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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.53 No.2 pp.97-107
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2019.53.2.97

Drought Resistance Characteristics of 2-years Old Chamaecyparis obtusa Container Seedlings According to Fertilization Treatment

Jin-Hwa Park1, Jae-Hee Kim2, Do-Hyung Lee3*
1Department of Forest Healing Business, National Center for Forest Therapy, Korea Welfare Institute, Yecheon, 36802, Korea
2Division of Special Forest Products, National Institute of Forest Science, Suwon, 16631, Korea
3Department of Forest Resources and Landscape Architecture, Yeungnam University, Gyeongsan, 38541, Korea
Corresponding author: Do-Hyung Lee Tel: +82-10-9812-2921 Fax: +82-53-810-4661 E-mail: dhlee@yu.ac.kr
January 14, 2019 March 22, 2019 April 9, 2019

Abstract


The main aim of this study is first to measure changes in the growth of 2-year-old Chamaecyparis obtusa containerized seedlings as influenced by fertilizer treatments and through water resistance measurement by water supply cut-off, second to establish a proper fertilization plan for the promotion of drought resistance, and finally to provide basic data for healthy seeding production. For fertilization treatments, the height growth of C. obtusa seedlings was 26.96±0.87 cm at a weak (1.0 g/L) fertilizer treatment, while the diameter growth of root collar was 4.76±0.18 mm at an intermediate (2.0 g/L) fertilizer treatment (p<0.0001). Furthermore, the quality index of seedling was 0.83 at an intermediate (2.0 g/L) fertilizer treatment, which is the highest one, while total chlorophyll content was 16.19 mg/g at a weak (1.0 g/L) fertilizer treatment. For the abscisic acid content of C. obtusa seedlings for each fertilizer treatment during water supply cut-off, the lowest abscisic acid content of 3671.70 ng/g was found at an intermediate (2.0 g/L) fertilizer treatment. Exceptionally, seedlings with strong (3.0 g/L) fertilizer treatment showed poor growth, caused by damaged leaves due to the excessive fertilizer treatment. Furthermore, the highest total chlorophyll content of 15.12 mg/g was observed at an intermediate (2.0 g/L) fertilizer treatment due to less effect of drought stress on chlorophyll. We thus found the lowest abscisic acid content and the highest chlorophyll content of C. obtusa seedlings during water cutoff or drought stress at the intermediate (2.0 g/L) fertilizer treatment. The results suggested that the appropriate fertilizer treatment for improving the drought resistance of C. obtusa seedlings is the intermediate (2.0 g/L) level.



시비처리에 따른 2년생 편백나무 용기묘의 내건성 반응특성

박 진화1, 김 재희2, 이 도형3*
1한국복지진흥원 국립산림치유원
2국립산림과학원 산림소득자원연구과
3영남대학교 산림자원학과 및 조경학과

초록


본 연구는 편백나무 2-0 용기묘를 대상으로 시비처리에 따른 생장변화와 시비처리 후 단수처리에 따른 내건성 측정을 통해 내건성 증진을 위한 적정시비 방안을 수립하여 건강한 묘목 생산을 위한 기 초자료를 제공하고자 수행되었다. 시비처리에 따른 편백나무 묘목은 약도(1.0 g/L) 시비구에서 묘고 생장량(26.96±0.87 cm)을 나타냈으며, 근원경 생장은 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 가장 높은 생장량 (4.76±0.18 mm)을 나타내어 다른 처리구보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.0001). 묘목품질지수 (SQI)는 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 0.83으로 가장 높게 나타났다. 전체 엽록소 함량은 약도(1.0 g/L) 의 시비구에서 16.19 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 단수처리에 따른 시비구별 편백나무 묘목의 ABA 함량은 과시비로 인해 엽 피해가 발생하여 생육이 건전하지 못한 강도(3.0 g/L)의 시비구를 제외하면 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 가장 낮은 ABA 함량 값(3671.70 ng/g)을 나타냈고, 전체 엽록소 함량은 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 건조스트레스에 따른 엽록소의 파괴가 적어 가장 높은 엽록소 함량 값 (15.12 mg/g)을 나타냈다. 따라서 편백나무는 중도(2.0 g/L)의 시비구에서 건조스트레스에 따른 ABA 의 함량이 가장 적고, 엽록소의 함량은 가장 높게 나타나 편백나무의 내건성 증진을 위한 적정 시비수 준은 중도(2.0 g/L)라고 판단된다.



