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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.54 No.3 pp.17-26
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2020.54.3.17

Investigation of the Optimal Fertilization Level for Production of Container Seedling of Quercus myrsinaefolia

Hwan-In Sung1, Kyu-Seong Choi2, Jong-Jin Kim1, Ki-Seon Song2*
1Department of Forestry and Landscape Architecture, Konkuk University, Seoul, 05029, Korea
2Plant Propagation and Reproduction Division, Baekdudaegan National Arboretum, Bonghwa 36209, Korea
*Corresponding author: Ki-Seon Song Tel: +82-54-679-2765 Fax: +82-54-679-0677 E-mail: kssong@kiam.or.kr
March 5, 2020 ; April 16, 2020 ; June 9, 2020

Abstract


This study was conducted in order to closely examine about optimum fertilization for production superior container seedling of Quercus myrsinaefolia, which is one of typical broad-leaved evergreen tree species in the warm temperate zone of Korean. The experiment of investigating the optimum fertilization on Q. myrsinaefolia was carried out by using plastic container types (350 ㎖/cavity) for the forestry facility cultivation. The fertilization level was made by modulating Multifeed 19 (N:P:K =19:19:19, v/v), which is water soluble compound fertilizer, to 1000 mg·L-1, 2000 mg·L-1, 3000 mg·L-1, together with non-fertilization plot. As a result, height and root collar diameter growth showed higher growth value as fertilization level increased. Dry matter production, It was surveyed to be the similar tendency to the outcome of height and root collar diameter growth. Root development was the highest in 2000 mg·L-1. QI, which is index of showing the quality of a seedling, stood at 0.393 in 2000 mg·L-1, thereby having been surveyed to be higher than other treatment plots. Based on the results of these experiments, optimum fertilization for superior seedling production a container seedling of Q. myrsinaefolia is determined at 2000 mg·L-1.



가시나무 용기묘 생산을 위한 적정 시비 수준 구명

성 환인1, 최 규성2, 김 종진1, 송 기선2*
1건국대학교 산림조경학과
2국립백두대간수목원 식물양묘실

초록


본 연구는 우리나라의 대표적인 난대 상록활엽수종 중의 하나인 가시나무의 고품질 용기묘 생산을 위한 적정 시비수준을 구명하고자 실시하였다. 용기는 임업시설양묘용 플라스틱 용기(350 ㎖/구)를 사용하였고, 시비처리는 무시비구와 함께 수용성 복합비료인 Multifeed 19 (N:P:K =19:19:19, v/v)를 1000 mg·L-1, 2000 mg·L-1, 3000 mg·L-1로 조절하여 시비하였다. 실험결과, 수고와 근원경 생장은 시비수준이 높아짐에 따라 높은 생장값으로 나타났다. 건물생산량도 전체적으로 수고 및 근원경 생장 결과와 유사한 경향으로 나타났다. 뿌리발달은 2000 mg·L-1 시비구에서 가장 왕성하였다. 묘목의 품질을 나타내는 지수인 QI (Quality Index)도 2000 mg·L-1 시비구에서 가장 높았다. 연구결과를 종합하면, 가시나무 용기묘의 우량한 묘목생산을 위한 적정 시비수준은 2000 mg·L-1 시비구로 판단된다.



    서론

    최근 들어 산림식생의 중요성이 여러 분야에서 증대하면서 난대 상록활엽수종에 대한 관심과 가치에 대한 인식도 높아지고 있다. 특히, 기후변화 영향에 따라 이들 난대 상록활엽수종들의 생육한계 선이 높아질 것으로 예상되면서 내륙지역에서의 식재면적이 확대 될것으로 계획되고 있으며, 이에 따른 난대수종 묘목의 생산 수요 또한 빠르게 증가하고 있다(Park et al., 2010b).

    상록 참나무류 중의 하나인 가시나무(Quercus myrsinaefolia Bl.)는 난대 상록활엽수종에 속하며, 한반도 기후변화 적응 대상식 물 300에 선정된 기후온난화 영향 주요 우선관찰 식물이다(Oh et al., 2010). Kim (2010b)에 따르면 가시나무는 난대지역 복원 및 인공조림을 위하여 조림된 난대 상록활엽수종 중 조림 비율이 가장 높은 것으로 조사되어 우리나라 난대 상록활엽수종 중 대표적 인 조림수종으로 알려져 있다.

