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상부 개방형 온실을 이용한 대기 중 이산화탄소 농도 증가가 우리나라 자생 수종에 미치는 형태적, 생리적 영향
류다운 ( Da Un Ryu ),박주한 ( Ju Han Park ),문민규 ( Min Kyu Moon ),조성식 ( Sung Sik Cho ),김현석 ( Hyun Seok Kim ),홍민호 ( Min Ho Hong ) 한국임학회 2014 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2014 No.-
본 연구에서는 국립산림과학원 유전자원부에 설치된 상부 개방형 온실을 이용한 대기 중 이산화탄소 농도 증가(ambient, ambient×1.4, ambient×1.8)가 우리나라 온대지역의 대표적인 수종인 소나무(Pinus densiflora), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla), 상수리나무(Quercus acutissima), 팥배나무(Sorbus alnifolia)의 형태적, 생리적 인자에 미치는 영향을 알아보았다. 형태적 인자로는 기공의 크기, 밀도와 엽중량비를 측정하였고, 생리적 인자로는 최대 광합성량, Vcmax(Maximum carboxylationrate), Jmax(Maximum electron transport rate), 기공전도도, 수분 이용 효율을 측정하였으며 개체단위의 반응을 보기 위해 증산량과 직경 생장량을 측정하였다. 기공밀도와 LMA는 대기 중 이산화탄소 농도의 증가에 따라 차이가 없었고, 최대 광합성량은 농도가 증가함에 따라 같이 증가하는 경향을 보였으나 Vcmax와 Jmax는 모든 수종에서 변화가 없어 아직 광합성 능력의 저감(acclimation)이 일어나지 않은 것으로 확인되었다. 수분 이용 효율 역시 농도에 따른 차이를 보이지 않았다. 그러나 개체목 단위에서는 이산화탄소 농도가 높아질수록 광합성량이 증가함에 따라 직경 생장량이 증가하는 것으로 나타났다. In this study, we investigated the influences that high CO2 concentration effects to tree under elevated CO2 condition in open top chamber (ambient, ambient×1.4, ambient×1.8). Trees were native species in Korea included Pinus densiflora, Fraxinus rhynchophylla, Quercus acutissima, Sorbus alnifolia. Stomatal size, density and LMA(Leaf Mass per Area) were measured as morphological factor. Maximum photosynthesis, Vcmax (Maximum carboxylation rate), Jmax (Maximum electron transport rate), stomatal conductance, water use efficiency were measured as physiological factor and transpiration, diameter growth were measured for observing response of individual tree. Stomatal density and LMA didn`t have a difference according to a concentration. Maximum photosynthesis increased as CO2 concentration, but there was no change in Vcmax and JmaxV. It can be expected that acclimation didn`t occurred yet. Also, water use efficiency was no difference between CO2 concentrations. However, diameter growth based on individual tree was increased as high photosynthesis in high CO2 concentration.
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상부 개방형 온실을 이용한 대기 중 이산화탄소 농도 증가가 우리나라 자생 수종에 미치는 형태적, 생리적 영향
류다운 ( Da Un Ryu ),배진호 ( Jin Ho Bae ),박주한 ( Ju Han Park ),조성식 ( Sung Sik Cho ),문민규 ( Min Kyu Moon ),오창영 ( Chang Young Oh ),김현석 ( Hyun Seok Kim ) 한국농림기상학회 2014 한국농림기상학회지 Vol.16 No.3
상부 개방형 온실을 이용하여 현재 대기의 이산화탄소 농도(ambient), 현재 농도의 1.4배(~550 ppm) 및 1.8배(~700 ppm)로 증가된 미래 대기 환경에서 약 4 년간 생장한 소나무, 물푸레나무, 팥배나무를 대상으로 하여 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 대한 수목의 반응을 알아보고자 하였다. 이를 위해 2013년 4월~9월의 연구기간 동안 각 수종의 기공 크기·밀도·면적, 최대 광합성 속도, 최대 카르복실화 속도, 최대 전자전달 속도 및 직경생장을 측정하였다. 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 물푸레나무의 기공 크기가 유의하게 증가하였고 팥배나무의 기공 밀도가 증가하였다. 기공 면적의 경우 소나무는 감소한 반면 팥배나무는 증가하는 등 수종에 따라 다양한 반응을 보였다. 하지만 최대 광합성 속도는 모든 수종에서 대기 중 이산화탄소 농도에 따라 대체로 증가하는 경향을 나타냈는데 팥배나무에서는 계절이 지남에 따라 그 차이가 더 커져 최대 43.5%까지 증가하였다. 그러나 4년에 걸친 비교적 장기간의 폭로에도 불구하고 이산화탄소 시비에 의한 최대 카르복실화 속도와 최대 전자전달 속도의 저감효과는 모든 수종에서 나타나지 않았다. 특히 팥배나무의 경우 잎의 질소 농도가 높아지는 개엽 시기에는 높은 이산화탄소 농도하에서 일시적으로 최대 카르복 실화 속도와 최대 전자전달 속도가 향상되어 저감과는 반대의 양상을 나타냈다. 모든 수종에서 개체목간의 변이로 인해 연구 기간 중 이산화탄소 농도에 따른 직경 생장량은 유의한 차이를 보이지 않았으나 약 4년간 누적된 직경의 크기와 생체량에서는 모든 수종에서 유의한 차이를 보였으며 팥배나무 직경의 경우 대조구에 비해 1.8배에서 최대 59.0%까지 높게 나타났다. The physiological responses of three common temperate species, Pinus densiflora, Fraxinus rhynchophylla, Sorbus alnifolia to elevated CO2 was investigated using open top chambers with different CO2 concentrations. Morphological (stomatal size, density and area) and physiological characteristics (maximum rates of photosynthesis, carboxylation and electron transport) were compared among trees grown under ambient, ambient ×1.4 (~550 ppm) and ambient ×1.8 (~700 ppm) CO2 concentrations for last four years. Morphological responses were different among species. F. rhynchophyllar increased their stomatal size and S. alnifolia had higher stomatal density under elevated CO2 than ambient. Stomatal area decreased in P. densiflora, whereas it increased in S. alnifolia. However, the maximum photosynthesis rate increased in all species up to 43.5% by S. alnifolia under elevated CO2 and the enhancement increased with time. Even with four years of exposure to elevated CO2, there was no sign of acclimation in the maximum carboxylation rate and the maximum electron transport rates in all species. Especially, S. alnifolia even showed the temporary increase of photosynthetic capacities in spring, when leaf nitrogen concentration was high with new leaf development. There was no significant differences in diameter growth rate in any species due to high variation in their tree sizes, however accumulated diameter and biomass for four years showed significantly increment in all species under elevated CO2. For example, S. alnifolia showed 59% increase in diameter at the ambient ×1.8 (~700 ppm) compared to ambient.
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