점봉산에서 춘계단명식물의 Vernal Dam 효과에 관한 연구

채희명 ( Hee-myung Chae ),이상훈 ( Sang-hoon Lee ),차상섭 ( Sangsub Cha ),심재국 ( Jae-kuk Shim ) 한국환경생태학회 2016 한국환경생태학회 학술대회지 Vol.2016 No.2

우리나라는 대부분이 온대낙엽수림대에 속하며 국내 산림생태계의 구조와 기능을 연구하는데 매우 중요한 생태계중 하나이다. 특히 우리나라는 사계절이 뚜렷하여 계절에 따른 산림내의 식물계절 및 양분순환의 변화가 발생하며 특히 양분순환의 경우 계절적으로 융설 및 강우가 집중되는 시기인 초봄과 여름에 토양으로부터의 양분용탈이 대량으로 발생하게 된다. 이러한 산림 내에서 발생되는 양분의 대량 용탈은 국내에서 평가된 연구는 없으나 국외의 경우 토양 용탈로부터 소실되는 양분량은 산림생태계 내의 양분고갈을 발생시킬 정도의 규모인 것으로 알려져 있다. 하지만 실제적으로 산림생태계는 이러한 융설 및 강우에 의한 대량의 양분소실에도 불구하고 안정적인 생태계를 유지하고 있으며 자체적으로 양분소실로부터 생태계를 안정적으로 유지하는 기능을 보유하고 있는 것으로 판단된다. 특히 국내기후 특성상 하계에 집중되는 강우는 산림내 식물들의 왕성한 생육활성에 의해 대량의 양분 소실을 억제하는 기능을 가지고 있으나 초봄의 융설시기에는 대부분의 식물들이 생육활동을 시작하기 전으로 이에 대한 제어 기능의 역할을 규명하기에는 어려움이 있었다. 그러나 이러한 온대낙엽수림에서 초봄의 융설이 발생하는 시기에 대량 양분의 소실을 제어하는 기능은 1976년 Muller와 Bormann에 의해 춘계단명식물이 초봄의 융설이 시작되는 시기부터 수관부 교목들이 개엽을 시작하는 시기까지의 짧은 시간 동안 산림 내 질소의 sink로서의 기능을 관찰함으로서 확인되었다. 이들은 연구를 통해 이 시기에 춘계단명식물들은 짧은 기간 동안 대량의 질소를 흡수하고 초여름에 흡수한 질소들을 다시 산림으로 보내주는 역할을 수행함을 확인하였다. 이러한 결과로부터 Muller와 Bormann은 초봄 대량의 질소가 용탈되는 시기에 소실되는 질소를 유지하는 역할을 하는 춘계단명식물의 기능에 대해 “Venal Dam“ 이라는 새로운 이론을 제안하였다. 그들의 연구 이후국외에서는 Vernal Dam 이론에 대한 몇몇 연구들이 수행되어 왔으며 추가적으로 기존의 Muller와 Bormann의 연구에서 토양미생물의 기능에 대한 역할을 규명하였다. 그러나 이들의 연구는 춘계단명식물 및 토양미생물의 질소 흡수와 방출에 대한 결과만 제시하였으며 추가적으로 춘계단명식물로부터 방출된 양분을 이용하게 되는 하록식물 또는 목본에 대한 정량적인 연구는 이루어지지 않았으며 춘계단명식물의 지상부 소실시 시간에 따른 질소의 방출에 대한 추가적인 연구 또한 수행되지 않았다. 따라서 본 연구는 국내의 대표적인 온대낙엽수림인 점봉산에서 춘계단명식물의 Vernal Dam으로서의 기능 및 영향을 정량적으로 평가하고 이들의 지상부 소실 이후의 질소의 이동에 대해 규명하고자하였다. 연구 대상지인 점봉산은 우리나라의 자연성이 우수한 대표적인 온대낙엽수림으로 대상지에 우점하고 있는 춘계단명식인 얼레지, 꿩의바람꽃을 대상으로 Vernal Dam의 기능 및 영향을 정량적으로 평가하기 위하여 융설시기부터 수관부의 교목이 개엽되는 시기까지 1~2주 단위로 생체량및 질소량을 정량적으로 조사 및 분석하였으며 이들 춘계단명식물의 지상부 소실 이후 질소의 이동을 확인하기 위해 춘계단명식물의 지상부 분해시 방출되는 질소량을 시기별로 정량화하였으며 지상부가 소실된 이후에 방출된 질소를 이용하게 되는 하록식물들로서 대상지에서 우점하고 있는 벌깨덩굴, 대사초, 단풍취를 대상으로 식물체의 질소 흡수에 대한 정량적인 조사를 수행하였다. 연구결과 얼레지, 꿩의바람꽃의 최대성장기의 생체량은 각각 49.1g/㎡, 8.2g/㎡이었으며 질소흡수량은 최대생체량의 각각 1.02%, 0.51%를 차지하는 것으로 확인되었다. 춘계단명식물 2종의 총 질소흡수량은 점봉산의 연간 낙엽생산량으로부터 임상에 유입되는 질소량의 약 25%에 달하는 것으로 나타났다. 춘계단명식물의 지상부 소실 시기에 방출 되는 질소량은 춘계단명식물의 질소 총 흡수량 대비 54.07%, 142.31%로 확인되었으며 지상부의 소실 시작 시기로부터 45일 후 얼레지는 23.02%, 꿩의바람꽃은 30.05%를 토양으로 방출하였으며 지상부의 분해로부터 방출된 총 질소량은 흡수된 질소의 약 23.57%에 해당하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로부터 춘계단명식물인 얼레지와 꿩의바람꽃은 초봄 질소의 대량 용탈 시기에 질소 용탈량의 최소30.16%에 해당하는 질소량을 흡수하고 보전하는 것으로 확인되었으며 총 흡수한 질소량의 60.86%를 산림으로 방출하는 것으로 확인되었다. 이들 춘계단명식물의 질소 방출 시기와 맞물려 하록식물인 벌개덩굴, 대사초, 단풍취는 춘계단명식물의 질소 방출량의 약 96.50%에 해당하는 질소를 흡수하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과들로부터 춘계단명식물은 초봄 질소의 대량용탈이 발생하는 시기에 토양으로부터 충분한 질소를 흡수하여 보전함으로서 Vernal Dam의 역할을 수행하며, 또한 이들이 흡수하여 동화된 질소를 다시 토양으로 방출하고 이후 생장 활성을 시작하는 하록식물들이 사용하기에 충분한 질소 source로서의 기능을 수행하는 것으로 판단된다. 그러나 춘계단명식물의 질소 흡수량만으로는 전체 산림의 질소량을 보전할 수 있는 수준은 아닌 것으로 판단되며 이들 외에 추가적으로 질소의 대량 용탈 시기에 질소를 보전하는 sink로서의 기능을 가지는 다른 생태적 요소들이 존재할 것으로 판단되므로 추후 이러한 요인들을 규명할 수 있는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

