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문제 정의
- 본 연구는 유기농업의 서식동물군 생물다양성 증대효과 및 검증지표 개발 및 관리방안 도출을 위한 연구의 일환으로, 유기농업과 관행농업을 시행하는 논과 밭에 서식하는 무척추동물군의 생물다양성을 비교 분석하여, 농법의 차이가 종 다양성에 미치는 영향을 조사하고 지표종 선정을 위한 기초 조사를 시행하였다.
- 유기농업이 생물 다양성에 미치는 효과가 제한적이라는 일부 회의적인 시각이 있긴 하지만, 유기농업은 토양의 물리적 및 생태학적 특성과 생물 다양성에 영향을 미치는 것으로 받아들여지고 있다. 본 연구는 충청북도 괴산지역에서 유기농업과 관행농업을 시행하는 논과 밭을 대상으로 경작 기간 중 채집된 무척추동물의 종을 분류 동정하여 농법의 차이에 따른 생물 다양성의 변화를 비교 분석하였다. 조사 기간인 2016년 6월부터 10월까지 채집된 총 249종의 무척추동물 중에서, 유기농업을 시행하는 지역의 논과 밭에서는 각각 104종과 108종이 관찰된 반면, 관행농업을 시행하는 논과 밭에서는 각각 84종과 77종이 관찰되어, 산술적으로 관행농업 지역에 비해 유기농업 지역의 종 다양성이 약 20% 높은 것으로 비교되었다.
제안 방법
- 논 지역에서는 해당 조사지역과 그 인근에 출현하는 개체들을 쓸어잡기 방식(sweeping)을 사용하여 포획하였고, 저서 생물들의 경우 사각방형구(50 cm × 50 cm)를 설치하고, 방형구 내 발견되는 개체를 모두 포획하였다.
- 종 분류 및 동정에는 한반도 고유종 총람(National Institute of Biological Research, 2012), 논 생태계 수서무척추동물 도감(Rural Development Administration, 2008), 한국곤충대도감(Korea National Arbore-tum, 2012) 등의 도감과 관련 문헌들을 참고하였다. 조사 기간 중 채집된 절지동물은 가능한 종 수준까지 동정하였으며, 동정 결과를 바탕으로 농법에 따른 군집 구조와 생물다양성을 비교하였다.
- 유기농업 및 관행농업을 시행하는 각각의 논과 밭에 서식하는 무척추동물군을 주 조사 대상으로 하여 진행하였다. 조사는 2016년 농번기 기준으로 6월부터 10월까지 5개월간 약 30일 간격으로 총 5회에 걸쳐 실시하였다. 논 지역에서는 해당 조사지역과 그 인근에 출현하는 개체들을 쓸어잡기 방식(sweeping)을 사용하여 포획하였고, 저서 생물들의 경우 사각방형구(50 cm × 50 cm)를 설치하고, 방형구 내 발견되는 개체를 모두 포획하였다.
- 포획된 개체들은 실험실에서 분리, 동정될 때까지 70% 에탄올에 고정하였고, 고정된 샘플은 해부현미경(Olympus SZX12 / Motic SMZ-171)을 사용하여 분류하였다. 종 분류 및 동정에는 한반도 고유종 총람(National Institute of Biological Research, 2012), 논 생태계 수서무척추동물 도감(Rural Development Administration, 2008), 한국곤충대도감(Korea National Arbore-tum, 2012) 등의 도감과 관련 문헌들을 참고하였다.
대상 데이터
- 조사는 충청북도 괴산군 일원의 논과 밭을 대상으로 하였다(Table 1). 서로 다른 농법의상호 간섭을 회피하기 위하여 유기농업을 시행하는 농지들과 관행농업을 시행하는 농지들을 일정 거리를 두고 선정하였다(Fig. 1).
- 유기농업 및 관행농업을 시행하는 각각의 논과 밭에 서식하는 무척추동물군을 주 조사 대상으로 하여 진행하였다. 조사는 2016년 농번기 기준으로 6월부터 10월까지 5개월간 약 30일 간격으로 총 5회에 걸쳐 실시하였다.
- 조사는 충청북도 괴산군 일원의 논과 밭을 대상으로 하였다(Table 1). 서로 다른 농법의상호 간섭을 회피하기 위하여 유기농업을 시행하는 농지들과 관행농업을 시행하는 농지들을 일정 거리를 두고 선정하였다(Fig.
