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문제 정의
- , 2005; Jung and Kim, 2008). 따라서 본 연구에서는 폐탄광 산림복구지 토양특성에 대한 기초자료 확보를 위해 각 지역별 및 산림복구 완료 후 경과시간별 폐탄광 산림복구지 토양의 화학적 특성을 분석하였다.
제안 방법
- 총균수는 콜로니카운터 (Colony counter, Suntex, Taiwan)을 이용하여 플레이트 카운터법으로 분석하였는데, 이는 고형배지를 이용하는 방법이다. 미생물 수 측정을 위해 토양을 NaCl 용액과 혼합한 다음 단계적으로 희석하고, 희석한 각 용액에서 일부를 취하여 Petri plate에 뿌린 후 배지에 spreading 시켰다. 이를 몇 일간 배양을 시킨 후에 각 배지에서 형성된 colony 수를 계수한 다음 희석배율을 곱해주고 사용한 토양시료 무게 등을 고려하여 계산하였다.
- 채취한 토양은 풍건한 후 10 mesh 체로 쳐 분석용 시료로 이용하였다. 분석한 항목은 토양 pH, 전질소, 유효인산, 총유기탄소 (TOC), 양이온 치환용량 (CEC), 총균수 등이었다. 토양 pH는 토양시료와 증류수를 1:5로 혼합하여 30분 동안 진탕한 후 여과하여 pH meter (Orion 550A)로 측정하였다.
- 미생물 수 측정을 위해 토양을 NaCl 용액과 혼합한 다음 단계적으로 희석하고, 희석한 각 용액에서 일부를 취하여 Petri plate에 뿌린 후 배지에 spreading 시켰다. 이를 몇 일간 배양을 시킨 후에 각 배지에서 형성된 colony 수를 계수한 다음 희석배율을 곱해주고 사용한 토양시료 무게 등을 고려하여 계산하였다. 분석은 서울대학교 농생명과학공동기기원 (NICEM)에 의뢰하여 분석하였으며, 시료 분석은 농업진흥청 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법 (2000)을 준용하여 분석하였다.
- 전질소 함량은 Micro Kjeldahl 법으로 정량하였다. 이를 위해 토양시료를 K2SO4 혼합 촉매와 진한 황산과 혼합하여 약 4시간동안 가열 분해 시킨 다음, 분해액을 증류수로 희석한 후 증류 플라스크에 취하고 증류한 후 표준 황산용액으로 적정하여 질소 함량을 구했다. 유효인산은 Bray No.
- TOC는 Walkley-Black법으로 정량하였다. 이를 위해 토양시료와 1N-K2Cr2O7용액, 진한 황산을 혼합한 다음, 지시약 (0.025M o-Phenanthrolineferrous Complex)을 넣은 후 0.5N-FeSO4로 적정하여 유기물 함량을 구하였다. CEC는 ammonium acetate 법 (1N CH3COONH4, pH=7.
- 폐탄광 지역에 대해 올바른 산림복구 방안과 사후관리방안 수립을 위한 기초자료로 활용하기 위해 영남, 호남, 충청, 강원 등 4개 지역의 폐탄광 산림복구지를 대상으로 토양을 채취하여 화학적 특성을 분석하였다. 토양 pH는 평균 5.
대상 데이터
- 조사 및 분석 조사 대상지의 토양특성을 분석하기 위해 2009년 7월~9월까지 각 대상지마다 토양시료 5점씩, 총 60점을 채취하였다. 시료 채취는 토양표면의 낙엽층 및 부식토를 제거하고 20 cm 깊이 이내에서 채취하였다. 채취한 토양은 풍건한 후 10 mesh 체로 쳐 분석용 시료로 이용하였다.
