과제명 : 광 환경에 대한 희귀식물의 생육 특성연구 (2018년)
Ⅰ. 제 목 : 광환경에 대한 희귀식물의 생육 특성연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 인위적인 간섭이나 급속한 환경변화로 희귀식물 및 멸종위기 식물이나 현존하는 생물자원 보존에 관심 고조
2. 희귀식물의 온도와 광 환경에 대한 조사를 통한 최적 생육환경 구명
3. 희귀식물의 현지내·외 보전을 위한 광 환경 조사의 기준 마련
4. 종별 사례 연구를 통한 희귀식물 자생지 복원 기초 자료 및 적절한 현지 내 보전 전략 제시 필요
5. 멸종위기종인 광릉요강꽃에 대한 생장과 생리적 반응조사를 통하여 자생지의 생태 환경개선에 기초자료를 제공
6. 장기적으로 지속적인 자생지 보존 및 복원은 물론 현지 외 보존 전략수립을 위한 광 환경에 대한 연구 필요
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1. 시험지 환경 모니터링
가. 주기 별 온·습도 조사
2. 광 환경
가. 주기 별 광도 조사
나. 주기 별 광질 조사
다. 주기 별 임관 밀도 조사
3. 생장 특성
가. 지상부 건중량 조사
나. 개화율, 결실률 조사
4. 동화기관 특성
가. 엽 특성(엽면적, 엽면적당 무게) 조사
나. 광합성 색소 조사
5. 생리적 특성
가. 광합성 반응 조사
나. 기공 반응 및 증산속도 조사
다. 수분이용효율 조사
라. 일변화에 따른 광합성 반응 조사
Ⅳ. 연구개발 결과
1. 광 환경
가. 주기별 광도 조사
- 5개 지역 자생지에서 상대광도와 광반의 빈도를 조사한 결과, 조사의 진행에 따라 값이 감소하는 경향을 나타냈으며 자생지 간의 차이를 보였다.
나. 주기별 광질 조사
- 5개 지역 자생지에서 광반과 산란광의 적외선/원적외선(R/FR) 비율을 조사한 결과, 조사의 진행에 따라 값이 변하였으며 자생지 간의 차이를 보였다.
다. 주기 별 임관 밀도 조사
- 5개 지역 자생지에서 엽면적지수(LAI)와 수관열림도(Canopy Openness), 면적당 흉고 단면적(BA)을 조사한 결과, 조사의 진행에 따라 값이 감소 및 증가하는 경향을 나타냈다.
- 엽면적지수와 상대광도는 음의 상관관계를, 수관열림도와 광반의 빈도는 양의 상관관계를 나타내 임내 광 환경과 밀접한 연관성이 있었다.
- 광질의 광반과 산란광의 R/FR비율은 상대광도와 양의 상관관계를 나타냈다.
- 엽면적지수와 수관열림도는 상대광도와 광반의 빈도에 영향을 미치고, 상대광도와 광반의 빈도 값이 높을 수록 광 환경이 양호한 것으로 판단되며 조사 결과, 포천-화천-정선-춘천-광양 순으로 나타났다.
2. 생장 특성
가. 지상부 건중량 조사
- 5개 지역 자생지의 지상부 건중량을 조사한 결과, 포천에서 가장 높은 값을 보이고 광양에서 가장 낮았으며, 이 경향이 광 환경의 조사결과와 일치하였다.
나. 개화율, 결실률 조사
- 5개 지역 자생지의 개화율과 결실률을 조사한 결과, 개화율의 경향은 광 환경의 조사 결과와 일치하였으나 결실률은 일치하지 않은 것으로 나타났다.
3. 동화기관 특성
가. 엽 특성(엽면적, 엽면적당 무게) 조사
- 5개 지역 자생지의 엽면적과 엽면적당 무게를 조사한 결과, 상대광도가 높을수록 엽면적이 작은 것으로 나타났고 엽면적당 건중량은 높은 것으로 나타났다.
나. 광합성 색소 조사
- 5개 지역 자생지의 광합성 관련 색소 함량을 조사한 결과, 상대광도가 높을수록 엽록소 함량과 보조색소인 카로티노이드의 함량이 적은 것으로 나타났다.
4. 생리적 특성
가. 광합성 반응 조사
- 정선을 제외한 4개 자생지에서 광-광합성 곡선을 통해 광합성계 활성의 특성을 조사하였고, 이 결과 광환경의 경향과 다르게 화천이 포천에 비해 높은 광합성능력을 나타냈다.
나. 일변화에 따른 광합성 반응 조사
- 실제 광환경에 대한 광합성 속도의 일변화를 조사한 결과, 기존 광환경의 결과와 일치되는 포천-화천-춘천-광양 순의 광합성 속도를 보였다.
다. 기공 반응 및 증산속도 조사
- 기공개도와 증산속도를 조사한 결과, 포천-화천-춘천-광양 순의 값을 나타냈다.
- 화천의 광합성능력이 포천에 비해 높았음에도 기공개도, 증산속도가 포천에 비해 낮은 값을 나타내는 것은 수분에 대한 건조 스트레스를 받았기 때문으로 보이며, 포천의 경우 엽록소 함량과 증산속도가 낮은 것을 보아 입지환경적 제한요인에 영향을 받았을 것이라 생각된다.
라. 수분이용효율 조사
- 수분이용효율을 조사한 결과, 춘천에서 극도의 수분 스트레스를 받는 것으로 보이며 이외 3개 자생지에서는 비슷한 수준의 효율을 보였다.
이상의 연구결과에서 자생지 내 광 환경은 Cypripedium 속 식물의 생장과 생리적 특성에 영향을 끼치는 것으로 보이며, 광 환경의 지표인 상대광도와 광반의 빈도 값이 높을수록 생장 및 광합성 활성이 높은 것을 보아, 임관밀도를 개선해 상대광도와 광반의 빈도를 높이고, 또한 Cypripedium 속 식물의 생활사를 고려할 때 개화 후 자생지내 잡관목 제거 등 지속적인 임내 정리로 수광량을 높여 주는 것이 자생지 보존에 필요한 작업으로 판단된다.
