본 연구에서는 갈대군락의 영양염 물질수지 모델 구축을 위한 기초연구로서, 갈대군락 Mesocosm 실험을 통해 수층-갈대(뿌리, 잎, 줄기)-토양의 영양염(DIN, DIP) 농도의 춘계 및 하계 모니터링 결과를 이용하여 물질수지를 산정하였으며, 결과는 다음과 같다. 1) 갈대의 생체량은 춘계에는 지하경이 지상경에 비해 약 6.3~9.7 % 높으며, 하계에는 지상경이 지하경에 비해 약 19.2~21.2 % 높게 나타났으며, 갈대의 성장속도는 Mesocosm Tank A가 Mesocosm Tank D에 비해 지상경과 지하경 모두 2~3배 정도 빠르게 나타났다. 2) Mesocosm Tank에서의 갈대의 영양염(DIN, DIP) 농도는 춘계와 하계 모두 각각 2~3 %로 차이가 적었다. 3) Mesocosm Tank별 생체량의 차이는 최대 23 %로 나타나지만, 갈대가 흡수하는 영양염의 농도는 최대 3 % 정도로 차이가 적었다.
본 연구에서는 갈대군락의 영양염 물질수지 모델 구축을 위한 기초연구로서, 갈대군락 Mesocosm 실험을 통해 수층-갈대(뿌리, 잎, 줄기)-토양의 영양염(DIN, DIP) 농도의 춘계 및 하계 모니터링 결과를 이용하여 물질수지를 산정하였으며, 결과는 다음과 같다. 1) 갈대의 생체량은 춘계에는 지하경이 지상경에 비해 약 6.3~9.7 % 높으며, 하계에는 지상경이 지하경에 비해 약 19.2~21.2 % 높게 나타났으며, 갈대의 성장속도는 Mesocosm Tank A가 Mesocosm Tank D에 비해 지상경과 지하경 모두 2~3배 정도 빠르게 나타났다. 2) Mesocosm Tank에서의 갈대의 영양염(DIN, DIP) 농도는 춘계와 하계 모두 각각 2~3 %로 차이가 적었다. 3) Mesocosm Tank별 생체량의 차이는 최대 23 %로 나타나지만, 갈대가 흡수하는 영양염의 농도는 최대 3 % 정도로 차이가 적었다.
In this study, we performed a mesocosm experiment to estimate the mass balance of Nutrients (DIN, DIP) in a phragmites australis community. We developed 4 mesocosm tanks which is available to circulate seawater with adjustable tide levels and flooding times. Each of the mesocosm tanks were filled wi...
In this study, we performed a mesocosm experiment to estimate the mass balance of Nutrients (DIN, DIP) in a phragmites australis community. We developed 4 mesocosm tanks which is available to circulate seawater with adjustable tide levels and flooding times. Each of the mesocosm tanks were filled with phragmites australis and sediment from Jinudo in Nakdong Estuary. We investigated DIN, DIP concentrations in three layers (seawater-phragmites australis-sediment) to estimate the mass balance of Nutrients and biomass. Growth rates were also investigated. The results can be summarized as follows. 1) In spring, rhizome biomass was higher than that of aerial stem by about 6.3~9.7%. In summer, aerial stem biomass was higher than that of rhizome about 19.2~21.2 %. 2) Th Growth rate of phragmites in Mesocosm Tank A was faster than in Mesocosm Tank D by about 2 to 3 times for aerial stem and rhizome. 3) The Concentration of nutrients (DIN, DIP) in each mesocosm Tank showed 2~3 % variance in spring and summer. 4) The biomass in each mesocosm varied by about 23 % which was higher than the concentration variance for each mesocosm tanks.
In this study, we performed a mesocosm experiment to estimate the mass balance of Nutrients (DIN, DIP) in a phragmites australis community. We developed 4 mesocosm tanks which is available to circulate seawater with adjustable tide levels and flooding times. Each of the mesocosm tanks were filled with phragmites australis and sediment from Jinudo in Nakdong Estuary. We investigated DIN, DIP concentrations in three layers (seawater-phragmites australis-sediment) to estimate the mass balance of Nutrients and biomass. Growth rates were also investigated. The results can be summarized as follows. 1) In spring, rhizome biomass was higher than that of aerial stem by about 6.3~9.7%. In summer, aerial stem biomass was higher than that of rhizome about 19.2~21.2 %. 2) Th Growth rate of phragmites in Mesocosm Tank A was faster than in Mesocosm Tank D by about 2 to 3 times for aerial stem and rhizome. 3) The Concentration of nutrients (DIN, DIP) in each mesocosm Tank showed 2~3 % variance in spring and summer. 4) The biomass in each mesocosm varied by about 23 % which was higher than the concentration variance for each mesocosm tanks.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 갈대군락의 영양염 물질수지 모델 구축을 위한 기초연구로, 춘계 및 하계에 Mesocosm 실험을 통해 수층-갈대-토양의 영양염(DIN, DIP) 농도를 조사하고, 이를 이용하여 갈대군락 내 영양염 물질수지를 산정하였다.
