3개소의 자연갯벌과7개소의 인공갯벌을 대상으로 토양중의 물리화학적, 생물학적 특성 및 미생물호흡량등과 같은 갯벌의 구조와 기능을 비교 평가하므로서 갯벌의 복원 및 창출기술개발을 위한 기초적 자료를 제시하였다. 자연갯벌의 실트함유량, 질소 및 탄소함유량은 인공갯벌보다 높은 것으로 나타났다. 또한 산화환원전위에 있어서도 자연갯벌의 경우는 토양 깊이 2cm이하부터 환원층이 발달되었지만, 인공갯벌의 경우는 토양 표면에서 20cm이상까지 산화층을 나타내었다. 자연갯벌의 미생물현존량은 인공갯벌들과 비교하여 10~100배 높은 값을 나타내었다. 또한 토양중의 미생물현존량과 실트함유량이 가장 높은 상관관계를 나타내었으나, 저서생물과 미생물호흡량은 자연갯벌과 인공갯벌 간에 현저한 차이는 관찰할 수 없었다. 갯벌의 정화기능을 정량적으로 산정한 결과, 인공갯벌이 자연갯벌보다 해수의 정화량이 높게 나타났는데, 이는 자연갯벌보다 인공갯벌이 정화에 관여하는 토양의 투수층이 깊기 때문이라 판단된다. 그러나 인공갯벌 중에도 자연갯벌과 유사한 해수유동의 분포를 가진 지역에서는 자연갯벌과 유사한 구조와 기능을 보유하고 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서 해수의 정화기능을 강화하기 위한 인공갯벌의 창출은 가능할 것으로 판단되며, 자연갯벌과 유사한 구조와 기능을 가진 인공갯벌을 복원 또는 창출하기 위해서는 토양 중의 실트과 같은 미소입자의 함유량을 높게 유지하여 미생물현존량을 높게 유지시키고, 실트함유량을 유지하기 위하여 해수의 유동을 약하게 할 수 있는 방안이나 입지조건을 선택하여야 할 것이다.
유기농법과 관행 농법토양, 청정 갯벌과 오염 갯벌토양 그리고 청정 담수와 오염 담수 토양을 이용하여 계절의 변화에 따라 $^{35}SO_4^{-2}$을 이용한 황산염 환원율, 가스크로마토그래피를 이용한 황화수소 생성량, 최적확수 시험법을 이용한 황산염 환원세균의 분포, 공정시험법을 이용한 수분, 암모니아, 총 질소, 총 유기탄소, 총 탄소, 총 무기인, 총 인, 황산염 농도의 토양 성분조사를 실시하였다. 그 결과 황산염 환원율은 황산염의 농도보다 황산염 환원세균의 군집크기와 질소와 인과 같은 토양 성분과 서로 밀접한 관련이 있는 것으로 확인되었다. 그리고 황화수소 생성량은 10월 토양에서 가장 높게 나타났으나, 담수 토양 보다는 높은 황산염 농도를 함유한 갯벌 토양에서 더 높게 나타났고, 청정 지역보다는 오염 지역 토양에서 높은 값을 나타냈다. 따라서 혐기환경의 황산염 환원율과 황화수소 생성량은 황산염 환원세균의 군집과 토양 내 여러 가지 성분 그리고 온도에 의해 영향 받는 것을 확인하였다.