    서론

    최근 지구온난화에 따른 지구의 전체 평균 온도는 산업혁명 이전과 비교하였을 때 0.6±0.2℃ 정도 증 가하였다(IPCC, 2007). IPCC(2007) 4차 보고서에 따 르면 아열대 지역은 지구온난화의 영향으로 인해 적 도에서부터 북위, 남위 30도까지의 지역으로 확대되 고, 이 지역은 강수량이 더욱 줄어들어 매우 건조한 아열대 기후가 될 것으로 전망하고 있다. 우리나라 의 평균기온도 80년대에 소폭 하락하는 경우를 제외 하면 1970년을 시작으로 하여 지속적으로 상승하여 2000년대의 평균기온은 70년대 보다 0.57℃ 상승하 였다(Hwang, 2013). 1~11월 기간에 대한 전지구 평균기온이 역대 최고로 높은 가운데, 우리나라 평 균기온은 평년(1981~2010년: 12.9℃)보다 0.9℃ 높 아 1973년 이래 최고 2위를 기록한바 지속적인 평 균기온이 상승하고 있는 추세이다.

    한편, 우리나라 강수의 특징은 강수의 편중 현상 이 심하여 여름철에는 태풍 등의 영향으로 집중호우 에 의한 피해가 증가하고 있는 반면, 겨울철에는 남 부지방을 중심으로 가뭄의 발생 횟수가 점점 증가하 고 있다(KMCT, 2005).

    강수일수는 감소하고 강수량은 증가하는 강수의 편 중 현상은 수목의 생장 적기에 수분 결핍을 유발하고 수분 스트레스로 작용하여 수목의 여러 생리적인 반 응을 방해한다(Song et al., 2011). 이러한 지속적인 기온의 상승현상 및 강수량의 감소로 인해 우리나라 식물의 증발량은 더욱 증가할 뿐만 아니라 앞으로 가뭄 등의 피해가 더욱 커질 것으로 예상된다(Lee, 2013).

    편백나무(Chamaecyparis obtusa(S. et Z.) Endlicher.) 는 남부지방에서 최근 소나무 재선충병 피해지의 대 체조림수종 등으로 그 수요가 증가하고 있다. 편백 나무는 1904년에 처음 국내에 도입되어 중부 이남 지역에서 조림되기 시작하였다(Cho, 1989). 이 후 우리나라 주요 조림수종으로 선정되어 1960년도부 터 많은 조림활동이 이루어졌으며, 2012년에는 전체 조림면적 20,039 ha의 9.3%에 해당하는 1,872 ha 를 조림하였는데 이는 침엽수종 중 소나무 다음으로 가장 넓은 면적에 해당된다(KFS, 2013).

    지구온난화에 따른 기후변화, 즉 기온의 상승 및 강수량의 감소는 식물의 수분스트레스에 직접적인 영향을 끼칠 것으로 예상되며, 지구온난화로 인한 환경 변화에 적절하게 대응하기 위해서는 다양한 수 목을 대상으로 수분스트레스에 대한 생리적인 반응 성에 대한 연구가 필요하다.

