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문제 정의
- 또한 침엽수종의 경우, 불건전한 환경조건에서 생리적인 스트레스 수준이 심화되더라도 가시적인 피해가 나타나지 않는 경우가 있어, 피해의 진단이 용이하지 않다. 이 연구는 침엽 가로수종인 스트로브잣나무를 대상으로 염화칼슘 처리에 따른 가시적 피해, 생장, 식물체 내 수분함수량, 광색소 함량, 엽록소 형광반응 분석을 통해 염 스트레스에 대한 피해 반응과 염화칼슘 피해 수준을 민감하게 반영할 수 있는 생장 및 생리적 반응변수에 대해 알아보고자 한다.
- 이 연구는 침엽 가로수종인 스트로브잣나무의 염화칼슘에 의한 피해 반응과 피해 수준을 민감하게 반영할 수 있는 생장 및 생리적 반응 변수를 구명하기 위해 서로 다른 염화칼슘 농도에 따른 가시적 피해 현상 및 생장과 생리 반응을 분석하였다. 연구결과, 가시적 피해 현상으로 염화칼슘 농도가 높아지고, 처리 기간이 길어질수록 잎의 갈변과 탈락, 잎 마름 현상이 증가하였다.
제안 방법
- 광색소 함량 및 구성 분석은 염화칼슘 처리 80일째, 처리구별로 당년생의 성숙한 잎을 채취한 후, 잎 절편 0.1 g을 10 mL의 DMSO(Dimethyl Sulfoxide)용액에 넣어 65℃로 설정한 건조기에서 6시간 30분 동안 추출한 후, 분광광도계(UV/Visible Diode Array, Walden Precision Apparatus Ltd., UK)를 사용하여 파장 415, 435, 645, 663 nm에서 측정하였다. 총엽록소함량(CHL)과 엽록소 a / b(CHL a/b)은 Arnon(1949)의 방법으로 산출하였고, 엽록소가 Pheophytin(PHE.
- 95mm이었다. 근권부의 생장을 제한하지 않도록 2.5L 크기의 포트에 균일하게 섞은 홍릉시험림 내 산토양을 이용하여 실험목을 이식한 후, 대조구와 0.5, 1.0, 3.0% 염화칼슘 처리구별로 5본씩 수목을 배치하였다. 염화칼슘 수용액은 제설작업 시 현장에서 사용하는 공업용 염화칼슘을 이용하여 각 농도에 맞도록 완전히 용해하여 2007년 3월 스트로브잣나무의 개엽 전에 500mL 씩 일주일 간격으로 2회, 총 1L를 근권부에 관수하였다.
- 근원경(밑둥지름)을 실험 초기와 실험 마지막 시기에 2회 동일하게 측정한 후, 92일 동안의 생장의 차이를 산출하여 염화칼슘 처리에 의한 근원경의 생장 변화량을 구하였다. 포트 내 식재된 유묘의 지표와 근접한 줄기부분에 표시를 한 후, 동일한 위치에서 측정하여 위치 변동에 따른 값의 차이가 없도록 하였다.
- 식물체 내 부위별 수분함수량 분석은 실험 마지막 시기에 근원경을 측정한 후 수확하여 지상부의 잎, 가지, 줄기 세 부분으로 구분하여 분석하였다. 수확한 즉시 측정한 생중량(F.
- 실험에 사용한 산토양의 이화학 특성은 Table 1과 같다. 실험기간은 처리 시작 시기인 3월부터 당해 6월까지로, 잎의 가시적 피해와 생장 및 생리적인 반응을 조사하였다. 처리 기간인 3, 4, 5, 6월의 월평균 온도는 각각 6.
- 염화칼슘 처리 후 각 처리구 내 개체목의 당년생 잎과 구엽을 대상으로 수관의 가시적 피해 양상을 관찰하였고, 염화칼슘처리 후 30, 50, 80일째 수관의 변화를 이미지화 하였다. 수관의 가시적 피해 양상은 잎의 변색, 잎의 형태, 조기 탈락 여부를 중심으로 관찰하였다.
- 엽록소 형광반응 유도는 염화칼슘 처리 80일째, 처리구별로 당년생의 성숙한 잎을 15분 동안 암적응시킨 후, 690 nm에 가까운 붉은색의 엽록소 형광방출을 휴대용 엽록소형광 측정장치인 Portable HandyCam(FluorCam, Photon System In-struments Ltd., Brno, Czech Republic)을 이용하여 측정하였다. 렌즈와 잎 표면과의 사이의 거리는 모든 측정에서 동일하게 유지하였으며, Sung et al.
