보고서 정보
주관연구기관 |
군산대학교 Kunsan National University |
연구책임자 |
이점숙
|
참여연구자 |
이건형
,
나종길
,
임병선
,
민병미
,
이지왕
,
양기철
,
장진호
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2006-07 |
과제시작연도 |
2003 |
주관부처 |
환경부 |
과제관리전문기관 |
한국환경기술진흥원 |
등록번호 |
TRKO201100003070 |
과제고유번호 |
1480001716 |
사업명 |
차세대핵심환경기술개발 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
염생식물.보존군락지.식재기법.염습지 복원.halophyte.conservation community.planting technique.restoration of salt marsh.
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초록
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육상으로부터 해양으로 이행되는 이행대에 분포하는 염생식물 군락지는 생물다양성이 높고, 다양한 생태적 기능을 갖는 곳으로 감소추세종과 멸종위기종의 40%가 존재하는 생물자원의 보고로써 미래를 위한 유용 유전자원의 지속적인 유지와 파괴된 해안 생태계의 복원을 위하여 염생식물 군락의 현장보존 기술은 시급하게 개발되어야 할 과제이다. 우리나라 서 . 남해안 염습지 염생식물을 보존하기 위해서 생물의 다양성과 먹이 연쇄를 유지하면서 건강한 생태계의 기능을 극대화 할 수 있도록 알맞은 장소와 시기에 적절한 기술의 도입을 목적으로
① 염
육상으로부터 해양으로 이행되는 이행대에 분포하는 염생식물 군락지는 생물다양성이 높고, 다양한 생태적 기능을 갖는 곳으로 감소추세종과 멸종위기종의 40%가 존재하는 생물자원의 보고로써 미래를 위한 유용 유전자원의 지속적인 유지와 파괴된 해안 생태계의 복원을 위하여 염생식물 군락의 현장보존 기술은 시급하게 개발되어야 할 과제이다. 우리나라 서 . 남해안 염습지 염생식물을 보존하기 위해서 생물의 다양성과 먹이 연쇄를 유지하면서 건강한 생태계의 기능을 극대화 할 수 있도록 알맞은 장소와 시기에 적절한 기술의 도입을 목적으로
① 염생식물보존 군락지 발굴 ② 염생식물종과 유전자 보전 전략수립 ③ 염생식물 생육특성 규명 및 식재기법 개발 ④ 염생식물과 환경요인과의 관계성규명 ⑤ 염생식물 발아 및 정착 유도기술개발 ⑥ 염생식물 적지 선정전문가 시스템 개발을 위한 연구가 다음과 같이 충실하고 성실하게 이루어졌다.
① 우리나라 서 . 남해안 59개지소에서 해안에 분포하는 염생식물상, 종조성과 군락구조, 현존식생도 및 생물량 등을 측정하고 각 지역별로 조사된 염생식물을 기준으로 유사도 지수를 산출한 결과 염습지 유형별로 그 값이 높게 나타남으로써 우리나라 서 . 남해안은 해안 염습지와 하구 염습지로 구분되며 해안 염습지는 사질성, 사구성 및 점토성 염습지로, 하구 염습지는 염소택지와 하구성 염습지로 세분되었다. 해안 염습지는 기질에 따라 사질성, 사구성 및 점토성으로 나뉘는데 그곳의 식생역시 그 기질에 따라 해홍나물, 순비기나무 및 칠면초로 우점군락이 뚜렷하게 구별되었으며, 하구성 염습지 역시 기질에 따라 사질성과 점토성으로 나뉘고 전자는 천일사초와 지채군락이, 후자는 칠면초 군락이 우점군락으로 확연하게 구분되었다. 한편 염생식물 보존 군락지 발굴을 위한 정량적 평가를 실시한 결과 해안 염습지중 대표적 사질성 염습지는 신학과 무안으로 생물종 다양성과 자원적 가치가 높은 지역에, 사구성염습지는 사구미와 선유도로 생물종 다양성과 지형경관이 뛰어난 지역에, 점토성 염습지는 곰소, 대부도 및 강화도로 종풍부도와 자연성이 뛰어난 지역에, 그리고 하구성 염습지는 순천과 학당으로 생물종 풍부성과 종 다양도 및 자원적 가치가 높은 지역이 선정되었다.
