[논문]한국의 묵논에서 멸종위기식물의 복원생태학적 연구 및 서식지 관리방안

이수인; 이응필; 홍용식; 김의주; 이승연; 박재훈; 장래하; 유영한

doi:10.17663/jwr.2020.22.2.81

한국의 묵논에서 멸종위기식물의 복원생태학적 연구 및 서식지 관리방안
Study on Ecological Restoration of Endangered Species in Abandoned Paddy of Korea and Management Plan for its Habitat 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.22 no.2, 2020년, pp.81 - 91

이수인 (국립백두대간수목원) , 이응필 (공주대학교 생명과학과) , 홍용식 (한국환경보전협회) , 김의주 (공주대학교 생명과학과) , 이승연 (공주대학교 생명과학과) , 박재훈 (공주대학교 생명과학과) , 장래하 (국립생태원) , 유영한 (국립백두대간수목원)

초록
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묵논을 생태적으로 활용하기 위한 방법의 일환으로 논의 특성을 고려하여 생활형이 다른 멸종위기식물 9종의 현지외보전 대상지로서의 잠재력을 확인하였다. 한국의 전통적인 논의 구성요소인 둠벙을 조성하기 위해 묵논의 일부를 변형하여 수분 환경을 다르게 하였다. 묵논에 각 식물들의 유성생식체(seed, sapling)와 무성생식체를 이식하여 1년간 생존률과 식물계절학 반응을 관찰하였고 그 후 2년간 모니터링을 실시하였다. 그 결과 묵논에 도입이 가능한 수생식물은 4 분류군 (가시연꽃, 삼백초, 전주물꼬리풀, 조름나물), 지중식물은 1 분류군 (큰바늘꽃), 반지중식물은 1 분류군 (독미나리) 이었다. 도입시 가시연꽃, 전주물꼬리풀, 조름나물은 둠벙에 도입해야하고, 삼백초, 큰바늘꽃, 독미나리는 논습지에 도입해야한다. 또한, 가시연꽃과 순채의 생육은 초본류에 의해 저해되었고 큰바늘꽃의 생식생장은 섭식자에 의해 저해되었다. 따라서 묵논에 도입한 멸종위기식물의 효율적인 정착을 돕기 위해서는 생육을 저해하는 초본류들의 제거와 섭식자의 관리가 필요하고, 논둑에 목본 또는 식생 매트를 형성하는 초본류를 식재하여 둑의 붕괴를 방지할 필요가 있다. 특히 묵논을 생태적으로 활용할 때 생물다양성을 높이기 위해서는 둠벙을 조성하여 수분환경을 다양화시키는 것이 효과적이다.

Abstract ▼ AI-Helper

As part of method for ecologically utilizing abandoned paddy, potential of the abandoned paddy as a target site for ex-situ conservation of 9 endangered species of different life form was confirmed by considering the nature of rice paddy. In order to create Dum-bung, a component of traditional Korean rice paddy, a part of the abandoned paddy was modified to change the water environment. The seeds, asexual reproductive and sexually reproductive individuals of each endangerd species were transplanted into the abandoned paddy to observe the survival rate and phenological response for 1 year, and then monitored for 2 years. As a result, Hydrophyte 4 taxa (Euryale ferox, Saururus chinensis, Dysophylla yatabeana, Menyanthes trifoliata), Geophyte taxa 1 (Epilobium hirsutum), and Hemicryptophyte taxa 1 (Cicuta virosa) could be introduced into the abandoned paddy. In particular, Euryale ferox, Dysophylla yatabeana, and Menyanthes trifoliata should be introduced into Dum-bung, and Saururus chinensis, Epilobium hirsutum, and Cicuta virosa should be introduced into paddy wetland. Growth of Euryale ferox and Brasenia schreberi was inhibited by herbaceous species, and the growth of Epilobium hirsutum was inhibited by herbivores. Therefore, in order to help efficient settlement of endangered plants introduced in abandoned paddy, it is necessary to remove herbs that inhibit growth and to manage herbivores. In addition, it is necessary to prevent the collapse of paddy bank by planting on the paddy field trees or herbaceous forming vegetation mat. When using abandoned paddy ecologically, it is effective to diversify the moisture environment by creating a Dum-bung to increase biodiversity.