    그동안 상록활엽수종의 식재는 주로 2년생 노지묘 형태로 생산 되어 식재되어 왔으나 파종상에서 세근발달이 저조하여 이식상으 로 옮겼을 때 뿌리의 활착이 불량하였으며, 그리고 봄철 조림지에 서 식재 후 뿌리 건조 피해 등의 이유로 성공적인 양묘 및 조림에 어려움을 겪어 왔다(Kim et al., 2006b). 또한 Kim (2010a)에 따르 면 난대림 복원과 인공조림 시업에 활용된 동일한 규격의 노지묘도 식재 후 개체간별로 생장차이가 대단히 큰 것으로 조사되었다. 또 한 이와 같은 이유를 유전자 공급원이 빈약한 우리나라 상록활엽수 림의 현실로 이해하고 있으며, 난대수종 전용 채종원의 설치가 필 요한 것으로 제안하였다. 하지만 채종원 완성에 이르기까지 긴 시 간이 소요되므로 실현 가능한 대안으로 시설양묘를 통한 충실한 용기묘 대량생산의 필요성을 제시하였다.

    이와 같은 인식과 함께 최근 들어 우리나라에서 보급되기 시작한 시설양묘를 통해 생산되는 용기묘의 우수성이 확인(Kim et al., 2006a)되면서 구실잣밤나무, 녹나무, 동백나무, 붉가시나무, 참식나 무, 후박나무, 황칠나무 등의 난대 상록활엽수종의 묘목 생산과정에 도 이러한 생산기술의 도입이 확대되고 있다(Kim, 2010a;Song et al., 2011). 이들 상록활엽수 용기묘의 식재 후 활착률은 노지묘에 비해 2배 이상 높은 것으로 보고되었으며(Kim et al., 2006b), 특히 최근 들어서는 종가시나무와 가시나무를 비롯한 상록 참나무류의 용기묘 생산 및 식재가 점차 확대되고 있는 추세이다(Kim, 2010b).

    한편, 참나무속 수목은 직근성 뿌리를 가지기 때문에 주근 발달 은 뛰어나나 묘목의 측근 및 세근 발달이 상대적으로 저조하여 묘목 식재 시 활착률이 저조하며 초기생장률을 낮게 하는 원인이 되고 있다(Kim et al., 2006a;Lee et al., 1984). 따라서 참나무속 수목의 초기활착률 저조 문제를 해결하기 위하여 노지양묘시에는 단근처 리를 통해 측근과 세근발달을 촉진시키고 있다(Lee et al., 1984).

    참나무속 수종의 활착률을 보면, 낙엽 참나무류 4수종의 노지묘 1-0묘의 수하식재 후 활착률은 상수리나무(66%), 신갈나무(56%), 졸참나무(45%), 굴참나무(41%) 순으로 높은 것으로 조사되어 전 체 평균 52% 정도이었다(Kwon et al., 2003).

    시설양묘에 의해 생산되는 용기묘는 측근 및 세근발달이 노지묘 에 비해 우수한 점이 잘 알려져 있는데, 이는 용기받침대 위 용기 내에서 생육시키기 때문에 용기 배수구를 빠져나온 뿌리가 공기 중 에서 단근(air root pruning)이 되면서 세근의 발달이 양호하게 되기 때문이다(Landis, 2005;Landis et al., 1990). 용기묘의 이런 장점 때문에 우리나라에서도 참나무속의 주요 조림수종인 상수리나무의 용기묘 생산 및 식재가 2003년도부터 시작되었으며(Kim et al., 2006a), 가시나무류의 용기묘 생산 및 식재도 같은 시기인 2003년도 부터 시작되었다(Kim et al., 2006b). 하지만 상수리나무 용기묘 생산시업체계에 관한 연구(Kim et al., 2006a)는 많이 수행되어 생산현장에 적용되고 있지만, 가시나무류 용기묘 생산에 관해서는 생산 및 생육에 관한 기초 연구 뿐만 아니라 생산시업체계에 관한 연구도 미미한 실정이다.

    한편, 용기묘를 생산하는 시설양묘는 노지양묘와는 달리 묘목의 생산체계 수립과 생육환경 제어가 가장 중요한 요소들이다(Edwards & Huber, 1982). 따라서 건전한 용기묘의 생산을 위해서는 용적, 재질 및 형태에 따른 용기의 종류, 상토의 선택, 파종방법 및 시비체 계 등 합리적인 생산체계의 수립과 수분, 광도, 광주기, 온도조절, 경화처리 등의 생육환경의 조절을 필수로 한다(Landis et al., 1989;1992;1995).

    특히 시비처리는 묘목의 생장 향상 및 안정적인 활착을 위해 수종 에 따라 시비 수준을 달리하여 양묘하고 있으며, 그 효과에 관한 연구는 많이 보고되고 있다(Park et al., 2010a;Son et al., 1998;Shin et al., 1999;Ingestad, 1979;Phillion & Libby, 1984). 하지만, 우리나라 난대지역 복원 및 인공조림을 위하여 지속적으로 식재되고 있으며 내음성이 있는 가시나무의 묘목 생산과정에 도입 되는 시비처리 수준에 관한 연구는 많지 않은 실정이다.

