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문제 정의
- 따라서 본 연구는 가시연꽃 자생지의 식물상과 식생 연구[12]에 이은 후속 연구로서 가시연꽃을 중요 식재 종으로 활용하기 위한 정원 연못의 토양 및 수 환경을 구명하고자 한다.
- 본 연구는 가시연꽃(Euryale ferox Salisb.)을 구성종으로 하는 연못의 식재기반 환경조성을 위한 기초자료 획득을 목적으로, 예비조사 과정을 거쳐 최종 선정된 전라북도 내의 가시연꽃 자생지 14곳에 대한 문헌 및 현장조사를 통해 자생지의 토양환경과 수온, 수심, 수질 등의 수문환경에 대한 조사 및 분석 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 가시연꽃(Euryale ferox Salisbury) 자생지의 기반환경에 따른 생육 특성을 파악하기 위하여 14개 대상지별로 동일 서식지에서 가시연꽃이 생육하고 있는 곳(생육지)과 가시연꽃이 없는 곳(비생육지)으로 구분하여 비교하였다(Table 1). 각 대상지별로 연구대상 호소를 1/1,000의 축적 도면을 만들어 사방 40m 간격의 방안도(mesh map)를 구축하여 수질과 저토환경 요인의 분석을 위한 시료채취 지점을 선정하였다.
- 가시연꽃(Euryale ferox Salisbury) 자생지의 기반환경에 따른 생육 특성을 파악하기 위하여 14개 대상지별로 동일 서식지에서 가시연꽃이 생육하고 있는 곳(생육지)과 가시연꽃이 없는 곳(비생육지)으로 구분하여 비교하였다(Table 1). 각 대상지별로 연구대상 호소를 1/1,000의 축적 도면을 만들어 사방 40m 간격의 방안도(mesh map)를 구축하여 수질과 저토환경 요인의 분석을 위한 시료채취 지점을 선정하였다. 현장에서 측정 가능한 수온, 수심, pH, DO, EC 등은 이동식 계측장비(Horiba, U10)를 이용하여 표층수(수심 30cm 이내)와 수심 lm에서 측정한 값을 기록하고 연구실에서 정리하였다.
- 수심·수온조사는 2014년 3월 10일 자생지 수온조사를 시작으로 9월 30일까지 7개월 간의 조사 자료를 중심으로 분석하였다.
- 각 대상지별로 연구대상 호소를 1/1,000의 축적 도면을 만들어 사방 40m 간격의 방안도(mesh map)를 구축하여 수질과 저토환경 요인의 분석을 위한 시료채취 지점을 선정하였다. 현장에서 측정 가능한 수온, 수심, pH, DO, EC 등은 이동식 계측장비(Horiba, U10)를 이용하여 표층수(수심 30cm 이내)와 수심 lm에서 측정한 값을 기록하고 연구실에서 정리하였다.
대상 데이터
- 선정된 가시연꽃 자생지는 남원시, 정읍시, 고창군이 각각 3개소, 군산 2개소 그리고 익산시·김제시·임실군이 각 1개소이다(Table 1).
- 수심·수온조사는 2014년 3월 10일 자생지 수온조사를 시작으로 9월 30일까지 7개월 간의 조사 자료를 중심으로 분석하였다. 시료 채취는 2014년 8월 1일부터 9일까지이며 각 항목별 분석방법은 Table 2와 같다.
- 가시연꽃의 생육이 가장 활발한 시기인 7월을 기준으로 한 가시연꽃 생육지점 14곳의 생육환경과 수질 및 토양환경 그리고 우점 군락에 대해 Table 6에 나타내었다. 연구 대상지 중 가시연꽃의 생육면적이 50백㎡ 이상, 녹피율 25% 이상인 지역은 임실 대정저수지, 정읍 애당저수지 그리고 김제 명덕지 등 3곳이다. 이 세 곳의 수심은 90㎝ 이하, 잎의 체장은 121㎝ 이상, 수온 24℃, 용존산소 2.
- 본 연구 대상인 가시연꽃 자생지에 대해 전라북도 전체 14개 시·군과 관련된 문헌 및 인터넷 그리고 탐문조사를 통해 가시연꽃의 자생지로 알려진 모든 저수지, 늪, 소택지 그리고 하천을 대상으로 한 현지조사 결과, 총 34개소의 가시연꽃 자생지가 확인되었다. 이 중 2012년을 기점으로 하여 개화가 확인된 곳 14개소를 최종 연구대상지로 하였다. 선정된 가시연꽃 자생지는 남원시, 정읍시, 고창군이 각각 3개소, 군산 2개소 그리고 익산시·김제시·임실군이 각 1개소이다(Table 1).
