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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.55 No.4 pp.85-94
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2021.55.4.85

Changes in Growth and Physiological Characteristics of Betula platyphylla var. japonica Seedlings by Container Types

Ha-Na Lee1, Kyu-Seong Choi1, Ki-Seon Song1, Hwan-In Sung2*
1Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong, 30129, Korea
2Department of Forestry and Landscape Architecture, Konkuk University, Seoul, 05029, Korea
* Corresponding author: Hwan-In Sung Tel: +82-2-444-9507 Fax: +82-2-444-9877 E-mail: shi1116@hanmail.net
June 22, 2021 ; August 14, 2021 ; August 20, 2021

Abstract


The purpose of this study was to obtain basic data on the development of an appropriate container required for the production of container seedlings of Betula platyphylla var. japonica Hara, which is one of major tree species in country and is expected to be used for restoring forest in North Korea. An experiment was implemented to investigate the growth characteristics of B. platyphylla var. japonica by making them grow in containers that were different in volume and growth density. As for the containers used in this study, six kinds of domestic plastic containers for container nursery were used: KK-SI 500, SI 350, KK-SI 350, KK-SI 320, KCNR-SI 300 and KCNR-SI 250. The growth of the trees were measured twice, each in August when active growth took place, and in October when their growth was finished. Both in the primary and secondary measurements, the container SI 350 was the highest in terms of height growth, root-collar diameter growth and the dry mass production at 32.0 ㎝, 2.81 ㎜, 1.04 g and 38.6 ㎝, 3.89 ㎜ and 2.52 g, respectively. Quality index(QI) also was the highest value in the container SI 350 at 0.184. When a WinRHIZO program was used to analyze the characteristics of root forms, the total length was the highest value in the container SI 350 at 3345.6 cm and the projected cross sectional area, surface area and volume of the root also showed a similar tendency to the total root length. Overall, the form of the containers also exerted a big influence on the growth of the seedlings of B. platyphylla because the seedling in the container SI 350 that was smaller than the container KK-SI 500 in cavity volume attained better growth.



용기종류에 따른 자작나무 용기묘의 생장 및 생리적 특성 변화

이하나1, 최규성1, 송기선1, 성환인2*
1한국수목원정원관리원
2건국대학교 산림조경학과

초록


본 연구는 우리나라 주요 조림수종이자 북한 산림 복구에 활용이 예상되는 자작나무(Betula platyphylla var. japonica Hara)의 용기묘 생산에 필요한 적정 용기 개발에 관한 기초 자료를 구축하고자 수행되었다. 상기 목적에 따라 실시된 실험에서 자작나무를 용적과 생육밀도가 다른 용기에서 생육시켜 생장 특성을 조사하였다. 실험용기는 국내에서 생산되는 임업시설양묘용 플라스틱 용기 6종(KK-SI 500, SI 350, KK-SI 350, KK-SI 320, KCNR-SI 300, KCNR-SI 250)을 사용하였으며, 생장이 활발한 8월과 생장이 끝난 10월 총 2회에 걸쳐 생장을 측정하였다. 수고, 근원경 생장과 묘목 전체 건물생산량은 1차와 2차 측정 모두 SI 350 용기에서 각각 32.0 ㎝, 2.81 ㎜, 1.04 g과 38.6 ㎝, 3.89 ㎜, 2.52 g로 가장 높게 조사되었다. 이에 따른 묘목품질지수 또한 SI 350에서 0.184로 가장 높은 값을 보였다. WinRHIZO 프로그램을 이용한 뿌리형태 특성 분석에서도 전체뿌리길이는 SI 350에서 3345.6 ㎝로 가장 길었고, 뿌리 투영단면적과 및 표면적, 뿌리부피 또한 전체뿌리길이와 유사한 경향을 보였다. 종합적으 로, KK-SI 500보다 구 용적이 더 작은 SI 350에서 생장이 우수했다는 점에서 용기의 형태 또한 자작나무 용기묘 생장에 큰 영향을 주는 것으로 판단되었다.



