오늘날 열악한 도시환경에 있어 가로수는 도시골격을 형성하는 선형 녹지로서, 대기오염 정화, 분진 및 유해성 가스의 흡착, 도시 소음 차단 등의 역할을 하는 완충녹지 구성요소로서 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. 도시 가로수 조성을 위해 다양한 목본과 초본식물들이 활용되고 있으며, 특히 상록활엽수는 기후변화에 따른 분포한계선의 북상으로 자원가치가 높아지고 있다. 또한 상록활엽수는 겨울철에도 낙엽이 지지 않아 관리적인 측면에서 도시 가로수의 소재로 가치가 매우 높다. 그러나 현재 상록활엽수를 가로수로 식재한 지역에서 기후변화 영향으로 생육저하 및 수목 고사가 반복적으로 발생하고 있어 기후변화에 대응한 가로수 식재환경 자료 구축을 위하여 상록활엽수의 환경내성 평가 및 수종선발이 필요하다. 따라서 본 연구는 가로수 생육을 저해하는 비생물적 요인에 대한 상록활엽수의 민감성을 평가하여, 기후변화에 적응 가능한 합리적인 가로수 수종을 선발하는데 목적이 있다.
1. 상록활엽수종의 저온스트레스에 따른 내한성 검정
상록활엽수를 대상으로 저온스트레스에 반응하는 수종의 다양한 생리적 변화 및 저온에 따른 치사온도를 예측하여 공시 수종의 내한성 여부를 조사하였다. 상록활엽수 7수종을 대상으로 내한성 평가를 분석한 결과 처리온도가 낮아질수록 전해질 용출량, Sucrose 함량의 값은 증가하였다. 수종별 치사온도를 예측한 결과 C. japonica가 ?11.6±0.2℃로 저온에 따른 저항성이 가장 높게 나타났다. 다음으로 Q. glauca ?9.3±0.8℃, R. indica -8.7±0.2℃, M. thunbergii ?8.0±0.5℃, I. religiosum -7.4±0.6℃, D. morbiferus ?7.1±0.7℃, D. macropodum ?6.9±0.3℃ 순으로 D. macropodum가 공시수종 중 저온에 가장 민감한 것으로 조사되었다. 2005년부터 2015년까지의 최저 평균온도를 기준으로 수종별 식재가능 지역을 분석한 결과 모든 부산의 경우 모든 공시수종들이 생육가능 지역으로 나타났다. 특히 C. japonica는 대전을 제외한 서울, 인천, 대구, 부산, 광주, 울산, 경주까지 식재가 가능하여 저온에 따른 내성이 가장 높은 것으로 나타났다. Q. glauca 또한 부산, 대전, 광주, 울산, 경주지역까지 생육이 가능하여 내한성이 높게 조사되었다. 한편 서울과 대전, 진주의 경우 연구에 사용된 수종을 식재하는 것은 10년간 저온평균을 보았을 때, 저온피해를 입는 것으로 예측되었다. D. morbiferus와 D. macropodum는 내한성이 약하여 한국의 주요 도시에 식재할 경우 겨울에 저온피해를 입을 것으로 판단됨으로 가로수 수종으로 식재하는 것은 불리하다고 판단된다. 그러나 C. japonica, Q. glauca는 ?10℃에서도 높은 재생률을 보임으로 두 수종은 서울지역에서도 가로수 수종으로 식재가 가능 할 것으로 판단된다.
2. 상록활엽수의 건조스트레스에 따른 내건성 검정
건조 스트레스에서의 생리적 특성 구명 및 비선형 회귀분석을 통한 치사기간을 예측하여 공시 수종의 내건성을 평가하였다. 상록활엽수 7수종을 대상으로 28일 동안 무관수 상태에서 건조스트레스를 유발한 결과 용적수분함량, 상대수분 함수량, 광색소 함량, 광합성 반응 등은 감소한 반면 proline 함량은 증가하였다. 엽록소 형광을 분석한 결과 초기형광수율(FO), FV/FM, 형광감소량(Rfd), 광계Ⅱ의 광화학적 양자수율(Φ′psⅡ)에서 뚜렷한 감소율로 건조 스트레스에 따른 수목의 반응을 짧은 시간 내에 정략적으로 파악하는 데 있어 유용한 지표가 될 수 있을 것으로 판단되었다. 전해질 용출을 통해 수종별 건조에 따른 치사 기간을 예측한 결과 내한성과 동일하게 C. japonica가 37.6일로 가장 높은 반면, D. macropodum가 22.7일로 가장 낮은 것으로 조사되었다. 수종별 치사 기간에 따른 내건성을 평가한 결과 C. japonica (37.6일), Q. glauca(36.8일), I. religiosum (35.3일), R. indica(31.0일), M. thunbergii(27.5일), D. morbiferus(22.8일), D. macropodum(22.7일)순으로 나타났다. 따라서 내건성이 높게 나타난 C. japonica, Q. glauca, l. religiosum 등은 최대 35일 이상 무관수 환경에서도 생육에는 피해가 없는 것으로 조사되었다. Representative Concentration Pathways (RCPs) 미래폭염일수 변화 전망과 수종별 예측치사기간을 비교?분석한 결과 C. japonica, Q. glauca, I. religiosum 등 세 수종은 RCP 6.0 시나리오에서 예측한 폭염일수(33.3일)에는 생육에 지장이 없는 것으로 나타났다. 그러나 RCP 8.5 시나리오의 폭염일수(56.7일)에는 생육에 영향을 받을 것으로 예측되었다.