    따라서 본 연구는 우리나라 주요 조림수종인 편백 나무의 묘목에 대하여 시비처리에 따른 생장변화를 측정하고 시비처리 이후 단수처리에 따른 내건성 측 정을 통해 수종의 건조 조건에 따른 환경 적응성의 기작을 분석하고, 수분환경 변화에 따른 내건성 증 진을 위한 적정 시비량을 구명하여 우량한 묘목 생 산을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

    재료 및 방법

    1 공시수종 및 시비처리에 따른 내건성 실험

    본 연구의 공시 수종인 편백나무(C. obtusa)는 국 립산림품종관리센터에서 종자를 분양받아 2014년 3월에 파종하여 5월경 생육상태의 크기가 비교적 유 사한 묘목을 이식하였다. 이후 2015년 3월부터 2~0 용기묘를 대상으로 농도에 따른 시비처리를 실시하 였다. 생장 및 생리반응 조사는 시비처리를 실시한 3월부터 8월까지 6개월간 실시하였고, 9월부터는 단 수처리를 하여 건조에 대한 반응성을 조사하였다.

    공시용기는 2,500 ml의 플라스틱 용기(KK-SI 2500, Shinilscience, Korea)를 사용하였다. 생육상토는 (주)농경에서 생산되는 파워믹스(산림 양묘 전용)를 사용하였고, 혼합비는 피트모스, 펄라이트, 버미큘 라이트가 각각 1:1:1:1(v/v)이다.

    시비 처리는 MultiFeed 20(N:P:K=20:20:20)을 사용하였고, 온실 내에 한 수종 당 대조구와 시비 강도 약(1 g/L), 중(2 g/L), 강(3 g/L)으로 나누어 4처리 하였으며, 한 처리 당 25본씩 총 100본을 동 일한 생육조건하에 배치하였다. 2015년 8월 말까지 시비처리를 한 후, 9월 초부터 단수처리를 하였다. 시비처리와 단수처리에 따른 생장특성, 형태적, 생 리적 변화, 엽록소 함량과 아브시스산(Abscisic acid, ABA)호르몬 등의 변화를 측정하였고 이를 통 해 시비의 효과와 묘목의 내건성을 조사하였다.

    2 생장특성 및 품질지수 분석

    본 실험에서 묘목의 묘고와 근원경은 전자식 캘리 퍼스(Absolute Digimatic Caliper-500, Mitutoyo, Japan)와 줄자를 이용하여 최초 묘고와 근원경을 측정하였고, 이후 매 달 1회 시비처리에 따른 생장 량을 측정하였다. 건조중량은 8월 30일 마지막 묘고 와 근원경을 측정한 뒤 잎, 줄기, 뿌리를 각각 부위 별로 구분하여 65℃에서 48시간 동안 건조시켜 측 정하였고, 이를 이용하여 T/R율을 산정하였다.

    본 실험에서는 시비처리별 묘목의 품질을 판단하 기 위해서 측정한 묘고와 근원경의 생장량, 부위별 건조중량을 이용하여 H/D율(Height/Root collar diameter ratio), T/R율(Top dry weight/Root dry weight ratio)을 계산하였다(Sestak et al., 1971). 또한 용기묘의 최종적인 품질을 판단할 수 있는 묘 목품질지수(Seedling Quality Index, SQI)는 아래 의 식을 이용하여 구하였다(Deans et al., 1989).

    • ∘ H/D ratio (cm/mm)= Height (cm)/Root collar diameter (mm)

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

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

    3 엽록소 함량분석

    시비처리와 단수처리에 따른 엽록소 함량의 변화 를 조사하기 위해서 각 처리구마다 3본씩에 대하여 엽록소 함량을 조사하였다. 대조구와 시비강도 약 (1 g/L), 중(2 g/L), 강(3 g/L) 처리별로 각각 3본 씩 선정하여 같은 높이에서 건전한 잎을 채취한 후 DMSO(Dimethylsulfoxide)를 용매로 이용하여 65℃ 항온기에 6시간 동안 엽록소를 추출하였다(Hiscox & Israelastam, 1979). 추출액은 UV/VIS spectrophotometer (U-2900, HITACHI Co., Japan)를 이용하 여 645 nm와 663 nm의 파장에서 흡광도를 측정하 였으며, 측정된 흡광도를 이용하여 엽록소 a, b 그 리고 전체 엽록소(a+b) 함량은 다음의 식을 이용하 여 구하였다(Mackinney, 1941;Arnon, 1949).