    서론

    자작나무(Betula platyphylla var. japonica Hara)는 아한대지 역과 온대 북부 및 온대 중부지역의 표고 200~2,100 m에 넓게 분포하는 낙엽 활엽 교목이다. 원산지는 한국 북부, 일본 중북부, 러시아 사할린, 중국 중부지방이며 한반도에서는 이북의 깊은 산악 지에 사시나무, 이깔나무, 분비나무 등과 혼효하거나 군집을 이루 어 자생한다(KFRI, 1992). 내한성이 강해 –40℃ 의 저온에서도 생존이 가능하며 조상, 만상 피해가 적다(KFRI, 2006). 광 요구도 가 높은 극양수이며 비옥도가 높은 적윤지에서 생육이 좋고 건조지 나 습윤지에서도 잘 견딘다(Choi, 1995). 천근성 수종이지만 뿌리 가 넓게 자라 지지력이 좋다(KFRI, 2013).

    자작나무는 부가가치가 높은 경제수종으로서 그 수요가 증가하 고 있다(KFRI, 2013). 목재 재질이 치밀하고 가공성이 좋아 가구 재, 기구재, 조각재, 합판재 등으로 쓰이는 용재수종이다. 매끈한 흰색 수피와 곧게 뻗은 수형의 관상가치가 높아 조경수, 경관수로 도 많이 식재된다. 최근에는 약용으로 쓰이는 수액, 수피, 뿌리, 잎, 기생버섯 등의 수요가 증가해 특용수로 각광받고 있다(Lee, 2003).

    자작나무는 활엽수종 중 상수리나무 다음으로 조림면적과 식재 본수가 높으며 2000년부터 꾸준히 식재되어 2017년까지 약 24,690㏊에 조림되었다. 이는 기간 내 전체 조림면적인 386,587㏊ 가운데 약 6.4%를 차지한다(KFS, 2001-2018). 그러나 자작나무 는 국내 자생지가 없고 기후 조건이 맞지 않아 조림지역이 한정적 이다(KFRI, 2013).

    자작나무는 발아 후 초기 생장속도가 느려 제초, 관수, 솎음 등 작업량이 많고 과다한 노동력과 인건비가 소요되기 때문에 노지양 묘가 어려운 수종이다(Kim, 1998). 뿐만 아니라 종자 효율이 낮고 세립종자이기 때문에 노지 파종 시 많은 종자가 소요된다. 반면 활엽수종이지만 가지가 넓게 뻗지 않고 위로 자라며, 초기 직경생 장이 더뎌 높은 밀도에서도 생육이 가능하다는 특징이 있어 시설양 묘에 매우 적합하다고 판단된다. 따라서 앞으로 증가할 자작나무 수요에 대비하여 노지묘 중심의 자작나무 묘목 생산 방식을 보다 효율성이 높은 용기묘 중심으로 전환시킬 필요가 있다.

    수종별 적정용기 탐색에 대한 연구는 우리나라 최초로 1988년 임업연구원에서 소나무, 낙엽송, 상수리나무, 자작나무, 리기테다 소나무 5수종을 대상으로 Styrofoam block, Rootrainer, Vinyl pot, Paper pot을 적용해 시도하였다(Oh et al., 1988). Kim et al. (2006)은 수년간의 시험과 용기묘 생산 현장의 생산결과를 종 합해 상수리나무 1-0은 41×27×16㎝, 350㎖용기, 자작나무 1-0과 헛개나무 1-0은 41×25×16㎝, 500㎖를 사용하도록 권고하였다. Lee et al. (1998)은 국내 자작나무 시설양묘용 최적용기 개발에 대한 연구에서 시설양묘용 용기와 지피펠렛을 포함한 13종의 국내 외 임목 육묘 용기를 이용해 자작나무의 간장, 엽수, 생체중, 건물 중 그리고 나선형 뿌리 현상을 파악할 수 있는 매트형성율을 측정 하였다. 그러나 해당 연구는 사용된 용기들이 현재 상용되고 있는 임업시설양묘용 플라스틱 용기와는 형태와 규격이 상이하며, 뿌리 의 형태적 특성에 대한 분석이 미흡하여 이를 보완할 필요가 있다.

