가뭄 저항성 평가를 위한 수목 11수종의 형태학적, 생리학적, 생화학적 특성 평가

나라얀 부살1,2*, 이민수1, 이호진1,3, 한아름4, 한아름4, 김현석1,2,3,5

1서울대학교 농림생물자원학부 산림환경학전공, 2서울대학교 농업생명과학연구원, 3서울대학교 협동과정 농림기상학전공, 4국립생태원 생태기반연구실, 5국가농림기상센터

Evaluation of morphological, physiological, and biochemical traits for assessing drought resistance in eleven tree species

Narayan Bhusal1,2, Minsu Lee1, Hojin Lee1,3, Ah Reum Han4, Areum Han4, Hyun Seok Kim1,2,3,5

1Department of Agriculture, Forestry and Bioresources, Seoul National University, 2Research Institute for Agriculture and Life Sciences, 3Interdisciplinary Program in Agricultural and Forest Meteorology, 4Division of Basic Research, National Institute of Ecology, 5National Center for Agro Meteorology

요약: 자연 서식지의 최대 생존과 보존을 위해 조림 계획에 있어 수종의 가뭄 저항성을 고려해야 한다. 2년 연속 동아시아 지역의 주요 조림 수종 중 겉씨식물(침엽수종) 6종과 속씨식물(활엽수종) 5종에 대해 대조구(100% 강수량), 약가뭄구(40% 강수량 감소), 강가뭄구(80% 강수량 감소) 등 3가지 실험구를 설치하여 가뭄 강도에 의한 수종별 가뭄 저항성을 평가하였다. 본 연구에서는 근원경 가뭄 저항성 지수(Rd) 및 형태적, 생리적, 생화학적 특성 간의 회귀 분석을 수행하여 가뭄 저항 지수(Rx)를 정량화했다. 가뭄 저항성이 높은 종은 면적당잎질량(LMA), 광합성률(Pn), 정오 수분포텐셜(ΨMD) 및 탄소 동위원소 구별(δ13C), 플라보노이드와 폴리페놀 함량, 초과산화물불균등화효소(SOD) 함량, DPPH 라디칼 제거작용 값이 높았다. 가뭄 저항성 수종은 가뭄 민감성 수종 보다 잎의 크기, Pn 및 새벽 수분포텐셜(ΨPD)의 감소가 상대적으로 적었고, δ13C, 앱시스산, 수크로스 함량 및 LMA의 증가도 적었다. Rd의 연간 변동(ΔRd)은 수종별 수분이용특성(등수성 및 비등수성, ΨPD과 ΨMD 관계식에서의 기울기)과 양의 상관관계를 보였다. 낙엽송와 잣나무는 등수성 수종으로, 가뭄 저항성이 가장 높은 것으로 나타났으며, 상수리나무와 고로쇠나무는 비등수성 수종으로 가뭄에 가장 취약한 것으로 확인되었다. 자작나무, 물푸레나무, 편백, 산벚나무는 중간 정도의 가뭄 저항성을 보인 반면, 곰솔, 소나무, 전나무는 가뭄 저항성이 더욱 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 조림 계획에 있어 가뭄 저항성 수종 선발과 이를 통한 지속가능한 산림 관리에 기여할 것이라고 생각한다

Abstract: Drought resistance of tree species should be considered before their planting in the field for maximum survival and conservation of natural habitats. Three different irrigation regimes: control (100% precipitation), mild drought (40% reduction in precipitation), and severe drought (80% reduction in precipitation) were applied to six gymnosperms and five angiosperm species for two consecutive years and quantified the drought resistance index (Rx) based on root collar diameter. The species with high drought resistance had high values of leaf mass per area (LMA), photosynthetic rate (Pn), and midday leaf water potential (ΨMD) and low values of carbon isotopic discrimination (δ13C), flavonoid and polyphenol content, and superoxide dismutase, and DPPH radical scavenging activity. The highly drought-resistant species had a relatively less decrease in leaf size, Pn, and predawn leaf water potential (ΨPD), and less increase in δ13C, abscisic acid, and sucrose content and LMA compared to the control. The interannual variation in stem diameter resistance index (∆Rd) was positively correlated with the species hydroscope slope (isohydric and anisohydric). Japanese larch and Korean pine (isohydric) were highly drought resistant, sawtooth oak and mono maple (anisohydric) were highly drought susceptible, and East Asian white birch, East Asian ash, hinoki cypress, and Sargent cherry were moderately drought resistant, whereas black pine, Korean red pine, and needle fir showed a strong drought resistance. These findings will help in species selection for afforestation programs and establishment of sustainable forests.

사사: 본 연구는 국립생태원 제2차 국가장기생태연구와 산림청 R&D 사업(2020185D10-2022-AA02) 과제의 지원으로 수행됨.