초록 ▼

정수식물의 낙엽분해는 수중생태계의 에너지 흐름, 물질순환과 같은 생태적 기능에서 중요한 과정의 하나이다. 그러나 정수식물의 초기 낙엽 특성과 낙엽분해속도의 관계와 낙엽 분해 과정이 명확히 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 정수식물의초기 낙엽의 화학적 조성과 형태적 특성이 낙엽분해속도에 미치는 영향을 규명하고자, 팔당호 연안대에서 정수식물 10종에 속하는 총 16 종류의 다양한 낙엽을 시료로 선택하여 12개월 동안 낙엽주머니 방법에 의하여 낙엽분해속도를 측정하였다. 낙엽의 무게 감소는 그 종류에 따라서 큰 변이를 보였는데, 1

정수식물의 낙엽분해는 수중생태계의 에너지 흐름, 물질순환과 같은 생태적 기능에서 중요한 과정의 하나이다. 그러나 정수식물의 초기 낙엽 특성과 낙엽분해속도의 관계와 낙엽 분해 과정이 명확히 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 정수식물의초기 낙엽의 화학적 조성과 형태적 특성이 낙엽분해속도에 미치는 영향을 규명하고자, 팔당호 연안대에서 정수식물 10종에 속하는 총 16 종류의 다양한 낙엽을 시료로 선택하여 12개월 동안 낙엽주머니 방법에 의하여 낙엽분해속도를 측정하였다. 낙엽의 무게 감소는 그 종류에 따라서 큰 변이를 보였는데, 12개월이 경과한 후에 낙엽의 잔존 무회분 건중량은 초기무게의 10 - 90%이었다. 정수식물의 낙엽 분해 과정을 다양한 분해 모형식에 적용한 결과,점근 분해함수(asymptotic decay function, Mt = Ae-bt + C)가 설명력이 크고 단순한 모형으로 선정되었다. 이 모형에 의하면 낙엽의 성분은 분해가 용이한 불안정 구성원과 난분해성 구성원의 두 성분으로 구성되고, 두 구성원의 상대 비율이 낙엽의 무게 감소에 영향을미친다. 낙엽 분해 과정은 초기에 불안정 구성원이 분해되어 낙엽의 무게가 급격히 감소되고, 그 후 난분해성 구성원의 비율이 증가되어 낙엽 분해가 저하되는 두 단계로 구분할 수있었다. 낙엽의 불안정 구성자의 백분율은 정수식물 낙엽의 종과 부위에 따라서 다양하게나타났는데, 줄, 연, 세모고랭이 및 큰고랭이의 잎과 도루박이 줄기에서 80% 이상으로서 비교적 많았고, 갈대, 물억새 및 애기부들의 줄기에서 30%이하로 적었다. 불안정 구성원의분해 속도 상수는 창포가 0.0131 day-1로서 가장 높았으며, 줄, 갈대 잎, 연 잎과 줄기, 세모고랭이가 0.0060 day-1 이상이었으며, 물억새 줄기 도루박이 잎 줄기, 큰고랭이, 미국가막사리가 0.0040 day-1 이하로 낮았다. 낙엽 중 불안정 구성원의 함량에 영향을 미치는 초기낙엽의 주요한 특성은 낙엽의 표면적/무게 비율, 리그닌, Mn, Fe, 흡수도, 용해도, 산용해성구성원으로 선별되었는데, 특히 낙엽의 표면적/무게 비율과 용해도가 높고 리그닌 함량이적은 낙엽에서 불안정 구성원이 많아서 무게의 감소가 빠르게 나타났다. 한편 불안정 구성원의 분해 속도에 영향을 미치는 주요한 낙엽의 특성은 낙엽의 수용성 및 산용해성 구성원의 함량과 흡수도로 나타났다. 특히 낙엽 중 수용성 구성원이 많고 탄소의 함량이 적은 낙엽에서 불안정 구성원의 분해속도가 빨랐다. 낙엽이 침수되어 분해가 시작된 지 2개월 후에 부착 세균은 1010 - 1011 cells/g의 범위로서 관찰되는데, 부착세균의 생물량에 영향을미치는 주요한 초기 낙엽 특성으로서 P, Mg, K가 선별되었다. 특히 P 함량은 세균 생물량과 높은 상관(r=0.971, p=0.0001)이 있었다. 그러나 부착세균의 생물량은 낙엽분해속도와 유의한 상관관계를 나타내지 않았다. 본 연구의 결과, 수중에서 정수식물의 낙엽 분해 과정을보다 깊이 설명할 수 있었고, 변수선택 다중회귀에 의하여 초기 낙엽의 특성으로부터 낙엽분해속도를 예측할 수 있는 모형을 유도할 수 있었다.

