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문제 정의
- 식물섬 조성에 있어서 부체의 기질에 정착할 식물의 생장이 식물섬의 기능을 증대시키는데 매우 중요하다. 그러므로 본 연구의 목적은 식물섬에 적합한 식물을 선발하기 위하여, 식물섬과 토양에 정수식물(emergent macrophyte)인 갈대, 줄, 노랑꽃창포 및 애기부들을 식재하고 이들의 식생 구조와 생장을 비교하여 식물섬에 적합한 식물의 특성을 규명하는데 있다.
제안 방법
- 현장에서 측정한 식물종별 피도, 밀도 및 빈도로부터 상대피도, 상대 밀도 및 상대빈도를 산출하였다. 또한 상대피도, 상대밀도 및 상대빈도의 평균값으로부터 중요치(importance value)를 계산하였다.
- 2000년 9월에 제1실험지의 식물섬과 대조지소로서 제2실험지의 육상에서 정수식물 군집의 식생구조와 생물량을 조사하였다. 식물섬과 육상의 정수식물 군집에 종별로 각각 5개의 0.3×0.3 m2 방형구를 임의로 설치하여 출현 식물종을 기록하고 식물종의 피도(coverage), 경엽부 밀도(density) 및 빈도(frequency)를 측정하였다. 식물의 동정은 대한식물도감(이창복, 1993)과 최홍근(1986)을 따랐다.
- 2). 식물섬에 이식할 1년생 식물묘를 황마포트에 담아서 포트를 16개/m2의 밀도로 야자섬유 매질에 이식하였다(Fig. 3). 식물섬은 식물별로 조성하였는데, 식재종은 정수식물(emergent macrophytes)로서 갈대(Phragmites australis), 줄(Zizania latifolia), 노랑꽃창포(Iris pseudoacorus) 및 애기부들(Typha angustifolia)의 4종이다.
- 식물의 생물량을 측정하기 위하여, 정수식물군집에 3개의 0.3×0.3 m2 방형구를 임의로 설치하여 식물체를 채집하였다. 식물섬에서는 방형구안의 야자섬유 매질을 잘라내어 채집하였고, 육상에서는 지표로부터 깊이 30 cm까지 토양을 삽으로 채토하여 체로 받치면서 토양을 물로 씻어서 식물체를 채집하였다.
- 3). 실험지의 연못 가에 갈대, 줄, 노랑꽃창포 및 애기부들의 1년생 식물묘를 각각 25 cm 간격으로 이식하였다.
- 본 연구에 사용된 식물섬은 부력재를 이용하여 야자섬유로 충진된 매질이 부력을 갖도록 하였다. 이 식물섬에 갈대(Phragmites australis), 줄(Zizania latifolia), 노랑꽃창포(Iris pseudoacorus) 및 애기부들(Typha angustifolia)의 정수식물 4종을 식재하여 콘크리트 수조에 띄우고, 토양에 식재한 식물군집과 식생구조와 생물량의 생장을 비교 하였다.
- 식물섬에서는 방형구안의 야자섬유 매질을 잘라내어 채집하였고, 육상에서는 지표로부터 깊이 30 cm까지 토양을 삽으로 채토하여 체로 받치면서 토양을 물로 씻어서 식물체를 채집하였다. 채집된 식물체는 지상부(aboveground)인 경엽부(shoot) 및 지하부(belowground)인 지하경(rhizome)과 뿌리(root)로 구분하였다. 부위별로 분리한 식물 시료는 80℃ 건조기에서 항량이 될 때까지 건조한 후 무게를 측정하였다.
- 현장에서 측정한 식물종별 피도, 밀도 및 빈도로부터 상대피도, 상대 밀도 및 상대빈도를 산출하였다. 또한 상대피도, 상대밀도 및 상대빈도의 평균값으로부터 중요치(importance value)를 계산하였다.
대상 데이터
- 2000년 9월에 제1실험지의 식물섬과 대조지소로서 제2실험지의 육상에서 정수식물 군집의 식생구조와 생물량을 조사하였다. 식물섬과 육상의 정수식물 군집에 종별로 각각 5개의 0.
