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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.1 pp.63-70
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.1.63

Effects of Fertilizer Treatment on the Growth Characteristics of 2-years old Pinus koraiensis Siebold & Zucc Container Seedlings

Jae-Hee Kim, Do-Hyun Kim, Do-Hyung Lee*
Dept. of Forest Resources, Yeungnam University, Gyungsan 712-749, Korea
Corresponding author : Do-Hyung Lee Tel: +82-10-9812-2921 Fax: +82-53-810-4661 dhlee@yu.ac.kr
September 26, 2014 January 26, 2015 January 26, 2015

Abstract

This study was carried out in order to investigate the effects of fertilizer treatment on the above ground and underground growth amount of 2 years old Pinus koraiensis seedlings. P. koraiensis container seedlings showed high seedling height and root collar diameter growth as the fertilization concentration increased, and the specimen with the fertilizer treatment of 1.0 g · L-1 showed the highest seedling height growth (3.81 cm) and root collar diameter growth (2.12 mm). Also, the whole biomass production was highest at the specimen with the fertilizer treatment of 1.0 g · L-1 as 2.58 g. H/D rate was 2.70 at the specimen with the fertilizer treatment of 1.0 g · L-1, and T/R rate was 1.11 at the specimen with the fertilizer treatment of 0.33 g · L-1. The seedling quality index tended to increase as the fertilization concentration increased, and showed the highest values as 0.60 in 1.0 g · L-1 fertilizer treatment. The total chlorophyll contents tended to increase as the fertilization concentration increased, with high contents of chlorophyll a and b. The results showed that fertilizing treatment for the superior seedling production were irradiated as 1.0 g and it is appropriate to be used as basic data for producing good seedlings and growing saplings.


시비처리가 2년생 잣나무 용기묘의 생장특성에 미치는 영향

김 재희, 김 도현, 이 도형*
영남대학교 산림자원학과

초록

본 연구는 잣나무 2년생 용기묘를 대상으로 시비농도별 처리가 묘목의 형태적 생장, 물질분배, 엽록 소 함량에 미치는 영향을 구명하기 위해 실시하였다. 시비처리에 따른 잣나무 용기묘는 시비 농도가 높 아짐에 따라 묘고와 근원경생장이 높게 나타났으며, 1.0 g·L-1처리구에서 가장 높은 묘고 생장(3.81 cm) 과 근원경생장(2.12 mm)을 나타내었다. 또한 전체 물질생산량은 1.0g·L-1처리구에서 2.58 g으로 가장 높게 나타났다. H/D율은 1.0 g·L-1처리구에서 2.70, T/R율은 0.33 g·L-1처리구에서 1.11로 가장 낮 게 나타났다. 묘목품질지수는 시비농도가 높아짐에 따라 높아지는 경향을 보였고, 1.0 g·L-1처리구에 서 가장 높은 0.60값을 나타내었다. 전체 엽록소함량은 시비농도가 높아짐에 따라 증가하는 경향을 보 였고, 엽록소 a, b 함량 또한 높은 값을 나타내었다. 본 연구 결과 우량한 묘목생산을 위한 시비처리는 1.0 g·L-1로 조사되었으며, 양묘시 양질의 묘목을 생산하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 판단된다.


    I.서론

    우리나라는 1970년대부터 치산녹화사업을 지속적 으로 추진한 결과 단기간 내 산림녹화에 성공하였 고, 산림의 생태적 구성 또한 침엽수림, 활엽수림, 혼효림으로 다양화가 이루어져 현재 산림축적은 ha 당 126 m2에 달하고 있다(Choi & Seo, 2013). 그 중 침엽수 인공림의 면적은 2,581천 ha로 전체 조 성면적의 40.5%를 차지한다. 주요 조림 침엽수종은 소나무, 낙엽송, 리기다소나무, 잣나무 등이며, 특히 잣나무는 우량 대경재와 함께 잣을 생산하는 수종이 다(Bae et al., 2009).

