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문제 정의
- 본 연구에서는 김승호 등(2011)에 의해 제안된 둠벙의 각 유형에 따라 선택된 둠벙에 서식하는 습지식물과 물의 화학적 특성을 분석하여 둠벙의 유형별 특징을 확인하고자 하였다. 식물과 물의 화학적 특성은 둠벙에 서식하는 수서곤충, 어류, 그리고 양서류의 서식에 큰 영향을 미칠 수 있다(이승헌 등 2010).
- 특히 수문학적 특성에 따라 습지 유형을 구분하는 습지 분류 체계를 증명하기 위해서는 습지에 서식하는 생물 특히 식생의 특성에 따라 습지가 유집되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 김승호 등(2011)에 의해 제안된 4가지 둠벙 유형에 따라 식생이 서로 다른지를 확인하고자 한다.
- 그러므로 화학적 수환경 특성과 식물군집을 근거로 할 때에도 둠벙은 기존의 유형에 따라 유별되어야 한다. 이를 확인하기 위하여 본 연구에서는 파주 민간인 통제 구역에 존재하는 둠벙 중 네 가지 유형의 둠벙을 선택하여 이곳의 화학적 수환경 특성과 서식하는 습생 식물의 종류를 파악하여 이들에 따라 둠벙을 cluster analysis할 때 이미 제안된 둠벙의 유형에 따라 분리되는 지를 확인하고자 한다.
제안 방법
- CCA 분석을 위하여 수환경 특성 전체에 대한 Monte Carlo permutation test를 한 결과 칼슘, 마그네슘, pH, DO, 전기전도도(EC), 온도가 통계적으로 유의한 변수로 확인되어 이들을 변수로 선택하였다(표 2). 다른 항목은 둠벙별로 나타나는 차이보다 같은 둠벙에서 조사시기별로 나타나는 차이가 더 크기 때문에 분석에서 제외하였다.
- kr/)을 이용하여 동정하였다. 동정된 종 중 습지에 서식한다고 알려진 식물만을 목록화한 후 분석에 이용하였다.
- 물에 녹아 있는 화학 성분 분석을 위해 물을 채집한 후 실험실로 가져와 0.45 μm Whatman cellulose nitrate membrane filter로 거른 후 분석에 이용하였다.
- 파주시의 민간인 통제구역에서 이미 조사된 85개의 둠벙 중(김승호 등 2011) 네 가지 둠벙 유형을 대표하는 8개의 둠벙을 선택하였다. 샘통형으로는 반달 둠벙, 애벌레 둠벙, 괸물샘통형으로는 부처꽃 둠벙, 천남성 둠벙, 길가온 둠벙, 물흐름형으로는 G/S 둠벙과 경의선 둠벙, 그리고 괸물형으로는 아름드리 둠벙을 조사하였다. 김승호 등(2011)의 자료에 따르면 애벌레 둠벙은 물흐름 둠벙에 속하는 것으로 구분하였으나, 데이터를 확인하는 과정에서 샘통형 둠벙에 속하는 것을 잘못 설명한 것으로 확인되었다.
- 수환경 조사는 2011년 5월부터 9월까지 계절별로 3회 실시하였다. 전기전도도, pH, 용존산소량, 그리고 수온은 휴대형 다항목 수질측정기(YK-2001-M+, 루트론, 대만)를 사용하여 수표면 아래 20cm에서 측정하였다.
- 식물 조사 자료와 수환경 자료를 이용하여 조사 장소가 수환경 요소에 의해 어떻게 영향을 받는지를 확인하기 위하여 CANOCO 4.5 for windows 프로그램을 이용하여 CCA 분석을 실시하였다. CCA분석은 direct gradient analysis로 환경 요인과 생물 집합 사이의 잠재적 영향을 확인하기 위한 분석법이다(Nicoleta et al.
- 식물상 조사는 2011년 5월부터 10월 중순까지 둠벙마다 2~4회씩 실시하였다. 둠벙과 논 사이에 있는 둑까지 서식하는 식물을 모두 조사하였으며, 원색 대한식물도감(이창복 1998)과 국가생물종지식정보시스템(http://www.
- 05가 될 때까지 반복하였다. 이때 full model과 499 permutations을 사용하였으며, 남아있는 변수만을 가지고 최종 분석을 실시하였다(Table 1). 군집 분석(cluster analysis)은 각종의 유무와 Mg, Ca, pH, DO, Conductivity, 온도 데이터를 이용하여 SPSS Statistics 17.
- 2004). 이때 둠벙별 차이가 둠벙에서의 조사 시기에 따른 차이보다 큰 변수를 확인하기 위하여 CANOCO에서 marginal effects를 구하여 각 수질 특성이 둠벙의 유형에 영향을 주는 정도를 파악하였다. Canonical axes의 significance를 시험하기 위해 Monte Carlo permutation test 프로그램을 사용하였으며, 이때 marginal effect가 가장 작은 변수부터 제외하여 모든 축을 대상으로 한 유의성 검증 결과 P<0.
