[논문]낙동강 하구 새섬매자기 군락지 지화학 연구

김윤지; 강정원; 최재웅; 박찬미; 우한준

doi:10.17663/jwr.2019.21.2.125

낙동강 하구 새섬매자기 군락지 지화학 연구
Geochemical Characteristics of Scirpus planiculmis Habitats in Nakdong Estuary, Korea 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.21 no.2, 2019년, pp.125 - 131

김윤지 (한국해양과학기술원) , 강정원 (한국해양과학기술원) , 최재웅 (한국해양과학기술원) , 박찬미 (한국해양과학기술원) , 우한준 (한국해양과학기술원)

초록
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낙동강 하구는 다양한 하구개발로 인해 수리 및 지형적인 변화를 겪고 있는 지역으로, 이러한 물리화학적 변화는 낙동강 하구 생태계에 영향을 주고 있다. 특히 낙동강 하구에 도래하는 겨울철새들의 주요 먹이원인 새섬매자기 군락지 및 개체수는 지난 10여년간 지속적인 감소를 보이고 있다. 낙동강 하구의 새섬매자기 개체수 감소 원인 파악을 위해 6개 정점에서 2018년 6월과 8월에 약 30cm의 주상퇴적물을 채취하였다. 퇴적물은 사질이 80% 이상으로 매우 조립하였으며, 평균 염분은 6월 $17.8{\pm}1.12psu$, 8월 $18.4{\pm}1.83psu$였다. 을숙도 퇴적물의 탄소안정동위원소비(${\delta}^{13}C$)는 평균 $-24.7{\pm}0.59$‰로 하구기원 입자성 유기물 특성을 보였다. 표층(0~1cm)에서 ${\delta}^{13}C$는 -24.0 ~ -22.6‰로 새섬매자기 뿌리와 줄기의 ${\delta}^{13}C$($-25.2{\pm}0.05$‰) 보다 다소 높았다. 이는 해양 유기물의 유입이 원인으로 판단된다. 식생지역과 비식생지역의 물리화학적 특성은 유의미한 차이를 보이지 않았으며, 이를 통하여 낙동강 하구 새섬매자기 군락지 환경이 비식생 지역과 거의 동일함을 유추할 수 있다. 결론적으로 낙동강 하구 퇴적물은 조립하고 염분이 15 psu 이상으로, 새섬매자기 생육에 불리한 환경이 유지되고 있음을 유추할 수 있다. 낙동강 염분 상승은 낙동강 하구둑 방류량의 감소가 원인으로 판단되며, 낙동강 하구 염분 상승이 새섬매 자기 생산량의 점진적 감소에 영향을 주었을 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Nakdong Estuary has experienced hydraulic and topographic changes over the last century, which have had negative effects of habitat loss and fragmentation. The population of Scirpus planiculmis, a major food plant for wintering birds in Nakdong Estuary, has decreased over the last decade. To identify factors that influence S. planiculmis population, 6 short core samples (about 30cm) were collected in June and August, 2018. The sand percentage was over 80% in every samples and the average sediment salinity in June and August were $17.8{\pm}1.12psu$ and $18.4{\pm}1.83psu$, respectively. ${\delta}^{13}C$ of sediment cores varied from -25.4‰ to -22.6‰ which fall within the estuarine particulate organic matters. In cores collected in Eulsuk area, the highest ${\delta}^{13}C$ values were observed at the surface (0~1cm) indicating inputs of marine POM (particulate organic matter) to the Nakdong Estuary. No significant difference between vegetation and non-vegetation stations was observed in every items we investigated which might indicate that the physicochemical environment of vegetation area is almost same as that of non-vegetation area. Therefore, the high sand percentage and sediment salinity of Nakdong Estuary might affect the reduction in S. planiculmis population.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. The map of study area. MJ1 and ES11 are located in non-vegetation area and others are located in Scirpus planiculmis (S. planiculmis) vegetation area. The light gray areas are tidal flat and the dark areas are S. planiculmis habitats.
그림 Fig. 2. The vertical profiles of grain-size composition and mean grain size of the sediment cores collected in June, 2018. The arrows indicate control stations which is non-vegetation area.
그림 Fig. 3. The vertical profiles of salinity and pH of sediment cores collected in June and August, 2018.
그림 Fig. 4. (a)Annual and summer season(June~September) accumulated precipitation in Busan, (b)Annual and summer season accumulated discharge of Nakdong esturine barrage from 2005 to 2018.
그림 Fig. 5. The δ¹³C values of Scirpus planiculmis and sediment cores collected at sampling stations in Eulsuk island in June, 2018.
그림 Fig. 6. The box plot of δ¹³C in sediment cores and Scirpus planiculmis collected at Eulsuk island in June, 2018 together with marine and estuarine particulate organic matter (POM, ◆) by Shin et al.(2012).

