대기중 POPs의 passive sampler로 많이 이용되고 있는 1년에서 4년생 까지의 소나무잎을 이용하여 대기중 PCDD/Fs가 소나무잎에 침착될 때의 특성을 연구하였다. 치환된 염소수가 적어 대기 중에서 주로 가스상으로 존재하는 PCDD/Fs는 소나무잎에 누적침착이 일어나지만 입자상으로 존재하는 PCDD/Fs는 누적침착이 일어나지 않았다. 소나무잎에 침착된 PCDD/Fs는 광분해로 농도가 감소되었는데, PCDFs의 광분해율은 PCDDs와 비슷하였고 염소치환수가 많은 homologue일수록 광분해율이 컸다. 소나무잎을 대기중 PCDD/Fs의 passive sampler로 사용할 때 가스상과 입자상 PCDD/Fs의 잎에 대한 누적침착율 차이와 광분해에 의한 오차를 줄이기 위하여 어린 잎을 시료로 채취하는 것이 좋으며, 지역별 PCDD/Fs 농도를 비교할 때에는 동일한 나이의 소나무잎을 채취하여야 오차를 줄일 수 있다.
대기중 PCDD/Fs가 소나무잎과 토양에 침착되는 특징에 대하여 연구하였다. 1) 토양과 소나무잎에 침착된 PCDD/Fs는 토양중 농도가 소나무잎중 농도보다 ${\Sigma}PCDDs$는 7.4배, ${\Sigma}PCDFs$는 2.3배, 그리고 ${\Sigma}PCDD/Fs$는 5.4배 더 높았다. 2) 토양/소나무잎 농도비를 homologue 별로 비교한 결과 PCDD/Fs homologue의 LogKoa 값의 크기 변화와 동일한 경향을 보였다. 3) 각 congener의 ${\Sigma}PCDD/Fs$ 농도에 대한 농도 분율은 염소치환수가 적은 경우(tetra-에서 hexa-까지)에는 소나무잎에서 높고, 염소치환수가 많은 경우(hepta-와 octa-)에는 토양에서 더 높았다. 4) 소나무잎에는 염소치환수가 적은 PCDD/Fs homologue가, 토양에는 염소치환수가 많은 PCDD/Fs homologue가 주로 누적침착되었다.
지난 호의 소나무류 가지마름성 병해에 이어 이번 호에서는 소나무류 잎마름성 병해를 소개한다. 소나무의 잎에서 나타나는 잎마름성 병해는 증상과 원인이 다양하여 정확한 원인을 밝히기가 매우 어렵다. 그 이유는 수목의 이상 증상은 기본적으로 1) 비기생성(생리적, 비점염성) 원인, 2) 기생성(생물적, 전염성) 원인에 의하여 발생하는데, 진단 결과에 따라 수목의 재배환경을 점검하고 개선하여야 할 문제인가(비기생성 원인), 또는 약제를 사용하여야 할 것인가(기생성 원인)를 먼저 결정하여야 한다. 그 이유는 피해 원인이 물, 온도, 제초제 등 비기생성 원인에 의한 것이라면 재배환경의 개선 또는 원인 제거만으로도 충분히 나무를 회복시킬 수 있고, 병원균에 의한 것이라면 정확한 병명 진단 후에 적용 약제를 적절한 시기에 살포하여 불필요한 농약의 사용을 줄이면서 효과적으로 방제할 수 있기 때문이다. 수목의 잎에서 흔히 나타나는 이상 증상은 다음과 같이 비기생성 원인과 기생성 원인을 포함하여 크게 세 가지로 구별할 수 있으며, 기본적인 진단 요령과 원인은 다음과 같다.
대기중에 PCBs의 바이오 모니터용으로 널리 이용되고 있는 소나무잎을 채취할 때 발생하는 오차를 줄이기 위한 방법에 관하여 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 새잎에서부터 3년생 잎까지 소나무잎에 농축된 ${\sum}$PCBs의 농도는 거의 일정한 율로 증가하는 바소나무잎은 대기중 PCBs의 장기간에 걸친 바이오 모니터링용으로 이용할 수 있음을 알았다. 반면,이러한 특성은 어린잎과 오래된 잎을 혼합하여 분석하거나 서로 다른 지역 간의 오염도를 비교할 때 연도가 서로 다른 잎들 중의 농도를 비교해서는 아니된다는 것을 말해준다. 2. 서로 수령이 다른 몇 그루의 나무에서 채취한 잎중 ${\sum}$PCBs의 차이는 거의 없었다. 3. 높은 나무 꼭데기에서 자라는 잎에 침착된 ${\sum}$PCBs 농도가 지상 가까이에서 자라는 나뭇잎에서 보다 낮은 농도를 보였다. 4. 다른 나뭇가지나 숲으로 가려져 있어 통풍이 원활하지 못하는 곳에서 자라는 잎은 통풍이 잘 되는 곳에서 자란 잎에 비하여 침착된 ${\sum}$PCBs의 농도거 상당히 낮은 값을 보였다.
