search
Contact Us
HOME

  • Crossref logo
  • Crossref Similarity Check logo
Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1229-3857(Print)
ISSN : 2288-131X(Online)
Korean Journal of Environment and Ecology Vol.32 No.1 pp.30-38
DOI : https://doi.org/10.13047/KJEE.2018.32.1.30

Study of Ecological Response of Endangered Sarcandra glabra (Thunb.) Nakai according to Moisture and Nutrient under Condition of Climate Change for Propagation and Restoration

Soo-In Lee2, Eung-Pill Lee2, Young-Ho Jung2, Eui-Ju Kim2, Jae-Keun Lee2, Seung-Yeon Lee2, Jae-Hoon Park3, Sang-Hun Lee, Young-Han You2*

a This study was supported by Korea Ministry of En-vironment and National Institute of Ecology as National Long-Term Ecological Research Project.

교신저자 Corresponding author: duckkey@nie.re.kr
20171027 20171222 20171226

Abstract

The purpose of this paper is to provide reference data about propagation, restoration, and preparation of policy of endangered Sarcandra glabra (Thunb.) Nakai by investigating growth response and variation of ecological niche breadth according to moisture and nutrient under the condition of elevated CO2 concentration and elevated temperature. We divided the investigation into the controlled group and treated group (elevated CO2 concentration and elevated temperature) and then varied the moisture and nutrient treatment for testing. The results showed that the ecological niche breadth was wide at moisture and nutrient gradients of 0.899 and 0.844, respectively, under control. Also, the ecological niche breadth regarding the moisture and nutrient gradients under treatment simulating global warming was wider as 6.60% and 2.09%, respectively. Therefore, moisture and nutrient will not be the restriction factors concerning the growth of Sarcandra glabra under continued global warming. However, it will be advisable to specify the nutrient content condition in the soil to be 10% for population restoration when growing Sarcandra glabra in the green house which is not affected by external environment since the studies of rearing reaction reported that Sarcandra glabra prefer 10% of nutrient content than 0-5%. Furthermore, it is necessary to protect evergreen broad-leaved forest where is the natural habitat of Sarcandra glabra that has relatively high nutrient content.

GLOBAL WARMING , GREEN HOUSE , EVERGREEN BROAD-LEAVED FOREST , Sarcandra glabra

증식 및 복원을 위한 기후변화조건에서 수분과 유기물에 따른 멸종위기식물 죽절초(Sarcandra glabra (Thunb.) Nakai )의 생태적 반응 연구

이 수인2, 이 응필2, 정 영호2, 김 의주2, 이 재근2, 이 승연2, 박 재훈3, 이 상훈, 유 영한2*
2Division of basic Ecology, National Institute of Ecology, SeoCheon(33657), Korea
3Division of Ecological Conservation, National Institute of Ecology, SeoCheon(33657), Korea

초록

기후변화에 대비한 멸종위기식물인 죽절초에 대한 정책 마련과 증식 및 복원을 위한 기초자료를 제공하고자 CO2 농도와 온도가 상승하였을 때 수분과 유기물 처리에 따른 죽절초의 생육반응을 알아보고 생태적 지위폭의 변화를 확인하였다. 대조구와 처리구(CO2농도 상승+온도 상승)로 나누었고 그 내에서 각각 수분 구배와 유기물 구배를 두어 실험을 진행하였다. 그 결과, 대조구에서 수분 구배와 유기물 구배에서 생태적 지위폭이 각각 0.899, 0.844이였고, 지구온난화가 진행되었을 때, 수분 구배와 유기물 구배에서 각각 6.60%(0.988), 2.09%(0.858)로 더 넓어졌다. 이러한 결과로 보아, 지구온난화가 진행된다면 죽절초의 생육에 수분과 유기물은 제한요인이 되지 않을 것이다. 하지만, 생육반 응에 대한 연구결과에서 죽절초는 유기물이 함량이 낮은 조건(0~5%)보다는 약간 높은 조건(10%)을 선호하기 때문에, 외부환경에 영향을 받지 않는 온실에서 증식을 시킬 때는 유기물의 함량을 약 10%로 조성해주는 것이 죽절초의 개체 복원을 위해서 좋을 것으로 생각된다. 또한 상대적으로 유기물함량이 높은 죽절초의 자생지 상록활엽수림을 보호해야할 필요가 있다.

