[논문]농법 차이에 따른 농경지 생태계의 생물 다양성 및 군집 구조의 변화

김훈; 김교진; 순옌; 조영주; 김태연; 문명진

doi:10.11625/kjoa.2018.26.4.687

[국내논문] 농법 차이에 따른 농경지 생태계의 생물 다양성 및 군집 구조의 변화
Change in Biodiversity and Community Structures in Agricultural Fields depending on Different Farming Methods 원문보기

韓國有機農業學會誌 = Korean journal of organic agriculture, v.26 no.4, 2018년, pp.687 - 706

김훈 (단국대학교 자연과학대학 생명과학과) , 김교진 (단국대학교 자연과학대학 생명과학과) , 순옌 (단국대학교 자연과학대학 생명과학과) , 조영주 (단국대학교 공공인재대학 환경자원경제학과) , 김태연 (단국대학교 공공인재대학 환경자원경제학과) , 문명진 (단국대학교 자연과학대학 생명과학과)

초록
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유기 농업은 토양에 물리적, 화학적 영향을 미칠 뿐 아니라 이에 따른 군집 구조와 생태적 영향을 통해 생물 다양성과 직접적으로 연관되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 충청북도 괴산 내 유기 농법 및 관행 농법 시행 논과 밭에서 육상 및 저서 무척추동물상 모니터링을 수행하고 그에 따른 종 다양성의 변화를 비교 분석하였다. 그 결과, 네 곳에서 총 680종(14,371개체)이 확인되었으며 유기 농법을 시행하는 지역에서 더 많은 종 수가 확인되었다. 특히 개체 수에 따른 다양한 지수 분석을 시행한 결과, 유기 농법 시행 논에서 관행 농법 시행 논에 비해 약 40% 높은 다양성이 관찰되었고, 밭의 경우 유기 농법 시행 지역에서 약 10% 높은 다양성이 확인되었다. 종 풍부도의 경우 유기 농법 시행 논에서 약 60% 높게 나타났고, 유기 농법 시행 밭에서는 약 40% 높게 나타났다. 우점도와 균등도 지수 분석 결과, 관행 농법 시행 논에서만 낮은 균등도와 특정 종의 우점도가 높게 나타나 부분적인 우점화 현상이 나타나고 있음을 확인하였다. 종 분포의 경우 네 곳 모두에서 노린재목, 파리목, 거미목의 다양성이 가장 높게 나타났으며, 개체 수의 경우 유기 농법 시행 지역에서는 노린재목, 파리목, 거미목, 벌목의 개체 수가 가장 많았고, 관행 농법 시행 지역에서는 파리목, 노린재목, 거미목, 딱정벌레목의 개체 수가 높게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

Organic agriculture is well known to be not only affecting the physical and chemical status of the soil but also closely connected to the biodiversity through complex community structure and ecological interactions. Current study monitored and analyzed the invertebrate biodiversity of organic and conventional paddy fields and upland fields from April, 2017 to August, 2017. Total of 680 species (with 14,371 individuals) were confirmed - more number of species were identified at the organic agriculture practicing fields. According to the various indices analysis, organic paddy field showed about 40% higher diversity index, while organic upland field showed about 10% higher diversity index. Richness index at organic paddy field was 60% higher compared to conventional paddy field, while organic upland field showed 40% higher value. Dominance and evenness index at conventional agriculture practicing fields were low, which possibly indicate at least partial dominance phenomenon. Hemipteran, dipteran and aranean species showed highest diversity in all fields, while dipteran, hemipteran, aranean and coleopteran species had highest diversity in conventional agriculture practicing fields.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 유기 농업의 서식동물군 생물다양성 증대효과 및 검증지표 개발 및 관리방안 도출을 위한 연구의 일환으로, 유기 및 관행 농법을 시행하는 논과 밭에 서식하는 무척추동물군의 생물다양성 각각을 비교 분석하여, 농법 차이에 따라 다르게 나타나는 생물다양성을 조사하고 지표종 선정을 위한 기초 분석을 실시하였다.

