Effects of Al and Mn on the Growth, Nutrient Status and Gas Exchange Rates of Pinus densiflora Seedlings

소나무 묘목(苗木)의 생장(生長), 영양상태(營養狀態) 및 가스교환속도(交換速度)에 미치는 Al과 Mn의 영향(影響)

The effects of Al and Mn concentration on dry weight growth, nutrient status and gas exchange rates of 2-Year-old Japanese red pine(Pinus densiflora) seedlings grown in a nutrient culture solution were investigated. Al was added as aluminum chloride at 0, 10, 30 or 60ppm, and Mn was added as manganese chloride at 0, 30 or 60ppm to the nutrient culture solution. The pH of the solution was maintained at 4.0 by adding HCl or NaOH solution. The seedlings were transplanted into the nutrient culture solution, then they were grown in a greenhouse for 90 days. The interactive effects of Al and Mn on the dry weight growth of the seedlings were not significant. There were a main effect of Al or Mn on the dry weight growth and element concentrations of the seedlings. The treatment with Al of ${\geq}10ppm$ or that with Mn of 60ppm induced a significant reduction in the dry weight growth, which indicates that the effect of Al is stronger than that of Mn. The chlorophyll content of needles was not affected by Al treatment, but was significantly reduced by treatment with Mn of 60ppm. Furthermore, the treatment with Al of 60ppm or that with Mn of ${\geq}30ppm$ caused a significant reduction in the dark respiration rate of the roots. The net photosynthetic rate of the seedlings reduced with increasing the concentration of Al or Mn in the nutrient culture solution, which suggests that Al or Mn induced reductions in the relative growth rate(RGR) and net assimilation rate(NAR) of the seedlings were mainly due to the decrease of net photosynthesis.

Al과 Mn을 여러가지 농도로 조정한 배양액을 채운 포트에 소나무(Pinus densiflora) 2년생 묘목을 이식하여 수경재배법에 의해 90일간 온실내에서 육성한 후 소나무 묘목의 생장, 영양상태 및 가스교환속도에 미치는 Al과 Mn의 영향을 조사하였다. 배양액의 Al농도는 4수준(0, 10, 30, 60ppm)으로 처리하였으며, 이들 각각의 Al처리에 Mn농도를 3수준(0, 30, 60ppm)으로 처리하여 총 12처리구의 2요인배치법(two-factor design)의 실험을 실시하였다. Al과 Mn은 소나무 묘목의 건물생장에 상호작용효과(interaction effects)를 나타내지 않았으나, 소나무 묘목의 건물생장에 대한 Al과 Mn의 각각의 단독영향(main effects)은 유의적인 차이가 나타났다. 소나무 묘목의 건물생장은 Al은 10ppm이상, Mn은 60ppm의 농도에서 생장저하를 초래하였으며, 이는 소나무 묘목의 건물생장에 대한 Al의 독성이 Mn에 비해 클 수 있음을 시사한다. 뿌리의 암호흡속도는 Al의 경우 60ppm에서, Mn의 경우는 30ppm이상의 농도에서 저하하였다. 또한, 크로로필함량에 있어서는 Al의 영향은 인정되지 않았으나, 60ppm의 Mn처리구에서 낮아지는 경향을 보였다. 배양액의 Al과 Mn농도가 증가함에 따라서 소나무 묘목의 상대생장율(RGR) 및 순동화율(NAR)이 저하하였으며, 이는 광합성 효율의 감소가 원인으로 생각된다. 비록 본 연구결과는 수경재배법에 의하여 얻어진 결과이지만, 장래 우리나라에서 실제로 발생할 수 있는 산성강하물에 의한 수목피해 예측 및 산성화된 토양의 임지에서도 이와 유사와 현상이 발생될 수 있음을 시사하고 있다.