지구온난화 , 온실 , 상록활엽수림 , 죽절초
    Korea Ministry of En-vironment and National Institute of Ecology

    서 론

    인위적인 온실가스의 배출량은 산업화 시대 이전부터 계 속해서 증가해왔으며, 이산화탄소, 메탄 그리고 아산화질소 의 대기 중 농도는 지난 80만년 내 최고의 수준을 보이고 있다(IPCC, 2014). 특히, 화석연료의 사용 등으로 발생하는 이산화탄소의 배출량은 1970년부터 2010년까지 전체 온실 가스 배출량 증가의 약 78%를 차지하였다(IPCC, 2014). 이러한 영향은 식물의 생육과 생리적인 특성을 변화시키고, 그 결과 생태계의 구조와 기능에 직접적 영향을 준다 (Florides and Christodoulides, 2009; He et al., 2005; Idso et al., 1987). 기후변화가 계속 진행됨에 따라서 21세기 중 후반에는 많은 종들이 멸종 위기에 처할 것이며, 다른 스트 레스 요인들과 기후변화간의 상호작용이 발생하면 종의 멸 종위험은 더욱 커질 것이다(IPCC, 2014).

    온난화에 따른 생물의 멸종은 생물의 적응능력 부족이 중요한 요인으로 작용한다(Kim, 2012). 특히, 멸종위기종 들은 형태･생리학적으로 스트레스에 매우 약하므로(Lavergne et al., 2004), 환경요인에 대한 이들의 반응을 주시할 필요 가 있다. 기후변화 적응은 인류 및 생태계가 기후변화로 생 긴 충격을 적게 받도록 대체하는 일을 말한다(Hubalek, 2004). 기후변화 적응을 위한 생물종별 정책을 마련하고, 작게는 증식 및 복원을 위해서 기후변화 조건에서 이들이 어떻게 반응하는지에 대한 구체적인 연구가 필요하다. 이를 위해서는 이들의 자생지에 대한 연구 등 야외 연구와 함께 인위적인 환경 조성이 가능한 온실에서의 연구가 필수적이다.

    온실이라는 특수한 환경은 외부의 환경보다 높은 온도를 유지할 수 있으며, 야외에서 실험하는 것보다 효율적으로 CO2농도를 상승시킬 수 있는 특성을 가지고 있기 때문에 기후변화에 대한 식물의 생육반응을 모니터링 하는데 유리 하다. 특히 유리온실은 플라스틱온실보다 투과되는 광량이 높기 때문에(Jeong et al., 2009), 실험을 진행하기에 더 적 합하다. 현재 국내에서는 유리온실에서 기후변화에 대한 식 물의 생육반응에 대한 많은 연구가 진행되었지만, 이 중 멸 종위기식물에 대한 기후변화연구는 단양쑥부쟁이(Han et al., 2012), 독미나리(Park et al., 2014), 섬시호(Ahn et al., 2016), 선제비꽃(Jang et al., 2013) 그리고 황근(Lee et al., 2017) 등이 있을 뿐이다. 따라서, 인위적으로 환경 조절이 가능한 온실에서 다른 종들에 비해 기후변화에 취약한 멸종 위기종에 대한 연구가 우선적으로 수행되어야 한다.

    본 연구 대상종인 죽절초(Sarcandra glabra)는 홀아비꽃 대과에 속하는 상록활엽관목으로 국내에서는 제주도의 상 록수림의 계곡사면과 가거도의 회룡산 능선 끝자락에 극소 수의 개체가 생육하는 등 분포지가 한정되어 있다(Kim et al., 2012). 무분별한 채취로 인해 환경부지정 멸종위기야생 생물 Ⅱ급으로 지정되어 있다(Ministry of Environment, 2012). 세계적으로는 중국, 대만, 인도, 필리핀, 일본 남부 그리고 말레이시아에 분포한다(Krussmann, 1984). 내음성 인 죽절초는 광조건이 생육의 중요한 환경요인으로 작용하 므로, 비음처리시 죽절초의 생육(Son et al., 2005), 광량에 따른 죽절초의 생리적인 반응(Choi et al., 2014; Je et al., 2006) 등 광 조건에 대한 연구와 온도처리에 따른 생육특성 (Kil et al., 2012) 등에 대한 연구가 진행되었지만, 기후변화 조건에서 죽절초의 생육특성에 대한 구체적인 연구는 보고 되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 대비한 멸 종위기식물인 죽절초에 대한 정책 마련과 증식 및 복원을 위한 기초자료를 제공하고자 CO2 농도와 온도가 상승하였 을 때 수분과 유기물 처리에 따른 죽절초의 생육반응을 알 아보고자 하였다.