대상 데이터
- 국립산림과학원 본원의 야외실험지에 외부로부터 유입되는 수분공급을 제한하고자 상부 비가림막 구조물(4×4m)을 설치하였다. 이때, 상부 비가림막은 투명한 아크릴 판을 이용하여 광량의 제한을 최소화하였다.
- 이때, 상부 비가림막은 투명한 아크릴 판을 이용하여 광량의 제한을 최소화하였다. 실험목은 생장상태가 비슷한 3년생 스트로브잣나무 유묘를 대상으로 하였으며, 실험 전 수고와 근원경의 평균과 표준편차는 각각 48.07±8.20cm, 7.58±0.95mm이었다. 근권부의 생장을 제한하지 않도록 2.
데이터처리
- 0 (IBM. Co., Armonk NY, USA)를 이용하여 일원분산분석을 하였고, 던컨의 다중검정을 통해 p<0.05 수준에서 염화칼슘의 서로 다른 농도 처리에 대한 처리구 간의 차이를 검증하였다. 또한 염화칼슘 처리 농도와 생장 및 생리반응 변수들 간의 선형회귀분석을 통해 회귀식의 결정계수를 구하고, 유의성 검증을 하였다.
- 05 수준에서 염화칼슘의 서로 다른 농도 처리에 대한 처리구 간의 차이를 검증하였다. 또한 염화칼슘 처리 농도와 생장 및 생리반응 변수들 간의 선형회귀분석을 통해 회귀식의 결정계수를 구하고, 유의성 검증을 하였다.
이론/모형
- , Brno, Czech Republic)을 이용하여 측정하였다. 렌즈와 잎 표면과의 사이의 거리는 모든 측정에서 동일하게 유지하였으며, Sung et al.(2010)과 Kitao et al.(2012)의 방법을 이용하여 FV/FM과 ETR을 산출하였다.
- , UK)를 사용하여 파장 415, 435, 645, 663 nm에서 측정하였다. 총엽록소함량(CHL)과 엽록소 a / b(CHL a/b)은 Arnon(1949)의 방법으로 산출하였고, 엽록소가 Pheophytin(PHE.)으로 분해되는 비율인 총엽록소함량과 PHE1.의 비율(CHL./PHE.)은 Nakajima (2015)의 방법으로 수행하였다.
성능/효과
- ,2010). 결론적으로, 염화칼슘 처리는 스트로브잣나무의 광색소 함량을 감소시키고 광색소의 질을 저하시켰다. 이것은 광반응에 필요한 광수확 능력이 쇠퇴하였음을 나타낸다.
- 이러한 생리적 반응들은 근원경의 생장량 감소를 초래하였다. 또한 염화칼슘 처리 농도와 생장 및 생리적 반응 변수들 간의 상호 연관성을 분석한 결과, 잎의 수분함수량과 CHL a/b의 회귀식의 결정계수가 상대적으로 높게 나타나, 스트로브잣나무의 염화칼슘피해 수준을 진단하기 위한 분석항목으로 제안할 수 있을 것으로 판단한다. 다만, 이것은 염화칼슘에 대한 단기간의 피해 반응 결과로, 겨울철마다 지속적으로 가로변에 처리되는 제설제의 만성적인 피해 반응에 대한 적용에는 한계가 있을 수 있다.
- 식물체 내 잎, 가지, 줄기의 수분함수량을 분석한 결과, 염화칼슘 처리 농도가 높아질수록 잎의 수분함수량 감소가크게 나타났다. 또한, 염화칼슘 처리에 의해 광색소 함량과 질, 그리고 FV/FM과 ETR이 감소하여 광합성 과정 중 빛을 흡수하고 이용하는 능력이 저하된 것을 알 수 있었다. 이러한 생리적 반응들은 근원경의 생장량 감소를 초래하였다.
- 스트로브잣나무의 CHL과 CHL/PHE는 염화칼슘 3.0% 처리에서 각각 대조구 대비 53%, 45%의 유의한 수준으로 감소한 반면(p<0.05), 상대적으로 저농도인 다른 두 처리구에서는 대조구와 유사하게 나타났다(Table 2 참조). 엽록소는 광합성을 위해 빛에너지를 흡수하는 광색소로서 엽록소함량은 광합성과 밀접한 관련이 있다.
