[논문]산불이 지질과 토심의 차이에 따른 산림토양 미생물 군집 활성도에 미치는 영향에 대한 연구

김지슬; 김준호; 정형철; 이은영

doi:10.9720/kseg.2023.1.015

초록
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화성암과 퇴적암으로 이루어진 국내 산림토양 중 표토와 심토에서 채취된 시료의 미생물군집 활성도에 미치는 산불의 영향을 알아보았다. 베타글루코시다아제의 분석결과, 화성암보다 퇴적암의 미생물군집에서 높게 나타났다. 산불 발생 초기에 효소 활성이 관찰되지 않았으나, 시간이 경과됨에 따라 활성이 회복되었다. 또한, 토양의 훼손여부와 상관없이 심토는 표토에 비해 활성이 33~46% 저해되었다. EcoPlate를 이용하여 산불이 미생물 기질이용성에 미친 영향을 알아보았다. 정상토와 훼손토의 평균반응구발색도 값 백분율은 표토에서 각각 52.7~56.8% 및 62.3~83.6%로 나타났다. 산불 발생은 토양 유기물의 분해를 촉진함으로 심토미생물군집의 다양성 및 기질이용성에 영향을 준 것으로 보여진다. 미생물군집의 종다양성지수인 샤논 인덱스(Shanon index, H)는 모든 시료의 표토에서 높게 나타났다. 샤논 풍부도는 퇴적암 토양미생물이 화성암에 비하여 높게 나타났으며, 표토가 심토보다 높게 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The effects of forest fires on the activity of microbial communities in topsoil and subsoil were investigated. Samples were collected from Korean forest soils comprising mainly igneous and sedimentary rocks. Analysis of beta-glucosidase, found higher microbial activity in sedimentary rocks than in i...

The effects of forest fires on the activity of microbial communities in topsoil and subsoil were investigated. Samples were collected from Korean forest soils comprising mainly igneous and sedimentary rocks. Analysis of beta-glucosidase, found higher microbial activity in sedimentary rocks than in igneous rocks. Enzyme activity was not observed immediately after fire, but was restored over time. The enzyme activity of subsoil was inhibited by 33~46% compared with that in the topsoil, regardless of soil damage. The effect of fire on the availability of microbial substrate was investigated using EcoPlate. The percentages of average well color development values of damaged and normal topsoil were 52.7~56.8% and 62.3~83.6%, respectively. Forest fires appear to affect the diversity and substrate availability of the subsoil microbial community by accelerating the decomposition of soil organic matter. The Shanon index, representing microbial biodiversity, was high in the topsoil of all samples; it was higher for soil microorganisms in sedimentary rocks than in igneous rocks, and higher in topsoil than in subsoil.

Keyword

표/그림 (6)

표 Table 1. Soil sample characteristics and location and coordinates collected
그림 Fig. 1. The β-glucosidase activity of soil microorganisms according to the rock type and soil depth.
그림 Fig. 2. Relative percentage of AWCD by soil rock type, soil depth, and soil degradation status.
표 Table 2. Collection site and physicochemical properties of soil samples
그림 Fig. 3. Shanon index, Shanon eveness, and richness of soil samples.
그림 Fig. 4. Utilized substrate percentage in different carbon sources according to soil samples.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국내의 화성암 및 퇴적암이 주로 분포된 산림에서 토양을 채취하여 토양의 종류 및 토심에 따른 각 토양의 미생물군집 활성도 및 그에 따른 식물생장촉진 영향을 알아보고자 수행되었다. 또한, 산불과 같은 자연재해로 인하여 훼손된 토양과 훼손되지 않은 정상토 내의 미생물을 비교함으로서 환경 변화인자가 토양미생물군집의 기질이용성과 효소(베타글루코시다아제) 활성에 미친 영향을 알아보고자 하였다.
본 연구에서는 국내의 화성암 및 퇴적암이 주로 분포된 산림에서 토양을 채취하여 토양의 종류 및 토심에 따른 각 토양의 미생물군집 활성도 및 그에 따른 식물생장촉진 영향을 알아보고자 수행되었다. 또한, 산불과 같은 자연재해로 인하여 훼손된 토양과 훼손되지 않은 정상토 내의 미생물을 비교함으로서 환경 변화인자가 토양미생물군집의 기질이용성과 효소(베타글루코시다아제) 활성에 미친 영향을 알아보고자 하였다.