    연구방법

    1.환경요인

    1)환경처리

    환경처리는 일반 대기 조건인 대조구와 상승된 CO2농도 와 상승된 온도를 처리한 처리구로 하였다. 대조구의 CO2 농도와 온도는 대기 중의 환경을 그대로 반영하였다. 그리 고 처리구의 CO2농도는 호스를 연결하여 CO2가스통으로 부터 온실 내에 CO2가스를 주입하였다(Fig.1). 본 연구에서 는 이산화탄소의 농도가 약 600ppm이 될 것으로 예상하는 B2시나리오를 반영하였다(IPCC, 2007). B2시나리오는 지 역공존형 사회 시나리오라고 불리며 경제, 사회 및 환경의 지속가능한 발전에 가치를 두고 있다(IPCC, 2007). 처리구 의 온도는 온실 내의 환경을 그대로 반영하였다.

    대조구와 처리구내에서 수분과 유기물의 구배를 두었다. 수분 구배는 화분의 포장용수량인 700mL를 기준으로 낮은 수분조건(M1, 100mL), 약간 낮은 조건(M2, 300mL), 약간 높은 조건(M3, 500mL) 그리고 높은 조건(M4, 700mL)로 매일 오전과 오후에 각 1회씩 공급하였다. 수분 구배의 토양 은 동일한 입자크기의 건조된 모래를 사용하였다. 유기물 구배는 동일한 입자크기의 건조된 모래(100%)를 기준으로 유기질비료(주, 몬산토코리아)를 섞어 유기물을 처리하지 않은 비처리 조건(N0, 0%), 약간 낮은 조건(N1, 5%), 약간 높은 조건(N2, 10%) 그리고 높은 조건(N3, 20%)으로 하였 다. 유기물 구배의 수분은 포장용수량인 700mL를 매일 오 전과 오후에 각 1회씩 공급하였다.

    2)환경데이터 모니터링

    CO2농도는 온실 안과 밖에 설치된 CO2센서(TEL-7001, Onset computer, USA)를 사용하여 30분 간격으로 모니터 링 하였고, 온도는 온도데이터로거(TR-71U, T&D, Japan.) 를 이용하여 모니터링 하였다(Fig.1). 대조구와 처리구의 평 균 CO2농도와 온도는 각각 396±114ppm과 16.2±7.6℃이 었으며, 처리구는 677±251ppm과 16.7±7.5℃이었다(Fig.2).

    2.재배 및 측정

    본 연구에서 죽절초의 종자를 환경부 지정 서식지외 보전 기관에서 분양을 받은 후 발아시켜 사용하였고, 그 중 지상 부 길이가 약 2cm인 개체들을 선별하였다. 2011년 3월에 원형 백색 플라스틱 화분(직경 20㎝ × 높이 25㎝)에 4개체 씩 이식하여 각 환경구배당 3개의 화분을 처리하여 2011년 11월 말까지 실험을 진행하였다. 생육상태를 확인하기 위하 여 2011년 11월에 지상부 길이(㎝), 잎 수(ea) 그리고 고사 율(%)을 측정하였다.

    고사율 ( % ) = 고사한개체수 전체개체수 × 100

    3.생태적 지위폭

    본 연구에서는 대조구와 처리구내에서 수분 구배와 유기 물 구배에 따라 생육한 죽철초에 대하여 생태적 지위폭의 변화양상을 파악하고자 각 환경 구배별 각 형질의 평균치를 Levin(1968)의 식에 적용하여 생태적 지위폭을 계산하였다.

    B =1/ ∑   ( Pi ) 2 S

    • B: niche breadth (Levins’ B)

    • Pi: relative response of a given species to the whole gradients that is realized in gradient i

    • S: total number of gradients

    4.통계분석

    정규분포 여부를 Kolmogorov-smirnov test를 이용하여 확인하였고, 정규분포를 따르지 않아(p<0.05) 비모수 통계 분석(Nonparametric analysis)을 실시하여 각 환경구배별 차이를 확인하였다. 구배별 차이의 유의성은 Mann-Whitney U Test와 Median Test로 확인하였다. 또한 지상부 길이와 잎 수와의 상관관계를 알아보기 위해 상관분석과 회귀분석 을 실시하였다. 모든 통계적 분석은 STATISTICA 7(Statsoft, Inc., Tulsa, OK, USA)을 사용하였다.

    결과 및 고찰

    1.생육반응

    1)수분함량에 따른 반응

    대조구내에서 지상부 길이는 수분 100mL(M1)에서 300mL (M2)까지 증가하다가 500mL(M3)부터 다시 짧아지는 경 향을 보였다(Fig.3a). 이는 죽절초와 유사하게 음지를 선호 하는 인삼의 지상부 길이가 포장용수량 기준 수분함량이 51% 수준에서 가장 길었다가 토양수분이 많아지거나 적어 짐에 따라 감소한 결과와 유사하다(Lee et al., 2007). 처리 구내에서 지상부 길이는 차이가 없었다(Fig.4a). 이는 CO2 농도와 온도가 상승함에 따라 수분에 대한 생육반응의 내성 범위가 넓어졌기 때문이다.