따라서, 본 연구에서는 갈대군락의 영양염 물질수지 모델 구축을 위한 기초연구로, 춘계 및 하계에 Mesocosm 실험을 통해 수층-갈대-토양의 영양염(DIN, DIP) 농도를 조사하고, 이를 이용하여 갈대군락 내 영양염 물질수지를 산정하였다.
제안 방법
Mesocosm Tank에서 수층-식생(지상경: 줄기+잎, 지하경: 뿌리)-토양에서의 춘계와 하계 영양염 물질수지 산정을 위해 각 층에서의 영양염 농도(DIN, DIP)를 측정하였다(Fig. 3).
갈대가 뿌리, 줄기, 잎으로부터 흡수하는 DIN, DIP 농도를 측정하기 위해 일주일에 1회 5개체씩 채집하여 완전 건조후 건중량을 측정한 후, 원심분리하여 간극수를 추출하였다.
또한, 춘계 및 하계의 갈대의 생체량 및 성장 속도를 산정하였다.
수질 분석을 위해 주 2회 샘플링을 실시하였고, 시료 채취 시점은 만조위에서 간조위, 그리고 간조위에서 만조위로 각각 조석이 바뀌기 30분 전에 Mesocosm Tank의 최대한 중앙 지점에 가까운 수층 표면에서 채수하였다.
앞서 측정한 수질, 갈대, 저질의 영양염(DIN, DIP)의 농도 결과를 이용하여 춘계와 하계의 Mesocosm Tank내의 수층-식생(갈대)-저질간의 영양염 물질수지를 산정하였다.
현장에서 채취한 토양의 이식 과정에서 상하 교란이 발생하였다. 이에 Mesocosm Tank의 퇴적물을 자연상태와 같이 정상적으로 안정화하기 위해 일주일 동안 6시간씩 해수순환을 통해 퇴적물이 다져지도록 하였고, 갈대 또한 뿌리를 내릴 수 있도록 하였다. 3주 후 갈대가 성장하기 시작한 것을 확인하여 새로운 환경에 적응한 것으로 판단하였다(Fig.
진우도 배후면 갈대군락지의 해양물리 조건을 고려하여, 24시간 동안 2회의 고조와 저조를 재현하였으며, 조위 변동에 따른 침수시간 및 높이를 Table 1과 같이 설정하였다.
45 μm syringe 필터로 필터링 후 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)에 의거하여 DIN(NOX-N, NH4-N), DIP(PO4-P) 농도를 분석하였다. 한편, 갈대의 생체량 및 성장 속도는 춘계와 하계의 실험초기 갈대 생체량 및 높이를 15 일 후 생체량 및 갈대 높이와 비교하여 산정하였다.
대상 데이터
2016년 6월 중순 낙동강하구 진우도 배후면에 위치한 갈대 군락지에서 생육상태가 가장 양호한 곳의 토양을 깊이 50 cm까지 파서 채취하였다. 최대한 교란을 피하기 위해 70 cm(L) × 70 cm(W) × 70 cm(H)의 플라스틱 용기를 이용하여 실험실로 운반 후 Mesocosm Tank에 채웠다.
한편, 실험에 사용된 갈대는 2015년 10월 낙동강 하구 진우도 배후면의 갈대군락에서 종자를 채취하여 실험실로 옮겨 건조한 뒤 2016년 봄에 발아를 진행하였다. 2017년 4월 10일에 실험을 위한 갈대 선별을 진행하였으며, 총 20개의 지상부를 포함하여 30 cm 전후의 갈대를 선별하여 각각의 Mesocosm Tank에 이식하였다.
Mesocosm Tank 표층 20 cm 이내에서 코어 샘플러를 이용 하여 일주일에 2회 간조시에 실시하였으며, 1회당 50 g을 채취하여, 원심관(50 ml)에 채운 후, 원심분리(3000 rpm, 20 min) 하여 간극수를 추출하였다. 추출한 간극수는 0.
Mesocosm 시설은 갈대와 토양을 이식한 4개의 실험구 Tank (70 cm(L) × 70 cm(W) × 70 cm(H))와 해수저장 Tank 1개, 펌프, 타이머, 솔레노이드 벨브로 구성하였다(Fig. 1).
한편, 실험에 사용된 갈대는 2015년 10월 낙동강 하구 진우도 배후면의 갈대군락에서 종자를 채취하여 실험실로 옮겨 건조한 뒤 2016년 봄에 발아를 진행하였다. 2017년 4월 10일에 실험을 위한 갈대 선별을 진행하였으며, 총 20개의 지상부를 포함하여 30 cm 전후의 갈대를 선별하여 각각의 Mesocosm Tank에 이식하였다.
이론/모형
영양염 분석용 시료는 1 용량의 폴리에틸렌 채수병에 담아 GF/C 필터링 후 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)에 의거하여 분석하였다.