간척지 갯벌지반 식재 수목에 생장 저해하는 토양염분의 이동을 차단하는 염분차단재, 염분차단 위치 및 염분차단 두께에 따른 토양염분의 경시적 변화에 대하여 조사 분석하였다. 7가지의 토양염분이동 차단재료, 3가지의 차단두께 유형 그리고 토양염분이동차단 3가지 유형별로 염분의 변화가 다르게 나타났다. 갯벌지반은 초기에 토양염분이 높았으나, 점차 낮아졌다. 식생토인 객토는 초기에 토양염분이 낮았지만, 토양염분이동 무차단구에서는 점차적으로 토양염분이 높아졌고, 토양염분이동 차단구에서 전면차단구는 토양염분의 변화가 크지 않지만, 토양염분이동 벽면차단이나 밑바닥 차단만한 곳에서는 토양염분이 높아졌다. 토양염분은 강우시에는 토양염분이 낮아지나, 가뭄기에나 겨울철에는 토양염분이 높아지는 현상이 있었다. 토양염분이동 차단재료별 토양염분이동 차단능은 쇄석, 준설토, 목질칩이 다른 재료들 보다 우수하였다. 토양염분이동 차단벽은 최소한 20cm 이상 되어야 효과가 있는 것으로 나타났다.
이 연구에서는 토양의 유전상수 (dielectric constant) 표면의 거칠기 (surface roughness)와 지표면의 기하 (geometric) 등과 같은 다양한 물리적 요소들의 정보를 포함하고 있는 SAR (Synthetic Aperture Radar) 자료를 이용하여 강화도 갯벌의 표층 퇴적환경을 분석하였다. JERS-1, ENVISAT과 ALOS 위성의 다양한 SAR 자료로부터 레이더 후방산란계수 (backscattering coefficient)를 추출하여 각 퇴적환경 요소들과의 관계를 파악하고 시간변화에 따른 지표의 변화 정도를 알 수 있는 긴밀도 (coherence)를 추출하여 퇴적상과 비교하였다. SAR 영상으로부터 추출한 후방산란계수와 긴밀도를 이용한 강화도 갯벌 퇴적환경 특성을 분석한 결과 높은 긴밀도를 갖는 지역은 입도가 작은 펄이 많이 포함된 펄 퇴적상이며 긴밀도가 낮을수록 큰 입도가 많이 분포하는 지역임을 알 수 있었다. 강화도 갯벌은 다른 갯벌과는 달리 조류로가 많이 발달하여 썰물 시 수분함유량에 많은 영향을 주어 모래 퇴적상과 혼합 퇴적상은 갯벌의 노출시간이 증가함에 따라 토양 수분함유량이 감소하여 후방산란계수가 점차 감소한다. 그러나 펄 퇴적상에서는 지형 고도가 높아 해수의 많은 영향을 받지 않으며 조류로의 밀도가 높기 때문에 토양 수분함유량이 감소하지만 후방산란계수가 높게 나타났다. 또한 갯벌은 토양 수분함유량뿐만 아니라 표면에 남아있는 잔존수도 많아 강우량이 많은 날은 지표 잔존수가 증가하기 때문에 비교적 후방산란계수가 낮게 나타나는 경향을 보였다. 이 연구의 결과, 긴밀도, 후방산란계수와 각 퇴적환경 요소들의 상관관계를 알 수 있었으며, 향후 강화도 갯벌 퇴적환경의 공간적 분석을 위해 각각의 요소들이 미치는 영향에 대한 정량적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
갯벌 토양 내에 존재하는 방선균, 세균, 곰팡이의 다양성 및 개체군 분석을 위해 토양 깊이(지표, 지하 10 cm, 지하 20 cm, 지하 30 cm)와 염농도 (균분리 배지상에 바닷물, 1.5% NaCl, 5% NaCl을 첨가함)에 따른 생태학적 특성을 분석하였다. 방선균으로서는 총 175 균주를 분리할 수 있었고 이를 대상으로 RAPD-PCR 방법을 이용하여 군집분석을 하였다. 방선균의 경우 깊이 10 cm에서 가장 많은 개체수를 보였으며 NaCl이나 바닷물이 포함되지 않은 HVagar 배지에서 가장 많은 수의 균주들이 나타났고, 토양깊이에 따른 다양성의 경우 지표에서 29균주, 지하 10 cm에서 74 균주, 지하 20 cm에서 39 균주, 지하 30 cm에서 37 균주가 분리됨으로써 지하 10 cm 이내에서 다양한 방선균이 존재함을 알 수 있었다. 방선균 군집분석을 한 결과 15개의 cluster로 나눌 수 있었으며, Promicromonospora citrea, Microtetraspora angiospora, Kineosporia aurantiaca, Sebekia benithana, Kibdelosporangium aridum과 동일한 cluster에 속하는 균주들이 많았고, 그 외에 다양한 균주들이 존재함을 알 수 있었다. 곰팡이의 경우 지표면의 토양을 바닷물이 함유된 배지에서 배양했을 때 가장 많은 수가 나타났고, 세균의 경우도 지표면의 토양을 염이 첨가되지 않은 nutrient agar 배지로 배양하였을 때 가장 많은 세균을 분리할 수 있었다. 이러한 결과는 갯벌토양에서는 표층 및 지하 10 cm 이내에서 가장 다양하고 많은 수의 미생물이 존재하고 있음을 나타낸다고 하겠다.