    대조구내에서 잎 수는 수분이 100mL(M1)에서 500mL (M3)까지 8.1±1.7개에서 13.5±2.1개로 증가하다가 700mL (M4)에서 10.2±2.5개로 감소하였으나 통계적인 차이는 없 었다(Fig.3a). 처리구내에서도 대조구의 결과와 유사한 경 향을 보였으며 통계적인 차이는 없었다(Fig.3a). 수분결핍 과 수분증기압의 감소는 죽절초의 잎에 있는 기공을 닫히게 하여 광합성율의 감소와 연관될 수 있다(Je et al., 2006). 즉, 낮은 수분함량은 탄소동화를 감소시켜 줄기길이와 잎 수 등의 생육을 상대적으로 저하시킬 수 있으며, 이는 다시 광합성에 큰 영향을 준다(Lawlor and Mitchell, 1991). 이러 한 반응은 대조구와 처리구내에서 수분이 100mL에서 잎 수가 상대적으로 적었던 것을 설명할 수 있다(Fig.3a). 하지 만, 본 연구결과에서 수분이 700mL(M4)일 때 다시 잎의 수가 감소를 하였다(Fig.3a). 이는 식물체가 건조스트레스 를 받을 때와 같이 과도한 수분을 받으면 엽육의 수분포텐 셜이 감소하므로 수분손실을 최소화하기 위해 기공이 닫히 게 되며 결과적으로 광합성률의 감소를 야기하기 때문이다 (Bennet and Albrecht, 1984; Boyer, 1970).

    2)유기물함량에 따른 반응

    대조구내에서 죽절초의 지상부 길이는 유기물함량이 0%(N0)에서 5%(N1)까지 짧아지다가 함량이 10%(N2)에 서 가장 길었고 높은 20%(N3)에서 가장 짧았다(Fig.3b). 또한 처리구내에서 지상부 길이는 0%(N0)에서 증가하다가 5%(N1)에서 다시 감소하고 10%(N2)에서 또 다시 증가하 다 20%(N3)에서 감소하는 경향을 보였지만 통계적인 차이 는 없었다(Fig.3b). 대조구와 처리구내에서 모두 유기물의 함량이 10%(N2)에서 지상부 길이가 길었다(Fig.3b). 죽절 초는 남쪽의 상록활엽수림이 발달한 곳에서 생육한다(Kim et al., 2012; Song et al., 2012; Kim, 2007). 2010년에 Chung 등과 Lee 등의 난온대 상록활엽수림의 토양유기물 함량에 대한 보고에 따르면, 난온대 상록활엽수림의 유기물 함량은 우리나라의 일반적인 산림토양의 유기물 함량인 4.49%와 비교하였을 때(Jeong, 2002), 5.21~13.71%로 상 대적으로 높다. 그렇기 때문에 죽절초의 생육 반응은 토양 내 유기물함량이 10%일 때 가장 내성범위가 넓어졌기 때문 이라고 판단된다.

    대조구내에서 죽철초의 잎 수는 유기물함량 0%(N0)에서 5%(N1)까지 14.6±5.3개에서 19.5±6.4개로 증가하다가 20%(N3)까지 11.9±5.7개로 감소하는 경향을 보였으나 통 계적인 차이는 없었다(Fig.3b). 처리구내에서도 대조구의 결과와 유사한 경향을 보였으며 통계적인 차이는 없었다 (Fig.3b). 본 연구에서 처리된 5%(N1)는 일반 산림토양보다 유기물함량이 약간 높고, 10%(N2)는 죽절초의 자생지 환경 과 유기물 함량이 유사하다. 그렇기 때문에 잎 수가 증가하 는 경향이 있었던 것으로 판단되며, 죽절초는 높은 유기물 함량을 필요로 한다는 것을 알 수 있다.

    3)CO2농도 상승과 온도상승에 따른 반응

    각 환경구배간 대조구와 처리구를 비교하였을 때, 수분이 100mL(M1)내에서 죽절초의 지상부 길이는 처리구가 대조 구보다 길었다(Fig.3b). 나머지 구배(300mL(M2), 500mL (M3) 그리고 700mL(M4))에서도 처리구가 대조구보다 길 었으나 통계적인 차이는 없었다(Fig.3b). 유기물 처리에서 죽절초의 지상부 길이는 유기물 함량이 20%(N3)내에서 처 리구가 대조구보다 길었다. 나머지 구배(0%(N0), 5%(N1) 그리고 10%(N2))내에서도 처리구가 대조구보다 길었지만 통계적인 차이는 없었다(Fig.3b).

