초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 개요는 우리나라의 대표적인 자생종인 소나무(Pinus densiflora), 상수리나무(Quercus accutissima), 물푸레나무(Fraxinus rhychophylla), 팥배나무(Sorbus alnifolia)를 미래의 대기 환경, 즉 높은 이산화탄소 농도 (400ppm, 550ppm, 720ppm)와 고온(대조구, 대조구+2°C)에서 장기간 노출시켜 자라고 있는 상부 개방형온실 (open top chamber)를 이용하여, 수종별 생리·생태적 변화를 정량화하고 광합성 저감 기작을 가설을 중심

□ 연구개요
본 연구의 개요는 우리나라의 대표적인 자생종인 소나무(Pinus densiflora), 상수리나무(Quercus accutissima), 물푸레나무(Fraxinus rhychophylla), 팥배나무(Sorbus alnifolia)를 미래의 대기 환경, 즉 높은 이산화탄소 농도 (400ppm, 550ppm, 720ppm)와 고온(대조구, 대조구+2°C)에서 장기간 노출시켜 자라고 있는 상부 개방형온실 (open top chamber)를 이용하여, 수종별 생리·생태적 변화를 정량화하고 광합성 저감 기작을 가설을 중심으로 검증하였다. 본 연구 결과, 점진적 질소제한으로 인한 광합성 저감이 아닌 광합성 질소이용효율의 증가 및 질소 분배의 변화가 나타난 것으로 보인다. 잎의 질소분배의 경우, 이산화탄소를 고정하는 루비스코 질소보다 빛을 수집하는 엽록소 질소비율 증가하였으며, 이로 인해 카르복실화 속도의 감소에도 불구하고 광합성의 양의 증가와 바이오매스 생산량의 유지가 일어난다고 판단된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 생태계 생산량의 증가를 가져올 것으로 예상된다. 하지만, 광합성 저감으로 인해 초기 생장량의 증가를 유지하지 못하는 결과가 보고되고 있다. 따라서 본 연구는 장기간(9년) 고농도(대조구, 대조구 × 1.4 ; 챔버 1.4, 대조구 × 1.8 ; 챔버1.8) 의 이산화탄소하에서 생장한 우리나라 고유수종, 소나무(Pinus densiflora), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla), 팥배나무(Sorbus alnifolia)의 생산성, 광합성 특성, 질소이용효율 및 질소분배 특성 변화를 알아보고자하였다. 잎 크기와 엽중량비(leaf mass per area)와 같은 형태적 인자는 대조구에 비해 고농도의 이산화탄소 온실에서 높았으며, 낙엽활엽수인 물푸레나무와 팥배나무의 수관 하부에서 이산화탄소 시비효과로 인해 증가폭이 더 크게 나타났다. 반면 상록침엽수이자양수인 소나무의 경우, 고농도의 이산화탄소 하에서 잎의 크기가 상부에서 더 크게 나타났다. 생리적 특성의 경우, 고농도의 이산화탄소 하에서 광합성 질소이용효율이 증가하였으며, 수종간에는 소나무가 가장 낮게 나타났다. 광합성 능력인 최대카르복실화 속도(V_Cmax)와 최대전자전달속도(J_max)는 고농도의 이산화탄소 하에서 감소하였고, 이산화탄소를 고정하는 루비스코 함량은 챔버1.8에서 대조구에 비해 유의하게 감소하였다. 그러나 엽록소 질소 햠량은 이산화탄소 농도가 증가할수록 증가하였고 엽록소에 투자된 질소비율 또한 유의하게 증가하였다. 수종 중에는 내음성이 가장 강한 팥배나무에서 이러한 질소분배 변화가 두드러지게 나타났다. 식물이 이용가능한 질소의 지표인 질소 유효도는 점진적 질소 제한이 발생하였던 선행연구결과와 반대로 본 연구결과에서는 대조구에 비해 오히려 챔버1.8에서 32% 증가하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
기존의 연구를 통해 이산화탄소 농도의 증가로 인한 생태계 생산성의 향상에 대한 정량화는 많이 이루어졌으나, 장기간 노출되었을 경우의 결과에 대해서는 점진적 질소제한과 질소효율의 증가의 상반된 결과로 아직도 의견이 분분한 상태이다. 본 연구는 우리나라의 대표적인 자생 수종인 소나무, 팥배나무, 물푸레나무 등을 이용하여 미래 대기 환경 하에서 수종별 생리적, 형태적 변화를 정량화하고, 잎의 질소 분배 정량화를 통해 광합성 저감 기작을 밝히고자 하였다. 고농도의 이산화탄소에서 질소 유효도의 증가하여 토양 질소 부족으로 인한 직접적인 질소 감소가 아닌 광합성산물 축적에 의하여 질소가 희석됨에 따라 광합성이 저감되는 희석효과가 나타났으며 잎내의 광합성이용효율을 높이기 위해 질소 분배 변화가 판단하였다. 수종 및 수관내에도 이산화탄소에 대한 반응의 정도가 다르게 나타났기에 미래 기후 환경에서 수종 선정 및 가지치기나 간벌과 같은 산림의 탄소흡수율을 높이기 위한 산림관리 기법을 제시할 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1. 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 2. 연구의 필요성 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 1. 연구수행내용 ... 8
• 2. 연구결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 21