초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
본 연구에서는 2011년부터 2013년까지 3년간 유기농경지와 관행농경지의 콩밭, 사과 과수원, 논에서 절지동물 및 수서생물 다양성 비교 연구를 수행하면서 확보된 생물 종 인벤토리 자료를 바탕으로 농경지에서 현지 내 생물다양성 보존을 위한 가능성을 검토하고자, 유기농 또는 관행 농법, 농자재 등 투입 기술이 농경지 내 절지동물 등의 생물다양성 수지(balance)에 미치는 영향을 분석, 평가하고 농업 생산뿐만 아니라 생물다양성 보존에도 효과적인, 유기농 관리기술을 제시하고자 하였다. 그 결과, 유기농 콩밭에서

Ⅳ. 연구개발결과
본 연구에서는 2011년부터 2013년까지 3년간 유기농경지와 관행농경지의 콩밭, 사과 과수원, 논에서 절지동물 및 수서생물 다양성 비교 연구를 수행하면서 확보된 생물 종 인벤토리 자료를 바탕으로 농경지에서 현지 내 생물다양성 보존을 위한 가능성을 검토하고자, 유기농 또는 관행 농법, 농자재 등 투입 기술이 농경지 내 절지동물 등의 생물다양성 수지(balance)에 미치는 영향을 분석, 평가하고 농업 생산뿐만 아니라 생물다양성 보존에도 효과적인, 유기농 관리기술을 제시하고자 하였다. 그 결과, 유기농 콩밭에서 절지동물 2강11목108과139속139종, 관행 콩밭에서 2강10목102과115속116종, 총 1,211마리의 개체를 채집하였다. 본 연구의 조사 첫해인 2011년에는 밭 주변 경관 요소가 우수하였던 관행 콩밭에 비해 유기농 콩밭에서 생물다양성이 상대적으로 낮았으나, 그 후 2년간 지속적으로 동계 호밀 녹비 재배와 메리골드 주위작 실시를 함으로써 관행 콩밭보다 높은 생물다양성 유지와 상품화 가능한 콩의 생산성을 증가시키는 효과를 동시에 얻을 수 있었다. 따라서 유기농경지에서도 현지 내 생물다양성 보존을 위해서는 유기농업에 적절한 생물다양성 관리 기술이 요구되며, 이러한 생물다양성 관리기술이 농업 생산성을 저하시키지 않고 적용될 수 있음을 보여주었다. 본 연구를 통하여 관행농에서 화학농약에 의한 영향으로 생물다양성 수지(balance) 변동을 보여주는 지표종으로 애꽃노린재, 장님노린재 등 천적노린재류가 선발되었다. 유기농법에 의하여 영향을 받는 지표종으로는, 메뚜기목, 거미목이 겨울철 호밀 녹비 윤작 재배의 영향으로 수지 변동을 보였으며, 동반식물로 메리골드를 주위작하는 경우 톱다리개미허리노린재와 애꽃노린재가 각각 밀도 변동을 보여주었다. 한편, 사과원에서 채집된 토양미소절지동물은 총 4강 14목 31과 42,983m2개체로, 유기농 과원은 3강 12목 23,046m2개체, 관행 과원은 4강 14목 19,937m2개체가 조사되었다. 토양미소절지동물의 분포와 구성 비율은 다른 양상을 보였으며, 평균 목수는 유기농 과원이 통계적으로 높았으나 평균 풍부도는 차이가 없었다. 지표배회성 절지동물은 전체 4강 14목 35과 73종 2,970개체가 조사되었으며, 유기농 과원 14목 27과 60종 1,610개체, 관행 과원 13목 28과 48종 1,360개체가 조 사되었다. 화분매개곤충은 전체 2강 13목 78과 225종 9,887개체 조사되었으며, 유기농 과원이12목 76과 192종 5,805개체, 관행 과원이 12목 68과 185종 4,082개체가 조사되었다. 두 재배지간 지표배회성 절지동물과 화분매개곤충의 평균 종수와 풍부도는 유기농 과원이 관행 과원보다 통계적으로 유의성 있게 높았다. 포식성 응애류의 경제적 가치는 유기농과 관행에서 약간의 차이는 있으나 천적이 서식할 수 있는 공간과 환경이 조성된다면, 농약 사용 감소, 생태계 균형유지, 농가 소득 증대 등의 효과를 가져 올 수 있을 것으로 평가되었다. 화분매개곤충의 경제적 가치는 유기농이 관행에 비해 약간 높게 나타났으며, 이는 인공 수분으로 인한 노동력 감소를 절감할 뿐 아니라 과실의 정형과율을 증가 시키고 품질을 향상 시킬 수 있는 효과를 줄 수 있을 것으로 평가되었다. 논에서는 관행농경지에서는 3문 5강 13목 29과 40종, 유기농경지에서는 4문 7강 19목 34과 48종의 수서무척추동물이 출현하였으며, 자연농법을 수행한 유기농경지에서 는 3문 5강 15목 32과 47종이 관찰되었다. 조사지역 논에서 출현한 수서무척추동물 중 수서곤충류의 비율이 64∼69%의 비율로 높은 구성비를 보였으며, 수서곤충 중 파리류의 비율이 가장 높은 평균 23%를 차지하였다. 관행 논과 자연농법 논에서는 딱정벌레류의 아우점화가 확인되었으나 유기농 논에서는 잠자리(Odonata)류의 비율이 높았다. 관행 논과 대비하여 유기농 논생태계의 종 구성현황이 다양한 특징을 나타냈으며, 유기농경지 논의 환경 지표생물종으로 풍년새우(Branchinella kugnumaensis), 두날개하루살이(Cloeon dipterum) 등이 선발되었다. 이와 더불어 본 연구에서는 관행 및 유기농 경작지에서 생물다양성 조사 과정에서 채집된 생물 시료로부터 DNA 바코드 인벤토리를 구축하고자, 관행 및 유기농 콩밭에서 채집된 198점의 표본에 대하여 127종 170개의 DNA barcode를 확보하였으며 유기농과수원과 논습지로부터 응애류 38종 115점, 곤충류, 연체동물, 환형동물 등 총 273종 430개의 DNA barcode를 확보하였다. 또한 DNA barcode 효율 증대를 위하여 다양한 PCR primer 개발 및 효율적 DNA extraction 방법을 개선하였다.