    이는 일반대기조건보다 CO2농도와 온도를 상승시켰을 때 지상부 길이가 길었던 독미나리와 유사하다(Park et al., 2014). 일반적으로 CO2 농도 상승은 식물체에 공급되는 CO2의 양이 많아져 광합성 속도가 증대되고 그에 따라 식 물의 생장을 증진시킨다(Park, 1993; Park, 2003). 따라서 CO2농도와 온도가 상승하면 지상부 길이가 길어질 것이다.

    각 환경구배간 대조구와 처리구를 비교하였을 때, 수분 500mL(N3)을 제외한 모든 구배(100mL(M1), 300mL(M2) 그리고 700mL(M4))에서 처리구가 대조구보다 잎 수가 많 았다(Fig.3b). 수분 500mL(M3)에서 죽절초의 잎 수는 처리 구가 대조구보다 많은 경향이 있었으나 통계적인 차이는 없었다(Fig.3b). 특히, 수분함량이 약간 높은 조건을 제외한 3구배(100mL(M1), 300mL(M2), 700mL(M4))에서 통계적 으로 유의한 차이가 나타났는데, 이를 보아 CO2농도 상승 과 온도상승은 죽절초의 수분함량에 대한 내성의 범위를 넓힌다. 유기물 처리에서 0%을 제외한 모든 구배에서 처리 구가 대조구보다 잎 수가 많은 경향이 있었으나 통계적인 차이는 없었다(Fig.3b). 이는 CO2농도와 온도를 상승시킨 곳에서 일반대기조건보다 잎 수가 많았던 섬시호의 결과와 유사하다(Ahn et el., 2016). 또한 beech, paper birch, black cherry, sugar maple 그리고 hemlock가 상승된 CO2 농도로 인해 생물량이 증가하였고 반대로 pine은 감소하였다 (Bazzaz, et al., 1990). 이러한 것으로 보아 CO2농도 상승에 대한 식물의 생장은 종에 따라 차이가 있는 것으로 보인다 (Leadley et al, 1999).

    수분처리에 대한 지상부 길이와 잎 수는 대조구내에서 상관관계가 없었으나 처리구내에서 정의 상관관계를 나타 냈다(Fig. 4a, b). 유기물처리에 대한 지상부 길이와 잎 수는 대조구내에서 정의 상관관계가 있었으나 처리구내에서 상 관관계가 없었다(Fig. 4c, d). 이로 보아 지상부 길이와 잎 수와 상관성은 CO2농도와 온도가 아닌 수분과 유기물이 기여하는 것으로 판단된다.

    2.고사율

    대조구내에서 죽절초는 수분 구배에서 M3(83.33%)>M2 (58.33%)>M4(50%)>M1(33.33%) 순으로 수분 500mL(M3) 에서 고사율이 가장 높았으며, 수분 100mL(M1)에서 고사 율이 가장 낮았다(Fig.5a). 이는 죽절초의 지상부 길이와 잎 수에 대한 앞선 결과와 상반되는 결과이지만(Fig.3), 본 연 구결과에서 생태적 지위폭의 범위를 보면 수분함량에 대하 여 죽절초는 생태적 지위가 넓게 나타났다(Fig.6).

    대조구내에서 죽절초는 유기물 구배에서 N1(83.33%)> N0(58.33%)>N2(33.33%)>N3(8.33%) 순으로 5%에서 고 사율이 가장 높았으며, 20%에서 고사율이 낮았다(Fig.5b). 상대적으로 죽절초의 고사율이 적은 유기물함량 10%와 20%는 죽절초가 생육하고 있는 난온대 상록활엽수림의 토 양의 유기물함량과 유사하므로(Chung et al., 2010; Lee et al., 2010) 이러한 결과가 나타난 것으로 생각된다.

    처리구내에서 죽절초는 수분 구배에서 M1(41.67%)>M2 (33.33%)=M3(33.33%)=M4(33.33%) 순으로 수분100mL (M1)에서 고사율이 가장 높았다(Fig.5a). 그리고 유기물 구 배에서 N0(66.65%)>N1(33.33%) 순으로 고사율이 높았으 며, N2와 N3에서는 고사한 개체가 없었다(Fig.5b).

    각 환경 구배간 대조구와 처리구를 비교하였을 때, 죽절 초는 수분 100mL(M1)를 제외한 모든 구배(300mL(M2), 500mL(M3) 그리고 700mL(M4))에서 대조구가 처리구보 다 고사율이 높았다(Fig.5a). CO2농도 상승이 광합성률은 증가시킬 수 있지만(Park, 1993; Park, 2003), 온도상승은 증산을 위해 기공을 열리게 하므로, 수분이용효율이 낮아질 수 있다. Lee et al(2013)에 따르면, CO2농도 상승과 온도상 승은 백합나무의 수분이용효율을 저하시켰다. 이는 수분 100mL(M1)에서 처리구에서 고사율이 높았던 이유를 설명 할 수 있다. 하지만 다른 구배에서는 대조구가 처리구보다 고사율이 높았다.