이론/모형
- 포획된 개체들은 실험실에서 분리, 동정될 때까지 70% 에탄올에 고정하였고, 고정된 샘플은 해부현미경(Olympus SZX12 / Motic SMZ-171)을 사용하여 분류하였다. 종 분류 및 동정에는 한반도 고유종 총람(National Institute of Biological Research, 2012), 논 생태계 수서무척추동물 도감(Rural Development Administration, 2008), 한국곤충대도감(Korea National Arbore-tum, 2012) 등의 도감과 관련 문헌들을 참고하였다. 조사 기간 중 채집된 절지동물은 가능한 종 수준까지 동정하였으며, 동정 결과를 바탕으로 농법에 따른 군집 구조와 생물다양성을 비교하였다.
성능/효과
- 9%)이 관찰되어 유기농업 시행 밭에서 가장 많은 종이 확인되었다. 결과적으로 유기농업을 사용한 농지에서의 종 다양성이 관행농업을 사용한 농지에 비해 약 20% 가량 높은 것으로 분석되었다(Fig. 3).
- 관행농업 시행 논에서는 전체 5강 13목 54과 84종 가운데 파리목 19종(23%), 노린재목16종(19%), 거미목 15종(18%), 메뚜기목 7종(8%), 잠자리목 7종(8%), 딱정벌레목 6종(7%) 순으로 나타났고(Fig. 3), 관행농업 시행 밭에서는 전체 2강 12목 50과 77종 가운데 노린재목 30종(39%), 파리목 10종(13%), 거미목 8종(10%), 잠자리목 6종(8%), 딱정벌레목 5종(7%), 메뚜기목 4종(5%) 순이었다(Fig. 4).
- 그리고 모든 지역에서 관찰된 종은 아시아실잠자리(Ischnura asiatica), 고추잠자리(Cro-cothemis sevilia), 방아깨비(Acrida cinerea), 시골가시허리노린재(Cletus punctiqer), 붉은잡초노린재(Rhopalus maculatus), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 벌붙이파리(Conops curtulus), 대만흰나비(Artoqeia canidia), 수검은깡충거미(Mendoza canestrinii) 등 총 9종이었다(Table 2).
- 2). 농경지 유형별 분포를 살펴보면, 유기농업 시행 논에서는 전체 종의 41.8%인 104종이, 유기농업 시행 밭에서는 108종(43.4%)이 관찰되었고, 관행농업 시행 논에서는 84종(33.7%), 관행농업 시행 밭에서는 77종(30.9%)이 관찰되어 유기농업 시행 밭에서 가장 많은 종이 확인되었다. 결과적으로 유기농업을 사용한 농지에서의 종 다양성이 관행농업을 사용한 농지에 비해 약 20% 가량 높은 것으로 분석되었다(Fig.
- 본 연구에서 유기농업을 사용한 농지와 관행농업을 사용한 농지의 종 다양성을 비교한 결과, 채집된 전체 무척추동물 249종 중에서 유기농업을 시행하는 지역에서 채집된 종은총 167종으로 관행농지에서 채집된 139종에 비해 약 20% 가량 높게 나타난 것으로 분석되었다. 세부적으로 유기농업 논에서 전체 종의 41.
- 본 연구의 결과에 따르면 유기농업 논의 경우 노린재목, 파리목, 거미목 순으로, 유기농업 밭의 경우 노린재목, 거미목, 딱정벌레목 순으로 가장 종 다양성이 풍부한 것으로 조사되었는데, 유기농업 논에서 상위 포식자 분류군인 딱정벌레목, 잠자리목, 노린재목의 구성이 더 높게 나타났다는 보고(Han et al., 2013)와 유기농업 밭에서 딱정벌레목, 거미목, 매미목, 노린재목의 다양성이 높게 나타났다는 보고(Klaus et al., 2013) 등으로 미루어 유기농업을 시행하는 논과 밭에서 노린재목과 딱정벌레목의 종 다양성이 공통적으로 풍부한 것으로 추정된다.