다양한 세균 종이 갯벌이나 젓갈 등 염분이 많은 환경에서 서식하고 있으며, 이들에 대한 단백질 분해능과 염분내성에 관한 많은 보고가 있지만 상대적으로 이들 세균의 식물에 대한 항진균 활성에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 고염분의 환경에서 서식하는 세균의 식물 병원균에 대한 항균활성을 검정하고자 수행되었으며, Sclerotinia sclerotiornm, Fusarium oxysporum, Phytophthora capsici, Botrytis cineria, Collectotrichum acutatum, Pythium ultimum의 6종에 대한 항균활성 세균을 1차적으로 선발하였다. 갯벌토양과 젓갈에서 형태적인 특성에 따라 분리된 총 423 점의 세균균주 중 40균주가 항균활성 균주로 선발되었으며, MIDI shorlock gas chromatography system 균체 지방산분석에 의해 이들의 종을 동정하였다. 갯벌토양에서 분리된 세균은 6속 10종에 속하는 것으로 확인되었으며 이들 17점의 세균 중 Paenibacillus macerans가 5점으로 가장 많았다. 젓갈에서 분리된 세균은 3속 7종에 속하는 것으로 확인되었으며, 이들 23점의 세균 중 Bacillus atrophaeus가 12점으로 가장 많았다.
새만금 간척으로 인해 변화된 조류흐름이 갯벌의 조성에 미치는 영향을 조사하였으며, 이에 따른 물리적 특성이 중금속의 오염도에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 회분실험을 통하여 중금속의 종류와 농도 변화에 따른 흡착특성을 알아보고, 흡착등온식을 적용시켰다. 분석결과에 따르면, 해류의 흐름변화로 강 하구 부분에 퇴적현상이 일어나고 있었으며, 이 현상은 중금속의 함량에 영향을 미치고 있었다. 특히 입도 분포와 유기물 함량 그리고 양이온 치환능력의 영향이 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다. 중금속 흡착능력은 30분 이내에 주입농도의 90%이상이 흡착되는 것으로 나타났다. 그러므로 새만금의 흐름 양상은 토양 입도를 변화시킬 것이며, 역시 중금속의 흡착능력의 변화가 일어날 것이다.
