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ISSN : 2288-0992(Print)
ISSN : 2288-100X(Online)
Protected Horticulture and Plant Factory Vol.28 No.1 pp.66-77
DOI : https://doi.org/10.12791/KSBEC.2019.28.1.66

Growth Characteristics and Visible Injury of Container Seedling of Pinus densiflora by Fertilization Level

Young Geun Cha1, Kyu Seong Choi2, Ki Seon Song2*, Hwan In Sung3, Jong Jin Kim1
1Department of Forestry and Landscape Architecture, Konkuk University, Seoul 05029, Korea
2Plant Propagation and Reproduction Division, Baekdudaegan National Arboretum, Bonghwa 36209, Korea
3Department of Seed and Seedling Management, National Forest Seed Variety Center, Choongju 27495, Korea
4Department of Forestry and Landscape Architecture, Graduate School of Agriculture and Animal Science, Konkuk University, Seoul 05029, Korea
Corresponding author: kssong@bdna.or.kr
November 21, 2018 January 8, 2018 January 16, 2018

Abstract


The present study investigated pine trees, which forms a major plantation species in Korea, with the objective of improving the survival rate of pine trees after planting. Growth responses and characteristics were assessed by controlling the level of fertilizer application, which is a basic controlling the growth of pine seedlings, to identify the optimal fertilization treatment. Pine tree seedlings were grown in 104 containers and were examined 8 weeks after planting. Stem height and were measured at 4-week intervals. In terms of fertilization treatment for 1-0 pine seedlings, the treatment group with gradually-increasing fertilizer concentration (500→1000→1000→1000mg·L-1) had the biggest increase in stem height and diameter at the root. The survey results indicated that the increased concentration treatment group and the gradually-increasing concentration treatment group had more growth compared with that in the fixed concentration treatment group. The gradually-increasing concentration treatment group (500→1000→1000→1000mg·L-1) had the highest total dry matter production. Nine weeks after fertilization, the tips of the pine leaves turned yellow in the fixed concentration treatment group (3000mg·L-1). The same phenomenon was observed in the treatment group in which the concentration was increased to 2000mg·L-1, and in the gradually-increasing concentration treatment group, when the concentration was raised up to 2000mg·L-1. We concluded that the optimal fertilization conditions for producing healthy pine 1-0 seedlings involve fertilizing once a week with Multifeed 19 at 500mg·L-1 during the seedling period, Multifeed 19 at 1000mg·L-1 during the rapid growth period, and Multifeed 32 at 1000mg·L-1 during the maturation period.



시비수준별 소나무 용기묘의 생장 특성 및 가시적 피해

차 영근1, 최 규성2, 송 기선2*, 구 다은3, 이 하나1
1건국대학교 산림조경학과
2국립백두대간수목원 식물양묘실
3국립산림품종관리센터 종묘관리과
4건국대학교 농축대학원 산림조경학과

초록


본 연구는 우리나라의 대표적인 조림수종인 소나무를 대상으로 조림지 식재 후 활착률을 높이기 위하여 상대 적으로 생육이 좋은 용기묘(1-0)로 생산하고자 할 때, 기본 적인 생육환경 요인들 중 시비처리 수준에 따른 생장 반응 특성을 조사하고 이를 통하여 적정 시비 수준을 구명하고 자 실시하였다. 104구 용기에서 생육된 소나무 용기묘는 파종 후 약 8주 후부터, 4주 간격으로 간장 및 근원경을 측정하였다. 그 결과, 소나무 1-0 용기묘의 시비처리는 변형증가농도처리군의 500→1000→1000→1000mg·L-1에서 간장, 근원경 생장이 좋았으며, 전체적으로 고정농도처리 군보다 증가농도처리군과 변형증가농도처리군이 더 좋은 생장을 한 것으로 나타났다. 총건물생산량은 변형증가농 도처리군의 500→1000→1000→1000mg·L-1 처리구가 가 장 높았다. 시비처리 후 9주째부터 고정농도처리구 3000mg·L-1 시비처리에서 소나무잎의 끝부분이 노랗게 변하는 증상이 관찰되었다. 이와 같은 증상은 증가농도 처리구의 2000mg·L-1까지 농도를 증가시킨 처리구와 변 형증가농도처리군의 2000mg·L-1까지 농도를 증가 시킨 처리구에서 발견되었다. 본 연구를 통하여 소나무 1-0 용기묘 생산을 위한 시비처리는 시비는 유묘형성기에 Multifeed 19로 500mg·L-1, 빠른생장기에 Multifeed 19로 1000mg·L-1, 경화기에 Multifeed 32로 1000mg·L-1를 일 주일에 한번씩 지속적으로 실시하는 것이 우량한 용기묘 를 생산하는데 바람직한 것으로 판단된다.



