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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.53 No.2 pp.109-119
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2019.53.2.109

Effects of Jellyfish Fertilizer Treatment on the Photosynthetic Responses and Chlorophyll Contents of Quercus acutissima Carruth Seedling

Lee Kyeong Cheol1, Chun Kun-Woo2, Kim Suk-Woo2, Yun Ju-Ung3, Kim Yong Rae4, Lee Chang-Woo5, Seo Dong-Jin5, Han Sang-Kyun1*
1Department of Forestry, Korea National College of Agriculture and Fisheries, Jeonju, 54874, Korea
2Department of Forest Resources, College of Forest and Environmental Sciences, Kangwon National University, Chuncheon, 24341, Korea
3Division of Policy research, Korea National Park Service, Wonju, 26441, Korea
4Graduate school of agriculture, Hokkaido unversity, Sapporo, 060-0817, Japan
5Division of Botanic Research & Management, National Institute of Ecology, Seocheon, 33657, Korea
Corresponding author: Han Sang-Kyun Tel: +82-63-238-9271 Fax: +82-63-238-9279 E-mail: hsk5311@korea.kr
February 8, 2019 March 25, 2019 April 9, 2019

Abstract


This study was carried out to investigate the influence of jellyfish Fertilizer level on the photosynthetic responses and chlorophyll contents in seedling of Quercus acutissima. The treatments were regulated with the five different treatments (non-treated, 1.6, 2.7, 5.5, and 11.1 g/kg). The addition of jellyfish fertilizer increased soil water contents and leaf water potential. This can be attributed to the colloidal of jellyfish fertilizer, enhancing the soil water-holding capacity. The photosynthetic activity of 1.6 g/kg treatment such as maximum photosynthesis rate, stomatal conductance, stomatal transpiration rate, Fv/Fm and Soil to leaf specific hydraulic conductance were clearly increased. And also, 1.6 g/kg treatment showed relatively better chlorophyll and carotenoid contents and Fv/Fo. Similarly, The 2.7 g/kg treatment also showed relatively high photosynthetic activity and chlorophyll contents. However, non-treated were shown the opposite trend. Especially, the photosynthetic activity of the 11.1 g/kg treatment exhibited the lowest in spite of higher soil water contents. This implies that physiological disturbance may be due to excessive fertilization. In conclusion, the 1.6 g/kg and 2.7 g/kg jellyfish fertilization increases soil water-holding capacity and photosynthetic activity of Q. acutissima seedling.



해파리 비료 시비처리가 상수리나무 유묘의 광합성과 엽록소 함량에 미치는 영향

이 경철1, 전 근우2, 김 석우2, 윤 주웅3, 김 용래4, 이 창우5, 서 동진5, 한 상균1*
1한국농수산대학 산림학과
2강원대학교 산림자원학과
3국립공원연구원 정책연구부
4일본 북해도대학교 농학원
5국립생태원 식물관리연구실

초록


이 연구는 해파리 비료 시비처리 수준에 따른 상수리나무 유묘의 광합성 반응과 엽록소 함량 변화를 알 아보기 위해 수행되었으며, 시비처리는 5가지로 조절하였다(무시비처리구, 1.6 g/kg, 2.7 g/kg, 5.5 g/kg 과 11.1 g/kg). 해파리 비료 시비처리시 토양수분함량과 잎의 수분포텐셜은 비교적 높게 나타났으며, 해 파리 비료의 콜로이드 특성이 토양의 수분보유력을 높이는 것을 알 수 있다. 1.6 g/kg 처리구에서 최대 광합성속도, 기공증산속도, 기공전도도, Fv/Fm 및 토양-엽 수리전도도 등 전반적인 광합성 활성이 증가 하였으며(p<0.05), 엽록소와 카로테노이드 함량 및 Fv/Fo 역시 높게 나타났다(p<0.05). 이와 유사하게 2.7 g/kg 처리구 역시 광합성 활성과 엽록소 함량이 높은 것으로(p<0.05) 나타났으나 무처리구는 이와 반대되는 경향을 보였다. 특히 11.1 g/kg 처리구 경우 토양수분함량은 가장 높았으나 잎의 수분포텐셜은 상대적으로 낮게 나타났는데, 이는 과도한 시비에 따른 생리적인 장애로 생각된다. 결론적으로 1.6 g/kg 과 2.7 g/kg 해파리 비료 시비처리시 상수리나무 유묘의 토양수분 보유력과 광합성 활성이 증가됨을 알 수 있다.



