보고서 정보
주관연구기관 |
군산대학교 산학협력단 Kunsan National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-12 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
해양수산부 Ministry of Oceans and Fisheries |
등록번호 |
TRKO201400020198 |
과제고유번호 |
1545005198 |
사업명 |
수산실용화기술개발사업 |
DB 구축일자 |
2014-11-10
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400020198 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
1. 양식장 주변 환경 조사
시험 어장의 연중 수온변화는 평균 8.6~28.0℃로 참굴이 서식하기에 적합한 수온이었으며, pH는 연중 평균 8.0~8.3으로 변화의 폭이 없이 안정적이었다.염분 분포는 연중 평균 26.2~33.6pus로 강우에 의한 영향이 크지 않았다.용존산소는 평균 4.9~9.3㎎/L, 부유물질(SS)은 5.0~16.4㎎/L, 용존무기질소 (DIN)는 0.154~0.391㎎/L, 용존무기인 (DIP)은 0.011~0.025㎎/L의 범위였다.한편, 퇴적물의 화학적산소요구량 (COD)은 4
Ⅳ. 연구개발결과
1. 양식장 주변 환경 조사
시험 어장의 연중 수온변화는 평균 8.6~28.0℃로 참굴이 서식하기에 적합한 수온이었으며, pH는 연중 평균 8.0~8.3으로 변화의 폭이 없이 안정적이었다.염분 분포는 연중 평균 26.2~33.6pus로 강우에 의한 영향이 크지 않았다.용존산소는 평균 4.9~9.3㎎/L, 부유물질(SS)은 5.0~16.4㎎/L, 용존무기질소 (DIN)는 0.154~0.391㎎/L, 용존무기인 (DIP)은 0.011~0.025㎎/L의 범위였다.한편, 퇴적물의 화학적산소요구량 (COD)은 4.2~9.6 ㎎/㎏, 강열감량 (IL)은 4.6~8.9%, 산 휘발성 황화물(AVS)은 0.03~0.06㎎/g으로 청정해역에 해당하였다.
조사해역의 식물플랑크톤은 총 37속 63종이 출현하였으며, 이 중 규조류 (Bacillariophyceae)가 35속 58종이 출현하였다.월별 19∼45종이 출현하였고, 여름철이 가장 낮았다.현존량은 50.5∼224.3 cells/㎖ 범위로, 봄과 가을에 상대적으로 높았다.우점종은 저서성 규조류인 Paraliasulcata가 전체 식물플랑크톤의 26∼32%를 차지하였고, Chaetocerossp.와 Naviculasp.순이었다.
기초생산력 산정을 위한 해면입사광 소멸계수는 0.6581~1.8086의 범위였고, 평균 1.0675±0.2725였다.월평균 일조시간은 11.2-17.0시간/일의 범위였고, 해면입사광량은 24.992~40.707×1015 Quanta/㎡/sec의 범위였다.이를 통해 산정한 기초생산력은 201.4~1, 008.1㎎C/㎡/day의 범위였고, 평균 581.8±216.3㎎C/㎡/day로 남해안의 굴양식해역과 비슷한 범위였다.
조사해역 해수의 대장균군, 분변계대장균 및 생균수는 각각 <1.8~13.0 MPN/100㎖ (GM 1.7~4.6 MPN/100㎖), <1.8~13.0 MPN/100㎖ (GM 1.7~3.2 MPN/100㎖).및 10~60 CFU/㎖(GM 12.9~37.5CFU/㎖)의 범위였다.한편 비브리오는 <3~100CFU/㎖(GM 2.9~66.2CFU/㎖)의 범위로, 완도해역의 수질상태는 우리나라 및 미국의 패류생산을 위한 허가해역의 수질기준을 충족시켰다.
우리 양식시설지 주변으로 유입되는 육상배출수는 전체 18개소로 파악되었으며, 육상배출수에 의한 오염반경은 최대 300m 이내로 평가되었고, 137.5mm의 강우 24시간 후, 굴의 분변계대장균 최고농도는 130MPN/100g으로 허용기준치를 초과하지 않았다.