    서 론

    한국을 대표하는 자생 수종인 소나무(Pinus densiflora Sieb. et Zucc.)는 우리나라의 대표적인 조림수종으로 그 동안 주로 노지묘 형태로 생산되어 식재 되었으나, 최근 에 와서는 시설양묘에 의한 용기묘로 생산되어 식재되고 있다. 소나무 용기묘의 도입계기는 1996년에 발생한 강 원도 고성 산불피해지 복구를 위하여 소나무 1-0 용기묘 를 대량생산하기 시작하면서부터이다. 이 때 우리나라 최초로 시설양묘 대량생산체계가 들어섰다(Cha 등, 2017;Kim, 2003). 이후 2000년에 강원도 동해안에 대 규모 산불 피해가 발생하였을 때부터 2005년까지 소나 무 1-0 용기묘가 생산되어 식재되었다. 이 때 식재된 소 나무 1-0 용기묘가 뛰어난 현지 활착력과 생장을 보여주 면서 소나무에서도 용기묘를 선호하게 되었으며, 소나무 가 국내에서 시설양묘의 주력 수종이 되었다(Kim과 Yoon, 2006).

    시설양묘는 인위적으로 생육환경을 조절하여 묘목을 생산하기 때문에 노지양묘와 달리 묘목의 생산체계 수립 과 생육환경 제어가 중요한 요소들이다(Edwards와 Huber, 1982). 따라서 건전한 용기묘 생산을 위해서는 용기 선택, 상토 선택, 파종방법 및 시비기술 등 합리적 인 생산체계의 수립은 물론 광선, 수분, 온도조절, 경화 처리 등 생육환경의 조절을 필수로 한다(Kwon 등, 2009;Landis 등, 1989, 1992, 1995).

    수목의 생장에 필수적인 요소인 양분은 질소(N, nitrogen), 인(P, phosphorus), 칼륨(K, potassium)을 비롯 하여 여러 종류의 양분이 생장에 요구되며, 양분이 부족 하게 되면 결핍증상이 나타나고 결국 생장감소로 이어지 게 된다(Lee, 1993). 특히 어린 묘목 생장의 경우 양분 의 과·부족에 대한 생장 반응은 매우 민감하며, 조림지 나 묘포지에서 인위적인 시비 후 묘목의 생장이나 양분 상태 변화에 관한 연구는 많이 수행되었다(Hwang 등, 2003, 2005;Park 등, 2010;Shin 등, 1999;Won 등, 2006).

    일반적으로 시설양묘에서 용기묘의 생육단계는 3단계 로 구분되며, 생육단계별로 시비처리를 다르게 조절하여 인위적으로 묘목의 생장을 조절하여야 한다(Landis 등, 1989). 종자파종에서 시작하여 발아 및 출현단계를 거쳐 유묘의 본엽이 발달될 때까지의 유묘형성기(establishment phase), 수고, 근원경 및 뿌리가 상대적으로 빠른 생장을 보이는 빠른 생장기(rapid growth phase), 수고생장이 멈 추면서 근원경 및 뿌리생장으로 에너지를 전환하는 경화 기(hardening phase)에 따라 관수와 시비를 달리하여 묘 목의 생장을 조절한다. 이에 따라 소나무 시설양묘에 필 요한 묘령 및 규격에 따른 시업기술, 생육상토, 적정 용 기, 관수 및 시비 시스템 개발에 관한 연구들이 본격적 으로 수행 또는 진행되고 있다(Byun 등, 2007;Chung, 2009;Hwang 등, 2003;Kim, 2003;Kim 등, 2002, 2003;Lim, 2006;Park 등, 2010;Yoon, 2002).

    노지묘와 용기묘 생산과정에서의 시비처리는 묘목의 생장 증가를 가져오지만 그 정도는 수종에 따라 다르며, 특히 비료의 종류 및 농도에 큰 영향을 받는다(Binkley, 1986;Byun 등, 2007;Hathaway와 Whitcomb, 1984;Hwang 등, 2003, 2005;Kwon과 Lee, 1994;Kwon 등, 2009;Park 등, 2010;Proe와 Millard, 1994;Seith 등, 1996;Shin 등, 1999). 이러한 취지에 따라 우리나라에 서 용기묘 기존 시비에 관한 연구들은 영양 원소 중 수 목의 생장에 가장 큰 영향을 미치는 질소의 적정 농도 구명이나, 시비처리시 영양 원소들의 적정 비율에 대한 연구들이 많이 수행되었다(Byeon 등, 2007;Hwang 등, 2003;Kwon 등, 2009;Park 등, 2010). 그러나 소나무 생육단계에 따른, 유묘형성기, 빠른 생장기, 경화기에 따 른 시비에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다.

    따라서 본 연구는 소나무 1-0 용기묘를 생산하는데 필 요한 기본적인 생육환경요인들 중 시비처리에 따른 생육 반응 특성을 조사하여 적정 시비 수준을 구명하고 이를 통하여 대표적인 시설양묘 수종인 소나무 용기묘의 생육 상태를 우량하게 하여 식재 후 생장 및 활착률을 향상 시키고자 한다. 특히, 현재 우리나라 산림에 많은 소나 무 용기묘가 식재되고 있지만 아직도 생산현장에서는 적 정한 시비체계가 도입되지 못하고 있는 실정이기 때문에 본 실험을 통해 나타난 결과들을 소나무 용기묘 생산시 업체계 수립의 기초자료로 활용하고자 한다.

