[논문]생태계교란 식물 가시박의 개체밀도에 대한 환경요인 영향 분석 - 금강수계 미호천을 중심으로 -

이영기; 김호준; 김이형

doi:10.17663/jwr.2020.22.4.295

생태계교란 식물 가시박의 개체밀도에 대한 환경요인 영향 분석 - 금강수계 미호천을 중심으로 -
Analysis of the Influence of Environmental Factors on the Density of Ecosystem-Disturbing Plant Sicyos angulatus - Centering on Miho Stream - 원문보기

한국습지학회지 = Journal of wetlands research, v.22 no.4, 2020년, pp.295 - 301

이영기 (K-water 수질안전처) , 김호준 (K-water 유역물관리연구소) , 김이형 (공주대학교 건설환경공학과)

초록
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본 연구는 생태계 교란식물 가시박의 방제를 위한 기초자료 확보를 위해 금강수계 미호천을 대상으로 가시박의 개체밀도에 영향을 주는 환경요인과의 영향관계를 분석하였다. 가시박 서식지 토양입도 분석결과 가시박 개체밀도는 실트질 및 점토질 함량이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 가시박 서식지 대부분은 모래질 및 실트질 함량이 높았으며 점토질은 2% 이하로 낮게 나타났다. 유량의 경우 평수량 및 풍수량 초과 이벤트가 증가할수록 가시박 개체밀도는 낮아지는 경향을 보였는데, 이는 유량증가시 가시박의 침수로 인한 토양특성 변화와 성장장애 떄문이다. 수질은 가시박이 침수시 양분을 공급하는 역할을 하나 가시박이 물에 침수시 토양특성 변화로 성장장애를 받기 때문에 오히려 가시박 개체밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 따라서 생태하천복원사업 등 하천의 자연성 회복을 위한 자연적 방제기법으로 가시박 성장환경을 가진 토양에 자연형 물길을 조성함으로써 물관리를 통한 기법이 적용 가능할 것으로 본다.

Abstract ▼ AI-Helper

This research analyzed the relationship between environmental factors and the density of Sycios angulatus in the Miho Stream, Geum River water system in order to secure basic data for the control of the ecosystem-distrubing plant Sycios angulatus. As a result of the soil particle size analysis of Sycios angulatus habitat, it was found that the density of Sycios angulatus decreased as the silty and clay contents increased. Most of the Sycios angulatus habitats had high sandy and silt content, and low clay content of less than 2%. The increased flow rate reduced the density of Sicyos angulatus. This is because when the flow rate is increased, the Sicyos angulatus cannot grow due to the change in soil characteristics. Water quality plays a role in supplying nutrients when Sicyos angulatus are submerged. However, due to the change in soil characteristics during flooding, the density of Sicyos angulatus tended to decrease due to impaired growth. The Sicyos angulatus can be managed through artificial and natural techniques. The appropriate natural control technique is the creation of a natural waterway in the habitats to change the water contents.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Habitat sites of Sicyos angulatus in Miho Stream and nearby Geum River.
표 Table 1. Available data on monitoring sites of Sicyos angulatus
그림 Fig. 2. Monitoring sites for water level(flow) and quality in Miho Stream.
그림 Fig. 3. Regression analysis among the sand, silt and clay(%)
그림 Fig. 4. Relationship of Sicyos angulatus and soil types.
그림 Fig. 5. Relationship of flow rate and Sicyos angulatus.
그림 Fig. 6. Relationship of water quality and Sicyos angulatus.

AI 본문요약
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문제 정의

이에 따라 주로 물에 의해 수계를 따라 전국적으로 확산된 가시박의 특성을 고려 가시박 조사 및 방제방안 마련 등을 위해서는 하천 수변구역(riparian zone)에 서식하는 가시박과 주요 환경요인과의 영향관계를 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 현장 여건에 맞는 친환경적이고 지속가능한 가시박 관리기법 도출을 위해 가시박 서식지 개체밀도와 해당 지점의 토양 특성, 하천의 유량, 수질 등과의 상관성을 규명하기 위해 수행되었다. 본 연구결과는 하천의 자연성 회복을 위해 수행되는 다양한 하천 관련 사업(생태하천복원사업, 하천정비사업 등)시 가시박의 효율적 관리기법 도출에 활용될 수 있다.
이러한 가시박의 확산 방지를 위해 물리적, 화학적 방제 등이 연구개발 되었으나(MOE, 2014) 아직 실용화되지는 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구는 생태계 교란식물인 가시박에 대한 하천 수계 내에서의 친환경적이고 지속가능한 관리대책 수립을 위한 기초연구로 수행되었으며 가시박 밀도와 서식지 토양, 유량, 수질 등 환경요인과의 상관성을 분석하였다.
본 연구는 금강 수계 내 생태계교란종인 가시박의 발생과 주요 환경요인과의 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 금강의 지류인 미호천 일대와 금강 본류인 세종보-대청댐 구간을 대상으로 2018년 가시박 서식지를 탐색하여 총 37지점을 확인하였고, 2019년에 상기 37개 지점에 대한 현장조사를 통해 19개 지점을 정밀조사 지점으로 선정한 후 가시박 분포 및 서식환경 조사를 수행하였다(Fig.