- 토양 시료는 각 대상지별로 3반복의 무작위로 구경 5㎝의 PVC파이프로 제작된 채니기를 이용하여 0〜15cm 깊이에서 채집하였다. 채취한 토양은 균일하게 섞은 후 4분법에 의해 전체 시료 중 1/4를 취해 비닐 팩에 넣어, 실험실로 이동한 후 깨끗한 비닐 위에 얇게 펴 25∼35℃, 습도 20∼60%의 조건으로 실내에서 3∼4일 정도 풍건하였다.
이론/모형
- 건조된 시료는 고무망치를 이용하여 분쇄한 후 2㎜체에 통과시켜 최종 분석시료로 취하였다. 분석은 토양 및 식물체분석법에 따라 수행하였다(Table 2)[14]. 수질분석을 위한 시료는 2L 플라스틱 용기를 정수로 3번 세척한 후 3반복으로 채수하여 냉장보관 상태로 실험실로 운반한 후 수질오염공정시험방법에 의거한 각 항목별 분석법에 따랐다[15].
- 분석은 토양 및 식물체분석법에 따라 수행하였다(Table 2)[14]. 수질분석을 위한 시료는 2L 플라스틱 용기를 정수로 3번 세척한 후 3반복으로 채수하여 냉장보관 상태로 실험실로 운반한 후 수질오염공정시험방법에 의거한 각 항목별 분석법에 따랐다[15]. 수심·수온조사는 2014년 3월 10일 자생지 수온조사를 시작으로 9월 30일까지 7개월 간의 조사 자료를 중심으로 분석하였다.
성능/효과
- 1. 최소한 저토와 수환경의 부영양화는 가시연꽃 생육의 장애가 되지는 않다고 판단되며 약 70년 이상의 지령(池齡)을 갖는 서식지에서 가시연꽃의 생육이 활발한 것으로 판단된다. 가시연꽃 생육지의 토성은 점토 80.
- 2. 토양(저니)의 유기물 함량은 평균 36g/kg으로 가시연꽃 생육지와 비생육지 간의 주목할 만한 차이점은 없다. 식물의 생장ㆍ개화ㆍ결실을 지배하는 총 질소와 인의 평균 농도는 각각 0.
- 3. 발아기인 5∼6월의 자생지 평균 수심은 30∼110cm로 평균 44.6∼75.4cm이다.
- 4. 수온의 경우 5월 평균 20℃, 평균 대기온도는 20.6℃이며, 6월 평균 수온 24℃, 대기온도 23.2℃이며, 7월은 평균 수온과 외기온도가 27℃ 동일하며, 9월의 평균 수온은 21℃, 평균 대기온도는 19.5℃로 수온이 1.5℃ 더 높다. 따라서 정원내 연못 등 가시연꽃의 생육환경을 조성할 때에는 최소 수심 30cm에서 최대 60cm, 수온 20～27℃의 범위를 지표로 사용할 수 있다.
- 5. 가시연꽃 자생지의 수질 환경은 pH 6.5∼7.9, 용존산소 농도 1.8∼8.8mg/ℓ, COD 농도 6.8∼74mg/ℓ, 부유물질 2.0∼213mg/ℓ, 총질소 0.422∼10.723mg/ℓ, 인산염 인0.003∼0.126mg/ℓ이다.
- 가장 높은 곳은 익산 당하지> 김제 명덕지> 남원 제천 2저수지> 정읍 애당저수지> 정읍 육리저수지> 임실 대정저수지 순이다. COD 8mg/ℓ이하가 농업용수 기준인데 이보다 9배 이상 높은 곳도 있으며 양곡, 궁동저수지만 COD값이 기준치 이하인 것으로 나타났다. 그 외에는 상당히 높아서 전반적으로 저수지내 유기물부하가 높은 것으로 확인된다.
- 가시연꽃 생육지의 DO농도는 고창 석남저수지> 군산 대위지> 군산 상평저수지> 익산 당하지> 김제 명덕지> 고창 양곡저수지> 고창 궁동저수지> 임실 대정저수지 순으로 높게 나타났다.
- 126mg/ℓ이다. 가시연꽃의 녹피율과 활력도가 높은 김제 명덕지, 임실 대정저수지 그리고 정읍 애당저수지의 수질환경을 전체 조사지의 평균값과 비교해 보면 용존산소와 총질소 농도는 다소 낮고 인산염인의 농도는 2배 이상 높다. 따라서 추후 인산염 인의 농도에 따른 가시연꽃의 생육에 대한 상관관계를 규명하기 위한 심층적 연구가 요구된다.