    재료 및 방법

    1. 공시재료

    본 실험의 공시수종은 소나무(Pinus densiflora Sieb. et Zucc.)이며, 본 시험에 사용된 종자는 2010년에 충청 남도 안면도 채종원에서 채집·관리되어 파종 전까지 건 국대학교 산림환경복원학 실험실 내의 5°C 저온저장고 에 보관한 종자이다.

    공시용기는 소나무 1-0 용기묘 생산용으로 개발된 104구인 플라스틱 트레이 용기(L42.8 × W26.3 × D10, cm)이며, 용적은 63mL/구이고, 생육밀도는 1 m2에 901 본이다. 상토는 시중에서 주문생산(Soil & Fertilizer Technology, Korea)하여 사용하였다. 생육상토의 조성은 코코피트, 펄라이트, 질석 및 제오라이트로 이루어졌으며, 그 혼합비는 70:15:10:5(v/v) 이다.

    2. 시설 내 기온변화

    실험은 서울시 광진구 소재 건국대학교 내 유리온실에 서 실시되었으며, 2011년 4월 1일부터 2011년 9월 22일 까지 Watch Dog Data Loggers Model 425 (Spectrum Technologies, USA)를 사용하여 매일 2시간 간격으로 측정하였다. 시설 내부의 월별 최저 온도, 최고 온도, 평 균 온도를 측정한 결과는 Table 1과 같다.

    3. 파종 및 시비처리

    3.1 파종

    소나무 종자는 2011년 3월 22일 상기 생육상토를 담 은 용기의 구(cavity)당 2립씩 파종하여 각 처리구에 용 기를 3개씩 배치하였다. 종자는 파종 2주 후부터 발아가 시작되었으며, 유묘의 간인 및 보식작업은 전체 파종용 기의 90%가 발아된 후인 4월 24일에 실시하였다.

    3.2 시비처리

    시비처리는 4월 24일 실시한 간인ㆍ보식작업 후 뿌리 가 안정적으로 활착되었다고 판단된 1주일 후인 5월 1 일부터 9월 1일까지 약 17주 동안 실시하였으며, 시비체 계는 Table 2와 같다.

    시험에 사용된 Multifeed 19 (N:P:K, 19:19:19, Haifa Chemical Co., Israel)와 Multifeed 32 (N:P:K, 16:8:32, Haifa Chemical Co., Israel)는 주로 육묘용으로 개발되 어 영양생장기 관주 및 엽면 살포용으로 널리 사용되고 있다. 시비수준을 증가시키는 주기는 종자 발아 후 1~4 주를 유묘형성기, 4~17주를 빠른 생장기로 구분하여 4주 마다 적용하였다.

    본 실험에서 시비처리에 사용된 용기 수는 각 시비처 리구당 용기가 3개로 시비처리는 각 농도별 희석액 1L 를 분무기에 담아 1개의 용기 유묘의 상부에 실시하였 으며, 시비처리량은 묘목 1본당 약 9.6mL의 희석 양액 이 처리되었다. 시비처리는 각 처리구당 주 1회씩 실시 하였으며, 시비처리한 날에는 관수를 실시하지 않았다.

    4. 실험 조사

    4.1 생장 및 건물생산량 조사

    각 시비처리에 따른 생육조사는 처리 2주 후(파종 후 약 8주)인 5월 14일부터, 4주 간격으로 각 처리구에서 39본씩(3용기×13본)을 지정하여 동일한 묘목을 대상으로 간장 및 근원경을 측정하였다. 건물생산량은 시비처리 후 9월 22일에 각 처리구별로 6본씩을 무작위로 채집하 여 75°C에서 72시간 건조시킨 후 잎, 줄기 및 뿌리로 구분하여 측정하였다.

    또한, 본 실험에서 시비처리 후 측정된 간장, 근원경, 건물생산량 등의 값을 활용하여 이 처리가 묘목품질지수 에 끼친 영향을 분석하고자 H/D율(SQ, sturdiness quotient), T/R율, 엽건중비(LWR, leaf dry weight ratio), 줄기건중비(SWR, shoot dry weight ratio), 뿌리건중비 (RWR, root dry weight ratio) 및 묘목품질지수(QI, quality index, Dickson 등, 1960)를 아래 식을 이용하여 구했다.

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

    • · 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

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

    4.2 뿌리의 형태적 특성 분석

    차광별 뿌리의 영상 분석(root image analysis) 및 전 체길이(total root length), 투영단면적(total projected root area), 표면적(total root surface area), 전체부피(total root volume), 평균직경(average root diameter) 등을 조 사하기 위해서 Kim 등(2010)과 동일한 방법으로 WinRhizo program (version 2009, Regent Instrument Inc., Canada)을 사용하였다.

    4.3 묘목의 피해 조사

    시비처리에 의한 묘목의 피해 조사는, 처리구 당 피해 입은 묘목 본수를 확인하고 각 묘목 당 잎이 피해 입은 정 도를 육안으로 확인하여 피해가 없는 경우 ‘무’(none), 1~30%의 피해를 ‘경’(mild), 31~50%의 피해를 ‘중’ (moderate), 51~80%의 피해를 ‘심’(severe)으로 구분하여 조사하였다.

