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문제 정의
- 이에 억새의 대규모 재배를 위하여 전라북도 익산시 금강하구의 용안지구에 거대억새 재배단지가 조성되었다. 본 연구에서는 대규모 억새 단지 조성에 따른 생태환경 변화에 대하여 조사하였다. 그 결과 거대억새가 성장 할수록 다른 초본류의 생장에 필요한 빛을 차단하기 때문에 재배단지 내의 식생 다양성은 인근 농경지에 비해 부족하였다.
- 본 조사연구의 목적은 전라북도 익산시 용안면 금강하구에 조성된 거대억새 재배단지 용안지구의 자연생태계 조사를 수행하여 생존하는 동물상 (조류, 양서·파충류, 포유류, 곤충류)과 식물상을 파악하고자 한다.
- 이를 통하여 거대억새 재배에 따른 생태환경변화에 대한 기초자료를 제공하여, 새만금 단지 내 조성될 바이오에너지 단지 및 향후 추가적인 거대억새 재배 단지의 조성과 현 조성된 단지의 효율적인 운영·관리에 기초적인 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 크기가 큰 Townes형 트랩은 억새밭 가장자리에 설치하였고, 크기가 작은 Slam 트랩은 억새밭 안에 설치하고 채집통에는 70 % 에틸알콜을 넣어 두어 포획된 곤충이 빠져나가지 못하게 하는 방법으로 수집하였다. 각 방법으로 채집된 곤충은 실험실로 가져와 육안과 현미경을 이용하여 동정하였다.
- 곤충상은 2013년 8월 (12-13일), 9월 (2-3일), 10월 (13-14일) 각 1회씩 매회 이틀에 걸쳐 조사를 수행하였고 거대억새 2년차 재배구에서 채집을 실시하였다. 채집에는 Fig.
- 트랩의 특성상 설치일의 기상 상태가 채집 결과에 큰 영향을 미치는데 트랩 설치일은 비가 오지 않은 맑은 날이었다. 말레이즈 트랩은 탁 트인 공간에서 낮은 곳부터 높은 곳까지 활동하는 모든 곤충을 채집할 수 있는 Townes형과 낮은 높이에서 주로 활동하는 곤충을 채집하는 Slam형 두 종류를 이용하여 억새재배지의 곤충들을 채집하였다. 2회에 걸친 채집결과 총 1,031마리의 곤충이 채집되었는데, 트랩 설치 목적대로 벌목 263마리, 파리목 634마리의 비행곤충들이 주로 채집되었다.
- 곤충은 지구상에서 가장 다양한 분류군으로서 경제적 중요성이 큰 종을 제외하고는 일생 동안의 생활사가 알려지지 않은 경우가 대부분이다. 본 조사에서는 편의상 분류군의 일반적인 속성에 따라 초식성 곤충을 해충으로 구분하고, 육식성 곤충을 천적으로 구분하였다.
- 비행곤충 채집은 말레이즈트랩 (Malaise trap)을 설치하여 채집하였다. 트랩의 특성상 설치일의 기상 상태가 채집 결과에 큰 영향을 미치는데 트랩 설치일은 비가 오지 않은 맑은 날이었다.
- 선조사법으로는 조사지역을 도보로 시속 2～4 km 정도로 이동하면서 관찰하거나 울음소리로 식별된 조류를 동정·기록하였고, 정점조사법으로는 조류가 많이 관찰될 수 있는 지역에서 일정시간 동안 머무르면서 조사하였다.
- 식물상은 2013년 6월 (29일)과 9월 (7-8일) 각 1회씩 조사를 수행하였다. 식물상 조사는 현지를 종횡으로 답사하면서 출현하는 식물 종을 기록하고, 현장에서 식별이 모호한 식물은 채집 후 실내에서 동정하여 식물 종 목록을 기록하였다.
- 2와 같이 쓸어잡기 (Sweeping), 말레이즈트랩 (Malaise Trap)의 두 가지 방법을 사용했다. 쓸어잡기는 억새밭 주변에서 억새 상부를 중심으로 포충망을 좌우로 20회씩 흔들어 3반복으로 곤충을 포획하였다. 고안자의 이름을 따서 명명된 말레이즈트랩은 설치에 소요되는 노력에 비해 다양한 비행곤충을 많이 채집할 수 있는 매우 경제적인 채집법이므로 특정 지역의 곤충상을 조사하는데 많이 이용된다.