- 본 연구에서 유기농업을 사용한 농지와 관행농업을 사용한 농지의 종 다양성을 비교한 결과, 채집된 전체 무척추동물 249종 중에서 유기농업을 시행하는 지역에서 채집된 종은총 167종으로 관행농지에서 채집된 139종에 비해 약 20% 가량 높게 나타난 것으로 분석되었다. 세부적으로 유기농업 논에서 전체 종의 41.8%에 해당하는 104종이, 그리고 유기농업 밭에서는 43.4%인 108종이 채집되었고, 관행농업 논에서는 33.7%인 84종이, 그리고 관행농업 밭에서는 30.9%에 해당하는 77종이 관찰되어 유기농업 논과 유기농업 밭에서 각각 24%와 40%의 종 다양성 증가가 나타난 것으로 분석되었다. 이는 유기농지에서의 종 다양성이 약 30% 가량 높게 나타나고 특히 절지동물군의 다양성이 50% 증가한다는 보고(Bengtsson et al.
- 유기농업 논과 관행농업 논에서 공통적으로 관찰된 종은 긴꼬리(Oecanthus indicus), 홍색얼룩장님노린재(Stenotus rubrovittatus), 애허리노린재(Hygia opaca), 깔따구류(Chironomidae sp.), 호리꽃등에(Episyrphus balteata), 명나방류(Pyralidae sp.), 논늑대거미(Arctosa stigmosa) 등 7종이었고, 밭 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 등검은메뚜기(Shrakiacris chirakii), 꽃노린재(Anthocoris confusus), 썩덩나무노린재(Halyomorpha halys), 풀색노린재(Nezara antennata), 가로줄노린재(Piezodorus hybneri), 콩풍뎅이(Popillia mutans), 큰남색하늘소(Astathes episco-palis), 단선굼벵이벌(Tiphia brevilineata), 명나방류(Ostrinia sp.), 기생왕거미(Larinioides cor-nutus) 등 10종이었다(Table 2).
- 유기농업 논과 관행농업 논의 종 다양성을 비교한 결과, 유기농업 시행 논에서 104종, 관행농업 시행 논에서 84종이 각각 확인되어 관행농업을 시행하는 지역에 비해 유기농업을 시행하는 지역에서 더 높은 종 다양성을 확인할 수 있었다. 이는 유기농업 지역이 화학합성농약에 노출되지 않아 천적 절지동물군에 영향을 주지 않기 때문에(Wilson et al.
- 농경지 유형별 분류군 구성을 살펴보면, 유기농업 시행 논에서는 전체 5강 13목 58과104종 가운데 노린재목이 29종(28%)으로 가장 많은 비중을 차지했고, 그 다음으로 파리목20종(19%), 거미목 13종(12%), 메뚜기목 11종(10%), 벌목 8종(8%) 순으로 나타났다. 유기농업 시행 밭에서는 전체 2강 11목 60과 108종 가운데 노린재목 35종(32%), 거미목 17종(16%), 딱정벌레목 14종(13%), 파리목 11종(10%), 메뚜기목 11종(10%), 나비목 7종(6%), 벌목 6종(6%) 순으로 나타났다(Fig. 4).
- 조사기간 중 4개 지역에서 채집된 무척추동물은 6강 22목 101과 249종으로 동정되었다(Table 2). 이 중, 유기농업을 시행하는 지역에서 채집된 종은 총 5강 13목 58과 167종이었으며, 관행농업을 시행하는 지역에서 채집된 종은 5강 14목 69과 139종으로 나타났다(Fig. 2). 농경지 유형별 분포를 살펴보면, 유기농업 시행 논에서는 전체 종의 41.
- 9%에 해당하는 77종이 관찰되어 유기농업 논과 유기농업 밭에서 각각 24%와 40%의 종 다양성 증가가 나타난 것으로 분석되었다. 이는 유기농지에서의 종 다양성이 약 30% 가량 높게 나타나고 특히 절지동물군의 다양성이 50% 증가한다는 보고(Bengtsson et al., 2005; Montanez et al., 2014)와 거의 일치하는 결과로서, 본 연구에서도 유기농업이 종 다양성에 긍정적인 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
- 본 연구는 충청북도 괴산지역에서 유기농업과 관행농업을 시행하는 논과 밭을 대상으로 경작 기간 중 채집된 무척추동물의 종을 분류 동정하여 농법의 차이에 따른 생물 다양성의 변화를 비교 분석하였다. 조사 기간인 2016년 6월부터 10월까지 채집된 총 249종의 무척추동물 중에서, 유기농업을 시행하는 지역의 논과 밭에서는 각각 104종과 108종이 관찰된 반면, 관행농업을 시행하는 논과 밭에서는 각각 84종과 77종이 관찰되어, 산술적으로 관행농업 지역에 비해 유기농업 지역의 종 다양성이 약 20% 높은 것으로 비교되었다. 특히 유기농업의 시행에 따라 곤충류와 거미류의 분류군에서 긍정적인 종 다양성 변화가 관찰되었다.