    현재 경제수종이면서 잣을 공급하는 잣나무(Pinus koraiensis)는 2007년 1,921 ha에서 2011년 1,408 ha로 조림면적이 급격히 줄어들고 있다(Korea Forest Service, 2012). 시간이 지남에 따라 목재를 이용하는 측면에서 용재수로서 기능을 잃어갈 뿐만 아니라 대부분 잣을 국외에서 수입을 하고 토종 자 생수종으로서 임목의 가치를 잃어가고 있다. 잣나무 의 조림규모가 축소됨에 따라 목재와 임산물 공급에 차질이 예상될 수 있기 때문에 단기간에 우량한 묘 목을 생산하기 위한 노력이 필요한 실정이다.

    일반적으로 용기묘는 온실내에서 묘목이 건전하게 생육할 수 있는 환경을 인위적으로 조절하여 단기간 에 묘목을 생산할 수 있고 용기 종류, 토양 종류, 파종방법 및 시비체계에 따라 규격에 맞는 묘목을 대량 생산할 수 있는 장점이 있다(Kim, 2002). 수 목의 생장에 필수 조건은 햇빛, 물, 공기와 같은 생 육 환경적 요소뿐만 아니라 영양분 또한 중요한 요 소중 하나이며, 특히 수종별 적정 시비량은 묘목의 생장에 직접적인 영향을 미치고 생산성을 높이는데 기여한다(Kimmins, 1997). 시비시험을 통한 수목의 생장반응에 대한 연구는 다양한 수종에 대하여 널리 연구되고 있다. 수목에 시비처리를 함으로써 기대할 수 있는 일반적인 장점으로 토양의 비옥도를 높이 고, 묘목의 생장을 개선하고, 묘목의 내건성, 내한 성, 내병성을 키워주고 묘목의 초기 활착률을 증가 시켜 이식시 성공률을 높여준다(Carlson, 1981; Imo & Timmer, 1999). 수목의 질소와 인산이 결핍 되면 영양 생장이 지연되고(Poole & Seeley, 1978) 임목의 옆 면적을 증가시키고 뿌리의 생장과 양분함 량이 수목의 부위별에 따라 높게 나타난다(Lee, 2013; Miller et al., 2006). 또한 시비는 수목의 줄기와 잎의 생장에 영향을 미치고(Kwon et al., 1998), 다른 원소에 비해 질소는 결핍이 쉬운 원소 이기 때문에 양묘 측면에서 수목 생장에 큰 영향을 미치기 때문에 시비는 필요한 조건이라고 하였다 (Binkley, 1986; Kozlowski & Pallardy, 1997). 이 처럼 우량한 묘목을 생산을 위해서 시비는 필수 조 건이고 시비수준에 따라 생장차이가 나타날 수 있기 때문에 적정 시비에 따른 생장반응에 대한 규명이 필요하다.

    따라서 본 연구는 우리나라의 고유수종인 잣나무 를 대상으로 시비량의 차이에 따른 지상부와 뿌리의 생장특성을 조사 분석하여, 우량한 묘목과 대량 생 산을 위해 우수한 양질의 묘목을 생산하기 위한 적 정 시비수준을 규명하는 것이 그 목적이다.

    II.재료 및 방법

    2.1.조사지 개황 및 차광실험

    본 연구는 경상북도 경산시에 위치한 영남대학교 산림자원학과 온실에서 수행되었다. 실험에 사용된 잣나무(Pinus koraiensis Siebold & Zucc) 묘목은 국립산림과학원 산림유전자원부 채종원에서 채취된 종자를 플라스틱 용기(Model KK-SI 2500, Shinil science, Korea)에 파종한 후 2년간 양묘된 2-0묘 를 사용하였다. 용기 내 상토는 코코피트, 펄라이 트, 버미큘라이트(1:1:1, v/v/v)를 동일한 비율로 혼 합하여 사용하였으며, 실험 기간 동안 평균 온도는 24.2±0.12℃이고 평균습도는 72.5±0.37%를 나타 내었다. 잣나무 묘목에 대한 시비실험은 대조구와 시비강도 약(0.33 g·L-1), 강(1.0 g·L-1)으로 나누 어 3반복 24본씩 총 72본을 조사하였다. 시비는 2013년 5월 20일부터 9월 까지 주 2회씩, 총 40회 동안 실시하였다.

