지구온난화 조건에서 수분, 유기물, 광 구배를 통한 종지나물(Viola papilionacea Pursh) 생육 및 번식생태적 반응

이응필 ( Eung Pill Lee ),이형석 ( Hyeong Seok Lee ),홍용식,유영한 ( Young Han You ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.2

본 연구에서는 외국에서 국내로 도입한 외래종인 종지나물을 대상으로 기후변화 조건에서 수분, 유기물, 광을 처리하여 이에 따른 생육 반응에 대한 변화를 알아보고자 하였다. 이를 위하여 온실을 CO2를 공급한 처리구와 공급하지않은 대조구로 나누었다. 그리고 두 구역 내에 각각 수분을100%, 90%, 70%, 50%, 30%로 처리한 수분구배, 유기물을20%, 15%, 10%, 5%, 0%로 처리한 유기물구배, 그리고광을 100%, 70%, 30% 로 처리한 광 구배를 설정하고 각환경에서 2014년 9월부터 2015년 6월까지 재배하였다. 그결과 종지나물의 잎 수는 대조구 광 구배의 경우, 30%에서가장 높았다. 개화율은 처리구 수분90%, 유기물 5%, 20%, 광 70%에서, 대조구에서는 수분 70%, 유기물 0%, 15%, 광 100%에서 가장 높았다. 고사율은 대조구에서 수분 30%, 유기물 0%, 5%, 15%, 광 100%에서, 처리구에서는 수분30%, 유기물 20%, 광 100%에서 가장 높았다. 발아한 종지나물의 유식물 수는 대조구에서 367개체, 처리구에서 585개체였다. 이 결과를 종합해 보면, 종지나물의 잎 수는 대조구에서 광이 낮아질수록 더 많았으나 처리구에서는 차이가나타나지 않았으며, 지상부 높이는 각 구배에서 대조구와 처리구 모두 유사한 증감 패턴을 보였다. 또한 번식생태학적 반응을 살펴보면 대조구가 처리구보다 꽃도 더 많이 피고 종자도 더 많이 생산하는 것으로 나타났다. 그러나 종자발아는 처리구가 대조구보다 더 활발히 일어났다. 환경구배별로, 수분과 유기물의 처리는 종지나물의 생육반응 및 번식생태학적 반응에 영향을 주지 않았으나 광을 달리 처리하였을 때는 크게 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 자료는 한반도 내 기후변화가 지속적으로 일어날 경우, 국내 외래종의 생태적 지위 변화에 대응하기 위한 기초자료로 이용할 수 있을 것으로 예측된다.

제2분과 : 식물상 및 식생관리 ; CO2 농도와 온도 상승이 한국의 주요 재배 벼품종 일미벼의 생육과 생산량에 미치는 영향

이응필 ( Eung Pill Lee ),조이연 ( Yi Yun Cho ),유영한 ( Young Han You ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.1

기후변화로 인하여 온난화가 진행되면, 한반도 남부지방에서 재배되고 있는 벼의 생육과 생산량이 어떻게 변화되는지를 알아보기 위하여, 일미벼의 유식물을 대조구, 온도 상승구 그리고 CO2 + 온도 상승구에 재배하여 그 결과를 비교하였다. 온난화 처리실험은 광이 그대로 입사되는 유리 온실 안에서 진행하였다. 유리 온실은 챔버 와는 달리 공간적으로 제약을 받지 않으며 자연광과 광주기 그리고 토양환경을 그대로 활용하여 자연에서 실제로 식물이 살아가는 환경을 조성해 CO2 농도와 온도 증가에 대한 식물의 실제적반응을 알 수 있다는 장점을 가지고 있다(Kim 2010). 환경처리구는 온도조건만을 대조구보다 1.5℃ 높게 처리한 온도 상승구 (ambient CO2 concentration + elevated temperature; AC-ET), CO2를 대기보다 2배정도 높인 740-750ppm으로 유지한 CO2 + 온도 상승구 (elevated CO2 concen-tration + elevated temperature; EC-ET)이다. 대조구(ambient CO2 concentration + ambient temperature;AC-AT)는 야외 대기 조건과 같이 대기의 온도와 CO2 농도(평균 360-400ppm)로 유지하였다. 일미벼의 지상부, 지하부 그리고 총 생물량과 개체당 이삭무게는 CO2 + 온도 상승구에서 가장 무거웠다. 이삭당 낟알수와 하나의 낟알무게는 온도 상승구와 CO2 + 온도 상승구에서 가장 무거웠다. 분얼수는 대조구와 온도 상승구에서 가장 많았고, 개체당 이삭수와 숙성된 낟알비율은 모든 구배에서 차이가 없었다. 현재 남부지방에서 재배하고 있는 일미벼는 지구온난화의 영향으로 온도와 CO2 농도가 동시에 더 높아진다면, 그 곡물수확량은 현재보다 더 증가될 것으로 예상된다. 이러한 예상은 현재 지역에 따라 선택되어 재배되고 있는 다양한 벼품종에도 적용될 수 있는 것이므로, 앞으로 벼 재배적지의 선정은 지구온난화조건을 고려하여 결정되어야 할 것으로 보인다.

