기후변화 시나리오에 따른 습지 퇴적물의 생지화학적 특성 분석

Abstract

본 연구는 기후변화에 따른 CO2 농도와 온도 증가가 습지 퇴적물의 생지화학적 반응에 주는 영향에 대해 알아보고자 한다. 두 개의 생장상을 이용해 현재 대기 조건(CO2 390ppm, 18℃-23℃)과 2100년도 대기 조건(CO2 720ppm, 22℃-27℃ )을 설정하고, 습지 식물(줄풀)과 질소(NH4NO3)의 존재 여부가 습지 퇴적물의 생지화학적 반응에 주는 영향을 살펴보았다. 퇴적물 내 혐기적 물질대사의 최종 산물인 N2O, CH4, CO2 flux를 측정하여 CO2 농도 변화, 줄풀 유무와 질소 유무에 따른 혐기적 물질대사 경향 및 반응 속도를 분석하였다. 퇴적물의 수분함량은 CO2 농도 변화에 따라 유의한 차이를 보였지만, 유기물 함량은 유의한 차이가 나타나지 않았다. 질소 유무와 줄풀 유무에 의한 수분함량과 유기물 함량도 유의한 차이를 보이지 않았다. 줄풀 생장은 CO2 농도 변화에 따라 유의한 차이(P<0.05)를 보였지만, 질소 유무에 의해서는 유의한 차이는 보이지 않았다. 퇴적물에서 발생한 N2O, CH4, CO2 flux는 CO2 농도가 높은 조건에서 높은 값을 보였으나, 통계적으로 유의한 차이를 보이진 않았다. 질소 유무 및 줄풀 유무에 따른 flux는 유의한 차이를 나타내지 않았으나, 오직 CO2 flux 만이 줄풀 유무에 따라 유의한 차이(P<0.01)를 보였다. 혐기적 물질대사 반응속도 분석결과 CO2가 높은 조건의 물질대사가 더 활발히 진행되고 있음을 알 수 있었다. 탈질, 철환원, 메탄환원의 합을 퇴적물 혐기적 물질대사라고 가정하면, 메탄환원의 합을 전체 혐기적 물질대사라 가정하면, CO2 농도가 낮은 조건에서는 메탄환원이 우세하였고, CO2 농도가 높은 조건에서는 철환원이 우세한 반응임을 알 수 있었다. SRES A1B 시나리오를 바탕으로 2100년도 우리나라 기후를 모의한 결과 CO2 농도와 온도 증가에 따른 N2O, CH4, CO2 flux 는 유의한 차이를 보이지 않았지만, 질소와 줄풀의 복합적인 영향을 받으면 N2O, CH4, CO2 flux는 유의한 차이를 보였다.;The main purpose of this study is to investigate the effects on the biogeochemistry of wetland sediments by increase in both the concentration of CO2 and temperature which are affected by climate change. For this, the current atmospheric conditions(CO2 390ppm, 18℃-23℃) and the expected 2100 ones(CO2 720ppm, 22℃-27℃) are set up using two growth chambers and it is studied that how wetland plants(Zizania latifolia Rhizoma) and nitrogen(NH4NO3) could influence the biogeochemistry of wetland sediments. Through the research of N2O, CH4 and CO2 flux, final products of anaerobic metabolism in the sediment, are analyzed the trend and reaction rate of anaerobic metabolism based on the change of CO2 concentration, existence of vegetation and existence of nitrogen, . The water content of sediment has significant differences by the change of CO2 concentration but little differences in the ignition loss. And there are no significant differences in both water content and ignition loss one according to the existence of vegetation. The growth of vegetation show significant differences(P<0.05) with the change of CO2 concentration but little in the existence of nitrogen. N2O, CH4, CO2 flux generated in sediment show all high value in the condition of high concentration of CO2 but little statistically significant differences. The flux by the existence of nitrogen and vegetation shows no significant differences but only CO2 flux shows significant differences (P<0.01) according to the existence of vegetation. The result of the reaction rate of anaerobic metabolism shows the fact that metabolism in higher concentration of CO2 is more active. If the sum of denitrification, iron redution and methanogenesis is the anaerobic metabolism of sediment, methanogenesis shows dominant reaction in the condition of high concentration of CO2 and iron reduction more dominant reaction in the condition of high concentration of CO2. 2,100 years plotted based on the SRES A1B scenario. The flux according to the climate change show no statistically significant. But, flux of combined with vegetation and nitrogen show a statistically significant.