    따라서 본 연구는 우리나라의 대표적인 난대 상록활엽수종 중의 하나인 가시나무의 고품질 용기묘 생산을 위한 적정 시비수준을 구명하고자 하였으며, 이러한 연구를 통해 가시나무 용기묘의 조림 지 식재 후 초기활착률 향상의 기초자료로 활용하고자 실시하였다.

    재료 및 방법

    1. 공시재료 및 시설

    본 실험의 공시수종은 가시나무(Quercus myrsinaefolia Bl.)이 며, 본 시험에 사용된 종자는 2013년 10월에 국립산림과학원 남부 산림연구소에서 채집ㆍ관리되어 파종 전까지 건국대학교 산림환 경복원학 실험실 내의 5℃ 저온저장고에 보관한 종자이다.

    실험진행은 경기도 여주시 소재 건국대학교 실습농장의 시설에 서 이루어졌다. 이 시설은 상부를 개방되어 환기가 가능하고 전광 을 직접 받을 수 있도록 되어 있다.

    공시용기는 구(cavity) 용적이 350 ㎖ 인 플라스틱 트레이 용기 로써 현재 우리나라 참나무류와 가시나무류 용기묘 생산에 많이 사용하고 있는 용기이다(Table 1). 상토는 시중에서 주문생산(Soil & Fertilizer Technology, Korea)하여 사용하였다. 생육상토의 조 성은 코코피트, 펄라이트, 질석 및 제오라이트로 이루어졌으며, 그 혼합비는 70:15:10:5(v/v) 이다.

    2. 파종

    가시나무 종자는 2014년 4월 8일 상기 생육상토를 담은 공시 용기의 구(cavity)당 1립씩 파종하여 총 24개의 용기를 용기받침대 위에 두었으며, 파종 후 5주까지 발아되지 않은 구는 추가로 파종 한 파종상자에서 발아한 유묘를 이식하였다.

    3. 시비 및 관수처리

    시비처리는 발아 후의 각 유묘에서 본잎이 2~3개씩 발생된 6월 5일부터 9월 10일까지 약 14주 동안 현재 우리나라 임업시설양묘 용으로 주로 사용되고 있는 수용성 비료인 Multifeed 19 (N:P:K, 19:19:19, Haifa Chemical Co., Israel)를 1000, 2000 및 3000 ㎎․L-1로 조절하여 주 1회 처리하였다. 이 Multifeed 19는 수용성 비료로 N, P, K를 주성분으로 Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B 등의 미량원소가 첨가된 복합비료로써 시비처리한 날에는 관수를 하지 않았다(Table 2).

    본 실험에서 시비처리에 사용된 용기 수는 각 시비 처리구 당 용기 6개이었다. 시비 처리량은 대조구를 포함하여 각 농도별로 희석액 5 L를 물조리개에 담아 시비 처리구별(각 6개 용기)로 각각 시비하여 묘목 1본당 약 35 ㎖의 희석 양액이 처리되었다. 이를 성분별 농도로 계산하면 1000 ㎎․L-1처리의 경우 주 1회 처리 시 묘목 1본당 N, P, K 각각 6.6 ㎎이었다.

    생육기간동안 관수는 Dan 소형 스프링클러(Naan-Dan Co, Israel)를 설치하여 하향회전살수(105 L․h-1) 방식으로 실시하였는 데, 파종 후에는 파종상토가 마르지 않을 정도로 관수하였으며 본 잎이 나오고 난 뒤부터는 매일 오전 10시에 20분간 실시하였으며, 시비처리 일에는 관수하지 않았다. 여름철 고온시기에는 수시로 2~3분 정도의 짧은 관수처리를 실시하여 시설 내 최고온도가 생육 에 지장을 주는 35℃ 이상으로 상승하는 것을 억제시켰다.

    4. 실험결과 조사

    4.1 수고 및 근원경 조사

    식재할 입지에서의 초기 활착률을 높이기 위해서는 묘목의 수고 와 근원경, 그리고 제한된 용적에서의 뿌리발달 상태 등이 중요한 요소이다. 따라서 본 실험에서도 시비처리 후 묘목의 수고 및 근원 경생장은 10월 7일에 측정하였다. 수고와 근원경은 스틸테이프와 디지털 캘리퍼스를 이용해 측정하였다.