    o Chlorophyll a (mg/g fresh w.t.) =12.7 ×  A 663  - 2.69 ×  A 645 o Chlorophyll b (mg/g fresh w.t.) =22.9 ×  A 645  - 4.68 ×  A 663 o Total Chlorophyll (mg/g fresh w.t.) =20.20 ×  A 645  - 8.02 ×  A 663

    4 아브시스산(Abscisic acid, ABA) 함량 분석

    건조스트레스에 따른 ABA의 함량 변화를 조사하 기 위해 ABA 추출의 일반적인 과정은 Browning & Wignall(1987), Qi et al.(1998), Kamboj et al. (1999)의 방법을 따랐다. 9월부터 실시한 단수처리 에 따라 각 시비처리구의 잎을 2주, 4주, 6주 경과 시점에서 채취한 뒤 동결 건조시킨 뒤 마쇄하여 준 비하였다.

    준비된 시료 0.1 g을 이소프로판올(Isopropanol)과 아세트산(Glacial acetic acid)이 95:5의 비율로 혼 합된 용매로 추출한 후 여과시킨 다음, 표준물질인 [(±-3,5,5,7,7,7-d6)]-ABA 100 ng을 추출한 용액 에 넣은 후 감압 농축하였다. 농축물은 1 N의 NaOH 를 이용하여 pH가 12~13이 되게 조정하였고, 클로 로폼(Chloroform)을 첨가하여 혼합시킨 뒤 3회 분 획하여 클로로필 성분을 제거하고, HCI 6N 용액을 사용하여 수용층의 pH가 2.5~3.5가 되게 조정하였 다. 이 수용층에 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 첨가하여 층을 분리시킨 뒤 에틸아세테이트 층을 3회 분획한 후, 감압 농축하여 인산 완충액(pH8.0)으로 용해시킨 다음 1 g의 폴리비닐폴리피롤리돈(Polyvinylpolypyrrolidone, PVPP)을 첨가하여 1시간 동안 진 탕시켰다. 진탕 후 여과를 통해 페놀화합물을 제거 하였고, 남은 인산 완충액(Phospate buffer, pH8.0) 에 HCI 6 N 용액을 사용하여 pH가 2.5~3.5로 되 게 조정하였다. 조정 후 에틸아세테이트를 3회 첨가 하여, 인산 완충액(pH8.0)층과 에틸아세테이트 층으 로 분리시킨 뒤 에틸아세테이트 층을 회수하였다. 회수한 에틸아세테이트 층에 pH가 2.5인 2차 증류수 를 첨가하여 분획 시 제거되지 않은 인산 완충액(pH 8.0) 성분을 완전히 제거 후, 에틸아세테이트 층을 감압 농축시켰다.

    농축물은 에틸아세테이트로 용해시켜 1 mL의 반 응병에 옮긴 후 질소 가스로 건조시켰다. 이후 디아 조메탄(Ethereal diazomethane)으로 2차례 메틸화 (Methyl ester)를 유도한 다음 GC-MS(6890N Network GC System and 5973 Network Mass Selective Detector, Agilent Technologies, Palo Alto, CA) 로 분석하였다.

    5 통계분석

    시비처리가 묘목의 내건성에 미치는 영항을 파악 하기 위해 SPSS 통계프로그램(Version 21)을 이용 하여 통계분석을 실시하였다. 시비처리 및 단수처리 가 묘목의 생장특성, 묘목품질지수, 엽록소함량, ABA 함량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 분산분석 (ANOVA)을 실시하였고, 평균값 차이를 검증하기 위해 던컨다중검정(Duncan’s multiple range test) 을 실시하였다.

    결과 및 고찰

    1 묘고와 근원경 생장

    시비처리에 따른 편백나무 묘목의 묘고와 근원경 생장, 생장량 차이를 분석한 결과는 Table 1과 Fig. 1에 각각 나타내었으며, 처리간 유의적인 차 이(p<0.0001)가 있었다.