    4.4 시험결과 통계처리

    시비처리별 묘목의 생장, 생장량, 묘목품질지수 등 측 정치에 대한 분석은 SPSS program (version 18, Statistical Package for Social Science, Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 통계적으로 차이가 유의한 경우 Duncan’s multiple range test를 실시하여 각 항목 평균값을 비교하였다.

    결과 및 고찰

    1. 생장 특성

    1.1 간장 생장, 근원경 생장 및 H/D율

    시비처리 기간인 5월 1일부터 9월 1일까지 간장 및 근원경 생장을 4주 간격으로 측정한 결과, 모든 시비처 리군은 대조구 보다 간장 및 근원경 생장이 높았으며, 시비처리 기간이 길어질수록 간장, 근원경 생장 차이가 커지는 것으로 조사되었다(Fig. 1, Fig. 2). 전체적으로 소 나무 1-0 용기묘의 시비처리는 처리구 마다 다양한 결과 로 나타났지만 시비처리기간을 종합적으로 분석한 결과, 고정농도처리군 보다는 증가농도처리군과 변형증가농도처 리군이 간장과 근원경 생장이 더 좋은 것으로 나타났다. 특히, 변형증가농도처리군 500→1000→1000→1000mg·L-1 이 전체적으로 높은 간장, 근원경 생장을 보여준 것으로 조사되었다.

    시비처리를 시작하여 4주까지는 고정농도처리군의 1000, 2000, 3000mg·L-1 처리구를 제외한 나머지 처리군 에는 500mg·L-1의 동일한 농도의 시비가 이루어졌다. 고 정농도처리군의 경우 3000mg·L-1에서 간장 6.03cm, 근 원경 1.02mm로 유의성을 보이며 가장 높게 나타났다. 증가농도의 두 개 처리구는 간장 5.38cm와 5.49cm, 근 원경 0.93mm과 0.97mm를 보였으며, 변형증가농도 두 개 처리군은 간장 5.45cm와 5.44cm, 근원경 1.08mm과 0.97mm를 나타냈다.

    시비처리 4주부터 8주까지는 증가농도처리군과 변형증 가농도처리군에는 4주까지 시비된 농도 보다 증가된 1000mg·L-1이 각각 시비되었다. 그에 대한 결과로 증가농 도처리군의 1000mg·L-1 처리구에서 간장 생장 10.36cm, 변형증가농도 처리군의 1000mg·L-1 처리구에서 근원경 1.37mm로 각 처리군 중 가장 높은 값을 나타냈다. 이는 고정농도처리군에서 가장 높은 생장결과를 보인 3000mg·L-1 처리구의 간장 9.71cm와 근원경 1.19mm 보 다 높은 결과이다. 증가농도처리군과 변형증가농도처리군 의 1000mg·L-1 처리구가 고정농도처리군의 1000mg·L-1처 리군 보다 높은 값을 나타냈다.

    시비처리 8주부터 12주까지는 증가농도처리군과 변형 증가농도처리군에서 각각 한 개 시비처리구가 지난 8주 까지 실시된 1000mg·L-1 보다 증가된 2000mg·L-1 농도의 시비가 실시되었다. 고정농도처리군 중에 3000mg·L-1 처 리구에서 간장 11.30cm로 가장 큰 생장을 보였고, 근원 경은 500mg·L-1 처리구에서 1.40mm으로 가장 높게 나타 났다. 전체적인 비교에서 증가농도처리군의 2000mg·L-1까 지 시비수준을 높인 처리구가 간장 12.43cm로 가장 높았 고, 변형증가농도처리군의 1000mg·L-1 처리구가 근원경 1.62mm로 가장 높았다. 증가농도처리군과 변형증가농도 처리군의 2000mg·L-1까지 시비수준을 높인 처리구들에서 는 고정농도처리군의 3000mg·L-1 처리구의 11.30cm 보다 높은 간장을 나타냈고, 근원경은 2000mg·L-1을 고정적으 로 처리한 처리구의 1.35mm와 비슷한 결과를 보였다.

    시비처리 16주 이후의 변형증가농도처리군은 Multifeed 19를 Multifeed 32(N:P:K, 16:8:32)로 교체 시비하여 이 전과 같은 농도로 시비하였다. 무시비구에서는 간장 생 장 6.3cm, 근원경 생장 1.59mm을 보였으며 간장 생장 은 변형증가농도처리군 중 마지막 주에 Multifeed 32 1000mg·L-1을 시비한 처리구에서 간장 생장 13.3cm으로 가장 높았고, 근원경 생장은 고정농도처리군 중 3000mg·L-1을 지속적으로 시비한 처리구에서 2.05mm로 가장 높았다. 고정농도처리군에서는 1000mg·L-1을 제외 하고 시비수준이 높아질수록 간장과 근원경 생장이 증가 하여 3000mg·L-1에서 가장 높았다. 증가농도처리군에서 는 두 처리구가 간장 생장 12.2cm와 12.7cm, 근원경 생 장 1.78mm와 1.76mm로 나타났다.