제안 방법

논의 경우 쓸어잡기와 방형구의 두 가지 방식을 사용하여 개체를 포획하였는데, 논둑을 따라 지름 40 cm의 포충망을 사용하여 성인 걸음으로 한 걸음에 한 번씩 스위핑하는 방식으로 3회 왕복하여 채집하였고, 저서생물의 경우 논에 물이 있는 5월과 6월에 걸쳐 사각 방형구(50 cm × 50 cm)를 무작위로 설치, 방형구 내 모든 개체를 2회 반복하는 방식으로 채집하였다.
논의 경우 쓸어잡기와 방형구의 두 가지 방식을 사용하여 개체를 포획하였는데, 논둑을 따라 지름 40 cm의 포충망을 사용하여 성인 걸음으로 한 걸음에 한 번씩 스위핑하는 방식으로 3회 왕복하여 채집하였고, 저서생물의 경우 논에 물이 있는 5월과 6월에 걸쳐 사각 방형구(50 cm × 50 cm)를 무작위로 설치, 방형구 내 모든 개체를 2회 반복하는 방식으로 채집하였다. 밭의 경우, 논과 마찬가지로 지름 40 cm의 포충망을 사용하여 밭 중앙부 고랑을 따라 2회 왕복, 밭 가장자리를 따라 2회 왕복하여 채집하였다.
유기 농업은 토양에 물리적, 화학적 영향을 미칠 뿐 아니라 이에 따른 군집 구조와 생태적 영향을 통해 생물 다양성과 직접적으로 연관되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 충청북도 괴산 내 유기 농법 및 관행 농법 시행 논과 밭에서 육상 및 저서 무척추동물상 모니터링을 수행하고 그에 따른 종 다양성의 변화를 비교 분석하였다. 그 결과, 네 곳에서 총 680종(14,371개체)이 확인되었으며 유기 농법을 시행하는 지역에서 더 많은 종 수가 확인되었다.
조사는 충청북도 괴산군 일원의 논과 밭을 대상으로 하였다(Table 1). 서로 다른 농법의 상호 간섭을 회피하기 위하여 유기 농법을 시행하는 농지들과 관행 농법을 시행하는 농지들을 일정 거리를 두고 선정하였으며 농법에 의한 생물상 차이를 확인하기 위해 최대한 주변 환경 및 지형이 유사한 지역을 선정하였다.
선정된 각각의 지역은 환경부에서 제공하는 환경공간정보서비스의 생태자연도(http://egis.me.go.kr)를 참고하여 해당 지역의 식생 등급을 확인하였으며, 경작지 내 작목 및 주변 식생을 파악하였다. 생물상 조사는 각각의 논과 밭에 서식하는 대형 무척추동물군을 주 조사 대상으로 하여 진행하였다.
종 분류 및 동정에는 한반도 고유종 총람(국립생물자원관), 논 생태계 수서무척추동물 도감(한국환경농학회), 한국곤충대도감(국립수목원) 등의 도감과 관련 문헌들을 참고하였다. 조사 기간 중 채집된 절지동물은 가능한 종 수준까지 동정하였으며, 얻어진 결과를 바탕으로, 유기 농법 및 관행 농법을 시행하는 각각의 지역(유기농 논 vs. 관행농 논; 유기농 밭 vs. 관행농 밭)을 비교하였다. 풍부도 지수(Richness Index; Margalef, 1958), 우점도 지수(Dominance Index; McNaughton, 1967), 다양도 지수 (Diversity Index; Pielou, 1966), 균등도 지수(Evenness Index; Pielou, 1975)를 계산하여 농법에 따른 군집 구조와 생물다양성을 비교하였다.
생물상 조사는 각각의 논과 밭에 서식하는 대형 무척추동물군을 주 조사 대상으로 하여 진행하였다. 조사는 2017년 농번기 기준으로 4월부터 10월까지 7개월간 약 4주 간격으로 총 7회에 걸쳐 실시하였다. 논의 경우 쓸어잡기와 방형구의 두 가지 방식을 사용하여 개체를 포획하였는데, 논둑을 따라 지름 40 cm의 포충망을 사용하여 성인 걸음으로 한 걸음에 한 번씩 스위핑하는 방식으로 3회 왕복하여 채집하였고, 저서생물의 경우 논에 물이 있는 5월과 6월에 걸쳐 사각 방형구(50 cm × 50 cm)를 무작위로 설치, 방형구 내 모든 개체를 2회 반복하는 방식으로 채집하였다.
포획된 개체들은 70% 에탄올에 고정한 상태로 실험실로 옮겨 해부현미경(Olympus SZX12/ Motic SMZ-171)을 사용하여 분류하였다. 종 분류 및 동정에는 한반도 고유종 총람(국립생물자원관), 논 생태계 수서무척추동물 도감(한국환경농학회), 한국곤충대도감(국립수목원) 등의 도감과 관련 문헌들을 참고하였다.
관행농 밭)을 비교하였다. 풍부도 지수(Richness Index; Margalef, 1958), 우점도 지수(Dominance Index; McNaughton, 1967), 다양도 지수 (Diversity Index; Pielou, 1966), 균등도 지수(Evenness Index; Pielou, 1975)를 계산하여 농법에 따른 군집 구조와 생물다양성을 비교하였다.

대상 데이터

kr)를 참고하여 해당 지역의 식생 등급을 확인하였으며, 경작지 내 작목 및 주변 식생을 파악하였다. 생물상 조사는 각각의 논과 밭에 서식하는 대형 무척추동물군을 주 조사 대상으로 하여 진행하였다. 조사는 2017년 농번기 기준으로 4월부터 10월까지 7개월간 약 4주 간격으로 총 7회에 걸쳐 실시하였다.
조사는 충청북도 괴산군 일원의 논과 밭을 대상으로 하였다(Table 1). 서로 다른 농법의 상호 간섭을 회피하기 위하여 유기 농법을 시행하는 농지들과 관행 농법을 시행하는 농지들을 일정 거리를 두고 선정하였으며 농법에 의한 생물상 차이를 확인하기 위해 최대한 주변 환경 및 지형이 유사한 지역을 선정하였다.

이론/모형

포획된 개체들은 70% 에탄올에 고정한 상태로 실험실로 옮겨 해부현미경(Olympus SZX12/ Motic SMZ-171)을 사용하여 분류하였다. 종 분류 및 동정에는 한반도 고유종 총람(국립생물자원관), 논 생태계 수서무척추동물 도감(한국환경농학회), 한국곤충대도감(국립수목원) 등의 도감과 관련 문헌들을 참고하였다. 조사 기간 중 채집된 절지동물은 가능한 종 수준까지 동정하였으며, 얻어진 결과를 바탕으로, 유기 농법 및 관행 농법을 시행하는 각각의 지역(유기농 논 vs.