    서론

    최근 기후변화로 인한 수온상승, 연안개발에 따른 환경오염, 생태계 교란에 따른 천적의 감소, 부영양 화 등 다양한 원인에 의해 해파리의 대량 출현이 보 고되고 있으며, 특히 2000년대부터 대형 종에 속하 는 보름달물 해파리, 노무라입깃 해파리 등의 대량 발생으로 인한 피해가 속출하고 있다(Uye, 2005;Purcell et al., 2007;Kim et al., 2014). 해파리 의 대량 발생은 그물을 상하게 하거나, 물고기를 폐 사시켜 어업활동에 직접적으로 피해를 끼치고 있으 며(Purcell et al., 2007), 냉각수 유입을 위한 취수 구를 막음으로서 발전소 기능에도 심각한 피해도 야 기한다(Purcell et al., 2007;Park et al., 2015). 특히 우리나라 인근 해역에서 대량으로 발생하는 노 무라입깃 해파리(Nemopilema nomura)는 성숙단계 에서 우산의 직경이 2 m, 무게 150 kg을 상회하는 (Kim et al., 2014) 대형해파리로 독성이 강해 2012년 을왕리 해수욕장에서는 여아의 사망사고 등 인명 피해가 발생하여 사회적인 문제로까지 대두된 바 있다(Hwang et al., 2006;Park et al., 2015).

    우리나라의 경우 이전에는 해파리를 유해생물로 인식하여 단순히 수거 및 제거하는데 중점을 두었지 만, 최근에는 산업적인 측면에서 수거된 해파리를 자원으로 활용하려는 시도가 이루어지고 있으며 (Kim et al., 2014), 이러한 배경으로 최근 해파리 의 피해저감(Park et al., 2015)에 관한 연구뿐만 아니라 이를 재활용할 수 있는 연구(Beck et al., 2012;Lee et al., 2014;Seo et al., 2014)도 많은 관심을 받고 있다.

    해파리는 95% 이상이 물로 되어있으며, 성분 중 뮤신은 수분손실을 막아주고, 단백질을 비롯하여 칼 슘, 인 등 미네랄 역시 풍부하게 함유하는 것으로 알려져 있다(Beck et al., 2012;Kim et al., 2016). 따라서 해파리의 체내에 함유된 양분과 높은 수분보습력을 이용하여 황폐지나 건조지 등 척박지 의 녹화를 위한 토양개량제로 활용한다면, 새로운 부가가치 창출을 기대할 수 있고 해양오염을 줄이는 데도 기여할 수 있을 것으로 여겨진다.

    현재 해파리를 이용한 토양개량제 활용 가능성에 관한 연구는 상토 첨가물로 사용시 미생물 군집의 변화(Beck et al., 2012), 산불지 복원을 위한 유묘 식재시 생장과 고사율 차이(Seo et al., 2014), 해파 리 비료 시비를 통한 생장변화(Chun et al., 2012) 등 주로 일반적인 생육에 관련된 비교 연구가 대부 분이며, 식물에 다양한 생리적 반응을 조사한 연구 는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 우리나라 산 림의 주요 수종 중 하나인 상수리나무를 대상으로 노무라입깃 해파리를 이용한 비료의 시비처리시 나 타나는 생리적 반응과 생장변화를 관찰함로서 이를 적절히 녹화에 활용할 수 있는 방안을 제시하고 녹 색기술 개발을 위한 기초자료를 얻고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1 실험재료 및 시비처리

    강원도 춘천시 사북면 고탄리의 야외 묘포장에 간이로 비가림을 할 수 있는 비닐하우스를 설치하 였으며, 처리구별로 토양의 양분이동을 제한하기 위해 깊이 15 cm, 길이 2 m 합판을 한 줄당 3개씩 매설하여 구획하였다. 실험은 3년생 상수리나무를 대상으로 마사토 18 kg에 노무라입깃 해파리 비료 (Nemopilema nomurai Jellyfish Fertilizer. Marutomo., Co., Ltd. Japan)를 30 g(1.6 g/kg), 50 g(2.7 g/kg), 100 g(5.5 g/kg), 200 g(11.1 g/kg)씩 혼합하여 무 처리구를 포함한 총 5개 처리구에서 진행하였다. 각 처리구 별로 10본씩 총 50본을 식재하였으며, 식재 시 토양을 약 10 cm를 굴토 후에 해파리 비료와 혼 합한 토양을 채워 넣고 답압하였고, 4월부터 10월까 지 주 1회 500 ml씩 관수하면서 생육시켰다.

