식물종자는 일반적으로 \( \mathrm{pH~4.0-7.0} \) 사이에서 발아하는 것으로 알려져 있습니다. 본 실험에서는 두 초종이 주로 \( \mathrm{pH}~ 4.0 \)에서 발아되는 것으로 나타났으므로, 비교적 강한 산성 환경에서도 발아력이 유지되는 것으로 관찰되었습니다. 3주 동안 생육한 건전한 식물체를 상대로 3일 간격으로 두 초종 모두 생장 억제 및 심각한 시각적 피해가 관찰되었습니다. 특히 산성비의 \( \mathrm{pH} \)가 낮을수록 심한 피해가 나타났으며, 봉선화의 경우 \( \mathrm{pH~2.0} \)의 산성비를 처리한 후 잎에 암회색 또는 적갈색의 괴사 반점이 생성되었으며, 잎의 가장자리와 줄기 선단부터 시드에 이상 현상이 관찰되었습니다.
<h1>결과 및 고찰</h1> <h3>종자발아 및 유식물 생장에 미치는 산성비의 효과</h3> <p>여러 수준의 산성비 처리가 봉선화 및 만수국 종자의 발아와 초기 생육에 미치는 영향을 Table 1에 나타내었다. 산성비 처리에 의해 두 초종 모두 발아가 억제되는 것으로 나타났으며, \( \mathrm{pH}~ 2.0 \)에서는 공시한 두 초종 모두 발아하지 못하였고, \( \mathrm{pH} ~3.0 \) 에서는 약 \( 85 \% \)의 발아율을 보인 봉선화가 \( 67 \% \)의 발아율을 보인 만수국보다 높은 발아율을 나타내었다. 또한 \( \mathrm{pH} ~4.0 \)에서는 두 초종 모두 \( 98 \% \)이상의 높은 발아율을 나타내어 대조구와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 일반적으로 대부분의 식물종자는 \( \mathrm{pH~4.0-7.0} \) 사이에서 발아하는 것으로 보고되어 있는데, 본 실험에서의 두 초종이 \( \mathrm{pH}~ 4.0 \) 에서 대부분 발아한 것으로 보아 비교적 강산성에서도 발아력이 유지되는 것으로 나타났다.</p> <p>배축과 유근의 길이도 발아율과 비슷한 경향을 보여 \( \mathrm{pH} \) \( 4.0 \) 에서는 두 초종 공후 대조구와 유의한 차이를 보이지 않았으나, \( \mathrm{pH~3.0} \)에서 배축의 길이는 만수국에서 약 \( 30 \% \), 봉선화에서 약 \( 40 \% \)의 억제를 나타내었다. 또한 유근의 길이는 만수국에서 약 \( 70 \% \), 봉선화가 약 \( 90 \% \)의 감소를 나타내었으며, 배축에 비해 유근의 길이가 더 억제되는 것으로 나타났다. 세포분열에 의해 발달되는 유근은 세포신장에 의해서 이루어지는 배축보다 더 연약한 조직이며, 직접 산성용액에 접촉되어 용액의 화학적 성질에 영향을 받게 되기 때문인 것으로 사료된다.</p> <p>이상의 결과로 볼 때 산성비는 발아에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 두 초종간에도 반응차이가 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 식물 종간의 발아 반응 차이는 수목 종자를 이용한 김 및 초화류를 이용한 이 등의 실험에서도 보고되어 있다. 일반적으로 종자의 발아에는 종자의 구조, 삼투압, 각종 호소의 활성, 물질대사 등이 관여하는 것으로 알려져 있으나 아직 강한 산성이 종자 발아에 미치는 생리생화학적 기작에 대하여는 정확히 밝혀져 있지 않다.</p> <h3>산성비에 대한 생장반응</h3> <p>3주 동안 생육한 건전한 식물체를 대상으로 3일 간격으로 여러 수준의 산성비를 처리한 결과, 두 초종 모두 생장 억제 및 극심한 가시적 피해가 나타났다. 특히 산성비의 \( \mathrm{pH} \)가 낮을수록 심하게 나타났으며, 봉선화의 경우 \( \mathrm{pH~2.0} \)의 산성비 1회 처리부터 잎에 암회색 또는 적갈색의 괴사 반점이 생성되었으며, 잎의 가장자리와 줄기 선단부터 시드는 현상을 보였다. \( \mathrm{pH} ~3.0 \)처리에 의해서도 시간의 경과에 따라 암색의 반점이 생성되고 생육저해를 받는 것으로 나타났으며, 이러한 산성비의 피해는 봉선화가 만수국에 비해 심한 것으로 나타났다.</p> <p>각 \( \mathrm{pH} \)별로 산성비 처리가 생육에 미치는 영향을 Table 2에 나타내었다. 두 초종 공히 \( \mathrm{pH} \)가 낮아짐에 따라 초장 및 근장, 엽면적의 감소를 나타내었다. 초장의 경우 2주간의 \( \mathrm{pH}~ 2.0 \) 처리에 의해 두 초종 모두 약 \( 50 \% \)의 감소를 보였다. 근장 및 엽면적도 산성비의 \( \mathrm{pH} \)가 낮아짐에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 만수국에 비해 봉선화에 서 큰 감소를 나타내었다. 산성비에 의한 생육억제는 발아 시험 결과(Table 1)와 상이하게 근장보다 초장에서 큰 억제롤 나타내었는데 산성비 처리가 지상부에 직접 접촉했기 때문인 것으로 사료된다. 또한 건물중은 만수국의 경우 \( \mathrm{pH} ~3.0 \) 이하의 산성비 처리에 의해 감소를 보인 반면, 봉선화는 \( \mathrm{pH}~ 4.0 \) 처리에 의해서 약 \( 16 \% \)의 유의한 감소를 나타내었다. 또한 두 초종 공히 상대생장율(RGR) 및 순동화율(NAR)은 산성비의 \( \mathrm{H}^{+} \) 부하량이 증가함에 따라 저하하였으며 이러한 저하는 만수국보다 봉선화에서 두드러지게 나타났다. 그러나 엽건중비(LWR)는 \( \mathrm{H}^{+} \) 부하량이 증가함에 따른 큰 변화는 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 두 초종에 있어서 건물생산 효율이 산성비에 의해 직접적으로 영향을 받고 있음을 시사하며 봉선화에서 산성비에 의한 피해가 큰 것을 의미한다.</p> <p>이상의 결과로 볼 때 두 초종은 산성비에 의해 직접적인 생육억제의 피해를 받고 있으며, 두 초종간에 감수성의 차이가 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 감수성의 차이는 4개 수종을 대상으로 산성비의 영향을 조사한 한과 이의 실험과 11개 수종간의 반응차를 조사한 Lee와 Weber의 실험에서도 보고되어 있으며, 식물의 구조적 특성뿐만 아니라 산성비에 대한 완충능력 및 생체 방어능력 등의 복합적인 요인에 의한 것으로 사료된다.</p>