Journal of Korean Society of Forest Science (한국산림과학회지)

Korean Society of Forest Science (한국산림과학회)
권호 표지

Effects of Artificial Asian Dust on Photosynthesis, Respiration, Growth and Stoma in Five Tree Species

인공황사 처리가 몇 수목의 광합성, 호흡, 생장 및 기공에 미치는 영향

  • Bae, Ki Kang (Forest Center for Climate Change, Korea Forest Research Institute) ;
  • Lee, Don Koo (Department of Forest Science, Seoul National University) ;
  • Park, Yeong Dae (Department of Forest Science, Seoul National University)
  • 배기강 (국립산림과학원 기후변화연구센터) ;
  • 이돈구 (서울대학교 산림과학부) ;
  • 박영대 (서울대학교 산림과학부)
  • Received : 2009.04.09
  • Accepted : 2009.07.17
  • Published : 2009.09.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Artificial Asian dust was treated in this study to compare and determine its effect on growth, photosynthesis, respiration and stomata of 5 species trees. Sophora japonica's growth and respiration using artificial Asian dust treatment which is 10 times of average contents of Asian dust: $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ decreases after 3 weeks while no significant difference in other species. The maximum photosynthesis of Sophora japonica and Betula pendula decreased significantly after 3 weeks and 6 weeks, respectively, using artificial Asian dust treatment which is average contents of Asian dust: $500{\mu}g{\cdot}m^{-2}$. At $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ treatment, photosynthesis of both species decreased just after treatment of artificial Asian dust. Quercus acutissima, Quercus mongolica and Acer triflorum have no significant differences. Dust was found inside the Sophora japonica's stomatas under heavy dust treatment when viewed under the light electron microscope. By scanning electron microscopy, the higher rate of stomatal opening of Sophora japonica and Betula pendula was recognized and the size of both stomatas was bigger than other species. This result means that Asian dust has an influence in decreasing the photosynthesis, respiration and growth of some species especially if the stomatas are large.

본 연구는 황사가 수목에 미치는 영향을 알아보기 위해 5 수종의 인위적 황사처리 이후 광합성, 호흡, 생장 및 기공에 미치는 영향을 비교하였다. 황사 처리량에 따른 생장량은 회화나무의 경우 평균 황사농도의 10배인 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$에서 감소한 것이 관찰되었으며, 다른 수종에서는 차이가 없었다. 호흡량은 회화나무와 자작나무에서 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 호흡량이 감소하였으며, 다른 수종에서는 차이가 없었다. 황사 처리량에 따른 최대광합성량은 회화나무와 자작나무에서 $500{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 각각 3주, 6주 이후에 감소하였고, $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서는 처리직후 계속 감소하였다. 상수리나무, 신갈나무, 복자기는 유의성이 없었다. 광학현미경으로 회화나무의 대조구와 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리의 기공관찰 결과, $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 기공 내 먼지가 관찰되었다. 전자현미경으로 5수종의 잎 뒷면 기공을 관찰한 결과, 회화나무와 자작나무는 기공의 크기가 크며, 대조구와 $5,000{\mu}g{\cdot}m^{-2}$ 농도의 황사 처리에서 기공 개폐율의 차이가 컸다. 이것은 황사 먼지가 기공이 큰 수종일수록 흡입되기 쉬우며 수목의 광합성, 호흡 및 생장을 감소시킨 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 산림청