    4.2 건물생산량 조사

    건물생산량을 측정하기 위해 수고와 근원경을 측정한 후 10월에 각 처리구 당 6본씩을 무작위로 채집하였다. 채집한 묘목은 Drying Oven (DS-80-1, Dasol Scientific, Gyeonggi, Korea)에서 75℃로 72시간 완전히 건조 후 잎, 줄기, 뿌리를 부위별로 구분하여 전자저 울(HS220S, Hansung Instrument Co., Ltd, Seoul, Korea)로 계 량하였다.

    4.3 뿌리 형태적 특성 조사

    시비처리에 따른 용기내 뿌리발달 형태 분석은 10월 7일에 채집 된 묘목을 대상으로 WinRHIZO 프로그램(WinRHIZO Reg 2008a, Regent Instrument Inc., Quebec, Canada)을 이용하여 가시나무 의 전체뿌리길이(total root length), 투영단면적(total projected root area), 뿌리표면적(total root surface area), 뿌리부피(total root volume), 평균뿌리직경(average root diameter) 등을 측정하였다.

    4.4 건중비 및 묘목품질 조사

    측정된 수고, 근원경, 건물생산량을 활용하여 H/D율, T/R율, 엽건중비(LWR, Leaf dry weight ratio), 줄기건중비(SWR, shoot dry weight ratio), 뿌리건중비(RWR, root dry weight ratio)를 아래 식으로 구하였다.

    묘목품질지수(QI, Quality Index)는 묘목의 건전도 평가(H/D 율), 지상부와 지하부 생장의 균형(T/R율) 등을 통하여 건전하게 생장한 묘목의 식재 후 활착과 생장에 대한 성과를 예측하기 위해 고안된 방식으로 본 실험에서도 측정된 간장, 근원경, 건물생산량 등의 값을 활용하여 묘목품질지수(Quality index, Dickson 등, 1960)를 구하였다.

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

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

    • • LWR (g․g-1) = Leaf dry weight/Total dry weight

    • • SWR (g․g-1) = Shoot dry weight/Total dry weight

    • • RWR (g․g-1) = Root dry weight/Total dry weight

    • Quality Index (QI) = Total dry weight Height Root collar diameter (H/D)+ Top dry weight Root dry weight (T/R)

    5. 통계 처리

    실험결과, 측정한 값들의 유의성을 검증하기 위하여 SPSS Version 24 (IBM, USA)을 이용해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 처리별 차이를 검증하기 위해 Duncan’s multiple range test를 실 시하였다.

    결과 및 고찰

    1. 수고생장, 근원경생장 및 H/D율

    조림지에 식재되는 묘목의 규격은 보통 수종에 따라 묘령별로 조 림지 입지조건을 고려하여 결정하는데 주로 수고와 근원경을 규격 선정의 기본 요소로 삼고 있다. 이러한 수고와 근원경은 묘목의 형태 적 특성을 조사하는데 가장 손쉬운 요소이다(Thompson, 1985). 따 라서 본 실험에서도 시비처리에 따른 가시나무 용기묘의 수고와 근원 경생장을 조사하여 묘목품질 조사의 기초자료로 활용하고자 하였다. 본 실험에서 시비처리 효과를 보면, 수고는 시비수준이 증가할 수록 커져 3000 ㎎․L-1 시비구에서 24.2 ㎝로 가장 컸고 근원경생 장도 시비수준이 증가할수록 굵어져 3000 ㎎․L-1 시비구에서는 4.10 ㎜로 가장 굵게 나타났다(Table 3).

    본 실험의 시비처리에 따른 가시나무 1년생 묘목은 시비수준별 로 유의적 차이를 보이며 수고와 근원경이 크게 생장하였으며, 이들 은 정의 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 한편, 고농도의 시비 는 묘목의 피해를 발생시킨다는 보고(Andrew, 1998)와는 달리 본 실험에서는 지상부가 지속적인 생장을 보여 향후 3000 ㎎․L-1 이상 의 고농도 시비처리에 대한 추가실험이 필요할 것으로 사료된다.

    H/D율은 수고를 근원경으로 나눈 값으로 묘목의 건전도를 나타 낸다. 이 값에 따라 묘목의 유형이 다부진(stocky)지 또는 가늘고 약한(spindly)지를 알수 있다. H/D율은 묘목이 물리적인 피해를 견디는 능력을 평가할 수 있는 지표지만, 경우에 따라 높은 밀도와 낮은 광 조건에서 생육하면 높은 H/D율로 조사되어 용기묘의 평가 에 적용되고 있다(Haase, 2007a;Thompson, 1985).