토양 내 질소 증가가 미생물 활성 및 식물체의 분해에 미치는 영향

채희명 ( Hee Myung Chae ),이상훈 ( Sang Hoon Lee ),차상섭 ( Sang Sub Cha ),심재국 ( Jae Kuk Shim ) 한국하천호수학회 2013 생태와 환경 Vol.46 No.2

The present study investigates the effects of elevated soil nitrogen on growth and decomposition of Oryza sativa shoots. The plants were cultivated in greenhouse until leaf senescence and the total biomass of the plant increased 1.9 times at nitrogen addition plot. Total C and N content in shoot increased; however, lignin, C/N, and lignin/N levels decreased in the N-treated soil. The shoot litters collected from the control and N-treated soil were tested for decay and microbial biomass, CO2 evolution, and enzyme activities during decomposition on the control and N-treated soil at 25°C microcosm. The remaining mass of the shoot litter was approximately 6% higher in the litter collected from the control soil (53.0%) than the litter collected from high N-treated soil (47.1%). However, the high N-containing litter exhibited faster decay in the control soil than in the N-treated soil. The litter containing high N, low C/N, and low lignin/N showed a higher decomposition rate than that of low quality litter. The N-addition showed decreased microbial biomass C and dehydrogenase activity in soil; however, it exhibited high microbial biomass N and urease activity in soil. When the high N-containing litter decays on the N-treated soil, the microbial biomass C increased rapidly at the initial phase of decomposition and decreased thereafter, and dehydrogenase activity was less that of other treatment; however, there was no effect on the microbial biomass N. The urease in the decomposing litter was highest during the early decomposition stage and dramatically decreased thereafter. The present findings suggested that the N-addition increased N content in litter, but inhibited the decomposition process of above-ground biomass in terrestrial ecosystems.