성능/효과

우점도 지수 분석 결과, 다른 지역과 비교하였을 때, 관행농 논의 종 우점도가 가장 높게 나타났는데 제1우점종인 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos)의 개체 수가 전체 개체 수의 약 40% 이상을 차지하였다. 균등도 지수 분석 결과, 모든 지역에서 종 균등도가 비슷하게 나타났으나, 관행농 논에서만 약간 낮은 균등도가 확인되었다(Table 3-4).
본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 충청북도 괴산 내 유기 농법 및 관행 농법 시행 논과 밭에서 육상 및 저서 무척추동물상 모니터링을 수행하고 그에 따른 종 다양성의 변화를 비교 분석하였다. 그 결과, 네 곳에서 총 680종(14,371개체)이 확인되었으며 유기 농법을 시행하는 지역에서 더 많은 종 수가 확인되었다. 특히 개체 수에 따른 다양한 지수 분석을 시행한 결과, 유기 농법 시행 논에서 관행 농법 시행 논에 비해 약 40% 높은 다양성이 관찰되었고, 밭의경우 유기 농법 시행 지역에서 약 10% 높은 다양성이 확인되었다.
그리고 모든 지역에서 관찰된 종은 아시아실잠자리(Ischnura asiatica), 북쪽비단노린재 (Eurydema gebleri), 실노린재(Yemma exilis), 풀밭장님노린재(Lygus rugulipennis), 목화진딧물 (Aphis gossypii), 갈색날개매미충(Ricania shantungensis), 시골가시허리노린재(Cletus punctiqer),무당벌레(Harmonia axyridis), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 홍개미(Formica rufa), 검정파리(Calliphora vomitoria), 연두금파리(Lucilia illustris), 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos), 아메리카동애등에(Ptecticus tenebrifer), 백금갈거미(Tetragnatha pinicola), 장수갈거미(Tetragnatha praedonia), 꽃게거미(Ebrechtella tricuspidata), 풀게거미(Xysticus croceus) 등 총 18종이었다. 확인된 데이터를 바탕으로 지수 분석을 실시한 결과, 유기 농업 시행 논에서 가장 높은 종 풍부도가 나타났고, 유기 농업 시행 밭, 관행 농업 시행 밭, 관행 농업 시행 논의 순으로 나타났다.
또한 유기 농법 시행 논에서 곤충류 293종 및 거미류 51종이 나타났고, 관행 농법 시행 논에서는 곤충류 116종 및 거미류 33종이 나타나 육상 절지동물군에서도 큰 차이를 보이는 것을 확인하였다. 논 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 잠자리목 2종, 메뚜기목 4종, 노린재목 17종, 딱정벌레목 7종, 벌목 4종, 파리목 13종, 거미목 17종 등 총 64종이었고, 특히, 유기농 논에서만 나타난 종은 톡토기목 1종, 잠자리목 1종, 메뚜기목 5종, 노린재목 51종, 딱정벌레목 42종, 벌목 32종, 파리목 55종, 나비목 8종, 거미목 27종, 고설류목 1종, 배갑목 2종으로 총 225종이었다. 분류군 별 구성을 살펴보면, 유기 농법 시행 논에서는 전체 4강 12목 58과 351종 가운데 노린재목이 96종(27.
논 지역의 경우, 유기 농법을 시행하는 논에서는 총 5강 13목 111과 352종 6,281개체가 확인되었으며, 관행 농법을 시행하는 논에서는 총 2강 8목 63과 150종 2,766개체가 확인되어 출현 종 수와 개체 수에서 많은 차이를 보였다(Fig. 2). 이 중, 풍년새우, 긴꼬리투구새우등이 방형구를 통한 포획 방법을 통해 유기 농법을 시행하는 지역에서만 확인되었고 왕우렁이의 경우 두 지역에서 모두 확인되었다.
조사 데이터와 농법 차이를 서로 비교한 결과, 유기 농법 및 관행 농법을 시행하는 지역에서 특정적으로 출현한 종 및 농법과 상관없이 논 지역에서 혹은 밭 지역에서 공통적으로 출현하였으나 통계적으로 유의한 차이를 보이는 종을 지표종 후보군으로 잠정하였다. 농법에 따라 특정적으로 출현 한 종을 서로 비교한 결과, 유기농 논에서 219종, 관행농 논에서 43종이 각각 확인되어 약 다섯 배 이상의 차이를 보였고, 유기농 밭에서 143종, 관행농 밭에서 84종이 확인되어 약 1.7배의 차이를 보였다. 또한 농법과 상관없이 논 및 밭에서 공통적으로 출현하며 통계적 유의성을 보이는 종들을 선별한 결과, 유기농 논에서 벼메뚜기(Oxya chinensis sinuosa), 쌕새기(Conocephalus chinensis), 붉은가위뿔노린재(Acanthosoma spinicolle), 홍맥장님노린재(Stenodema calcarata), 시골가시허리노린재(Cletus punctiger), 꼬마남생이무당벌레(Propylea japonica), 유채좁쌀바구미(Ceutorhynchus albosuturalis), 진디벌 (Aphidius ervi), 노랑굴파리(Chlorops serenus), 장수갈거미(Tetragnatha praedonia), 작살가랑잎꼬마거미(Enoplognatha caricis), 긴호랑거미(Argiope bruennichi) 등 12종이(Table 5), 관행농 논에서는 아시아실잠자리(Ischnura asiatica), 풀밭장님노린재(Lygus rugulipennis), 고사리장님노린재(Monalocoris filicis), 목화진딧물(Aphis gossypii), 갈색날개매미충(Ricania shantungensis), 톱다리개미허리노린재(Riptortus clavatus), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 홍개미(Formica rufa), 털검정파리(Aldrichina grahami), 연두금파리(Lucilia illustris), 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos), 꼬마백금거미(Leucauge celebesiana), 백금갈거미(Tetragnatha pinicola), 민갈거미(Tetragnatha maxillosa), 풀게거미(Xysticus croceus) 등 15종이 선별되었다(Table 6).