3. 도시 환경에서의 미세먼지 흡착능 검정
가로수의 잎 표면에 흡착되어 있는 PM 원소구성 분석, 입경별 PM 흡착능 및 부위를 파악하여 도시 녹화에 적합한 종을 식별하기 위해 수행되었다. 경남 진주시 공업지역과 녹지공간인 대학 캠퍼스 내에 조성되어 있는 가로수 5종(가시나무, 종가시나무, 은행나무, 벚나무, 소나무)의 잎에 흡착되어 있는 미세먼지를 PM2.5(0.2~2.5㎛), PM10(2.5~10㎛), PM100(10~100㎛)으로 구분하여 PM의 형태, 크기 및 원소 조성을 분석하였다. 두 조사지역 모두 잎에 퇴적된 PM은 주로 O, C, N, Si, Al로 구성되어있었다. 공업지역에서는 미세먼지의 형태가 불규칙한 모양이었고, 대학 캠퍼스에서는 구형에 가까운 모양을 하고 있었다. P. densiflora 잎 표면에 흡착되어 있는 미세먼지 총량은 공업지역에서 47.82 ㎍/㎠, 대학 캠퍼스에서 25.21 ㎍/㎠로 다른 수종에 비해 유의적으로 높게 나타났다. 그 다음으로 Q. glauca가 공업지역에서 13.47 ㎍/㎠, 대학 캠퍼스에서 5.85 ㎍/㎠로 높게 나타났다. 전체 미세먼지 중량에 대한 미세먼지 입경별(PM2.5, PM10, PM100) 비율은 각각 공업지역에서 9.2%, 37.0%, 53.8%, 대학 캠퍼스에서 15.8%, 27.1%, 57.1%였다. 두 조사지역에서 P. densiflora가 다른 수종보다 유의적으로 많은 PM2.5, PM10, PM100를 잎의 왁스층에 흡착하고 있었으며, 다음으로 Q. glauca가 높게 나타났다.

In today''s poor urban environment, roadside trees are linear green spaces that form urban frameworks, and their importance as buffer green space components plays a role in purifying air pollution, adsorbing dust and harmful gases, and blocking city noise. Various wood and herbaceous plants are planted as urban roadside trees. In particular, evergreen broad-leaved trees are growing up north of the distribution limits due to climate change. In addition, evergreen broad-leaved trees do not fall even in winter, so in terms of management, it is very valuable as a material for urban roadside trees. However, non-growth street trees need to be assessed before planting evergreen trees because of the repeated growth and tree death caused by climate change. Research is needed to establish tree planting environmental data in response to climate change. Therefore, the purpose of this study is to evaluate the sensitivity of evergreen broad-leaved trees to abiotic factors that impede the growth of roadside trees, and to select rational roadside trees that are adaptable to climate change.