② 나문재 속의 형태적 다양성과 분자계통학적 특성 및 종의 실체를 규명하기 위하여 나문재 속 식물들을 대상으로 형태해부학적 특성을 조사하고 ITS염기서열과 Plastid gene psbB-psbH spacer염기서열을 확정한 결과 4개의 그룹으로 나누어 졌는데 나문재와 기수초는 계통도에서 독립된 종으로 나타나고, 칠면초는 종특이성을 가지고 있으며 해홍나물과 방석나물은 계통도에서 혼재하여 나타나 종을 구별 할 수 없었으며 동일한 종의 형태적 변이형으로 판단되었다. 염생식물의 복원적지를 선정하기 위하여 각 염생식물의 지역간, 지역내 동일종간의 유전자 다양성을 RAPD분석과 SSR분석방법을 적용한 결과 칠면초는 강화와 대부도가, 해홍나물은 무안이, 갈대는 학동이, 갯잔디는 무안이 복원적지로 판단되었으며, 단위 면적당 개체군에서 AFLP의 distance matrix에 근거한 단위 면적당 유전적 변이값(ST)을 비교하여 이들의 유전적 다양성의 지표를 평가하고 이들에 근거하여 최소보존 면적을 산출한 결과 칠면초의 경우 유전적 다양성이 유지되는 자연개체군을 보존하기 위해서는 최소한 100×100㎡의 면적이, 해홍나물은 100×100㎡, 갯잔디는 50×50㎡, 갈대는 500×500㎡의 면적이 유지되어야 할 것으로 판단된다.
한편 본 연구를 통하여 칠면초의 유전체 은행이 만들어졌으며, 칠면초, 해홍나물, 갯잔디, 갈대의 cDNA유전자 은행이 구축됨으로써 염생식물 유전자원은 영구보존되며 향후 유전자 구조와 기능의 연구에 초석을 마련하였다.
염생식물의 근권으로부터 분리된 균주를 RDP database와 Genebank database를 이용하여 비교, 동정한 결과 칠면초의 근권에서 11종이, 해홍나물의 경우 6종, 갯잔디의 경우 9종 및 갈대의 경우 12종 등 총 53균주가 분리되었으며 Proteobacteria α group이 10종, Proteobacteria γ group이 25종, Firmicutes group이 16종, Actinobacteria group이 2종 동정되었으며 염기서열들은 GenBank sequence database에 등록하였다. 한편, 해홍나물군락에 분리한 적용균주를 투여한 결과 근권 미생물이 염생식물 생장에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
③ 염생식물의 군집형성과 유지기작은 각 개체군이 발아 및 정착단계에 환경요인과 상호작용을 통해서 성장과 사망의 과정을 거치는 동안 가장 결정적인 영향을 받으며 칠면초는 준 동시성 발아형으로 길이생장과 뿌리 생장이 빠르게 이루어짐으로써 초기 정착에 유리한 생장전략을, 해홍나물은 연속성 발아형으로 줄기생장보다 뿌리 발달이 뚜렷하여 해수 가장자리의 불안정한 환경에 적응하는 생장전략을, 퉁퉁마디는 연속성 발아형으로 뿌리 생장이 미약하여 초기 정착이 늦은 경향을, 나문재는 연속성과 준 동시성 발아형으로 건조한 고위 염습지에 생육하는 서식 패턴을 갖고 있어 뿌리 발달이 줄기생장보다 앞서는 생장전략을, 갯개미취는 연속성과 준 동시성발아형이며 2년생으로 시간의 흐름에 따라 급격하게 줄기와 뿌리의 생장이 이루어져 일년생인 다른 종보다 자원이용률이 훨씬 유리한 생장전략을 갖는 것으로 나타남으로써 저위 염습지에 생육하는 칠면초와 해홍나물은 유식물 생장초기에 많은 뿌리를 지표면 가까이에 넓게 뻗음으로써 지하수위가 높고 함수량이 많은 환경에서 정착하는데 유리한 전략으로, 중위 염습지에 생육하는 갯개미취와 퉁퉁마디는 생장중기에 비교적 많은 뿌리를 내리고, 그 이후 계속해서 깊게 뻗어서 비교적 안정된 환경에 유리한 전략으로, 고위 염습지에서 생육하는 나문재는 뿌리의 생장이 중기 이후에야 빨라졌지만 후기의 생장은 가장 깊이 뻗음으로써 지하수위가 낮고 염도가 낮은 환경에 적응하는 식물의 생장전략을 갖는 것으로 사료된다.