확인된 데이터를 바탕으로 지수 분석을 실시한 결과, 유기 농업 시행 논에서 가장 높은 종 풍부도가 나타났고, 유기 농업 시행 밭, 관행 농업 시행 밭, 관행 농업 시행 논의 순으로 나타났다. 농법의 차이에 따라 분석한 결과, 유기농 논의 종 풍부도가 관행농 논에 비해 약 60%가량 높게 나타났고, 유기농 밭의 종 풍부도는 관행농 밭에 비해 약 40% 높게 나타났다. 종 다양도 지수의 경우, 유기농 논이 관행농 논에 비해 약 40% 높게 나타났고, 유기농 밭은 관행농 밭에 비해 약 10% 높게 나타났다.
7배의 차이를 보였다. 또한 농법과 상관없이 논 및 밭에서 공통적으로 출현하며 통계적 유의성을 보이는 종들을 선별한 결과, 유기농 논에서 벼메뚜기(Oxya chinensis sinuosa), 쌕새기(Conocephalus chinensis), 붉은가위뿔노린재(Acanthosoma spinicolle), 홍맥장님노린재(Stenodema calcarata), 시골가시허리노린재(Cletus punctiger), 꼬마남생이무당벌레(Propylea japonica), 유채좁쌀바구미(Ceutorhynchus albosuturalis), 진디벌 (Aphidius ervi), 노랑굴파리(Chlorops serenus), 장수갈거미(Tetragnatha praedonia), 작살가랑잎꼬마거미(Enoplognatha caricis), 긴호랑거미(Argiope bruennichi) 등 12종이(Table 5), 관행농 논에서는 아시아실잠자리(Ischnura asiatica), 풀밭장님노린재(Lygus rugulipennis), 고사리장님노린재(Monalocoris filicis), 목화진딧물(Aphis gossypii), 갈색날개매미충(Ricania shantungensis), 톱다리개미허리노린재(Riptortus clavatus), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 홍개미(Formica rufa), 털검정파리(Aldrichina grahami), 연두금파리(Lucilia illustris), 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos), 꼬마백금거미(Leucauge celebesiana), 백금갈거미(Tetragnatha pinicola), 민갈거미(Tetragnatha maxillosa), 풀게거미(Xysticus croceus) 등 15종이 선별되었다(Table 6).
이 중, 풍년새우, 긴꼬리투구새우등이 방형구를 통한 포획 방법을 통해 유기 농법을 시행하는 지역에서만 확인되었고 왕우렁이의 경우 두 지역에서 모두 확인되었다. 또한 유기 농법 시행 논에서 곤충류 293종 및 거미류 51종이 나타났고, 관행 농법 시행 논에서는 곤충류 116종 및 거미류 33종이 나타나 육상 절지동물군에서도 큰 차이를 보이는 것을 확인하였다. 논 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 잠자리목 2종, 메뚜기목 4종, 노린재목 17종, 딱정벌레목 7종, 벌목 4종, 파리목 13종, 거미목 17종 등 총 64종이었고, 특히, 유기농 논에서만 나타난 종은 톡토기목 1종, 잠자리목 1종, 메뚜기목 5종, 노린재목 51종, 딱정벌레목 42종, 벌목 32종, 파리목 55종, 나비목 8종, 거미목 27종, 고설류목 1종, 배갑목 2종으로 총 225종이었다.
유기 농법을 시행하는밭에서 확인된 육상 절지동물군은 곤충류 261종 및 거미류 35종이었고, 관행 농법을 시행하는 밭에서는 곤충류 135종 및 거미류 30종이 확인되었다. 밭 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 잠자리목 2종, 메뚜기목 1종, 총채벌레목 2종, 노린재목 20종, 딱정벌레목 4종, 벌목 6종, 파리목 11종, 나비목 2종, 거미목 11종 등으로 총 59종이었다. 유기농 밭에서만 확인된 종은 하루살이목 2종, 바퀴목 1종, 메뚜기목 7종, 노린재목 39종, 딱정벌레목 19종, 벌목 25종, 파리목 26종, 날도래목 1종, 나비목 8종, 거미목 16종 등 총 144종이었다.
밭 지역에서는 풀색노린재(Nezara antennata), 실노린재(Yemma exilis), 풀밭장님노린재 (Lygus rugulipennis), 목화진딧물(Aphis gossypii), 싸리수염진딧물(Aulacorthum solani), 복숭아혹진딧물(Myzus persicae), 시골가시허리노린재(Cletus punctiger), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 굴파리좀벌(Diglyphus isaea), 검정파리(Calliphora vomitoria), 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos), 고려꽃등에(Paragus haemorrhous), 노랑초파리(Drosophila melanogaster) 등 13종이 유기농 밭에서 선별되었고(Table 7), 관행농 밭에서는 애긴노린재(Nysius plebejus), 목도리장님노린재(Adelphocoris demissus), 소나무장님노린재(Alloeotomus chinensis), 각시장님노린재(Plymerus cognatus), 홍색얼룩장님노린재(Stenotus rubrovittatius), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 검정파리(Calliphora vomitoria), 연두금파리(Lucilia illustris), 검정띠과실파리(Euphranta nigrescens), 장수깔따구(Chironomus plumosus), 대만흰나비(Pieris canidia), 백금 갈거미(Tetragnatha pinicola), 풀게거미(Xysticus croceus) 등 13종이 유의한 차이를 보이는 것을 확인하였다(Table 8).
