서 언
최근 도시화율이 꾸준히 증가하면서 현대인들의 주 생 활공간이 실내로 옮겨가고 있다. 통계청 자료에 따르면 실내 활동 시간이 증가함에 따라 하루의 80-90%의 시 간을 실내에서 보내는 것으로 나타나(Statistics Korea 2009), 실내 환경을 쾌적하게 조성하는 방법에 대한 관 심이 높아지고 있다. 1980년대부터 진행되어온 NASA의 연구에 의하면 따르면 실내에 식물을 배치하면 적정 실 내 온도 및 습도를 유지하고, 실내 오염물질을 효율적으 로 제거할 수 있다(Wolverton et al. 1989). 또한 실내 식물 도입은 현대인들에게 심리적인 안정감을 주며 스트 레스를 경감하고(Son et al. 1997), 친환경적인 공간 연 출로 실내의 미적 가치를 높이는 역할을 한다. 이러한 이 유로 실내 환경을 개선하기 위해 식물을 도입하려는 노 력은 계속해서 이루어지고 있으나, 실내 공간에서의 녹 지 공간 조성은 기존의 건축 조명에만 의지하여 광에 취 약한 실정이다(Son 2013). 광량은 식물의 품질에 중요한 역할을 하며, 식물의 종류마다 생육에 알맞은 적절한 광 도가 다르기 때문에 실내조경에서는 실내조건에 알맞은 식물을 선택하거나 생육에 적합한 실내조건이 필요하다 (Song et al. 2013). 현재 실내녹화에 주로 이용되고 있 는 식물들은 내음성이 강한 열대 및 아열대 원산의 관 엽식물류가 80% 이상을 차지하고 있으며(Son 2013), 식 물의 생육 반응을 조사하여 적절한 광량 및 광원을 구 명하고자 많은 연구들이 이루어지고 있다.
실내조경 측면에서는 단조로운 단일 엽색에 변화를 주 기 위해 엽색과 무늬가 다양한 반입식물(variegated plant) 을 도입하여 미적 가치 상승에 효과를 높이고자 하는 요 구가 증가하고 있으나(Park et al. 2013), 이에 대한 연 구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 실내녹화에 많 이 이용하고 있는 식물 4종을 선정하여 광도가 실내식 물의 생육 및 엽색에 미치는 영향을 구명하고자 수행하 였다.
재료 및 방법
식물재료
실내녹화에 많이 사용되는 접란(Chlorophytum comosum ‘Picturatum’), 디펜바키아(Dieffenbachia ‘Marrianne’), 스 킨답서스(Epipremnum aureum), 스파티필럼(Spathiphyllum spp.)의 초본식물 4종을 이용하였다. 이들 식물은 2014년 5월, 청주 근처 농원에서 일괄 구입 후 직경 10cm 포트 에 원예용 상토(Wonjo Mix, Nongkyung, Korea)로 분갈 이한 후 완전임의배치법 3반복으로 조성하였다. 관수는 식 물이 수분 스트레스를 받지 않을 정도로 주 1회 저면관 수하였으며, 시비는 별도로 실시하지 않았으며 실험은 2014년 5월부터 9월까지 총 120일간 수행하였다.
광조건
실험은 냉난방장치를 이용하여 온도를 25℃로 설정 한 실험실 내에서 실시하였다. 형광등(NB-T5 28W, CH Lighting, China)을 이용해 식물 정단부에서 광도계(Li- 1400, Li-Cor, USA)를 이용하여 광도(광합성유효광량자속 밀도, PPFD)를 15, 30, 60, 120μmol • m−2 • s−1의 4수준 으로 조절하였으며, 90% 차광막으로 외부광 유입을 차 단하였다. 광조사 시간은 명기 12h / 암기 12h로 자동 조절하였다.