AI 본문요약
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문제 정의

그러나 낙동강 하구 새섬매자기 개체수는 계속 감소하고 있으며,그 원인을 파악하기 위한 원인 분석이 필요할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 새섬매자기 군락이 감소하는 원인을 파악하기 위하여 새섬매자기 서식지와 비서식지를 선정하여 탄소안정동위원소비를 비롯한 퇴적물의 지화학적 특성 및 환경인자를 조사하였다.
본 연구에서는 명지와 을숙도의 새섬매자기 군락지와 비식생 지역의 퇴적물 지화학 특성을 통해 낙동강 하구의 새섬매자기 생산량 회복이 되지 않는 원인을 알아보았다. 낙동강 하구 퇴적물은 사질이 80% 이상인 조립한 입도를 보였으며, 평균 퇴적물 염분은 6월 17.

제안 방법

δ13C 분석을 위하여 건조 후 곱게 간 분말시료를 1M HCl을 이용하여 하룻밤 동안 시약 처리한 후 건조시켰으며, 새섬매자기 시료는 뿌리, 줄기, 잎으로 나누어 건조하였다.
(영국)에 의뢰하여 EA-IRMS(Elemental Analysis Isotope Ratio Mass Spectrometry)로 δ13C를 측정하였다.
따라서 낙동강 하구 퇴적물은 저층수가 유입되어 퇴적물의 지화학적 특성에 영향을 줄 것으로 예상된다. 이를 확인하기 위하여 국가 해양환경정보통합시스템(www.meis.go.kr)에서 낙동강 하구 을숙도와 명지 인근 8개 정점의 2018년 2월, 5월, 8월, 11월 수층 정보를 얻어 낙동강 하구 퇴적물의 염분 및 pH 값과 비교해 보았다. 낙동강 하구 저층수의 염분은 연평균 31.
이후 염분(Digital Hand-held “Pocket”SALT METER PAL-SALT, ATAGO, Japan)과 입도, 탄소동위원소비(δ13C) 분석을 위해 주상퇴적물을 2 cm 간격으로 부표본 하였다.
총 6개 정점 중 4개 정점(MJ02, MJ03, ES05, ES12)은 새섬매자기 군락지가 형성 된 식생지역, 2개 정점(MJ01, ES11)은 새섬매자기가 서식하지 않는 비식생지역이었다. 주상퇴적물은 push-core 방식으로 채취하였으며, 현장에서 수직방향으로 갈라 퇴적물 pH를 측정하였다(Direct Soil Measurement pH Portable Meter, HANNA Instruments, Romania). 이후 염분(Digital Hand-held “Pocket”SALT METER PAL-SALT, ATAGO, Japan)과 입도, 탄소동위원소비(δ13C) 분석을 위해 주상퇴적물을 2 cm 간격으로 부표본 하였다.
퇴적물의 염분은 퇴적물 시료를 원심분리 하여 얻은 공극수를 이용해 측정하였다. 입도는 과산화수소와 염산을 이용하여 퇴적물 내 유기물 및 탄산염을 완전히 제거한 후 표준체와SediGraph(SediGraph III PLUS, Micromeritics Instrument Corp.

대상 데이터

낙동강 하구 을숙도와 명지 조간대에서 총 6개 정점을 선정하여 2018년 6월과 8월에 약 30 cm의 주상퇴적물과 새섬매자기 시료를 채취하였다(Fig. 1). 총 6개 정점 중 4개 정점(MJ02, MJ03, ES05, ES12)은 새섬매자기 군락지가 형성 된 식생지역, 2개 정점(MJ01, ES11)은 새섬매자기가 서식하지 않는 비식생지역이었다.