- 조사 대상지 조사 대상 지역은 영남지역, 충청지역, 호남지역, 강원지역의 폐탄광 산림복구지로 각 지역 별로 3개소, 총 12개소를 선정하였으며, 복구공사 완료 후 시간에 따른 토양특성 변화를 분석하기 위해 완료 후 5년 이내, 5~10년, 10년 이상 경과로 구분하여 조사하였다. 각 대상지별 특징을 Table 1에 나타냈다.
- 조사 및 분석 조사 대상지의 토양특성을 분석하기 위해 2009년 7월~9월까지 각 대상지마다 토양시료 5점씩, 총 60점을 채취하였다. 시료 채취는 토양표면의 낙엽층 및 부식토를 제거하고 20 cm 깊이 이내에서 채취하였다.
데이터처리
- 분석은 서울대학교 농생명과학공동기기원 (NICEM)에 의뢰하여 분석하였으며, 시료 분석은 농업진흥청 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법 (2000)을 준용하여 분석하였다. 지역별, 산림복구 공사 후 경과년수 별 토양특성의 차이를 규명하기 위해 분산분석을 실시하였으며, 통계분석은 SPSS 14.0 (SPSS 14.0 Predictive Pack, SPSS Inc.) 통계 프로그램을 사용하였다.
이론/모형
- 5N-FeSO4로 적정하여 유기물 함량을 구하였다. CEC는 ammonium acetate 법 (1N CH3COONH4, pH=7.0)으로 정량하였다. 우선 토양시료를 CH3COOH4 용액으로 이용하여 NH4+로 포화시킨 다음 Isopropyl alcohol 100ml로 흡착되지 않은 NH4+를 세척 제거하고, 10% acidic NaCl 용액 100ml로써 흡착 된 NH4+를 치환하고 이 용액 10ml의 NH4+를 Kjeldahl 증류하여 0.
- 025N HCl)을 가하여 침출한 다음 ICP (ICP-1000IV, Shimadzu, Japan)가 장착된 Optical Emission Spectrometer를 이용하여 정량하였다. TOC는 Walkley-Black법으로 정량하였다. 이를 위해 토양시료와 1N-K2Cr2O7용액, 진한 황산을 혼합한 다음, 지시약 (0.
- 이를 몇 일간 배양을 시킨 후에 각 배지에서 형성된 colony 수를 계수한 다음 희석배율을 곱해주고 사용한 토양시료 무게 등을 고려하여 계산하였다. 분석은 서울대학교 농생명과학공동기기원 (NICEM)에 의뢰하여 분석하였으며, 시료 분석은 농업진흥청 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법 (2000)을 준용하여 분석하였다. 지역별, 산림복구 공사 후 경과년수 별 토양특성의 차이를 규명하기 위해 분산분석을 실시하였으며, 통계분석은 SPSS 14.
- 이를 위해 토양시료를 K2SO4 혼합 촉매와 진한 황산과 혼합하여 약 4시간동안 가열 분해 시킨 다음, 분해액을 증류수로 희석한 후 증류 플라스크에 취하고 증류한 후 표준 황산용액으로 적정하여 질소 함량을 구했다. 유효인산은 Bray No.1 방법을 준용하여, 토양 시료에 침출액 (0.03N NH4F + 0.025N HCl)을 가하여 침출한 다음 ICP (ICP-1000IV, Shimadzu, Japan)가 장착된 Optical Emission Spectrometer를 이용하여 정량하였다. TOC는 Walkley-Black법으로 정량하였다.
- 토양 pH는 토양시료와 증류수를 1:5로 혼합하여 30분 동안 진탕한 후 여과하여 pH meter (Orion 550A)로 측정하였다. 전질소 함량은 Micro Kjeldahl 법으로 정량하였다. 이를 위해 토양시료를 K2SO4 혼합 촉매와 진한 황산과 혼합하여 약 4시간동안 가열 분해 시킨 다음, 분해액을 증류수로 희석한 후 증류 플라스크에 취하고 증류한 후 표준 황산용액으로 적정하여 질소 함량을 구했다.
