다량원소 농도에 따른 잎들깨 생육, 생리장해 발현 및 식물체 무기원소 함량의 변화
저자
발행사항
대전 : 배재대학교 대학원, 2007
학위논문사항
학위논문(박사)-- 배재대학교 대학원 : 원예학과 원예학 전공 2007. 8
발행연도
2007
작성언어
한국어
주제어
DDC
633.82 판사항(21)
발행국(도시)
대전
기타서명
Growth, Appearance of physiological disorder and tissue nutrient contents of leaf perilla(perilla frutesens britt.) influenced by macro-element concentrations
형태사항
xiii, 98 장 : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
참고문헌 : p.87-93
소장기관
This study was carried out to investigate the effect of macro-element concentrations in fertilizer solution on growth and development of nutrient deficiency symptoms of leaf perilla(Perilla frutesens). The nutrient concentrations in above ground plant tissue, petiole sap and soil solution of root media were also determined. The results summarized are as follows;
1. Effect of elevated nitrogen concentration
Nitrogen deficiency resulted in a dwarf growth, small leaves, and bright yellow color of older leaves. The leaves of deficient plants became uniform yellowing in color and finally necrosis occurred on the defient leaves. Elevation of N concentrations in fertigation solution from 0 mM to 20 mM increased the crop growth in leaf length and width as well as fresh and dry weight of above ground plant tissue. That also resulted in the increase of chlorophyll contents. The treatment of 20 mM N which showed the highest growth had 1.67% of T-N in above ground plant tissue and 9,129 mg·kg^(-1) of NO₃-N in petiole sap at 75 days after transplanting. When critical concentration level is set at the growth retard by 10%, the T-N and NO₃-N concentrations should be higher than 1.12% in above ground plant tissue and 3,300 mg·kg^(-1) in petiole sap to ensure qualified crop growth. The concentrations of NO₃-N in soil solution of 20 mM treatment was 85 mg·kg^(-1) at 75 days after transplanting indicating that maintaining soil NO₃-N concentration higher than 7.8 mg·L^(-1) is necessary to prevent the reduction of crop production in Perilla frutesens cultivation.
2. Effect of elevated phosphorus concentration
Phosphorus deficiency resulted in a slow growth, lustreless leaves, suffused purple tining in older leaves and falling prematurely. Elevation of P concentrations in fertilizer solution increased the crop growth at 75 days after transplanting. The fresh weight of 0, 0.5 and 4.0 mM treatments were 0.48g, 9.28g, and 25.5g, respectively, and dry weights of the treatments were 0.06g, 1.46g and 4.13g, respectively. The P concentrations in above ground plant tissue and petiole sap in 4.0 mM treatment were 1.78% and 2.040 mg·kg^(-1), respectively, at 75 days after transplanting. The soil P concentration of 4.0 mM treatment was 1.26 mg·L^(-1) when it was determined by the 1:2 (sample:water) method. These results indicated that P concentrations higher than 0.3% in above ground plant tissue, 900 mg·kg^(-1) in petiole sap, and 0.57 mg·L^(-1) in soil solution should be maintained to ensure good growth of leaf perilla(Perilla frutesens).
3. Effect of elevated potassium concentration
Potassium deficiency symptoms developed in older leaves with marginal necrosis. The brown areas on the lower leaves enlarged rapidly and the margins became scorched. Elevation of K concentrations in fertigation solution up to 8 mM increased the crop growth in leaf length, stem thickness, and fresh and dry matter production of above ground plant tissue. But, that decreased the chlorophyll contents. The K 8.0 mM treatment which showed the highest growth had 5.01g in dry weight and 2.76% in K content of above ground plant tissue, suggesting that maintaining K content higher than 1.7% is necessary for good growth of Perilla frutesens. The K concentrations in petiole sap and soil solution of 8.0 mM treatment were 12,289 mg·kg^(-1) and 11.65 mg·L^(-1), respectively. These indicated that K fertilization to maintain higher than 8,700 mg·kg^(-1) in petiole sap and 4.5 mg·L^(-1) in soil solution are necessary to ensure good crop growth.