    2 광합성 반응 측정

    해파리 비료처리에 따른 최대광합성속도(maximum photosynthesis rate; PN max), 기공증산속도(stomatal transpiration rate; E), 기공전도도(stomatal conductance; Gs), 엽육세포내 CO2 농도(intercellular CO2 concentration, Ci)의 변화는 7월 21일, 8월 30일, 9월 27일에 휴대용 광합성 측정장치(Ultra Compact Programmable Photosynthesis System, LCpro+, ADC, UK)를 이용하여 조사하였으며, 광합성 측정 장치에 부착된 LED light source를 이용하여 PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)를 1,000 μmol· m-2·s-1로 고정하였다. 이때 공통된 측정 조건은 챔버로의 유입 공기유량을 500 μmol·s-1, 온도를 20±2℃로 유지하여 매월 말일 오전 10시부터 12시 까지 6반복으로 측정하였다. 측정된 결과를 통해 대 기 속의 CO2농도(air CO2 concentration; Ca)에 대 한 엽육세포간극의 CO2농도의 비율인 Ci․Ca-1와 수 분이용효율을 나타냈으며, 수분이용효율(water use efficiency)은 아래의 식을 이용해 내재적 수분이용효 율(intrinsic water use efficiency, WUEi)과 순간증 산효율(Instantaneous transpiration efficiency, ITE) 로 구분하여 나타내었다(Oh & Koh, 2017).

    WUEi =  P N /  Gs ITE =  P N /  E

    3 잎의 수분포텐셜, 토양수분함량 측정

    엽의 수분포텐셜은 Pressure Chamber(Model 3100 SAPS Console, Soil Moisture Corp. USA)를 이용하 여 7월 21일과 9월 27일 2회에 걸쳐 새벽녘 해뜨기 직전의 오전 6시(pre-dawn water potential; Ψpd) 와 일중 건조스트레스가 심한 정오(mid-day water potential; Ψmid)에 6반복씩 측정하였으며, 엽의 시 료는 광합성 및 형광반응을 측정이 완료된 후 동일 한 것을 채취하여 사용하였다. 토양수분함량은 휴대 용 토양수분측정기(Soil moisture meter, PMS-714, LUTRON. CO. Ltd. Taiwan)를 이용하여 7월부터 9월까지 매월 광합성 조사일에 측정하였다. 측정된 결과의 평균값과 아래의 식을 이용해 대략적인 토양 과 잎의 수리전도도(soil to leaf specific hydraulic conductance; KL)를 산출하였다(Fort et al., 1997).

    K L  = E / ( Ψ mid Ψ pd )

    4 엽록소 및 카로테노이드 함량 분석

    해파리 비료 시비처리에 따른 엽록소 함량의 변화 를 조사하기 위하여 7월 21일과 9월 27일 2회에 걸 쳐 엽록소 함량을 분석하였다. 분석을 위해 각 처리 구 마다 6장의 엽을 채취한 후 엽편 0.1 g을 10 ml의 DMSO (dimethyl sulfoxide) 용액이 들어있는 20 ml 유리병에 넣어 60℃로 설정된 항온기에서 6시간 색소를 추출하였다(Hiscox & Israelstam, 1979). 추출한 용액은 자외선/가시광선 분광광도계(UV/VIS Spectro-photometer, HP 8453, Hewlett-Packard, U.S.A)를 이용하여 663 nm, 645 nm, 470 nm의 파 장에서 흡광도를 측정하고, Lichtenthaler(1987)의 식에 따라서 엽록소 a, b, a+b, carotenoide 함량 등을 산출하였다.

    5 엽록소 형광반응 측정

    엽록소 형광반응은 7월 21일, 8월 30일, 9월 27일 에 엽록소 형광반응 측정기(chlorophyll fluorometer, OSI 30P, ADC, UK)를 이용하여 측정하였으며, 측 정 전 sample clip으로 약 20분간 광을 차단한 뒤, 광합성 측정과 동일한 잎을 대상으로 초기형광반응 (Fo), 최대형광반응(Fm), 형광반응 최대변화치(Fv= Fm-Fo) 및 광화학반응 효율(Fv/Fm)의 변수를 측 정하여 분석하였다(Demmig & Bjö rkman, 1987).

