농업생태계에서 화분매개 곤충의 다양성, 작물생산에 기능적 기여, 그리고 산불 영향 = Pollination Diversity, Funtional Contributions to Crop Production, and Responses to Wildfire In Agricultural Ecosystems

국문 초록 (Abstract)

작물생태계와 주변 경관 구조는 농업 생태계 내 화분매개자 군집과 화분매개 서비스에 영향을 미친다. 본 연구에서는 작물별 화분매개자 군집 조성과 상대 화분매개 효율을 비교하였다. 2024년과 2025년 각 작물의 개화기에 자두, 복숭아, 사과, 참깨를 대상으로 구획별 1분당 화분매개자 방문 개체 수를 조사하였으며, Bray–Curtis 거리 기반 NMDS와 PERMANOVA를 통해 군집 차이를 분석하였다. 또한 각 작물의 조사지에서 자연 서식처까지의 거리에 따른 화분매개 곤충 그룹의 반응을 분석하였다. 문헌조사를 통해 주요 화분매개 곤충의 꽃가루 운반능력을 표준화하여 화분매개 효율을 추정하였다. 분석 결과, 작물 간 화분매개자 조성 차이는 유의하게 나타났으며(p <0.001), 봄 과수(자두, 복숭아, 사과)은 꿀벌속을 제외하고 애꽃벌속과 춤파리과, 꽃등에과가 주요 화분매개자로 확인되었으며, 여름 작물(참깨)은 어리호박벌속과 가위벌속이 주요 군집을 형성하였다. 작물 특성과 개화시기개화시기에 따라 주요 화분매개 곤충이 차이가 있었다. 자연 서식지와의 거리 증가함에 따라서 애꽃벌속, 줄꼬마꽃벌속, 가위벌속, 춤파리과, 꽃등에과가 감소하였다. 반면 어리호박벌속과 뒤영벌속의 경우 증가하였다. 꿀벌속 및 나비목, 딱정벌레목은 거리의 영향을 받지 않았다. 화분매개 효율은 자두와 사과에서는 애꽃벌속이 꿀벌속과 비슷한 수치를 보였으며, 복숭아에서는 꿀벌속이 가장 높았다. 참깨에서는 꿀벌속이 가장 높은 효율을 보였으며 어리호박벌속과 가위벌속의 보완적 기여를 하는 것으로 나타났다. 화분매개자 밀도에 따른 작물의 품질 지표를 분석한 결과, 자두에서는 2024년과 2025년 모두 화분매개자 방문 밀도는 과중, 과고, 과경 등 모든 품질 지표에 대해 일관되게 양의 상관을 보였다. 복숭아의 경우 2024년에는 모든 품질 지표에서 강한 양의 상관이 나타났으나, 2025년에는 증가 방향성은 유지되었음에도 일부 지표에서 통계적 유의성이 감소하였다. 사과에서는 2024년에 대부분의 품질 지표가 화분매개자 방문 밀도 증가와 함께 유의하게 향상되었으나, 2025년에는 이러한 관계가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 사과의 종자 형성은 화분매개자 방문 밀도에 대해 연도별로 상이한 포화형 비선형 반응을 보였으며, 2024년에는 관측 범위 내에서 포화가 확인되지 않은 반면, 2025년에는 포화의 시작점이 관측 범위 내에서 나타났다. 참깨에서도 화분매개자 방문 밀도는 꼬투리당 종자 수와 천립중에 대해 증가 후 포화하는 비선형 관계를 보였으며, 실질적인 포화의 시작 구간은 두 지표 모두 약 10–15개체/분 수준에서 나타났다. 이러한 결과는 화분매개자 방문 밀도가 작물 품질 형성에 중요한 역할을 하지만, 그 영향의 형태와 강도는 작물과 연도에 따라 달라질 수 있음을 시사한다.
2025년 경북지역 발생 산불의 영향을 산불 피해의 강도와 연관시켜 조사분석하였다. 산불 전후 비교 결과, 소형 토양둥지형 야생벌류는 자두, 복숭아, 사과에서 증가하는 경향을 보였고, 대형 토양둥지형 야생벌류는 복숭아와 참깨에서 감소하였다. 꿀벌은 작물별 반응이 상이하였다. 산불 강도 증가에 따라 애꽃벌속은 자두 +29.6%, 복숭아 +26.7%, 사과 +54.2%로 증가하였고, 참깨에서는 구리꼬마꽃벌속 51%과 가위벌속이 137% 증가하였다. 화분산불강도와 화분매개자 군집의 비계량 다차원척도법(NMDS) 분석결과, 산불강도의 벡터는 소형 토양둥지형 야생벌류의 집단의 방향으로 향해 있어, 산불의 강도가 높은 지역일 수록 해당 기능군이 상대적으로 우세한 군집 조성이 [이1.1]나타났다. 본 연구를 통해 작물 시스템에서 화분매개자 군집의 구성과 기여는 작물 특성, 시기, 그리고 주변 경관 요소에 따라 달라질 수 있음을 확인하였다. 또한, 대규모 산불과 같은 교란 요인은 화분매개 곤충의 둥지 생태 특성과 비행거리에 따라 영향이 달라질 수 있음을 확인하였다. 농업생태계에서 화분매개 생태계 서비스 확대를 위한 농업생태계와 주변 경관 규모의 서식처 관리는 주요 화분매개자의 생태적 특징과 연관하여 보전과 부양 전략을 개발할 필요가 있다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 2. 연 구 사 8
• 제1 장: 농업생태계에서 화분매개 곤충의 다양성과 작물 생산에 대한 기능적 기여 19
• 재료 및 방법 19
• 결 과 27
• 고 찰 33
• 제2 장: 2025년 경북 지역 산불 이후 농업생태계 내 화분매개 곤충 군집변화 50
• 재료 및 방법 50
• 결 과 56
• 고 찰 59
• 결 론 73
• 참 고 문 헌 75
• 부 록 126
• 감사의 글 162