170\;seedlings/m2$ and $420{\sim}460cm^3/cavity$ for Q. serrata, respectively. Application of adequate container will induce higher quality seedling production in nursery stage, which will also increase seedling growth in plantation stage.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 온대 주요 활엽수종인 느티나무, 물푸레나무 및 졸참나무를 대상으로 용기의 생육밀도와 용적이 각기 다른 16가지 용기별 묘목의 생리 특성을 조사하여, 용기의 생육밀도와 용적에 따른 생리 특성 변화 및 두 요인간의 상호작용을 구명하고, 다중회귀분석기법을 적용하여 생육밀도와 용적을 기준으로 적정 용기 규격을 제시하고자 수행하였다.

제안 방법

용기 종류에 따른 광합성 특성 차이를 조사하기 위해 2013년 8월 초 용기별 생장 속도가 비슷하고, 평균적인 생육상태를 유지하고 있는 용기묘 6본을 선정한 후, 휴대용 광합성측정장치(Portable photosynthesis system, Li-6400XT, LI-COR Inc., USA)를 이용하여 줄기 끝에서 2～3번째 잎을 대상으로, 한 개체목 당 3반복씩 총 18반복의 광합성 속도, 기공전도도, 증산 속도를 측정하였다. ;광합성 특성 측정 시 광도를 임의로 조절할 수 있는 LED light source (LI-6400-02, LI-COR Inc., USA)를 이용하여 PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)를 1,200 μmol m^-2 s^-1 기준으로 오전 10시부터 오후 2시까지 광합성 반응을 측정하였다.
용기 규격과 관련된 생육밀도와 용적 처리를 위해 요인설계(factorial design) 방법을 이용하였다. 용기는 100, 144, 196, 256본/m²의 4가지 생육밀도와 220, 300, 380, 460 cm³/구의 4가지 용적을 달리하여 제작한 총 16가지 규격이다(4 growing density treatments×4 cavity volume treatments = 16 container types). 용기의 생육밀도와 용적 처리는 종묘사업실시요령 내 공시 수종의 노지묘 생육밀도 기준(KFS, 2014)과 함께 우리나라 활엽수 6수종을 대상으로 기존에 상용되는 3가지 용기를 이용하여 선행된 연구 결과(Cho et al.

대상 데이터

시험지는 경기도 포천에 위치한 국립산림과학원 산림생산기술연구소 시설온실(N 37˚45′, E 127˚10′)이다. 본 연구를 실시하기 위해 사용된 수종은 느티나무(Zelkova serrata), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla) 및 졸참나무(Quercus serrata)이다. 느티나무는 세종특별자치시 전의면, 물푸레나무는 충남 공주시 사곡면, 졸참나무는 충북 충주시 수안보면에서 2012년 가을 채종된 종자를 이용하였으며, 파종 전까지 종자를 –2℃ 기준으로 저온 저장하였다.
시험지는 경기도 포천에 위치한 국립산림과학원 산림생산기술연구소 시설온실(N 37˚45′, E 127˚10′)이다. 본 연구를 실시하기 위해 사용된 수종은 느티나무(Zelkova serrata), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla) 및 졸참나무(Quercus serrata)이다.

데이터처리

, USA) 프로그램을 이용하였다. SAS 프로그램을 이용하여 용기의 생육밀도와 용적에 관한 이원분산분석(Two-way ANOVA)을 실시하였으며, 16가지 용기 종류에 따른 유의성 분석을 위해 Duncan의 다중검정법(Multiple comparison)을 이용하였고, 용기 두 요인의 양적 증가 또는 감소에 따른 생리 특성과의 상관관계(Correlation analysis)를 분석하였다.

이론/모형

용기 종류에 따른 엽록소 a, b 함량 및 a/b율 차이를 분석하기 위해 2013년 8월 초 용기별 생장 속도가 비슷하고, 평균적인 생육상태를 유지하고 있는 용기묘 6본을 선정하여 잎에 대한 엽록소 함량을 조사하였다. 엽록소의 추출은 Hiscox and Israelstam (1978)의 방법에 따라 dimethylsulfoxide (DMSO)를 추출 용매로 이용하여 엽록소를 추출하였다. 추출액을 가시-자외선 분광광도계(UVVis spectrophotometer, Libra S35, Biochrom, UK)를 이용하여 663 nm와 645 nm 파장의 흡광도를 측정하여 엽록소 함량을 계산하였다(Mackinney, 1941; Arnon, 1949).
용기 규격과 관련된 생육밀도와 용적 처리를 위해 요인설계(factorial design) 방법을 이용하였다. 용기는 100, 144, 196, 256본/m²의 4가지 생육밀도와 220, 300, 380, 460 cm³/구의 4가지 용적을 달리하여 제작한 총 16가지 규격이다(4 growing density treatments×4 cavity volume treatments = 16 container types).