성능/효과

표층하 퇴적물(1 cm)에서 특징적으로 높은 δ¹³C 값을 보였으며, 이는 조석 등의 물리적 환경의 영향으로 해양기원 유기물이 유입되어 퇴적된 결과로 판단된다. 결론적으로 새섬매자기 군락지 분포는 퇴적 및 침식 작용보다 앞서 확인한 조립한 퇴적물 입도와 담수 유입 감소 등으로 인한 염분 상승의 영향을 받고 있는 것으로 보인다.
깊이별 퇴적물 염분값은 6월보다 8월에 더 일정한 경향을 보였으며, 깊이별 퇴적물 염분 평균값은 6월 17.8±1.12 psu, 8월 18.4±1.83psu였다.
본 연구에서는 명지와 을숙도의 새섬매자기 군락지와 비식생 지역의 퇴적물 지화학 특성을 통해 낙동강 하구의 새섬매자기 생산량 회복이 되지 않는 원인을 알아보았다. 낙동강 하구 퇴적물은 사질이 80% 이상인 조립한 입도를 보였으며, 평균 퇴적물 염분은 6월 17.8 psu, 8월 18.4 psu로 새섬매자기 생장에 적합한 염분 범위를 넘어서는 것으로 확인되었다. 이는 낙동강 하구둑의 담수 방류량 감소가 원인으로 판단되며,2013년 이후 하구둑의 방류량이 적게 유지되고 있다.
새섬매자기는 4월~9월 사이에 성장하며, 지하부의 괴경이 남아 다음해에 다시 발아한다. 따라서 새섬매자기서식지 퇴적물의 염분도는 새섬매자기 식생분포 및 생장률에 큰 영향을 미칠 것으로 사료된다. Lillebø et al.
3). 또한 주상퇴적물 표층~10 cm 구간에서 퇴적물 pH는 비식생지역이 식생지역보다 높았다. 일반적으로 식생 지역의 퇴적물 pH는 식물 뿌리의 유기산 배출(Mucha et al.
명지와 을숙도 주상퇴적물의 염분도는 8월 MJ01의 일부 구간을 제외하고 15 psu 이상으로, 명지보다 을숙도의 평균 퇴적물 염분값이 더 높게 관측되었다(Fig. 3). 깊이별 퇴적물 염분값은 6월보다 8월에 더 일정한 경향을 보였으며, 깊이별 퇴적물 염분 평균값은 6월 17.
명지와 을숙도 퇴적물의 평균 분급도는 0.80±0.32(0.33~1.59)로 비교적 양호하였으며 사질이 80% 이상인 조립한 퇴적상을 보였다.
명지의 깊이별 평균 입도는 깊이가 깊어질수록 감소하는 경향을 보였으나, 을숙도는 3∅ 내외로 비교적 일정한 값을 보였다.
12)였다. 본 연구에서 식생 지역 퇴적물 pH는 깊이가 깊어질수록 증가하는 경향을 보였으며, 비식생 정점 퇴적물 pH는 깊이가 깊어질수록 감소하는 경향을 보였다(Fig. 3). 또한 주상퇴적물 표층~10 cm 구간에서 퇴적물 pH는 비식생지역이 식생지역보다 높았다.

후속연구

낙동강 하구에서는 겨울철새 개체수 유지를 위해주요 먹이원인 새섬매자기 식재 사업이 2009년부터 진행되어왔으며, 2011~2014년에는 을숙도 갯벌 및 일부 지역에서 새섬매자기 식재가 이루어졌다(Busan Metropolitan City, 2014). 그러나 낙동강 하구 새섬매자기 개체수는 계속 감소하고 있으며,그 원인을 파악하기 위한 원인 분석이 필요할 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 새섬매자기 군락이 감소하는 원인을 파악하기 위하여 새섬매자기 서식지와 비서식지를 선정하여 탄소안정동위원소비를 비롯한 퇴적물의 지화학적 특성 및 환경인자를 조사하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	낙동강 하구에서 새섬매자기는 무엇의 주요 먹이원인가?	, 1997). 낙동강 하구에서 새섬매자기는 겨울철새들의 주요 먹이원이다. 그러나 지난 10여년간 낙동강 하구의 새섬매자기 군락지 및 개체수가 점진적으로 감소하고 있는 추세이다(Kim et al.
	해외에서 새섬매자기를 비롯한 하구 먹이식물 생산량과 이를 섭취하는 생물 개체수에 대한 연구에는 무엇이 있는가?	새섬매자기를 비롯한 하구 먹이식물 생산량과 이를 섭취하는 생물 개체수에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되어왔다. 해외에서는 Scirpus spp. (Bolboschoenus spp.)의 서식분포(Lubke, 1982; Edwards, 1992) 및 형태(Coops et al.,1996), Scirpus spp.와 이를 섭식하는 오리 및 어류 간의 상관관계(Amat, 1995; Bakker et al., 1999), Scirpus spp.의 염분 및 수심에 대한 적응력(Coops et al., 1994, 1996) 등 다양한 연구가 진행되어왔다. 국내에서는 새섬매자기의 생체량 변화와 조류 개체수 변화에 대한 연구가 주로 진행되어 왔다.
	우리나라에서 새섬매자기는 어디에 주로 분포하는 것으로 알려져 있는가?	새섬매자기(Scirpus planiculmis)는 내염성이 있는 다년생 사초과 식물로, 우리나라에는 염도가 낮은 염습지에 주로 분포하는 것으로 알려져 있다(Yang et al., 1978; Lee et al.

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