    2.2.생장특성 및 품질지수 분석

    시비에 따른 잣나무 묘목의 묘고와 근원경은 묘목 이 활착되었다고 판단된 2013년 5월과 생장이 정지 되었다고 판단된 2013년 10월에 전자식캘리퍼스 (Absolute Digimatic Caliper-500, Mitutoyo, Japan)와 스틸테이프를 이용하여 측정을 하였다. 시 비처리별 묘목의 물질생산량은 2013년 10월에 묘목 을 굴취한 후 잎, 줄기, 뿌리를 각각 구분하여 65℃ 에서 48시간 동안 건조시켜 부위별로 측정하였다.

    또한 측정된 묘고, 근원경, 물질생산량 등의 값을 활용하여 H/D율(Height/Root collar diameter ratio), T/R율(Top dry weight/Root dry weight ratio), 엽건중비(LWR, Leaf dry weight ratio), 줄기건중비(SWR, Shoot dry weight ratio), 뿌리 건중비(RWR, Root dry weight ratio), 묘목품질지 수(Seedling quality index)를 각각 아래의 식을 활 용하여 산출하였다(Dickson et al., 1960; Šestak et al., 1971; Bayala et al., 2009).

    ∘ H/D ratio(cm·mm-1) = Height(cm)/Root collar diameter(mm)

    ∘ T/R ratio(g·g-1) = Top(leaf + shoot, g) dry weight/Root dry weight(g)

    ∘ LWR(g·g-1) = Leaf dry weight(g)/Total dry weight(g)

    ∘ SWR(g·g-1) = Shoot dry weight(g)/Total dry weight(g)

    ∘ RWR(g·g-1) = Root dry weight(g)/Total dry weight(g)

    ∘ SQI(g·g-1) = Total dry weight(g)/(H/D ratio + T/R ratio)

    2.3.엽록소 함량분석

    시비 처리별 묘목의 광합성 반응을 검증하기 위해 엽록소 함량을 측정하였다. 침엽이 완전히 생장했다 고 판단되는 2013년 9월에 처리별로 3본씩 건전한 잎을 채취하여 3반복으로 측정하였다. 채취한 잎을 Hiscox & Israelstam(1979)의 방법에 따라 DMSO (dimethylsulfoxide)를 용매로 이용하여 65℃ 항온 기에 6시간 진탕하여 엽록소를 추출하였다. 추출액 은 UV/VIS spectrophotometer(U-2900, HITACHI Co., Japan)를 이용하여 663 nm 와 645 nm 의 파 장에서 흡광도를 측정하였으며, 측정된 흡광도를 이 용하여 엽록소 a, b 그리고 총 엽록소(a+b) 함량은 아래의 식을 이용하여 구하였다(Mackinney, 1941; Arnon, 1949).

    ∘ Chlorophyll a(mg·g-1 fresh w.t.) = 12.7×A663 – 2.69×A645

    ∘ Chlorophyll b(mg·g-1 fresh w.t.) = 22.9×A645 – 4.68×A663

    ∘ Total Chlorophyll(mg·g-1 fresh w.t.) = 20.20×A645 + 8.02×A663

    2.4.통계분석

    시비처리별 잣나무 묘목의 생장특성, 물질생산 량, 묘목품질지수, 엽록소함량의 유의성을 검증하 기 위해 SPSS 통계프로그램(Version 21)을 이용하 여 분산분석(ANOVA)을 실시하였고, 처리간 평균 값 차이를 검증하기 위해 던컨다중검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하였다.

    III.결과 및 고찰

    3.1.묘고와 근원경 생장

    시비 농도에 따른 2년생 잣나무의 묘고와 근원경 생장은 무처리구와 0.33 g·L-1, 1.0 g·L-1처리구 에 대하여 조사한 결과를 Table 1에 나타내었다.