    시비처리에 있어 질소는 아미노산과 단백질 그리고 특 히 엽록소의 주요 구성성분이고 무기영양소 중에서 가장 많은 양이 식물체내에 함유되어 있기 때문에 용기묘 양 묘에 있어서 적정한 농도의 질소 시비는 매우 중요하다. Multifeed 19의 500mg·L-1 시비처리는 질소농도로 변환 하면 질소농도 95mg·L-1, Multifeed 19의 1000mg·L-1 시 비처리는 질소농도 190mg·L-1으로, 미국시설양묘개론 (The Container Nursery Survey)에서의 용기묘 생육단계 별 적정 질소 시비농도인 유묘형성기 12~125mg·L-1, 빠 른 생육기 55~260mg·L-1, 경화기 0~141mg·L-1의 범위 안에 있다. 한편 Multifeed 19의 2000mg·L-1, 3000mg·L-1 시비처리는 각각 질소농도 380mg·L-1, 570mg·L-1으로 적 정 질소 시비농도 범위보다 상당히 높은 고농도 시비처 리인 것으로 사료된다.

    한편, Ingestad(1979)는 다른 무기영양소들이 적정한 비율 일때, 질소 시비농도는 유묘형성기에는 질소농도 50mg·L-1, 빠른 생장기에는 높은 수준의 질소농도 100mg·L-1, 경화기에는 낮은 수준의 질소농도 25mg·L-1 로 처리하는 것이 적절하다고 보고하였다.

    그리고 소나무 1-0 용기묘의 건전도를 조사하기 위하 여 H/D율을 조사한 결과, 고정농도처리구의 H/D율은 대조구에서 4.0, 500mg·L-1에서 6.2, 1000mg·L-1에서 6.5, 2000mg·L-1에서 6.4, 3000mg·L-1에서 6.5로 조사되어 시 비수준이 높아질수록 간장 생장이 상대적으로 근원경 생 장 보다 증가하는 경향을 보였다(Table 3). 이러한 경향은 증가농도처리군과 변형증가농도처리군에서도 유사한 결 과를 보였다. 증가농도처리군의 H/D율은 1000mg·L-1에서 6.9, 2000mg·L-1에서 7.3으로 유의적 차이를 보였으며, 변 형증가농도처리군에서는 각각 7.2와 7.1로 유의적 차이를 보이지 않았다. H/D율이 가장 높은 묘목은 증가농도처리 구의 2000mg·L-1 처리구로 7.3을 기록하였으며, 무시비구 를 제외한 가장 낮게 조사된 처리구는 고정농도처리구의 500mg·L-1 처리구로 6.2를 기록하였다.

    Johnson 등(1996)이 조사한 노지묘와 용기묘의 H/D율 조사에서 소나무류의 노지묘는 6.0 이하, 용기묘는 8.0 이하가 건전한 묘목이며, 소나무외의 침엽수 경우, 노지 묘는 7.0 이하, 용기묘는 크기에 따라 9.0 또는 10.0이하 가 건전한 묘목으로 분류하였다. 본 실험처리구에서는 시비처리에 의한 소나무 1-0 용기묘의 H/D율은 4.0~7.3 의 범위로 나타난 것으로 미루어 보아 건전한 묘목인 것으로 판단된다.

    한편, Park 등(2010)은 물푸레나무, 들메나무, 잣나무, 전나무 노지묘를 대상으로 질소, 인, 칼륨을 시비처리 하여 묘목의 생장과 양분변화 조사에서 물푸레나무와 들 메나무는 각 처리구중 질소 처리구에서 가장 높은 간장 과 근원경 생장을 보였다. 잣나무의 경우 질소 처리구에 서 간장 생장량이 오히려 감소했고, 전나무는 시비처리 에 효과가 나타나지 않았는데 이러한 결과는 이식 1년 차에 시비하여 고정생장을 하는 잣나무와 전나무의 생장 에 아직 영향을 끼치지 못한 결과로 분석하였다.

    1.2 뿌리의 형태적 특성 분석

    뿌리의 길이, 면적, 부피 등은 토양 속에서 생육하는 뿌리체계를 묘사하거나 비교하는데 있어서 매우 중요한 고려 요소가 될 수 있다(Bouma 등, 2000). 시비처리에 따른 소나무 1-0 용기묘 뿌리의 형태적 특성은 Table 4 와 같다.

    전체 뿌리길이를 보면 증가농도처리군의 500mg·L-1 처 리구가 389.7cm로 가장 길었으며, 그 다음으로 변형증 가농도처리군의 1000mg·L-1 시비구가 345.1cm, 증가농 도처리군의 1000mg·L-1 시비구가 336.2cm 순으로 조사 되었다. 이와 같은 결과는 건물생산량 조사에서 뿌리의 건물생산량이 증가농도처리군의 500mg·L-1, 변형증가농 도처리군의 1000mg·L-1, 증가농도처리군의 1000mg·L-1시 비처리구간의 순서로 나타난 것과 일치하고 있다.