서로 다른 장소에서 소나무잎과 토양을 채취하여 그 중에 침착된 PCDD/Fs의 농도와 homologue별 농도분포 특성에 대하여 연구하였다. 소나무잎중 PCDD/Fs homologue 농도분율은 소나무잎중 ${\sum}PCDD/Fs$ 농도가 낮은 지역일수록 염소치환수가 많은 homologue의 농도분율은 낮아지고 염소치환수가 적은 homologue의 농도분율은 높아지는 경향을 보였다. 그러나 토양중 PCDD/Fs homologue 농도분율은 소나무잎중 ${\sum}PCDD/Fs$ 농도가 낮은 지역일수록 염소치환수가 적은 homologue의 농도분율은 감소하였고 염소치환수가 많은 homologue의 농도분율은 증가하는 경향을 보였다. 그리고 소나무잎에 침착된 PCDD/Fs 농도는 대기중 PCDD/Fs 농도에 의존하지만 토양에 침착된 PCDD/Fs 농도는 대기중 PCDD/Fs 농도와 동시에 토양중 유기물의 농도에도 의존하였다. 그러므로 대기중 PCDD/Fs의 passive sampler로는 토양보다 소나무잎이 더 적합하였다.
블루베리 재배시 토양 유기물 공급원으로 쓰이고 있는 피트모스가 전량 수입에 의존하고 있어 국내에서 생산되는 소나무잎, 왕겨, 톱밥 등 유기물을 블루베리 정식 전 피트모스와 혼합처리 한 후 토양 pH 변화와 생육 및 과실 특성에 미치는 영향을 구명하고자 본 시험을 수행하였다. 시험품종은 2년생 북부 하이부시 블루베리 'Duke' 품종이었고 묘목 정식 전 피트모스를 근권에 20L 단용으로 처리하는 방법과 피트모스(10L)와 소나무잎, 왕겨, 톱밥을 각각 10L씩 혼합 처리하는 방법으로 실시하였다. 유기물의 화학성 분석 결과 pH는 피트모스가 4.3으로 가장 낮았고 소나무잎은 4.8, 왕겨는 7.3, 톱밥은 5.7이었다. 정식 직후 유기물을 투여한 토양의 pH는 5.3~5.9로 나타났고 피트모스단용, 피트모스+소나무잎 처리가 왕겨, 톱밥 혼합처리에 비해 낮았다. 정식 후 3년차 토양 pH는 4.2~4.5로 피트모스단용, 피트모스+소나무잎 처리에서 낮게 유지되었다. 유기물 조성에 따른 생육 시기별 토양수분 함량은 피트모스+소나무잎>피트모스단용> 피트모스+톱밥>피트모스+왕겨 순으로 높게 나타났다. 생육은 피트모스 단용과 피트모스+소나무잎 처리에서 양호하였고 꽃눈수가 많아 초기 수량이 많았다. 당도는 피트모스 단용 처리에서 $11.3^{\circ}Brix$로 높았고 경도는 피트모스+소나무잎 처리에서 증가되었으나 과실 품질에 있어 처리별 유의차는 없었다.
서울과 안성에서 소나무 잎 1, 2, 3년생을 채취하여 대기 중 노출기간에 따른 침착특성을 조사하였다. 소나무 잎에 침착된 총 PCBs의 농도는 서울과 안성에서 각각 2,429, 1,198 pg/g dry weight(건조질량)이었다. 소나무 잎에 침착된 PCB homologs의 농도는 염소치환수가 증가할수록 감소하였는데 이는 고분자 PCBs일수록 대기 중에서 입자상 분율이 가스상에 비해 증가하여 식물에 침착되기가 어렵기 때문으로 판단된다. 소나무 잎에 노출된 기간과 총 PCBs의 농도와의 회귀분석 결과, 매우 유의한 결과($R^2>0.94$, p<0.01)를 나타내었는데 이는 대기에 노출되는 기간에 비례하여 소나무 잎에 PCBs가 선형적으로 누적침착 되고 있음을 알 수 있다. 결과적으로 여러 지역에서 노출기간별로 채취한 소나무 잎은 그 지역 대기 중 PCBs의 장기적인 침착 경향을 파악할 수 있는 passive air sampler로 사용가능 할 것으로 판단되었다.