밭 지역의 경우, 유기 농법을 시행하는 밭에서 총 2강 12목 92과 295종 3,979개체가 관찰되었는데, 관행 농법을 시행하는 밭에서 총 2강 11목 67과 165종 1,338개체가 확인되어 논과 마찬가지로 출현 종 수와 개체 수에서 큰 차이를 보였다(Fig. 3). 유기 농법을 시행하는밭에서 확인된 육상 절지동물군은 곤충류 261종 및 거미류 35종이었고, 관행 농법을 시행하는 밭에서는 곤충류 135종 및 거미류 30종이 확인되었다.
본 연구에서 유기 농법을 사용한 농지와 관행 농법을 사용한 농지의 종 다양성을 비교한결과, 채집된 전체 무척추동물 680종 중에서 유기 농법을 시행하는 지역에서 채집된 종은 총 546종으로 관행 농지에서 채집된 270종에 비해 약 50% 가량 높게 나타난 것으로 분석되었다. 세부적으로 유기농 논에서 전체 종의 51.
본 연구의 결과에 따르면 유기농법을 시행하는 논과 밭 모두에서 노린재목, 파리목, 딱정벌레목, 거미목의 종 다양성이 가장 풍부한 것으로 조사되었는데, 곤충강 내 딱정벌레목과 노린재목의 종 다양성이 가장 풍부하다는 점 이외에도, 작물을 재배하는 지역의 특성상 흡즙성의 무척추동물(노린재 등)과 해당 생물군을 포식하는 육식성 절지동물군(딱정벌레, 거미 등)의 다양성이 함께 증가하는 것으로 생각되며(Bengtsson et al., 2005; Power et al., 2012;Lee et al., 2014), 안정적인 생태계가 형성되어 있는 지역에서 딱정벌레목, 잠자리목, 거미목등의 다양한 포식자군이 발견된다는 연구와도 일치한다(Han et al., 2013; Klaus et al., 2013). 생물 다양성을 평가하는 지표의 하나로 지수 분석이 널리 사용되고 있는데(Morris et al.
논 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 잠자리목 2종, 메뚜기목 4종, 노린재목 17종, 딱정벌레목 7종, 벌목 4종, 파리목 13종, 거미목 17종 등 총 64종이었고, 특히, 유기농 논에서만 나타난 종은 톡토기목 1종, 잠자리목 1종, 메뚜기목 5종, 노린재목 51종, 딱정벌레목 42종, 벌목 32종, 파리목 55종, 나비목 8종, 거미목 27종, 고설류목 1종, 배갑목 2종으로 총 225종이었다. 분류군 별 구성을 살펴보면, 유기 농법 시행 논에서는 전체 4강 12목 58과 351종 가운데 노린재목이 96종(27.4%)으로 가장 많은 비중을 차지했고, 그 다음으로 파리목 79종(22.5%), 딱정벌레목 55종(15.7%), 거미목 52종(14.8%), 벌목 38종(10.8%), 나비목 10종(2.8%) 순으로 나타났다. 관행 농법 시행 논에서는 전체 2강 8목 54과 150종 가운데 노린재목 38종(25.
조사기간 중 4개 지역에서 채집된 무척추동물은 5강 15목 158과 680종으로 동정되었다. 분류군 별 조성의 경우, 내구강(Entognatha) 1종, 곤충강(Insecta) 577종, 거미강(Arachnida) 99 종, 복족강(Gastropoda) 1종, 갑각강(Arthropoda) 2종이 확인되었다. 하위 분류군을 살펴보면 내구강에서 톡토기목(Collembola) 1종이, 곤충강에서 하루살이목(Ephemeroptera) 3종, 바퀴목(Dictyoptera) 2종, 잠자리목(Odonata) 15종, 메뚜기목(Orthoptera) 23종, 총채벌레목(Thysanoptera) 5종, 노린재목(Hemiptera) 175종, 딱정벌레목(Coleoptera) 99종, 벌목(Hymenoptera) 92종, 파리목(Diptera) 138종, 날도래목(Trichoptera) 2종, 나비목(Lepidoptera) 23종 등이 확인되었고, 거미강에서는 거미목(Araneae) 99종, 복족강에서는 중복족목(Architenioglossa) 1종, 갑각강에서는 배갑목(Notostraca) 2종이 각각 관찰되었다(Fig.
3%에 해당하는 165종이 관찰되어 유기농 논과 유기농 밭에서 각각 42%와 56% 더 많은 종이 출현하였다. 뿐만 아니라 다양도 지수 분석 결과 역시 관행농법 시행 지역보다 유기농법 시행 지역에서 더 높게 나타나 관행농법에 비해 유기농법이 종 다양성 증가에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이는 유기 농업 시행 지역에서 높게 나타나는 절지동물군종 다양성 연구 결과와 일치하며(Bengtsson et al.
, 2013). 생물 다양성을 평가하는 지표의 하나로 지수 분석이 널리 사용되고 있는데(Morris et al., 2014; Dinesh et al., 2018), 본 연구를 통해 얻어진 종 수와 개체 수에 따른 지수 분석 결과 역시 유기 농법의 시행이 관행 농법에 비해 더 높은 종 다양성을 제공하고 생태계 안정성을 증가시키는 것으로 확인되었다. 유기 농법을 시행하는 논과 밭에서 모두 관행 농법 시행 논과 밭에 비해 더 높은 종 풍부도와 다양도를 보였고, 종 균등도와 우점도를 함께 분석한 결과 유기 농업 시행 지역의 생태계가 더 안정적인 것으로 생각되며, 관행 농업 시행 논의 경우 낮은 종 균등도와 높은 종 우점도를 보여 제1우점종인 벼아기깔따구의 우점화가 진행되고 있을 가능성이 있는 것으로 판단되었다.