- 억새군락지 안, 억새군락지 안팎의 통행로, 배수로, 논 등에서 초지, 웅덩이, 바위틈을 관찰하거나 양지의 돌을 들추어 가며, 포충망, 뜰채, 뱀집개 등으로 출현하는 유미양서류 (도롱뇽류), 무미양서류 (개구리류), 파충류 (장지뱀류와 뱀류)를 채집·조사하였고 이와 더불어 청문조사를 병행하였다.
- 조류 조사는 야생조류의 관찰빈도가 높은 시기인 일출 시기부터 시작하였으며 쌍안경 (15×, Nikon) 및 전망망원경 (25×, Nikon)을 이용하여 선 조사 방법 (line census method)과 정점조사방법 (point census method)을 병행하여 시행하였다.
- 주간과 야간에 조사지역 내․외 초지 및 경작지 등을 중심으로 직접 관찰을 통하여 출현 종 확인 및 소형포유류 조사를 위한 포획 틀 설치와 함께 직접 관찰이 어려운 종은 배설물, 식흔, 보금자리 및 발자국과 같은 흔적조사 등을 통하여 서식 종을 확인하였고, 현장조사를 보완하기 위하여 주민들을 대상으로 청문조사를 실시하였다. 종 식별은 Choi and Choi (2007)의 도감을 참조하고, 종 목록 작성은 The Korean Society of Systematic Zoology (1997)를 따라 진행하였다.
- 곤충상은 2013년 8월 (12-13일), 9월 (2-3일), 10월 (13-14일) 각 1회씩 매회 이틀에 걸쳐 조사를 수행하였고 거대억새 2년차 재배구에서 채집을 실시하였다. 채집에는 Fig. 2와 같이 쓸어잡기 (Sweeping), 말레이즈트랩 (Malaise Trap)의 두 가지 방법을 사용했다. 쓸어잡기는 억새밭 주변에서 억새 상부를 중심으로 포충망을 좌우로 20회씩 흔들어 3반복으로 곤충을 포획하였다.
- 본 조사에서는 키가 큰 억새의 특성을 고려하여 8월과 9월에 억새밭 주위와 억새밭 안에 두 가지의 트랩을 하루씩 설치하여 비행곤충을 채집하였다. 크기가 큰 Townes형 트랩은 억새밭 가장자리에 설치하였고, 크기가 작은 Slam 트랩은 억새밭 안에 설치하고 채집통에는 70 % 에틸알콜을 넣어 두어 포획된 곤충이 빠져나가지 못하게 하는 방법으로 수집하였다. 각 방법으로 채집된 곤충은 실험실로 가져와 육안과 현미경을 이용하여 동정하였다.
- )를 사용하여 측정하였다. 토양 수분은 현장에서 밀폐용기에 채취한 시료를 건조기 105 ℃에서 48시간 건조시켜 감소된 무게를 건조토양 무게의 백분율로 계산 하였다. 유기물 함량은 건조된 토양을 전기로 550 ℃에서 5시간 태운 후 손실량을 백분율로 계산하였다.
- 토양의 입도는 미국농무성의 체계에 따라 음건 토양 40 g에 5 % sodium hexametaphosphate 수용액을 넣어 12시간 동안 진탕한 후, 비중계를 이용하여 침강속도에 따른 입자의 크기를 모래 (Sand), 미사 (Silt), 점토 (Clay)로 구분하였다. 토양의 pH와 전기전도도 (Electrical conductivity; EC)는 생토양과 증류수를 1 : 2 (v/v)의 비율로 섞어 2시간 동안 진탕 후 상층액의 pH와 EC를 pH 측정기 (Orion 720＋Thermo Electron Corporation)와 EC 측정기 (150＋Orion Research, Inc.)를 사용하여 측정하였다. 토양 수분은 현장에서 밀폐용기에 채취한 시료를 건조기 105 ℃에서 48시간 건조시켜 감소된 무게를 건조토양 무게의 백분율로 계산 하였다.
- 1과 같다. 토양의 입도는 미국농무성의 체계에 따라 음건 토양 40 g에 5 % sodium hexametaphosphate 수용액을 넣어 12시간 동안 진탕한 후, 비중계를 이용하여 침강속도에 따른 입자의 크기를 모래 (Sand), 미사 (Silt), 점토 (Clay)로 구분하였다. 토양의 pH와 전기전도도 (Electrical conductivity; EC)는 생토양과 증류수를 1 : 2 (v/v)의 비율로 섞어 2시간 동안 진탕 후 상층액의 pH와 EC를 pH 측정기 (Orion 720＋Thermo Electron Corporation)와 EC 측정기 (150＋Orion Research, Inc.
대상 데이터
- 거대억새 재배단지는 전라북도 익산시의 금강하구 강변둔치에 위치하고 있다. 거대억새는 강변둔치 또는 수변구역에 식재가 가능하다.