    뿌리의 투영단면적은 고정농도처리군의 500mg·L-1 처 리구에서 11.8cm2으로 가장 높게 나타났으며, 다음으로 증가농도처리군과 변형증가농도처리군의 1000mg·L-1 처 리구가 각각 10.1cm2와 9.1cm2 로 높게 나타났다. 표면 적에서도 고정농도처리군의 500mg·L-1 처리구, 증가농도 처리군과 변형증가농도처리군의 1000mg·L-1 처리구 순 으로 나타났다. 뿌리의 평균직경은 무시비구를 포함한 각 처리구에서 0.27~0.34mm를 보였는데, 고정농도처리 군에서 대체적으로 높은 값을 보였고 그중 3000mg·L-1 처리구가 0.34mm로 가장 높게 나타났다. 뿌리부피는 고 정농도처리군 500mg·L-1 처리구에서 0.28cm2로 가장 높 게 나타났다.

    2. 생장량 및 건중비

    2.1 건물생산량 및 T/R율

    소나무 1-0 용기묘의 시비처리에 의한 건물생산량을 측정한 결과, 모든 시비처리군은 대조구 보다 건물생산량 이 1.9배 이상으로 높은 것으로 조사되었다(Table 5). 용 기묘의 총건물생산량은 변형증가농도처리군의 1000mg·L-1 처리구가 가장 높았고, 그 다음은 고정농도처리군 2000mg·L-1, 증가농도처리군 500→1000mg·L-1 순으로 높게 조사되었다. 한편 뿌리 건물생산량은 고정농도처리 군 500mg·L-1이 가장 높았으며, 그 다음으로는 변형증가 농도처리군 500→1000→1000→1000mg·L-1, 증가농도처 리군 500→1000mg·L-1 순으로 높게 조사되었다. 이에 뿌 리 건물생산량은 고농도인 2000mg·L-1, 3000mg·L-1으로 시 비하는 것보다, 낮은 시비농도 500mg·L-1으로 하거나 500→1000→1000→1000mg·L-1으로 경화기인 마지막 4주간 질소 농도를 낮추는 변형증가처리하거나 500→1000mg·L-1 질소 농도를 증가하여 처리하는 것이 보다 더 뿌리 발 달이 양호한 것으로 판단된다. 그리고 잎과 줄기 건물생 산량은 일정하지는 않지만 시비농도가 고농도일수록 높 아지는 경향을 보였다.

    이러한 결과는 질소를 과다하게 시비를 하면 지상부 생장을 촉진하지만 뿌리생장이 나빠지고 T/R율이 높아 지는 보고와 연관성이 있다고 보인다(Scarratt, 1986). 지 상부와 지상부가 균형있게 생장하지 못한 용기묘는 상대 적으로 품질이 떨어지기 때문에 조림지 식재 후 활착률 과 생장률이 떨어지게 된다(Timmer와 Armstrong, 1987).

    또한 시비증가에 따라 건물생산량이 일치하지 않은 결 과는 실험대상 수종이 5개월 정도 양묘한 어린 묘목으 로 양분이용 효율이 떨어지거나, 과다한 양분의 축적으 로 인한 독성(Timmer 등, 1987), 양분간의 길항작용으로 인한 불균형(Jones, 1983) 그리고 이들의 복합적인 작용 등에 의해 일어난 것으로 판단된다. 이러한 결과는 Hwang 등(2003)이 소나무, 낙엽송, 상수리나무, 자작나 무를 대상으로 질소, 인, 칼륨의 함량비가 다른 복합비 료와 다른 양의 산림용 고형 복합비료 및 UF 복합비료 를 처리하여 실험한 결과에서도 나타났다. 이 실험에서 산림용 고형 복합비료와 UF 복합비료의 2배 처리구에서 는 생체량이 증가했으나 3배 처리구에서는 오히려 감소 하는 경향을 보였는데 이를 양분의 시비량이 임목 요구 량보다 많을 때, 즉 과다하게 시비가 되었을 때 오히려 생체량이나 생장이 감소한 것으로 보고되었다. 이러한 결과로 미루어 보아, 용기묘 생산과정에서 적정한 농도 의 시비는 매우 중요하다고 판단된다.

    시비처리에 따른 건물생산량을 부위별로 보면, 무시비 구가 잎, 줄기, 뿌리 및 전체 건물생산량이 가장 낮았고, 고정농도처리군에서 잎의 건물생산량은 2000mg·L-1 시 비구가 0.363g으로 가장 높았고 1000mg·L-1 시비구가 0.229g으로 가장 낮았다. 줄기의 건물생산량은 3000mg·L-1 시비구가 150g으로 가장 높았고 500mg·L-1 시비구가 0.111g으로 가장 낮았다. 또, 뿌리의 건물생산 량은 500mg·L-1 시비구가 0.238g으로 현저하게 높게 나 타났으며 3000mg·L-1 시비구가 0.139g으로 가장 낮게 나타났고, 전체 건물생산량은 2000mg·L-1 시비구가 가장 높게 나타났으며 1000mg·L-1 시비구가 503g으로 가장 낮게 나타났다. 증가농도처리군에서는 잎의 건물생산량 은 1000mg·L-1이 0.284g, 줄기의 건물생산량은 0.155g, 뿌리의 건물생산량은 0.206g, 전체 건물생산량은 0.645g 으로 2000mg·L-1 처리구와 비교하여 모든 부분에서 높 았다. 변형증가농도처리군에서는 1000mg·L-1 시비구에서 2000mg·L-1 시비구에 비해 모든 부분에서 높은 것으로 나타났다.