    유기물 구배의 경우 0%(N0)을 제외한 모든 구배(5% (N1), 10%(N2) 그리고 20%(N3))에서 대조구가 처리구보 다 고사율이 높았다(Fig.5b). 0%(N0)에서는 대조구보다 처 리구에서 고사율이 높았는데, 이는 온도가 높을수록 토양 내 유기물 분해가 빨라지면서(Wennman and Katterer, 2006) 식물체가 이용할 유기물이 적기 때문이다(Lee et al., 2017). 반대로 높은 유기물의 함량에서는 온도가 높을수록 분해가 빠르더라도 이용할 수 있는 유기물이 많기 때문에, 상반된 결과가 나온 것으로 생각된다.

    3.생태적 지위폭

    생태적 지위폭은 대조구와 처리구에서 각각 수분(0.899) >유기물(0.844), 수분(0.988)>유기물(0.858) 순으로 나타났 다(Table. 1). 죽절초의 생태적 지위폭은 대조구보다 처리구 에서 수분 구배 6.60%, 유기물 구배 2.09%로 넓어졌다 (Fig.6). 현재 국내에서 죽절초가 자생하고 있는 곳은 제주 도의 상록활엽수림 계곡 사면과 가거도 회룡산 능선의 상록 활엽수림 아래로(Kim et al., 2012), 2개의 생육지는 상록활 엽수림이라는 공통점을 가지며 수분함량은 차이가 난다. 이 러한 자생지특성과 본 연구의 결과로 보아 죽절초는 수분함 량에 대한 내성의 범위가 넓다는 것을 알 수 있으며(Table. 1), CO2농도 상승과 온도상승은 죽절초의 수분함량에 대한 내성의 범위를 더 넓게 하므로(Fig.6), 죽절초의 분포에서 CO2농도 상승과 온도상승으로 인한 지구온난화가 진행되 었을 때, 수분함량은 제한요인이 되지 않을 것으로 보인다.

    유기물함량 0%(N0)를 제외한 모든 유기물 구배에서 대 조구보다 처리구에서 생육이 양호하였던 본 연구결과와 상 록활엽수림에 자생하는 죽절초의 특성으로 보아 지구온난 화는 유기물이 없거나 일반적인 산림토양에서는 죽절초의 생육을 저하시킬 수는 있지만, 유기물 구배에 대한 생태적 지위폭은 지구온난화 조건에서 2.09%로 약간 넓어진 것을 확인 할 수 있었다(Fig.6).

    결 론

    본 연구결과에서 CO2농도 상승과 온도 상승에 따른 개체 의 생육은 전반적으로 대조구보다 처리구에서 양호했던 것 을 확인하였고 수분과 유기물에 대한 생태적 지위폭 역시 넓어진 것을 확인하였다. 따라서, 지구온난화가 진행된다면 죽절초의 생육에 수분과 유기물은 제한요인이 되지 않을 것이다. 하지만 죽절초는 유기물의 함량이 낮은 조건 (0~5%)보다는 약간 높은 조건(10%)을 선호하므로, 외부환 경에 영향을 받지 않고 온실에서 토양 내 유기물 함량을 10%로 조성하여 죽절초의 복원 및 증식을 해야 한다. 또한 유기물함량이 높은 이들의 자생지인 상록활엽수림을 보호 해야할 필요가 있다.

    Figure

    KJEE-32-30_F1.gif

    Methods of CO2 supply in experiment area and environmental data monitoring.

    KJEE-32-30_F2.gif

    Average monthly CO2 concentration and temperature in two environmental condition(control and treatment) from March to November. The histograms mean CO2 concentration and the line graphs mean temperature in control and treatment.

    KJEE-32-30_F3.gif

    Shoot length and number of leaves of Sarcandra glabra according to environmental treatment((a)moisture and (b)nutrient)) under control and treatment. Bar shows shoot length and circle shows the number of leaves respectively of Sarcandra glabra. Uppercase means significant difference regarding shoot length among gradients((a) moisture and (b) nutrient) in control and treatment. Lowercase means significant difference regarding number of leaves among gradients in control and treatment. ‘*’ means significant difference between control and treatment.

    KJEE-32-30_F4.gif

    Regression analysis between shoot length and number of leaves according to moisture in control(a) and treatment(b) and according to nutrient in control(c) and treatment(d) (p<0.05).