- 고안자의 이름을 따서 명명된 말레이즈트랩은 설치에 소요되는 노력에 비해 다양한 비행곤충을 많이 채집할 수 있는 매우 경제적인 채집법이므로 특정 지역의 곤충상을 조사하는데 많이 이용된다. 본 조사에서는 키가 큰 억새의 특성을 고려하여 8월과 9월에 억새밭 주위와 억새밭 안에 두 가지의 트랩을 하루씩 설치하여 비행곤충을 채집하였다. 크기가 큰 Townes형 트랩은 억새밭 가장자리에 설치하였고, 크기가 작은 Slam 트랩은 억새밭 안에 설치하고 채집통에는 70 % 에틸알콜을 넣어 두어 포획된 곤충이 빠져나가지 못하게 하는 방법으로 수집하였다.
- 전라북도 익산시 용안면 금강하구에 위치한 거대억새 재배 지구는 Table 1 및 Fig. 1과 같이 농촌진흥청이 추진하고 있는 ‘바이오매스 생산단지조성’지역으로 거대억새 재배면적은 128 ha이다.
- 토양시료에 대한 조사는 2013년 6월 29일에 용안지구 내 1년생, 2년생 거대억새 재배단지와 인근 물억새 서식지에 대하여 진행하였다. 토양 시료 채취 지점은 Fig.
이론/모형
- kr). 생활형은 우리나라 습지생태계 관속식물의 유형분류 (Choung et al., 2012)에 따라 절대수생식물 (obligate wetland plant), 임의습지식물(facultative wetland plant), 임의식물(facultative plant), 임의육상식물 (facultative upland plant), 절대육상식물 (obligate upland plant)로 구분 하였다.
- 주간과 야간에 조사지역 내․외 초지 및 경작지 등을 중심으로 직접 관찰을 통하여 출현 종 확인 및 소형포유류 조사를 위한 포획 틀 설치와 함께 직접 관찰이 어려운 종은 배설물, 식흔, 보금자리 및 발자국과 같은 흔적조사 등을 통하여 서식 종을 확인하였고, 현장조사를 보완하기 위하여 주민들을 대상으로 청문조사를 실시하였다. 종 식별은 Choi and Choi (2007)의 도감을 참조하고, 종 목록 작성은 The Korean Society of Systematic Zoology (1997)를 따라 진행하였다.
- 억새군락지 안, 억새군락지 안팎의 통행로, 배수로, 논 등에서 초지, 웅덩이, 바위틈을 관찰하거나 양지의 돌을 들추어 가며, 포충망, 뜰채, 뱀집개 등으로 출현하는 유미양서류 (도롱뇽류), 무미양서류 (개구리류), 파충류 (장지뱀류와 뱀류)를 채집·조사하였고 이와 더불어 청문조사를 병행하였다. 종 식별은 Son and Lee (2007)의 도감을 따르고, 종 목록 작성은 The Korean Society of Systematic Zoology (1997)의 문헌을 참조하여 구분하였다.
- 선조사법으로는 조사지역을 도보로 시속 2～4 km 정도로 이동하면서 관찰하거나 울음소리로 식별된 조류를 동정·기록하였고, 정점조사법으로는 조류가 많이 관찰될 수 있는 지역에서 일정시간 동안 머무르면서 조사하였다. 종식별은 Lee et al. (2000)의 도감을 참조하고, 종 목록 작성은 The Ornithological Society of Korea (2009)의 한국조류목록을 따라 구분하였다. 양서 파충류상, 포유류상, 조류상의 조사는 식물 상과 동일한 시기에 수행하였다.
- 식물상 조사는 현지를 종횡으로 답사하면서 출현하는 식물 종을 기록하고, 현장에서 식별이 모호한 식물은 채집 후 실내에서 동정하여 식물 종 목록을 기록하였다. 출현한 식물의 종명은 국가 표준식물목록 명명에 따라 작성하였으며, Lee (2003), Park (2009), 국가 생물종지식정보시스템의 외래식물 목록에 따라 귀화식물을 분류하였다 (www.nature.go.kr). 생활형은 우리나라 습지생태계 관속식물의 유형분류 (Choung et al.
성능/효과
- 토성은 전체 식재지에 상대적으로 모래 함량이 적어 홍수 시 배수가 불량할 것으로 예상되며, 전기전도도의 경우 거대억새 재배지가 자연 물억새 군락지 (G)에 비교적 낮은 수준을 나타내고 있다. 1년생 거대억새 재배지 (B)가 다른 지역에 비해 토양 수분이 낮았으며, 유기물 함량과 토성의 차이는 크지 않았다. 특히 거대억새 식재지 내에서 차이는 미미한 것으로 나타났다.
