The Effect of Heavy Metal Content on the Decomposition of Plant Litter in the Abandoned Mine

This study was conducted to evaluate the differences between the heavy metal contaminated and non-contaminated Artemisia princeps var. orientalis and Equisetum arvense in litter decomposition processes. The plant samples were collected from abandoned mine tailings and control sites in Cheongyang, South Korea. The abandoned mine tailings have high heavy metal concentration and low soil organic matter contents. The heavy metal contents of mine tailings were about 13 and 28 times higher in As and Cd, compared to those in control soils. Also, the contents of the Cr, Ni and Zn in mine tailings were about 3 to 6 times higher than those in control soil. Samples of two plant species from mine tailings have high heavy metal concentrations compared to those from control sites. The leaf of A. princeps var. orientalis and shoot of E. arvense collected from mine tailings have approximately 23 and 58 times more in As, and 25 and 11 times more in Cd. The mass loss rates of plant litter from mine tailings were slower than those from control sites. During the experimental period, the decomposition of A. princeps var. orientalis leaf from mine tailings and control site showed 50.4% and 65.7% mass loss on the control soil area, respectively. The decomposition of A princeps var. orientalis leaf from mine tailings and control site showed 31.6% and 57.5% mass loss on the mine tailings area, respectively. The decomposition of A. princeps var. orientalis stem from mine tailings and control site showed similar patterns with their leaf decomposition. The decomposition of E. arvense shoot from mine tailings and control site showed 77.8% and 89.3% mass loss on the control soil area, respectively. The decomposition of E. arvense shoot from mine tailings and control site showed 67.6% and 82.1% mass loss on the mine tailings area, respectively. Therefor, the higher contents of heavy metals showed slow decomposition. The results suggested that heavy metal contamination affected the plant litter decomposition processes.

폐광지 분포 식물 낙엽의 분해에 미치는 중금속의 영향

본 연구는 중금속이 낙엽의 분해에 미치는 영향을 알아보기 위하여 충남 청양의 폐금광의 광미에 분포하는 쑥(Artemisia princeps var. orientalis)과 쇠뜨기(Equisetum arvense)를 이용하여 실험하였다. 광미는 높은 중금속 함량과 낮은 유기물 함량을 가지고 있었다. 광미의 중금속 함량은 대조구 토양에 비해 비소(As)는 약 13배, 카드뮴(Cd)은 약 28배 높은 것으로 나타났다. 또한 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 아연(Zn)은 약 3배에서 6배 높게 측정되었다. 광미와 대조구 토양에서 채집한 식물체내의 중금속 함량은 광미에서 채집한 식물에서 현저히 높게 나타났으며, 쑥 잎의 경우 As는 약 23배, Cd은 25배 높게 나타났으며, 쇠뜨기 지상부의 경우 As는 58배, Cd은 11배 높은 것으로 나타났다. 대조구에서 분해 결과 중금속 농도가 높은 쑥의 잎과 대조구에서 채취한 잎이 각각 50.4%, 65.7%가 분해되었다. 또한 광미에서 진행된 분해 결과 쑥의 잎은 폐광지역에서 채취한 잎과 대조구에서 채취한 잎이 각각 31.6%, 57.5%가 분해되었다. 쑥의 줄기의 분해결과도 잎의 분해율과 비슷한 양상을 나타내었다. 쇠뜨기의 지상부의 분해는 대조구에서 분해된 결과 광미에서 채집된 쇠뜨기와 대조구에서 채집한 쇠뜨기가 각각 77.8%와 89.3%가 분해되었으며, 광미지역에서 분해 결과 각각 67.6%와 82.1%가 분해된 것으로 나타났다. 따라서 광미에서 생육하는 식물체의 중금속의 함량이 높을수록 분해가 느린 것으로 나타났으며, 이는 중금속이 낙엽의 분해에 영향을 미친 것이라고 판단된다.