주제어

표/그림 (13)

그림 Fig. 1. Key map of study area.
표 Table 1. Habitat environment and introduction methods of nine endangered species that were used in this study
표 Table 2. Chemical character of soil in study area
표 Table 3. Monthly average water depth, average water content, precipitation (mm) and average temperature (℃) during study period in Gongju-si (study area)
표 Table 4. Location and dates of seeding and transplanting of nine species in abandoned rice paddy field
그림 Fig. 2. Survival and death rate (%) of Hydrophyte (B. schreberi, D. yatabeana, E. ferox, M. trifoliata and S. chinensis).
그림 Fig. 3. Schema of annual growth schedules and monitoring results of Hydrophyte.
그림 Fig. 4. Survival and death rate (%) of Geophyte (E. hirsutum).
그림 Fig. 5. Schema of annual growth schedules and monitoring results of Geophyte.
그림 Fig. 6. Larva of Deilephila elpenor that nibble away the leaves of Epilobium hirsutum (a), Epilobium hirsutum damaged by Larva of Deilephila elpenor (b), leaves of them were out again (c).
그림 Fig. 7. Survival and death rate (%) of Hemicryptophyte (C. virosa).
그림 Fig. 8. Schema of annual growth schedules and monitoring results of Hemicryptophyte.
그림 Fig. 9. Herbivore of Dysophylla yatabeana (a: larva of Colobochyla salicalis, b: Oxya chinensis sinuosa), Euryale ferox (c: tadpole of Rana nigromaculata) and Menyanthes trifoliata (d: larva of Spodoptera litura)

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 논 습지의 구조적 특성을 활용하여 묵논의 생물다양성 유지 기능을 증진시키고 멸종위기식물의 현지외보전의 방법으로 묵논에 생활형이 다른 멸종위기식물을 도입하여 서식처로의 재현가능성을 확인하고자 하였다.
본 연구에서는 증가하고 있는 묵논을 생태적으로 활용하기 위한 방법의 일환으로 묵논의 특성을 고려하여 생활형이 다른 멸종위기식물의 현지외보전의 대상지로서의 잠재력을 확인하였다. 이를 위해 묵논에 도입시 단기간 내(1년) 식물의 생존률과 식물계절학 반응을 확인하였고, 2년간 재생성과 피압, 섭식자, 둑 붕괴 등의 위협요인과 관련한 모니터링을 수행하였다.

제안 방법

정착 이후에 재생 및 추가적인 위협요인을 확인하기 위해 2년간(2018~2019) 모니터링을 하였다. 도입 초기에 정착한 식물들의 재생 유무 및 방법, 영양생장 유무, 생식생장 유무(개화, 결실), 위협요인, 개체군의 크기를 모니터링 하였다. 이를 통하여 최종적으로 도입이 가능한 종을 선별하였고, 효과적인 도입 및 관리방안을 제시하였다.
분류군별로 생존가능성을 확인하기 위해 생존률과 식물계절학적 반응을 확인하였다. 생존률 (%)은 2017년 9월에 측정하였고, 개체로 도입한 경우 초기에 도입한 개체의 수 대비 생육기말에 생존한 개체의 수를 카운팅하여 계산하였다.
분류군별로 확보가 가능한 모든 유형 유성생식체(종자, 유식물, 2년생 개체), 무성생식체(기는줄기 또는 땅속줄기)로 도입하였다(Table 4). 유성생식체(종자, 2년생 개체)와 무성생식체는 2017년 3월부터 6월까지 이식을 하였다.
수분 환경을 다양화시키기 위하여 묵논을 변형하여 두 가지 유형의 수분 구배를 조성하였다. A구역은 둠벙을 조성하기 위하여 포크레인으로 땅을 파고 수심이 10-40cm 되게 만들었고, B구역은 벼를 재배하였던 일반적인 습지이었다.
연구기간 동안 강수에 따른 수심의 변화는 영구적으로 설치해 둔 눈금자를 통하여 매주 3회 이상 모니터링 하였다. 수분함량의 변화는 토양수분함량측정기(3685WD1, WatchDog 1400 Micro Station, Spectrum Technologies, Inc.
연구기간 동안 둑의 주변에 이식하였던 식물들은 목본이 거의 없고 매트를 형성하지 않는 초본이 우점하는 둑이 총 3차례 무너져 생육과 생식을 완료하지 못하고 고사하였다. 이를 방지하기 위해서는 목본 또는 식생 매트를 형성하는 초본류의 식재를 통하여 둑 붕괴를 방지할 필요가 있다.
연구기간 동안 피압과 경쟁으로 인해 이식한 분류군의 생육이 불량한 지점은 풀베기를 하였고, 토양유기물함량과 개체의 생육 상태를 모니터링하고 토양의 비옥도가 감소하는 것을 확인한 후 유기질 비료(참조아유박, ㈜동부팜한농)를 추가로 처리하였다. 유기질 비료는 질소전량 4.
본 연구에서는 증가하고 있는 묵논을 생태적으로 활용하기 위한 방법의 일환으로 묵논의 특성을 고려하여 생활형이 다른 멸종위기식물의 현지외보전의 대상지로서의 잠재력을 확인하였다. 이를 위해 묵논에 도입시 단기간 내(1년) 식물의 생존률과 식물계절학 반응을 확인하였고, 2년간 재생성과 피압, 섭식자, 둑 붕괴 등의 위협요인과 관련한 모니터링을 수행하였다.
정착 이후에 재생 및 추가적인 위협요인을 확인하기 위해 2년간(2018~2019) 모니터링을 하였다. 도입 초기에 정착한 식물들의 재생 유무 및 방법, 영양생장 유무, 생식생장 유무(개화, 결실), 위협요인, 개체군의 크기를 모니터링 하였다.
생존률 (%)은 2017년 9월에 측정하였고, 개체로 도입한 경우 초기에 도입한 개체의 수 대비 생육기말에 생존한 개체의 수를 카운팅하여 계산하였다. 종자를 직접 도입한 경우 생존률은 발아한 개체의 수 대비 생육기말에 생존한 개체의 수를 카운팅하여 계산하였다. 이때, 무성번식체 (기는줄기 또는 땅속줄기)의 개체수는 라메트(ramet)수 이고, 종자에서 발아한 개체수는 제네트(genet)수이다.

