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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.1 pp.15-21
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.1.15

Growth characteristics of Pinus densiflora seedlings by root pruning intensity

Sung-Joon Na1, In-Sik Kim1, Jae-Hee Kim2, Do-Hyung Lee2*
1Department of Forest Genetic Resources, Korea Forest Research Institute, Suwon 441-350, Korea
2Department of Forest Resources, Yeungnam University, Gyungsan 712-749, Korea
Corresponding author: Do-Hyung Lee, Tel: +82-10-9812-2921; Fax: +82-53-810-4661; E-mail: dhlee@yu.ac.kr
September 10, 2013 December 17, 2013 December 20, 2013

Abstract

This study was conducted to examine the effect of root pruning intensity on the seedling growth of Pinus densiflora. One-year-old seedling was pruned by 0%, 25%, 50% and 75% from the total root length before transplanting. After one year, above-ground growth(survival rate, seedling height, root-collar diameter, shoot dry weight, branch number and needle weight) and root growth(root length and root dry weight) were investigated. Survival rate of pruned seedlings was better than that of non-pruned seedlings. However, there was no significant differences among root pruning treatments. Excellent above-ground growth was found in non-pruned and 25% root-pruned seedlings. The seedlings pruned by 25% showed superior root to shoot ratio and seedling quality index, which were usually used as measures to determine seedling quality. Therefore, root pruning was highly recommended before transplanting of 1-0 bare root seedling of P. densiflora for enhancing survival rate. In this case, appropriate root pruning intensity was 25% of the total root length of seedling.


단근 강도에 따른 소나무 유묘의 생장 특성

나 성준1, 김 인식1, 김 재희2, 이 도형2*
1국립산림과학원 산림유전자원부
2영남대학교 산림자원학과

초록

본 연구는 소나무 1년생 묘목을 대상으로 단근의 정도가 이식 후 지상부 생장 및 뿌리발달에 미치는 영향을 구명하 고자 실시하였다. 이를 위해 전체 뿌리길이의 25%, 50%, 75%를 단근하였으며, 단근하지 않는 묘목과 비교하였다. 이 식한 후 1년의 경과한 시점에서 생존율, 묘고 및 근원경, 각 부위별 건중량 및 뿌리생장 특성 등을 조사하였다. 생존 율은 단근된 묘목(25~75% 단근)이 단근하지 않는 묘목보다 우수하게 나타났으며, 단근 강도간의 생장 차이는 나타나 지 않았다. 이식 후 묘고를 비롯한 줄기 건중량, 근원경 등 지상부 생장량과 뿌리 및 전체 묘목 건중량은 단근하지 않은 묘목과 25%로 단근된 묘목이 가장 우수하게 나타났다. 묘목의 품질을 판단할 수 있는 뿌리 대 지상부 비율과 묘목품질지수는 25%로 단근된 묘목이 우수하게 나타났다. 따라서 본 연구결과를 종합해볼 때, 소나무 1년생 노지묘의 높은 생존율을 위해서는 이식 전 단근작업을 해 주는 것이 좋으며, 이때 단근 강도는 전체 뿌리길이의 25%를 단근하 는 것이 적절하다고 판단된다.


    I.서론

    소나무는 우리나라의 대표적인 침엽 조림수종으로 써 전체 침엽수 임목축적량의 약 62%를 차지한다. 소나무는 최근 5년간 평균 약 3,690 ha에 820만 본 이 조림되고 있으며, 한해 조림을 위한 묘목 생산량 은 노지묘가 445만본, 용기묘가 537만 본이다 (Korea Forest Service, 2012).

    조림의 성공을 위한 양질의 묘목은 조림 후 우수 한 생존율과 생장이 보장되어야 하며(Duryea, 1985; Mattsson, 1997), 충분한 생산성이 확보되어야 한다 (Davis & Jacobs, 2005). 전통적으로 침엽수 노지 이식묘의 생산가격이 높아짐에 따라 낮은 묘목 생산 가격과 우수한 활력을 가진 묘목생산을 위해 단근이 시행되고 있다(Gingerich & Hertel, 1962).

    조림 및 이식된 묘목의 성공적인 활착 여부는 새 로운 뿌리를 빠르게 발달시킬 수 있는 묘목의 능력 과 관련된다(Grossnickle, 2005). 단근된 묘목은 이 식 후 수분 스트레스를 겪게 되는데(Toliver et al. 1980; Geisler & Ferree, 1984), 이식 시 발생되는 이식충격(transplant shock)과 이식충격의 주된 요 인인 수분 스트레스를 빠르게 극복하기 위해서는 무 엇보다 신속한 뿌리의 생장이 필요하다(Burdett et al. 1984; Nambiar & Sands, 1993).