    용기묘 양묘 과정에서는 광, 온도, 수분 등의 생육환경 조절과 용기 종류, 상토, 시비기술 등이 중요한 영향을 미친다. 특히 용기 의 종류에 따라 구 용적, 생육밀도, 용기 높이, 폭 등이 달라지며 이는 양묘시 묘목의 생육 환경이 달라짐을 의미한다(Romero et al., 1986). 용기는 양묘 기간에 묘목의 형태 및 생리적 특성에 직접적인 영향을 미치며, 현지 식재 후에도 생장에 큰 영향을 미치 기 때문에 용기에 따른 변화 요인을 미리 파악하여야 한다(Burden & Martin, 1982;Landis et al., 1990;Marler & Wilis, 1996;Yoon & Hong, 2002). 따라서 용기묘를 생산할 때에는 수종의 생장 및 형태적 특성에 맞게 구 용적, 생육밀도, 용기높이, 폭 등이 고려된 용기를 사용해야 한다. 그러나 현재 소나무, 편백, 낙엽송, 상수리나무를 제외한 수종들은 권장 용기 규격이 ‘종묘사업실시요 령’(KFS, 2014)에 명시되어 있을 뿐 전용 용기가 개발되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 자작나무 용기묘 생산을 확대하기 위 하여 6가지 용기에 따른 자작나무의 간장, 근원경, 건물생산량, 광 합성능력, 뿌리 발달 등의 생장 특성을 분석하고 적정 용적, 형태 및 생육밀도를 구명하여 자작나무 전용 용기 개발에 필요한 기초 자료를 구축하고자 하였다.

    재료 및 방법

    1. 실험재료 및 시설

    본 실험에 사용된 수종은 자작나무이며, 2016년도에 정선국유 림관리소에서 채집된 종자를 분양받아 실험을 실시하였다. 종자는 체선법과 풍선법으로 정선한 후 2017년 4월 파종 전까지 건국대학 교 산림복원학실험실 내의 5℃ 저온저장고에 보관하였다. 동일한 종자로 당해 실시된 발아실험에서 종자 발아율은 25℃에서 29.3% 로 나타났다(Koo, 2018). 자작나무 종자의 품질 기준은 Table 1과 같다(KF S, 2014).

    본 실험에서는 자작나무 용기묘 생산에 적합한 용기를 탐색하기 위하여 현재 국내에서 생산되고 있는 임업시설양묘용 플라스틱 용 기 6종(Shinill Science Inc., Gyeonggi, Korea)을 실험용기로 사 용하였다. 실험용기의 규격과 형태는 Table 2 및 Fig. 1과 같다.

    생육상토는 ‘종묘사업실시요령’(KFS, 2014)에 기준하여 피트 모스, 펄라이트, 버미큘라이트가 1:1:1(v:v:v)로 혼합된 시중의 낙 엽송 전용 산림양묘상토(Nongkyung Co., Jincheon, Korea)를 사 용하였다.

    실험진행은 서울시 광진구 소재 건국대학교 내 유리온실에서 실시되었다. 이 시설은 상부와 측면의 창문이 개폐되어 환기가 용 이하다. 온실 내에는 W160×D3000×H80㎝ 크기의 좌우 이동형 철제 용기받침대 3대가 설치되어 있어 그 중 2대에 상기 실험용기 6종을 8개씩 배치하였다.

    2. 파종

    파종 전에 종자소독 및 발아촉진을 위하여 캡탄 수화제 (DongbuHannong Co., Ltd, Seoul, Korea) 2,000㎎·L-1 현탁액에 24시간동안 침지 처리하였다. 종자파종은 2017년 4월 12일에 실 시하였다. 상기 생육상토를 담은 용기에 자작나무 종자의 효율을 고려하여 각 구당 100% 이상의 효율이 발현되도록 10립씩 파종하 였다. 복토는 상토를 0.1㎝ 눈금의 체로 쳐서 약 1㎜ 두께로 종자가 약간 덮이도록 하였다. 파종 1주 후부터 발아가 시작되었으며, 5월 8일에 본잎이 1~2장 나온 상태의 건전한 유묘를 구당 1본씩 남도 록 간인 및 보식하였다.