1. Cold-tolerance test for low-temperature stress of evergreen broad-leaved species
The physiological changes of the evergreen broad-leaved trees in response to cold stress and the lethal temperature according to the low temperature were predicted to investigate the cold resistance of the test trees. As a result of analyzing the cold resistance of 7 evergreen broad-leaved trees, the values of electrolyte elution and sucrose content increased with decreasing treatment temperature. As a result of predicting lethal temperature by species, cold tolerance of C. japonica was -11.6 ± 0.2℃. It was followed by -9.3 ± 0.8℃ in Q. glauca, -8.7 ± 0.2℃ in R. indica, -8.0 ± 0.5℃ in M. thunbergii, -7.4 ± 0.6℃ in I. religiosum, ?7.1 ± 0.7℃ in D. morbiferus. D. macropodum was most sensitive to low temperature among the species. As a result of analyzing the plantable areas by species based on the lowest average temperature from 2005 to 2015, all test species were found to be growth areas in Busan. In particular, C. japonica was found to have the highest resistance to low temperatures because it can plant plants in Seoul, Incheon, Daegu, Busan, Gwangju, Ulsan, and Gyeongju except Daejeon. Q. glauca also has high cold resistance because it can grow to Busan, Daejeon, Gwangju, Ulsan and Gyeongju. In the case of Seoul, Daejeon, and Jinju, planting the species used in the study was expected to suffer low temperature damage when the low temperature average was observed for 10 years. Since D. morbiferus and D. macropodum have low cold resistance, planting in major cities in Korea is likely to cause cold damage in winter. However, C. japonica and Q. glauca show high regeneration rates at -10 ℃, so the two species can be planted as roadside trees in Seoul.
2. Assay of drought tolerance according to drying stress of evergreen broad-leaved trees
The physiological characteristics under dry stress and nonlinear regression analysis predicted the mortality period to determine whether the species were cold tolerant. Drought stress was induced in 7 evergreen broad-leaved trees for 28 days without irrigation, resulting in decreased volumetric water content, relative moisture content, photopigment content and photosynthetic reaction, but increased proline content. Chlorophyll fluorescence analysis showed a marked decrease in initial fluorescence yield (FO), FV/FM, fluorescence reduction (Rfd), and photochemical II yield (Φ''psII). Therefore, these indicators can be useful for quantitatively understanding the response of trees to dry stress in a short time. As a result of predicting the mortality period by droughting through the electrolyte elution value, C. japonica was the highest as 37.6 days and D. macropodum was the lowest as 22.7 days. The results of evaluation of the tolerance according to the type of mortality were as follows: C. japonica and Q. glauca (36.8 days), I. religiosum (35.3 days), R. indica (31.0 days), M. thunbergii (27.5 days), D. morbiferus (22.8 days), and D. macropodum(22.7 days). Therefore, C. japonica, Q. glauca, l. religiosum and others showed no damage to growth even in an irrigated environment for up to 35 days. According to the Representative Concentration Pathways (RCPs), three species, C. japonica, Q. glauca, and I. religiosum, were predicted by the RCP 6.0 scenario (33.3). There was no problem in growth. However, the heat wave days (56.7 days) of the RCP 8.5 scenario are expected to be affected by growth.
3. PM adsorption capacity test in urban environment
This study was performed to identify PMs suitable for urban greening by analyzing PM elemental composition, PM adsorption capacity and site by particle size. PM analyzed the PM adsorbed on the leaves of five trees (Q. myrsinaefolia, Q. glauca, G. biloba, P. serrulata, and P. densiflora) in the industrial area of Jinju-si, Gyeongsangnam-do and the campus of the university. PM analysis was analyzed by particle type [PM2.5 (0.2 ~ 2.5㎛), PM10 (2.5 ~ 10㎛), PM100 (10 ~ 100㎛)] and analyzed the form, size and elemental composition of PM. The PM adsorbed on the leaves was composed mainly of O, C, N, Si and Al. In industrial areas, PM was irregularly shaped, and on university campuses, it was almost spherical. The total amount of PM adsorbed on the surface of P. densiflora leaves was 71.65 ㎍/㎠ in industrial area and 40.66 ㎍/㎠ in university campus. The ratios of the PM particles (PM2.5, PM10, and PM100) to the total PM weight were 9.2%, 37.0%, 53.8% in industrial areas, 15.8%, 27.1%, and 57.1% in university campus, respectively. P. densiflora adsorbed more PM2.5, PM10, and PM100 in the waxy layer of leaves than in the other species, followed by higher Q. glauca.

In conclusion, two species of C. japonica and Q. glauca were found to have higher environmental tolerance to cold and drought than other species. These results proved to be consistent with the predicted lethal temperature, lethal duration and regeneration assessment according to electrolyte dissolution evaluation. In addition, the fine dust adsorption was highest in P. densiflora, followed by Q. glauca and Q. myrsinaefolia. Q. glauca and C. japonica, which have good cold tolerance, drought tolerance and PM absorption, are the evergreen tall tree and evergreen shrub, respectively. These combinations are expected to replace P. densiflora whose growth has declined due to climate change. However, when fine dust adheres to the surface of the leaves, it is known that the pores are closed to inhibit carbon assimilation and respiration, leading to tree growth and death. It is also known to reduce microbial species and inhibit growth. Therefore, further study is expected to be done physiological evaluation to measure the health of trees according to the absorption of fine dust.