    묘목은 일반적으로 이식의 용이성과 뿌리구조의 분지화를 유도하기 위해 단근된다(Andersen et al. 2000). 단근은 측근의 분화를 촉진시키고(Castle, 1983), 세근의 발달 및 뿌리의 생장잠재력을 증가시 키는 등 임목생장에 긍정적인 효과를 나타내는 것으 로 알려져 있다(Ritchie & Dunlap, 1980). 또한 단 근은 뿌리의 섬유화를 유도하여 높은 뿌리 재생산 능력과 수분과 양분의 흡수를 위한 더 큰 뿌리표면 적을 보유할 수 있도록 하므로 이식 후 더 높은 생 존 가능성을 기대할 수 있다(Venator, 1983). 하지 만 단근은 궁극적으로 지상부와 지하부의 균형을 파 괴시키는 것으로, 이식 초기 생장량을 감소시킨다 (Sterling & Lane, 1975; Yang et al. 2010). 이처 럼 단근에 대한 영향은 명확하지 않을 뿐 아니라 수 종에 따라서도 다양하게 나타날 수 있다. 또한 국내 의 단근효과 검정 연구는 매우 미흡한 실정이다.

    이에 본 연구는 우리나라의 대표적 침엽 조림수종 인 소나무를 대상으로 이식 시 단근율에 따른 지상 부와 뿌리의 생장특성을 조사 분석하여, 성공적인 조림활착과 우수한 초기생장을 보장할 수 있는 양질 의 묘목을 생산하기 위한 적정 단근길이를 규명하는 것이 그 목적이다.

    II.재료 및 방법

    2.1.단근처리 및 분석

    본 연구는 77년에 조성된 안면도 채종원산 종자를 국립산림과학원 산림유전자원부 구내 야외포지에 파 종하여 생산한 1-0묘를 뿌리의 손상없이 굴취하여 사용하였다. 이른 봄에 굴취된 묘목은 뿌리 길이를 기준으로 0%(무처리), 25%, 50%, 75%의 뿌리가 손 실되도록 단근율을 적용하였으며, 단근 즉시 포지에 49본/m2의 밀도로 각 단근 처리별 18본씩 3반복(18 본 × 3반복 × 4처리 = 216본)으로 동일 야외포지 에 이식하였다.

    각각의 강도로 단근된 묘목은 1년의 생육기간이 경과한 후 굴취하여 단근강도에 따른 묘목의 생존율 및 생장량 등을 조사하였다. 지상부 및 뿌리의 조사 항목은 묘고, 줄기 건중량, 근원경, 새롭게 발생한 가지의 수, 전체 침엽의 건중량 및 뿌리 건중량을 측정하였으며, 묘목의 품질을 평가할 수 있는 수고 대 근원경 비(H/D ratio), 뿌리 대 지상부 건중량 비(R/S ratio), 묘목품질특성(Seedling quality index; SQI, Dickson et al. 1960)을 산출하였다.

    H/D ratio = height (cm) / root collar diameter (mm)

    Seedling Quality Index = seedling dry weight (g) / (H/D ratio + S/R ratio)

    조사된 자료들은 SAS 프로그램(SAS Institute Ins., 1999)의 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 통계적 차이가 인정될 경우, Duncan's multiple range test를 실시하여 비교 분석하였다.

    2.2.이식 전 묘목 특성

    단근 처리하여 이식한 묘목과 동일한 환경 하에서 자란 여분의 묘목을 각 처리별로 30본씩, 전체 120 본을 사용하여 1-0묘의 평균 줄기길이 및 근원경, 줄기와 뿌리의 무게 등을 측정하였으며 그 결과는 Table 1과 같다. 평균 묘고는 8.22 cm, 평균 근원경 은 1.99 mm이었으며, 평균 수고 대 근원경 비는 4.21, 줄기 건중량은 0.63 g으로 각각 나타났다. 각 단근 처리별 뿌리 길이는 단근되지 않은 묘목이 22.1 cm로 나타났으며, 25% 단근된 묘목이 16.4 cm, 50% 및 75%로 단근된 묘목이 각각 11.2 cm와 5.4 cm로 나타났다. 뿌리 건중량은 단근되지 않은 묘목과 25% 단근된 묘목이 0.31 g으로 동일하였으 며, 50%와 75%로 단근된 묘목이 각각 0.24 g과 0.23 g으로 나타났다.

