• 제목/요약/키워드: Hardpan layer

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Utilizing chromosome segment substitution lines (CSSLs) to evaluate developmental plasticity of root systems in hardpan penetration and deep rooting triggered by soil moisture fluctuations in rice

  • Nguyen, Thi Ngoc Dinh;Suralta, Roel R.;Mana, Kano-Nakata;Mitsuya, Shiro;Stella, Owusu Nketia;Kabuki, Takuya;Yamauchi, Akira
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.321-321
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    • 2017
  • Water availability in rainfed lowlands (RFL) is strongly affected by climate change. In RFL, rice plants are exposed to soil moisture fluctuations (SMF) but rarely to simple progressive drought as widely believed. Typical RFL field is characterized by a about 5-cm thick high bulk density hardpan layer underneath the cultivated layer at about 20 cm depth that impedes deep root development. Root system has the ability to develop in response to changes in SMF, known as phenotypic plasticity. We hypothesized that genotypes that can adapt to RFL have root plasticity. The roots can sharply respond to re-wetting after drought period and thus penetrate the hardpan layer when the hardpan is wet and so becomes relatively soft, and thus access water under the hardpan. This study aimed to identify CSSLs derived from a cross between Sasanishiki and Habataki which adapted to such RFL conditions. We used 39 CSSLs together with the parent Sasanishiki, which were grown in hydroponics and pot under transient soil moisture stresses (drought and then rewatering), and compared with continuously well-watered (WW) (control) up to 14 days after sowing (DAS), and 20 DAS, respectively. Based on the results of hydroponics and pot experiments, we selected a few lines, which were grown in the soil-filled rootbox with artificial hardpan layer and without artificial hardpan. For the rootbox without artificial hardpan, plants were grown under WW and transient soil moisture stresses for 49 DAS. While the rootbox with artificial hardpan, the plants were grown under WW (control) and SMF (WW up to 21 DAS, 1st drought (22-36 DAS), rewatering (37-44 DAS), and followed by 2nd drought (45-58 DAS)). Among the 39 CSSLs, only CSSL439 (SL39) consistently showed significantly higher shoot dry weight (SDW) than Sasanishiki under transient soil moisture stress conditions as well as SMF conditions in all the experiments. Furthermore, under WW, SL39 consistently showed no significant differences from Sasanishiki in shoot and root growth in most of traits examined. SL39 showed significantly greater total root length (TRL) than Sasanishiki under transient soil moisture stress, which is considered as phenotypic plasticity in response to rewatering after drought period. Such plastic root development was the key trait that effectively contributed to root elongation and branching during the rewatering period and consequently enhanced the root to penetrate hardpan layer when the soil penetration resistance at hardpan layer reduced. In addition, using the rootbox with artificial hardpan layer ($1.7g\;cm^{-3}$, heavily compacted), SL39 showed greater root system development than Sasanishiki under SMF, which was expressed in its significantly higher TRL, total nodal RL, and total lateral RL at hardpan layer as well as at below the hardpan layer. These results prove that SL39 has plasticity that enables its root systems to penetrate hardpan layer in response to rewatering. Under SMF, such root plasticity contributed to its higher gs and Pn.

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논토양 경반의 물리적 특성 (Physical Properties of Hardpan in Paddy Fields)

  • 이규승;박준걸;조성찬;노광모;장영창
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제32권4호
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    • pp.207-214
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    • 2007
  • Based on the profiles of cone index with depth, physical properties of hardpan in selected rice fields were measured and analyzed in the study. An error correction algorithm removing a random measurement error from raw CI profile data was introduced in the study. The properties of hardpan included the shape, the thickness and the rice root growing layer. The analysis of physical properties of hardpan in the rice fields showed that the type of hardpan could be classified into 6 categories. The thickness of hardpan ranged from 6 cm up to 41 cm and the average hardness of hardpan was analyzed to be from 1.1 MPa through 3.2 MPa in Cone index.