4. Effect of elevated calcium concentration
Calcium deficiency developed on the very youngest leaves. The young leaves developed “cupped” shape as they expand and were distorted with pronounced puckering on some tips and marginal chlorosis. Elevation of Ca concentrations up to 6.0 mM increased crop growth in fresh and dry weights and decreased leaf chlorophyll contents. The dry weight and Ca contents based on above ground plant tissue were 5.60g and 2.57% in Ca 6.0 mM treatment, which showed the highest growth. The fresh weight of above ground plant tissue, Ca concentrations in petiole sap and Ca concentrations in soil solution extracted by 1:2 (sample:water) method were 30.8g, 1.798 mg·kg^(-1) and 43.34 mg·L^(-1), respectively, in Ca 6.0 mM treatment. These results suggested that concentrations of above ground plant tissue, petiole sap and soil solution should be higher than 0.7%, 1,600 mg·kg^(-1) and 25 mg·L^(-1), respectively, to prevent the reduction in growth of Perilla frutesens.
5. Effect of elevated magnesium concentration
Magnesium deficiency appeared on older leaves with interveinal yellow-green chlorosis. Marginal chlorosis and necrosis also developed on some of older leaves. Among the Mg concentrations within the range from 0 to 4.0 mM, the treatment of Mg 2.0 mM showed the highest growth. The Mg concentrations lower than 0.5 mM and 4.0 mM dereased growth of above ground plant part compared to 2.0 mM treatment. The fresh and dry weight of above ground plant part in 2.0 mM treatment were 24.59g and 4.44g, respectively, at 75 days after transplanting. The Mg concentrations based on dry weight of above ground plant tissue, petiole sap and soil solution extracted by 1:2 (sample:water) were 0.91%, 1,978 mg·kg^(-1) and 14.31 mg·L^(-1), respectively, at 75 days after transplanting. When 10% reduction in plant growth compared to the highest growth is set to critical point, the Mg concentrations should be higher than 0.7% in above ground plant tissue, 1,700 mg·kg^(-1) in petiole sap, and 9.0 mg·L^(-1) in soil solution for commer production of Perilla frutesens.
다량원소의 농도를 조절하여 잎들깨를 관비재배 하면서 각 원소의 시비수준이 생장, 지상부의 무기원소 함량, 엽병 추출액의 무기원소 농도, 그리고 토양 무기원소 농도에 미치는 영향을 구명하여 생육을 우수하게 유지할 수 있는 식물체 및 토양의 한계농도를 밝히기 위하여 본 연구를 수행하였다. 또한 각 무기원소가 결핍될 때 발현되는 증상의 특징을 밝히므로 잎들깨 재배시 영양장해를 진단할 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
1. 질소 시비농도
질소 무시비구에서 발현된 결핍증상은 지상부 식물생육의 심한 억제 현상과, 노엽의 엽신 전체가 황화된 후 점차 괴사하는 특징을 보였다. 질소 시비농도가 0mM부터 20mM까지 높아질수록 정식 75일 후의 엽장과 엽폭이 길거나 넓어졌으며, 엽록소 함량이 증가하였고, 생체중과 건물중이 무거워졌다. 생육이 가장 우수하였던 20mM 시비구에서 지상부 질소 함량과 엽병추출액의 NO₃-N 농도가 각각 1.67% 및 9,129mg·kg^(-1)였으며, 최대 생육의 90%를 수량 감소를 방지할 수 있는 최저한계점으로 설정할 경우 지상부 N 함량과 엽병 추출액의 NO₃-N 농도를 각각 1.12% 및 3,300mg·kg^(-1) 이상을 유지하도록 시비농도를 조절해야 할 것으로 판단되었다. 정식 75일 후 생육이 가장 우수하였던 20mM 시비구에서 1:2 추출법으로 분석한 NO₃-N 농도가 85mg·L^(-1)였으며 수량 감소를 방지하기 위해서는 7,785mg·L^(-1) 이상의 토양 농도를 유지해야 할 것으로 판단되었다.