    시비수준별 가시나무(1㎡당 217본 생산)의 경우 H/D율은, 무시 비구에서 4.0으로 가장 낮았고 시비수준이 증가할수록 높아져 3000 ㎎․L-1 시비구에서 5.9로 나타나 전체적으로는 4.0~5.9의 범위로 조사되었다(Table 3). Park et al. (2010a)은 노지에서 물푸레나무 (1㎡당 64본), 들메나무(1㎡당 64본), 잣나무(1㎡당 100본), 전나 무(1㎡당 81본)를 대상으로 N, P, K 비료 처리 후 측정한 H/D율은 유의성은 없었으나, 활엽수가 침엽수에 비해 2~3배 높은 H/D율 값으로 조사되었다. 본 실험에서 얻은 가시나무의 3.8~5.7의 범위 는 물푸레나무의 6.1~6.6 보다는 낮고, 들메나무 3.3~4.0 보다는 높은 것으로 나타났다. 이러한 2수종간의 H/D율의 차이는 물푸레 나무의 지상부 생장이 들메나무보다 현저하게 높았던 점으로 해석 된다. 수종에 따른 H/D율의 변화는 생육환경 또는 생장 반응 차이 의 결과로 보인다. black spruce 용기묘는 H/D율이 6.0 이상일 때 바람, 건조 등에 심각한 피해를 입는 것으로 보고하였다(Roller, 1976). 한편 침엽수인 소나무류의 노지묘와 용기묘의 H/D율을 비 교해 보면, 노지묘는 6.0 이하, 용기묘는 8.0 이하가 바람직하고, 소나무외의 침엽수의 경우에는 노지묘가 7.0 이하, 용기묘는 크기 에 따라 9.0 또는 10.0 이하가 건전한 묘목으로 분류되었다. 또한, 활엽수 노지묘의 경우에는 7.0 이하가 바람직한 것으로 보고되었 다(Johnson et al., 1996).

    2. 건물생산량 및 T/R율

    묘목의 건물생산량은 근원경과 함께 조림지 식재 후 활착률에 영향을 미치는 요소이다(Ritchie, 1984;Switzer & Nelson, 1963). 이에 따라 본 실험에서도 시비수준에 따른 묘목의 수고와 근원경 측정과 함께 지상부와 지하부 생산량 측정을 통해 묘목의 균형적인 생장 여부를 분석하고자 하였다.

    시비처리에 따른 건물생산량을 부위별로 보면, 잎, 줄기, 전체건 물생산량은 3000 ㎎․L-1 시비구에서 각각 1.45 g, 0.70 g, 2.99 g으로 가장 높았으나 뿌리는 2000 ㎎․L-1 시비구에서 0.91 g으로 가장 높았다. 이렇게 가시나무 1년생의 전체 및 각 부위별 건물생 산량은 처리구별로 유의성(p<0.01)이 있는 것으로 나타났으며, 전 체적으로는 무시비구 묘목이 시비처리구 묘목보다 잎, 줄기, 뿌리 및 전체 건물생산량 모두 낮게 조사되었다(Table 4). 이처럼 시비 수준이 증가함에 따라 묘목에 흡수되는 양분이 증가가 광합성을 증진하여 지상부 생장이 활발이 이루어졌기 때문에 전체 건물생산 량이 증가한 것으로 판단된다(Malik & Timmer, 1998;Wallenda et al., 1996)

    T/R율은 묘목의 지상부와 지하부의 균형을 측정하는 수단으로 사 용된 묘목품질 평가 지수의 하나이다(Haase, 2007a). 한편, Hermann (1964)Lopushinsky & Beebe (1976)은 묘목의 크기에 따라 낮은 T/R율을 가진 묘목이 식재 후 활착율이 더 높다고 보고하였는 데, T/R율은 묘목 크기에 따라 변할 수 있으므로 적정한 T/R율을 구명하기 위해서 묘목의 크기는 중요하지 않을 수도 있다고 보고되 었다(Thompson, 1985).

    본 실험에서 시비처리 후 T/R율을 조사한 결과, 무시비구에서 2.0으로 가장 낮게 나타났으며, 3000 ㎎․L-1 시비구에서 2.6으로 가장 높게 나타났다(Table 4). 이는 충분한 양분 조건에서 활발한 광합성 활동을 통해 지상부와 지하부 생장의 활발로 시비처리에서 무시비처리구보다 상대적으로 높은 T/R율을 보인 것으로 판단된다 (Cornett, 1982;Timmer & Armstrong, 1987). 특히, 시비수준이 2000 ㎎․L-1 시비구의 시비처리에서 상대적으로 낮은 T/R율 2.2를 보인 것은 다른 시비수준에 비해 높은 지하부 생장의 영향으로 판단된다.