    6 시비처리에 따른 생장특성 조사

    해파리 비료 시비처리에 따른 생장특성의 차이를 조사하기 위해 시비처리 실시 전 4월초와 실시 후 9 월 말에 각 처리별로 묘목을 5본씩 선정하여 디지털 캘리퍼스(CD-20CPX, Mitutoyo Corp., Japan)와 줄자를 이용해 묘목의 수고와 근원경을 측정하였다.

    각각의 측정결과를 분석하기 위해서 SPSS Statistics Program (Version 19.0)을 이용하여 ANOVA (analysis of variance) 분석을 실시하였으며, 각 처리간의 유 의성은 DMRT (duncan’s multiple range test) 5% 수준에서 실시하였다.(Table 1).

    결과 및 고찰

    1 잎의 수분포텐셜

    식물체는 밤에 기공이 닫히면서 점차 잎과 토양간 의 수분포텐셜 차이가 점차 줄어들게 되며, 새벽녘 해뜨기 직전에 거의 평형을 이루게 되므로 이 시기 잎의 수분포텐셜은 근권부 토양의 수분포텐셜을 나 타내는 지표로 이용된다(Hinckley et al., 1983). 해파리 시비처리에 따른 새벽 녘 잎의 수분포텐셜 (pre-dawn water potential; Ψpd)을 비교해 보면, 무처리구에서 7월과 9월 -0.95~-1.06 MPa의 범위를 보여 가장 낮은 경향을 나타냈으며, 해파리 시비 처리 구간에는 -0.53 MPa~-0.68 MPa로 큰 차이를 보이 지는 않았다. 수분스트레스가 비교적 높은 시간인 정 오의 잎의 수분포텐셜(mid-day water potential; Ψmid)의 경우 전반적으로 무처리구>11.1 g/kg>1.6 g/kg과 5.5 g/kg>2.7 g/kg 순으로 낮은 경향을 보 였으며, 특히 9월의 경우 2.7 g/kg 처리구에서 -0.73 MPa를 보인데 비해 무처리구는 -1.37 MPa 로 나타나 약 1.9배 낮은 경향을 나타내었다(Fig. 1). 이를 통해 무처리구의 경우 상대적으로 낮은 엽 수 분포텐이 기공닫힘을 유도했음을 알 수 있으며, 해 파리 비료 시비처리시 상대적으로 수분스트레스의 완화에 도움을 주는 것을 알 수 있다. 그러나 11.1 g/kg 처리구의 경우 무처리구 보다는 다소 양호하 지만 다른 시비처리구에 비해 정오의 잎의 수분포텐 셜이 낮고, 새벽 녘과 정오의 잎의 수분포텐셜 차이 또한 큰 것으로 나타나 다소 수분스트레스가 유발되고 있음을 알 수 있다. 이러한 경향은 토양-엽 수리전도 도(Soil to leaf specific hydraulic conductance; KL) 를 통해 보다 분명히 드러나는데 무처리구와 11.1 g/kg처리구는 다른 시비처리구에 비해 비교적 낮은 경향을 보이고, 이 차이는 7월 보다 9월에 더 두드 러지는 것을 알 수 있다(Fig. 1).

    2 엽록소 함량

    식물체 내 엽록소 함량은 잎의 생육시기와 환경요 인에 따라 변화하는데 스트레스가 지속되고 노화되 어 가면서 엽록소 함량 및 a/b가 감소하며, 엽록소 는 크산토필(xanthophyll) 등 다른 색소로 변질된다 (Kwon & Lee, 1994). 해파리 비료 시비처리에 따 른 엽록소 함량의 변화를 살펴보면, 전반적으로 7월 에 비해 9월이 높은 경향을 나타냈으며, 11.1 g/kg 처리구 경우 총엽록소 함량(Chl a+b)이 7월에 6.03 mg/g에서 9월에는 6.86 mg/g으로 약간 증가하였으 나 다른 처리구와 비교하면 그 증가 폭이 적어 상대 적으로 가장 낮은 수준을 보였다. 특히 1.6 g/kg 및 2.7 g/kg 처리구에서 약 0.9배 이상 증가한 경향을 보여 가장 높은 총엽록소 함량을 보였다. 엽록소 a/b의 경우 전반적으로 7월에 비해 9월에 감소한 경향을 보였는데 7월에는 무처리구에서 가장 높은 경향을 보였지만, 9월이 되자 오히려 가장 낮은 값 을 보여 무처리구에서 엽록소 b의 증가가 더 두드러 짐을 알 수 있다. 카로테노이드 함량 역시 총엽록소 함량과 유사한 경향을 보였으며, 무처리구에서 가장 낮은 것으로 나타났다. 총 엽록소 함량/카로테노이 드 함량의 비는 7월에 비해 9월에 크게 증가한 경향 을 보였는데 특히 무처리구와 2.7 g/kg 처리구에서 높은 증가를 보였다(Table 2).