대상 데이터

멸종위기식물의 서식처로서 재현이 가능성을 확인하기 위해 환경부 지정 멸종위기야생식물 77분류군 (2016년 기준, 환경 부) 중 총 9분류군을 선별하였다. 1년 동안 생활사(life cycle)를 관찰하기 어려운 목본류, 난균근과 공생이 필요한 난초과에 속하는 종, 매우 특수한 환경에서 서식하는 종 등은 제외하였다.
실험에 사용한 종자는 환경부의 허가를 받아 공주대학교 온실에서 인공 증식한 개체로부터 2016년 6월부터 10월까지 수확한 것을 사용하였다. 이때 9분류군 중 3분류군은 결실이 되지 않아 6분류군(가시연꽃, 삼백초, 큰바늘꽃, 층층둥굴레, 단양쑥부쟁이, 독미나리)의 종자만 사용하였다.
연구대상지는 충남 공주시에 위치한 천이 초기 단계인 묵논이었다. 물의 유입은 농업용수와 강수에 의해 유입되는 체계이고, 묵논의 주변 식생은 침엽수림과 경작지(밭과 논)가 분포하고 있었다(Fig.

성능/효과

A구역에 땅속줄기와 B구역에 유식물로 도입하였을 때 독미나리의 생존률은 각각 9.2%, 35.6% 이었는데(Fig. 7) 이러한 결과는 도입 단계의 차이가 아닌 수심 때문이다.
B구역에 유식물을 도입하였을 때 큰바늘꽃의 생존률은 54.2% 이었고(Fig. 4), 영양생장만 하였다(Fig.
그 결과 묵논에 도입이 가능한 수생식물은 4 분류군 (가시연꽃, 삼백초, 전주물꼬리풀, 조름나물), 지중식물은 1 분류군 (큰바늘꽃), 반지중식물은 1 분류군 (독미나리) 이었다. 본 연구의 결과를 보았을 때 묵논은 생활형이 다른 멸종위기식물의 도입이 가능하지만 각 분류군별로 도입 위치, 도입 단계, 관리 방안에 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
땅속줄기의 형태로 도입하였을 때 조름나물의 생존률은 A구역이 B구역보다 높았다(Fig. 2).
, 2013), 백두산의 모래에서 사는 독미나리의 수심 은 0~20cm이다(Kim and Lee, 2003). 본 연구에서 독미나리를 도입한 A구역과 B구역의 수심은 각각 21.3±6.2cm, 5.1±3.8cm 이었고(Table 3), A구역은 강수에 의해 수심이 최대 30cm까지 높아졌던 것이 생육에 영향을 준 것이다. 수심은 빛, 토양 유기물, 입자크기, 가스 교환 등을 변화시킬 수 있기 때문에 습지 식물들의 분포는 수심과 같은 단일 환경요인에 의해 결정될 수 있다(Spence, 1982; Coops et al.
본 연구에서는 수분, 토양환경 등을 서식지와 유사하게 조성하여 가시연꽃과 순채를 이식하였지만, 초본류와의 경쟁에 밀려 생육이 저해되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 보았을 때 생육을 저해하는 초본류들의 제거가 필요하고 초본류와의 경쟁이 생육을 저해하는 핵심요인인지 확인하기 위해서는 통제된 곳에서 경쟁실험을 진행할 필요가 있다.
그 결과 묵논에 도입이 가능한 수생식물은 4 분류군 (가시연꽃, 삼백초, 전주물꼬리풀, 조름나물), 지중식물은 1 분류군 (큰바늘꽃), 반지중식물은 1 분류군 (독미나리) 이었다. 본 연구의 결과를 보았을 때 묵논은 생활형이 다른 멸종위기식물의 도입이 가능하지만 각 분류군별로 도입 위치, 도입 단계, 관리 방안에 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 수분 환경을 다양화하여 효과적으로 생물다양성을 증진시킬 수 있음을 확인하였지만, 묵논의 유형은 수분 유입 체계에 따라 달라지기 때문에 이 체계에 따라 종 선별을 신중하게 해야 하고 도입 초기에 경쟁, 피압, 섭식자, 둑 붕괴 등의 위협요인을 고려해야 하므로 적절한 관리가 필요하다.
2). 식물계절학적 반응을 관찰한 결과 A구역과 B구역에 도입한 조름나물은 모두 영양생장만 하였다(Fig. 3).
가시연꽃의 종자는 수확 후에는 실험 전까지 물을 채운 수조에 보관하였고, 나머지 5종의 종자는 상온에 건조시킨 후 4℃ 냉장고에 보관하 였다. 이 중 200개 이상 종자 확보가 가능한 종은 온실에서 발아시켰고 발아한 유식물은 정착에 용이하도록 일정기간 온실에서 양묘한 후 묵논에 도입하였다. 이때 종마다 발아시작일과 종료일이 다르기 때문에 종별 이식 시기는 달랐으며, 6월 말까지 발아가 종료되지 않은 종은 이식하지 않았다.