    본 실험에서 시비처리에 따른 T/R율을 조사한 결과, 고정농도처리군인 500, 1000, 2000, 3000mg·L-1 시비처 리구에서 T/R율이 각각 1.50, 2.17, 2.88. 3.27로 나타나 시비수준이 높을수록 T/R율이 높아지는 것으로 조사되 었다. 그리고 증가농도처리군(500→1000mg·L-1, 500→1000 →2000mg·L-1)과 변형증가농도처리군(500→1000→1000→ 1000mg·L-1, 500→1000→1000→2000mg·L-1)에서도 시비수 준이 높아질수록 T/R율이 높아졌다.

    시비의 농도가 높아질수록, 특히 무기영양소 중에서 식 물에게 빠르게 흡수되는 질소의 높은 시비로 인하여 뿌 리생장보다는 줄기생장이 촉진되기 때문에 T/R율이 높아 진다(Cornea, 1982). 그리고 Timmer와 Armstrong(1987) 은 높은 질소 농도가 뿌리의 건물생산량과 묘목의 강건 함을 줄어들일 수 있다고 보고하였다.

    2.2 LWR, SWR, RWR 및 QI

    묘목 전체 건물 생산량 중 잎, 줄기 뿌리에 대한 각 분배비율을 의미하는 LWR(Leaf dry weight ratio), SWR(Shoot dry weight ratio), RWR(Root dry weight ratio)과 간장, 근원경, 건물생산량 등의 값을 활용하여 각 처리가 소나무 묘목품질지수에 어떤 영향을 미쳤는가 를 분석하고자 QI(Quality index)를 구하였다.

    LWR은 고정농도처리군의 2000mg·L-1, 3000mg·L-1에 서 0.52와 0.51로 가장 높은 값을 나타내고 증가농도처 리군의 2000mg·L-1 처리구에서 0.49, 변형증가농도처리 군의 2000mg·L-1 처리구에서 0.50을 보이는 등 대부분 고농도에서 높은 분배율을 보였는데, 이는 시비에 의한 많은 영양분 공급과 이로 인한 광합성 산물의 높은 분 배의 결과로 판단된다. SWR은 고정농도처리군의 3000mg·L-1 시비구에서 0.25로 가장 높았고, 증가농도처 리군의 두 개 처리구가 0.24로 같은 값을 보이며 두 번 째로 높았고, 변형증가농도처리군의 두 개 처리구가 0.23으로 같은 값을 보이며 세 번째로 높게 나타났다. RWR은 고정농도처리군의 500mg·L-1 처리구에서 0.40으 로 가장 높았고, 증가농도처리군과 변형증가농도처리군 은 모두 낮은 농도처리구에서 0.32와 0.31의 높은 값을 나타냈다(Fig. 3).

    시비처리 후 생장결과를 분석한 결과 가장 높은 QI는 고정농도처리군의 500mg·L-1 시비처리구로 0.085로 조사 되었고 증가농도처리군과 변형증가농도처리군 모두 0.073 같은 값으로 저농도의 시비처리 실험구가 전반적 으로 높게 나타났다(Fig. 3).

    Cho 등(2011)의 백합나무 용기묘를 대상으로 시비수준 을 Constant rate, Three stage rate, Exponential rate로 구분하여 적용한 실험에서 각 처리구의 QI지수가 유의 적 차이를 보이지 않았는데, 다른 처리구에 비해 상대적 으로 적은 양의 시비가 이루어진 Exponential 처리구가 비슷한 값을 보인데 대해 산물의 분배 과정이 적절히 이루어졌고 용기묘 내 양분 함량과 양분이용효율이 높았 기 때문으로 분석하였다.

    Park 등(2010)이 물푸레나무, 들메나무, 잣나무, 전나 무를 대상으로 질소, 인, 칼륨 시비에 따른 QI 변화에 대한 보고에 따르면 물푸레나무와 들메나무의 QI는 질 소 처리구에서 각각 4.9와 5.7로 가장 높았으며, 무시비 구에서는 각각 3.8과 4.6으로, 칼륨 처리구에서 각각 3.0과 5.4로 질소처리에 비해 낮게 나타났다. 잣나무 역 시 질소 처리구에서 가장 높으나 전나무의 QI는 모든 비료주기 처리구에서 대조구보다 감소하였다고 보고하 였다.

    Sung(2011)이 가시나무 용기묘를 대상으로 피음과 시 비처리에 따른 QI 변화에 대한 보고에 따르면 55% 피 음의 시비처리구가 0.32~0.33으로 조사되었고 QI가 가장 큰 처리구는 35% 피음의 2000mg·L-1 시비구로 0.45로 보고하였다.

    이와 같이 각 실험에서의 QI수치가 차이가 나는 것은 본 실험이 칩엽수인 소나무 1년생을 대상으로 한 것에 비해 위 실험들은 상대적으로 큰 활엽수 수종을 1~4년 차의 묘목 전체 건물생산량을 분자로 하여 도출했기 때 문인 것으로 보인다.