- 본 실험에 이용한 식물은 모두 다년생 정수 식물로서 지하경에 의하여 영양번식을 하였다. 갈대, 줄 및 애기부들은 지하부 생물량 중에서 지하경이 뿌리보다 식물섬과 육상에서 모두 많았다(Fig.
- 식물섬(floating island)은 수생식물을 토양에 식재하지 않고 부력을 가진 재질로 만들어진 부체 위에 식물을 착생시키는 생태공학 기술로서, 수심이 깊거나 수변부 경사가 급하여 식재가 불가능한 곳이나 콘크리트 등으로 조성되어 토양이 없는 연못, 호소 및 하안에서 수생식물이 생육할 수 있는 기반을 제공한다. 본 연구에 사용된 식물섬은 부력재를 이용하여 야자섬유로 충진된 매질이 부력을 갖도록 하였다. 이 식물섬에 갈대(Phragmites australis), 줄(Zizania latifolia), 노랑꽃창포(Iris pseudoacorus) 및 애기부들(Typha angustifolia)의 정수식물 4종을 식재하여 콘크리트 수조에 띄우고, 토양에 식재한 식물군집과 식생구조와 생물량의 생장을 비교 하였다.
- 실험에 이용한 식물섬은 제1실험지에서 1998년 6월에 설치하였다. 식물섬의 크기는 2×2 m2이고 부체에 의하여 물위에 뜨도록 제작되었으며, 식물을 식재한 매질은 야자섬유로 조성되었다(권오병, 1999) (Fig.
- 1). 실험지는 인공적으로 조성된 1개의 수조와 1개의 연못 습지로 구성되었다. 제 1실험지는 콘크리트 수조로서 면적이 148 m2이고 수심은 평균 100 cm이다.
- 실험지는 인공적으로 조성된 1개의 수조와 1개의 연못 습지로 구성되었다. 제 1실험지는 콘크리트 수조로서 면적이 148 m2이고 수심은 평균 100 cm이다. 제2실험지는 기반이 토양이며 면적이 112 m2이고 최대 수심이 60 cm이며 수변부가 완경사인 연못 습지이다.
- 제 1실험지는 콘크리트 수조로서 면적이 148 m2이고 수심은 평균 100 cm이다. 제2실험지는 기반이 토양이며 면적이 112 m2이고 최대 수심이 60 cm이며 수변부가 완경사인 연못 습지이다. 두 실험 연못으로 공급되는 유입수는 실험지상부의 농경지와 조경수 식재지를 통과한 지표수이다.
- 현지 조사는 충청북도 진천군 진천읍에 위치한 ‘주식회사 아썸’의 야외 실험지에서 실시하였다(Fig. 1). 실험지는 인공적으로 조성된 1개의 수조와 1개의 연못 습지로 구성되었다.
이론/모형
- 각 식물군집별 생물다양성을 비교하기 위하여 Shannon과 Wiener의 종다양도지수(H′, species diversity index)와 종균등도지수(E′, species evenness index)를 다음 식에 의하여 산출하였다(여천생태연구회, 1997)
- 3 m2 방형구를 임의로 설치하여 출현 식물종을 기록하고 식물종의 피도(coverage), 경엽부 밀도(density) 및 빈도(frequency)를 측정하였다. 식물의 동정은 대한식물도감(이창복, 1993)과 최홍근(1986)을 따랐다.
성능/효과
- 각 식물섬에서 식물군집에서 우점도를 나타내는 중요치는 식재된 식물에서 가장 높았으나, 토양에 식재한 것보다는 낮았다(Table 1). 갈대 식물섬에서는 갈대가 우점하였으며 하늘지기, 여뀌바늘, 돌피 등이 우점하였다.
- 본 실험에 이용한 식물은 모두 다년생 정수 식물로서 지하경에 의하여 영양번식을 하였다. 갈대, 줄 및 애기부들은 지하부 생물량 중에서 지하경이 뿌리보다 식물섬과 육상에서 모두 많았다(Fig. 4). 그러나 노랑꽃창포에서는 뿌리의 생물량이 지하부보다 많았다.
