Importance of Extracellular Enzyme Activities in Northern Peatland Biogeochemistry-Possible Coupling with Trace Gas Emission and DOC Dynamics

A suite of extracellular enzyme activities involved in organic carbon decomposition were determined in three northern peatlands (a bog, a fen, and a swamp) over a 12 month period along with trace gas ($CO_2$ and $N_2O$) flux and DOC dynamics in the wetlands. The activities varied $0.008-0.066\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, $0.003-0.021\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, $0.003-0.016\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, $0.004-0.047\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, for ${\beta}-glucosidase$, cellobiohydrolase, ${\beta}-xylosidase$, and N-acetylglucosaminidase, respectively. In general, the activities were highest in the forested swamp followed by the fen and the bog. When the data from three wetlands are combined, the enzyme activities exhibited significant positive correlations with trace gas emission and available carbon. Further, the average activity of 4 enzymes explained about 20-40% of the variations of trace gas emssion and available carbon. The results indicate that enzymes related to the mineralization of organic carbon may play an important role in trace gas flux and DOC dynamics in northern peatlands.

북구 이탄습지의 생지화학적 반응에 있어서 체외효소의 중요성-미량기체 발생량 및 용존유기탄소 동태와의 연관성에 대하여

세 종류의 이탄습지 (bog, fen, swamp)에서 탄수유기물 분해에 관여하는 일군의 체외 효소 활성도. 미량 기체 ($CO_2$와 $N_2O$), DOC 변화 등을 12개월에 걸쳐 측정하였다 ${\beta}-glucosidase$, cellobiohydrolase, ${\beta}-xylosidase$, N-acetylglucosaminidase 등이 각각 $0.008-0.066\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, $0.003-0.021\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, $0.003-0.016\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$, $0.004-0.047\;{\mu}mole\;g^{-1}\;min^{-1}$ 범위의 활성도를 보였다. 전반적으로 swamp에서의 활성도가 가장 높았고, fen과 bog의 순서로 나타났다. 세 종류 습지의 자료를 모두 합쳤을 때, 효소의 활성도는 미량 기체의 발생량이나 가용한 탄소의 양과 유의한 양의 상관관계를 보였다. 또한, 4가지 효소 활성도의 평균값은 미량기체와 가용한 탄소량의 변화에 있어서 20-40% 정도의 변이를 설명할 수 있었다. 이 결과로 비추어, 유기탄소 무기화에 관여하는 효소는 북구 이탄습지에서 미량기체 발생과 DOC 동태에 중요한 역할을 하는 것으로 사료된다.