    상수리나무(Kwon et al., 2009)와 굴거리나무(Song, 2013)도 시비수준이 증가함에 따라 T/R율이 높은 값으로 보고되어 본 실험 과 유사한 경향을 보였다. Haase (2007a,b)은 노지묘의 경우 약 T/R율 3.0이 건전한 묘목이며, 용기묘는 약 T/R율 2.0이 적정하다 고 하였다. 한편, 우리나라도 묘목의 T/R율이 2.5~3.0 정도의 범위 가 건전한 묘목으로 보고되어 다른 나라와 큰 차이가 없는 것으로 보인다(Oh, 1982).

    3. 뿌리발달

    3.1 뿌리 영상

    뿌리의 길이, 면적, 부피 등은 토양 속에서 생육하는 뿌리체계를 묘사하거나 비교하는데 있어서 매우 중요한 고려 요소가 될 수 있다(Bouma et al., 2000). 시비처리에 따른 가시나무 용기묘 뿌리 의 형태적 특성은 Fig. 1과 같다. 이 그림을 보면, 용기의 형태적인 특징과 용기 내에서의 고유의 생육형이 나타난 것을 볼 수 있다. 가시나무 뿌리형상에서 참나무속 수종의 뿌리특성인 굵은 직경의 직근이 발달한 것을 볼 수 있으며 전체적으로는 무시비구와 1000 ㎎․L-1 시비구의 묘목에서 세근발달이 적은 것이 특징적으로 나타 난 것을 알 수 있다.

    특히, 용기 아래쪽 배수구를 통해 직근의 일부가 공기단근(airpruning) 이 되어 직근주변에 세근이 발달하는 것을 볼 수 있다. 그리고 용기 내부에 만들어진 융기선과 개구선을 통해 일부 옆으로 굽어져 자라는 나선형 뿌리의 발생이 억제되었음을 알 수 있다. 또한, 뿌리 영상을 보면 모든 시비 처리구의 세근 발달이 무시비구 에 비해 현저히 높은 것을 알 수 있다. 이는 시비수준으로 인하여 양분 보유량 차이를 통한 지상부 경쟁의 영향으로 사료된다(Park et al., 2010a;Seith et al., 1996).

    한편, 350 ㎖ 용기 내에서 생육한 가시나무 용기묘 전체 뿌리 생산량을 영상을 통해 보면 현재의 용적을 거의 채운 듯 한 2000 ㎎․L-1 시비구를 제외하고는 아직 전체 용기 용적에 다 채워지지 않은 것을 볼 수 있다. 우량한 용기묘는 용기 내에서 자란 뿌리가 상토와 밀착하여 용기로부터 분리하더라도 분이 깨지지 않는다. 앞에서도 언급했듯이 현재 우리나라 가시나무 용기묘는 용기 내에 서 2년을 자란 묘목을 공급하여 식재하고 있다. 따라서 현재 용기 내 뿌리 발달상태에서 추가로 1년의 생장이 더 이루어지면 충분한 뿌리발달을 통해 우량한 용기묘가 생산될 것으로 사료된다.

    3.2 뿌리 형태 특성

    토양 속에서 생육하는 뿌리체계를 묘사하거나 비교하는데 있어 서 뿌리의 길이와 직경 급의 분포 비율은 매우 중요한 형질로 고려 될 수 있다(Bouma et al., 2000). 시비처리 후 가시나무의 뿌리 형태특성 분석요소별 결과는 Table 5에 나와 있다. 전체적으로 분석 결과를 보면, 대부분의 분석요소에서 무시비구의 값이 시비처 리구에 비해 낮은 것으로 조사되었다.

    전체뿌리길이는 2000 ㎎․L-1 시비구에서 1,346.3 ㎝로 가장 길 었고 그 다음은 3000 ㎎․L-1 시비구에서 1,246.5 ㎝로 길었는데 가장 긴 2000 ㎎․L-1 시비구에서는 가장 짧은 무시비구 보다 약 2.0배 긴 것으로 나타났다. 투영단면적, 표면적 및 뿌리부피의 경우 도 시비수준이 증가할수록 높아져 2000 ㎎․L-1 시비구에서 각각 34.9 ㎠, 109.8 ㎠, 0.720 ㎤로 가장 높게 나타났으며, 전체뿌리길 이의 경우와 동일한 경향을 보였다(Table 5).

    평균뿌리직경의 경우는 2000 ㎎․L-1 시비구에서 가장 얇은 것으 로 조사되었는데 이러한 결과는 뿌리의 전체길이가 가장 길었던 2000 ㎎․L-1 시비구에서 세근의 발달이 왕성하게 증가하였기 때문 으로 판단되며, 세근의 발달에 따라 묘목의 수고와 근원경에도 영 향을 준 것으로 판단된다(Fox et al., 1990).

