온도와 CO₂ 농도 증가가 일본잎갈나무 유묘의 바이오매스 및 생리적 특성에 미치는 영향

한심희; 신수정

doi:10.37581/KFB.2019.12.29.2.32

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자료유형: 학술저널

저자정보: 한심희 (국립산림과학원) 신수정 (충북대학교)

저널정보: 한국산림바이오에너지학회 산림바이오에너지 산림바이오에너지 제29권 제2호

발행연도: 2019.12

수록면: 32 - 42 (11page)

DOI: 10.37581/KFB.2019.12.29.2.32

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본 연구는 온도와 CO₂ 농도 증가에 따른 일본잎갈나무 유묘의 초기 바이오매스 생장 및 생리적 반응 조사를 통하여, 후기 바이오매스 생장 변화를 예측하고자 하였다. 온도는 대기 온도(24℃)와 50년 후 예상 온도(27℃)로 조절하였고, CO₂ 농도는 현재 평균 농도(400ppm)와 100년 후 예상 농도(750ppm)을 적용하였다. 온도와 CO₂ 증가는 일본잎갈나무의 줄기, 뿌리, 총 바이오매스 생산에 영향을 미쳤다. 총 바이오매스는 온도 증가에 의해 감소하였으며, 감소폭은 CO₂ 농도가 높은 상태에서 더욱 뚜렷하였다. CO₂ 농도 증가는 광색소 함량을 감소시키고, 온도 증가는 대기 CO₂ 농도에서는 광색소 함량을 증가시키지만, CO₂ 농도가 높은 조건에서는 광색소 함량을 감소시켰다. 엽록소 a와 b의 비는 온도와 CO₂ 농도 증가에 큰 영향을 받지 않았지만, 총 엽록소와 카로티노이드 함량의 비는 온도의 영향을 뚜렷하게 받았다. 온도와 CO₂ 증가에 따른 항산화효소의 활성은 효소들 간에 차이가 있었다. SOD와 APX 활성은 온도와 CO₂ 농도 변화에 전혀 반응하지 않았지만, CAT와 GR 활성은 온도와 CO₂ 농도 변화에 영향을 받았다. CAT의 경우, 온도 증가 시 활성이 감소하였으며, 활성 감소폭은 대기 CO₂ 농도에서 더 크게 나타났다. GR 활성은 대기 CO₂ 농도에서 온도가 증가했을 경우, 활성이 대기 온도보다 3배 증가하였으나, 증가된 CO₂ 농도에서는 온도가 증가했을 때 활성이 대기 온도보다 36.3% 감소하였다. 결론적으로, 두 요인은 모두 높은 조건에서 일본잎갈나무 유묘의 바이오매스 생장을 감소시키며, 엽록소 함량과 항산화 효소 활성과 같은 생리적인 반응에 부정적인 영향을 주었다. 특히, 단기 노출에서 온도 변화가 CO₂ 농도 변화보다 더 민감하게 반응하며, 증가된 CO₂ 농도는 온도 증가에 의한 일본잎갈나무 유묘의 생리적 피해를 막지 못한 것으로 판단된다.

This study was intended to predict changes in the late biomass growth by examining the early biomass growth and physiological responses of Larix kaempferi seedlings under enhanced temperature and CO₂ concentration. The temperature was adjusted to the ambient air temperature (24°C) and the expected temperature (27°C) 50 years later, and the CO₂ concentration was applied to the current average concentration (400 ppm) and expected concentration (75 ppm) 100 years later. The increase in temperature and CO₂ affected the production of stem, root and total biomass of seedlings. Total biomass was reduced by increased temperature, and the decrease was more pronounced with higher CO₂ concentrations. Increased CO₂ concentration decreased photosynthetic pigment content, and increased temperature increased the content at the atmospheric CO₂ concentration, but decreased the content under higher CO₂ concentration. The ratio of chlorophyll a and b was not significantly affected by the temperature and CO₂ concentration increase, but the ratio of total chlorophyll and carotenoid content was clearly affected by the temperature. The activity of antioxidative enzymes at the increased temperature and CO₂ differed among enzymes. Although SOD and APX activity did not respond at all to changes in temperature and CO₂ concentration, CAT and GR activity were affected by changes in temperature and CO₂ concentration. For CAT, activity decreased with increasing temperature, and the activity reduction was greater at atmospheric CO₂ concentration. GR activity increased by three times as much as the atmospheric CO₂ concentration, but at the increased CO₂ concentration, the activity decreased by 36.3% compared to the atmospheric temperature when the temperature increased. In conclusion, both factors reduced biomass growth in L. kaempferi seedlings under high temperature and CO₂ conditions, negatively affecting physiological responses such as chlorophyll content and antioxidant enzyme activity. In particular, it is judged that the temperature change in short-term exposure is more sensitive than the change in CO₂ concentration, and that the increased CO₂ concentration did not prevent the physiological damage of seedlings caused by the increased temperature.

#Larix kaempferi #bimass #physiological characteristics #photosynthetic pigment #antioxidative enzyme activity

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