2. 최적시설조건 모니터링
참굴의 위 내용물에서 환경수와 위 내용물에서 공통적으로 출현한 종은 50종으로 환경수 식물플랑크톤의 평균 80%가 소화관 내용물에서도 출현하였다.1시간 노출 시 위 내용물중 먹이량이 가장 많았다.위 내용물중 비교적 높은 빈도로 나타난 종은 Chaetoceros sp.(21.5%), Paraliasulcata(6.8%), Bacillariapaxillifer(1.8%), Skeletonemasp.(1.4%)순으로 먹이선택성 지수(E)는 각각 -0.1, -0.6, 0.1, -0.4였다.
노출시간과 시설물높이를 달리하며 양성조건별 굴의 성장 및 생존율을 조사한 결과, 최적의 수평망식 양식조건은 1~2시간 노출선에 60~70cm의 시설물높이가 최적인 것으로 판단된다.이러한 조건에서는 6개월 만에 전중 80g이상의 상품크기로 양성이 가능할 것으로 판단되며, 상품크기인 80g까지는 6-8개월, 100g까지는 12~14개월에 도달할 수 있을 것으로 판단된다.
시설조건에 따른 위생 세균상 역시 성장과 비슷한 결과를 나타내었고, 1시간 노출선에서는 허용기준치를 초과하는 경우가 없었고, 시설물의 높이는 60cm 이상이 적합하였다.한편, 입식 밀도는 세균학적적 위생에 거의 영향이 없었다.
3. 갯벌참굴 양성 모니터링
입식시기에 따른 성장변화를 구명하기 위하여 2011년 4월, 2012년 6월, 2013년 11월에 각각 100ea/bag의 밀도로 입식하여 양성한 결과, 4월과 11월 입식 개체군에서 입식이후 6~8개월만에 상품크기까지 성장하였다.이때 폐사율는 모두 5~6월에 발생하였고, 1년 패는 20~30%, 2년 패는 70~80%의 폐사가 발생하였다.그러나 11월 입식 시에는 5월 이전에 이미 상품크기로 성장하므로 수온 15℃이전에 수확이 가능하다.한편 6월 수하한 개체군은 4번의 태풍 등의 영향을 전 조사기간 중 상품크기까지 성장하지 못하였다.한편, 각각의 입식시기에 따른 출하시 위생학적 성상은 모든 시기에 허용기준치 이하로 위생학적으로 매우 양호하였다.
입식밀도에 따른 생존율의 차이는 없었지만, 전중 및 각고 성장에는 차이가 있어, 100ea/bag실험구는 오히려 중량 및 크기가 감소한 것은 높은 입식밀도에 의해 개체간 성장차이가 크게 발생하였고, 이중 큰 개체들이 폐사가 발생하였기 때문이다.입식밀도에 따른 굴의 위생학적 성상은 특별한 경향을 찾을 수 없었고, 모두 허용기준치 이하로 위생학적으로 매우 양호하였다.
참굴 혈구에 기생하는 미지의 기생충을 찾고자 PNA probe를 개발하여 PNA-clampingPCR을 실시하였고, 이를 통해 571 bp와 612 bp 증폭산물을 얻었다.이들은 각각 첨복포자충류(Apicomplexa)와 Haplosporidium nelsoni에 해당하였다.Apicomplexa에 의한 폐사유발 등에 보고는 없고, H.neloni에 대해서는 참굴 C.gigas는 다른 굴류에 비해 내병성이 강한 것으로 보고 되고 있다.
굴의 패각은 보호기능 이외에도 성장잠재력을 내포하고 있어서, 각기 다른 해역에서 채집한 굴 패각의 물성적 특성에 대해 비교하였다.완도해역에서 양성된 굴의 패각이 통영과 거제에서 생산된 굴 패각보다 패각을 형성하는 나노 구조체의 안정성의 높고, 진주층이 두터워 열분해온도가 높았다.또한 굴 패각 중 황의 함량이 상대적으로 낮아 상대적으로 오염도가 낮은 양식 환경임을 알 수 있었다.