측정항목
실험기간 동안 4주 간격으로 초장, 엽장, 엽폭, 엽록소 량, 엽록소형광, 엽색 등의 생육 및 형태적 특성을 측정 하였다. 초장은 식물의 지면에서 정단부까지의 길이를 측 정하였으며, 스킨답서스는 가장 긴 줄기 선단까지의 길 이를 측정하였다. 엽장과 엽폭은 정단부 아래 5cm 이내 의 가장 크고 신선한 잎을 선정하여 측정하였다. 엽면적, 생체중, 건물중은 실험 종료 후 측정하였다. 엽면적은 엽 면적측정기(Li-3000A, Li-Cor, USA)를 이용하여 모든 잎 을 측정하여 합산했다. 건물중은 열풍순환식 건조기(HB- 502M, Hanbaek Science, Korea)를 이용하여 70℃의 온 도에서 72시간 동안 건조시킨 후 전자저울을 이용하여 측 정하였다. 엽록소량과 엽록소형광은 엽폭과 엽장을 측정 한 잎을 이용하여 엽록소계(SPAD-502Plus, Konica Minolta, Japan)와 엽록소형광측정기(PAM-2000, Walz, Germany)를 사용하여 측정하였다. 엽색은 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 잎 윗부분에서 엽맥을 피해서 Hunter 값 (L, a, b)을 측정하였다. 초장, 엽폭, 엽폭, 엽면적, 생체중, 건물중은 식물당 3반복으로 측정하였으며, 엽록소량, 엽록 소형광, 엽색은 식물당 9반복으로 측정하였다. 통계분석 은 SAS(Statistical Analysis System, V. 9.3, Cary, NC, USA)를 이용하여 P < 0.05 수준에서 DMRT(Duncan’s multiple range test)로 유의성을 검정하였다.
결과 및 고찰
접란의 초장은 30μmol • m−2 • s−1 PPFD에서 가장 높았 으며, 120μmol • m−2 • s−1에서 가장 낮았다(Figs. 1, 2). 접란의 잎 크기(엽장, 엽폭 엽면적)는 광도에 따른 유의적 인 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 1). 디펜바키아의 초 장은 120μmol • m−2 • s−1에서 초기 2개월 동안 급격히 성장 한 이후 완만히 성장하는 경향을 나타냈다(Fig. 2). 디펜바 키아의 초장, 엽장, 엽폭, 엽면적은 120μmol •m−2 • s−1에서 가 장 컸으며, 그 밖의 광도에서는 유의적인 차이를 보이지 않 았다. 엽폭은 15μmol •m−2 • s−1보다는 30, 60μmol • m−2 • s−1 에서 넓은 것으로 나타났다. 스킨답서스의 초장 증가율 은 광량에 따라 현저하게 차이가 나타났으며, 생장이 가 장 좋았던 60μmol • m−2 • s−1에서는 실험 종료 시 초기값 의 3.4배로 증가하였다. 광도에 따른 엽장, 엽폭의 차이 는 없었으나 엽면적은 초장의 증가에 따른 엽수의 증가 때문에 초장이 가장 길었던 60μmol • m−2 • s−1에서 가장 넓었으며, 15μmol • m−2 • s−1에서 가장 좁게 나타났다. 스 파티필럼은 광량에 따른 초장, 엽장, 엽폭, 엽면적은 유 의적인 차이가 나타나지 않았다. 광도는 4종의 관엽식물 중 디펜바키아의 생육에 가장 영향을 많이 미치는 것으 로 나타났으며, 특히 초장이 광도에 가장 잘 반응 하는 것으로 나타났다(Fig. 1, Fig. 2, Table 1).
접란, 스킨답서스, 스파티필럼의 SPAD 값은 광도에 따른 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, 디펜바키아는 광도에 따른 유의적인 차이를 보였다(Table 3). 30μmol • m−2 • s−1에 서 가장 높았으며, 60μmol • m−2 • s−1에서 가장 낮았다. 반입 성향을 나타내는 다른 식물에 비해서 스파티필럼의 SPAD 값이 전체적으로 높은 경향을 보였다. 이는 반입식물의 엽 록소 함량이 일반식물에 비해 적으며, 엽록소 함량은 반입 면적비가 높을수록 낮다는 Park et al.(2013)의 연구 결 과와도 일치한다. 디펜바키아는 반입식물 중 광도에 따 른 SPAD값의 차이가 15.8로 가장 높아 광도에 따른 반 입의 영향을 가장 많이 받는 것으로 나타났으며, 이는 광 도가 무늬 발현에 크게 미친다는 Wang and Boogher (1987)의 연구결과와 일치하였다. 모든 식물에서 SPAD 값 이 60μmol • m−2 • s−1보다 30μmol • m−2 • s−1에서 높게 나 타났는데, 이는 낮은 광도에서는 광합성의 효율을 높이 기 위해 엽록소 함량이 증가하기 때문이다(Lee et al. 2013).