성능/효과
- 8 cmolc kg-1로 가장 높았다. 12개 조사대상지 중 7개 지역에서 평균보다 낮은 값을 보였으며, 대부분 10~15 cmolc kg-1에 분포하였다. Jeong et al.
- TOC 평균 조사 대상지의 평균 TOC 1.1%였으며 (Table 2), 0.1~2.6%의 분포를 보였는데, 1.0% 미만이 5개소, 1.0~1.4%가 4개소, 2% 이상이 3개소로 나타났다. 토양 내 양분함량, 보수력, 토양 구조 등 토양의 이화학적 특성에 큰 영향을 미치는 요인인 토양 유기물은 TOC와 밀접한 관련이 있으며, 토양 유기물함량은 TOC에 1.
- 지역별 토양 특성 Table 3에 각 지역별 토양의 화학적 특성을 나타냈다. pH는 6.1을 보인 강원지역이 가장 높고, 영남지역, 호남지역, 충청지역 순으로 낮았다. 산림토양의 pH는 모재 성분에 따라 달라지는 경우가 많으며 (Jeong et al.
- 각 조사지별 토양 내 미생물 총균수를 분석한 결과 (Table 2), 신성탄광이 6.0 × 105 CFU g-1으로 가장 낮은 수치를 보였으며, 2.5 × 105 CFU g-1을 나타낸 광진탄광이 가장 높았다.
- 5 cmolc kg-1)이 다른 세 지역보다 높았다. 대체로 영남지역이 다른 지역에 비해 토양 특성이 식물 생육에 유리하였으며, 강원지역이 불리한 것으로 조사되었다. 복구공사 완료 후 시간경과에 따라 토양 화학적 특성을 비교한 결과, 토양 pH와 CEC는 시간에 따라 감소하는 경향을 보였으며, TOC와 전질소는 증가하였다.
- 대체로 영남지역이 다른 지역에 비해 토양 특성이 식물 생육에 유리하였으며, 강원지역이 불리한 것으로 조사되었다. 복구공사 완료 후 시간경과에 따라 토양 화학적 특성을 비교한 결과, 토양 pH와 CEC는 시간에 따라 감소하는 경향을 보였으며, TOC와 전질소는 증가하였다. 유효인산과 총균수는 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 1 ppm이었으나, 대상지별로 큰 차이를 보였다 (Table 2). 삼광탄광과 신성탄광을 비롯한 6개 탄광은 10 ppm이하를 보였으나, 은성탄광과 호남탄좌, 능성탄광은 10~20 ppm, 승우탄광과 불정탄광은 20~40 ppm이었으며, 심원탄광이 63.1 ppm으로 가장 높았다. 대부분의 조사대상지에서 산림토양 A층에서의 평균 유효인산 값인 25.
- 유효인산 유효인산의 평균 수치는 16.1 ppm이었으나, 대상지별로 큰 차이를 보였다 (Table 2). 삼광탄광과 신성탄광을 비롯한 6개 탄광은 10 ppm이하를 보였으나, 은성탄광과 호남탄좌, 능성탄광은 10~20 ppm, 승우탄광과 불정탄광은 20~40 ppm이었으며, 심원탄광이 63.
- 전질소 조사 대상지 토양의 전질소 분석결과 (Table 2), 평균 0.1%였으며, 0.02~0.14%의 분포를 보였다. 평균값을 기준으로 0.
- 전질소는 토양유기물과 밀접한 상관관계를 가지고 있는데 (김태훈 등, 1991). 지역별 TOC는 통계적으로 유의적인 차이는 보이지 않았으나, TOC가 1.5%로 나타난 영남지역이 0.1%로 가장 높고, 충청지역과 호남지역이 각각 0.08%, 0.07%였으며, 강원지역이 0.06%로 가장 낮았다. 유효인산도 전질소와 비슷한 양상을 보였는데, 영남지역과 충청지역이 각각 23.