    본 실험에서 농도에 따른 시비 처리한 결과 묘고 와 근원경생장은 1% 수준에서 유의적인 차이를 보 였다. 묘고생장의 경우 1.0 g·L-1처리구에서 11.54 cm로 가장 높았고, 0.33 g·L-1처리구는 9.99 cm, 무처리구 8.99 cm순으로 생장을 보였다. 근원경생 장의 경우에도 1.0 g·L-1처리구(4.30 mm)> 0.33 g·L-1처리구(3.22 mm)> 무처리구(2.54 mm) 순으 로 근원경생장을 보였다.

    시비처리 효과에 따라 묘고와 근원경생장의 차이 는 1% 유의수준에서 통계적인 차이가 난 것으로 조 사되었다. 1.0 g·L-1처리구에서 묘고생장은 3.81 cm로 가장 높은 생장을 보였고, 근원경생장은 1.0 g·L-1처리구에서 가장 큰 2.12 mm생장을 보였으 며, 0.33 g·L-1처리구> 무처리구 순으로 생장의 차 이가 나는 것으로 조사되었다. 또한 Kim et al. (2009)은 소나무 용기묘의 시비에 대한 생장 반응으 로 시비 농도가 증가함에 따라 묘고와 근원경생장이 증가하여 시비효과가 뚜렷하다고 보고되어 본 실험 의 결과와 유사한 결과를 보였다.

    한편 잣나무의 경우 시비처리에 의한 묘고와 근원 경의 상대생장은 무처리구보다 시비처리구에서 다소 양호한 것으로 보이나 그 차이가 크지 않았다는 것 과 시비처리 양에 따른 상대생장률도 어떠한 일관된 경향을 보이지 않았다는 보고(Kwon et al., 1998) 와는 달리 본 실험에서는 뚜렷한 차이를 보였다. 활 엽수와 달리 잣나무와 같은 침엽수는 고정생장 특성 을 가지므로 단기간의 시비처리에 따른 효과가 미약 할 수 있지만, 본 연구에서 시비처리 농도에 따라 뚜렷한 생장의 차이를 보여주었기 때문에 시비처리 가 묘목의 생장에 영향을 미친 것으로 판단된다.

    3.2.지상부와 지하부 생체량 특성

    본 실험에서는 시비처리 후 지상부 및 지하부의 물질생산량을 측정한 결과를 Fig. 1에 나타내었다.

    전체적인 물질생산량은 1.0 g·L-1처리구(2.58 g)> 0.33 g·L-1처리구(1.87 g)> 무처리구(1.21 g)순 으로 시비처리에 따른 물질생산량의 차이가 나는 것 으로 조사되었다(P<0.0001). 잎, 줄가, 뿌리의 기관 별 물질생산량에서도 1% 수준에서 통계적으로 유의 차가 인정되었다. 잎 물질생산량을 보면 1.0 g·L-1 처리구에서 0.91 g으로 가장 많은 양을 차지하고 0.33 g·L-1처리구와 무처리구에서는 통계적으로 비 슷하게 차이를 나타난 것으로 조사되었다. 줄기 물 질생산량은 1.0 g·L-1처리구(0.68 g)> 0.33 g·L-1 처리구(0.36 g)> 무처리구(0.20 g)순으로 조사되었 으며, 뿌리 물질생산량은 1.0 g·L-1처리구(0.99 g)> 0.33 g·L-1처리구(0.91 g)순으로 나타났고, 무 처리구(0.47 g)에서는 가장 낮은 물질생산량으로 조 사되었다. 시비 농도에 따라 묘고와 근원경생장이 높은 것처럼(Table 1) 물질생산량 또한 이와 같은 비율로 시비 농도에 따라 높게 나타났다. 이 결과는 Cho et al.(2012)의 시비 농도가 높을수록 소나무 용기묘의 묘고와 근원경생장 또한 높아졌고, 물질생 산량 또한 시비 농도에 따라 비례하는 결과가 나왔 다는 연구와 Hwang et al.(2003)의 소나무, 낙엽 송, 자작나무 및 상수리나무가 무처리구보다 시비처 리구에서 물질생산량이 더 많이 나왔다는 연구 결과 와 비슷한 경향을 보였다.

    이와 같이 조림 묘목은 수종별로 적정한 시비 수 준에 의해 지속적인 조림 양묘가 이루어진다면 우수 한 묘목을 얻을 수 있을 것이라 판단된다.