References

  1. 21세기 평화연구소. 2004. 한중황사조사연구단의 탐사보고서 황사. 동아일보사. pp. 7
  2. 강광규. 2004. 동북아지역의 황사 피해 분석 및 피해저감을 위한 지역 협력방안2. 환국환경정책평가연구원. pp. 16-18
  3. 김준호, 김종욱. 1995. 오존에 대한 신갈나무 잎의 순광 합성능의 반응. 한국생태학회지 18(2): 265-274
  4. 백철종, 윤용한, 박봉주, 김원태. 2007. 충주시 토지이용 형태별 미세먼지 농도와 가로수의 생리적 변화에 관한 연구. 한국녹지환경디자인학회지 3(2): 71-78
  5. 오창영. 2004. 카드뮴 처리가 박달나무의 생리적인 변화 와 내성에 미치는 영향에 관한 연구. 서울대학교 대학원 석사학위 논문
  6. 우수영, 이성한, 권기원, 이재천, 최정호. 2004. 오존 스트레스에 대한 몇 수종의 생장, 광합성, Ascorbate peroxidase 활성반응. 한국임학회지 93(5): 409-414
  7. 이용하, 송승달, 정삼택. 1975. 무연탄 분진오염이 사과 나무 생산성에 미치는 영향. 한국원예학회지 16(2): 151- 156
  8. 이장원. 2002. 봄날의 불청객 황사와 중국의 환경문제. 국제지역정보 6(5): 2-5
  9. 전 희. 2002. 시설원예 황사 피해실태. 한국원예학회지 20(6): 70
  10. Ashraf, M., Arfan, M., Shahbaz, M., Ahmad, A. and Jamil, A. 2002. Gas exchange characteristics and water relations in some elite okra cultivars under water deficit. Photosynthetica. 41(2): 161-165 https://doi.org/10.1023/A:1024368522742
  11. Armbrust, D.V. 1986. Effect of Particulates (Dust) on Cotton Growth, Photosynthesis, and Respiration. Agronomy Journal 78(6): 1078-1081 https://doi.org/10.2134/agronj1986.00021962007800060027x
  12. Eller, B.M. 1977. Road dust induced increase of leaf temperature. Environmental Pollution. 13, pp. 99-107 https://doi.org/10.1016/0013-9327(77)90094-5
  13. Eveling, D.W. and Bataille, Al. 1984. The effect of deposits of small particles on the resistance of leaves and petals to water loss. Environmental pollution 36: 229-238 https://doi.org/10.1016/0143-1471(84)90004-7
  14. Gilby, A.R. 1980. Transpiration, temperature and lipids in insect cuticle. In M.J.Berridge. J.E. Treherne and V.B. Wigglesworth (Eds): Advances in insect physiology. Vol. 15, 1-33. London, Academic Press
  15. Heath, R.L. 1980. Initial events in injury to plants by air pollutants. Annual Review of Plant Physiology. 31: 395- 431 https://doi.org/10.1146/annurev.pp.31.060180.002143
  16. Hirano, T., Kiyota, M. and Aiga, I. 1992. Effects of volcanic ashes from Mt Unzen-Fugendake and Mt Sakurajima on leaf temperature and stomatal conductance of cucumber. J. Agric. Meteorol. 48: 139-145 (in Japanese with English summary) https://doi.org/10.2480/agrmet.48.39
  17. Hirano, T., Kiyota, M. and Aiga, I. 1995. Physical effects of dust on leaf physiology of cucumber and kidney bean plants. Environmental pollution 89(3): 255-261 https://doi.org/10.1016/0269-7491(94)00075-O
  18. Shetye, R.P. and Chaphekar, S.B. 1977. An inexpensive method for the determination of airborne dusts. Proc. Seminar on man and his environment, Bombay, Institute of Science, 6 Cotober. 1976: 85-90
  19. Wagner, E.C. 1942. Effects of some chemically inert dusts upon the transpiration rate of yellow Coleus plants. Pl. Physiol. Lancaster: 17: 101-108
  20. Woo, S.Y., Kwon, K.W., Lee, J.C., Choi, J.H. and Kang, B.S. 2003. Recovery of net photosynthetic rate after SO2 fumigation in Quercus accutissima, Pinus densiflora, Populus alba × galandulosa and Acanthopanax sessiliflorus. Photosynthetica. 41(2): 319-320 https://doi.org/10.1023/B:PHOT.0000011971.85208.8f
  21. Yunus, M., Dwivedi, A.K., Kulshreshtha, K. and Ahmad, K.J. 1985. Dust loading on some common plants near Lucknow city. Environmental Pollution Ser. B 9, pp. 71- 80 https://doi.org/10.1016/0143-148X(85)90040-0