과제명 : 광 환경에 대한 희귀식물의 생육 특성연구 (2019년)
연구개발의 목적 및 필요성
1. 인위적인 간섭, 급속한 환경변화로 희귀식물 및 멸종위기 식물의 보존에 대한 관심이 고조되고 현존하는 생물자원 보존에 관심 고조
2. 희귀식물의 온도와 광환경에 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 현지내·외 보전 전략 제시 필요
5. 멸종위기종인 광릉요강꽃에 대한 생장과 생리적 반응조사를 통하여 자생지의 생태환경개선에 기초자료를 제공
6. 장기적으로 지속적인 자생지 보존 및 복원은 물론 현지 외 보존 전략수립을 위한 광환경에 대한 연구 필요
연구개발의 내용 및 범위
1. 시험지 환경 모니터링
가. 시험지 별 온·습도 조사
나. 시험지 별 광도 및 광질 조사
다. 시험지 별 임관 밀도 조사
라. 하층 초본식생의 Biomass 조사
2. 생장 특성
가. 개체밀도 조사
나. 지상부 건중량 조사
다. 개화율, 결실률 조사
3. 동화기관 특성
가. 엽 특성(엽 면적, 엽 면적당 무게) 조사
나. 광합성 색소 조사
4. 생리적 특성
가. 광합성 반응 조사
나. 일변화에 따른 광합성 반응 조사
다. 기공 반응 및 증산속도 조사
라. 수분이용효율 조사
마. 형광 반응 조사
5. 해오라비난초의 차광처리에 따른 생리적 특성
6. 복주머니란속 전문 전시원 내 광 환경 조사
연구개발 결과
1. 광 환경
가. 시험지 별 광도 및 광질 조사
화천과 포천 자생지에서 하층식생을 기준으로 상단부 임관아래와 하단부 임상의 상대광도, 광반의 빈도를 조사한 결과, 임관아래보다 임상의 상대광도와 광반의 빈도가 현저하게 감소하였다. 광질의 R/FR 비율 또한, 임관아래에 비해 임상의 R/FR 비율이 현저하게 감소하였다.
나. 시험지 별 임관 밀도 조사
하층초본식생이 발달한 정도에 따라 적은 곳부터 A-B-C 지점으로 구분하였고, 화천과 포천 두 자생지에서 모두 하층식생이 많이 발달된 지점일수록 높은 수관열림도와 저하된 엽면적지수를 나타냈다.
다. 하층초본식생의 Biomass 조사
A-B-C 3지점에서 하층식생의 Biomass(건중량)을 조사한 결과, 수관열림도(%)가 높고, 엽면적지수가 낮을수록 그리고 상대광도 및 광반의 빈도가 높게 나타날수록 하층식생의 Biomass가 높게 나타났다.
2. 생장 특성
가. 개체밀도 조사
A-B-C 3지점의 개체밀도는 서로 간에 상이하게 나타나 고르게 분포하지 않았으며, 두 자생지 모두 지난해에 비해 전체 개체수가 감소함을 확인하였다.
나. 지상부 건중량 조사
두 자생지에서 광릉요강꽃의 지상부 건중량을 조사한 결과, 전체적으로 광 환경이 양호하였던 화천이 포천에 비해 건중량이 낮게 나타났는데, 포천에서의 하층식생 Biomass가 더 발달하였고, 이로 인한 음엽화의 차이가 나타난 것으로 보인다.
다. 개화율, 결실률 조사
조사된 개화·결실률은 모든 지점에서 극히 낮은 비율로 나타났고, 하층식생의 발달로 인한 광 환경 악화로 유성생식이 거의 이뤄지지 않는 것으로 조사되었다.
3. 동화기관 특성
가. 엽 특성(엽 면적, 엽 면적당 무게) 조사
하층식생이 발달하여 상대광도가 감소할수록 엽면적과 면적당 건중량이 증가하였고, 또한 엽장과 엽폭의 길이가 신장되는 것으로 조사되었다.
