Changes of Nitrogen Fixation Activity and Heavy Metal Accumulation of Vicia amoena Community from Kumho Riverside

금호강유역 갈퀴나물군락의 중금속 축적과 질소고정 활성의 변화

This study was carried out to investigate the activity of nitrogen fixation and accumulation of heavy metal and inorganic matter in Vicia amoena community at lower region in Kumho riverside, including Youngchon, Chimsangyo, Paldalgyo, Talseochon and Kumhogyo. The contents of inorganic matter and heavy metal of Kumho riverside soil increased in the down stream in each organ of the plant growing in the riverside. Generally, V. amoena community showed rapid growth of shoot and high value of Top/Root ratio. V. amoena community showed higher water content of shoot at late growth stage and higher chlorophyll content. The root nodule of V. amoena community appeared in April and increased by 0.30, 0.27, 0.24, 0.06 and 0.14 g/plant, and nitrogen fixation activity of nodule attained 20.1, 16.8, 15.4, 8.5 and 5.3 μmol·C₂H₄·g fw nodule/sup -1/·h/sup -1/ for non-contaminated area Youngchon, Chimsangyo, Paldalgyo, Talseochon and Kumhogyo, respectively, in June:. Nodule formation and nitrogen fixation activity were reduced in the down stream by the soil contamination and heavy metal accumulation and showed minimum values. at Talseochon and Paldalgyo. V. amoena showed growth adaptation against heavy metal toxicity by restricting heavy metal such as Pb, Cu, Zn, Fe from transport, and by accumulating high Ca ion in shoot, nitrogen and phosphorus in root at late growth stage than those at early one, respectively, but total heavy metal per plant showed higher values in shoot than those in root by high T/R ratio of plant growth.

금호강(영천, 침산교, 팔달교, 달서천, 금호교)에서 널리 군락을 이루고 있는 갈퀴나물의 무기물 및 중금속 함량과 질소고정 활성의 변화양상을 비교 분석하였다. 금호강변 토양은 하류로 갈수록 무기물과 중금속 함량이 증가되었고, 더불어 식물체에도 높은 축적량을 보였다. 갈퀴나물은 비오염지에 비해 오염지역에서 지하부에 비해 지상부가 크게 발달되어 높은 T/R비를 보이면서 군락을 형성하였다. 식물체의 함수량은 생육후기 지상부에서 다소 높게 나타났고, 단위 g당 엽록소함량이 비교적 높게 나타났다. 근류는 4월에 형성되어 6월에 비오염지의 0.3 g/plant에 비해 침산교, 팔달교, 달서천 및 금호교에서 각각 0.27, 0.24, 0.06 및 0.14 g/plant로 최대치를 보였고, 비오염지 영천에서 23.1 μmol. C₂H₄·g fw nodule/sup -1/·h/sup -1/을 보인 근류의 질소고정 활성도 각각 16.8, 15.4, 8.5 및 5.3 μmol. C₂H₄·g fw nodule/sup -1/·h/sup -1/로, 하류지역으로 갈수록 감소된 활성을 보였고, 달서천과 금호교에서 심각한 저해를 보였다. 갈퀴나물은 흡수한 중금속 (Zn, Cu, Fe, Pb 등)을 지하부에서 높은 함량을 유지하였고, 질소함량은 생육후기로 갈수록 초기에 비해 지상부는 감소되었으나 지하부에서 높은 값을 보였다. 한편, 식물체내 총중금속량은 높은 T/R비로 인해 지상부에서 높은 값을 보였다. 흡수한 Ca는 대부분 지상부로 이동시켜 지하부에서 높은 함량을 보인 금속류와는 대조를 이루었다. 결과적으로, 갈퀴나물은 지상부에 높은 Ca함량을 나타내고, 지하부에 높은 중금속함량과 함께 질소의 함량도 높게 유지하면서 오염된 지역에서 생장 적응하는 것으로 판단된다.