    3 광합성 반응

    해파리 비료 시비처리에 따른 토양수분함량, 순광 합성 속도, 기공증산속도, 기공전도도를 Table 3에 나타냈다. 토양수분함량의 경우 무처리구에서 비교 적 낮은 수분함량을 보였으며, 시비량이 늘어갈수록 토양수분함량이 높아지는 것으로 나타나 해파리 비 료가 토양의 보수력에 도움을 주는 것으로 나타났 다. 광합성 반응을 살펴보면, 전반적으로 1.6 g/kg 처리구에서 유의적으로 가장 높은 최대광합성속도 (maximum photosynthesis rate; PN max), 기공증 산속도(stomatal transpiration rate; E) 및 기공전 도도(stomatal conductance; Gs)를 보였으며, 2.7 g/kg 역시 비교적 높은 경향을 나타냈다. 또한 월별로 비 교하면, 7월에서 가장 높은 최대광합성속도, 기공증 산속도, 기공전도도를 보였으며, 시간이 지날수록 점차 감소되는 경향을 보여 7월이 광합성 반응이 가 장 활발한 시기임을 알 수 있다.

    최대광합성속도가 가장 높은 1.6 g/kg 처리구의 경우 무처리구와 비교해 7월은 1.4배, 8월과 9월은 약 1.8배 높은 경향을 나타냈으며, 특히 무처리구의 최대광합성속도가 7월에서 9월까지 약 36% 이상 감 소된 반면, 1.6 g/kg 처리구는 17% 정도만 감소되 어 1.6 g/kg 처리구는 계절변화에 따른 최대광합성속 도의 감소 폭도 적은 것을 알 수 있다. 가장 많은 해 파리 비료를 시비한 11.1 g/kg 처리구의 경우 다른 시비처리구에 비해 상대적으로 낮은 최대광합성속도 를 보였는데, 특히 8월의 7.24 μmolCO2·m-2·s-1에 비해 9월은 약 57%가 감소한 3.11 μmolCO2·m-2·s-1 을 나타내어 매우 큰 폭의 감소를 나타내었다. 이를 통해 과다한 해파리 비료의 시비는 상수리나무의 광 합성 반응에는 비교적 부정적인 작용을 하는 것을 알 수 있다. 2.7 g/kg처리구의 경우 상대적으로 다 소 높은 최대광합성속도를 유지하는 것으로 나타났 으나, 5.5 g/kg의 경우는 8월 이후 최대광합성속도 의 감소 폭이 두드러진 것을 알 수 있다(Table 3).

    기공전도도와 기공증산속도 역시 전반적으로 최대 광합성속도와 비슷한 경향을 보였으나 무처리구의 감소폭에 비해 해파리비료 시비처리구의 감소폭은 상대적으로 적은 것으로 나타났다. 특히 8월의 무처 리구는 7월에 비해 기공전도도와 기공증산속도가 50% 이상 감소하여 수분스트레스에 의한 기공닫힘 으로 최대광합성속도가 감소된 것을 알 수 있었으 며, 11.1 g/kg 처리구는 9월에 급격한 기공전도도의 감소를 보였다(Table 3).

    Ci /Ca는 엽육세포간극의 CO2 이용효율을 보여주 며(Lee et al., 2012), 7월의 경우 유의적인 차이가 없었으나, 8월과 9월에는 무처리구에서 비교적 낮았 고, 11.1 g/kg 처리구에서는 상대적으로 가장 높은 경향을 나타냈다. 이를 통해 무처리구는 수분스트레 스에 의한 기공닫힘으로 엽육세포간극 내 CO2 농도 가 낮아져 최대광합성속도에 필요한 CO2의 공급이 원활하지 않음을 알 수 있으며, 11.1 g/kg 처리구의 경우 엽육세포간극 내 CO2 농도는 비교적 높은 편 이지만 이를 효율적으로 소비하지 못하고 있음을 알 수 있다(Table 3).

