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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.53 No.1 pp.23-30
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2019.53.1.23

A Study on the Growth Variation of the Pinus densiflora and Prunus serrulata by the Depth of the Soil Covering

Min-Young Kim1, Ji-Ho Yu1, Hyeong-guk Jeon2, Jong-Kab Kim1*
1Department of Forest Environmental Resources(IALS), Gyeongsang National Univ., Jinju, 52828, Korea
2Forest Biomaterials Research Center, National Institute of Forest Science, Jinju, 52817, Korea
Corresponding author: Jong-Kab Kim Tel: +82-55-772-1583 Fax: +-55-772-1859 E-mail: jkabk@gnu.kr
November 13, 2018 November 26, 2018 December 10, 2018

Abstract


It is occurring various obstacles in the trees on account of environmental pollution, global warming and agricultural chemicals abuse, etc. The damage caused on the soil covering of these is increasing by planting by amateur, road pavement and installation facility around tree, etc. This study was carried out as a part of the studies to investigate damage caused on soil covering and was surveyed the growth variation of the Pinus densiflora and Prunus serrulata by soil depth and soil texture from 2015 to 2017. The visible damage was not evident but it showed some changes soil respiration, leaf color of crown, internodal growth and flowering time. The soil respiration of 2017 of Pinus densiflora was measured as 42.15 mg·kg-1·h-1 in control, 32.47 mg·kg-1·h-1 in sand 100 cm, and 33.48 mg·kg-1·h-1 in sandy loam 100 cm of the surveyed sites. The DBH of 2017 year was increased by 3.70 cm in control, 3.67 cm in sand 100 cm, and 3.53 cm in sandy loam 100 cm as compared to 2015 year. The internodal growth was measured as 23.30 cm in control, 13.40 cm in sand 100 cm, and 11.31 cm in sandy loam 100cm. The soil respiration of 2017 of Prunus serrulata was measured at 43.81 mg·kg-1·h-1 in control, 36.49 mg·kg-1·h-1 in sand 100 cm, and 31.55 mg·kg-1·h-1 in sandy loam 100 cm. The DBH of 2017 year was increased by 2.97 cm in control, 4.69 cm in sand 100 cm, and 2.97 cm in sandy loam 100 cm as compared to 2015 year. It was begun flowering time 3 days earlier in the 50 cm or more than other sites in 2017.



복토깊이에 따른 소나무, 벚나무의 생육변화

김 민영1, 유 지호1, 전 형국2, 김 종갑1*
1경상대학교 산림자원학과(농업생명과학연구원)
2산림바이오소재연구소

초록


환경오염과 지구온난화 등으로 식재지 토양의 협소화와 척박화, 병해충, 농약 및 살충제의 오·남용 등으로 생활권 수목에 다양한 장애들이 발생하고 있다. 그 중 비전문가에 의한 식재, 도로건설이나 포 장, 수목 주변의 시설물 설치 등으로 과복토에 의한 피해가 증가하고 있다. 본 연구는 과복토에 의한 피해를 살펴보기 위한 연구의 일환으로 복토 깊이와 토양을 달리해 2014년부터 2017년까지 소나무와 벚나무의 생육변화를 조사하였다. 2017년도 소나무의 토양호흡은 대조구가 42.15mg·kg-1·h-1, 마사토 100cm가 32.47mg·kg-1·h-1, 사질양토 100cm가 33.48mg·kg-1·h-1로 대조구보다 10mg·kg-1·h-1 정도 낮은 것으로 측정되었고, 2014년에 비해 2017년의 흉고직경은 대조구가 3.70cm, 마사토 100cm가 3.67cm, 사질양토 100cm가 3.53cm 증가한 것으로 나타났다. 절간생장량은 대조구가 23.30cm, 마사토 100cm가 13.40cm, 사질양토 100cm가 11.31cm로 큰 폭의 변화를 보였으나, JnusMeter1의 측정에 의 한 형성층 전기저항치는 미미한 차이가 있는 조사구가 있으나 전체적으로 차이가 없었다. 2017년도 벚 나무의 토양호흡은 대조구가 43.81mg·kg-1·h-1, 마사토 100cm가 36.49mg·kg-1·h-1, 사질양토 100cm가 31.55mg·kg-1·h-1로 소나무와 비슷한 경향으로 나타났고, 2014년에 비해 2017년의 흉고직 경은 대조구가 2.97cm, 마사토 100cm가 4.69cm, 사질양토 100cm가 2.97cm 증가한 것으로 나타났다. 2017년도 벚나무의 개화시기는 다른 조사구에 비해 50cm 이상 구역에서 3일 빨리 시작되었다. 형성층 전기저항치는 소나무와 같이 미미한 차이가 있는 조사구가 있으나 전체적으로 차이가 없었다.