    시비처리에 의한 가시나무 1년생 용기묘의 전체뿌리길이, 투영 단면적, 뿌리표면적 및 뿌리부피의 증가는 이러한 처리에 의해 도 출된 생장의 증가(Table 3, 4)와 밀접하게 연결된 것으로 사료된다. 건강하고 왕성한 뿌리발달은 물과 양분의 흡수 능력을 향상시켜 지상부 생장과 전체 건물생산량에도 영향을 주며, 건강한 뿌리는 묘목품질 평가의 좋은 지표로 활용되고 있다(Fox et al., 1990).

    한편, Choi et al. (2019)은 쉬나무 시비처리에 따른 용기묘 뿌리 의 형태특성 중 전체뿌리길이, 투영단면적, 뿌리표면적 및 뿌리부피 가 무처리구보다 시비처리구에서 높은 것으로 보고하여 본 실험과 유사한 결과를 보였으며, 쉬나무 용기묘 생산에서 경제성을 고려한 다면 1000 ㎎․L-1의 시비처리가 가장 적합할 것으로 보고하였다.

    따라서 본 실험의 뿌리 형태 특성 분석으로 고려하면 2000 ㎎․ L-1 시비수준이 가시나무 용기묘 생산에 가장 효과적인 적용 방안 으로 사료된다. 또한, 이식 및 식재를 위해 생산하는 가시나무 용기 묘 생육에서의 적정시비가 대량생산 농가의 과도한 시비로 발생되 는 농가의 불필요한 지출을 감소시켜 대량생산 농가의 경제성 향상 에도 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

    한편, 전체뿌리길이를 직경급으로 나누어 분석한 결과, 가장 가 는 뿌리 직경급인 0.05~0.10 ㎜의 뿌리가 1000 ㎎․L-1 시비구에서 35.9%로 가장 높았고 그 다음은 2000 ㎎․L-1 시비구(35.2%), 무시 비구 순으로 높게 조사되었다. 하지만 뿌리직경급 0.05~0.10 ㎜의 전체뿌리길이는 가장 높은 비율인 1000 ㎎․L-1 시비구에서는 362.3 ㎝, 2000 ㎎․L-1 시비구에서는 472.4 ㎝, 3000 ㎎․L-1 시비구에서는 392.1 ㎝로 전체뿌리길이가 가장 긴 2000 ㎎․L-1 시비구에서 실제 0.05~0.10 ㎜ 뿌리직경급에서도 가장 길게 나타났다(Table 6).

    가장 굵은 뿌리 직경급인 0.40 ㎜이상의 뿌리가 1000 ㎎․L-1 시비구에서 8.6%로 가장 높았고 그 다음은 2000 ㎎․L-1와 3000 ㎎․L-1 시비구에서 8.3%로 높게 조사되었다. 하지만 뿌리직경급 0.40 ㎜이상의 전체뿌리길이는 가장 높은 비율인 1000 ㎎․L-1 시비 구에서는 85.5 ㎝, 2000 ㎎․L-1 시비구에서는 112.0 ㎝, 3000 ㎎․L-1 시비구에서는 103.3 ㎝로 전체뿌리길이가 가장 긴 2000 ㎎․L-1 시 비구에서 실제 0.40 ㎜이상의 뿌리직경급에서도 가장 길게 나타나 0.05~0.10 ㎜ 뿌리직경급과 동일한 경향을 보였다(Table 6). 이렇 게 무시비구 보다 시비처리구에서 0.05~0.10 ㎜와 0.40 ㎜이상 뿌리직경급의 뿌리길이가 긴 것은 시비처리에 의해 뿌리생장이 더 좋아졌음을 의미한다.

    본 실험을 통해 시비처리에 의해 가시나무 용기묘의 뿌리발달이 무시비구에 비해 현저하게 높아진 결과는 적정한 시비수준이 가시 나무 용기묘 생산에 반드시 필요한 요소임을 인식해주고 있다.

    4. 부위별 건중비 및 묘목품질지수

    전체 건물 생산량 중 잎에 대한 분배비율을 의미하는 LWR의 경우, 가장 높은 값은 1000 ㎎․L-1 시비구의 0.516, 그 다음은 3000 ㎎․L-1 시비구에서 0.485, 2000 ㎎․L-1 시비구에서 0.470 순으로 높 게 조사되었다. SWR은 3000 ㎎․L-1 시비구에서 0.232로 가장 높 았고 그 다음은 2000 ㎎․L-1 시비구에서 높았다(Table 7).