4. 먹이생물생산능력에 의한 수용력 평가
해역의 기초생산력과 굴의 여수율을 이용하여 각 조건별 먹이가용성을 평가하였다.단위 수량당 에너지 함량은 2.06~10.30Kcal/㎥/day의 범위로(평균 5.95±2.22Kcal/㎥/day), 봄에 높았고 여름과 겨울철에는 상대적으로 낮았다.입식시기에 따라서는 2011년 4월에 입식한 경우, 입식초기부터 8월까지 먹이가 부족하였고, 이 시기에 20~30%의 페사가 발생하였다.2012년 6월 입식 개체군은 입식당시에는 충족시켰지만, 여름~가을철에 먹이부족현상이 발생하였으며, 전 조사기간 동안 높은 폐사율을 기록하였다.2012년 11월 입식 개체군은 3~5월을 제외하고는 모두 먹이가 부족하였지만, 6월부터 약 70%의 먹이가 부족한 것으로 나타났고 70~80%의 폐사가 발생하였다.한편 입식시 먹이부족은 초기 적응 및 성장과 밀접한 관련이 있고, 수온상승기에 먹이부족은 폐사와 밀접한 관련이 있었다.
밀도별로는 25ea/bag실험구는 모든 기간에 먹이를 충족시키지만 100ea/bag과 유사한 폐사율을 나타내었다.이러한 먹이부족현상과 폐사율의 상관관계는 찾을 수 없었다.
이상의 결과로부터 적정 입식시기를 결정하면, 각고 <3 cm 종패는 봄철에 입식하고, 각고 3~5cm 종패는 가을철에 입식하는 것이 성장이나 생존율 면에 용이할 것으로 판단된다.이를 통해 6~8개월에 전중 80g까지 성장하였고, 수확 시기는 수온 15℃이전에 수확하는 것이 바람직하다.한편, 입식밀도는 100~150ea/bag이 적당하지만, 밀식밀도가 높아짐에 따라 패각의 성장은 느려지고, 개체간 성장차이가 크게 발생하게 되므로 수확시기까지 남은 기간을 충분히 고려하여 밀도를 결정하여야 한다.
5. 완도해역의 갯벌참굴 경제성 평가
우리나라 연도별 수하식 굴 생산량을 BCG Matrix로 분석하면 시장점유율과 시장성장률이 낮아서 철수전략에 준하는 dog에 해당된다.따라서 새로운 포지셔닝의 갯벌참굴의 생산 확대가 필요한 시기가 되었다.갯벌참굴 종패의 각고가 3~5㎝인 경우가 B/C분석ㆍNPVㆍIRRㆍ회수기간분석 등에서 가장 경제성이 있는 것으로 평가되었고, 갯벌참굴 양식의 최적규모는 1~2㏊인 것으로 분석되었다.또한 갯벌참굴 양식이 조기에 정착되기 위해서는 중앙정부 및 지자체의 지원이 필수적인 것으로 보인다.
6. 완도해역의 갯벌참굴 양식산업 추진전략
완도해역은 지리 환경적 및 산업인프라 면에서 갯벌참굴의 산업화에 가장 적합한 지역으로 평가된다.그러나 산업화를 위해서는 공익성을 해치지 않고 자본투자가 가능한 기술개발 및 사회적 시스템이 갖춰줘야 하고, 이를 위해서는 생태양식 기법의 도입과 관련 법규의 정비가 시급하다.민간 투자를 유도하기 위해서는 단위면적당 생산성을 향상시키며 자가오염원을 효율적으로 저감시킬 수 있는 기술 개발이 요구된다.이를 통해 민간 주도의 자본투자가 가능한 환경이 조성될 것으로 판단된다.
Abstract
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Ⅳ. Results of research and development
1. Environmental monitoring
The annual range of each measurement was 8.6-28.0℃ in water temperature, 8.0-8.3 in pH, 26.2-33.6 psu in salinity, 4.9~9.3㎎/L in dissolved oxygen (DO), 5.0~16.4㎎/L in suspended matter(SS), 0.154 ~ 0.391㎎/L for dissolved inorgan
Ⅳ. Results of research and development
1. Environmental monitoring
The annual range of each measurement was 8.6-28.0℃ in water temperature, 8.0-8.3 in pH, 26.2-33.6 psu in salinity, 4.9~9.3㎎/L in dissolved oxygen (DO), 5.0~16.4㎎/L in suspended matter(SS), 0.154 ~ 0.391㎎/L for dissolved inorganic nitrogen (DIN), and 0.011 ~ 0.025㎎/L for dissolved inorganic phosphorous (DIP) in seawater. In sediment, chemical oxygen demand (COD), ignition loss(IL) and acid volatile sulfide (AVS) ranged 4.2~9.6㎎/㎏, 4.6~8.9%, and 0.03 ~ 0.06㎎/g, respectively.
