대부도 염생식물의 분해과정에 영향을 미치는 환경요인

Abstract

염생식물은 염습지 생태계가 높은 생산성을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 염생식물 분해에 의해 방출되는 영양염류는 토양에 유기물 함량을 유지시켜주는 역할을 하며, 영양단계를 통해 전달된다. 그러므로 리터의 분해는 영양염류 순환에서 중요하다. 칠면초(Suaeda japonica), 퉁퉁마디(Salicornia europaea), 해홍나물(Suaeda maritima)은 우리 나라 대표적인 염생식물로서, 염습지에 넓게 분포한다. 본 연구는 세 종에서 환경요인의 변이에 따른 분해과정의 차이를 규명하고자 하였다. 이를 위해, 토양의 수분함량, 염도, 영양염류 등의 환경요인이 서로 다른 연구지를 대부도 내에서 선정하였다. 지역은 시화호 지역(Site A), 바닷가 지역(Site B, Site C)으로 구분된다. 칠면초는 4지점, 퉁퉁마디와 해홍나물은 3지점에 리터백을 줄기와 뿌리로 분류하여 설치하였다. 칠면초의 경우 주기적으로 침수되는 지역이 포함된다. 또한 동일한 환경조건에서 세 종의 분해율 차이를 연구하기 위하여 나지 지역에 리터백을 설치하고, 정기적으로 리터와 하층 토양을 수거하여 분석하였다. 하층 토양에서 수분함량은 10.72~29.54%, 염도는 0.96~6.12‰, TN함량은 1.12~2.06㎎/g으로 조사되었다. 초기 리터의 C/N비는 줄기 리터에서는 해홍나물, 뿌리 리터에서는 퉁퉁마디에서 높게 나타났다. 분해율은 칠면초의 경우 침수 지역에서 낮았고[줄기 리터: 47.3%, 뿌리 리터: 31.2%], 퉁퉁마디는 Site B에서 높게 나타났다[줄기 리터: 62.0%, 뿌리 리터: 61.0%]. 해홍나물도 Site B에서 높게 나타났다[줄기 리터: 61.8%, 뿌리 리터: 52.8%]. 또한 모든 지역에서 줄기 리터의 분해가 더 빠르게 진행되었다. 리터의N잔존율은 해홍나물에서는 일반적인 연구와 마찬가지로 부동화가 일어난 후 무기화가 진행되었다. P, K의 잔존율은 점진적으로 감소했고, Na, Ca, Mg은 일부 증가하는 경우도 있었다. 온도와 토양의 TN함량은 분해를 촉진시켰는데, 이는 미생물의 활성을 증가시키기 때문인 것으로 판단된다. 수분함량은 분해를 저해시키는 것으로 나타났다. 수분에 의해 혐기성 조건이 되고, 미생물의 활성이 낮아졌기 때문으로 사료된다. 염도는 분해에서 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으나, 더 높은 염도에서 연구해야 상관성을 볼 수 있을 것으로 생각된다. 초기 C/N비는 분해를 저해시키지만, 본 연구에서는 상관관계가 나타나지 않았다. 이는 분해과정에 환경요인이 더 크게 작용하기 때문으로 여겨진다. 줄기 리터의 분해율이 더 높은 것은 토양 표면의 미생물 풍부도가 높고, 심층으로 갈수록 혐기성 상태가 되기 때문으로 생각된다. 염생식물의 분해과정은 염습지의 영양염류 순환의 주요인이다. 염생식물의 분해과정에서 일어나는 영양염류의 부동화는 싱크로서의 기능을 할 수 있고, 무기화를 통해 공급원의 역할을 할 수 있다. 본 연구는 칠면초, 퉁퉁마디, 해홍나물의 분해과정에서 리터의 질보다는 환경요인이 더 중요한 영향을 미친다는 것을 증명한다. 침수에 의한 영향이 없고, 영양염류와 산소이용가능성이 높은 염습지에서 분해가 더 빠르게 일어날 수 있음을 제안한다.

Halophytes have the important role of maintaining the high productivity of a salt marshs ecosystem. Nutrients released from the decomposition of halophytes maintain the rich organic matter in soil and are transferred through the trophic levels. Therefore, the decomposition of halophyte litter is imperative in nutrient cycling. Suaeda japonica, Salicornia europaea and Suaeda maritima are representative halophytes colonized in Korea. In this study, I examined the environmental factors affecting the decomposition process of each of the individual species. To examine the different environmental effects, study sites were selected based on varied information such as water content, salinity and nutrient content of the soil. The sites were divided into the Shihwa area (Site A) and seashore areas (Site B, Site C). The three species were categorized according to stem litter and root litter, and litter bags were installed on each site. Litter bags of S. japonica were installed on the four areas. To only the S. japonica, an area was flooded periodically. Litter bags of S. europaea and S. maritima were installed on the three areas. Additionally, to compare the decomposition among the three species in the same environment, each plants litter bag was set in an open area. After installation, litter and soil under the litter bag were collected and analyzed periodically. In soil under the litter bag, water content was 10.72 ~ 29.54%, salinity was 0.96 ~ 6.12% and TN content was 1.12~2.06㎎/g. S. maritima had the highest stem litter C/N ratio, while S. europaea had the highest root litter C/N ratio. In the case of S. japonica, the decomposition rate in the flooded area was the lowest [stem litter: 47.3%, root litter: 31.2%]. In the case of S. europaea, the decomposition rate of Site B was the highest [stem litter: 61.96%, root litter: 60.96%]. In the case of S. maritima, the decomposition rate of Site B was also the highest [stem litter: 61.8%, root litter: 52.8%]. Overall in all study sites, the stem litters decomposed faster than the root litters. In the case of S. maritima, the remaining proportions of N in the litters were mineralized after its immobilization, which is consistent with other studies. In regard to P and K, the remaining proportions of each reduced gradually. For Na, Ca, and Mg, the remaining proportions of each in almost all litter samples reduced, but in some samples increased. The experiments results exposed several relationships. Temperature and TN content of the soil had positive effects on the decomposition process. A reasonable increase in temperature and nutrient content of the soil increased the activation of metabolism of the microorganism, which consequently increased the decomposition rate. However, as water content increased, the environmental effects on decomposition lessened. It is assumed that it became an anaerobic condition depending on moisture, a negative effect reducing the function of the microorganism. Salinity did not seem to have any noticeable effects on the decomposition process. However, if the experiment were executed in a higher salinity, a correlation between salinity and decomposition might appear. With respect to the C/N ratio of the initial litter, the C/N ratio had a negative correlation with the decomposition rate. In this study, the quality of litter had no effect on the decomposition process of the three species, most likely due to the fact that some environmental factors have a greater effect on the decomposition process. Also overall, the stem litters had a higher decomposition rate than the root litters. It is assumed that this is because the richness of the microorganism was high on the surface, as opposed to in the deeper layers, there may be becoming to anaerobic condition. The decomposition of halophytes is the major contributor to the nutrient cycling of a salt marsh. As nutrients become immobilized, the litter becomes a significant sink for nutrients in the salt marsh. However, in the mineralization process, the litter becomes a significant source. In this study, the research showed that environmental factors had a larger influence on the decomposition process of S. japonica, S. europaea and S. maritima than litter quality did. The research also suggests that the decomposition process of litter was faster in a salt marsh where nutrient content and oxygen availability is high, and there was no periodical flooding.