생체중 및 건물중은 모든 식물에서 광도가 증가할수록 높아지는 경향을 보였다. 접란은 지상부 바이오매스에서 는 유의적인 차이가 없었으나 지하부 바이오매스는 광도 에 따라 유의적인 차이가 나타났다(Table 2). 디펜바키아 는 120μmol • m−2 • s−1에서 생육이 가장 좋았고(Table 1), 이는 바이오매스에 그대로 반영되었다. 특히 지상부가 지 하부보다 광도에 따른 영향을 더 많이 받은 것으로 나 타났다. 스킨답서스 또한 생육에 나타난 유의적인 차이 가 바이오매스에 영향을 미치며, 지상부와 지하부 모두 유의적인 차이를 보였다. 스파티필럼은 초장, 엽장, 총엽 면적 등의 생육에서는 광량에 따른 유의적인 차이가 없 었으나 바이오매스에서는 차이가 나타나 광량이 높을수 록 엽육 상태나 지하부의 발육상태가 좋았음을 유추할 수 있다. 또한 지상부, 지하부 모두 건물중에서만 유의적인 차이를 나타냈다(Table 2). 따라서 바이오매스는 지상부 의 생육이 잘 반영되었으며, 접란은 광도가 지하부보다 는 지하부의 생육에 더 많은 영향을 미치는 것으로 나 타났다.
식물체의 스트레스와 관련하여 광화학반응 효율(Fv/Fm)을 보편적으로 사용하고 있다. 접란은 광도에 따른 유의적인 차이가 없었다(Table 3). 디펜바키아는 120μmol • m−2 • s−1에 서 Fv/Fm은 0.661로 가장 낮은 값을 나타내었으나 생육 은 가장 높게 나타났다. 이는 Dieffenbachia longispatha 를 이용한 내음성 실험에서 광도가 높을수록 광합성율과 지상부의 바이오매스는 높게 나타난 반면에 Fv/Fm 값은 감소하였다는 Skillman et al.(2005)의 연구결과와 일치하 였다. 스킨답서스도 60과 120μmol • m−2 • s−1에서 생육은 높았으나 Fv/Fm값은 낮은 경향을 보였다.
색차계를 이용하여 Hunter 값을 측정하여 밝기를 나타 내는 L값과 붉은색과 노란색의 정도를 나타내는 a, b로 표 시하였다(Lee and Lee 1992). L값은 반입 특성으로 디펜 바키아, 접란, 스킨답서스, 스파티필럼 순으로 높았으며, 광 도가 높을수록 L값이 높아 엽색이 밝은 것을 나타났다 (Table 3). Kalmia latifolia 품종의 차광 정도에 의한 엽 색 연구에서도 광도가 높을수록 L값이 높은 것으로 나 타났다(Brand 1997). 본 실험에도 120μmol • m−2 • s−1에서 가장 높았으며, 15μmol • m−2 • s−1에서 가장 낮게 측정되 어 비슷한 경향을 보였다. SPAD값이 59.95로 가장 높 았던 스파티필럼이 L값은 28.8로 가장 낮게 나타나, 엽 록소 함량이 많아지면 엽색이 짙어지는 경향이 있어 엽 록소함량을 엽색의 변화로 판단 할 수 있다(Simpson and Lee 1975). 접란은 a, b값에 있어 유의적인 차이를 나타 내지 않았다. a값은 디펜바키아는 광도가 낮을수록 0에 가까웠고, 스킨답서스와 스파티필럼은 0에서 멀어지는 경 향을 보였다. b값은 디펜바키아는 광도가 낮을수록, 스킨 답서스와 스파티필럼은 광도가 높을수록 수치가 높아지 는 경향을 보였다(Table 3).