우리나라 토양의 유효토심 결정시 저해인자에 관한 연구 (The Study on the Limiting Factor to Determine Available Soil Depth in Korea)

  • 현병근;임상규;정석재;손연규;송관철;노대철;이협성;현근수;장용선;홍석영;박찬원;김이현;최은영;장병춘
    • 한국토양비료학회지
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    • 제41권5호
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    • pp.293-302
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    • 2008
  • 유효토심은 작물의 선택, 시비, 토양관리 등에 중요한 역할을 하므로 우리니라 토양조사 결과 밝혀진 390개 토양통에 관한 토양단면기술과 물리화학성을 가지고 유효토심 결정시 고려해야 할 저해인자들에 대한 연구결과는 다음과 같다. 유효토심 결정시 저해인자는 경반, 경사, 미숙, 분석, 사질, 석력, 암반, 염해, 저습, 중점, 특이산성, 화산회 토양과 저해인자가 없는 토양으로 구분하였다. 경반층이 저해인자인 토양통수는 5개, 경사 93, 미숙 29, 분석 5, 사질 42, 석력 47, 암반 19, 염해 8, 저습 22, 중점 32, 특이산성 3, 화산회 27개 토양통이었으 며, 저해인자가 없는 토양은 58개 토양통으로 구분되었다. 저해인자별로 평균 유효토심이 깊은 순서는 미숙 > 경사 > 화산회 > 중점 > 사질 > 석력 > 경반 > 분석 > 저습 > 암반 > 특이산성 > 염해 순인 것으로 분석되었다. 이러한 저해인자를 가지고 있는 토양은 토지이용시 적절한 관리를 통하여 저해인자별로 개량함으로써 작물 뿌리를 충실하게 하여 생산성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

인천국제공항 식재기반 구조 및 토양특성 연구 (A Study on the Structure Characteristics of Planting Ground in Incheon International Airport, Korea)

  • 이승원;한봉호;이경재;곽정인;염정헌
    • 한국조경학회지
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    • 제43권3호
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    • pp.77-91
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    • 2015
  • 본 연구는 대규모 매립지에 조성된 인천국제공항을 대상으로 수목 식재기반에 대한 구조적, 이화학적 특성을 파악함으로써 합리적인 토양관리 방향을 제시하고자 하였다. 세부 연구 대상지는 국제업무단지, 여객터미널, 공항지원단지, 자유무역지역, 진입도로 등 5개소이었다. 인천국제공항 수목생육 기반에 대한 토양 구조분석결과 표토로부터 80cm 이내에 경반층 또는 이질층의 토양층위가 존재하는 조사구는 총 27개소 중 9개소이었으며, 성토재료로 자갈 매립(4개소), 준설토와 혼합된 재료 매립(2개소), 점토가 다량 포함되어 투수가 불량한 성토 재료 사용(3개소), 폐골재를 매립한 경우(1개소) 등이었다. 토양의 물리적 특성으로 토양경도는 성토층 평균 $11.5kg/cm^2$이었고, 토성은 모래함량이 많은 사토, 사양토, 양질사토 등이었다. 화학적 특성으로서 토양산도는 성토층 평균 pH 6.7이었으며, 유기물함량은 0.7%, 전기전도도(EC)는 0.0dS/m, 교환성양이온함량은 $Ca^{2+}$ 3.4cmol/kg, $Mg^{2+}$ 1.5coml/kg, $K^+$ 0.3cmol/kg, $Na^+$ 1.0cmol/kg, 교환성양이온치환용량(CEC)은 11.0cmol/kg이었다. 성토층의 절대적 평균치는 대부분 조경설계기준을 만족하였으나 매립지토양특성상 층위별 조사구별 편차를 반영할 수 없는 한계가 있어 성토층위별로 분석한 교환성양이온별 염기포화도(BSP)는 소성토지역 $Ca^{2+}$ 29.9%, $Mg^{2+}$ 13.3%, $K^+$ 3.7%, 중성토지역 $Ca^{2+}$ 33.3%, $Mg^{2+}$ 17.0%, $K^+$ 2.7%, 대성토지역 $Ca^{2+}$ 32.6%, $Mg^{2+}$ 12.2%, $K^+$ 1.9%이었다. 교환성나트륨백분율(ESP)은 소성토지역 16.4%, 중성토지역 7.5%, 대성토지역 4.7%이었고, 나트륨흡착비(SAR)는 소성토지역 0.8, 중성토지역 0.3, 대성토지역 0.2이었다. 성토재료의 불균질과 불량, 준설토의 교란, 답압에 의한 높은 토양경도와 지중의 경반층형성, 낮은 유효토심 등의 물리적 요인과 높은 pH, 염기밸런스 불균형, 낮은 유기물, 유효인산 등은 식물생육에 영향을 주는 것으로 분석되었다.