    KJEE-32-30_F5.gif

    Death rate of Sarcandra glabra according to environmental treatment((a)moisture and (b)nutrient) under control and treatment.

    KJEE-32-30_F6.gif

    Variation of the ecological niche breadth of two characters of Sarcandra glabra under treatment conditions relative to control.

    Table

    Ecological niche breadth comparison of Sarcandra glabra according to environmental factor (moisture and nutrient) under control and treatment

    Reference

    1. AhnK.H. YouY.H. ChoK.T. (2016) Growth response to Light, Moisture and Nutrients for the Conservation Measures of Bupleurum latissimum(Apiaceae, endangered species) under Future Climate Environment(Elevated CO2 Concentration and Temperature). , Korean Journal of Environment and Ecology, Vol.30 (5) ; pp.803-809[in Korean with English abstract].
    2. BazzazF.A. ColemanJ.S. MorseS.R. (1990) Growth responses of seven major co-occurring tree species of the northeastern United States to elevated CO2. , Can. J. For. Res., Vol.20 (9) ; pp.1479-1484
    3. BennettJ.M. AlbrechtS.L. (1984) Drought and flooding effects on N2 fixation, water relations, and diffusive resistanceof soybean. , Agron. J., Vol.76 (5) ; pp.735-740
    4. BoyerJ.S. (1970) Differing sensitivity of photosynthesis to low leaf water potentials in corn and soybean. , Plant Physiol., Vol.46 (2) ; pp.236-239
    5. ChoiS.M. ShinH.C. YoonJ.H. ParkY.B. (2014) Shade Tolerance Assessment with Light Intensity of Broad-Leaved Evergreen three species. , Korean Forest Society,
    6. ChungJ.M. JungH.R. KangJ.T. MoonH.S. (2010) Vegetation Structure and Soil Characteristic around Camellia japonica Stand in Hakdong, Geoje Island. Journal ofAgriculture &. , Life Sci., Vol.44 (3) ; pp.31-40[in Korean].
    7. FloridesG.A. ChristodoulidesP. (2009) Global warming and carbon dioxide through sciences. , Environ. Int., Vol.35 ; pp.390-401
    8. HanY.S. KimH.R. YouY.H. (2012) Effect of Elevated CO2 Concentration and Temperature on the Ecological Responses of Aster altaicus var. uchiyamae, Endangered Hydrophyte. , Journal of Wetlands Research, Vol.14 (2) ; pp.169-180[in Korean].
    9. HeJ.S. (2005) Leaf-level physiology, biomass and reproduction of Phytolacca americanaunder conditions of elevated CO2 and altered temperature regimes. , Int. J. Plant Sci., Vol.166 (4) ; pp.615-622
    10. HubalekZ. (2004) An annotated checklist of pathogenic microorganisms associated with migratory birds. , J. Wildl. Dis., Vol.40 (4) ; pp.639-659
    11. IdsoS.B. KimballB.A. AndersonM.G. MauneyvJ.R. (1987) Effect of atmospheric CO2 enrichment on plant growth: theinter- action role of air temperature. , Agric. Ecosyst. Environ., Vol.20 ; pp.1-10
    12. IPCCIPCC (2007) Climate change 2007: Mitigation of Climate Change. Contribution Working Group III Contribution to the FourthAssessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change., Cambridge university press, ; pp.863
    13. IPCCIPCC (2014) Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change., IPCC,
    14. JangR.H. LeeS.H. HanY.S. ChoK.T. YouY.H. (2013) Ecologcal Response of the endangered aquatic plant, Viola raddeana Regal, to Effect of Increased CO2 Concentration and Air Temperature. , Journal of Wetlands Research, Vol.15 (3) ; pp.381-386[in Korean].
    15. JeS.M. SonS.G. WooS.Y. ByunK.O. KimC.S. (2006) Photosynthesis and Chlorophyll Contents of Chloranthus glaber under Different Shading Treatments. , Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, Vol.8 (2) ; pp.54-60[in Korean].
    16. JeongJ.H. KooK.S. LeeC.H. KimC.S. (2002) Physiochemical properties of Korean forest soils by regions. , Joural of Korean Forest Society, Vol.91 (6) ; pp.694-700[in Korean].
    17. JeongW.J. LeeJ.H. KimH.C. BaeJ.H. (2009) Dry Matter Production, Distribution and Yield of Sweet Pepper Grown under Glasshouse and Plastic Greenhouse in Korea. , Korean Society for Bio-Environment Control Quarterly, Vol.18 (3) ; pp.258-265