    편백나무 용기묘의 묘고 생장은 대조구에서 10.02± 1.03 cm로 가장 낮은 생장량을 보였으며, 약도(1 g/L) 처리구(26.96±0.87 cm)와 중도(2 g/L)의 처리구 (25.19±0.89 cm)는 통계적으로 비슷한 값을 보였 다(Fig. 1). 강도(3 g/L) 처리구(20.92±0.88 cm)의 생장량은 약도, 중도에 비해 낮게 나타났다. 수종별 적정 시비수준의 중요성에 대하여 많은 연구결과가 보고되고 있는데, Cha et al.(2019)는 시비수준별에 따른 소나무 용기묘의 생장 특성에 관한 연구에서 1 g/L 처리구에서 생장량이 가장 좋다고 하였으며, 시비수 준이 높은 경우에는 묘목의 품질을 떨어뜨린다는 보 고한 바 본 연구에서 과도한 시비가 묘목의 생장에 악영향을 끼친 것으로 판단된다.

    근원경의 생장은 약도(1 g/L), 중도(2 g/L), 강도 (3 g/L)의 처리구에서 비슷한 직경 생장을 나타냈고, 대조구의 생장량은 1.87±0.15 mm로 낮은 생장량을 보였다(Table 1). 이는 낙엽송을 대상으로 한 연구에 서 시비처리는 수목의 생장을 증진시키는 효과적인 방법이고, 시비량에 의해 최대의 생장효과를 보인다 는 결과(Cho et al., 2012)와 비슷한 경향을 보였다.

    따라서 시비처리에 따른 편백나무 묘목의 생장량 의 변화는 약도(1 g/L)와 중도(2 g/L)의 시비처리구 에서 가장 높은 묘고 생장량을 보였고, 근원경의 경 우 약도(1 g/L), 중도(2 g/L), 강도(3 g/L)에서 비 슷한 생장량을 보였다.

    2 H/D율과 T/R율

    시비처리에 따른 H/D율(A)과 T/R율(B)을 측정한 결과를 Fig. 2에 나타내었다. H/D율(Fig. 2A)은 강 도(3 g/L)의 시비처리구에서 5.43으로 가장 낮게 나 타났고, 나머지는 통계적으로 차이가 나타나지 않았 다. 이와 같은 결과는 편백나무 묘목의 묘고 생장은 약도(1 g/L), 중도(2 g/L), 강도(3 g/L)의 시비처리 별로 작아지는 경향을 보였으나, 근원경 생장은 시 비처리구 별로 비슷한 값을 보였기 때문이라고 판단 된다. Kim et al. (2015)는 시비 수준을 달리 처리한 Pinus koraiensis 용기묘를 대상으로 한 실험에서 H/D율은 2.70~3.56의 값을 나타냈으며, Roller (1976) 는 Norway spruce와 Black spruce 용기묘에 대한 실험의 결과로 6.0 이상의 H/D율 인 묘목이 바람이 나 서리 및 건조 등에 노출되었을 때 그 피해가 심 각하다고 하였다. 이는 수종별 생장 반응의 차이 또 는 시비처리 등의 생육환경의 차이에 의한 결과로 판단된다. Johnson et al. (1996)은 용기묘에 따른 H/D율을 비교하였을 때 소나무 외의 침엽수는 용기 묘 크기에 따라 9.0 또는 10.0 이하의 묘목을 건전 한 묘목으로 분류하였다. 본 실험에서 편백나무의 H/D율 값은 5.43~6.61로 범위로 보아 비교적 건강 한 묘목으로 판단된다.

    T/R율은 묘목품질 평가지수의 하나로써 묘목에서 증산을 담당하는 지상부와 수분 흡수를 담당하는 지 하부의 비율을 나타낸다(Haase, 2007). 일반적으로 정상적인 묘고 생장이 이루어진 묘목의 경우에는 낮 은 T/R율을 가진 묘목이 좋은 품질의 묘목인 것으 로 간주된다.