    시비처리에 따른 RWR의 변화를 보면, 무시비구에서 0.339로 가장 높았고 그 다음은 2000 ㎎․L-1 시비구에서 높아 전체적으로 시비처리구에서 무시비구보다 낮은 것으로 나타났다. 이는 시비수 준에 따라 생육환경 조건이 달라져 식물의 생장 반응이 조절되어 RWR이 감소(Reynolds & Antonio, 1996;Schlichting, 1986)한 것으로 사료되며, 이와 같은 RWR 변화 역시 각기 다른 환경조건에 서 최대의 생장을 추구하기 위한 수단으로 인식되고 있다(Gleeson, 1993;Hilbert, 1990;Reynolds & Thornley, 1982).

    QI는 일반적으로 높을수록 건전한 묘목으로 평가받는데, H/D 율과 T/R율 및 묘목의 건물생산량을 활용하여 구한 값이기 때문이 다(Bayala et al., 2009;Mattsson, 1996;Thompson, 1985). 시비 처리 후 생장 결과 분석결과 가장 높은 QI는 2000 ㎎․L-1 시비구에 서 0.393으로 조사되었다(Table 7). 이는 2000 ㎎․L-1 시비구에서 다른처리구에 비해 상대적으로 간장, 근원경 및 건중량이 높고 H/D 율과 T/R율이 낮아 묘목품질이 가장 우수한 것으로 나타났다. 이러 한 높은 묘목품질은 식재 후 활착률을 높이는 것으로 알려져 지하부 생장과 관련된 높은 근원경과 뿌리 건물생산량, 낮은 H/D율 및 T/R율 조건을 가지는 묘목생산이 필요하다(Davis & Jacob, 2005;Dumroese et al., 2013). 물푸레나무, 들메나무, 잣나무, 전나무를 대상으로 한 N, P, K 시비에 따른 QI의 경우 물푸레나무와 들메나 무는 질소 처리구에서 각각 4.9와 5.7로 무시비구(3.8, 4.6)와 칼륨 처리구(3.0, 5.4) 보다 높았으며, 잣나무는 질소 처리구에서, 전나무 는 무처리구에서 가장 높게 나타났다고 보고하였다(Park et al., 2010a). 한편, 전나무는 무처리구의 생장과 건물생산량이 오히려 시 비처리구 보다 높았는데, 이는 이식 스트레스나 시비시기가 적합하 지 않았기 때문으로 분석하고 있다. 위 실험에서 QI 수치가 본 실험 과 차이를 보인 것은 본 실험이 가시나무 1년생 대상인 반면, 위 4수종은 2~4년차의 묘목 건물생산량을 조사하여 분석했기 때문으 로 해석된다.

    본 실험은 가시나무 용기묘의 조림지 식재 후 초기활착률 향상 의 기초자료로 활용하고자 실시되었으며, 가시나무의 적정한 시비 조건의 제시는 생장균형이 양호한 가시나무 묘목을 생산할 수 있는 기본 자료로서의 의미가 나름대로 있다고 판단된다. 본 실험에서 가시나무 1년생 용기묘는 시비 수준이 증가할수록 수고, 근원경, H/D율, 잎, 줄기 건물생산량이 증가하여 3000 ㎎․L-1에서 가장 높 게 나타났으나, 식재 후 활착에 중요한 역할을 하는 뿌리의 경우에 는 3000 ㎎․L-1 시비구보다 2000 ㎎․L-1 시비구에서 상대적으로 좋 은 생장을 한 것으로 나타났다. 이러한 결과를 종합해보면, 생장이 좋고 활착률이 뛰어난 용기묘를 대량생산함에 있어 경제성을 고려 한다면 2000 ㎎․L-1 시비처리를 통해 생산하는 것이 보다 합리적일 것으로 판단된다.

    Figures

    JALS-54-3-17_F1.gif

    Root images of Quercus myrsinaefolia seedlings in container by fertilization controls.

    Tables

    Container type used for this experiment

    Fertilization level (N, P, K content) and irrigation treatment applied to the experiment

    Plant height, root collar diameter and H/D ratio of Quercus myrsinaefolia seedlings in container by fertilization controls

    Dry weight (leaves, shoot, root and total) and T/R ratio of Quercus myrsinaefolia seedlings in container by fertilization controls

    Root morphological traits of Quercus myrsinaefolia seedlings in container by fertilization controls

    Percentage total root length by different root diameter classes of Quercus myrsinaefolia seedlings in container by fertilization controls

    LWR (leaf dry weight ratio), SWR (stem dry weight ratio), RWR (root dry weight ratio) and QI (quality index) of Quercus myrsinaefolia seedlings in container by fertilization controls

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