- 말레이즈 트랩은 탁 트인 공간에서 낮은 곳부터 높은 곳까지 활동하는 모든 곤충을 채집할 수 있는 Townes형과 낮은 높이에서 주로 활동하는 곤충을 채집하는 Slam형 두 종류를 이용하여 억새재배지의 곤충들을 채집하였다. 2회에 걸친 채집결과 총 1,031마리의 곤충이 채집되었는데, 트랩 설치 목적대로 벌목 263마리, 파리목 634마리의 비행곤충들이 주로 채집되었다. 거미나 응애처럼 비행과 관계없는 주행성 포식곤충도 일부 채집되었다.
- 조사지역에서 확인된 관속식물은 34과 84속 113종으로 나타났다 (Table 3). 각 조사지역에 따른 출현 식물 종은 2년생 조사구 (A1)에서 39종, 2년생 미 절취 조사구 (A2)에서 28종, 1년생 조사구 (B)에서 44종, 미식재구 (C)에서 20종, 자연 물억새 식재구 (G)에서 36종 그리고 인근 논경작지 (R)에서 69종이 발견되었다. 개망초, 금방동사니, 돌피, 뚜껑덩굴, 망초, 며느리배꼽, 미국개기장, 바랭이, 밭뚝외풀, 여뀌, 자귀풀, 한련초, 환삼덩굴은 거대억새가 식재된 시험포 (A1, A2, B)에서 공통으로 발견되는 종이었으며 2종을 제외하고 모두 일년생 식물로 나타났다.
- 각 조사지역에 따른 출현 식물 종은 2년생 조사구 (A1)에서 39종, 2년생 미 절취 조사구 (A2)에서 28종, 1년생 조사구 (B)에서 44종, 미식재구 (C)에서 20종, 자연 물억새 식재구 (G)에서 36종 그리고 인근 논경작지 (R)에서 69종이 발견되었다. 개망초, 금방동사니, 돌피, 뚜껑덩굴, 망초, 며느리배꼽, 미국개기장, 바랭이, 밭뚝외풀, 여뀌, 자귀풀, 한련초, 환삼덩굴은 거대억새가 식재된 시험포 (A1, A2, B)에서 공통으로 발견되는 종이었으며 2종을 제외하고 모두 일년생 식물로 나타났다. 거대억새가 식재되지 않은 미식재구 (C)는 가장 적은 종이 출현하였다.
- 거대억새 재배단지에서 멧밭쥐, 고라니, 너구리 등 3종의 포유류 서식이 확인되었다 (Table 5). 멧밭쥐는 억새 군락지, 특히 식물체 높이가 큰 2년생 거대억새 식재구 안에서 많은 둥지가 발견되었다.
- 그 결과 거대억새가 성장 할수록 다른 초본류의 생장에 필요한 빛을 차단하기 때문에 재배단지 내의 식생 다양성은 인근 농경지에 비해 부족하였다. 거대억새 재배단지의 포유류 상 분석결과 거대억새 재배단지가 멧밭쥐, 고라니, 너구리 등 포유류의 서식 공간으로 확인되었다. 조류 상 및 곤충 상 분석 결과 거대억새 재배단지의 동물 다양성이 풍부하였다.
- 거대억새 재배지에서는 붉은머리오목눈이, 개개비, 멧비둘기, 황로, 꿩 등 최대 10종 118개체가 조사되었고, 주변 농경지에서는 참새, 멧비둘기, 왜가리, 까치 등 최대 6종 21개체가 조사되었다 (Table 6). 거대억새 재배단지 중 식물체 높이가 큰 2011년 식재구 안에서는 6월에 개개비의 번식활동이 활발하였고, 둥지도 다수 조사되었다.
- 결론적으로 거대억새의 크기와 생물량으로 인해 주변 식물의 생물다양성이 감소할 가능성이 매우 높으며 본 조사 결과에서도 거대억새 식재지가 논 지역이나 자연 물억새 군락지와 비교했을 때 종 다양성이 낮은 것을 확인할 수 있었다.
- 이는 억새의 그동안의 경제적 가치가 낮음으로 인해 해충류에 대한 조사가 거의 없었던 결과로 생각된다. 본 조사의 결과와 비교해 볼 때, 19종 중 운계방패멸구의 단 1종만이 채집되었다. 따라서 바이오에너지의 원료 등 최근 높아져가는 억새의 가치를 고려하여 볼 때, 앞으로 계속적인 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 거대억새 재배단지의 포유류 상 분석결과 거대억새 재배단지가 멧밭쥐, 고라니, 너구리 등 포유류의 서식 공간으로 확인되었다. 조류 상 및 곤충 상 분석 결과 거대억새 재배단지의 동물 다양성이 풍부하였다. 거대억새 재배단지는 억새 식재 및 예초 외에는 다른 교란 행위가 농경지에 비하여 상대적으로 적고, 농약 및 비료 살포가 이뤄지지 않기 때문으로 판단된다.