    수분이용효율을 살펴보면, 내재적 수분이용효율 (intrinsic water use efficiency, WUEi)과 순간증 산효율(instantaneous transpiration efficiency, ITE) 모두 무처리구에서 가장 높았으며, 상대적으로 11.1g/kg 처리구에서 가장 낮은 경향을 나타냈다 (Fig. 2). 무처리구의 경우 상대적으로 낮은 토양수 분함량(Table 2)으로 인해 수분스트레스가 유발되어 기공닫힘 및 증산속도가 감소되었다. 많은 식물들에 서 토양 수분감소로 인한 원활한 수분공급이 이루어 지기 어려울 때 체내의 수분손실을 줄이면서 광합성 은 효율적으로 유지하기 위해 일시적으로 수분이용 효율을 높이는 것으로 보고되고 있다(Lee, 2018).

    또한 11.1 g/kg 처리구는 9월에 기공전도도 및 기 공증산속도의 감소가 크게 일어나 효율적인 수분과 CO2 공급이 어려운 것으로 여겨지지만 최대광합성 속도의 감소 폭이 더 크게 나타나 수분이용효율은 비교적 낮게 유지되는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 11.1 g/kg 처리구가 다른 처리구에 비해 높은 토양수분함량을 유지하고 있으나 정오의 잎 수분포텐셜은 낮게 나타나는 것과 관련하여(Table 2, Fig. 1) 단순히 토양수분함량의 부족에 따른 수분스 트레스가 아닌 생리적인 피해에 따라 토양에서 원활 한 수분공급이 이루어지지 않고 있음을 의미한다. Collatz et al. (1991)에 따르면 광합성률의 급격한 감소는 기공전도도의 감소를 촉진시키는 것으로 보고한 바 있는데 이는 광합성 기구의 일시적 손 상, 엽육 내 CO2의 고갈 등 여러 원인이 복합적으 로 작용하여 나타난 것으로 생각할 수 있으며 (Havrilchak & Schedlbauer, 2017), 해파리 비료를 과다하게 투여할 경우 염류의 집적 등 다른 스트레 스 요인이 발생할 수 있음을 암시한다(Fig. 2).

    Seo et al.(2014)에 따르면 산불피해 복구조림지 에서 노무라입김 해파리 비료의 시비량을 달리하여 처리 한 경우 Cl-은 최대 6배, Na+는 최대 2.2배 증가하여 시비량이 많을수록 염분의 농도가 크게 높 아진다고 하였으며, Chun et al. (2012)의 경우에도 소나무 유묘에 노무라입김 해파리 비료 11.1 g/kg 투입시 EC가 무처리에서 0.2였으나 2.2 dS/m으로 크게 증가하였고, Cl- 역시 약 3.8배까지 증가한다 고 보고한 바 있다. 이를 통해 과다한 해파리 비료 시용시 염류 집적으로 인한 피해가 나타날 수 있으 며, 특히 광합성 활성의 감소 및 생장 저해가 나타 날 수 있음을 알 수 있다.

    4 엽록소 형광반응

    Fv/Fo는 잠재적 광합성능력을 나타내는데 지표이 며(Oh & Koh, 2017), 일반적으로 식물이 스트레스 를 받게 되면 초기 형광수율인 Fo는 증가하고, 최대 형광수율인 Fm은 감소하는 경향을 나타낸다. 상수 리나무의 경우 무처리구와 11.1 g/kg 처리구는 7월 에서 9월로 넘어감에 따라 점차 감소되는 경향을 나 타낸 반면 1.6 g/kg 처리구는 오히려 증가한 것으 로 나타났고, 가장 큰 차이를 나타낸 9월에는 1.6 g/kg 처리구가 11.1 g/kg 처리구에 비해 Fv/Fo가 약 1.6배 높은 것으로 나타났다(Fig. 3). 이러한 경 향은 무처리구와 11.1 g/kg 처리구가 스트레스에 따른 초기형광 Fo의 증가로 인해 Fv/Fo의 변화가 나타난 것으로 여름철 고온환경이 지속됨에 따라 그 차이가 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 광화학반응 효율(Fv/Fm)은 다양한 환경 스트레스에 대한 중요 한 지표로서(Rascher et al., 2000), 광계 Ⅱ의 광 합성 반응을 민감하게 나타낸다. 해파리 비료의 시 비처리에 따른 Fv/Fm의 변화는 전반적으로 무처리 구와 11.1 g/kg 처리구에서 비교적 낮은 경향을 보 였으며, 특히 9월의 11.1 g/kg 처리구에서 급격한 감소를 보였다(Fig. 3). 이러한 Fv/Fm의 감소는 광 계 2의 반응중심에 손상이 있을 수 있음을 나타내고 (Keutgen et al., 1997;Oh & Koh, 2017) 들뜬에 너지의 처리능력 감소에 따른 산화적 스트레스가 유 도될 수 있다(Wise & Naylor, 1987).