Sixty-three species of phytoplankton representing 37 genera occurred throughout the experimental period. Of these phytoplanktons, most abundant group was diatoms (Bacillariophyceae) representing 58 species in 35 genera. The number of species varied between 19 and 45 on a monthly basis with lower in summer than the other seasons. The mean abundance ranged from 50.5 in January and 224.3 cells/㎖ in September (total mean 120.3 cells/㎖), with relatively higher in spring and fall than in summer and winter. The benthic diatom Paralia sulcata was most dominant from January to October, accounting for about 26~32% of the phytoplankton assemblages, and both Chaetoceros sp. and Navicula sp. were subsequently subdominant.
For estimation of primary production, light attenuation coefficient, solar irradiation period, and PAR intensity at se a water surface ranged 0.6581 ~ 1.8086 (mean 1.0675±0.2725), 11.2-17.0 hr/day, and 24.992-40.707×1015 Quanta/㎡/sec, respectively. The estimated primary production ranged 201.4-1,008.1(mean 581.8±216.3) ㎎C/㎡/day.
The bacteriological water quality met the Korean standard and US NSSP requirements for approved shellfish growing areas, with range of <1.8 to 13.0 (1.7 to 4.6 for GM) MPN/100mL in total coliform bacteria and <1.8 to 13.0 MPN/100mL(1.7 to 3.2 for GM)in fecal coliform bacteria, respectively.
A total of 18 direct pollution sources (stream water, domestic waste water, and inland fish farm waste water)influenced into the oyster growing area. The most influence radius was estimated below 300 m. After 137.5 mm of rainfall, fecal coliform levels in oyster samples did not exceed their respective tolerance levels (230 MPN/100g) after 24h, which complied with the standard for approved shellfish growing area.
2. Optimal facility condition for oyster rack
In the gut contents of the oyster, 50 species of phytoplankton, representing 33 genera, were identified, which accounted for about 80% of the phytoplankton species in the adjacent sea water. Among these, 47 species representing 31 genera were diatoms and the remaining species were dinoflagellates. The phytoplankton densities in the gut content swas significantly higher in 1 hr exposure time (p=0.001) than the other exposure times (e.g.2-4hour). The most abundant species were included Chaetoceros sp.(21.5%), Paralia sulcata (6.8%), Bacillaria paxillifer (1.8%) and Skeletonema sp.(1.4%) with 0.1, -0.6, 0. 1 and -0.4 in Electivity Indexes (E), respectively.
Depending on growth and mortality investigation, the optimal sea level for oyster rack was estimated around 110 cm, which was 1-2 hour exposure time with 60 cm rack height. In this condition, the expected harvesting period was only 6-8 month for commercial size of 80 g oyster and 12-14 month for 100g oyster, respectively.
Facility condition was also affected bacteriological sanitation of the oyster. In 1 hour exposure time, the oysters was not obviously exceeded the respective tolerance levels but not the others. The bacteriological sanitation was acceptable for the height above 60 cm in terms of rack height.
3. Monitoring oyster cultivation
In order to investigate growth performances of the oyster in terms of stocking time, we placed oyster bags in a density of 100 individuals per bag in April 2011 (Apr-11), June 2012 (Jun-12) and November 2012 (Nov-12), respectively. In Apr-11 and Nov-12, the growth of oysters was, with an initial size of 20 g in total weight and 3-5 cm in shell height, reached to commercial size over 80 g in total weight within 6-8 months. The mortality was only observed from May to June, with 20-30% for 1st and 70-80 % for 2nd yr population, respectively. When oyster stocked in November, the harvesting was conducted before this crash season, May to June, which accounted for 15-20℃ in water temperature. The population of Jun-12 did not reached to commercial size throughout the experimental period because of the stresses from transfer handling in hot summer season and typhoons in 2012. The bacteriological sanitation was always below the respective tolerance levels at landing season, regardless of stocking month.