    T/R율을 조사한 결과는 Fig. 2(B)에 나타내었고, 편백나무는 시비를 실시한 처리구에서 T/R율이 훨 씬 큰 것으로 조사되었다. 대조구에서 1.08로 가장 작은 T/R율을 보였으며 약도(1 g/L) 처리구에서 8.07, 중도(2 g/L) 처리구에서 7.52, 강도(3 g/L) 처리구에서 7.14의 T/R율을 각각 나타내었다. 이는 일반적으로 시비처리에 따른 효과가 나타날수록 특 히 무기영양소 중에서 식물에게 빠르게 흡수되는 질 소의 높은 농도는 뿌리 생장보다는 줄기 생장을 상 대적으로 더 촉진되기 때문에 T/R율이 높아진다고 보고된 Cornea(1982)의 결과와 비슷한 경향을 나타 내었다.

    3 묘목품질지수(SQI)

    묘목품질지수(SQI)는 묘목품질 평가요소인 H/D율 과 T/R율을 고려하고 뿌리, 줄기, 잎 등 묘목 전체 의 건조중량을 주요 요소로 하여 전체 건조중량에 H/D율과 T/R율을 더하여 나눈 값으로 묘목의 품질 을 평가하는 종합적 지수이다. 그 값이 높을수록 묘 목의 품질을 나타내는 지표이다(Bayala et al., 2009). 본 실험에서 편백나무 묘목의 묘고, 근원경, 건중량 등의 값을 활용하여 묘목품질지수(SQI)를 구 하였다(Fig. 3).

    편백나무의 묘목품질지수(SQI)는 대조구에서 0.38 로 가장 낮은 값을 나타냈고, 시비처리구에서는 높 은 값(0.76~0.83)을 나타내었지만(p<0.0001), 시비 처리구 간의 차이는 나타나지 않았다(Fig. 3). 묘목 품질 지수는 무처리보다 시비처리를 한 것에서 좋음 을 보였다. 이는 Kim (2015)의 시비방법에 따른 편 백나무와 백합나무의 초기생장모델 개발에 관한 연 구의 결과 편백나무에서 시비의 효과가 뚜렷하게 나 타났다는 보고와 일치하는 결과이다.

    4 엽록소 함량 변화

    엽록소는 엽조직에 다량으로 존재하면서 광에너지 를 흡수하여 물과 CO2를 탄수화물로 고정시키는 역 할을 하며, 엽록소의 엽내 함량은 잎의 생리적인 상 태에 따라서 큰 차이를 보인다(Kwon et al., 1996). 대부분의 광합성은 그 반응식이 엽록소에서 이루어 지므로 광합성과 엽록소 함량 간에는 높은 상관이 있다(Heo et al., 1994). 본 실험에서는 시비처리에 따른 편백나무의 엽록소 함량의 변화 특성을 분석하 기 위하여 4월과 8월에 엽록소 a, 엽록소 b, 전체 엽록소(a+b) 함량의 측정한 결과를 Table 2에 나타 내었다.

    4월에 측정한 엽록소 a, 엽록소 b, 전체 엽록소 (a+b)는 각 시비처리구와 대조구간의 유의성이 있는 것으로 나타났다. 엽록소(a+b)값은 시비처리구에서 13.27~14.19의 범위로 측정되었고, 대조구는 9.84로 측정되었다. 이는 시비처리의 효과로 인하여 엽록소 함량이 다르게 나타난 것으로 사료된다. 8월에 측정 한 엽록소 a, 엽록소 b, 전체 엽록소(a+b)값 또한 시 비처리구와 대조구간에 유성의성이 있는 것으로 나타 났으며, 엽록소함량은 시비처리구에서 15.29~16.19 로 나타나 4월에 측정한 값 보다 높았다.