한편 갈대와 갯잔디의 자연군락을 인위적으로 식재하여 성공하기 위해서는 담수유입이 필수적이며, 갈대의 경우 9월 이전에 식재지 주변에서 갈대의 근경을 채취하여 이용하는 것이 적당한 것으로, 갯잔디는 군락의 주변에서 새로 발생한 포복경을 이용하여 식재하는 것이 적당한 것으로 나타났다. 그러나 중요한 것은 주변에 이들식물이 현재 분포하고 있는지의 여부를 조사하여 일부라도 이들 식물이 생육하고 있는 지역을 선정하는 것이 좋다.
④ 염습지 염생식물 군락에 미치는 환경요인을 규명하기 위하여 지역별, 염생식물 군락별, 염습지 유형별 주요 우점군락의 저토 환경요인을 분석하고 염생식물 군락의 생육지 특성에 따른 식물군락의 배열을 알아보기 위하여 Canonical Correspondence Analysis 분석결과 염생식물군락의 분포에 토성과 고도가 가장 중요한 요인으로 밝혀졌다. 식물군락에 따른 토양입도 분포 범위를 분석한 결과, 갯그령, 통보리사초, 갯씀바귀 및 갯쇠보리 군락은 250~1000㎛범위에서 분포하며 500㎛에 집중 분포하는 중세사 그룹, 좀보리사초 군락, 왕잔디 군락, 갯메꽃 군락 및 순비기나무 군락은 250~2000㎛범위에서 분포하며 500~1000㎛에 집중 분포하는 조사 그룹, 갯완두 군락, 갯방풍 , 모래지치 및 해당화 군락은 500~2000㎛범위에 분포하며 1000㎛에 집중 분포하는 극조사 그룹으로 구분되었다. 염생식물 분포의 육지쪽 한계고도는 갈대-갯잔디-칠면초-해홍나물 순으로 낮아지며 바다쪽 한계는 소조평균고조선인 것으로 확인되었으며, 갈대, 갯잔디, 해홍나물은 평균 0~4. 범위의 조립질퇴적물 위에서 군락을 이루는 반면, 칠면초는 평균입도 8. 내외의 세립질퇴적물 위에서 군락을 이루는 것으로 나타났다. 퇴적률은 염생식물이 분포하는 지역에서는 평균 7.6~103.1㎜/yr범위, 염생식물이 분포하지 않는 지역에서는 평균 1.7~15.3㎜/yr로 염생식물이 분포하는 지역이 분포하지 않는 지역에 비해 상대적으로 높은 퇴적률을 보임으로써 해홍나물, 갈대, 갯잔디는 해안 침식 기원의 퇴적물 유입이 많은 곳에서, 칠면초는 부유상태의 세립질 퇴적물의 유입이 많은 곳에서 유리한 생육전략을 갖는다.
⑤ 염생식물 정착을 유도할 수 있는 방법으로 소형인공둑을 이용하여 씨앗의 확산을 제어하고 퇴적상을 안정시켜 염생식물군락의 범위를 확장하고 나무상자 안에 식재하거나 씨앗 고정셀에 파종하여 염습지를 복원하는 기법을 개발하였다.
아울러 LIDAR를 이용한 정밀한 지형 측정을 통하여 염생식물군락이 형성되는 적정한 지형적 조건을 분석하고 인위적 복원과정에서 형성되는 지형 환경요인에 대해서도 분석하여 복원의 적지선정 및 모니터링에 유용한 방법임을 증명하였다.
⑥ 염생식물 적지를 선정할 수 있는 적지선정 전문가 시스템개발을 위하여 현재 우리나라 서 . 남해안의 염생식물 분포데이터(식물상, 우점군락, 식생도, 군락 면적변화 등)를 데이터베이스화하고 사용자들이 염생식물들의 분포상황을 쉽게 알아볼 수 있도록 2D Color Graphic Interface를 갖는 염생식물 분포 데이터 검색 시스템을 개발하였다. 개발된 염생식물 적지선정 시스템은 인터넷상에서 웹 서비스에 의한 정보 제공이 가능하다.