다양하고 복잡한 환경요인에 의해 발생된 산림쇠퇴에 대한 회복책의 하나로 1990년 11월부터 1993년 8월까지 3년에 걸쳐 서울시 중심에 위치한 남산과 광릉지역의 소나무 우점종인 군집에 석회, 마그네슘, 석회+마그네슘+ 복합비료를 시용한 후 소나무잎의 왁스함량, 접촉각 및 무기양이온 함량, 토양의 산도를 분석하여 시비처리의 효과를 알아보고자 실시한 연구 결과는 다음과 같다. 1. 남산, 광릉지역 소나무잎의 왁스함량 및 접촉각값은 토양시비에 따라 증가하였고, 엽령이 증가함에 따라 접촉각값은 작아졌다. 2. 소나무잎의 K, Ca 함량은 남산에서 높았으나, Mg 함량은 광릉지역에서 높았다. 소나무잎의 K, Mg 함량은 남산과 광릉 모두 시비가 계속됨에 따라 증가하여 시비의 효과가 나타났다. 3. 토양산도는 남산지역이 pH 4.2$\sim$4.3, 광릉지역이 pH 4.6$\sim$4.9이였고, 토양시비처리에 따른 토양 산도는 변화가 없었다. 그러나 토양시비처리 기간이 경과함에 따라 무시비구에 비하여 시비처리구의 토양 pH가 상대적으로 높아지는 경향을 보였다.
소나무재선충을 접종한 소나무묘목에서 잎의 수분포텐셜 변화를 식물수분시스템으로 측정하였다. 소나무재선충 접종 후 35일째 12시경에 소나무의 잎 수분포텐셜은 소나무소나무재선충 접종묘에서 -1.04 MPa, 비접종묘에서 -0.94 MPa로 소나무재선충 접종묘가 비접종묘보다 더 낮았다. 접종 후 56일째에는 해뜨기 직전 잎 수분포텐셜은 소나무재선충 접종묘가 -0.71 MPa, 비접종묘가 -0.26 MPa로 소나무재선충 접종묘가 더 낮았다. 접종 후 63일째에는 소나무소나무재선충 접종묘의 1년생 잎이 옅은 황색으로 되었다. 이때 접종묘의 근원부 단면에서는 수지가 나오지 않았다. 소나무재선충의 밀도는 접종 후 28일째에 최대가 되었다가 68일째에 급감하였다. 접종묘의 체관부와 수조직은 갈변되었으며 수지 유출은 접종 후 계속 감소하였다. 결론적으로 소나무재선충은 접종 1개월부터 소나무묘목에 수분 스트레스를 일으켰다.
침엽수 속의 대표적인 수종인 소나무류 4수종의 유효성분을 분석한 결과, 비타민 A는 소나무가 다른 수종에 비해 비교적 많은 1534 IU로 나타났으며, 비타민 C는 해송에서 158 mg%로 나타났다. 지방산 분석에서는 4수종에서 19종이 분석되었으며, 필수 지방산인 linoleic aicd는 4수종에서 다량 분석되었고, 특히 리기다에서 23.86%로 높게 나타났다. 아미노산은 모두 17종이 분석되었으며 glutanic acid, leueine, arginine, aspartic acid 등의 아미노산이 다량 분석되었고, 이들 중에는 필수 아미노산도 다량 함유되어 있었다. Rutin의 함량을 분석한 결과 헤송 잎이 10.34%로 가장 높았으며, 잣나무 5.61%, 소나무 3.76% 그리고 리기다 1.35%로 분석되었다. 이상의 분석 결고 침엽수 4수종중 소나무에서 회분, 조단백질, 조지방, 비타민 A 등의 함량이 높은 것으로 나타났으며, 또한 지방산과 필수 아미노산은 각각 해송과 잣나무에서 가장 많이 나타나고 있으며, 수종마다 각기 다른 특징을 가지고 있었다. 그러나 소나무잎의 일반 및 특수성분들이 보다 높게 분석되었으므로 건강식품개발을 위해서는 풍부한 원료자원면이나 식품영양학측면에서 소나무 잎이 가장 적절하다고 생각되며, 이들의 자료는 우선 솔잎가공식품 분야와 임산화학의 기초자료로서의 활용이 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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