    5 시비처리에 따른 생장특성

    해파리 비료 시비처리에 따른 수고와 직경의 생장 량을 Table 4에 나타냈다. 수고와 직경의 생장량은 11.1 g/kg 처리구에서 가장 낮은 경향을 보였으며, 무처리구가 그 다음으로 낮은 경향을 보였다. 전반적 으로 수고는 1.6 g/kg, 2.7 g/kg 그리고 5.5 g/kg 처 리구에서 양호한 생장을 나타냈으며, 직경은 2.7 g/kg 과 5.5 g/kg에서 다른 처리구에 비해 다소 높은 경 향을 나타냈다. 이러한 결과는 최대광합성속도 유사 한 경향이었으나 처리구 내 편차가 커 통계적인 유 의성이 인정되지는 않았다.

    상수리나무 유묘 식재시 해파리 비료를 시비한 결 과 무처리구에 비해 토양수분함량과 새벽 녘 잎의 수 분포텐셜 및 정오의 잎의 수분포텐셜이 비교적 높게 유지되어 토양의 보수력과 엽 내 수분스트레스 완화 에 도움을 주는 것을 알 수 있었다. 특히 1.6 g/kg 처리구에서 가장 높은 최대광합성속도, 기공증산속 도, 기공전도도, 토양-엽 수리전도도, 광화학반응효 율을 보여 전반적인 광합성 활성이 뛰어났으며, 수 고생장량 역시 크게 증가한 것을 알 수 있었으며, 2.7 g/kg 처리구도 최대광합성속도, 광화학반응 효 율, 엽록소 함량, 직경생장량 등에서 비교적 높은 경향을 나타내었다. 무처리구의 경우 상대적으로 낮 은 토양수분함량과 잎의 수분포텐셜로 인해 기공 닫힘이 유도되었고 최대광합성속도 및 광화학반응 효율 등 광합성 활성이 저하된 것을 알 수 있었다. 11.1 g/kg 처리구 경우 토양수분함량이 가장 높았음 에도 불구하고 잎의 수분포텐셜은 상대적으로 낮게 나타나 수분흡수가 효율적으로 이루어지지 못하고 있음을 알 수 있었으며, 엽육세포 간극내 CO2도 정 상적으로 소비하지 못하여 전반적인 광합성 활성이 가장 낮고, 수고 및 직경생장량도 가장 저조한 것으 로 나타났다. 이를 통해 1.6 g/kg 및 2.7 g/kg 해 파리 비료 시비처리가 상수리나무 유묘의 안정적인 생육 및 효율적인 광합성 기능을 수행하기에 도움을 주는 것을 알 수 있었다.

    Figure

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    Changes of perdawn leaf water potential, midday water potential and soil to leaf specific hydraulic conductance of Q. acutissima grown under five different fertilization treatments. Values in the same column are significantly different by DMRT at 5% level. Each value is expressed as the mean±SD (n=6).

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    Changes of instantaneous transpiration efficiency (ITE) and intrinsic water use efficiency (WUEi) of Q. acutissima grown under five different fertilization treatments. Values in the same column are significantly different by DMRT at 5% level. Each value is expressed as the mean±SD (n=6).

    JALS-53-2-109_F3.gif

    Changes of chlorophyll fluorescence of Q. acutissima grown under five different fertilization treatments. Values in the same column are significantly different by DMRT at 5% level. Each value is expressed as the mean ± SD (n= 6).

    Table

    Chemical properties of Nemopilema nomurai jellyfish fertilizer

    Change of chlorophyll and carotenoid contents in Q. acutissima grown under five different fertilization treatments

    The soil water contents and photosynthetic parameters of Q. acutissima grown under five different fertilization treatments

    Change of growth parameters in Q. acutissima grown under five different fertilization treatments

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