침입성 덩굴식물이 하변 토양의 미생물 활성에 미치는 영향

Abstract

하변 생태계(Riparian ecosystem)는 육상과 하천이 만나는 곳으로 하천을 따라 선형적으로 형성된 지역이다. 이 지역은 점이지대로써 생산성과 종 다양성이 높고 육상에서 하천으로 영양 물질이 방출되는 지점으로 하천에 직접적인 영향을 주기 때문에 생태적으로 매우 중요한 지점이다. 우리나라 하변에서 관찰되는 큰 문제점 중의 하나는 육상 식물인 환삼덩굴(Humulus japonicus)이 하변에 퍼지면서 하변의 식물종 다양성을 떨어뜨리고 있는 것이다. 그리고 최근에는 외래종인 가시박(Sicyos angulatus)이 몇몇 지역에 나타나 퍼지고 있는 상황이다. 이런 침입성 덩굴 식물의 문제점은 비단 종 다양성을 감소시키는 점 외에 하변 토양의 미생물 활성을 변화시켜 하변 토양의 기능을 변화시킬 수 있다는 점이다. 본 연구의 목적은 침입성 덩굴식물이 하변 토양의 기능을 변화시킬 수 있는 미생물 활성에 영향을 미치는가 알아보고 영향을 미칠 경우 하변이 제 기능을 유지 및 증진할 수 있도록 하는 환경인자가 무엇인지 알아보고자 하였다. 덩굴 식물의 도입방법이나 생태계에 미치는 영향이 생태계의 보전 정도에 따라 달라 조사 지역을 보전 지역과 비보전 지역으로 나누어 침입성 덩굴식물의 유무에 따른 토양 특성 변화에 대하여 조사하였다. 조사결과 침입성 덩굴 식물이 하변토양에 미치는 영향은 생태계별로 달리 나타났다. 보존 지역에서는 침입성 덩굴식물이 생장하는 실험구와 고유종이 생장하는 제거구 간에 토양 특성의 유의한 차이를 발견할 수 없었다. 식생의 종류보다는 수분함량 등 환경인자에 더 큰 영향을 받는 것을 관찰할 수 있었다. 반면에 비보존 지역인 오산천의 하변에서는 체외 미생물 효소 활성도와 인산염인 측정 결과 실험구와 제거구간에 유의한 차이가 있음을 관찰할 수 있었다(P<0.05). 실험구의 체외 미생물 효소 활성이 제거구보다 높고 인산염인의 농도가 제거구보다 낮아 환삼덩굴이 고유종보다 물질 순환 속도를 빠르게 하여 토양 내 미소 생태계를 보다 빨리 회복시킴을 알 수 있었다. 이런 효과는 조사 기간이 끝나갈 무렵 사라져 회복시간만 다를 뿐 고유종 또한 환삼덩굴과 동일한 영향을 미침을 알 수 있었다. 이에 본 연구에서는 덩굴 식물의 생장을 제어하기 보다는 하변이 가지는 고유의 기능를 높일 수 있는 방안으로 탈질 반응을 높일 수 있는 환경 인자를 찾고자 하였다. 여러 환경인자들은 상호간 상관관계가 높았으며 그중에서 수분함량이 탈질반응이나 미생물 효소 활성에 미치는 영향이 가장 컸다. 결국 하변의 기능이 원활하게 작동하기 위해서는 토양의 수분함량, 즉 수위가 일정이상 유지되어야만 하며 침입성 덩굴 식물이 하변 토양에 미치는 영향은 단기간만 지속될 뿐 미미한 것으로 보인다. 그러나 침입성 덩굴 식물이 도입된 후 종 다양성이 떨어진 생태계는 완충능력이 변화할 수 있으며 장기간동안 침입성 덩굴 식물이 하변 토양에 미치는 영향에 대해서는 조사된 바가 없기 때문에 침입성 덩굴 식물을 앞으로도 관심을 가지고 지켜봐야 할 것이다. Keywords; 침입성 덩굴식물, 하변 생태계, 미생물 활성, 탈질, 환삼덩굴, 가시박;Riparian zone is one of the most productive ecosystems, and hence widely used as agricultural lands. Disrupted riparian zones have been restored in many countries because they play a key role in nutrient removal and physical stability of banks. However, such efforts are often interfered with various side effects such as invasion of exotic plants, which may alter biogeochemistry of riparian zone by altering the availability of nutrients or other environmental factors for plant growth. The aim of this study is to determine influences of an invasive plant, Humulus japonicus and Sicyos angulatus L. on nutrient cycle in riparian ecosystems. Invasion route and effects of invasive plant is different from each ecosystem. So I established experimental plots with invasive plant or with native plants on disrupted riparian zone treated with herbicide and naturally conserved riparian zone. I analyzed seasonal variations of soil properties of rhizosphere in each plots between July, 2004 and September, 2005. It was observed that H. japonicus adapted easily to barren lands than native species in an early stage. Soil enzyme activities and other soil properties with native plants have recovered slowly reaching comparable numbers with plots with H. japonicus at the end of the survey. However, in naturally conserved riparian zone most of soil properties were not significantly different between invasive plant plot and native plant plot. In addition, we found that most of soil properties were controled by high water contents of soil and that denitrifying enzyme activity was positively correlated with water content. Therefore invasive plant, invasive plant do not have effects on soil nutrient cycles in riparian zone in South Korea. To function well riparian zone must maintain water level to some degree.