- 수환경 조사는 2011년 5월부터 9월까지 계절별로 3회 실시하였다. 전기전도도, pH, 용존산소량, 그리고 수온은 휴대형 다항목 수질측정기(YK-2001-M+, 루트론, 대만)를 사용하여 수표면 아래 20cm에서 측정하였다. 물에 녹아 있는 화학 성분 분석을 위해 물을 채집한 후 실험실로 가져와 0.
대상 데이터
- 식물상 조사는 2011년 5월부터 10월 중순까지 둠벙마다 2~4회씩 실시하였다. 둠벙과 논 사이에 있는 둑까지 서식하는 식물을 모두 조사하였으며, 원색 대한식물도감(이창복 1998)과 국가생물종지식정보시스템(http://www.nature.go.kr/)을 이용하여 동정하였다. 동정된 종 중 습지에 서식한다고 알려진 식물만을 목록화한 후 분석에 이용하였다.
- 일반적인 습지의 식물상과 비슷하게 벼과, 사초과, 마디풀과 식물종이 많이 서식하였다. 습지식물 중에 국립수목원에서 정리한 한국 희귀식물 목록집(2009)에서 취약종(Vulnerable)으로 규정된 통발(Utricularia vulgaris var. japonica) 이 반달 둠벙, 천남성 둠벙, 길가온 둠벙, G/S 둠벙에, 흑삼릉(Sparganium erectum)이 애벌레 둠벙에, 약관심종(Near Threatened)으로 규정된 창포(Acorus calamus var. angustatus)가 천남성 둠벙, 애벌레 둠벙, 반달 둠벙에 서식하였다. 전체 식물종 중에서는 취약종(Vulnerable)으로 규정된 왜박주가리(Tylophora floribunda)가 부처꽃 둠벙에, 약관심종(Near Threatened)으로 규정된 쥐방울덩굴(Aristolochia contorta)이 천남성 둠벙에, 자료부족종(Data Deficient)으로 규정된 버들잎엉겅퀴(Cirsium lineare)가 부처꽃 둠벙에 서식하였다(표 4).
- 파주시의 민간인 통제구역에서 이미 조사된 85개의 둠벙 중(김승호 등 2011) 네 가지 둠벙 유형을 대표하는 8개의 둠벙을 선택하였다. 샘통형으로는 반달 둠벙, 애벌레 둠벙, 괸물샘통형으로는 부처꽃 둠벙, 천남성 둠벙, 길가온 둠벙, 물흐름형으로는 G/S 둠벙과 경의선 둠벙, 그리고 괸물형으로는 아름드리 둠벙을 조사하였다.
데이터처리
- Canonical axes의 significance를 시험하기 위해 Monte Carlo permutation test 프로그램을 사용하였으며, 이때 marginal effect가 가장 작은 변수부터 제외하여 모든 축을 대상으로 한 유의성 검증 결과 P<0.05가 될 때까지 반복하였다.
- 이때 full model과 499 permutations을 사용하였으며, 남아있는 변수만을 가지고 최종 분석을 실시하였다(Table 1). 군집 분석(cluster analysis)은 각종의 유무와 Mg, Ca, pH, DO, Conductivity, 온도 데이터를 이용하여 SPSS Statistics 17.0의 WARD method로 이루어졌다.
이론/모형
- 45 μm Whatman cellulose nitrate membrane filter로 거른 후 분석에 이용하였다. 질산은 Hydrazine method(Kamphake et al. 1967), 암모늄은 Indophenol method(Liddicoat et al. 1975), 인산은 ascorbic acid reduction method(Solorzano 1969)로 분석하였다. Na, K, Ca, Mg는 원자흡광광도계(Varian, model AA240FS)로 정량하였다.
성능/효과
- 8개의 둠벙에서 분석한 수환경 특성은 시기적으로 큰 차이가 나타나는 것이 있는 반면 조사 시기에 큰 영향을 받지 않는 특성이 존재하였다. 시기적으로 가장 큰 차이를 보인 수환경 특성은 암모니아의 농도였으며, 다음으로는 질산, 칼륨, 인산, 칼슘이었다.
- 8개의 둠벙에서 총 63과 170속 248종의 식물이 조사되었다. 이 중 습지식물은 29과 53속 85종이었다(표 3).
- 본 연구 결과는 김승호 등(2011)이 제안한 둠벙의 유형에 따라 둠벙의 습지식물상과 화학적 수환경 특성이 대체적으로 잘 구분됨을 보여 주었다. 그러나 물흐름형 둠벙의 경우 수원이 더 고려되어야 함을 제안하고 있다.
- 샘통형인 반달 둠벙과 애벌레 둠벙에서 질산과 인산의 농도가 가장 낮았으며, 괸물샘통형인 부처꽃 둠벙, 천남성 둠벙과 큰 차이가 없었다(표 1). 일반적으로 화강암 지대의 지하수에는 칼슘과 마그네슘 같은 양이온은 많이 들어있으나, 질산이나 인산과 같은 음이온은 매우 적게 들어 있다(Schlesinger 1991).