    Gyeongsang National University

    서론

    최근 수목의 생리를 전혀 모르는 비전문가에 의한 식재로 인해, 이미 나무가 자라고 있는 곳에 도로건설 이나 포장(시멘트, 콘크리트 등)에 의해, 수목 주변의 시설물 설치 등에 의해 과복토가 발생이 증가하고 있 다. 특히, 아파트의 경우 교목성 수목 식재 후 잔디나 관목들을 심기 때문에 이중으로 복토가 되는 경우가 많다.

    나무에서 뿌리호흡이 차지하는 비율은 전체 호흡량 의 약 8%정도이지만 이 8%의 호흡에 의해 뿌리의 생 존여부가 결정된다. 뿌리는 세포분열을 위해 산소공 급이 쉬운 낙엽층인 표토(20cm 깊이 이내)근처에서 자라는데 특히 호흡량이 많은 세근은 90% 이상이 지 표면 근처에 모여 있다. 산소는 대기 중에 21%의 농 도로 존재하지만, 땅속 깊이 들어갈수록 그 농도가 희 박해지는데 이때 복토가 되어 산소공급이 원활하지 못하면 뿌리 발달이 둔화하기 시작해 수목의 생육저 하로 이어진다.

    복토와 석축으로 인한 피해는 국내에서 자주 관찰 되며, 1970년대 시작한 새마을 사업으로 마을마다 노 거수 주변을 석축으로 쌓고 복토를 했거나 콘크리트 포장하였다. 이 결과로 인하여 1972년부터 1984년 사 이에 전국 보호수의 30% 이상이 고사한 것으로 추정 되며 현재까지 그 피해가 발생하고 있다. 충청북도 보 은군의 천연기념물 제 104호였던 백송이 2005년 지 정해제 된 것도 복토피해였으며, 경남 하동의 천연기념물 제 445호인 하동송림도 복토 피해로 인한 수세 쇠약을 겪고 있다.

    천연기념물, 보호수, 노거수의 주변 환경의 일부분 (Cultural Heritage Administration, 2002;Bang et al., 2003;Jang et al., 2008) 혹은 임해매립지에 서 수목 식재를 위한 적정 토심의 연구(Choe et al., 2002)로 복토에 대한 연구가 이루어져 왔지만, 복토 깊이나 수종별 피해 증상에 대한 실험 연구는 이루어 지지 않았다. 다만, 나무의 생리적 피해에 대한 진단 의 방법이나 조경수 병해충 도감(Arbormedicine, 2013) 등에서 “수목 밑에는 20cm 이상의 복토를 해 서는 안 된다.”고 명시되어 있다.

    본 연구는 현재 가로수나 조경수로 많이 쓰이고 있는 소나무, 벚나무에 인위적인 복토를 실시, 복토 깊이별 피해 증상과 생육변화를 조사하여, 복토 피 해 회복에 대한 기초자료를 제공하는데 있다.

    재료 및 방법

    1 조사지 및 조사 대상목

    경상대학교 지리산부속학술림(경상남도 산청군 시천면 친환경로 105번길 54)묘포장에 실험조사 구를 설치하고 2014년~2017년 까지 복토 피해에 대 한 조사를 하였다. 대상목은 가로수, 조경수로 많이 쓰이는 소나무(Pinus densiflora)와 벚나무(Prunus serrulata)로 선정하였고, 2014년 4월 주당 면적을 2m×2m로 설정하여 식재, 2014년 10월 복토를 진 행하였다.