    이는 상수리나무 용기묘가 무시비처리구보다 시비 처리구에서 엽록소 함량이 많았다는 Kwon et al. (2009)의 결과와 Cho et al.(2011)E. pellitaA. mangium의 시비수준에 따른 용기묘의 생리 특성에 서 무시비구에서 0.5 g/L, 1.0 g/L로 시비수준이 높아짐에 따라 엽록소 함량은 높아진다는 보고와 유 사한 결과를 나타냈으며, 시비처리가 엽록소 함량의 증가에 영향을 끼친 것으로 판단된다.

    5 단수 이후의 아브시스산(ABA) 함량 변화

    본 실험에서는 건조스트레스 하에 놓인 편백나무 묘목의 ABA 함량을 분석한 결과 처리간 유의적인 차이를 보였다(Fig. 5). 9월부터 단수처리를 실시하여 건조스트레스가 2주가 경과한 시점에서 편백나무의 ABA 함량은 대조구가 3,463.55 ng/g로 가장 높았고, 4주 경과(5,757.55 ng/g), 6주 경과(5,769.10 ng/g) 후에서도 가장 높은 값을 나타내었다. ABA는 식물 의 대표적인 스트레스 내성 호르몬으로 건조 스트레 스를 받을 때 특히 그 농도가 증가된다고 하며(Taiz & Zeiger, 2002), 이는 대조구에서 가장 많은 건조 스트레스를 받고 있으며, 반대로 시비 처리는 묘목 의 내건성을 증진시키는 데에 효과가 있는 것으로 사료된다. Fig. 4

    한편 강도(3 g/L)의 시비처리구에서 단수처리 후 2 주가 경과하였을 때 1,486.65 ng/g로 나타났고, 4주 가 경과하였을 때 1,531.85 ng/g로 증가하는 경향을 보였으나 6주가 경과하였을 때는 1,258.50 ng/g로 오히려 감소하였다. 이는 건조한 상태가 지속될수록 ABA 함량이 꾸준히 증가하는 경향을 보이는 다른 시비처리구와는 다른 경향을 보였는데, 과시비로 인 한 영향으로 사료된다.

    단수처리 후 6주가 경과한 후 편백나무 묘목의 ABA 함량은 강도(3 g/L)의 시비처리구를 제외하면 중도(2 g/L)의 시비처리구에서 3,671.70 ng/g으로 대조구와 약도(1 g/L)의 시비처리구에 비하여 현저 히 낮은 값을 보여 편백나무 묘목의 내건성 증진에 가장 효과적인 것은 중도(2 g/L)의 시비처리구로 판 단된다.

    6 단수 이후의 엽록소 함량변화

    시비처리 이후 9월부터 단수를 실시한 편백나무 묘목의 건조스트레스에 따른 전체 엽록소 함량의 결 과는 Fig. 5에 나타내었다.

    단수를 실시한 후에 8주 경과까지 시비처리구의 전체 엽록소 함량 측정값은 감소하지 않고 상승하는 경향을 나타내었다. 이는 엽록소 함량을 조사하기 위해서는 일정량의 잎을 채취하여 시료로 사용하는 데, 지속적인 건조 상태로 인하여 시료의 수분은 점 점 감소하지만 식물의 건조스트레스에 대한 반응 및 여러 가지 기작의 상호작용에 의해 나타나는 내건성 의 영향으로 엽록소는 파괴되지 않기 때문에(Oh et al., 2005) 이와 같은 경향을 보인다고 판단된다.

    단수 후 9주 경과부터는 대조구를 제외하고 모든 시비처리구에서 전체 엽록소(a+b)함량이 크게 낮아 지는 경향을 보였다. 약도(1 g/L)의 시비처리구에서 16.27 mg/g으로 가장 낮은 값을 보였고, 강도(3 g/L) 의 시비처리구에서 16.80 mg/g의 값을 보였으며, 중 도(2 g/L)의 시비처리구에서 가장 높은 18.05 mg/g 의 값을 보였다. 이는 건조에 의한 엽록소 파괴 및 광합성 반응의 감소는 식물의 일반적인 생리 반응이 라는 선행연구(Reddy et al., 2004)의 결과와 동일 한 반응이라고 판단된다.