- 조사 시기와 관련하여 살펴보면, 6월에 실시된 1차 조사에서는 네 곳의 지역에서 채집된종이 총 64종, 7월에 실시된 2차 조사에서는 114종, 8월에 실시된 3차 조사에서 108종, 9월에 실시된 4차 조사에서 116종, 마지막으로 작물의 수확인 끝난 10월에 실시된 5차 조사에서 86종이 채집되었다. 채집된 무척추동물의 종 수를 비교하였을 때, 3차 조사를 제외한 나머지 조사에서는 유기농업 시행 밭에서 가장 많은 종이 관찰되었으며, 전반적으로 관행농업을 시행하는 지역보다 유기농업 시행 지역에서 더 많은 종이 확인되었다(Table 3).
- 조사기간 중 4개 지역에서 채집된 무척추동물은 6강 22목 101과 249종으로 동정되었다(Table 2). 이 중, 유기농업을 시행하는 지역에서 채집된 종은 총 5강 13목 58과 167종이었으며, 관행농업을 시행하는 지역에서 채집된 종은 5강 14목 69과 139종으로 나타났다(Fig.
- 조사된 전체 종은 곤충강(Insecta) 204종, 거미강(Arachnida) 37종, 복족강(Gastropoda) 4종, 빈모강(Clitellata) 3종, 갑각강(Arthropoda) 1종 등이 동정되었다. 하위 분류군을 살펴보면, 곤충강에서 노린재목(Hemiptera, 72종, 28.
- 조사 시기와 관련하여 살펴보면, 6월에 실시된 1차 조사에서는 네 곳의 지역에서 채집된종이 총 64종, 7월에 실시된 2차 조사에서는 114종, 8월에 실시된 3차 조사에서 108종, 9월에 실시된 4차 조사에서 116종, 마지막으로 작물의 수확인 끝난 10월에 실시된 5차 조사에서 86종이 채집되었다. 채집된 무척추동물의 종 수를 비교하였을 때, 3차 조사를 제외한 나머지 조사에서는 유기농업 시행 밭에서 가장 많은 종이 관찰되었으며, 전반적으로 관행농업을 시행하는 지역보다 유기농업 시행 지역에서 더 많은 종이 확인되었다(Table 3).
- 조사된 전체 종은 곤충강(Insecta) 204종, 거미강(Arachnida) 37종, 복족강(Gastropoda) 4종, 빈모강(Clitellata) 3종, 갑각강(Arthropoda) 1종 등이 동정되었다. 하위 분류군을 살펴보면, 곤충강에서 노린재목(Hemiptera, 72종, 28.9%), 파리목(Diptera, 40종, 16.1%), 딱정벌레목(Cole-optera, 23종, 9.2%), 메뚜기목(Orthoptera, 16종, 6.4%), 벌목(Hymenoptera, 16종, 6.4%), 잠자리목(Odonata, 14종, 5.6%), 나비목(Lepidoptera, 10종, 4.0%) 등이 확인되었으며 하루살이목(Ephemeroptera), 바퀴목(Blattaria), 집게벌레목(Dermaptera), 밑들이목(Mecoptera), 귀뚜라미붙이목(Grylloblattodea) 등도 각각 1종씩 확인되었다(Fig. 4).
- 한편, 거미강에서는 거미목(Araneae, 37종, 14.9%)이, 복족강에서는 고설목(Architaeniglossa, 1종, 0.4%)과 기안목(3종, 1.2%)이, 빈모강에서는 왕지렁이목(Haplotaxida, 2종, 0.8%)과 턱거머리목(Arhynchobdellida, 1종, 0.4%)이, 갑각강에서는 십각목(Decapoda, 1종, 0.4%)이 관찰되었다(Fig. 4).