제안 방법

가시박 개체수는 서식지 내 개체수의 분포가 균질한 장소를 선정하여 1m×1m 방형구를 설치하고 방형구내에 있는 모든 개체수를 기록하였으며, 개체수 조사는 동일 군집에서 3회 반복하여 평균값을 이용하였다.
본 연구는 금강 수계 내 생태계교란종인 가시박의 발생과 주요 환경요인과의 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 금강의 지류인 미호천 일대와 금강 본류인 세종보-대청댐 구간을 대상으로 2018년 가시박 서식지를 탐색하여 총 37지점을 확인하였고, 2019년에 상기 37개 지점에 대한 현장조사를 통해 19개 지점을 정밀조사 지점으로 선정한 후 가시박 분포 및 서식환경 조사를 수행하였다(Fig. 1). 모니터링은 하천의 제외지를 대상으로 하고 그 외의 발견된 개체 또는 군집은 제외하였다.
단순회귀분석을 통하여 가시박 개체밀도와 서식지 토양입도 간의 상관성을 분석하였다. 가시박의 개체밀도는 실트질과 점토질이 적어질수록 증가하는 것으로 나타났다.
2)의 2016년 1월에서 2020년 9월까지 일자료를 이용하였다. 또한 2018년 한국수문조사연보를 기준으로 6개 수위 국별 평수량(Normal flow) 및 풍수량(Plentiful discharge)을 적용하여 2016년 이후 평수량 및 풍수량 이상의 유량증가 이벤트가 발생한 횟수를 조사하여 서식지별 개체밀도 영향도와 상관성을 분석하였다.
가시박의 적정 성장 토양환경이 파악되면 가시박 관리가 용이해진다. 미호천 유역의 가시박 서식지 19개 지점에 대한 토양특성을 분석하였다(Fig. 3, Fig. 4). 가시박 서식지 지점의 토양은 모래질이 평균 57.
가시박 개체수는 서식지 내 개체수의 분포가 균질한 장소를 선정하여 1m×1m 방형구를 설치하고 방형구내에 있는 모든 개체수를 기록하였으며, 개체수 조사는 동일 군집에서 3회 반복하여 평균값을 이용하였다. 채집된 토양은 입도분석기(Microtrac-S3500 Particle size anaiuysis, Microtrac Inc., Montgomeryville, USA)를 이용하여 토양 내 입자크기를 분석하였으며 모래질, 실트질 그리고 점토질 입자의 함량을 조사하였다. 모래질, 실트질 그리고 점토질 입자의 크기는 국립환경과학원고시 제2018-65호 (2018.
토양조사는 표층 0∼10cm 구간의 토양을 채집하여 수행하였다.
하천유량이 가시박 성장에 끼치는 영향을 분석하기 위하여 미호천내 유량변화에 따른 가시박의 개체밀도 변화를 조사하였다(Fig. 5). 가시박은 주로 제외지 중에서 천변에서 서식하고 있기에 가시박이 침수되는 유량조건을 조사하여 비교분석할 필요가 있다.