    18. KilM.J. ChoiS.Y. KwonY.S. (2012) Dwarfing Effect by Different Temperature Treatment in Chloranthus glaber. , Journal of Bio-Environment Control, Vol.21 (4) ; pp.343-347[in Korean with English abstract].
    19. KimC.S. (2007) Studies on the distribution and vegetation of the endangered wild plants in Jeju Island. D. Dissertation, Jeju Univ.,
    20. KimJ.H. (2012) The Global Warming as seen by Biologist., Seoul National University Press,
    21. KimJ.H. NamG.H. KimJ.S. (2012) The vascular plants in Is. Gageo (Jeollanam-do). , Journal of Environmental Science International, Vol.21 (4) ; pp.437-450
    22. Krussmann (1984) Manual of cultivated broad-leaved tress and shrubs, Timber press, Vol.Vol. 1
    23. LavergneS. ThompsonJ.D. GarnierE. DebusscheM. (2004) The biology and ecology of narrow endemic and widespread plants: a comparative study of trait variation in 20 congeneric pairs. , Oikos, Vol.107 (3) ; pp.505-518
    24. LawlorD.W. MitchellR.A.C. (1991) The effects of increasing CO2 on crop photosynthesis and productivity: a review of field studies. , Plant Cell Environ., Vol.14 (8) ; pp.807-818
    25. LeadleyP.W. NiklausP.A. StockerR. KarnerC. (1999) A field study of the effects of elevated CO2 on plant biomass andcommunity structure in a calcareous grassland. , Oecologia, Vol.118 (1) ; pp.39-49
    26. LeeH.S. LeeS. LeeJ.C. KimK.W. KimP.G. (2013) Effects of Elevated CO2 Concentration and Temperature on Physiological Characters of Liriodendron tulipifera. , Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, Vol.15 (3) ; pp.145-152[inKorean].
    27. LeeJ.H. SoS.K. SuhK.U. KimM.Y. SongH.K. (2010) Vegetation and Soil Properties of Warm Temperate Evergreen Broad-Leaved Forest in Hongdo, Korea. , Korean Journal of Environment and Ecology, Vol.24 (1) ; pp.54-61[in Korean].
    28. LeeS.I. LeeE.P. KimE.J. ParkJ.H. ChoK.T. LeeS.Y. YouY.H. (2017) Growth response and Variation of ecological niche breadth of Hibiscus hamabo, the endangered plant, according to Light, Moisture and Nutrient under elevated CO2 concentrationand temperature. , Korean Journal of Environment and Ecology, Vol.31 (3) ; pp.279-286
    29. LeeS.W. HyunD.Y. ParkC.G. KimT.S. YeonB.Y. KimC.G. ChaS.W. (2007) Effect of soil moisture content on photosynthesis and root yield of Panax ginseng CA Meyer seedling. , Hanguk Yakyong Changmul Hakhoe Chi, Vol.15 (6) ; pp.367-370[in Korean].
    30. Ministry of EnvironmentMinistry of Environment (2012) White paper of environment., Ministry of Environment,
    31. ParkH.R. (2003) Global warming and its effects and preventive., Uyoug, ; pp.285(in Korean)
    32. ParkJ.H. HongY.S. KimH.R. JeongJ.K. JeongH.M. YouY.H. (2014) Effects of Elevated CO2 and Temperate on the Growth of Endangered Species, Cicuta virosa L. in Korea. , Journal of Wetlands Research, Vol.16 (1) ; pp.11-18[in Korean with English abstract].
    33. ParkW.K. (1993) Increasing atmospheric carbon dioxide and growth trends of Korean subalpine conifers-Dendrochronological analysis. , J. Korean For. Soc., Vol.82 (1) ; pp.17-25[in Korean].
    34. SaxeH. EllsworthD.S. HeathJ. (1998) Tree and forest functioning in an enriched CO2 atmosphere. , New Phytol., Vol.139 (3) ; pp.395-436
    35. SonS.K. BeonK.O. KimM.J. WooS.Y. KimC.S. (2005) Effect of Different Shading Treatment in Chloranthus glaber Thunb. Mak. , Plant Resources Society of Korea, Vol.12 ; pp.141-143[in Korean with English abstract].
    36. SongG.P. JangC.G. KangS.H. (2012) Conservation and vegetation structure of Euchresta japonica (Leguminosae) in Jeju Island. , Korean Journal of Plant Resources, Vol.25 (1) ; pp.89-95[inKorean with English abstract].
    37. WennmanP. KattererT. (2006) Effects of moisture and temperature on carbon and nitrogen mineralization in mine tailings mixed with sewage sludge. , J. Environ. Qual., Vol.35 (4) ; pp.1135-1141
    Copyright © Korean Society of Environment & Ecology (KSEE). All right reserved.