- 한편, 본 연구를 통해 농법의 차이에 따른 종 다양성의 변화를 반영하는 지표종을 탐색한 결과, 유기농업 시행 논에서만 출현한 노린재목 13종, 파리목 9종, 벌목 7종, 거미목 6종등 50종과 유기농업 밭에서만 출현한 노린재목 14종, 딱정벌레목 9종, 거미목 7종 등 42종이 지표종으로서의 가능성이 있는 분류군인 것으로 확인되었다. 그러나 특정 종을 특정 지역의 지표종으로 결정하기에는 종 다양성에 영향을 끼칠 수 있는 다양한 인자들이 동시에 고려되어야 하고, 서로 복합적으로 연결되어 있는 생태학적 복합성을 모두 반영할 수 있어야 하기 때문에(Wascher, 2000; De Roeck, 2005; Billeter et al.
- 한편, 유기농업 밭과 관행농업 밭에서 채집된 무척추동물의 종 다양성을 비교하였을 때 유기농업 밭에서 108종, 관행농업 밭에서 77종이 각각 확인되었다. 화학합성농약이 천적 절지동물에 대해 부정적인 영향을 끼친 것으로 보고된 바 있으므로(Theiling and Croft, 1988; Desneux et al.
- 한편, 유기농업을 시행하는 논과 밭에서 공통적으로 채집된 종은 밀잠자리(Orthetrum albistylum), 사마귀(Tenodera angustipennis), 쌕새기(Conocephalus chinensis), 왕귀뚜라미(Teleogryllus emma), 알락귀뚜라미(Loxoblemmus campester), 주홍긴날개멸구(Diostrombus politus), 우단침노린재(Ectrychotes andree), 우리가시허리노린재(Cletus schmiditi), 알락수염노린재(Dolycoris baccarum), 모기류(Aedes sp.), 광꽃등에(Melanostoma melinum), 연두금파리(Lucilia illustris), 별늑대거미(Pardosa astrigera), 황닷거미(Dolomedes sulfureus) 등 14종이었으며, 관행농업을 시행하는 논과 밭에서 공통적으로 채집된 종은 어리각시매미충(Drabescoides nuchalis), 검정볼기쉬파리(Helicophagella melanura) 등 2종이었다(Table 2).
후속연구
- 한편, 본 연구를 통해 농법의 차이에 따른 종 다양성의 변화를 반영하는 지표종을 탐색한 결과, 유기농업 시행 논에서만 출현한 노린재목 13종, 파리목 9종, 벌목 7종, 거미목 6종등 50종과 유기농업 밭에서만 출현한 노린재목 14종, 딱정벌레목 9종, 거미목 7종 등 42종이 지표종으로서의 가능성이 있는 분류군인 것으로 확인되었다. 그러나 특정 종을 특정 지역의 지표종으로 결정하기에는 종 다양성에 영향을 끼칠 수 있는 다양한 인자들이 동시에 고려되어야 하고, 서로 복합적으로 연결되어 있는 생태학적 복합성을 모두 반영할 수 있어야 하기 때문에(Wascher, 2000; De Roeck, 2005; Billeter et al., 2008), 현 단계에서 지표종을 확정하기 어려우며, 농법의 차이에 따른 종 다양성의 변화가 반영된 지표종을 설정하기 위해서는 보다 포괄적이고 심도 깊은 연구가 병행되어야 할 것으로 사료된다.
- 농법의 차이에 따른 종 다양성을 비교한 결과, 전반적인 생물다양성은 유기농업을 시행한지역에서 더 높게 나타났지만, 하루살이목, 바퀴목, 풀잠자리목, 밑들이목 등의 종 다양성은 관행농업을 시행하는 지역에서 조금 더 높게 나타났는데, 이는 Pimm (1984) 및 Allison (2004) 등의 보고와 마찬가지로 서식지의 화학적, 물리적 교란이 일시적으로 종 다양성에 영향을 미친 것으로 추정되며, 이 부분에 대해서는 장기간에 걸친 정밀한 조사가 병행되어야 할것으로 생각된다.
- 특히 유기농업의 시행에 따라 곤충류와 거미류의 분류군에서 긍정적인 종 다양성 변화가 관찰되었다. 한편, 유기농업 논에서는 노린재목, 파리목, 벌목, 거미목 등의 분류군이, 그리고 유기농업 밭에서는 노린재목, 딱정벌레목, 거미목 등이 관행농업 지역의 논과 밭에 비해 생물 다양성이 증가하는 것으로 분석되어, 유기농업 시행에 따른 생물 지표종의 선정을 위해서는 향후 이들 분류군에 대한 정밀한 조사가 필요할 것으로 생각된다.
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