Abstract ▼

The benefits of organic farming to biodiversity in agricultural ecosystems continue to be debated. In order to study on these topics, we conducted an inventory databases from macroinvertebrates biodiversity including aquatic insects to soil microinvertebrates using DNA barcoding technologies with th

The benefits of organic farming to biodiversity in agricultural ecosystems continue to be debated. In order to study on these topics, we conducted an inventory databases from macroinvertebrates biodiversity including aquatic insects to soil microinvertebrates using DNA barcoding technologies with their COI gene. In the construction of biodiversity inventory from organic and conventional farm fields, we investigated balances of biodiversity dynamics such as fluctuation of species richness and abundance by season, spacial distribution of key species in farm fields and marginal border area as their habitats. On average, organic farming significantly increased species richness than conventional farming. Especially, micro-habitat structure and its quality such as border area planted with companion plant had an effect on biodiversity of arthropod in soybean fields. For monitoring of biodiversity balance depending on landscape context and agricultural inputs for farming, three groups of key species (predatory Hemiptera species and Araneae, and Orthoptera) were selected as species groups responding to the forcing events such as chemical pesticides, soil covering with plastic in conventional farming, rotational planting of winter rye as green manure and landscape management in the border area of organic fields using merigold as a companion plant. These key species showed an extinction debt pattern in conventional farming and an immigrant credit pattern in organic farming even for relatively short time of 3 years. Thus, it is suggested that not only key species richness and abundances but also soybean yields were increased by the organic farming methods as land-sharing strategy at the local farm field scale. In agriculture systems, the activity of insect fauna is influenced by management practices through change in the orchard environment from cultivation, the application of synthetic fertilizers and pesticides. Insect fauna of apple orchards are crucial and play a important role in production. The diversity of these insect fauna are heavily depend upon the management practices in apple orchards. Habitats structure and distribution of key insects affect by the management practice adopted. The study was conducted in organic (n=5) and conventional (n=5) apple orchards from five locations in Gyeoungbuk. Investigation was carried out from three arthropod categories, such as; soil microarthropods, soil dwelling arthropods and pollinators by employing soil sample collection, pitfall trap and yellow pan trap respectively. Species richness, abundance and diversity were compared and analysed between organic and conventional management systems and among locations. Significantly higher order of soil microarthropods was found in organic. However, abundance was not different. Mean number of orders and abundance of soil microarthropods was vary according to locations within orchard managements. Family and abundance of soil arthropods relative to functional group, predator group was significantly different between orchard management practices. But, detritivore group was not different. Pitfall trap result showed that Coleoptera and Areane was most dominant orders. Species richness and abundance of soil dwelling arthropod and pollinators was significantly higher in organic, however, it was vary according to locations. Predator and herbivore of soil dwelling arthropods was higher in organic. In yellow pan traps, Hymenoptera was the most dominant in organic apple orchard. Within this order, species richness and abundance of Andrenidae, Magachilidae and Apidae were higher in organic. From economic point of view, by conserving natural enemies and pollinators in apple orchards can save money and sustainable.
Macroinvertebrates were examined to elucidate community structures of a total of 5 rice paddy types, Korea. A total of 67 species were found in the study sites. Generally, macroinvertebrates were dominated by P omacea canaliculata. H ippeutis cantori in organic rice field. Also, aquatic insects were dominated by Diptera, which constituted 23% of the total number of species collected. The diversity of macroinvertebrate in several organic rice paddies was higher than that of conventional rice field. The organic rice paddy and non-pesticide agricultural area were also diverse. Samplings were used to detect the influence of farming activities on macroinvertebrate community variation. The study indicated that studied sites showed difference in their macroinvertebrate composition, and these differences are strongly related to differences in habitat quality and microhabitats.
A DNA barcode reference library for agricultural field collected invertebrates was secured which aimed to monitor a biodiversity of organic and conventional fields. Total DNA was extracted from a leg or a piece of body and from a whole body of small animal by non-destructive method then remained body or cuticles were kept as a voucher specimens. A total 430 DNA barcode for 273 species including insects, spiders, mites, mollusks and annelids were secured and the sequences were deposited to GenBank. Additionally, a new PCR primers for mites were also developed which performed an enhance PCR success for the spider mites.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 9
• 제 1 장 서 론 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 15
• 제 1 절 유기농 밭에서 절지동물 다양성 수지 개발 ... 15
• 제 2 절 유기농 사과 과수원의 절지동물 다양성 평가 ... 39
• 제 3 절 관행 및 유기농 논에서의 절지동물 지표종 발굴 조사 ... 106
• 제 4 절 유기농경지 생물다양성의 분자생물학적 데이터 확보 및 분석 ... 130
• 제 4 절 결론 ... 142
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 144
• 제1절 세부과제별 정성적 연구목표대비 달성도 ... 144
• 제2절 정량적 목표대비 달성도 ... 145
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 146
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 147
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 147
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 148
• 제 9 장 참고문헌 ... 149
• 끝페이지 ... 153