- 거대억새는 그 키와 생장량이 일반 물억새에 비하여 커서 주변 초본 식물 생장에 필요한 빛, 영양분, 수분 이용에 부정적 영향을 주고 있다. 조사 결과 거대억새 군락 변두리 지역을 중심으로 돌콩, 뚜껑덩굴, 며느리배꼽, 환삼덩굴 등의 덩굴성 식물은 거대억새를 감아 올라 서식하고 있어 비교적 많은 개체수가 발견되고 있으나 상대적으로 키가 작은 다른 초본류는 다양성과 밀도가 매우 낮으며 거대억새 군락지 중심으로 가면 거대억새 이외의 다른 초본성 식물은 발견할 수 없었다.
- 여뀌, 환삼덩굴, 망초는 모든 6개 조사구에서 출현하였다. 조사된 관속식물 중 귀화종은 개망초, 달맞이꽃, 도꼬마리, 돼지풀, 망초, 미국가막사리, 미국개기장, 미국나팔꽃, 미국자리공, 방가지똥, 붉은서나물, 선개불알풀, 소리쟁이, 아까시나무, 좀명아주, 주홍서나물, 쥐보리, 콩다닥냉이, 큰비짜루국화, 토끼풀, 호밀풀로 총 21종이 발견되었다. 특히 돼지풀은 생태계교란 야생생물로 지정된 식물이지만 밀도는 높지 않았다.
- 조사지역에서 확인된 관속식물은 34과 84속 113종으로 나타났다 (Table 3). 각 조사지역에 따른 출현 식물 종은 2년생 조사구 (A1)에서 39종, 2년생 미 절취 조사구 (A2)에서 28종, 1년생 조사구 (B)에서 44종, 미식재구 (C)에서 20종, 자연 물억새 식재구 (G)에서 36종 그리고 인근 논경작지 (R)에서 69종이 발견되었다.
후속연구
- 본 조사의 결과와 비교해 볼 때, 19종 중 운계방패멸구의 단 1종만이 채집되었다. 따라서 바이오에너지의 원료 등 최근 높아져가는 억새의 가치를 고려하여 볼 때, 앞으로 계속적인 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다. 억새밭에 발생하는 천적류를 조사한 결과, 총 57마리가 채집되었는데, 여기에는 곤충 17종 33마리와 거미·포식성 응애 24마리가 포함되며 자세한 결과는 Table 8에 나타내었다.
- 식물상과 달리 동물상의 경우는 주변 농경지에 비하여 거대억새 재배지의 종 다양성이 풍부한 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 토대로 새만금 내 조성 예정인 바이오에너지단지에 의한 생태환경 변화를 예측한다면 그 영향은 미미한 것으로 판단되며, 단지운영에 따라 생태환경 즉, 동물, 식물, 곤충 등의 종 다양성이 높아질 것으로 사료된다. 하지만 본 연구의 거대억새는 다년생 작물로 작물특성에 따른 자연생태 변화를 정확하게 파악하기 위해서는 보다 장기간의 모니터링이 필요하다.
- 1과 같이 농촌진흥청이 추진하고 있는 ‘바이오매스 생산단지조성’지역으로 거대억새 재배면적은 128 ha이다. 용안지구에 식재된 거대억새는 농촌진흥청이 개발한 품종으로 향후 바이오에탄올, 연료용 펠릿, 조사료 등으로 활용할 목적을 가지고 있으며 금강하구 억새관광에도 활용될 계획이다. 이를 위하여 대규모로 경작지, 수로, 농로 등의 정비 사업이 시행되었고, 4대강 사업에 의해 준설된 준설토로 일부 경작지가 복토 완료되었다.
- 본 연구 결과를 토대로 새만금 내 조성 예정인 바이오에너지단지에 의한 생태환경 변화를 예측한다면 그 영향은 미미한 것으로 판단되며, 단지운영에 따라 생태환경 즉, 동물, 식물, 곤충 등의 종 다양성이 높아질 것으로 사료된다. 하지만 본 연구의 거대억새는 다년생 작물로 작물특성에 따른 자연생태 변화를 정확하게 파악하기 위해서는 보다 장기간의 모니터링이 필요하다.
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