    3.3.H/D율과 T/R율

    시비처리에 따른 H/D율과 T/R율을 측정한 결과 를 Fig. 2에 나타내었다. H/D율은 무처리구에서 가 장 높은 3.56, 0.33 g·L-1처리구에서 3.18, 1.0 g·L-1처리구에서 2.70으로 조사되었다(P<0.0001). 전체 H/D율은 2.70∼3.56범위를 보였으며, 시비 농 도가 높아짐에 따라 H/D율은 낮아지는 것으로 나타 났다. 비슷한 묘고에 비해 상대적으로 굵은 직경생 장을 가지기 때문에 H/D율이 낮은 묘목이 보다 더 건전한 묘목이라고 판단된다. Park et al.(2010)은 물푸레나무, 들메나무, 잣나무, 전나무를 대상으로 묘포에서 N, P, K 시비 후 H/D율을 측정한 결과 침엽수가 활엽수보다 상대적으로 낮은 값을 보였다 고 보고하였다.

    본 실험에서 잣나무 용기묘를 시비 처리 한 결과 H/D율은 2.70∼3.56의 범위를 나타냈고, Park et al.(2010)은 묘포에서 시비 처리한 잣나무의 H/D율 2.0∼2.4을 나타냈는데 이는 본 실험과 비교해 볼 때 노지묘보다 용기묘에서 더 높은 묘고 생장이 이 루어졌다고 사료된다. 이는 Johnson et al.(1996)이 정리한 노지묘와 용기묘의 H/D율 비교에서 노지묘 가 용기묘보다 H/D율이 낮다고 보고된 내용과 일치 하는 경향을 보였다.

    또한 T/R율은 무처리구에서 1.60을 보였고, 0.33 g·L-1처리구에서 1.11과 1.0 g·L-1처리구에서 1.63 을 나타내었다(P<0.0001). 비슷한 묘고 크기의 묘목 에서 낮은 T/R율을 가지면 묘목이 식재 후 생존율 이 더 높았다는 Hermann(1964)의 보고에 따르면 0.33 g·L-1처리구가 무처리구와 1.0 g·L-1처리구 보다 생존율이 높을 것이라 판단된다.

    3.4.LWR, SWR, RWR 및 SQI

    시비처리에 따라 잣나무 묘목품질지수가 어떠한 영향을 미쳤는가를 분석하기 위해 LWR, SWR, RWR 및 SQI 값을 Fig. 3에 나타내었다.

    본 실험의 LWR, SWR, RWR, SQI의 측정된 값 을 보면 모두 1% 수준에서 통계적 유의성이 인정되 었다. LWR의 경우 무처리구에서 가장 높은 0.44가 나타났고, 1.0 g·L-1처리구(0.35)> 0.33 g·L-1처 리구 0.33값을 나타내었다. 이는 시비에 의한 뿌리 생장이 무처리구보다 시비처리구에서 많이 진행되어 상대적으로 낮은 잎의 물질생산량의 결과로 사료된 다. 지상부에 해당하는 LWR과 같이 줄기에 대한 배 율을 의미하는 SWR은 1.0 g·L-1처리구에서 가장 높은 0.26의 값을 나타냈고, 0.33 g·L-1처리구에서 0.19, 무처리구에서 0.17이 나타났다. 1.0 g·L-1처 리구에서 무처리구와 0.33 g·L-1처리구보다 큰 값 을 나타내었는데 이는 시비량이 증가함에 따라 묘고 와 근원경생장이 크게 나타났기 때문에 전체 물질생 산량 대비 줄기 물질생산량이 차지하는 비율이 높은 것으로 사료된다. Cho et al.(2012)은 시비처리에 따른 소나무 용기묘와 노지묘의 생육에 미치는 생장 결과에서도 시비 농도가 증가함에 따라 묘고와 근원 경이 늘어난다고 하였는데, 본 연구에서도 시비 농 도가 높은 처리구에서 줄기 물질생산량이 높은 값을 나타내었다.