    3. 시비 및 관수처리

    간인 및 보식 작업 한 달 후 뿌리가 안정적으로 활착하였다고 판단되어 6월 8일부터 수용성 복합비료 Multifeed 19(N:P:K, 19:19:19, Haifa Chemical Co., Israel) 희석액을 관수를 겸하여 물조리개로 1개 용기 당 1L씩 엽면시비 하였다. 초기 6주간은 500 ㎎·L-1로 희석하여 주 1회씩 시비하였고, 7월 20일부터는 비료 농도 를 1000㎎·L-1로 증가시켜 8월 24일까지 6주간 주 1회 시비하였다.

    생육기간동안 관수는 자작나무 종자가 세립종자이기 때문에 얇 게 복토한 상토가 유실되거나 용기 내에서 종자가 이동하지 않도록 파종 직후 분무기를 이용하여 충분히 관수하고 발아가 완료되기 전까지 상이 마르지 않도록 수시로 분무하였다. 본잎이 나온 후부 터는 수동분사기노즐(QG175FJ, Takagi Co., Ltd, Fukuoka, Japan)을 이용해 주 2~3회 관수하였다. 한 달 동안은 어린 유묘가 손상 위험이 있어 미스트 관수하였고, 그 후 일반 관수하였다.

    4. 실험결과 조사

    4.1. 수고 및 근원경 조사

    자작나무는 자유생장을 하는 수종으로 가을 늦게까지도 생장한 다(Lee, 1993). 때문에 생장이 활발한 시기인 8월 2일에 1차 측정 을 실시하고 생장이 끝난 시기인 10월 12일에 2차 측정을 실시하 였다. 간장과 근원경은 스틸테이프와 디지털 캘리퍼스를 이용해 측정하였고, 각 처리구의 가장자리에 위치한 개체를 제외하고 전수 조사하였다.

    4.2. 건물생산량 조사

    건물생산량을 측정하기 위해 간장과 근원경을 측정한 후 8월 17일과 10월 16일에 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, 뿌리 부분을 구분하여 전자저울(HS220S, Hansung Instrument Co., Ltd, Seoul, Korea)로 계량하였다.

    4.3. 뿌리 형태적 특성 조사

    용기 종류에 따른 용기내 뿌리발달 형태 분석은 8월과 10월에 채집된 묘목을 대상으로 WinRHIZO 프로그램(WinRHIZO Reg 2008a, Regent Instrument Inc., Quebec, Canada)을 이용하여 자작나무의 뿌리 전체길이(total root length), 투영단면적(total projected root area), 표면적(total root surface area), 부피(total root volume), 평균 직경(average root diameter) 등을 측정‧분석 하였다.

    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 et al., 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)

    4.5. 광합성 반응 조사

    용기 종류에 따른 묘목의 광합성 특성 차이를 조사하기 위하여 2017년 8월 5일 오전 10시부터 오후 12시까지 휴대용 광합성측정 기(Portable Photosynthesis System, Li-6400, LI-COR Inc., USA)를 이용하여 광합성 반응 측정을 실시하였다. 육안으로 처리 구별 평균 생육상태의 묘목을 7본씩 선별한 후 완전히 발달하고 건전한 상태의 상단 3번째 잎을 대상으로 한 개체 당 10초 간격, 4반복하여 광합성속도, 기공전도도, 엽육 내 CO2 농도, 증산율, 수분이용효율을 측정하였다. 광도는 red-blue LED light source (Li-6400-02B, LI-COR Inc., USA)를 이용해 PPFD 1,000μ㏖‧ m-2‧s-1로 조절하였고, 광합성측정기의 leaf chamber에 유입되는 공기의 유량은 500μ㏖‧s-1, Chamber온도는 25℃, CO2 농도는 400μ㏖‧㏖-1, 상대습도는 45~55%로 설정하였다. 수분이용효율 (WUE, Water use efficiency)은 PPFD 1,000μ㏖‧m-2‧s-1 기준에서 의 광합성속도(Pn)/증산량(Tr)으로 계산하였다(Wang, 2001;Lim et al., 2006).

    5. 통계 처리

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

    결과 및 고찰

    1. 수고생장, 근원경생장 및 H/D율

    묘목의 다양한 생장특성 중 기본적으로 측정하는 요소는 수고와 근원경으로, 조림지에 식재되는 묘목의 규격을 선정하는 요소이다 (Thompson, 1985).

