Abstract
In situ experiments of Nutrient Enrichment Bioassays (NEBs) were conducted in the field along with in the laboratory to determine which nutrient limited phytoplankton growth as a indicator of primary productivity. For the NEBs, the water was sampled using a polyethylene-lined container and dispensed into 6 L water tank in the laboratory. The control (C, no nutrient spike) and six treatments of phosphorus (P), 2-fold phosphorus (2P), 4-fold phosphorus (4P), nitrate nitrogen ($NO_3$-N), 2-fold nitrate nitrogen ($2NO_3$-N), and phosphorus and nitrate nitrogen (P+$NO_3$-N) were set up in the lacustrine zone near the dam site, Daechung Reservoir in September, 2009 and analyzed the diel changes of total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chlorophyll-$\alpha$ (Chl-$\alpha$) in the cubitainers. The short-term NEBs showed that algal response in the treatments spiked phosphorus (P, 2P, and 4P) were significantly (p < 0.05) greater than the response in the control (C), and nitrogen-spike. Also, the response in 4P-treatment was greater than those in the P- and 2P-treatments. In contrast, there was no significant differences (p > 0.20) between the $NO_3$-N and $2NO_3$-N treatment. The outcomes of the NEBs suggest that phosphorus limited the phytoplankton growth and nitrogen was not limited in this system. Furthermore, in the N + P treatments, the response was minimum, compared to all other treatments and the control, indicating that even if the system is evidently P-limited system, when added the nitrogen, the response showed the inhibition. Also, > 95% of observed long-term TN:TP ratios in the ambient water showed > 17, which is the criteria of P-limitation, supporting the P-limitation in the system. Overall, these results suggest that phytoplankton biomass near the dam is a direct linear function of P-loading near the watershed, if the phosphorus pool is mainly dissolved fraction.
본 연구는 국내 대표적 인공호수인 대청호에서의 식물 플랑크톤의 1차 생산력을 알아보기 위하여 실험실과 현장에서 영양염 첨가 설험을 실시하였다. 실험을 위한 샘플을 2009년 9월 대청댐 앞 정수대 지점에서 채수 하였으며, 채수한 샘플은 Cubitainer에 6 L씩 분배하였다. 대조군은(Control) 영양염 처가 없이 원수 그대로 사용하였으며 6개의 처리군(Treatment)에는 $KH_2PO_4$와 $KNO_3$을 이용하여 P, 2P, 4P, $2NO_3$-N, $2NO_3$-N 그리고 질소와 인은 동시에 첨가한 P+$NO_3$-N의 농도로 영양염을 첨가하였다. 엽록소-$\alpha$ (Chlorophyll-$\alpha$)와 총질소(TN), 총인(TP)의 농도 변화를 매일 동일한 시간에 분석을 실시하였다. 단기 영양염 실험에서 인을 첨가해준 실험군은 대조군이나 질소를 첨가해준 처리군에 비해 식품플랑크톤의 성장이 뚜렷이 나타났으며, 이들 간의 높은 유의 수준을 보였다(p < 0.05). 또한 가장 높은 인의 농도를 첨가한 4P 처리군에서 P, 2P 처리군보다 높은 조류 성장률을 보였다. 반면 질소를 첨가한 처리군에서는 조류성장과 유의성을 보이지 않았다(p > 0.20). 염양염 첨가 실험결과 일반적으로 담수 생태계가 인에 의해 제한 된다는 다른 연구결과들과 일치하는 것으로 나타났다. 한편 인과 질소를 동시에 첨가한 처리군에서 가장 낮은 조류 성장률을 보였는데, 이는 제한 영양염이 인에 의해 작용 하더라도 질소와 함께 첨가될 경우 조류 성장 억제 될 수 있는 것으로 사료된다. 과거 장기간 측정된 대청댐의 상대비율 (TN:TP ratio)에 따르면 전체의 95% 이상이 17을 월등히 상회하는 값을 보여(Forsberg and Ryding, 1980), 총인과 총질소의 상대 비에 의해서도 인에 의한 제한 영양염 효과가 나타났다. 결과적으로 대청호의 정수대 부근에서 용존인이 일정량 이상 충분히 유지될 경우, 용존인은 식물플랑크톤의 생산력과 강한 양의 상관관계를 보이는 것으로 사료된다.