2. 인산 시비농도
인산이 결핍될 경우 전체 지상부 생육이 심하게 억제되었으며, 노엽에서 초기증상이 발현되고, 엽병과 엽신이 자주색을 띄는 특징을 보였다. 증상이 나타난 부위는 점차 갈변하고 괴사하였다. 본 연구의 인산 시비수준 내에서는 농도가 높아질수록 식물 생육이 증가하여 0, 0.5 및 4.0mM 시비구에서 생체중이 각각 0.48g, 9.28g 및 25.5g 였고, 건물중이 0.06g, 1.46g 및 4.13g이었다. 생육이 가장 우수하였던 4.0mM 처리에서 지상부 인산함량과 엽병추출액의 인산 농도가 1.78% 및 2,040mg·kg^(-1) 였고, 이 보다 10% 낮은 식물 생육을 최저 한계점으로 판단한다면 각각 0.3% 및 900mg·kg^(-1) 이상의 인산 농도를 유지하도록 시비해야 한다고 판단하였다. 정식 75일 후 인산 4.0mM 처리의 토양 인산 농도가 1.26mg·L^(-1) 였으며, 이 또한 수량감소를 방지하기 위해 0.57mg·L^(-1) 이상의 토양 농도를 유지하도록 시비해야할 것으로 판단되었다.
3. 칼륨 시비농도
칼륨 결핍증상은 노엽에서 시작되었으며, 노엽의 가장자리가 황변하고, 황변된 부위가 점차 갈색으로 변화되었으며, 갈변 후 괴사하였다. 칼륨시비농도를 8mM까지 높일 경우 엽장과 줄기직경이 길거나 굵어졌으며, 생체중 및 건물중이 무거워지고, 엽록소 함량이 감소하였다. 생육이 우수하였던 K 8.0mM 시비구의 건물중과 K 함량이 5.01g과 2.76%였으며, 생장억제를 방지하기 위해서는 1.7% 이상의 K 함량을 가져야 한다고 판단되었다. 칼륨을 8mM로 시비한 처리의 엽병추출액내 K 농도가 12,289mg·kg^(-1) 였고, 1:2로 추출한 토양농도가 11.65mg·L^(-1) 였으며, 엽병추출액은 8,700mg·kg^(-1) 이상, 토양용액은 4.5mg·L^(-1)을 유지하도록 시비하여야 수량 감소를 방지할 수 있다고 판단되었다.
4. 칼슘 시비농도
Ca이 결핍된 처리에서 지상부 생육이 억제되었으나, 다른 다량원소에 비해 그 정도가 크지 않았다. 칼슘 결핍증상은 신생엽에서 발현되었으며, 신엽이 아래쪽으로 구부러지면서 기형화되고, 기형화된 부분이 부분적으로 갈변하면서 괴사하는 증상이 나타났다. 0mM에서 6.0mM 시비구까지 Ca 시비농도를 높일 경우 생체중과 건물중이 무거워졌으며, 엽록소 함량이 감소하였다. 생육이 가장 우수하였던 Ca 6.0mM 시비구의 건물중 및 건물중에 기초한 Ca 함량이 각각 5.60g 및 2.57%였고, 생체중 및 엽병추출액내 Ca 농도가 각각 30.8g 및 1,798mg·kg^(-1) 였으며, 1:2로 추출한 토양 Ca 농도가 43.33mg·L^(-1) 였다. 따라서 작물 재배에서 수량 감소를 방지할 수 있는 최저한계농도는 지상부 건물중 기준으로 0.7%, 엽병추출액의 Ca 농도가 1,600mg·kg^(-1), 그리고 토양 Ca 농도가 25mg·L^(-1) 라고 판단되었다.
5. 마그네슘 시비농도
Mg을 0mM부터 4.0mM까지 높일 경우 2.0mM에서 생육이 가장 우수하였고, 0.5mM 이하나 4mM에서 2,0mM 처리보다 생육이 저조하였다. 마그네슘 결핍증상은 노엽에서 엽맥간 황화현상으로 시작되었고, 증상이 심화되면 황화된 부위가 갈변하면서 고사하고 그 면적이 확대되었으며, 상층부의 잎으로 증상이 확산되었다. 생육이 가장 우수하였던 Mg 2.0mM 시비구의 생체중과 건물중이 식물체당 24.59g 및 4.44g였으며, 이 처리의 지상부의 건물중 기준으로 한 Mg 함량, 엽병 추출액의 Mg 농도, 그리고 토양 용액의 Mg 농도가 각각 0.91%, 1,978mg·kg^(-1), 토양 Mg 농도가 14.31mg·L^(-1)였다. 따라서 최대생육의 90% 이상 유지할 수 있는 최저한계점으로 설정할 경우 지상부 Mg 함량은 0.7%, 엽병추출액은 1,700mg·kg^(-1), 토양 Mg 농도는 1:2 추출법을 적용한 농도가 9.0mg·L^(-1)를 유지하도록 시비해야 할 것으로 판단되었다.
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