    용기 종류에 따른 1년생 자작나무 용기묘의 수고와 근원경 생장 을 조사한 결과 1차 측정과 2차 측정 모두 SI 350 용기에서 각각 32.0㎝, 2.81㎜와 38.6㎝, 3.89㎜로 현저히 높은 값을 보였다. KK-SI 500을 제외한 나머지는 대체적으로 용기 구 용적이 크고 생육밀도가 낮을수록 높은 생장값을 나타냈으나, KK-SI 350, KK-SI 320, KCNR-SI 300은 서로 간의 차이가 크지 않았다. 가장 생장이 저조했던 KCNR-SI 250은 1차 측정 시 수고와 근원경이 각각 21.9㎝, 2.07㎜, 2차 측정 시 25.1㎝와 2.52㎜로 조사되었다 (Table 3).

    일반적으로 용기묘의 수고와 근원경은 생육밀도가 낮을수록 증 가하는 것으로 알려져 있다(Landis et al., 1990). 소나무와 낙엽송 에 대해 용기실험을 하였을 때도 큰 용적과 넓은 생육공간을 가진 용기에서 생육이 더 좋은 것으로 보고하고 있다(Jun, 2007;Kim et al., 2010). 이러한 결과를 보면 사용되는 용기의 구 용적과 생육 밀도가 묘목의 생장에 밀접한 관계가 있다는 것을 알 수 있다.

    H/D율은 묘목의 건전도를 판단하는 지수이며 높을수록 가늘고 약한 형태를 갖는다(Sung, 2011). 본 실험에서 모든 용기의 H/D율 은 1차 측정보다 2차 측정 시에 감소하여 수고생장에 비해 근원경 생장이 더 활발했음을 알 수 있다. 1차 측정과 2차 측정 모두 KCNR-SI 300이 12.5와 11.2로 가장 높고 KK-SI 500이 9.9와 8.5로 가장 낮았다. 나머지 용기에서는 용기 간의 큰 차이가 없었다.

    2. 건물생산량 및 T/R율

    용기 종류에 따른 부위별 및 전체 묘목의 건물생산량을 측정한 결과 1차 측정과 2차 측정 모두 SI 350에서 모든 부위 및 전체 건물생산량이 가장 높았다(Table 4). 특히 줄기와 뿌리의 건물생산 량은 1차 측정 시 0.30g과 0.14g, 2차 측정 시 1.07g과 0.55g으로 나머지 용기들 보다 현저하게 높았다. KK-SI 500은 1차 측정에서 잎 0.21g, 줄기 0.10g, 전체 0.38g으로 가장 낮은 측정값을 보였으 나 2차 측정 시에는 잎 0.86g, 줄기 0.83g, 뿌리 0.38g, 전체 2.07g 으로 SI 350 다음으로 높은 값을 보였다. 2차 측정에서 모든 부위 와 전체 건물생산량이 가장 낮은 용기는 KCNR-SI 250으로 나타 났다. 이외의 용기에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 1차 측정과 2차 측정을 비교해 보면, 전체적으로 잎의 건물생산량 증가 는 크지 않았으나 줄기 건물생산량은 2~3배 증가하였고 뿌리 건물 생산량은 4~5배, 전체는 2배 이상 증가하였다.

    T/R율은 묘목의 뿌리(Root) 무게에 대한 지상부(Top) 무게로 서 지상부와 지하부의 균형을 측정하는 수단이다(Haase, 2007). T/R율이 낮을수록 품질이 좋은 묘목으로 간주하나 이는 수고생장 이 정상적으로 이루어진 묘목에 한한다(Sung, 2011). 본 실험에서 측정 시기에 따른 T/R율 변화를 살펴보면, 1차 측정 시에는 용기 구 용적이 적고 생육밀도가 높을수록 높은 T/R율을 보였으나, 2차 측정에서는 T/R율이 전체적으로 낮아졌으며 용기에 따른 유의적 차이가 나타나지 않았다(Table 4). 1차 측정이 실시된 생장 초기에 는 수광경쟁에서 우위를 점하기 위해 생육밀도가 높을수록 지상부 생장을 활발히 하여 높은 T/R율을 보였다가, 수분과 온도 조건이 불량한 여름 동안 양분 및 수분이용효율을 높이기 위해 지하부를 발달시켜 2차 측정에서는 T/R율이 감소된 것으로 사료된다 (Kozlowski et al., 1991).