제안 방법

토양의 암석성분 및 토양의 깊이에 따른 차이, 그리고 산불로 인한 훼손여부가 토양미생물의 군집수준의 생리학적 프로파일링에 미치는 영향을 알아보았다. 각 토양 시료의 혼탁액을 EcoPlate에 접종하여 120시간동안 배양하며 얻은 결과를 통해 평균반응구발색도를 계산하였다.
국내 산림토양 중 산불로 훼손된 지역(훼손토)과 훼손되지 않은 지역(정상토)의 토양을 깊이별로 채취한 후 토양미생물 군집의 생리학적 프로파일링 기법과 효소활성도를 측정하였다. 생리학적 프로파일링은 미생물군집의 기능적 다양성, 기능적 잠재력 및 기질을 이용하는 프로파일링을 통한 대사활동의 특성화를 비교하는 기법으로 분석 결과를 통하여 산불과 같은 환경변화에 따른 미생물 활동도에 미치는 영향을 알아보았으며, 토성과 깊이에 따른 토양의 특성을 알아보았다.
국내 산림토양 중 산불로 훼손된 지역(훼손토)과 훼손되지 않은 지역(정상토)의 토양을 깊이별로 채취한 후 토양미생물 군집의 생리학적 프로파일링 기법과 효소활성도를 측정하였다. 생리학적 프로파일링은 미생물군집의 기능적 다양성, 기능적 잠재력 및 기질을 이용하는 프로파일링을 통한 대사활동의 특성화를 비교하는 기법으로 분석 결과를 통하여 산불과 같은 환경변화에 따른 미생물 활동도에 미치는 영향을 알아보았으며, 토성과 깊이에 따른 토양의 특성을 알아보았다. 시험에 이용한 토양 중 퇴적암이 화성암에 비하여, 표토는 심토에 비하여 평균반응구발색도 및 베타글루코시다아제 효소의 활성 값이 높게 나타났다.

대상 데이터

실험에 사용한 토양은 국내 산림 토양으로 화성암으로 이뤄진 2곳과 퇴적암 2곳이며, 토양별로는 각 지점은 정상토 1곳과 산불로 훼손된 토양 1곳이 포함되도록 구성하여 실험하였다. 산불 화재가 발생하여 소실된 산림 토양 2개 지점은 2020년 4월과 12월에 각각 100 ha 정도 피해를 받은 경상북도 안동시(101)와 500 ha 이상의 피해를 받은 울산광역시 울주군(42)이다.
실험에 사용한 토양은 국내 산림 토양으로 화성암으로 이뤄진 2곳과 퇴적암 2곳이며, 토양별로는 각 지점은 정상토 1곳과 산불로 훼손된 토양 1곳이 포함되도록 구성하여 실험하였다. 산불 화재가 발생하여 소실된 산림 토양 2개 지점은 2020년 4월과 12월에 각각 100 ha 정도 피해를 받은 경상북도 안동시(101)와 500 ha 이상의 피해를 받은 울산광역시 울주군(42)이다. 그리고 산불로 피해가 없는 산림 토양 2개 지점은 경기도 양평시(34)와 경상북도 영덕군(68)이며, 각 토양을 채취한 위치는 Table 1에 표시하였다.

성능/효과

8% (68번, 정상토) 및 32% (101번, 훼손토)로 저하되고 있음을 보여주었다. 즉, 표토의 미생물 활성도는 지질종류의 차이와 무관하며, 훼손된 후 시간이 경과된 토양에서 심토에 비하여 높게 나타났다.
1배에 이른다. 따라서, 퇴적암의 표토는 토양미생물군집의 기질 이용성이 가장 높아서 화강암을 주종으로 하는 토양보다 퇴적암을 주종으로 하는 표토에서 미생물의 생장이 활발하고 식물의 생장에 더 도움을 줄 수 있음을 의미한다.
샤논 풍부도는 토성에 따른 차이 및 깊이에 따른 차이도 알 수 있었는데, 화성암이 변성암보다 낮게, 심토가 표토보다 낮게 나타났다. 위의 결과를 통해 퇴적암 및 표토에서 서식하는 미생물의 기질 이용이 더욱 활발함을 알 수 있었다.
위의 결과들을 통해 산불로 훼손된 토양은 산불초기에는 토심이 교란되어 심토에서도 다양한 생물의 서식이 가능하다가 시간이 경과됨에 따라 기존 토양화되는 것으로 보여진다. Fig.

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