본 연구에서 유기 농법을 사용한 농지와 관행 농법을 사용한 농지의 종 다양성을 비교한결과, 채집된 전체 무척추동물 680종 중에서 유기 농법을 시행하는 지역에서 채집된 종은 총 546종으로 관행 농지에서 채집된 270종에 비해 약 50% 가량 높게 나타난 것으로 분석되었다. 세부적으로 유기농 논에서 전체 종의 51.8%에 해당하는 352종이, 그리고 유기농 밭에서는 43.4%인 295종이 채집되었고, 관행농 논에서는 22.1%인 150종이, 그리고 관행농 밭에서는 24.3%에 해당하는 165종이 관찰되어 유기농 논과 유기농 밭에서 각각 42%와 56% 더 많은 종이 출현하였다. 뿐만 아니라 다양도 지수 분석 결과 역시 관행농법 시행 지역보다 유기농법 시행 지역에서 더 높게 나타나 관행농법에 비해 유기농법이 종 다양성 증가에 영향을 미치는 것을 확인하였다.
종 다양도 지수의 경우, 유기농 논이 관행농 논에 비해 약 40% 높게 나타났고, 유기농 밭은 관행농 밭에 비해 약 10% 높게 나타났다. 우점도 지수 분석 결과, 다른 지역과 비교하였을 때, 관행농 논의 종 우점도가 가장 높게 나타났는데 제1우점종인 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos)의 개체 수가 전체 개체 수의 약 40% 이상을 차지하였다. 균등도 지수 분석 결과, 모든 지역에서 종 균등도가 비슷하게 나타났으나, 관행농 논에서만 약간 낮은 균등도가 확인되었다(Table 3-4).
종 풍부도의 경우 유기 농법 시행 논에서 약 60% 높게 나타났고, 유기 농법 시행 밭에서는 약 40% 높게 나타났다. 우점도와 균등도 지수 분석 결과, 관행 농법 시행 논에서만 낮은 균등도와 특정 종의 우점도가 높게 나타나 부분적인 우점화 현상이 나타나고 있음을 확인하였다. 종 분포의 경우 네 곳 모두에서 노린재목, 파리목, 거미목의 다양성이 가장 높게 나타났으며, 개체 수의 경우 유기 농법 시행 지역에서는 노린재목, 파리목, 거미목, 벌목의 개체 수가 가장 많았고, 관행 농법 시행 지역에서는 파리목, 노린재목, 거미목, 딱정벌레목의 개체 수가 높게 나타났다.
유기농 밭에서만 확인된 종은 하루살이목 2종, 바퀴목 1종, 메뚜기목 7종, 노린재목 39종, 딱정벌레목 19종, 벌목 25종, 파리목 26종, 날도래목 1종, 나비목 8종, 거미목 16종 등 총 144종이었다. 유기 농법 시행 밭에서는 전체 2강 12목 60과 295종 가운데 노린재목 92종(31.2%), 파리목 65종(22.0%), 거미목 35종(11.9%), 딱정벌레목 35종(11.9%), 벌목 34종(11.5%), 나비목 11종(3.7%) 순으로 나타났다(Fig. 3). 관행 농법 시행 밭에서는 전체 2강 11목 50과 165종 가운데 노린재목 42종(25.
, 2018), 본 연구를 통해 얻어진 종 수와 개체 수에 따른 지수 분석 결과 역시 유기 농법의 시행이 관행 농법에 비해 더 높은 종 다양성을 제공하고 생태계 안정성을 증가시키는 것으로 확인되었다. 유기 농법을 시행하는 논과 밭에서 모두 관행 농법 시행 논과 밭에 비해 더 높은 종 풍부도와 다양도를 보였고, 종 균등도와 우점도를 함께 분석한 결과 유기 농업 시행 지역의 생태계가 더 안정적인 것으로 생각되며, 관행 농업 시행 논의 경우 낮은 종 균등도와 높은 종 우점도를 보여 제1우점종인 벼아기깔따구의 우점화가 진행되고 있을 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 하지만 많은 개체수가 확인된 6월은 벼아기깔따구의 대발생 시기와 겹칠 가능성이 있으므로 향후 추가적인 조사를 통해 파악해야할 것으로 사료된다.
3). 유기 농법을 시행하는밭에서 확인된 육상 절지동물군은 곤충류 261종 및 거미류 35종이었고, 관행 농법을 시행하는 밭에서는 곤충류 135종 및 거미류 30종이 확인되었다. 밭 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 잠자리목 2종, 메뚜기목 1종, 총채벌레목 2종, 노린재목 20종, 딱정벌레목 4종, 벌목 6종, 파리목 11종, 나비목 2종, 거미목 11종 등으로 총 59종이었다.
밭 지역에서 공통적으로 관찰된 종은 잠자리목 2종, 메뚜기목 1종, 총채벌레목 2종, 노린재목 20종, 딱정벌레목 4종, 벌목 6종, 파리목 11종, 나비목 2종, 거미목 11종 등으로 총 59종이었다. 유기농 밭에서만 확인된 종은 하루살이목 2종, 바퀴목 1종, 메뚜기목 7종, 노린재목 39종, 딱정벌레목 19종, 벌목 25종, 파리목 26종, 날도래목 1종, 나비목 8종, 거미목 16종 등 총 144종이었다. 유기 농법 시행 밭에서는 전체 2강 12목 60과 295종 가운데 노린재목 92종(31.
2). 이 중, 풍년새우, 긴꼬리투구새우등이 방형구를 통한 포획 방법을 통해 유기 농법을 시행하는 지역에서만 확인되었고 왕우렁이의 경우 두 지역에서 모두 확인되었다. 또한 유기 농법 시행 논에서 곤충류 293종 및 거미류 51종이 나타났고, 관행 농법 시행 논에서는 곤충류 116종 및 거미류 33종이 나타나 육상 절지동물군에서도 큰 차이를 보이는 것을 확인하였다.
조사 데이터와 농법 차이를 서로 비교한 결과, 유기 농법 및 관행 농법을 시행하는 지역에서 특정적으로 출현한 종 및 농법과 상관없이 논 지역에서 혹은 밭 지역에서 공통적으로 출현하였으나 통계적으로 유의한 차이를 보이는 종을 지표종 후보군으로 잠정하였다. 농법에 따라 특정적으로 출현 한 종을 서로 비교한 결과, 유기농 논에서 219종, 관행농 논에서 43종이 각각 확인되어 약 다섯 배 이상의 차이를 보였고, 유기농 밭에서 143종, 관행농 밭에서 84종이 확인되어 약 1.
조사 시기와 관련하여 살펴보면, 4월에 실시된 1차 조사에서는 총 1,643개체 168종이 확인되었고, 5월에 실시된 2차 조사에서는 총 3,483개체 266종, 6월에 실시된 3차 조사에서 총 3,583개체 209종, 7월에 실시된 4차 조사에서 총 1,115개체 141종, 8월에 실시된 5차 조사에서 총 1,844개체 183종, 9월에 실시된 6차 조사에서 총 1,421개체 161종, 마지막으로 수확이 끝나는 시점인 10월에 실시된 7차 조사에서 총 1,282개체 132종이 확인되었다. 채집된무척추동물의 종 수를 비교하였을 때, 유기 농업을 시행하는 지역에서 전반적으로 더 많은 종이 채집되었으며, 개체 수 역시 관행농 논에서 가장 많은 개체가 채집된 6월을 제외하면 유기 농업 시행 지역에서 더 많은 개체 수가 확인되었다(Table 2).