수분과 유기물에 따른 멸종위기종 큰바늘꽃(Epilobium hirsutum L.)의 생태적 반응

이응필 ( Eung Pill Lee ),유영한 ( Young Han You ) 한국환경생태학회 2015 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2015 No.2

본 연구는 수분과 유기물이 멸종위기종 큰바늘꽃(Epilobium hirsutum L.)의 대체서식지 조성을 위한 기초자료를 얻기 위해 생육시킨 후, 그 결과를 비교하였다. 야외에서 토양수분(250ml(M250), 500ml(M500), 750ml(M750), 1000ml(M1000))과 토양영양소(0%(N0), 7%(N7), 14%(N14), 21%(N21)) 구배를 처리하여 생육과 번식반응을 측정하였다. 그 결과, 토양수분구배에서 지상부길이(cm), 잎 폭길이(cm) 그리고 잎 몸길이(cm)는 M1000에서 가장 길었다. 잎수(ea)는 M750과 M1000에서 가장 많았고, 꽃봉오리수(ea)와 꽃 수(ea)는 M750에서 가장 많았다. 포복경수(ea), 낙화수(ea) 그리고 꽃대길이(cm)는 M500, M750 그리고 M1000에서 가장 길었다. 토양영양소 구배에서 지상부길이(cm)는 N14와 N21에서 가장 길었고, 잎폭길이(cm)와 잎몸길이(cm)는 모든 구배에서 차이가 없었다. 잎 수(ea)는 N7와 N14, 꽃봉오리수(ea), 꽃수(ea) 그리고 낙화수(ea)는 N21에서 가장 많았다. 포복경수(ea)는 N7와 N14에서 가장많았고, 꽃대길이(cm)는 N14에서 가장 길었다. 이를 종합해 보면 수분과 영양소가 증가할수록 생육과 번식반응이 더 많아지는 것으로 보아, 큰바늘꽃을 복원하기 위해 초기대체서식지 조성을 할 때 토양영양소를 충분히 공급해야하고, 하천변과 같이 수분이 풍부한 곳을 선정해야 할 것이라 판단된다.

CO2 농도와 온도상승이 북부와 중부 주요 재배 벼품종의 생육과 생산량에 미치는 영향 -오대벼와 새추청벼-

이응필 ( Eung Pill Lee ),정현철 ( Hyun Chul Jeong ),유영한 ( Young Han You ) 한국환경생태학회 2014 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2014 No.2

온난화가 진행되면, 우리나라에서 재배되고 있는 주요 벼의 자람과 생산량이 어떻게 변화되는지를 알아보기 위해, 북부지방과 남부지방에 각각 가장 많이 재배되는 오대벼와 새추청벼의 유식물을 각각 대조구, 온도 상승구, CO2+온도 상승구에서 재배하여 그 결과를 비교하였다. 새추청벼의 지상부생물량, 지하부생물량, 총 생물량, 개체당 이삭무게 그리고 숙성된 낟알 비율은 온도 상승구에서, 오대벼는 CO2+온도 상승구에서 가장 높았다. 새추청벼와 오대벼의 개체당 이삭수는 환경구배 간 차이가 없었다. 새추청벼의 이삭당 낟알수는 환경구배 간 차이가 없었고, 오대벼의 것은 CO2+온도 상승구에서 가장 많았다. 새추청벼의 낟알 한 개의 무게는 CO2+온도 상승구, 오대벼의 것은 온도 상승구와 CO2+온도 상승구에서 가장 무거웠다. 새추청벼의 분얼수는 대조구와 온도 상승구, 오대벼의 것은 대조구에서 가장 많았다. 본 연구를 종합적으로 정리해보면 새추청벼는 대조구보다 온도만 상승했을 때 잘 자랐고 곡물 생산량이 증가했지만 CO2농도와 온도가 같이 상승했을 때는 차이가 없었다. 그리고 오대벼는 대조구보다 CO2농도와 온도가 같이 상승했을 때 잘 자랐고 생산량이 증가했다. 앞으로 지구온난화의 영향으로 CO2농도와 온도가 높아진다면, 새추청벼는 현재와 곡물수확량의 차이는 없겠지만 그에 반해 오대벼는 곡물수확량은 높아질 것이다. 따라서 지구온난화로 인한 기후변화가 지속된다면 곡물수확량을 고려한 종에 따른 벼재배적지의 선정이 신중히 결정되어야 할 것으로 판단된다.