Mesocosm Tank 표층 20 cm 이내에서 코어 샘플러를 이용 하여 일주일에 2회 간조시에 실시하였으며, 1회당 50 g을 채취하여, 원심관(50 ml)에 채운 후, 원심분리(3000 rpm, 20 min) 하여 간극수를 추출하였다. 추출한 간극수는 0.45 μm syringe 필터(Millex, Millipore)로 필터링 후 해양환경공정시험기준 (MLTM, 2010)에 의거하여 DIN(NOX-N, NH4-N), DIP(PO4–P)을 분석하였다.
추출한 간극수는 0.45 μm syringe 필터로 필터링 후 해양환경공정시험기준(MLTM, 2010)에 의거하여 DIN(NOX-N, NH4-N), DIP(PO4-P) 농도를 분석하였다. 한편, 갈대의 생체량 및 성장 속도는 춘계와 하계의 실험초기 갈대 생체량 및 높이를 15 일 후 생체량 및 갈대 높이와 비교하여 산정하였다.
성능/효과
1) 갈대의 생체량은 춘계에는 지하경이 지상경에 비해 약 6.3 ~ 9.7 % 높으며, 하계에는 지상경이 지하경에 비해 약 19.2 ~ 21.2 % 높았다. 또한, 갈대의 성장속도는 Mesocosm Tank A가 Mesocosm Tank D에 비해 지상경과 지하경 모두 2 ~ 3배 정도 빠르게 나타났다.
2) Mesocosm Tank에서의 갈대의 영양염(DIN, DIP) 농도차는 춘계와 하계 모두 각각 2 ~ 3 %로 Mesocosm Tank별 차이가 적었다. 그러나, 침수시간이 길어질수록 감소하는 경향을 보여, 염분에 의한 노출시간 증가로 인해 영양염의 흡수능력을 저하시키며, 이에 따라 생체량 및 성장속도에 영향을 미치는 것으로 보인다.
3) Mesocosm Tank별 생체량의 차이는 최대 23 %로 나타나지만, 영양염 농도의 차이는 최대 3 % 정도로 Tank 별 차이가 적었으며, 갈대의 성장에 있어 침수시간과 같은 물리적 요인이 영양염 농도와 같은 화학적 인자보다 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
갈대가 흡수하는 DIN 농도는 18(Mesocosm Tank D) ~ 21 (Mesocosm Tank A) %, DIP는 15(Mesocosm Tank D) ~ 18(Mesocosm Tank A) %로 정수조건인 Mesocosm Tank A에서 가장 높았고, 침수시간이 길어질수록 감소하였다.
갈대가 흡수하는 영양염 농도는 DIN은 23(Mesocosm Tank D) ~ 26(Mesocosm Tank A) %, DIP는 18(Mesocosm Tank D) ~ 22 (Mesocosm Tank A) %로 춘계에 비해 높게 나타났으며, 정수 조건인 Mesocosm Tank A에서 가장 높게 나타났으며, 침수시간이 길어질수록 감소하는 경향을 보인다.
갈대의 지상경과 지하경의 계절별 생체량 및 성장속도 결과를 살펴보면, 춘계에는 지하경의 생체량(0.43 ~ 0.51 g/m2)이 지상경(0.37 ~ 0.48 g/m2)보다 높으며, 성장속도 또한 지하경(0.003 ~ 0.007 DW g/m2/day)이 지상경(0.002 ~ 0.005 DW g/m2/day) 보다 높았다. 한편, 하계에는 지상경의 생체량(0.
또한, Mesocosm Tank 별 생체량 및 성장속도 결과를 살펴보면, 침수시간 및 침수 높이가 증가할수록 생체량 및 성장 속도가 감소하였다.
2 % 높았다. 또한, 갈대의 성장속도는 Mesocosm Tank A가 Mesocosm Tank D에 비해 지상경과 지하경 모두 2 ~ 3배 정도 빠르게 나타났다.
하계 각 Mesocosm Tank에서의 DIN, DIP 농도의 물질수지 결과를 살펴보면, 춘계와 마찬가지로 침수시간 및 높이에 따른 수층 및 저층의 DIN, DIP 농도 차이가 거의 없었으며, 토양의 DIN, DIP 농도는 춘계에 비해 약 5 % 높게 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
연안습지의 특징과 역할은 무엇인가?
연안습지는 만조시에 수위선과 지면이 접하는 경계선으로 부터 간조시에 수위선과 지면이 접하는 경계선까지의 지역으로(MOE, 2008), 해양생물의 서식 및 생산, 수질정화, 친수및 자연재해 조절기능 등을 가지고 있으며, 연안 생태계에서 중요한 역할을 담당한다(Park, 1999; Shin and Kim, 2007).
식생군락의 특징은 무엇인가?
, 2015). 또한, 식생군락은 해양생물의 서식처와 먹이제공처로서 중요한 역할을 담당하고 있으며, 오염줄질의 흡착, 퇴적작용 촉진 및 지형형성에도 직·간접으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Duarte et al., 2013; Gedan et al.
갈대는 생태계에서 어떤 역할을 하고 있는가?
, 2000; Windham, 2001). 또한 다양한 오염물질의 정화, 주변의 환경적 압력요인을 감소시키는 완충지로서의 역할 등 생태계에서의 긍정적인 기능을 담당하고 있다(U.S.
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