조사기간 중 4개 지역에서 채집된 무척추동물은 5강 15목 158과 680종으로 동정되었다. 분류군 별 조성의 경우, 내구강(Entognatha) 1종, 곤충강(Insecta) 577종, 거미강(Arachnida) 99 종, 복족강(Gastropoda) 1종, 갑각강(Arthropoda) 2종이 확인되었다.
조사지역의 자연환경 상태를 알아보기 위해 생태자연도를 분석한 결과, 경작지 모두 개발 또는 이용 대상이 되는 3등급이었고, 식생보전등급의 경우 논 지역은 3등급, 밭 지역은 2등급으로 자연환경이 양호한 농경지 수준을 유지하고 있었다. 유기 농법 시행 지역은 경작지 주변 식생에 대한 관리를 별도로 진행하지 않았으나 관행 농법 시행 지역의 경우 경작지 주변에 제초제를 사용하여 잡목 관리를 진행하였다.
우점도와 균등도 지수 분석 결과, 관행 농법 시행 논에서만 낮은 균등도와 특정 종의 우점도가 높게 나타나 부분적인 우점화 현상이 나타나고 있음을 확인하였다. 종 분포의 경우 네 곳 모두에서 노린재목, 파리목, 거미목의 다양성이 가장 높게 나타났으며, 개체 수의 경우 유기 농법 시행 지역에서는 노린재목, 파리목, 거미목, 벌목의 개체 수가 가장 많았고, 관행 농법 시행 지역에서는 파리목, 노린재목, 거미목, 딱정벌레목의 개체 수가 높게 나타났다.
특히 개체 수에 따른 다양한 지수 분석을 시행한 결과, 유기 농법 시행 논에서 관행 농법 시행 논에 비해 약 40% 높은 다양성이 관찰되었고, 밭의경우 유기 농법 시행 지역에서 약 10% 높은 다양성이 확인되었다. 종 풍부도의 경우 유기 농법 시행 논에서 약 60% 높게 나타났고, 유기 농법 시행 밭에서는 약 40% 높게 나타났다. 우점도와 균등도 지수 분석 결과, 관행 농법 시행 논에서만 낮은 균등도와 특정 종의 우점도가 높게 나타나 부분적인 우점화 현상이 나타나고 있음을 확인하였다.
조사 시기와 관련하여 살펴보면, 4월에 실시된 1차 조사에서는 총 1,643개체 168종이 확인되었고, 5월에 실시된 2차 조사에서는 총 3,483개체 266종, 6월에 실시된 3차 조사에서 총 3,583개체 209종, 7월에 실시된 4차 조사에서 총 1,115개체 141종, 8월에 실시된 5차 조사에서 총 1,844개체 183종, 9월에 실시된 6차 조사에서 총 1,421개체 161종, 마지막으로 수확이 끝나는 시점인 10월에 실시된 7차 조사에서 총 1,282개체 132종이 확인되었다. 채집된무척추동물의 종 수를 비교하였을 때, 유기 농업을 시행하는 지역에서 전반적으로 더 많은 종이 채집되었으며, 개체 수 역시 관행농 논에서 가장 많은 개체가 채집된 6월을 제외하면 유기 농업 시행 지역에서 더 많은 개체 수가 확인되었다(Table 2).
그 결과, 네 곳에서 총 680종(14,371개체)이 확인되었으며 유기 농법을 시행하는 지역에서 더 많은 종 수가 확인되었다. 특히 개체 수에 따른 다양한 지수 분석을 시행한 결과, 유기 농법 시행 논에서 관행 농법 시행 논에 비해 약 40% 높은 다양성이 관찰되었고, 밭의경우 유기 농법 시행 지역에서 약 10% 높은 다양성이 확인되었다. 종 풍부도의 경우 유기 농법 시행 논에서 약 60% 높게 나타났고, 유기 농법 시행 밭에서는 약 40% 높게 나타났다.
분류군 별 조성의 경우, 내구강(Entognatha) 1종, 곤충강(Insecta) 577종, 거미강(Arachnida) 99 종, 복족강(Gastropoda) 1종, 갑각강(Arthropoda) 2종이 확인되었다. 하위 분류군을 살펴보면 내구강에서 톡토기목(Collembola) 1종이, 곤충강에서 하루살이목(Ephemeroptera) 3종, 바퀴목(Dictyoptera) 2종, 잠자리목(Odonata) 15종, 메뚜기목(Orthoptera) 23종, 총채벌레목(Thysanoptera) 5종, 노린재목(Hemiptera) 175종, 딱정벌레목(Coleoptera) 99종, 벌목(Hymenoptera) 92종, 파리목(Diptera) 138종, 날도래목(Trichoptera) 2종, 나비목(Lepidoptera) 23종 등이 확인되었고, 거미강에서는 거미목(Araneae) 99종, 복족강에서는 중복족목(Architenioglossa) 1종, 갑각강에서는 배갑목(Notostraca) 2종이 각각 관찰되었다(Fig. 1).
그리고 모든 지역에서 관찰된 종은 아시아실잠자리(Ischnura asiatica), 북쪽비단노린재 (Eurydema gebleri), 실노린재(Yemma exilis), 풀밭장님노린재(Lygus rugulipennis), 목화진딧물 (Aphis gossypii), 갈색날개매미충(Ricania shantungensis), 시골가시허리노린재(Cletus punctiqer),무당벌레(Harmonia axyridis), 일본왕개미(Camponotus japonicus), 홍개미(Formica rufa), 검정파리(Calliphora vomitoria), 연두금파리(Lucilia illustris), 벼아기깔따구(Cricotopus oryzaphagos), 아메리카동애등에(Ptecticus tenebrifer), 백금갈거미(Tetragnatha pinicola), 장수갈거미(Tetragnatha praedonia), 꽃게거미(Ebrechtella tricuspidata), 풀게거미(Xysticus croceus) 등 총 18종이었다. 확인된 데이터를 바탕으로 지수 분석을 실시한 결과, 유기 농업 시행 논에서 가장 높은 종 풍부도가 나타났고, 유기 농업 시행 밭, 관행 농업 시행 밭, 관행 농업 시행 논의 순으로 나타났다. 농법의 차이에 따라 분석한 결과, 유기농 논의 종 풍부도가 관행농 논에 비해 약 60%가량 높게 나타났고, 유기농 밭의 종 풍부도는 관행농 밭에 비해 약 40% 높게 나타났다.