국내 보호지역의 관리여건 파악 및 개선방향 고찰 -생태,경관보전지역, 습지보호지역을 중심으로-

최지은 ( Ji Eun Choi ),채희명 ( Hee Myung Chae ),조동길 ( Dong Gil Cho ),김수련 ( Su Ryeon Kim ),송유진 ( Yu Jin Song ),문상균 ( Sang Kyun Moon ),김종철 ( Jong Cheol Kim ),박용수 ( Yong Su Park ) 한국환경복원기술학회 2016 한국환경복원기술학회지 Vol.19 No.1

This study is aimed at using the grasped problems of protected areas in Korea as the basic data for management planning and system improvement of protected areas by grasping realistic problems through the interview with the persons in charge on the basis of general problems of domestic protected areas. To this end, this study deducted major problems in urgent need of improvement, and improvement direction through the survey of the persons in charge of protected areas. This study result is as follows: The major problems, which should be preferentially improved, were found to be shortages of management infrastructure, cooperation between interested parties, and threat factors in protected areas, etc. Such problems are interconnected with each other, thus coming up complexly; therefore, it’s necessary to make a comprehensive approach to the problems after confirming the causal relationship of the identified problems. In addition, for the purpose of effective management of a protected area, it’s necessary to implement priority management of major problems through different management intensity from the planning phase. Also, it’s important to enhance the effectiveness of planning by considering a possible potential threat factor in the outside of protected areas, and referring to the contents of the development plan for the relevant area in time of management planning. Lastly, there is the need for systematic improvement of an institution through thorough status review of the actual state of management planning fulfillment in order to increase the effectiveness of planning in a follow-up study hereafter.

멧돼지(Sus scrofa coreanus Heude)의 임상 교란이 토양의 생물학적 활성에 미치는 영향

차상섭 ( Sang Sub Cha ),이상훈 ( Sang Hoon Lee ),채희명 ( Hee Myung Chae ),심재국 ( Jae Kuk Shim ) 한국환경생태학회 2012 한국환경생태학회지 Vol.26 No.6

한반도 낙엽활엽수림에서 멧돼지(Sus scrofa coreanus Heude)는 그 수효가 날로 증가하고 있으며 그들의 임상 교란은 광범위하게 일어나고 있다. 본 연구는 멧돼지의 임상을 파헤치는 교란이 토양생태계의 기능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 환경부 장기생태연구지소인 점봉산 지역에서 미생물량 C와 토양 효소의 활성 측정을 실시하였다. 멧돼지에 의해 생성된 교란지형은 표층토양과 하층토양이 섞인 흙더미와 파인 구덩이의 노출된 바닥 2종류로 구분하였고, 인근의 교란을 받지 않은 지역을 대조구로 설정하였다. 토양 유기물 함량은 유기물 함량이 높은 표층의 토양과 하층의 토양이 섞이면서 대조구에서 20.22%로 가장 높은 값이 나타났고, 흙더미와 구덩이의 바닥은 각각 16.91%, 15.52%를 나타내었다. 용적밀도는 구덩이 바닥 토양에서 가장 높은 값을 보였다. 미생물량 C와 토양 CO2의 발생은 교란을 받지 않은 대조구에서 가장 높이 나타났으며 이는 토양의 유기물 함량과 양의 상관관계를 나타내었다. 토양의 cellulase와 invertase의 활성은 미생물량 C와 높은 상관관계를 나타내어 유기물의 함량이 토양 효소 활성에 영향을 미침을 나타내었다. 질산환원효소는 구덩이 바닥 토양에서 가장 높은 값을 나타내었고, 용적밀도와 높은 상관관계를 나타내어 토양 공극이 적은 다소 혐기적 조건에서 그 활성이 높게 나타났다. 본 연구의 결과 멧돼지의 파헤치는 교란은 토양의 물리적 특성을 변화시키고, 토양 효소의 활성에 영향을 미쳤다고 판단된다. This study has been carried out to determine the effects of disturbances from wild boar grubbing on the functions of ecosystem, The experiments was performed in Mt. Jumbong of Long-term Ecological Research Sites of the Ministry of Environment. We measured soil physical properties, soil respiration (CO2), microbial biomass C, and soil enzyme activities from both disturbed and control plots. The disturbance sites were divided into two parts, mounds and pits. Soil organic matter contents were highest value at the control plots and lowest at the pit plots, respectively at 20.22% and 15.52%. The soil bulk densities were highest at the pit plots. Soil microbial biomass C and CO2 evolution were significantly higher at the control plots compared to the disturbed plots. The results were positively correlated with soil organic matter contents. The cellulase activity and invertase activity in the soil showed similar pattern as the microbial biomass C and CO2 evolution results. The cellulase activity and invertase activity in the soil were positively correlated with soil microbial biomass C. Soil organic matter contents seemed to affect the soil enzyme activities. The nitrate reductase activities were highest at the pit plots, which showed positive correlation with soil bulk density. The study results showed that the grubbing disturbances by wild boars induced the changes in soil properties, which affected soil microbial activities.