대상 데이터

가시박 서식지 토양 입도분석은 19개 지점 전체를 대상으로 실시하였으며, 가시박 개체밀도 조사는 15개 지점에서 수행되었다. 가시박 개체밀도와 수질 및 유량과의 연관성 분석은 미호천 수계를 대상으로 하였다. 따라서 가시박 개체밀도 조사 15개 지점 중 금강본류 1개소 및 인근 수위·유량관측소가 없는 3개 지점을 제외한 11개 지점을 연구대상으로 실시하였다 (Table 1).
모니터링은 하천의 제외지를 대상으로 하고 그 외의 발견된 개체 또는 군집은 제외하였다. 가시박 서식지 토양 입도분석은 19개 지점 전체를 대상으로 실시하였으며, 가시박 개체밀도 조사는 15개 지점에서 수행되었다. 가시박 개체밀도와 수질 및 유량과의 연관성 분석은 미호천 수계를 대상으로 하였다.
가시박 서식지별 하천의 유량조사는 물정보포털(www.water.or.kr) 자료를 활용하였다. 유량자료는 가시박 서식지점과 일치하거나 인근에 위치한 미호천내 6개 수위측정국(증평, 북일, 청주, 원주시, 석화, 합강)(Fig.
가시박 조사는 하천 제외지 수변구역내 서식지를 대상으로 서식지 내 개체수를 조사하였다. 토양조사는 표층 0∼10cm 구간의 토양을 채집하여 수행하였다.
따라서 가시박 개체밀도 조사 15개 지점 중 금강본류 1개소 및 인근 수위·유량관측소가 없는 3개 지점을 제외한 11개 지점을 연구대상으로 실시하였다 (Table 1).
가시박은 주로 제외지 중에서 천변에서 서식하고 있기에 가시박이 침수되는 유량조건을 조사하여 비교분석할 필요가 있다. 따라서 미호천의 가시박 서식지점과 일치하거나 인근에 위치한 6개 수위국의 2018년 평수량 및 풍수량를 기준으로 이를 초과하는 2016년 이후 일유량 이벤트 횟수를 상관성 연구에 활용하였다. 미호천의 평수량 및 풍수량 초과 횟수는 최상류가 가장 적고 중류가 많은 것으로 나타났으나 하류와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
kr) 자료를 활용하였다. 유량자료는 가시박 서식지점과 일치하거나 인근에 위치한 미호천내 6개 수위측정국(증평, 북일, 청주, 원주시, 석화, 합강)(Fig. 2)의 2016년 1월에서 2020년 9월까지 일자료를 이용하였다. 또한 2018년 한국수문조사연보를 기준으로 6개 수위 국별 평수량(Normal flow) 및 풍수량(Plentiful discharge)을 적용하여 2016년 이후 평수량 및 풍수량 이상의 유량증가 이벤트가 발생한 횟수를 조사하여 서식지별 개체밀도 영향도와 상관성을 분석하였다.

데이터처리

004mm 미만으로 설정하였다. 또한 지점별 가시박의 개체밀도가 서식지 토양입자 크기별 함량에 영향을 받는지 판단하기 위해 단순회귀분석을 시행하였다.

이론/모형

모래질, 실트질 그리고 점토질 입자의 크기는 국립환경과학원고시 제2018-65호 (2018.12.21.) ‘수질오염공정시험기준’에 따라 각각 0.063∼2mm 미만, 0.004∼0.063mm 미만, 0.004mm 미만으로 설정하였다.