- 이 연구는 침엽 가로수종인 스트로브잣나무의 염화칼슘에 의한 피해 반응과 피해 수준을 민감하게 반영할 수 있는 생장 및 생리적 반응 변수를 구명하기 위해 서로 다른 염화칼슘 농도에 따른 가시적 피해 현상 및 생장과 생리 반응을 분석하였다. 연구결과, 가시적 피해 현상으로 염화칼슘 농도가 높아지고, 처리 기간이 길어질수록 잎의 갈변과 탈락, 잎 마름 현상이 증가하였다. 식물체 내 잎, 가지, 줄기의 수분함수량을 분석한 결과, 염화칼슘 처리 농도가 높아질수록 잎의 수분함수량 감소가크게 나타났다.
- 0% 처리구는 근원경이 각각 평균 34, 39, 17, 8% 증가하였다(Figure 2 참조). 염화칼슘 0.5% 처리구는 대조구와 근원경 생장량에 있어 유의한 차이가 없었다. 그러나 대조구 대비 유의한 차이를 보인 1.
- 스트로브잣나무 잎의 수분함수량의 경우, 염화칼슘 처리 농도가 증가할수록 감소하는 부의 경향을 보였다. 염화칼슘 0.5%처리구의 경우, 잎의 수분함수량에 있어서 대조구와 유의성이 나타나지 않았지만, 염화칼슘 1.0%와 3.0% 처리구는 잎의 수분함수량이 대조구 대비 각각 78%, 53% 수준으로 유의하게 감소하였다(p<0.05)(Figure 3 참조). 이는 염화칼슘 처리에 의해 잎 마름 현상이 나타난 결과를 뒷받침하며, 근권부 내 염화칼슘의 집적으로 인해 수분흡수가 용이하지 않았음을 알 수 있다.
- 염화칼슘 농도와 생장 및 생리반응 변수들의 상호 연관성 정도를 알아보기 위해 회귀분석을 통한 회귀식의 결정계수(r2)값을 살펴본 결과, 염화칼슘 농도와 잎의 수분함수량이 결정계수 0.834로 가장 높게 나타났다(p<0.001)(Table 3 참조). 이는 스트로브잣나무의 경우, 염화칼슘 농도의 변화에 따라 잎의 수분함수량이 민감하게 반응한다는 것을 의미한다.
- 염화칼슘 처리 기간 동안 스트로브잣나무의 근원경 생장의변화를 분석한 결과, 염화칼슘 처리 농도가 높아질수록 근원경의 생장량이 감소하는 경향을 보였다. 실험 초기에 비해 대조구, 염화칼슘 0.
후속연구
- 또한 염화칼슘 처리 농도와 생장 및 생리적 반응 변수들 간의 상호 연관성을 분석한 결과, 잎의 수분함수량과 CHL a/b의 회귀식의 결정계수가 상대적으로 높게 나타나, 스트로브잣나무의 염화칼슘피해 수준을 진단하기 위한 분석항목으로 제안할 수 있을 것으로 판단한다. 다만, 이것은 염화칼슘에 대한 단기간의 피해 반응 결과로, 겨울철마다 지속적으로 가로변에 처리되는 제설제의 만성적인 피해 반응에 대한 적용에는 한계가 있을 수 있다. 따라서, 추후 장기간의 시계열적인 피해 반응 연구가 요구되는 바이다.
- 001)(Table 3 참조). 따라서 생장 및 생리반응 변수들 중 잎의 수분함수량과 CHL a/b를 스트로브잣나무의 염화칼슘 피해 수준을 잘 반영할 수 있는 분석항목으로 제안할 수있을 것으로 판단한다.
- 다만, 이것은 염화칼슘에 대한 단기간의 피해 반응 결과로, 겨울철마다 지속적으로 가로변에 처리되는 제설제의 만성적인 피해 반응에 대한 적용에는 한계가 있을 수 있다. 따라서, 추후 장기간의 시계열적인 피해 반응 연구가 요구되는 바이다. 한편, 좀 더 나아가 이 연구결과를 바탕으로 가로수의 피해 수준과 엽 내 염화칼슘 농도 간의 상호 연관성이 구명된다면, 가로수 관리를 위한 실증 자료 마련이 가능할 것으로 사료된다.
- 따라서, 추후 장기간의 시계열적인 피해 반응 연구가 요구되는 바이다. 한편, 좀 더 나아가 이 연구결과를 바탕으로 가로수의 피해 수준과 엽 내 염화칼슘 농도 간의 상호 연관성이 구명된다면, 가로수 관리를 위한 실증 자료 마련이 가능할 것으로 사료된다.
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