후속연구

Kim 등(2017)은 괴산 지역을 대상으로 한 무척추동물 생물상 조사를 통해 유기 농법 시행 논에서만 확인된 50종과 유기 농법 시행 밭에서만 확인된 42종 등을 농법에 따른 지표종 후보군으로 제시하였는데, 그 후속 연구로 실시된 본 연구는 유기 농업 시행 논 고유종 225종 및 유기 농업 시행 밭 고유종 144종을 새로운 후보군으로 설정하였을 뿐 아니라, 같은 논 혹은 같은 밭 지역에서 공통적으로 출현하나 통계적으로 유의한 종을 분석하여 추가하였다. 지역 내 고유 출현종 수의 증가는 기후 변화 및 주변 지역 내 인위적인 행위 등 다양한 인자들에 의해 영향을 받기 때문에(Wascher, 2000; De Roeck, 2005; Billeter et al., 2008), 최종적인 괴산 지역 내 농법에 따른 지표종 선정은 향후 지속적인 생물상 조사 데이터의 축적과 분석을 통해 가능할 것으로 생각된다.
유기 농법을 시행하는 논과 밭에서 모두 관행 농법 시행 논과 밭에 비해 더 높은 종 풍부도와 다양도를 보였고, 종 균등도와 우점도를 함께 분석한 결과 유기 농업 시행 지역의 생태계가 더 안정적인 것으로 생각되며, 관행 농업 시행 논의 경우 낮은 종 균등도와 높은 종 우점도를 보여 제1우점종인 벼아기깔따구의 우점화가 진행되고 있을 가능성이 있는 것으로 판단되었다. 하지만 많은 개체수가 확인된 6월은 벼아기깔따구의 대발생 시기와 겹칠 가능성이 있으므로 향후 추가적인 조사를 통해 파악해야할 것으로 사료된다.
, 2011; Kim, 2018). 현재 국내에 설정되어 있는 지표종은 기후 변화에 따라 변화하는 생물다양성을 파악하기 위한 목적으로 국가 기후변화 생물지표 100종(ME, 2017)과 농업부문 기후변화 지표생물 30종 (RDA, 2017)이 보고되어 있으나, 이들 지표종은 기후 변화를 기준으로 할 뿐 농법 차이에 따른 지표종이 아니므로 추가 연구를 통한 농법 관련 지표종 선정이 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유기 농법 시행 논은 관행 농법을 시행한 논보다 다양성이 얼마나 높은가?	그 결과, 네 곳에서 총 680종(14,371개체)이 확인되었으며 유기 농법을 시행하는 지역에서 더 많은 종 수가 확인되었다. 특히 개체 수에 따른 다양한 지수 분석을 시행한 결과, 유기 농법 시행 논에서 관행 농법 시행 논에 비해 약 40% 높은 다양성이 관찰되었고, 밭의 경우 유기 농법 시행 지역에서 약 10% 높은 다양성이 확인되었다. 종 풍부도의 경우 유기 농법 시행 논에서 약 60% 높게 나타났고, 유기 농법 시행 밭에서는 약 40% 높게 나타났다.
	유기 농업이 토양에 미치는 영향은 무엇인가?	유기 농업은 토양에 물리적, 화학적 영향을 미칠 뿐 아니라 이에 따른 군집 구조와 생태적 영향을 통해 생물 다양성과 직접적으로 연관되어 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 충청북도 괴산 내 유기 농법 및 관행 농법 시행 논과 밭에서 육상 및 저서 무척추동물상 모니터링을 수행하고 그에 따른 종 다양성의 변화를 비교 분석하였다.
	유기농법을 시행한 토양에 육상 및 저서 무척추동물은 총 얼마나 있는가?	본 연구는 2017년 4월부터 10월까지 충청북도 괴산 내 유기 농법 및 관행 농법 시행 논과 밭에서 육상 및 저서 무척추동물상 모니터링을 수행하고 그에 따른 종 다양성의 변화를 비교 분석하였다. 그 결과, 네 곳에서 총 680종(14,371개체)이 확인되었으며 유기 농법을 시행하는 지역에서 더 많은 종 수가 확인되었다. 특히 개체 수에 따른 다양한 지수 분석을 시행한 결과, 유기 농법 시행 논에서 관행 농법 시행 논에 비해 약 40% 높은 다양성이 관찰되었고, 밭의 경우 유기 농법 시행 지역에서 약 10% 높은 다양성이 확인되었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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