    3. 뿌리발달

    3.1. 뿌리 영상

    용기 종류에 따른 자작나무 묘목의 뿌리 영상은 묘목채집 시기 별로 각각 Fig. 2와 같다. 이 영상을 통해 용기의 형태적 특징이 묘목의 뿌리 형태 발달에 어떤 영향을 미치는지 가시적으로 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 본 영상에서는 자작나무 고유의 뿌리 생육 특성을 확인할 수 있는데, 천근성 수종인 자작나무 뿌리는 직근이 발달하지 않고 굵은 측근들이 지면을 따라 뻗어나간 뒤 용기 벽을 따라 아래로 내려가면서 수많은 세근을 발생시킨다.

    1차 측정에서 채집한 묘목의 뿌리 영상은 생장이 활발한 시기이 지만 뿌리의 발달은 미약하여 영상만으로 용기의 형태를 유추하기 어렵다. SI 350은 뿌리 생육이 가장 좋아 굵은 측근 여러 가닥이 용기 하부까지 발달해있는 반면 KCNR-SI 250은 8~10가닥 정도 의 빈약한 뿌리가 지면 부근에만 뻗어있었다. 이는 용기 형태의 영향 보다는 용기 용적에 의한 수분 및 양분 보유량 차이와 생육 밀도에 의한 지상부 경쟁의 영향으로 사료된다.

    2차 측정에서 채집한 묘목의 뿌리 영상은 1차 측정에 비해 뿌리 가 왕성하게 발달하여 용기묘의 형태를 갖추었다. 뿌리가 가장 잘 발달된 용기는 SI 350이었으며 뿌리가 전체 용기 용적을 채워 용기 의 형태가 뚜렷이 나타났다. 배수공까지 뻗어나간 뿌리들이 공기단 근(air-pruning)되어 용기 하부에 세근이 치밀하게 발생하였으며 개구선과 융기선이 없는 용기의 특성상 나선형뿌리가 관찰되었다. SI 350보다 용기 높이가 2㎝ 더 높은 KK-SI 500은 지면 가까이와 용기 하부의 배수공 부근에만 뿌리가 발달하면서 중간의 긴 구간이 빈 상태로 분이 채워지지 않았다. KCNR-SI 250의 뿌리는 지면이 좁아 측근이 넓게 뻗지 못하고 구불구불 굽어 자랐으며 아래로 뿌리를 내려서도 세근이 잘 발달되지 않았다.

    3.2. 뿌리 형태 특성

    Winrhizo 프로그램을 통해 분석한 용기에 따른 자작나무 용기 묘 뿌리의 형태적 특성은 묘목 채집 시기별로 Table 5와 같다. 1차 측정에서 용기별 전체뿌리길이는 SI 350이 1970.8㎝로 가장 길었으며, 그 다음은 KK-SI 320 1255.8㎝, KK-SI 500 897.6㎝, KK-SI 350 649.9㎝, KCNR-SI 300 626.7㎝, KCNR-SI 250 392.2㎝ 순으로 나타났다. 투영단면적과 표면적, 뿌리부피 역시 비슷한 순으로 나타났다. 뿌리평균직경은 0.21~0.23㎜ 사이의 값 으로 나타나 용기 간 차이가 없었다.

    2차 측정의 경우 전체뿌리길이는 SI 350에서 3345.6㎝로 가장 길었고, KK-SI 500 2897.3㎝, KK-SI 350 2753.2㎝, KCNR-SI 300 2617.5㎝, KK-SI 320 2552.1㎝, KCNR-SI 250 1904.7㎝ 순으로 나타났다. 투영단면적과 표면적, 뿌리부피 또한 전체뿌리길 이와 유사한 경향을 보였다. 2차 측정에서 뿌리 평균직경은 1차 측정보다 감소하여 0.17~0.19㎜ 사이의 값을 나타냈다. 이는 1차 측정 보다 직경이 작은 세근이 더욱 발달했기 때문인 것으로 사료 된다. 전체뿌리길이와 투영단면적, 표면적, 뿌리부피의 증가는 앞 서 도출된 수고, 근원경, 건물생산량 등의 증가와 유사한 결과를 보였는데, 여러 방면에서 월등히 높은 생장을 보인 SI 350 용기를 제외하면 구 용적이 크고 생육밀도가 낮을수록 큰 값을 나타냈다.