참나무 5종의 생태 복원 적지 추정을 위한 경제림 육성단지의 기후와 입지 요인 분석

이승연,김의주,이응필,조규태,박재훈,이영근,정상훈,홍용식,박진희,최승세,김해란,유영한,Lee, Seung-Yeon,Kim, Eui-Joo,Lee, Eung-Pill,Cho, Kyu-Tae,Park, Jae-Hoon,Lee, Young-Keun,Chung, Sang-Hoon,Hong, Yong-Sik,Park, Jin-Hee,Choi, Seung-Se,Kim 한국하천호수학회 2020 생태와 환경 Vol.53 No.4

The most important thing to successfully restore an oak forest is finding suitable climatic conditions and topographic factors for the oak species to be introduced. In this study, in order to find suitable environmental conditions for the five dominant oak trees on the Korean Peninsula, we carried out analysing the information on the location of forest vegetation on the Korean Peninsula. The range of annual mean temperature of the five oak trees was narrow in the order of Q. mongolica (7.7~14.3℃), Q. variabilis (9.2~13.8℃), Q. acutissima (10.5~14.3℃), Q. serrata (11.4~13.7℃), Q. aliena (11.0~12.9℃). The range of annual precipitation of oaks was narrow in order of Q. mongolica (1072.7~1780.9 mm), Q. variablis (1066.6~1554.9 mm), Q. acustissima (1036.5~1504.8 mm), Q. serrata (1062.6~1504.7 mm). The range of altitude was in order of Q. mongolica (147~1388m), Q. serrata (93~950m), Q. variabilis(90~913m), Q. acustissima (60~516m), Q. aliena (55~465 m). The range of slope was in the order of Q. mongolica (8~56°), Q. variabilis(5~52°), Q. serrata (11~45°), Q. aliena (15~38°), Q. acustissima (16~37°). These results are considered to be very useful in the case of ecological restoration using deciduous oak trees on the Korean Peninsula.

CO₂농도 상승과 온도 상승조건에서 광, 수분, 유기물구배에 따른 멸종위기식물인 황근(Hibiscus hamabo)의 생육과 생태적 지위폭의 변화

이수인 ( Soo-in Lee ),이응필 ( Eung-pill Lee ),김의주 ( Eui-ju Kim ),박재훈 ( Jae-hoon Park ),조규태 ( Kyu-tae Cho ),이승연 ( Seung-yeon Lee ),유영한 ( Young-han You ) 한국환경생태학회 2017 한국환경생태학회지 Vol.31 No.3