    2 연구방법

    소나무와 벚나무를 대상으로 복토를 하지 않은 대조구 5본과 마사토(Sand), 사질양토(Sandy loam) 두 가지 토성을 각각 10cm, 20cm, 50cm, 100cm 깊이로 실험구별 10본씩 복토하였다. 토양 호흡은 토양오거(soil auger)를 사용하여 실험구의 복토된 깊이로 부터 +15cm 밑의 토양을 채취해 지퍼팩에 밀봉한 뒤 실험실로 운반, soil incubation방법으로 가스크로마토그래피(Gas Chromatography)를 이용 해 CO2를 분석 하였다. 생장특성을 비교하기 위해 흉고직경(직경테이프), 엽록소(SPAD-502, Minolta Co.), 개화, 절간생장량을 측정하였다. 흉고직경은 복토가 된 높이가 아닌 본래의 지표면으로부터 1.2m 높이에서 흉고직경을 측정하였다. 벚나무의 엽록소 측정은 가시적인 피해가 없는 잎을 1본당 각각 4개 를 채취하여 측정하였으며, 개화는 개화가 연속적 으로 이어지는 첫날로 하여 1일 1회 직접 관찰하였 다. 소나무의 절간생장량은 병충해에 의한 가시적 인 피해가 없는 가지를 선정하여 수관의 4방향에서 당년지, 1년생, 2년생까지의 가지를 디지털켈리퍼 (Mitutoyo Corporation CD-20B)로 측정하였다. 형성층 전기저항 측정은 2015년부터 한국형나무청 진기(JnusMeter1, Purumbio)를 이용하여 흉고높이 에서 4회 반복 측정하였다.

    결과 및 고찰

    1 토양호흡

    복토 피해는 지표면에 분포해 있는 잔뿌리가 두텁 게 덮여있는 흙으로 인해 뿌리 호흡이 방해되면서 뿌리의 발달이 둔화되고, 수분·양분의 흡수장애로 인해 지상부까지 피해 현상이 나타나는 메커니즘을 가진다. 때문에 지상부에 피해가 나타나지 않더라도 전 뿌리 쪽 생장변화 관찰을 통해 현재 수목의 생육 상태를 점검 할 수 있다. 세근발달수준, 뿌리 분포 를 보는 것이 가장 정확한 방법이나, 이는 뿌리를 직접 캐내어 보아야 한다는 단점과 복토나 심식이 된 수목의 경우에는 흙을 걷어내면서 잔뿌리손상을 일으킬 수 있는 위험이 더해지기 때문에 토양호흡 조사는 복토된 수목의 뿌리변화를 파악하는데 가장 효율적인 방법이라고 할 수 있다.

    소나무, 벚나무 실험구 모두 경우 복토 당해년 도인 2014년도와 2015년까지는 대조구와 실험구 의 큰 차이는 보이지 않았으나, 해를 거듭할수록 대조구와 복토 50cm 이상 구역의 토양호흡은 차 이를 나타냈다(Table 1, 2). 소나무와 벚나무는 복 토에 취약한 수종(Harris et al., 2004)으로 알려 져 있는데 2016, 2017년에서 대조구 보다 마사토, 사질양토 모두 50cm 이상 복토된 구역에서 약 7~16mg·kg-1·h-1정도 토양호흡이 낮게 나타났다.

    2 생장 특성

    흉고직경은 대부분 복토가 된 구역에서 대조구 보다 적은 생장량을 보였으나, 큰 차이를 보이지 않았다(Table 3, 4). 복토피해는 뿌리 발달이 둔화 되고 뿌리가 죽어가는 진행이 매우 느리며, 토성에 따라 증상이 나타나는 기간이 다르기 때문에(La et al., 2009) 모래 함량이 많은 마사토와 사질양 토를 이용한 본 연구에서는 복토가 이루어진 기간 이 짧아 뚜렷한 복토피해가 잘 나타나지 않은 것 으로 사료된다.

    하지만 벚나무의 경우 50cm 이상 복토된 구역에 서 1년 후부터 생리적 변화가 가시적으로 나타났다. 가지 끝의 잎이 경우 복토가 이루어진 높이를 지표 면으로 보았을 때 지표면 가까이에서 부정아가 상 당수 발생하였고, 가지 끝이 고사하며 잎 색이 옅어 지는 등 지상부의 가지 끝에서 황화현상이 서서히 나타나는 현상을 보였다. 엽록소(SPAD)의 측정결과 조사구별 평균값은 큰 차이를 보이지 않았으나 값 의 편차는 크게 나타났는데(Table 5), 특히 2016년 이후 50cm 이상 복토된 구역에서 4~5 SPAD 이상 값의 차이를 보였다. 이는 한 본당 4개의 잎을 채취 할 때 동·서·남·북 방향과 상층·하층 부위 등 다양한 곳에서 채취하므로, 상층의 가지 끝부분에서 채취한 잎은 수세 쇠약으로 인하여 하층 부위에 있 는 잎보다 엽록소 함량이 낮아 차이가 나는 것으로 사료된다. 복토피해로 인한 활엽수의 피해는 수세쇠 약으로 인한 부정아 발생과 잎의 왜소화, 황화현상, 가지 끝 마름 등 수액이동이 끝가지 가지 않아 가지 끝부터 피해 현상이 나타나는 것이 특징이다.