- 폐탄광 지역에 대해 올바른 산림복구 방안과 사후관리방안 수립을 위한 기초자료로 활용하기 위해 영남, 호남, 충청, 강원 등 4개 지역의 폐탄광 산림복구지를 대상으로 토양을 채취하여 화학적 특성을 분석하였다. 토양 pH는 평균 5.5 (4.2~8.1)였으며, TOC와 전질소, 유효인산은 각각 1.1% (0.1~2.6), 0.08% (0.02~0.14), 16.1 ppm (3.4~63.1)으로 나타났다. CEC는 13.
후속연구
- 이외에 슬라이드 매몰법, 토양 절편법 등 전균수 측정법이 있으나 이는 사멸된 균수도 계수하는 방법이며, 토양 내 살아있는 미생물이 지상부식생 생육에 영향을 미치는 요인이기 때문에 희석평판법으로 계수하였다. 다만, 본 연구에서는 총균수만 분석하였기 때문에, 미생물에 의한 영향을 보다 정확히 규명하기 위해서는 토양 내 미생물의 종류가 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 5 cmolc kg-1으로 가장 높고, 다른 세 지역은 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 총균수도 차이가 없었다. 대체로 일반 산림토양 (Jeong et al., 2002)의 화학적 특성과 비교했을 때, 조사대상지의 토양이 식물생육에 불리하여 시비 등과 같은 지속적인 관리가 필요할 것으로 판단되며, 다른 지역에 비해 영남지역 토양의 화학적 특성이 다소 양호한 것으로 조사되어 관리방안 수립 시 지역적 특성에 대한 고려가 필요할 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 미생물 총균수가 평균 수치의 차이에도 불구하고 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않은 것은 미세환경에 의한 영향으로 동일 조사구 내에서 채취한 각 시료가 큰 차이를 보였기 때문으로 판단된다. 따라서 폐광지역 산림복구지 토양 내 미생물에 대한 정확한 분석을 위해서는 동일지역에서 미세환경에 의한 차이를 규명하는 연구가 필요할 것으로 생각된다. 한편, 본 연구에 따르면, 토양 pH는 시간 경과에 따라 지속적으로 산성화 되고 있기 때문에 이러한 현상이 지속될 경우 토양 내 필수 양분의 용탈이 우려되어 이에 대한 지속적인 관리가 필요하며, 산림복구 시 식생의 원활한 활착을 위해 초기에 유기물과 질소 등 시비가 필요할 것으로 판단된다.
- 하지만 본 연구대상지 중 일부 지역과 같이 토양 pH가 5 이하를 보일 경우, 토양 산성화에 따른 양분 용탈로 식물 생육이 불량해지는 현상을 보이기 쉽다. 따라서 함일 탄광 등 토양 pH가 5이하로 나타난 지역에 대해서는 원활한 식생생육을 위해 석회시비 등과 같은 사후관리가 필요할 것으로 판단된다.
- 유효인산과 총균수는 유의한 차이를 보이지 않았다. 폐탄광 산림복구지 토양의 화학적 특성이 일반 산림토양에 비해 식생 생육에 불리한 것으로 나타났으며, 원활한 식생 활착 및 생육을 위해 시비 등과 같은 지속적인 관리가 필요할 것으로 판단된다.
- 따라서 폐광지역 산림복구지 토양 내 미생물에 대한 정확한 분석을 위해서는 동일지역에서 미세환경에 의한 차이를 규명하는 연구가 필요할 것으로 생각된다. 한편, 본 연구에 따르면, 토양 pH는 시간 경과에 따라 지속적으로 산성화 되고 있기 때문에 이러한 현상이 지속될 경우 토양 내 필수 양분의 용탈이 우려되어 이에 대한 지속적인 관리가 필요하며, 산림복구 시 식생의 원활한 활착을 위해 초기에 유기물과 질소 등 시비가 필요할 것으로 판단된다.
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