CO₂농도와 온도의 상승으로 인한 지구온난화가 진행되었을 때 광, 수분 그리고 유기물 구배에 따른 멸종위기식물인 황근의 생육과 생태적 지위폭의 변화를 알아보았다. 대조구(야외)와 처리구(CO₂ + 온도 상승구)로 나누어 각각 광, 수분 그리고 유기물구배를 두어 재배하였다. 그 연구결과, 황근은 낮은 광량보다 높은 광량을 선호하나, 광량이 787±77.76μmol m^-2s^-1을 넘어가면 높은 광량이라 하더라도 생육이 어려웠다. 또한 유기물이 없거나(0%) 너무 많은 토양(20%)에서는 생육이 어려웠다. 그러나 수분 구배에 따른 경향이 보이지 않았다. 황근의 고사율은 대조구보다 처리구에서 광량이 높은 조건을 제외한 모든 구배에서 높았다. 이는 CO₂와 온도가 상승하면 광에 대한 내성범위가 좁아진다는 것을 의미한다. 대조구와 처리구를 비교하였을 때, 수분구배에 따른 경향은 보이지 않았다. 유기물구배에서는 대조구보다 처리구에서 모두 고사율이 낮았는데, 이는 유기물에 대한 내성의 범위가 넓어진 것을 의미한다. 황근의 생태적 지위폭은 처리구가 대조구보다 광 구배에서 30.1% 좁아졌으며, 수분 구배에서 8.6% 그리고 유기물 구배에서 30% 넓어졌다. 따라서 CO₂농도와 온도의 증가로 인한 지구온난화가 진행되면, 황근의 생육은 광량에 의해서 제한될 것으로 판단된다. We investigated growth response and variation of ecological niche breadth of Hibiscus hamabo according to light, moisture and nutrient when global warming is proceeded by elevated CO₂ concentration and temperature. H. hamabo was cultivated in experimental condition in the greenhouse that are divided by control(ambient condition) and treatment(elevated CO₂ concentration and temperature). Light, moisture and nutrient gradients were treated within the control and the treatment. Although H. hamabo prefers higher light intensity(up to L3) to lowers`, Hamabo mallow doesn`t like excessive light intensity(787±77.76μmol m^-2s^-1). Also, H. hamabo was difficult to grow in absent nutrient(0%) and excessive nutrient(20%). However, there was no trend with moisture gradients. The death rate of H. hamabo in the treatment was higher in all gradients except for the highest light intensity condition than control. It means that range of tolerance about light is narrowed when concentration of CO₂ gas and temperature is elevated. There was no trend of death rate according to moisture gradient, comparing between control and treatment. The death rate in all nutrient gradients within the treatment is lower than the controls`. It means that range of tolerance about nutrient is widened. The ecological niche breadth of H. hamabo in the treatment was narrower as 30.1% in light gradients but wider as 8.6% in moisture gradients and 30% in nutrient gradients than in the control. In the conclusion, when global warming is proceeded by elevated CO₂ concentration and temperature, growth of H. hamabo would be restricted by light intensity.

LED광질에따른 분홍장구채(Silene capitata Kom.)의 생리 및 개화 반응

박재훈 ( Jae Hoon Park ),이응필 ( Eung Pill Lee ),이수인 ( Soo In Lee ),장래하 ( Rae Ha Jang ),안경호 ( Kyung Ho An ),유영한 ( Young Han You ) 한국환경생태학회 2016 한국환경생태학회지 Vol.30 No.5

본 연구에서는 한국 멸종위기식물인 분홍장구채의 보전 및 인공재배를 위해 식물공장 내 인공적인 광 조건에서 일어나는 생리와 개화반응 특성을 알아보았다. 이를 위해 분홍장구채를 식물공장의 각 챔버에 적색광, 청색광, 백색광, 적색+원적색 혼합광, 적색+청색 혼합광 그리고 적색+청색+백색 혼합광 하에서 재배하여 광합성률, 증산률, 기공전도도, 수분이용효율, 엽록소함량, 최소엽록소형광, 최대엽록소형광, 광계II의 광화학적 효율 그리고 잎과 꽃 수를 측정하였다. 그 결과 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 분홍장구채는 가장 많이 개화하였으며, 이 광조건에서는 광합성률, 증산률 그리고 기공전도도는 상대적으로 다른 조건보다 높았으나 수분이용효율은 차이가 없었으며, 엽록소함량은 적었다. 특히 최소 및 최대 엽록소형광과 광계II의 광화학적 효율은 적색 단일광 조건에서 다른 광 조건보다 낮았다. 이러한 결과는 분홍장구채의 꽃의 생산을 위해서는 적색 단일광이나 적색+원적색의 인공광 조건에서 재배하는 것이 효율적이 라는 것을 의미한다. We examed physiological and flowering response of S. capitata, the endangered plant in Korea, under LED light conditions in plant factory to cultivate artificially for conservation. We cultivated S. capitata and measured its physiological responses and the number of flowers under red, blue, white, red+far-red mixed, red+blue mixed, and red+blue+white mixed light. The results showed that its photosynthetic rate and chlorophyll content were recorded relatively high in red+blue+white and red+blue mixed light respectively. Transpiration rate and stomatal conductance appeared relatively high in the white single light while water use efficiency was no difference. Photochemical efficiency of photochemical photosystem II by minimum and maximum chlorophyll fluorescence was the highest in the red+blue+white mixed light condition than other ones. The number of flowers of S. capitata was at its peak under the red light or red+far-red mixed light. Therefore, we conclude that the most efficient way to grow for flowering of S. capitata is to provide red light or red+far-red mixed light in the plant factory.