    단수 후 10주 경과 시점에서도 중도(2 g/L)의 시비 처리구에서 15.12 mg/g로 가장 높은 전체엽록소 함 량을 보였고, 약도(1 g/L)의 시비처리구에서 13.92 mg/g, 강도(3 g/L)의 시비처리구에서 13.31 mg/g의 값을 나타내었다. 극심한 건조 스트레스는 식물의 엽록소 함량을 크게 감소시킨다는 연구결과(Kiani et al., 2008)와 같이, 본 실험의 결과에서도 대조구와 모든 시비처리구에서 건조스트레스가 지속될수록 엽록소 함량이 감소하였다.

    대조구는 4주 경과하였을 때 10.54 mg/g에서 6주 경과하였을 때 12.37 mg/g로 다소 높아지는 경향 을 보이다가 10주 경과에는 8.67 mg/g로 지속적으 로 감소하는 경향을 보였다.

    따라서 시비처리는 편백나무 묘목의 내건성 증진에 효과가 있다고 생각되며, 시비처리구 간에는 중도(2 g/L)의 시비처리구에서 건조한 상태가 지속될수록 꾸준히 가장 높은 전체 엽록소 함량을 보여 내건성 에 효과가 있는 것으로 판단된다.

    결론

    본 연구는 우리나라 주요 조림수종인 편백나무를 대상으로 시비처리에 따른 생장변화와 시비처리 후 단수처리에 따른 내건성 측정을 통해 건조조건에 따 른 환경적응 기작을 분석하고, 수분환경 변화에 따 른 내건성 증진을 위한 적정시비 방안을 수립하여 건강한 묘목 생산을 위한 기초자료를 제공하고자 수 행하였다.

    시비처리에 따른 편백나무 묘목의 생장특성을 규 명하기 위하여 무시비구와 시비처리구 간의 묘고와 근원경 생장, 묘목품질지수, 엽록소 함량 등을 비교 분석한 결과 시비처리는 편백나무의 묘목생장을 촉 진시킨 것으로 판단된다. 각 시비처리구 간에는 묘 고 근원경 생장, 묘목품질지수, 엽록소 함량 모두 큰 차이를 보이지 않지만 강도(3 g/L)의 시비처리구 에서 발생한 엽 피해를 고려하였을 때 약도(1 g/L), 중도(2 g/L)의 시비처리가 편백나무의 우량 묘목 생 산을 위한 적정 시비조건으로 판단된다.

    단수처리에 따른 시비처리별 편백나무 묘목의 내 건성 반응특성은 단수처리로 인하여 지속적으로 건 조에 노출되었을 때 엽 피해로 인해 정상적인 ABA 의 생성이 이루어지지 않은 강도(3 g/L)의 시비처리 구를 제외하면 중도(2 g/L)의 시비처리구에서 ABA 의 생성이 가장 적었다. 건조스트레스로 인한 엽록 소의 감소는 중도(2 g/L)의 시비처리구에서 가장 적 어 엽록소 함량이 가장 높게 나타났다. 따라서 중도 (2 g/L)의 시비처리가 편백나무의 내건성을 증진시 키는 적정 시비조건으로 판단된다.

    Figure

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    Effects of fertilization concentrations on amount of increase in height (A), root collar diameter growth (B) of C. obtusaseedlings

    JALS-53-2-97_F2.gif

    Effects of fertilization concentrations on H/D ratio (A) and T/R ratio (B) of C. obtusa seedlings.

    JALS-53-2-97_F3.gif

    Effects of fertilization concentrations on seedling quality index (SQI) of C. obtusa seedlings.

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    Abscisic acid (ABA) contents of C. obtusa seedlings grown with different fertilization concentrations by drought stress.

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    Total chlorophyll contents change of C. obtusa seedlings with different fertilization concentrations by drought stress.

    Table

    Effects of fertilization concentrations on height, root collar diameter (R.C.D) and the amount of increase in height, root collar diameter growth of C. obtusa seedlings

    Chlorophyll contents of C. obtusa seedlings grown with different fertilization concentrations

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