성능/효과

졸참나무는 196본/m²-460 cm³/구 용기에서 가장 우수한 광합성 속도를 보였으며, 수분이용효율은 256본/m²-220cm³/구 용기에서 가장 높았다. 광합성 속도와 수분이용효율은 용기의 생육밀도와 용적에 따른 상호작용이 존재하였지만, 기공전도도는 상호작용이 없었다(Table 5).
세 수종 모두 용기의 생육밀도와 용적은 묘목의 광합성 기구에 영향을 미치며, 두 요인간의 상호작용이 졸참나무의 기공전도도를 제외하고 광합성 속도, 수분이용효율, 기공전도도 및 엽록소 함량에서 확인되었다. 그러나 광화학 효율은 생육밀도와 용적에 따른 상호작용이 없었다.
최종적으로 광합성 속도를 기준으로 다중회귀분석기법을 적용한 결과, 느티나무는 160～210본/m²과 430～460cm³/구, 물푸레나무는 130～150본/m²과 390～440 cm³/구, 졸참나무는 130～170본/m²과 420～460 cm³/구가 수종별 최적 용기 규격으로 판단된다. 향후, 수종별 적정 용기 적용으로 양묘과정에서 우량 용기묘 생산뿐만 아니라, 조림 후에도 우수한 생장을 기대할 수 있다.

후속연구

용기에 따른 생육밀도와 용적은 시설양묘과정에서 생육환경과 묘목 생산의 비용 측면에서 매우 큰 의미를 지닌다. 수종별 적정 용기의 선정은 우량 묘목 생산으로 우수한 조림 성과를 거둘 수 있고, 이와 함께 단위 면적 당 묘목 생산량을 증가시키고, 상토 이용에 따른 생산비용 절감, 양묘기간의 단축 등 경제적 측면에서도 이점이 될 수 있을 것으로 기대된다.
/구가 수종별 최적 용기 규격으로 판단된다. 향후, 수종별 적정 용기 적용으로 양묘과정에서 우량 용기묘 생산뿐만 아니라, 조림 후에도 우수한 생장을 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고품질 우량 묘목을 얻기위한 방법과 그 방법의 장점은?	시설양묘는 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 묘목생산 방법으로 최적의 생육환경에서 우량 묘목을 단기간에 대량으로 생산할 수 있으므로 생력화와 함께 고품질의 묘목을 얻기 위해 실행하고 있다. 시설양묘에 의한 고품질 우량 용기묘의 생산은 우수한 생장, 양묘기간의 단축, 생력화 가능, 노동력 절감, 기후변화에 따른 기상이변 대응 등 묘목 생산과정의 이점뿐만 아니라 조림 후 우수한 생장 및 높은 조림 성과를 가져올 수 있다(Haase et al., 2006; Salifu and Jacobs, 2006).
	양묘시업과정에서 활엽수 묘목생산을 기피하는 이유는?	그러나 현재 우리나라는 침엽수 위주로 조성된 채종원으로 인해 활엽수 종자 수급의 어려움이 있다. 수종이 다양하고, 대부분 양묘시업과정에서 생육밀도가 낮아 단위면적 당 묘목 생산량이 침엽수보다 떨어지는 활엽수 묘목 생산은 양묘현장에서 기피하고 있는 실정이며(Cho, 2015), 활엽수 조림 면적 또한 점차 감소하고 있다(KFS, 2016). 또한, 최근 기후변화에 따라 빈번히 발생하는 기상이변으로 노지묘의 경우 여름철 집중호우에 의한 침수 피해와 겨울철 월동과정에서의 동해 피해가 대량으로 발생하고 있으며(Kim et al.
	양묘현장에 생긴 여러가지 문제와 발생한 이유는?	수종이 다양하고, 대부분 양묘시업과정에서 생육밀도가 낮아 단위면적 당 묘목 생산량이 침엽수보다 떨어지는 활엽수 묘목 생산은 양묘현장에서 기피하고 있는 실정이며(Cho, 2015), 활엽수 조림 면적 또한 점차 감소하고 있다(KFS, 2016). 또한, 최근 기후변화에 따라 빈번히 발생하는 기상이변으로 노지묘의 경우 여름철 집중호우에 의한 침수 피해와 겨울철 월동과정에서의 동해 피해가 대량으로 발생하고 있으며(Kim et al., 2010), 농촌 노동인력 감소와 인건비 상승 등 과거와 달리 양묘현장에서는 여러 문제가 나타나고 있다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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