- 습지식물 목록과 화학적 수환경 특성 데이터를 이용하여 cluster analysis를 한 결과 천남성 둠벙과 길가온 둠벙이 가장 유사한 것으로 나타났다(그림 2). 그리고 이는 부처꽃 둠벙과 distance 3에서 합쳐지게 된다.
- 8개의 둠벙에서 분석한 수환경 특성은 시기적으로 큰 차이가 나타나는 것이 있는 반면 조사 시기에 큰 영향을 받지 않는 특성이 존재하였다. 시기적으로 가장 큰 차이를 보인 수환경 특성은 암모니아의 농도였으며, 다음으로는 질산, 칼륨, 인산, 칼슘이었다.
- 이로 인해 세로축의 아래쪽에 위치하며, 가로축에서도 왼쪽 끝에 존재한다고 할 수 있다. 아름드리 둠벙은 괸물형으로 지하수와 지표수에 의해 물이 유입되나, 화학적 특성으로 볼 때 지표수와 지하수가 동등한 정도로 물의 화학적 특성에 영향을 주는 것으로 나타났다. 특히 질산과 암모니아의 농도가 높은 데 이것은 G/S 둠벙과 마찬가지로 주변의 농지에서 비료 성분이 유입되는 것으로 판단된다.
- 8개의 둠벙에서 총 63과 170속 248종의 식물이 조사되었다. 이 중 습지식물은 29과 53속 85종이었다(표 3). 일반적인 습지의 식물상과 비슷하게 벼과, 사초과, 마디풀과 식물종이 많이 서식하였다.
- angustatus)가 천남성 둠벙, 애벌레 둠벙, 반달 둠벙에 서식하였다. 전체 식물종 중에서는 취약종(Vulnerable)으로 규정된 왜박주가리(Tylophora floribunda)가 부처꽃 둠벙에, 약관심종(Near Threatened)으로 규정된 쥐방울덩굴(Aristolochia contorta)이 천남성 둠벙에, 자료부족종(Data Deficient)으로 규정된 버들잎엉겅퀴(Cirsium lineare)가 부처꽃 둠벙에 서식하였다(표 4). 조사 대상 둠벙 중에서 샘통형인 애벌레 둠벙에서 3종의 희귀식물이 발견되었으며, 물 흐름형인 경의선 둠벙과 괸물형인 아름드리 둠벙에서는 희귀종이 발견되지 않았다.
- 전체 식물종 중에서는 취약종(Vulnerable)으로 규정된 왜박주가리(Tylophora floribunda)가 부처꽃 둠벙에, 약관심종(Near Threatened)으로 규정된 쥐방울덩굴(Aristolochia contorta)이 천남성 둠벙에, 자료부족종(Data Deficient)으로 규정된 버들잎엉겅퀴(Cirsium lineare)가 부처꽃 둠벙에 서식하였다(표 4). 조사 대상 둠벙 중에서 샘통형인 애벌레 둠벙에서 3종의 희귀식물이 발견되었으며, 물 흐름형인 경의선 둠벙과 괸물형인 아름드리 둠벙에서는 희귀종이 발견되지 않았다. 희귀 습지식물은 샘통형 둠벙에서 가장 많이 조사되었으며, 괸물샘통형 둠벙, 물흐름형 둠벙, 괸물 둠벙의 순으로 나타났다.
- 조사 대상 둠벙 중에서 샘통형인 애벌레 둠벙에서 3종의 희귀식물이 발견되었으며, 물 흐름형인 경의선 둠벙과 괸물형인 아름드리 둠벙에서는 희귀종이 발견되지 않았다. 희귀 습지식물은 샘통형 둠벙에서 가장 많이 조사되었으며, 괸물샘통형 둠벙, 물흐름형 둠벙, 괸물 둠벙의 순으로 나타났다.
후속연구
- 그러므로 일시적인 지표수의 유입은 분류 기준이 되지 않았다. 그러나 본 연구 결과는 일시적인 지표수의 유입 특히 밭에서의 유입은 물의 화학적 특성에 매우 큰 영향을 주기 때문에 둠벙의 분류에서이 또한 고려의 대상이 되어야 함을 제시한다. 또한 수원은 판단이 쉽지 않은 만큼 수원을 판단하기에 앞서 물의 화학적 특성을 조사하여 수원을 뒷받침하는 근거로 삼아야 함을 본 연구 결과에서 보여준다.
- 그러나 논과의 물교환 특성은 둠벙의 수서곤충과 어류상에 큰 영향을 미칠 것으로 판단된다. 그러므로 수서곤충, 어류, 양서류와 같은 동물의 서식 현황을 조사하여 분석한 후 종합적으로 둠벙의 분류 기준을 다시 정립할 필요가 있다.
- 그러나 본 연구 결과는 일시적인 지표수의 유입 특히 밭에서의 유입은 물의 화학적 특성에 매우 큰 영향을 주기 때문에 둠벙의 분류에서이 또한 고려의 대상이 되어야 함을 제시한다. 또한 수원은 판단이 쉽지 않은 만큼 수원을 판단하기에 앞서 물의 화학적 특성을 조사하여 수원을 뒷받침하는 근거로 삼아야 함을 본 연구 결과에서 보여준다.
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