나. 광합성 색소 조사
각 지점에서 광릉요강꽃의 엽록소 함량을 조사한 결과, 하층식생 하단부의 상대광도가 증가할수록 엽록소 a+b의 총 함량이 증가하는 상관관계를 확인하였고, 엽록소 함량은 임관아래의 광환경이 아니라 하층식생에 의해 저하된 광환경과 밀접한 연관이 있는 것으로 조사되었다.
4. 생리적 특성
가. 광합성 반응 조사
각 지점에서 광릉요강꽃의 광반응 특성을 조사한 결과, 엽면적당 건중량이 증가할수록 최대 광합성속도가 증가함을 확인할 수 있었고, 전체적으로는 포천의 광릉요강꽃이 화천에 비해 음엽화가 진행되어 순양자수율이 감소한 것으로 조사되었다.
나. 일변화에 따른 광합성 반응 조사
실제 광 환경에 대한 광합성 속도의 일변화를 조사한 결과, 일평균 광합성 속도가 화천보다 포천에서 높게 나타나 포천의 광릉요강꽃이 보다 음엽화 되었다는 기존의 결과와 일치하였다.
다. 기공 반응 및 증산속도 조사
일변화 광합성 반응을 통해 기공반응과 증산속도를 조사한 결과, 상대광도와 광반의 빈도가 낮은 지점에서 생육한 개체일수록 기공 개도가 저하하는 것을 확인하였으며, 광합성 특성에서 최대광합성속도가 저하된 개체일수록 증산속도가 낮게 나타났다. 또한 증산속도는 전체적으로 화천에 비해 포천이 더 높게 나타났고, 이를 통해 포천에서의 광릉요강꽃이 건조스트레스에 약하고 수분 손실이 쉬운 환경에 노출되어 있는 것으로 생각된다.
라. 수분이용효율 조사
광합성 반응을 통해 수분이용효율을 조사한 결과, 화천에서의 수분이용효율은 A-B-C 3지점 간에 유의한 차이를 보이지 않았으나, 포천에서는 각 지점 간에 수분이용효율의 차이를 나타내, 서로 다른 수준의 수분스트레스 영향을 받는 것으로 조사되었다. 또한 수분스트레스에 대한 기공개도와 수분이용효율을 보았을 때, 광릉요강꽃은 수분스트레스 하에서 기공을 민감하게 여닫거나 증산속도를 조절하여 잎의 수분조건을 개선하는 건조저항-회피형 식물로 적응한 것으로 사료된다.
5. 해오라비난초의 차광처리에 따른 생리적 특성
가. 형광 반응 조사
해오라비난초의 처리구간 형광 반응을 조사한 결과, 모든 시료의 활력이 정상적인 생육조건에 비해 낮게 나타났다. 처리구 간에는 잠재적인 양자효율을 나타내는 Fv/Fm 값이 0% 대조구에서 강 광 저해를 받아 저하된 것으로 나타났고, 55% 차광 처리구에서 가장 높은 값을 나타내 생리적 장해가 상대적으로 낮은 것으로 나타났다.
6. 복주머니란속 전문전시원 내 광환경 조사
가. 광 환경 등 생육환경 조사
전문전시원의 광환경은 인근 죽엽산 광릉요강꽃 자생지의 환경과 비교하여, 광조건은 양호하나 상대습도를 높이고 동절기 한 건풍에 대비한 시설보완이 요구되는 것으로 사료된다.
이상의 연구결과에서 광릉요강꽃 자생지 광 환경 조사에서는 화천과 포천 자생지 내 과도하게 하층식생이 발달된 구역은 광릉요강꽃의 생장에 장애를 주는 것으로 판단되어 하층식생의 지속적인 관리가 요구되며, 해오라비난초 차광처리구 간에는 Fv/Fm 값이 0% 대조구에서는 강 광 저해를 받아 저하되고 55% 차광 처리구에서 상대적으로 생리적 장해가 낮은 것으로 나타났다. 복주머니란속 전문전시원 내 광환경 조사에서는 광 조건은 양호하나 상대습도가 현저히 낮아 보완이 요구된다.