    III.결과

    3.1.단근 강도별 생존율

    단근처리 후 1년간의 생장기간이 경과한 소나무의 생존율을 Fig. 1에 나타내었다. 25%의 단근이 실시 된 묘목의 평균 생존율은 90.7% 이었으며, 50%와 75% 단근 처리된 묘목의 생존율은 각각 94.4%와 92.6%로 각각 나타났다. 한편, 단근하지 않은 묘목 (0% 단근)의 생존율은 77.8%로 나타나 단근 처리된 묘목보다 현저히 낮은 생존율을 보였으며 (P=0.0143), 단근 강도에 따른 생존율 차이는 나타 나지 않았다.

    3.2.단근 강도별 지상부 생장

    서로 다른 강도로 처리된 2년생 소나무 묘목의 지 상부 생장 특성을 Table 2에 나타내었다. 묘고는 통 계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았지만 단근의 강도가 강할수록 낮아지는 경향을 보였다.

    줄기의 건중량은 단근되지 않는 묘목과 25%로 단 근 처리된 묘목이 각각 1.8 g으로 50%로 단근 처리 된 묘목 1.5 g과 75%로 단근 처리된 묘목 1.3 g보다 그 값이 크게 나타났다(P=0.0009). 근원경은 25%로 단근 처리된 묘목이 5.2 mm로 가장 큰 것으로 나타 났으며, 75%로 단근 처리된 묘목이 4.5 mm으로 가 장 작게 나타났다(P <0.0165).

    단근 강도별 가지의 수는 단근하지 않는 묘목과 25%로 단근 처리된 묘목이 각각 4.0개와 3.6개로 나타났으며, 50%와 75%로 단근 처리된 묘목이 각각 2.3개와 2.1개로 단근 강도가 강할수록 새로운 가지 의 발생수가 감소하는 것으로 나타났다(P <0.0001), 잎의 건중량 또한 25% 이하의 단근 처리된 묘목이 50% 이상의 단근 처리된 묘목보다 많았다(P=0.0008).

    3.3.단근강도별 뿌리생장

    뿌리의 전체 건줄량은 25%로 단근된 묘목이 3.6 g으로 가장 컸으며, 75%로 단근된 묘목이 2.3 g으 로 가장 작았다. 한편, 단근된 묘목 간에는 단근의 강도가 강해질수록 뿌리 건중량이 감소하는 경향을 나타내었다(P=0.0003).

    묘목의 전체 건중량은 25%로 단근된 묘목이 8.7 g으로 나타나, 50%(6.9g)와 75%(5.7g)로 단근된 묘 목보다 크게 나타났다(P=0.0003). 뿌리 건중량과 묘 목 전체 건중량 모두 25%로 단근된 묘목이 단근되지 않는 묘목보다 우수한 생장을 나타내었다. (Table 3)

    3.4.단근강도별 묘목품질

    묘목의 품질을 평가할 수 있는 수고 대 근원경 비 (H/D ratio), 뿌리 대 지상부 비(R/S raion), 묘목 품질지수(Seedling quality index)를 Fig. 2~4에 나타내었다.

    수고 대 근원경 비는 75%로 단근 처리된 묘목이 3.0으로 가장 크게 나타났고, 단근 처리를 하지 않 은 묘목과 50%로 단근 처리된 묘목이 각각 2.9로 나타났으며, 25%로 단근 처리된 묘목이 2.6으로 가 장 낮게 나타났지만, 통계적인 유의차는 나타나지 않았다(P=0.0608).

    뿌리 대 지상부의 비율은 50%와 25%로 단근된 묘 목이 각각 2.3과 2.2로 나타났으며, 다음으로 75%로 단근 처리된 묘목이 1.9, 단근 처리하지 않은 묘목이 1.7로 나타나, 단근율에 따른 R/S율의 차이를 보였 다(P=0.0101). (Fig. 3)

    묘목품질지수는 25%로 단근 처리된 묘목이 3.1로 가장 우수하였고, 다음으로 단근 처리하지 않은 묘 목과 75%로 단근 처리된 묘목이 각각 2.5와 2.2로 나타났으며, 75%로 단근 처리된 묘목이 1.7로 가장 저조하였다(P=0.0001). (Fig. 4)