    이러한 결과를 통해 용기 종류에 따른 자작나무 1년생 용기묘의 뿌리발달은 수고, 근원경, 건물생산량 등의 생장과 밀접한 연관이 있음을 알 수 있다. 즉, 뿌리생장이 활발하면 물과 양분을 흡수하는 능력이 발달하여 지상부 생장과 묘목 전체 및 기관별 건물생산량이 증가하기 때문에 뿌리발달은 묘목품질을 평가할 수 있는 좋은 지표 이다(Fox et al., 1990).

    4. 부위별 건중비 및 묘목품질지수

    LWR, SWR, RWR은 전체 건물생산량에 대한 각 기관별 분배 비율을 나타낸다. 본 실험에서는 앞서 조사한 각 기관별 건중량을 활용하여 용기 종류에 따른 각 기관의 건중비를 구하였다(Table 6). 1차 측정에서 LWR은 KCNR-SI 250에서 0.650로 가장 높았 고, KK-SI 320에서 0.646, KCNR-SI 300과 KK-SI 350에서 0.603, SI 350에서 0.566, 그리고 KK-SI 500에서 0.553으로 모든 용기에서 높게 조사된 반면, RWR은 KK-SI 500에서 0.182, SI 350에서 0.140, KK-SI 320에서 0.097, KK-SI 350에서 0.092, KCNR-SI 300에서 0.083, KCNR-SI 250에서 0.039로 상대적으 로 매우 낮은 값을 나타냈다. SWR은 모두 LWR보다 낮고 RWR 보다 높았으며 용기별로는 유의적인 차이가 없었다.

    2차 측정에서는 1차 측정보다 LWR이 감소하여 KK-SI 500에 서 0.418, KCNR-SI 250에서 0.383, KK-SI 320에서 0.379, KCNR-SI 300에서 0.374, KK-SI 350에서 0.367, 그리고 SI 350 에서 0.358로 조사되었다. SWR은 증가하여 KK-SI 500에서 0.400, SI 350에서 0.424, KK-SI 350에서 0.429, KK-SI 320에서 0.433, KCNR-SI 300과 KCNR-SI 250에서 0.436으로 LWR보 다 높은 값을 보였으며 유의성이 없었다. RWR 또한 증가하여 SI 350에서 0.218, KK-SI 350에서 0.204, KCNR-SI 300에서 0.190, KK-SI 320에서 0.189, KK-SI 500에서 0.182, 그리고 KCNR-SI 250에서 0.181로 나타났다. 결과적으로 2차 측정에서 는 1차 측정에 비해 각 기관의 분배비율이 비슷해졌다.

    QI는 H/D율과 T/R율을 고려해 구한 묘목품질지수이기 때문에 묘목이 정상적으로 생장하였다는 가정 하에 높을수록 건전한 묘목 으로 평가받는다(Bayala et al., 2009;Mattsson, 1996;Thompson, 1985). 용기 종류에 따른 QI는 SI 350에서 0.184로 가장 높은 값을 보였고, KCNR-250에서 0.087로 가장 낮은 값을 나타냈다 (Table 6). 용기의 구 용적이 크고 생육밀도가 낮을수록 묘목품질 지수가 높은 경향을 보였으나 이는 무조건적으로 묘목품질이 우수 함을 나타내지는 않는다(Cho et al., 2012). 지상부와 지하부의 생장이 균형적이고, 생리 및 형태적 생장이 좋은 상태에서 낮은 H/D율과 낮은 T/R율을 보여야 건전한 묘목으로 평가받을 수 있다 (Bayala et al., 2009).

