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문제 정의
- 본 연구는 3년간 수문 환경을 일정하게 유지한 소규모 습지 실험구에 적응하여 정착한 식물을 대상으로 연구를 진행하였다. 총 3생활형 9분류군의 식물을 대상으로 1년동안 정기적으로 모니터링을 실시하였으며, 이를 통해 식물 생활형이 수위 조건에 따라 식물 정착에 어떠한 영향을 미치는지 밝히고자 하였다. 본 연구의 결과는 습지의 복원 및 조성 후 식생의 변화상을 예측하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.
제안 방법
- 습지 실험구를 이용하여 수위를 제외한 다른 변수 조건들을 통제하였다. 실험구 용기는 직경 1m, 높이 0.
- 식재한 다년생 식물종[큰고랭이(Scirpus tabernaemon-tani), 줄(Zizania caduciflora), 부들속 2종(Typha angu-stifolia, Typha orientalis)]들과 2008년까지 개체수가 가장 많이 발견된 6종[1년생: 고마리(Persicaria thunbergii), 여뀌(Persicaria hydropiper), 사마귀풀(Aneilema japonicum), 2년생: 벼룩나물(Stellaria uliginosa), 뚝새풀(Alopecurus aequalis), 개피(Beckmannia syzigachne)]을 대상으로 2009년 5월부터 2주 간격으로 종별 개체수 및 초고를 조사하였다. 실험 조건별 평균 개체수는 6개의 실험구 전체를 대상으로 계산하였으며, 평균 초고는 해당 식물 종이 발견된 실험구만을 대상으로 계산하였다.
대상 데이터
- 2006년 4월 큰고랭이(Scirpus tabernaemontani), 줄(Zizania caduciflora), 부들속 2종(Typha angustifolia, Typha orien-talis)의 지하경을 실험구에 식재하였다. 모든 실험구에 큰고랭이 10개체, 줄 6개체, 부들속 식물 8개체씩 지하경을 식재하였으며, 종별 개체수의 비율은 야외 조사 결과를 참고하였다.
- 9m인 원통 형태의 플라스틱 고무통을 사용하였다. 매질은 논의 표토를 사용하였으며, 각 용기에 약 30cm 높이로 채웠다. 실험 기간 동안 증발산으로 인해 손실된 수량은 수돗물로 주기적으로 보충하였으며, 강수로 인하여 설정된 수위보다 넘치는 부분은 용기 측면의 작은 구멍을 통하여 배출되도록 하여 수위를 일정하게 유지하였다.
- 2006년 4월 큰고랭이(Scirpus tabernaemontani), 줄(Zizania caduciflora), 부들속 2종(Typha angustifolia, Typha orien-talis)의 지하경을 실험구에 식재하였다. 모든 실험구에 큰고랭이 10개체, 줄 6개체, 부들속 식물 8개체씩 지하경을 식재하였으며, 종별 개체수의 비율은 야외 조사 결과를 참고하였다. 식재한 다년생 식물을 제외한 다른 식물 종들은 매질의 토양 종자 은행과 주변 지역에서의 종자 유입을 통해 정착하였다.
- 본 연구는 3년간 수문 환경을 일정하게 유지한 소규모 습지 실험구에 적응하여 정착한 식물을 대상으로 연구를 진행하였다. 총 3생활형 9분류군의 식물을 대상으로 1년동안 정기적으로 모니터링을 실시하였으며, 이를 통해 식물 생활형이 수위 조건에 따라 식물 정착에 어떠한 영향을 미치는지 밝히고자 하였다.
- 습지 실험구를 이용하여 수위를 제외한 다른 변수 조건들을 통제하였다. 실험구 용기는 직경 1m, 높이 0.9m인 원통 형태의 플라스틱 고무통을 사용하였다. 매질은 논의 표토를 사용하였으며, 각 용기에 약 30cm 높이로 채웠다.
데이터처리
- 식재한 다년생 식물종[큰고랭이(Scirpus tabernaemon-tani), 줄(Zizania caduciflora), 부들속 2종(Typha angu-stifolia, Typha orientalis)]들과 2008년까지 개체수가 가장 많이 발견된 6종[1년생: 고마리(Persicaria thunbergii), 여뀌(Persicaria hydropiper), 사마귀풀(Aneilema japonicum), 2년생: 벼룩나물(Stellaria uliginosa), 뚝새풀(Alopecurus aequalis), 개피(Beckmannia syzigachne)]을 대상으로 2009년 5월부터 2주 간격으로 종별 개체수 및 초고를 조사하였다. 실험 조건별 평균 개체수는 6개의 실험구 전체를 대상으로 계산하였으며, 평균 초고는 해당 식물 종이 발견된 실험구만을 대상으로 계산하였다. 식물 종의 동정은 이창복 도감을 참조하였다(Lee, 2003).
이론/모형
- 실험 조건별 평균 개체수는 6개의 실험구 전체를 대상으로 계산하였으며, 평균 초고는 해당 식물 종이 발견된 실험구만을 대상으로 계산하였다. 식물 종의 동정은 이창복 도감을 참조하였다(Lee, 2003).
- 범람 기간을 제외한 나머지 기간은 모든 수위 조건을 WL 1 조건과 동일하게 유지하였다. 처리구의 배치는 완전 임의 배치법(randomized block design)을 사용하였으며 각 처리구 별로 6반복 총 18개의 실험구를 설치하였다.