Abstract
▼
We investigated entire process of halophyte community formation to facilitate germination and settlement of halophytes that leads to successful growth and reproduction in the coastal salt marshes of Korea. In addition, to establish efficient strategies for conservation of halophyte communities and t
We investigated entire process of halophyte community formation to facilitate germination and settlement of halophytes that leads to successful growth and reproduction in the coastal salt marshes of Korea. In addition, to establish efficient strategies for conservation of halophyte communities and to introduce appropriate technologies for the conservation, we performed a number of diverse studies including discovery of conserved halophyte communities, establishment of conservation strategies for the genes and species of halophytes, characterization of halophyte growth, development of techniques for planting, seed germination, growth establishment, database construction for halophyte communities and environmental factors, and studies on the system development to select appropriate location of halophytes to plant. The studies mentioned above were carefully conducted as follows.
1. Discovery of conserved halophyte communities
Species compositions and dominant communities for halophytes were investigated in the coastal salt marshes and estuarine salt marshes of 59 sites in the western and the southern coasts of Korea.
Coatal salt marshes were classified into 3 types, i.e., sandy salt marshes, sandy dune salt marshes, and clayey salt marshes. Fourteen families and 44 halophyte species were found and Suaeda maritima, Zoysia sinica, Artemjsia fukudo, Limonium tetragonum communities dominated in sandy salt marshes. We found 20 families and 53 species and the dominances of Vitex rotundifolia, Carex kobomugi, E lymus mollis, Carex pumila, I schaemum anthephorioides, Calystegia soldanella communities in the sand dune salt marshes. In clayey salt marshes, 7 families and 12 halophyte species were found and Suaeda japonica, Phragmites communis, Carex scabrifolia, Triglochin maritimum communities dominated.
목차 Contents
- 표지 ...1
- 제출문 ...2
- 보고서 초록 ...3
- 요약문 ...5
- SUMMARY ...24
- CONTENTS ...37
- 목차 ...41
- List of Figures ...44
- List of Tables ...57
- 제1장 서 론 ...64
- 제2장 국내외 기술개발 현황 ...71
- 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...76
- 제1절 재료 및 방법 ...76
- 1. 염생식물 보존 군락지 발굴 및 생태적 가치 평가 ...76
- 가. 염생식물 보존 군락지 발굴 ...76
- 나. 보존 염생식물 생태적 가치 평가 ...81
- 2. 염생식물의 분자 ? 유전학적 계통분석 ...82
- 가. 염생식물 채집과 시료의 전처리 ...82
- 나. 염색식물의 RAPD 분석 ...82
- 다. 염생식물의 ITS(Internal Transcribed Spacer) 분석 ...84
- 3. 염생식물의 복원 최적지 선정을 위한 유전자다양성 분석 ...85
- 가. RAPD에 의한 유전자 다양성 분석 ...85
- 나. 갈대의 SSR DNA 다양성 분석 ...86
- 다 . AFLP분석을 위한 식물재료 확보 및 Genomic DNA 추출 ...90
- 4. 염생식물의 유전자원 보존을 위한 cDNA 유전자은행 제작 ...90