    5. 광합성 반응

    각 용기에 따른 광합성속도, 기공전도도, 엽육 내 CO2 농도 및 증산률, 수분이용효율을 조사한 결과, 광합성속도, 기공전도도, 수 분이용효율은 SI 350에서 각각 4.28μ㏖CO2‧m-2s-1, 0.45μ㏖H2O‧ m-2s-1, 8.14m㏖H2O‧m-2s-1로 가장 높았으며 엽육 내 CO2 농도는 KK-SI 320에서 372.0μ㏖CO2‧㏖-1, 수분이용효율은 KK-SI 500에 서 0.54μ㏖CO2‧m㏖m-1H2O로 가장 높았다(Table 7).

    광합성속도는 가장 높은 값을 보인 SI 350 다음으로 KK-SI 500에서 3.83μ㏖CO2‧m-2s-1로 조사되었으며 이어 KK-SI 350에 서 3.56μ㏖CO2‧m-2s-1, KK-SI 320에서 3.54μ㏖CO2‧m-2s-1, KCNR-SI 300에서 3.49μ㏖CO2‧m-2s-1, KCNR-SI 250에서 3.29μ㏖CO2‧m-2s-1로 나타나 구 용적이 적고, 생육밀도가 높을수 록 감소하는 경향을 보였다.

    광합성속도는 기공 개폐와 관련성이 높기 때문에 기공전도도와 정의 상관관계에 있다(Lim et al., 2006;Faria et al., 1996). 기공 전도도 또한 광합성속도와 마찬가지로 SI 350에서 가장 높은 값을 나타냈으며, KK-SI 500에서 0.43μ㏖H2O‧m-2s-1, KK-SI 320과 KCNR-SI 300에서 0.40μ㏖H2O‧m-2s-1, KK-SI 350에서 0.39μ㏖ H2O‧m-2s-1, KCNR-SI 250에서 0.37μ㏖H2O‧m-2s-1 순으로 감소하 였으나 용기별 차이가 크지 않았다.

    6. 적요

    본 실험은 자작나무를 대상으로 6종류 용기에 따른 생장특성을 조사하여 적정 용기 규격을 구명하고자 수행하였다. 용기별 용적 및 생육밀도에 따라 자작나무 용기묘의 생장특성에 차이가 나타났 다. SI 350에서 생육한 묘목이 종합적으로 높은 생장을 보인 결과 를 바탕으로 자작나무 용기묘 생산에 적합한 용기규격 및 형태를 추정할 수 있었다. 본 실험에서 구 용적은 클수록 생장이 좋은 경향 을 보이지만 350㎖에서 생육한 묘목의 생장이 가장 좋았고 상토 단가를 낮출 수 있기 때문에 500㎖보다는 350㎖ 정도가 적합하다 고 사료된다. 잎이 넓게 발달하는 자작나무의 형태적 특성상 생육 밀도가 낮고 구 직경이 클수록 물과 비료의 토양 유입이 원활하고 광합성에 유리하여 우수한 생장을 보인 것으로 판단된다. 그러나 SI 350과 동일 용적의 24구 용기 KK-SI 350을 비교하였을 때 단위면적당 묘목생산 본수가 2배 가까이 차이나기 때문에 경제성 을 고려하여 생육밀도를 보다 증가시키면서 묘목의 품질을 유지할 수 있는 방안을 강구해야할 것으로 보인다. 본 실험의 결과가 자작 나무 전용 용기 개발의 기초자료로 활용되어 앞으로 증가할 것으로 예상되는 자작나무 용기묘의 수요를 충족시킬 대량생산 기술이 정 립되기를 기대한다.

    Figures

    JALS-55-4-85_F1.gif

    Containers used for this experiment.

    JALS-55-4-85_F2.gif

    Effects of shading rate on root images (20×25㎝) of B. platyphylla seedling sampled on (top) August 17, 2017, (down) October 16, 2017.

    Tables

    Quality characteristics of B. platyphylla seed

    Container types used for this experiment

    Plant height, root collar diameter and H/D ratio of B. platyphylla var. japonica seedlings in container by container types

    Dry weight (leaves, stem, root and total) and T/R ratio of B. platyphylla seedlings in container by container types

    Root morphological traits of B. platyphylla var. japonica seedlings in container by container types

    Effects of container types on LWR, SWR and RWR of B. platyphylla var. japonica container seedlings

    Effects of container types on photosynthetic response and water use efficiency of B. platyphylla container seedlings

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