Abstract ▼

Litter decomposition is considered to be a key process inecological functions, such as energy flow and nutrient cycle, in the aquatic ecosystems.There have been relatively few studies documenting the relationship betweendecomposition rate and initial properties of macrophytic litte

Litter decomposition is considered to be a key process inecological functions, such as energy flow and nutrient cycle, in the aquatic ecosystems.There have been relatively few studies documenting the relationship betweendecomposition rate and initial properties of macrophytic litters.In this study, I attempted to determine the specific roles played in the decompositionof litters by initial chemical compositions and the morphological properties. Sixteendifferent litters, belonging to 10 species, were studied in the littoral zone of ReservoirPaltang. Physical properties (surface/mass ratio and water absorbency) and chemicalcompositions (C, N, P, K, Ca, Mg, Al, Fe, Mn, Zn, Cu and silicate, organicsolvent-soluble, water-soluble and acid-soluble fractions of organic matter and lignin) ofinitial litters were investigated. Litter decomposition was estimated with litter-bagmethods for 12 months. Samples were collected at 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, and 12months, the remaining ash-free dry weight being measured at each sampling time. Atthe end of 12 months, the litters had lost between 10 and 90% of their original masses.The comparison of regressions fitted to the various functions showed that the littermass loss with incubation time best fitted a asymptotic decay function (Mt = Ae-bt +C). The litters of emergent macrophytes were therefore composed of two compartments,one labile component in character that decreased quickly, and the other refractorycomponent that showed no significant decrease. The mass loss was influenced by therelative compositions of labile and refractory compartments and the decay rate of labileone. The labile compartments of litters were related to the surface area/mass ratio,lignin content and water solubility of the litters. The decay rate of labile compartmentswas positively correlated with the water-soluble component of litters and negativelycorrelated with carbon content. From the stepwise regression, the empirical modelpredicting the decomposition rate of litters was conducted with its initial properties.The biomass of epiphytic bacteria after the two-month incubation was stronglycorrelated with phosphorus concentration of the initial litters. However litter mass losswas not related to bacterial biomass.From this research, the generalized model for predicting decay rate of various littertypes of emergent macrophytes from the initial litter characteristics was constructed andthe pattern of litter decomposition process could be systematically understood.

목차 Contents

• 1. 서론...7
• 2. 연구방법...9
• 2.1 조사지 개황...9
• 2.2 낙엽주머니의 설치와 회수...11
• 2.3 낙엽의 초기 특성 조사...11
• 2.4 분해미생물의 생물량 측정...12
• 2.5 자료 처리...13
• 3. 결과...13
• 3.1 물 환경...13
• 3.2 초기 낙엽 특성의 비교...14
• 3.3 낙엽 분해 속도의 비교...18
• 3.4 낙엽 분해속도와 초기 낙엽 특성의 관계...20
• 3.5 분해 미생물 생물량과 초기 낙엽 특성의 관계...20
• 4. 고찰...20
• 5. 결론...28
• 6. 인용문헌...30
• 연구수행관련 논문발표목록서...36
• 자체평가서...37
• 연구참여인력목록서...38
• 연구비 집행내역서...39