    소나무의 경우 잎 길이가 짧아지거나 잎 색이 옅 어지는 등 전형적인 침엽수의 피해 증상은 나타나 지 않았으나, 가지가 밑으로 쳐지고 잎 끝이 마르 는 가지끝마름 현상과 절간생장량이 짧아지는 현상 을 보였다(Table 6). 2014년도의 절간생장량은 대 조구와 마사토 100cm, 사질양토 100cm 간의 차는 평균 3.5cm, 4.29cm였으나, 2017년도의 절간생장 량은 대조구와 마사토100cm, 사질양토 100cm간의 차는 9.9cm, 11.99cm로 큰 폭의 변화를 보였다.

    2015년도 벚나무의 개화시기는 대조구와 10cm, 20cm 복토구역에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 토성에 관계없이 50cm 이상의 복토구역에서는 대 조구 보다 평균 3일 일찍 개화 한 것으로 나타났다 (Fig. 1). 2016년도 벚나무의 개화시기 또한 대조 구와 10cm, 20cm 복토구역에서는 큰 차이를 보이 지 않았으며, 토성에 관계없이 50cm 이상의 복토 구역에서는 대조구 보다 1~2일 일찍 개화 한 것으 로 나타났다. 2017년도 벚나무의 개화시기는 대부 분의 구역에서 비슷한 개화시기를 보였으나, 50cm 이상 구역의 개화시기가 3일 빨리 시작되었다.

    개화 촉진은 시비처리나 식물호르몬처리와 같은 인위적 요인을 제하고는 화아원기 형성기간에 생리 적 스트레스를 받음으로서 나타난다. 제엽(Giertych, 1970) 가지치기(Matheson & Wilcocks, 1976), 뿌리 손상(Muelder & Hansen), 저온(Wachter, 1959) 등 의 요인이 수목에서 스트레스를 주어 개화가 촉진된 다고 알려져 있다. 피해의 정도에 비례하여 개화량 이 증가한 사례로 보아, 수목에 생리적 스트레스를 가하는 정도에 비례하여 수목이 비례적으로 개화 반 응을 나타낸다고 할 수 있다(Lee, 1993).

    3 형성층 전기저항

    형성층전기저항의 경우 2015년, 2017년 모두 대조 구와 실험구에서 차이를 보이지 않았다(Table 7, 8). 본 연구에서 사용한 JunsMeter1의 형성층전기저항 측정방법은 지표면에서 1.2m 떨어진 흉고 높이에서 측정침을 수목의 중심을 향하여 형성층까지 찔러 넣 어 저항계에 나타난 수치를 형성층 전기저항치로 보 는 것이다. 이는 어떠한 병이나 해충 또는 생리적 변화로 인한 수세저하의 대략적인 활력도를 측정하 는 것으로 사용하기도 하지만, 정확히는 측정침이 들어간 흉고높이의 수액이동을 측정하는 것으로 아 직 뚜렷한 피해가 나타나지 않은 본 실험구에서는 측정값에 차이가 없는 것으로 사료된다.

    복토 피해 증상은 급성으로 나타나기보다 뿌리에 산소공급이 부족해 져 호흡작용 장애로 서서히 진행 되는 경우가 대부분이라는 사례들과 비슷한 경향을 보였다(Na et al., 2013;Lee, 2015; Lee, 2018). 또한 실험재료로 쓰인 마사토는 입자가 굵은 모래가 90% 이상, 사질양토는 모래가 50% 이상 섞인 물리 적 성질을 가지고 있어 그 피해가 더욱 더디게 나타 나는 것으로 보인다.

    감사의 글

    이 연구는 2016년도 경상대학교 연구년제 연구교 수 연구지원비에 의하여 수행되었음.

    Figure

    JALS-53-1-23_F1.gif

    The flowering time of the P. serrulata from 2015 to 2017.

    Table

    The variation of soil respiration of the P. densiflora (mg·kg-1·h-1)

    The variation of soil respiration of the P. serrulata (mg·kg-1·h-1)

    The variation of DBH of the P. densiflora (cm)

    The variation of DBH of the P. serrulata (cm)

    The variation of SPAD of the P. serrulata (SPAD)

    The variation of internodal growth of the P. densiflora (cm)

    The electrical resistance of the P. densiflora (point)

    The electrical resistance of the P. serrulata (point)

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