- 235), 식물섬/육상의 지상부 생물량비는 육상에서 지하부/지상부 생물량비와 정상관이 이었다. 결국 정수식물 중에서 지하부의 상대적 생장이 좋은 식물이 식물섬에 적합한 것으로 판단되었다. 식물섬 환경은 토양에서 보다 영양소 흡수가 제한되기 때문에 뿌리가 발달한 지하부를 가진 식물이 적합하다고 할 수 있다.
- 식물섬/육상 지상부 생물량비로 평가하면 식물섬에 적합한 식물종은 노랑꽃창포이었고 줄이 가장 부적하였다. 노랑꽃창포는 지하부/지상부 생물량비가 높아서 지하부의 상대적 생장이 좋은 식물이고 이러한 식물이 영양소 흡수가 제한되는 식물섬 환경에서 적합하다고 판단되었다.
- 실제로 식물섬에서 지하부의 뿌리는 육상에 식재된 것보다 형태적으로 가늘고 길게 변형되어 있었는데, 이 결과 뿌리의 표면적이 극대화되어 영양소 흡수가 용이할 것으로 생각된다. 또한 식물섬의 정수식물에서 지하부의 지하경으로 분배되는 에너지의 비율도 증가하였다. 다년생 정수식물은 지하경에 저장된 영양분을 봄의 초기 생장시기에 소모하여 생장하기 때문에 지하경이 발달되어 있다(Van der Linden, 1980; Van der Linden, 1986)
- 식물섬에서 정수식물의 생물량은 지상부와 지하부에서 모두 토양에 식재한 것보다 감소하였으며, 특히 지상부의 생장이 저조하였다. 또한 정수식물의 지하부/지상부 생물량비는 육상보다 식물섬에서 크게 증가하였는데, 식물섬에 식재된 정수식물은 지하부로 에너지를 많이 분배하여 무기영양소 농도가 낮은 수체로부터 영양소 흡수를 증대시킬 수 있었다. 식물섬/육상 지상부 생물량비로 평가하면 식물섬에 적합한 식물종은 노랑꽃창포이었고 줄이 가장 부적하였다.
- 본 실험의 식물섬에서 정수식물의 생물량은 지상부와 지하부 모두 토양의 것보다 크게 감소하였다(Fig. 4). 이처럼 식물섬에서 식물의 생장이 저조한 것은 실험지 수체에서의 무기영양소 공급량이 토양에서의 공급량에 비하여 적기 때문이라고 생각된다.
- 이러한 결과 자연 습지에서는 갈대와 같은 정수식물이 단일종으로 구성된 순군집(mono-species community)을 형성하는 경우가 흔하다(Allirand and Goose, 1995). 본 조사에서도 토양에 식재한 정수식물 중에서 생육이 왕성한 갈대와 줄 군집은 단일종 군집을 형성하였고, 습생식물인 노랑꽃창포와 생육이 저조한 애기부들에서도 이들의 중요치가 68%이상으로서 소수의 식물종에 의하여 우점되는 식생구조를 나타내었다(Table 1). 그러나 식물섬에서는 식재한 정수식물의 피도가 육상 군집보다 낮아서 군집안으로 빛이 투과되고, 2×2 m2크기의 식물섬이 물위에 독립적으로 떠있기 때문에 식물섬의 주변부로 투광이 가능하여 정수식물 아래에 다양한 식물이 유입되어 생육할 수 있다.
- 또한 정수식물의 지하부/지상부 생물량비는 육상보다 식물섬에서 크게 증가하였는데, 식물섬에 식재된 정수식물은 지하부로 에너지를 많이 분배하여 무기영양소 농도가 낮은 수체로부터 영양소 흡수를 증대시킬 수 있었다. 식물섬/육상 지상부 생물량비로 평가하면 식물섬에 적합한 식물종은 노랑꽃창포이었고 줄이 가장 부적하였다. 노랑꽃창포는 지하부/지상부 생물량비가 높아서 지하부의 상대적 생장이 좋은 식물이고 이러한 식물이 영양소 흡수가 제한되는 식물섬 환경에서 적합하다고 판단되었다.
- 특히 토양에 식재한 4종 정수식물의 피도는 각 군집에서 전체 식물 피도의 대부분을 차지하였다. 식물섬에 식재된 정수식물의 경엽부 밀도는 줄을 제외하고 자연적인 토양의 것보다 높았다. 특히 갈대는 식물섬에서는 길이가 약 1 m에 달하고 직경이 가는 줄기의 경엽부가 931개/m2의 높은 밀도로 발생하였다.