Stocking density was not affected in mortality rate but growth performance of total weight and shell height in the oysters. The decreased total weight and shell height in the 100 ea/bag experimental group after June indicated that the higher stocking density placed, the more growth discrepancy was. The mortalities of larger oysters predeceased those of smaller ones. No obvious influence was observed a stocking density effect in the bacteriological sanitation, which was not exceeded the respective tolerance levels in all experimental stocking densities.
A PNA clamping PCR technique was conducted to identify a unknown hemocytic parasitism. Using this technique, we found two species with 571 and 612 bp in size, which was identified as Apicomplexa in Giant clam, Tridacna crocea, and Haplosporidium nelson, causative prasitism for MSX disease in C. virginica, respectively. The pacific oyster, C.gigas, has been known to be resistant to MSX disease from H.nelson, but no data, so far, available for Apicomplexa.
Oyster shells have a function of shelter from predator, and also provide a growth potential. We compare the physiochemical characteristic of the shells from three different cultural waters. The nanostructure stability of the shell from the studies waters was superior to those from Puk Bay and Hansan-Geoje Bay, the most active oyster farming waters in Korea, which was characterized as higher pyrolytic temperature and thicker nacre of the shells. Alow content of sulfur in the shell indicated that Wando waters was relatively pristine and have an affordable environment for oyster culture.
4. Estimation of carrying capacity from food availability
Estimation of food availability was numerically conducted using primary production and metabolism rates of the Pacific oysters. The unit energy content of the seawater ranged 2.06-10.40(mean 5.95±2.22) Kcal/㎥/day, with the highest content in spring. Depending on stocking month, the oysters in Apr-11 suffered from food shortage until August with 20-30% mortality. The oyster population of Jun-12 showed high mortality throughout the experimental period with food shortage during summer-autumn season. The highest mortality was observed, approximately 70%, in those in Nov-12 with 70% food shortage in June, 2013, which suffered from food shortage throughout the experimental period except March to May, 2013. These data indicated that food availability influenced the initial adaption in cultural environment and an aggressive mortality rate at spring season, 15-20℃ in water temperature. The mortality in spring season, May to June, was not influenced by stocking density, represented a similar mortality rate regardless of stocking density.
For the optimal cultivation performance in the waters, a size dependent strategy should be taken into consideration that oysters of < 3 cm in shell height should be set in spring season, March to April, but autumn season, September to November, for the oysters of 3-5 cm in shell height. By this stocking manner, the cultivation period might be taken for 6-8 month for 80g and 12-14 month for 100g in total weight. A harvesting of the oyster should be completed until mid-May before 15℃ in water temperature. Although a optimal stocking density was estimated as 100-150 ea/bag, the rearing duration should be taken into consideration because of a growth discrepancy and retarded shell growth at higher density.
5. Optimum Capacity and Economics of Pacific Oyster Farming
In this study, we analyzed the economic efficiency of oyster rack culture, an industrial value, a proposed market penetration strategies and a proper farming scale based on diverse variables. The most economic size of oyster spat was estimated to 3~5 cm in the aspect of B/C analysisㆍNPVㆍIR Rㆍpayback period. The optimum capacity for oyster rack culture estimated as 1~2 ㏊ per a household. In present status, the central and local government should continuously support the industry sectors to promote and early stabilize rack culture farming industry.
6. Strategy for establishment of oyster rack culture industry in Wando Area.
The Wando is the most suitable area for oyster rack culture in tidal flat in terms of geographic environmental and industrial infrastructure. For the promotion of the industry in Wando region, innovative techniques and regulatory alignment should be preceded to draw a private investment. The technique should not be ruin the public interest of coastal waters and effectively improve the profitability of the oyster farms. An eco-culture should be a promising technique to meet these industrial and social requirements. The eco-culture technique should lead the oyster rack culture to one of the major fisheries in Wando region.
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