- 87로 알칼리성으로 분석되어[21], 이 또한 본 연구 결과와 부합하지 않는다. 따라서 연못형 습지는 오래될수록 토양이 산성화 된다고 할 수 있는데, 본 대상지 중 가장 낮은 곳은 pH 4.2로 조성 경과년도가 84년 된 고창 양곡저수지(Figure 2)이며, 지령이 가장 오래된 정읍 한성지(117년 경과)의 pH 5.0보다 수소이온 농도 값이 6배 높게 나타났다. 이는 저수지 준설여부와 주변 오염인자 그리고 시료채취 지점 등이 다르기 때문인 것으로 판단되나 보다 광범위하고 심층적인 연구가 필요한 것으로 보인다.
- 이는 수생식물에 의한 유기물 및 영양염류 제거 기작이 식물의 성장에 따른 생체량(Biomass)으로 축적되어 제거되기 보다는 침전에 의한 물리적 제거 기작이 우세하기 때문으로 생각된다. 따라서 저토환경은 수생식물의 생육지가 비생육지보다 부영양상태일 가능성이 크며, 상대적으로 수질은 더 좋을 것으로 추측된다. 이후 이에 대한 보다 세밀한 연구가 필요하다.
- 본 연구 대상인 가시연꽃 자생지에 대해 전라북도 전체 14개 시·군과 관련된 문헌 및 인터넷 그리고 탐문조사를 통해 가시연꽃의 자생지로 알려진 모든 저수지, 늪, 소택지 그리고 하천을 대상으로 한 현지조사 결과, 총 34개소의 가시연꽃 자생지가 확인되었다.
- 따라서 토양(저니)에 인 성분이 일정량 이상 존재한다는 것은 식물 생육에 좋은 환경으로 볼 수 있다. 본 연구 대상지에서 수질 환경이 가장 나쁜 두 지역(Ih14과 Ja06)에서도 가시연꽃이 무성하게 자라는 것이 확인되므로, 가시연꽃을 도입하면 수질 정화와 멸종위기 식물 보호 그리고 아름다운 경관 연출 등의 효과를 얻을 수 있다.
- 0를 제시한 바 있다[19]. 본 연구에서는 pH 5.0 이하인 곳 7개 지점, pH6 이상인 곳은 두 곳에 불과하여, 가시연 생육지의 토양 pH의 편차가 크게 나타났다. 대상지의 pH가 약산성을 띄는 것은 pH 5.
- 시료 채취시기의 평균 수온은 25℃, pH 6.5∼7.9, 용존산소 농도 1.8∼8.8mg/ℓ, COD 농도 6.8∼74mg/ℓ, 부유물질 2.0∼213mg/ℓ, 총질소 0.422∼10.723mg/ℓ, 인산염 인 0.003∼0.126mg/ℓ 농도 범위로 측정되었다.
- 토양(저니)의 유기물 함량은 평균 36g/kg으로 가시연꽃 생육지와 비생육지 간의 주목할 만한 차이점은 없다. 식물의 생장ㆍ개화ㆍ결실을 지배하는 총 질소와 인의 평균 농도는 각각 0.32%와 39.6mg/㎏로 나타났는데, 이는 선행연구에 비해 높은 값이며, 이들 영양염류가 풍부한 곳에서 가시연꽃의 생육이 활발한 것이 확인된다.
- 유기물 농도는 9.3∼65g/kg으로 평균 31.1g/㎏의 범위를 보여 생육지보다 다소 낮게 나타났다.
- 저토의 유기물함량은 10.9∼88.1g/kg의 범위로 평균 36g/kg으로 나타났다(Table 3).
- 전체 조사 대상지의 총 질소 농도는 0.422∼10.723mg/ℓ의 범위로 평균 농도는 2㎎/ℓ로 분석되었다.
- 비 생육지점의 유효인산의 농도는 12∼77mg/㎏, 평균 농도 33mg/㎏으로 고창 궁동저수지가 가장 높고 다음은 남원 제천2저수지, 정읍 한성지 순이며 군산 대위저수지가 가장 낮았다(Table 4). 조사 지점별로 생육지와 비 생육지의 유효인산 농도 분포는 대체로 유사하게 나타났는데 비생육지 농도가 약간 높다. 수생 식물을 이용한 영양염류의 제거 기작에 대한 연구에 의하면 식생이 있는 곳이 대조구에 비해 제거율이 높은 것으로 알려져 있다[27][28][29].