- 식물섬에 식재한 갈대, 줄, 노랑꽃창포 및 갈대 중에서 경엽부의 밀도와 피도에 의하여 식물의 생장을 평가하면 갈대와 노랑꽃창포가 식물섬에서 상대적으로 잘 적응하는 종으로서 판단되었다(Table 1). 갈대와 노랑꽃창포는 토양보다 식물섬에서 경엽부의 밀도가 조밀하여 그들의 생육공간을 빠르게 점유하고 있었다.
- 한편 식물섬에서 줄을 제외하면 정수식물의 밀도는 육상의 군집보다 증가하였다. 식물섬에 식재한 갈대, 줄, 노랑꽃창포 및 갈대 중에서 경엽부의 밀도와 피도에 의하여 식물의 생장을 평가하면 갈대와 노랑꽃창포가 식물섬에서 상대적으로 잘 적응하는 종으로서 판단되었다. 갈대와 노랑꽃창포는 토양에서보다 식물섬에서 경엽부의 밀도가 조밀하여 생육공간을 빠르게 점유할 수 있었다.
- 식물섬에서 정수식물의 생물량은 지상부와 지하부에서 모두 토양에 식재한 것보다 감소하였으며, 특히 지상부의 생장이 저조하였다. 또한 정수식물의 지하부/지상부 생물량비는 육상보다 식물섬에서 크게 증가하였는데, 식물섬에 식재된 정수식물은 지하부로 에너지를 많이 분배하여 무기영양소 농도가 낮은 수체로부터 영양소 흡수를 증대시킬 수 있었다.
- 41로서 4종 정수식물중에서 가장 높았다. 식물섬에서 정수식물의 지하부/지상부 생물량비는 육상의 것에 비하여 갈대, 줄, 노랑꽃창포 및 애기부들에서 각각 1.5, 4.1, 1.9 및 1.9배 높았다. 한편 지하부에서 지하경을 제외한 뿌리/지상부의 생물량비는 갈대와 애기부들에서는 식물섬과 육상에서 큰 차이가 없었으나 줄과 노랑꽃창포에서는 식물섬에서 크게 증가하였다.
- 정수식물의 지하부/지상부 생물량비는 육상보다 식물섬에서 크게 증가하였다(Table 3). 식물섬에 식재된 정수식물은 지하경과 뿌리로 구성된 지하부로 에너지를 분배하여 무기영양소의 농도가 낮은 수체로부터 영양소 흡수를 증대시키는 것으로 생각된다.
- 5). 즉 상대적인 지상부 생장으로서 평가한 식물섬에 적합한 정수식물은 노랑꽃창포이었고 줄이 가장 부적하였다. 통계적으로 유의하지는 않았지만 (p=0.
- 출현종수, 다양도지수 및 균등도지수로 표시한 종다양성은 애기부들 군집을 제외하고 식물섬 군집이 육상 군집보다 높았다(Table 2). 특히 갈대와 줄 군집은, 육상에서는 단일종으로 구성된 순군집이었으나, 식물섬에서는 출현종수가 각각 10과 16이었고 다양도지수가 각각 1.
- 출현종수, 다양도지수 및 균등도지수로 표시한 종다양성은 애기부들 군집을 제외하고 식물섬 군집이 육상 군집보다 높았다(Table 2). 특히 갈대와 줄 군집은, 육상에서는 단일종으로 구성된 순군집이었으나, 식물섬에서는 출현종수가 각각 10과 16이었고 다양도지수가 각각 1.67과 2.27로서 식물다양성이 크게 증가하였다.
- 식물섬에 식재한 갈대, 줄, 노랑꽃창포 및 애기부들의 피도는 45-60%로서 토양에 식재한 것의 70-98%에 비하여 낮았다(Table 1). 특히 토양에 식재한 4종 정수식물의 피도는 각 군집에서 전체 식물 피도의 대부분을 차지하였다. 식물섬에 식재된 정수식물의 경엽부 밀도는 줄을 제외하고 자연적인 토양의 것보다 높았다.
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