성능/효과
- 다년생 식물들은 지하경이 형성될 경우 1, 2년생에 비해 상대적으로 수위 변화에 대한 영향을 적게 받으므로, 성공적인 정착을 위해서는 지하경의 식재가 필요하며, 반대로 다년생 식물의 유입을 막기 위해서는 지하경이 형성되지 않도록 종자 단계에서 수위 조절을 통해 정착을 차단해야 한다. 1, 2년생 식물 종들의 경우 침수 수위 및 기간에 의한 영향을 크게 받으며, 그중에서도 유묘 및 개화 시기의 수위는 종의 정착 및 유지에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 시기별로 수위를 조절할 수 있을 경우 1, 2년생 식물 종의 정착을 통제하거나 예측할 수 있다는 것을 의미한다.
- 1-C). WL 2에서는 초고 성장이 촉진되어 4주차부터 식물체 일부분이 수면 위로 노출되고, 최종적으로는 평균 초고가 약 80cm로 다른 수위 조건에 비해 가장 높은 초고를 보였다. 그러나 WL 3에서는 6주차까지 초고가 성장하지만 침수 상태를 벗어나지 못 했으며, 그 결과 6주부터 12주까지 초고가 성장하지 못하고 14주에는 대부분 고사하였다.
- , 2012). 그 결과 WL 1에서는 초고가 90cm이상 성장하며 성공적으로 종자가 성숙하였으나WL 2, 3에서는 4년 동안 수위 조건이 유지된 결과 총 12개의 실험구에서 1개체도 발견되지 않았다(Fig. 2-C). 이처럼 극명한 결과를 보이는 이유는 수명이 짧은 식물 종들의 경우 개체군 갱신이 빠르게 진행되어 환경 조건에 따른 쇠퇴가 매우 빠르게 진행되기 때문이다(van der Vark, 1981).
- 이러한 결과들은 비록 사마귀풀의 초고 범위가10~30cm으로 알려져 있지만(Lee, 2006), 침수환경이 유묘의 초고 성장을 촉진하기 때문에 침수 시점에 침수 환경하에서의 잠재적 성장 능력에 따라 극복할 수 있는 수위가 달라질 수 있다는 것을 의미한다. 또한 초고 성장은 정체되어 있지만 12주까지 개체수가 감소하지 않는다는 것은 식물체전체가 침수된 상태에서 약 10주 정도 버틸 수 있다는 것을 의미하며, 해당 기간 내에 수위가 낮아져 식물체 일부가 침수 상태를 벗어날 경우 생존이 가능할 것으로 추정된다.
- 본 실험에서 군집을 형성한 2년생 식물의 경우 뚝새풀과 벼룩나물처럼 1년생 식물에 비해 상대적으로 초기 성장 및 생활사가 빠르게 진행되는 종들이 많았다. Fig.
- 그러나 2년생 식물들도 개화 및 종자가 성숙되는 시기가 종별로 다르며, 범람이 시작되는 시기와의 상대적 차이에 따라 종자 결실률에 차이를 보인다. 본 실험은 5월 중순부터 침수가 시작되기 때문에 종자를 빨리 맺는 종들도 종자가 성숙할 수 있는 시간이 부족했고, 그 결과 침수 피해를 받지 않은 대조군에 비해 상대적으로 개체군 크기가 작았다. 그러나 장마 기간이 6월 이후인 것을 고려하면(KMA) 2년생 식물들의 종자를 빨리 성숙시킴으로써 범람의 피해를 최소화하는 전략은 자연 환경에서 매우 효과적일 것으로 판단된다(Satake et al.
- 위의 결과들을 종합해 보면 1년생 식물들은 침수 시기 및 침수 수위가 식물 종의 정착 및 생육과 밀접한 관련이 있다. 1년생 식물들은 종자로부터 1년의 생활사가 시작되기 때문에 침수 시기가 침수 전 유묘가 성장할 수 있는 시간을 결정하며, 유묘의 성장 단계에 따라 침수환경에서의 잠재적 성장 능력에 차이를 보이기 때문이다.
- 줄은 모든 수위 조건에서 다년생 식물 중 가장 높은 밀도를 보였으며, 모든 식물 종 중에서 초고가 가장 큰 것으로 나타났다(Fig. 3-A). 다년생 식물인 줄과 큰고랭이 및 부들속 식물(애기부들, 부들)들의 지하경을 3:5:4의 비율로 식재한 것과 각 식물 종의 주요한 특징들(생체량, 초고, 생식체량, 생장형, 영양 염류 흡수능, 뿌리 지역 산화능) 중에서 생체량과 초고가 종간 경쟁에서 가장 중요한 것을 고려하면(Cronk and Fennessy 2001, Gaudet and Keddy 1988), 줄은 모든 수위 조건에서 우점한 것으로 판단되며, 이는 정수조건에서는 수위 조건에 상관없이 줄이 애기부들 등 다른 다년생 식물에 비해 상대적으로 생육이 빠르고 생장량이 많다는 선행 연구 결과와 일치한다(Hong et al.
후속연구
- 총 3생활형 9분류군의 식물을 대상으로 1년동안 정기적으로 모니터링을 실시하였으며, 이를 통해 식물 생활형이 수위 조건에 따라 식물 정착에 어떠한 영향을 미치는지 밝히고자 하였다. 본 연구의 결과는 습지의 복원 및 조성 후 식생의 변화상을 예측하는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이다.
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