    RWR은 0.33 g·L-1처리구에서 가장 높은 0.48이 나타났고, 무처리구에서 0.39, 1.0 g·L-1처리구에 서 0.38이 나타났다. 한편 Sung et al.(2011)은 RWR은 시비처리 후 무처리구보다 낮아진다고 보고 하였고, Reynolds & D’Antonio(1996)는 질소시비 에 따라 RWR은 감소한다고 보고하였다. 반면 본 실험에서는 0.33 g·L-1처리구에서 높은 수치를 보 여 각각의 처리구에서 전체 물질생산량 대비 상대적 인 뿌리 물질생산량이 많기 때문에 높은 수치를 보 인 것이라 사료된다.

    SQI는 1.0 g·L-1처리구에서 0.60으로 가장 높게 나타났고, 0.33 g·L-1처리구에서 0.45 무처리구에 서 0.24가 나타났다. Cho et al.(2012)는 용기묘와 노지묘 모두 100 g 심층시비에서 묘목품질지수가 높다고 보고하였고, Park et al.(2010)은 물푸레나 무, 들메나무, 잣나무에 N, P, K를 시비한 결과에 따라 질소 처리구에서 높은 품질지수가 나왔다고 보 고하였다. 이와 같은 선행 연구들은 시비처리가 묘 목의 품질을 높였다고 보고하였는데 본 실험 결과와 비슷한 경향이 있었다. 그러나 시비농도는 수종별로 차이가 있기 때문에 묘목의 품질을 높일 수 있는 수 종별 적정 시비수준이 규명되어야 할 것이다.

    3.5.엽록소 함량

    시비 처리에 따른 잣나무를 대상으로 엽록소 a, 엽록소 b, 전체 엽록소 (a+b) 함량을 측정하여 그 결과를 Fig. 4에 나타내었다. 전체적으로 시비 처리 에 따른 엽록소 a 함량(P<0.0001), 엽록소 b 함량 (P<0.0001), 전체 엽록소 (a+b) 함량(P<0.0001)은 통계적 유의 차이가 인정되었으며, 시비 농도가 높 아짐에 따라 엽록소 a, 엽록소 b, 전체 엽록소 (a+b) 모두 높아지는 경향을 보였다. 또한 엽록소 a/b율은 무처리구보다 시비처리구에서 높은 값을 보 였는데 이는 시비처리구에서 엽록소 b 함량의 증가 율 보다는 엽록소 a 함량의 증가율이 높기 때문이라 사료된다.

    일반적으로 시비가 명반응 과정에서 광 확보 능력 에 영향을 미쳐 엽록소 함량이 변화하는 것을 알 수 있고(Kwon et al., 2009), 광합성 활동 및 생육 활 동과 연계하여 양묘과정에서 묘목의 생산 및 품질에 영향을 미친다(Cho et al., 2012). 무처리구에 비해 시비처리를 한 묘목에서 엽록소함량이 높게 나타났 는데, 이는 생장 특성 결과와도 비교 하여 볼 때 같 은 경향을 보인 것으로 나타났다.

    적정 시비를 했을 때 우수한 광합성 능력을 지닌 묘목이 조림 후에도 우수한 생장과 활착률을 나타낸 다는 연구(Leiva & Fernandez-Ales, 1998)로 미루 어 볼 때, 시비처리를 했을 때 품질이 높은 묘목을 생산할 수 있다고 판단된다.

    Figure

    JALS-49-63_F1.gif

    Effects of fertilizing concentrations on dry mass production of P. koraiensis seedlings

    JALS-49-63_F2.gif

    Effects of fertilizing concentrations on H/D ratio and T/R ratio of P. koraiensis seedlings

    JALS-49-63_F3.gif

    Effects of fertilizing concentrations on LWR, SWR, RWR and SQI of P. koraiensis seedlings

    JALS-49-63_F4.gif

    Chlorophyll contents of P. koraiensis seedlings grown with different fertilizing concentrations

    Table

    Effects of fertilizing concentrations on height, root collar diameter and amount of increase in height, root collar diameter growth of P. koraiensis seedlings

    zMeans±SE were measured on Oct. 21, 2013. Different letters in each column indicate significant differences according to Duncan s multiple range test(p=0.05).

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