후속연구

따라서 묵논을 이용한 효과적인 보전 전략 마련 및 보완을 위해서는 개체군의 생존과 직결되는 수심 또는 수분, 광, 토양 환경요인에 대한 지속적인 모니터링도 수행되어야 한다.
본 연구의 결과를 보았을 때 묵논은 생활형이 다른 멸종위기식물의 도입이 가능하지만 각 분류군별로 도입 위치, 도입 단계, 관리 방안에 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 수분 환경을 다양화하여 효과적으로 생물다양성을 증진시킬 수 있음을 확인하였지만, 묵논의 유형은 수분 유입 체계에 따라 달라지기 때문에 이 체계에 따라 종 선별을 신중하게 해야 하고 도입 초기에 경쟁, 피압, 섭식자, 둑 붕괴 등의 위협요인을 고려해야 하므로 적절한 관리가 필요하다.
본 연구에서는 수분, 토양환경 등을 서식지와 유사하게 조성하여 가시연꽃과 순채를 이식하였지만, 초본류와의 경쟁에 밀려 생육이 저해되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 보았을 때 생육을 저해하는 초본류들의 제거가 필요하고 초본류와의 경쟁이 생육을 저해하는 핵심요인인지 확인하기 위해서는 통제된 곳에서 경쟁실험을 진행할 필요가 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	(Altieri, 1999; Kong, 2017)에서 논의 역할은?	논은 인간에게 식량을 제공할 뿐만 아니라, 오염정화, 홍수 조절, 수자원 함양, 기후조절, 생물다양성 유지 등의 생태계서비스를 제공한다(Altieri, 1999; Kong, 2017). 특히 한국과 일본은 다양한 생물들의 서식처로서의 논의 가치를 중요하게 보았고, 2008년에 람사르 총회에서 ‘습지로서의 논의 생물다양성 강화’ 결의문을 공동으로 채택하였다(Kim et al.
	작물을 재배하지 않고 방치된 묵논은 어떻게 변형되는가?	작물을 재배하지 않고 방치된 묵논은 지속적으로 물의 유입과 배수에 따라 자연스럽게 습지화가 되며, 이를 기반으로 다양한 식물군락의 발달과정을 거치게 된다(Shim et al., 2013).
	생식체를 묵논에 도입 시 멸종위기식물들의 생육을 방해하는 섭식자의 관리가 필요한 이유는?	가시연꽃의 유식물을 섭식하는 참개구리(Rana nigromaculata)의 올챙이, 전주물꼬리풀의 잎을 섭식하는 세줄짤름나방(Colobochyla salicalis)의 유충, 전주물꼬리풀의 잎 과 꽃을 섭식하는 벼메뚜기(Oxya chinensissinuosa), 조름나물의 잎을 섭식하는 담배거세미나방(Spodoptera litura)의 유충, 큰바늘꽃을 섭식하는 주홍박각시(Deilephila elpenor)의 유충을 확인하였다(Fig. 9). 특히 큰바늘꽃을 섭식하는 주홍박각시는 잎의 대부분을 섭식하여 큰바늘꽃의 생식생장에 영향을 주었다(Fig. 6).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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