    3. 묘목의 피해

    시비 시작 9주째부터 처리시비의 농도에 따라 묘목의 피해가 시작되었는데, 고정농도처리구 3000mg·L-1 시비 처리에서 소나무잎의 끝부분이 노랗게 변하는 증상이 관 찰되었다(Fig. 4). 이와 같은 현상은 시비처리 12주 후 고정농도처리구와 증가농도처리구의 2000mg·L-1까지 농 도를 증가시킨 처리구에서도 발견되었다. 마지막으로 시 비를 한 17주차에서는 변형증가농도처리군의 2000mg·L-1 까지 농도를 증가 시킨 처리구에서도 이와 같은 현상이 관찰되었다.

    실험 종료후 조사된 각 시비처리에 의한 피해는 Table 6과 같다. 무시비구와 고정농도처리군의 500, 1000mg·L-1 처리구와 증가농도처리군과 변형증가농도처리군의 1000mg·L-1 처리구에서는 피해는 없었다. 고정농도처리 군의 2000mg·L-1 처리구에서는 40%(심: 20%, 중: 10%, 경: 10%)의 묘목에서 피해가 발생하였고, 3000mg·L-1 처리구에서는 80%(심: 40%, 중: 20%, 경: 20%)의 묘목 에서 피해가 발생였다. 증가농도처리군의 2000mg·L-1까 지 농도를 높인 처리구는 20%(심: 5%, 중: 10%, 경: 5%)의 피해를 받았고, 변형증가농도처리군의 2000mg·L-1 까지 농도를 처리구도 20%(심: 5%, 중: 5%, 경: 10%) 의 묘목에서 피해가 발생되었다. 이와 같은 현상은 고농 도의 질소 비료 처리는 영양분의 축적과 영양과잉으로 잎 끝이 타는 듯한 증상으로 판단된다(Andrew, 1998).

    본 실험에서는 시비처리 수준이 소나무 1년생 용기묘 의 부위별 및 묘목 전체 내 질소와 탄소 함량에 어떠한 영향을 미쳤는가를 조사하고자 하였다. 식물이 생장하는 데 있어서 많은 종류의 양분이 필요한데 특히 N, P, K 등은 식물체의 구성 성분과 대사작용에 사용되어 많은 양이 필요하지만 토양으로부터 자연적으로 공급되는 양 이 부족하여 결핍증상이 흔히 나타나고 비료로 보충되 는 경우가 많다(Hwang 등, 2005;Ingestad, 1979). 특 히, 본 실험과 같이 용기 내 인공토양에서 생장하는 용 기묘는 노지묘와 달리 외부에서 자연적으로 공급될 수 있는 양분이 제한되기 때문에 정상적인 생육을 위해서 는 적정한 생산과정에 반드시 적정한 시비처리를 실시 하여야 하는데, 이는 질소의 결핍, 과다 시비로 묘목의 품질이 떨어지기 때문에 결국에는 조림지 식재 후 활착 률과 생장률을 떨어뜨리게 된다(Timmer와 Armstrong, 1987).

    이러한 피해증상의 경우 묘목 세포안의 영양소 분포가 매우 높아 영양소가 오히려 묘목의 생장을 억제하며, 심 한 경우 과도한 영양소는 묘목을 죽게 만든다. 따라서 묘목의 생장을 최대화 시키려면 무기영양소를 최적 수준 으로 시비하여야 한다(Landis 등, 1989;Oh 등, 2018).

    Figure

    KSBEC-28-66_F1.gif

    Plant height of P. densiflora seedlings in container by fertilization treatments. Different letters above bar indicate significant differences according to Duncan’s multiple range test (p=0.05). Bars indicate SE. * Multifeed 32 (N:P:K, 16:8:32)

    KSBEC-28-66_F2.gif

    Root collar diameter of P. densiflora seedlings in container by fertilization treatments. Different letters above bar indicate significant differences according to Duncan's multiple range test (p=0.05). Bars indicate SE. * Multifeed 32 (N:P:K, 16:8:32)

    KSBEC-28-66_F3.gif

    Effects of fertilization treatments on LWR (leaf dry weight ratio), SWR (stem dry weight ratio), RWR (root dry weight ratio) and QI (quality index) of P. densiflora seedlings. Different letters above bar indicate significant differences according to Duncan's multiple range test (p=0.05). Bars indicate SE. * Multifeed 32 (N:P:K, 16:8:32)

    KSBEC-28-66_F4.gif

    Visible damages in needle leaves of P. densiflora seedling by 3000mg·L-1 fertilization treatment.

    Table

    Monthly minimum, maximum and average temperature (°C) in a green house From Apr. 1, 2011 to Sept. 22, 2011.

    Fertilization regimes applied to the experiment.

    Plant height, root collar diameter and H/D0 ratio of P. densiflora seedlings in container by fertilization treatments.

    Root morphological responses of P. densiflora seedlings in container by various fertilization treatments.

    Dry weight (leaves, stem, root and total) and T/R ratio of P. densiflora seedlings in container by various fertilization treatments.

    Damage rates in needle leaves of P. densiflora seedling by various fertilization treatments on 17 weeks after fertilization treatment.

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