전 지구적 기후변화로 인하여 습지에서 일어나는 다양한 종류의 생지화학적인 순환에 큰 변화가 관측되고 있다. 특히, 갯벌의 경우 온도변화에 의한 직접적인 환경변화 뿐 아니라 해수면의 상승과 강수량의 변화라는 요인에 의해 간접적인 영향도 받을 것으로 예측된다. 본 논문에서는 온도와 해수의 염도 변화에 따라 갯벌에서 발생하는 메탄양의 변화를 실험실 규모의 실험을 통하여 규명하고자 했다. 시료는 겨울철 강화도 동검도 갯벌에서 채취하여 2 종류의 실험을 수행하였다. 첫 번째 실험에서는 0-5 cm, 5-10 cm 깊이의 토양을 자연 상태의 염도와 50 % 희석한 염도 조건 하에서 20 일간 배양하며 2일 간격으로 메탄 발생량을 측정하였다. 두 번째 실험에서는 5-10 cm 깊이의 토양을 $5^{\circ}C$, $15^{\circ}C$ 에서 자연 상태의 염도와 50 % 희석한 염도 조건 하에서 31일간 배양하며 발생하는 메탄의 양을 하루 간격으로 측정하였다. 첫 번째 실험의 결과 5-10 cm 깊이의 토양에서 메탄이 더 많이 발생하며 염도의 영향은 배양 후반부로 가면서 크게 나타남을 알 수 있었다. 두 번째 실험 결과에서는 $15^{\circ}C$에서 $5^{\circ}C$에서 보다 더 많은 메탄이 발생하였고, 50 % 희석한 염도 조건에서 자연 상태의 염도 조건에서 보다 많은 메탄이 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 갯벌에서의 메탄 생성율은 온도 상승과 해수의 화학적 특성의 변화에 따라 많은 영향을 받음을 보여준다. 또한 전 지구적 기후변화로 야기될 온도나 해수 염도의 변화가 메탄의 발생에 영향을 미쳐, 생물학적 되먹임 기작에도 변화가 일어날 것으로 사료된다.
본 연구에서는 임해매립지에 식재된 조경수목의 피해도와 식재환경으로서 그 영향요인을 분석하고자 하였다. 중부권역과 남부권역의 8개 임해매립지에 식재된 총 42종 1,233주의 수목피해도와 총 6수종 130주의 가지길이 생장량을 조사하였고, 토양의 염분함량, 토양경도, 토양산도, 배수시설 설치여부 등의 토양환경 요인과 해안으로부터의 이격거리 등 임해매립지에서의 식재 환경요인을 분석하였다. 분석결과, 상록침엽수종의 평균 피해도는 32%로 낙엽수종의 평균 피해도 52%보다 낮았다. 피해도가 낮은 수종은 해송, 섬잣나무, 가이즈까 향나무, 아왜나무, 동백나무, 후박나무 등이었고, 피해도가 높은 수종은 단풍나무, 목련, 배롱나무, 감나무, 계수나무, 마가목, 왕벚나무, 소나무, 모과나무, 자귀나무, 느티나무 등이었다. 임해매립지 식재수목의 피해는 토양염분의 영향보다는 강한 해풍, 높은 토양경도, 척박한 토양의 영향이 큰 것으로 판단된다. 수목이 피해를 받는 토양 염분농도 0.03% 이하를 유지하기 위해서는 갯벌토양에서 뿌리 분가지 최소 1.7m의 성토가 필요한 것으로 분석되었으며. 토심 77cm가지 뿌리가 뻗어있는 것으로 조사된 근권층의 토양경도는 4.Skg/㎥로 높았다. 토양산도도 총 25개 시료 중 22개 시료가 pH 3.72~5.85의 산성토양으로 분석되었다. 동일 수종의 경우, 해안에서 이격거리가 큰 경우, 배수시설이 설치되어 있는 경우에 그 피해도가 낮게 나타났다.
The deterioration of agricultural environment, which is characterized by dryness and desertification of land, is one of the main reasons which explain the recent decrease of land productivity. To solve these environmental problems, it is very important to make clear the mechanism between soil, water, vegetation and temperature. The main objective of this study is to provide a soil surface information, which represent a soil reflectance spectrum, by remote sensing technology. The soil reflectance of the soil was measured using a spectro-radiometer in the wavelength range from 300nm to 1100nm. The results suggest that the reflectance properties of soils are related to their mineral composition and soil moisture. Increasing soil moisture resulted in an decrease in the rate of reflectance which leads to parallel curves of soil reflectance spectra.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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