성능/효과

1) 가시박 서식지 지점의 토양은 모래질이 평균 57.8%, 실트질이 41.5%, 점토질은 0.7%로 나타났다. 즉 가시박은 높은 모래질 함량, 적정한 실트질 및 적은 점토함량에서 잘 성장하는 것으로 평가되었다.
2) 가시박 개체밀도와 하천 유량변화와의 상관성은 매우 낮은 것으로 나타났으나 가시박의 침수는 성장에 악영향을 주는 것으로 나타났다. 수질과 가시박의 개체밀도도 상관성은 매우 낮게 평가되었다.
4). 가시박 서식지 지점의 토양은 모래질이 평균 57.8%, 실트질이 41.5%, 점토질은 0.7%로 나타났다. 미호천 유역의 토양 성분 함량 간 단순회귀분석을 시행한 결과 모래질 함량은 실트질 함량이 감소할수록 증가하였다.
단순회귀분석을 통하여 가시박 개체밀도와 서식지 토양입도 간의 상관성을 분석하였다. 가시박의 개체밀도는 실트질과 점토질이 적어질수록 증가하는 것으로 나타났다. 가시박이 성장하는 15개 조사지점의 모든 토양 내 모래질 함량은 45% 이상으로 높게 나타났다.
가시박의 개체밀도는 실트질과 점토질이 적어질수록 증가하는 것으로 나타났다. 가시박이 성장하는 15개 조사지점의 모든 토양 내 모래질 함량은 45% 이상으로 높게 나타났다. 이러한 가시박 밀도와 토양과의 관계로 평가할 때 가시박은 높은 모래질 함량, 적정한 실트질 토양 및 적은 점토함량에서 잘 성장하는 것으로 평가되었다.
7%로 나타났다. 미호천 유역의 토양 성분 함량 간 단순회귀분석을 시행한 결과 모래질 함량은 실트질 함량이 감소할수록 증가하였다. 이는 대부분의 조사지점에서 점토질 함량비가 매우 낮았기 때문이다.
따라서 미호천의 가시박 서식지점과 일치하거나 인근에 위치한 6개 수위국의 2018년 평수량 및 풍수량를 기준으로 이를 초과하는 2016년 이후 일유량 이벤트 횟수를 상관성 연구에 활용하였다. 미호천의 평수량 및 풍수량 초과 횟수는 최상류가 가장 적고 중류가 많은 것으로 나타났으나 하류와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. Fig.
미호천 수계의 수질농도는 하류로 갈수록 농도가 상승하고 있으며 중류지점을 거치면서 급격하게 증가한다. 수질농도가 높아질수록 가시박의 개체밀도는 낮아지는 경향을 보였으나, p-value가 0.05 보다 높게 나타나 상호 상관성은 낮은 것으로 평가되었다. 그러나 일반적으로 침수에 의하여 수질이 가시박과 직접적 접촉이 이루어질 경우 수질은 양분을 공급하는 역할을 할 수 있다.
가시박이 성장하는 15개 조사지점의 모든 토양 내 모래질 함량은 45% 이상으로 높게 나타났다. 이러한 가시박 밀도와 토양과의 관계로 평가할 때 가시박은 높은 모래질 함량, 적정한 실트질 토양 및 적은 점토함량에서 잘 성장하는 것으로 평가되었다. 즉, 가시박은 실트질과 점토에서 적정한 양분을 공급받으면서 건조한 토양에 성장하는 것으로 판단된다.
7%로 나타났다. 즉 가시박은 높은 모래질 함량, 적정한 실트질 및 적은 점토함량에서 잘 성장하는 것으로 평가되었다.
미호천의 경우 최상류부터 하류까지 모래질 함량이 실트질보다 높아 가시박 성장에 적정한 조건으로 나타났다. 특히 미호천 최상류 지점은 모래질 함량이 약 70%을 차지하고 있기에 가시박 성장에 최적의 조건을 갖춘 것으로 나타났다. 그러나 가시박 서식지내 토양 입자 크기별 함량이 가시박의 피도 및 출현 수에 어떤 영향을 주는 지는 본 연구결과 만으로 판단하기에는 어려움이 있다.
5는 가시박 개체밀도와 평수량 및 풍수량 초과 이벤트 횟수와의 상관성을 분석한 결과이다. 평수량 및 풍수량을 초과하는 유량 발생이 증가할수록 가시박의 개체밀도는 낮아지는 경향을 보였다. 그러나 p-value가 0.

후속연구

3) 하천에서 가시박 성장을 제한하기 위해서는 높은 함수량 유지, 사질토 함량 저하, 다층 식재 구조 형성 등과 같은 서식 조건 파괴가 필요하다. 즉, 높은 함수량 유지를 위해서는 하천이 적정한 수심을 유지하도록 유역에 제내지 물순환 구축(둠벙, 저수지, 인공습지, 홍수터 및 범람원 복원 등) 전략과 제외지 성장조건 제한(버드나무 군락을 이용한 다층 식재, 생태습지 조성 등) 전략이 필요하다.
4) 본 연구결과는 하천의 자연성 회복을 위해 수행되는 다양한 하천 관련 사업(미기능 보제거 사업, 생태하천복원 사업, 하천정비사업 등) 추진시 바뀐 하천환경에 의하여 늘어난 사질토와 실트질 토양에 의하여 가시박 성장이 우려되는 지역에 대한 효율적 가시박 관리기법 도출에 활용될 수 있다.
따라서 본 연구는 현장 여건에 맞는 친환경적이고 지속가능한 가시박 관리기법 도출을 위해 가시박 서식지 개체밀도와 해당 지점의 토양 특성, 하천의 유량, 수질 등과의 상관성을 규명하기 위해 수행되었다. 본 연구결과는 하천의 자연성 회복을 위해 수행되는 다양한 하천 관련 사업(생태하천복원사업, 하천정비사업 등)시 가시박의 효율적 관리기법 도출에 활용될 수 있다.

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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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