    IV.고찰

    단근의 장점은 세근발달을 유도, 줄기 대 뿌리 균 형을 향상, 뿌리생장 잠재력의 향상, 이식 후 생존율 의 증가 등이 있다. 또한 단근된 묘목은 생존율을 향상시키고, 이식 후 뿌리확장 기간을 연장시켜주며, 가뭄 극복 능력이 향상되는 것으로 보고되고 있다 (Rook, 1969; van Dorsser & Rook, 1972; Tanaka et al. 1976; Chavasse, 1978; Ritchie & Dunlap, 1980; Buse & Day, 1989). 한편, Shoulders(1959) 는 단근이 대왕송 (longleaf pine)의 조림실패를 크 게 낮출 수 있는 방법이며, 특히 묘목의 생존이 불 리한 지역에서 생존율을 현저하게 향상시킨다고 하 였다. 본 연구결과에서도 단근된 묘목이 단근되지 않은 묘목보다 우수한 생존율을 나타내었으며(Fig. 1), 높은 R/S율이 나타나(Fig. 2) 소나무의 이식 전 단근이 이식생장에 이로운 영향을 줄 수 있다는 것 을 확인하였다.

    한편, 단근율이 증가할수록 지상부의 생장이 감소 하는 경향을 나타내었는데(Table 2), 다수의 선행연 구들에서도 단근된 묘목은 지상부의 감소가 나타난 다고 하였다. 이는 단근이 기존의 뿌리와 토양의 접 촉을 감소시켜 충분한 수분과 양분을 흡수할 수 없 게 하기 때문이다(Farmer & Pezeshki, 2004). 하지 만 지상부의 생장 지연은 지하부 대 지상부 비율을 증가시켜 조림용 묘목의 생장과 활착에 긍정적인 영 향을 미친다고 보고하였다(Huberman, 1940; Stone, 1955; Clifford, 1956; Stone & Schubert, 1956; Wycoff, 1959).

    Wilde(1958)는 높은 지상부 대 지하부 비율을 가 진 묘목은 뿌리의 흡수능력이 수관의 증산손실을 감 당할 수 없기 때문에 이식묘의 지나친 수고생장으로 인한 묘목의 불균형이 이식의 성공을 저해하는 요인 이라 하였다. 따라서 단근은 지나친 지상부 생장을 억제하고 뿌리구조의 크기를 증가시키므로 묘목의 형태적 향상을 위한 대중적인 방법이 될 수 있다 (Buse & Day, 1989).

    본 연구결과를 종합하면, 소나무 1년생 노지묘에 서 25%의 단근 처리된 묘목은 우수한 생존율을 나타 내었을 뿐만 아니라, 지상부의 생장, 뿌리발달, 높은 R/S율 및 묘목품질지수를 나타내어, 본 수종에 있어 서 가장 적절한 단근율이라 판단된다. 따라서 단근 처리는 우수한 초기 묘고와 잘 발달된 뿌리구조를 가진 양질의 묘목을 생산할 수 있는 방법이 될 수 있다. 또한 최근에는 침엽수류의 용기묘 생산이 점 차 증가하는 추세인데, 본 연구결과는 침엽수 용기 묘의 적정 높이를 결정하는데도 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

    Figure

    JALS-48-15_F1.gif

    Seedling survival by difference root pruning intensities at the time of transplanting. Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan's multiple range test.

    JALS-48-15_F2.gif

    Seedling height to diameter ratio by root pruning intensities on Pinus densiflora after one growing season at the time of transplanting. Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan's multiple range test. ns : non- significant.

    JALS-48-15_F3.gif

    Root to shoot ratio by root pruning intensities on Pinus densiflora after one growing season at the time of transplanting. Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan's multiple range test.

    JALS-48-15_F4.gif

    Seedling quality index by root pruning intensities on Pinus densiflora after one growing season at the time of transplanting. Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan's multiple range test.

    Table

    Seedling height, root-collar diameter(RCD), height to RCD ratio(H/D), stem weight, root length and root weight by root pruning rate in one-year old of P. densiflora.

    Growth characteristics of above-ground by root pruning intensities on Pinus densiflora after one growing season at the time of transplanting.

    Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan's multiple range test.

    Dry weight of root and total seedling by root pruning intensities on Pinus densiflora after one growing season at the time of transplanting.

    Total weight = Shoot weight + Needle weight + Root weight. Different letters on the columns indicate statistical differences at the 5% levels by Duncan's multiple range test.

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