- 조사대상지에 따른 총질소와 인산염 인의 농도 사이에 뚜렷한 경향은 확인되지 않았으며, 정읍 육리저수지의 경우 총질소 농도는 전체 대상지 중 가장 높게 검출되었으나 인산염인의 농도는 크게 높지 않고, 김제 명덕지의 경우 총질소 농도는 가장 낮았으나 인산염 인 농도는 가장 높다. 따라서 총질소와 인산염 농도에 따른 가시연꽃의 생육환경 사이의 상관관계를 밝혀야 하는 과제를 남긴다.
- 8년으로 밝혀졌다. 지령(池齡)과 부영양화의 관계를 살펴볼 때 최소한 저토와 수환경의 부영양화는 가시연꽃 생육의 장애가 되지는 않다고 판단되며, 본 연구대상지로 한정하여 볼 때, 자연적으로 가시연꽃이 서식하려면 저수지의 지령이 최소 40년 정도는 되어야 하는 것으로 나타났다.
- 총 14개소의 가시연꽃 생육지의 축조(築造) 시기를 분석한 결과, 축조시기가 가장 이른 곳은 1897년 조성된 정읍 한성제로 117년이 경과되었으며, 반면 경과기간이 짧은 곳은 40년이 경과된 궁동수지로 평균 축조 경과기간은 71.8년으로 밝혀졌다. 지령(池齡)과 부영양화의 관계를 살펴볼 때 최소한 저토와 수환경의 부영양화는 가시연꽃 생육의 장애가 되지는 않다고 판단되며, 본 연구대상지로 한정하여 볼 때, 자연적으로 가시연꽃이 서식하려면 저수지의 지령이 최소 40년 정도는 되어야 하는 것으로 나타났다.
- 한편 연구대상지 14개 생육지의 토양입경 분포를 조사한 결과 평균 토성은 점토 80.2%, 미사 16.7%, 모래 3.1%로 ‘중식토(重埴土)’로 분류된다.
후속연구
- 가시연꽃의 녹피율과 활력도가 높은 김제 명덕지, 임실 대정저수지 그리고 정읍 애당저수지의 수질환경을 전체 조사지의 평균값과 비교해 보면 용존산소와 총질소 농도는 다소 낮고 인산염인의 농도는 2배 이상 높다. 따라서 추후 인산염 인의 농도에 따른 가시연꽃의 생육에 대한 상관관계를 규명하기 위한 심층적 연구가 요구된다.
- 본 연구의 한계로는 가시연꽃의 생육 특성상 해거리 현상과 비정상적인 생육으로 인해 3여 년간의 관찰과 조사로도 부족함이 있다. 또한 지령과 생육지점의 물과 토양에 대한 화학적 특징 등의 관계는 보다 세밀하고 심층적인 연구가 필요한 부분이며 기존 연구 결과와의 상충되는 결과가 있는 점에 유의하여 지속적인 조사 및 모니터링이 필요하다. 세부 조사 항목에 따른 결과의 차이는 조사 방법론적 오차로 여겨지지만, 아직 명백히 밝혀지지 못한 가시연꽃 생육의 한계요인이 있을 수 있다는 점을 간과할 수 없다.
- 본 연구의 한계로는 가시연꽃의 생육 특성상 해거리 현상과 비정상적인 생육으로 인해 3여 년간의 관찰과 조사로도 부족함이 있다. 또한 지령과 생육지점의 물과 토양에 대한 화학적 특징 등의 관계는 보다 세밀하고 심층적인 연구가 필요한 부분이며 기존 연구 결과와의 상충되는 결과가 있는 점에 유의하여 지속적인 조사 및 모니터링이 필요하다.
- 0보다 수소이온 농도 값이 6배 높게 나타났다. 이는 저수지 준설여부와 주변 오염인자 그리고 시료채취 지점 등이 다르기 때문인 것으로 판단되나 보다 광범위하고 심층적인 연구가 필요한 것으로 보인다.
- 세부 조사 항목에 따른 결과의 차이는 조사 방법론적 오차로 여겨지지만, 아직 명백히 밝혀지지 못한 가시연꽃 생육의 한계요인이 있을 수 있다는 점을 간과할 수 없다. 향후 비교연구의 관점에서 본 연구가 가시연꽃에 대한 관심과 생육환경 등에 대한 보존과 관리를 촉발시키는 계기가 되기를 희망한다.
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