- 가. 염생식물의 전체 RNA 추출 ...91
- 나. 염생식물의 mRNA 분리 ...91
- 다. cDNA 합성 ...91
- 5. 한국산 염생식물 나문재속(Suaeda) 속의 형태적 다양성 및 분자계통 분류학적 특성 ...97
- 가. 형태학적 특성조사 ...97
- 6. 염생식물 근권 미생물 16S rDNA 분석 ...102
- 가. 근권 및 근권 주변 토양미생물 균체수의 측정 ...102
- 나. 근권미생물의 분리 동정 ...103
- 다. 분리 동정된 균주의 생장 조건 확인 ...104
- 라. 동정된 균주의 현장 적용 ...105
- 7. 염생식물 생육특성 및 식재기법 개발 ...105
- 가. 염생식물 생육전략 규명 ...105
- 나. 갈대 및 갯잔디 자연군락의 생육특성 ...106
- 다. 갈대군락의 월별 생장 및 생산력과 토양요인 ...111
- 8. 염생식물 군락지 저토환경 특성 ...112
- 가. 토양시료의 채취 및 분석 ...112
- 9. 염생식물 군락지의 퇴적환경 ...113
- 가. 염습지 주변 표층퇴적물의 공간분포 ...113
- 나. 염습지 지형단면 및 변화 ...115
- 다. 염습지 퇴적물의 분포 및 변화 ...116
- 10. 염생식물 정착 유도모형 기술개발 ...118
- 가. 조사지 현황 ...118
- 나. 염생식물 군락의 확장 및 식재 실험 ...118
- 다. 소형인공둑의 종류, 형태 ...120
- 라. 지형학적 분석 ...122
- 마. 퇴적지형변화 ...126
- 11. 염습지 염생식물의 적지 선정 시스템 개발 ...126
- 가. 염생식물 적지 선정 시스템 개발 ...126
- 제2절 결과 및 고찰 ...130
- 1. 염생식물 보존 군락지 발굴 및 생태적 가치평가 ...130
- 가. 우리나라 서·남해안염습지에 분포하는 염생식물 ...130
- 나. 염생식물 보존군락지 발굴을 위한 평가 ...264
- 다. 염습지 복원을 위한 염생식물의 보존가치 평가 등급화 ...267
- 2. 염생식물 종 및 유전자 보존 전략 수립 ...268
- 가. 염생식물의 분자유전학적 분석 ...269
- 나. 염생식물의 ITS(Internal Transcribed Spacer) 분석 ...272
- 다. 염생식물의 복원 최적지 선정을 위한 유전자 다양성 분석 ...279
- 라. AFLP 분석을 위한 식물재료 확보 및 Genomic DNA추출 ...302
- 마. 염색식물의 유전자원 보존을 위한 cDNA 유전자은행 구축 ...310
- 바. 한국산 염생식물 나문재속 (Suaeda) 속의 형태적 다양성 및 분자계통 특성 ...318
- 사. 염생식물 근권 미생물 16S rDNA 분석 ...361
- 3. 염생식물 생육특성 및 식재기법 개발 ...383
- 가. 염습지 현장에서 염생식물의 생육동태 파악 ...383
- 나. 실험실 내 염생식물의 생육동태 검증 ...390
- 다. 교차실험에 의한 염생식물의 생태적 특성 ...394
- 라. 시간경과에 따른 식물상 및 식물군락의 변화 ...398
- 마. 시간경과에 따른 식물군락 크기 변화 ...426
- 바. 염생식물 군락 크기 변화에 따른 환경요인 변화 ...435
- 사. 갈대 및 갯잔디 자연군락의 생육특성 ...446
- 4. 염생식물 군락지의 저토 환경 특성 ...487
- 가. 염생식물 우점군락의 저토환경요인 ...487
- 나. 염생식물 우점종의 저토환경요인 분포범위와 군락구조분석 ...526
- 다. 염생식물 복원종의 생육적지 범위선정 ...532
- 라. 토양 입도에 따른 염생식물 분포 ...538
- 마. 토양입도에 따른 해안사구 식물군락의 CCA Ordination분석 ...545
- 5. 염생식물 군락지의 퇴적환경 ...546
- 가. 염습지 주변 표층퇴적물의 공간분포 및 특성 ...546
- 나. 염습지 지형단면 특성 및 변화 ...559
- 다. 염습지 퇴적물의 분포 및 변화 ...566
- 라. 염습지 퇴적환경 보존 및 관리방안 ...578
- 6. 염생식물 발아 및 정착 유도 모형장치 개발 ...579
- 가. 염생식물 발아 및 정착 유도 장치 모형 개발 ...579
- 나. 염생식물의 식재 ...611
- 다. 씨앗고정 셀을 통한 염생식물 생육유도 ...616
- 7. 염습지 염생식물의 적지 선정 시스템 개발 ...621
- 가. 염생식물 분포 데이터베이스 서비스 시스템 ...621
- 나. 염습지 염생식물 적지 선정 시스템 개발 ...633
- 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...637
- 제1절 연구개발 목표 달성도 ...637
- 제2절 연구개발 기여도 ...640
- 1. 염생식물보존군락지 발굴 및 보존군락지의 정량적 보존가치등급 설정 ...640
- 2. 한국 해안 염생식물도감 출판 ...640
- 3. 염생식물계통분류학적 위치 정립 및 유전자보존전략수립 ...642
- 4. 염생식물 근권 미생물유전자원 확보 ...642
- 5. 염생식물의 정착유도기술개발 ...644
- 6. 염생식물 적지 선정전문가 시스템 개발 ...645
- 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ...646
- 1. 환경 정화를 위한 선구종...646
- 2. 간척지 고염도 토양의 개선...646
- 3. 특이한 경관 요소...646
- 4. 옥외 레크레이션 자원 및 녹지화...647
- 5. 습지 복원 기술사업...647
- 제6장 해외 과학 기술 정보 ...648
- 1. 미국...648
- 2. 일본...648
- 3. 유럽...650
- 제7장 참고문헌 ...651
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