Soil microbes perform crucial roles in the nutrient cycles of forest ecosystems, by effecting the decomposition of organic matter. Enzyme activities have been used to evaluate decomposition rates, as well as microbial activities. The principal objectives of this study were to determine the activities of different soil enzymes, to compare enzyme activities at different elevations, and to elucidate the most important controlling variables for enzyme activities. We conducted a field survey at three sites in Mt. Jumbong on a monthly basis from May, 2004 to September, 2005. Enzyme activities did not change substantially over different seasons. However, the spatial differences were distinct; the lowest elevation site evidenced the lowest levels of enzyme activity. Soils at the lowest elevation were nutrient-depleted soils, and enzyme activities appeared to be affected by precipitation and temperature. However, enzyme activities in fertile soils at high elevations were associated with nutrients and organic matter. The enzyme activities detected in this study differed significantly at the three elevations, and their controlling variables also evidenced different factors.
개량된 manual법과 ISOIL kit를 이용하여 산림토양의 부식층 토양시료로부터 추출한 DNA를 대상으로 16S rDNA PCR 증폭산물을 cloning하고 구축된 clone에 대해 ARDRA cluster분식을 수행한 결과, 개량된 manual법에 의해 구축된 136 clones은 45개 ARDRA cluster로, ISOIL kit를 이용한 경우 충 76 clones은 44개 ARDRA cluster로 분류되었다. 각clone cluster로부터 대표 clone을 선발하여 16S rDNA염기서열을 결정한 결과, ISOIL kit의 경우 44개 대표clone은 ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-,\;{\delta}-Proteobacteria$, Acidobacteria 및 Actinobacteria의 3개 phylum계통군이 확인되었으며, 개량된 manual법에 의한 45개 대표 clone은 ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-,\;{\delta}-Proteobacteria$, Acidobacteria, Bacteroides, Verrucomicrobia, Planctomycetes, 그리고 Gemmatomonadetes의 충 6개 phylum의 다양한 계통군이 검출되었다. 이상의 결과로부터 개량된 manual법에 의래 추출된 DNA를 대상으로 계통학적 군집해석을 수행한 결과가 보다 더 다양한 계통군을 검출할 수 있음이 밝혀졌다. 한편, ISOIL kit를 이용하여 구축된 총clone중 약40%가${\alpha}-proteobacteria$ 계통군에 속하였으며, 약 30%가 ${\gamma}-Proteobacteria$ 계통군에 속하여 우점 계통군으로 확인된 반면, manual법에 의해 구축된 clone의 41%가 Acidobacteria 계통군에 속하였고 ${\alpha}-proteobacteria$(28%)가 우점 계통군으로 분포하는 계통학적 특징을 나타내어 DNA추출법에 따라 토양 세균군집 구조의 계통학적 특성 이 상이하게 나타나고 있음을 알 수 있었다.
토양 유기물 관리는 골프장 그린 관리 중 핵심적인 요소이다. 골프장 그린의 유기물에 대한 지속적인 관리를 연구하는 중요한 프로젝트의 일환으로서, 우리는 동일한 근권부 조성과 관리 하에서 유지되고 있는 서로 다른 조성 시기의 그린들에서 토양 유기물의 상태를 비교하였다. 그리고 그 토양 미생물 활성, 잔디 분얼경수, 용적밀도, 수분함량, pH, EC, 그리고 총질소를 측정하였다. 토심 0${\sim}$5cm에서 토양 유기물 집적은 그린들 간에 유의차를 보이지 않았다. 토심 5cm 이하에서 SOM은 그린들 간에 강한 유의차를 보였고, 경과 연수와 정(+)의 상관을 가졌고 토심과 음(-)의 상관을 가졌다. 토심 5${\sim}$25cm 단층부에서는 시간 경과와 토섬에 따른 SOM의 집적을 예측하기 위해서 회귀 분석한 결과에서 그린의 경과 연수가 증가함에 따라서 유기물 함량이 0.061% year$^{-1}$로 증가하고, 토심이 깊어질수록 유기물 함량이 0.079% cm$^{-1}$로 감소하는 것으로 나타났다. 경과 연도와 토심에 따른 토양 미생물 활성이 탈수소효소 검정을 이용하여 측정되었다. 결과는 모든 그린들에서 토심에 따라서 급격한 감소를 보였다. 토심 5cm 이하에서 토양 미생물 활성은 그린툴 간에 유의차가 없음을 보였다. 집적된 토심 5cm 이하의 SOM은 장기적으로 분해에 대하여 강한 저항성을 가지는 것으로 보인다. 그린 조성 후 5년부터 용적밀도는 유의성 있는 변화를 나타내지 않았다. 수분함량, Ee, 그리고 총질소는 SOM과 유의성 있는 상관을 가지고 있었다. pH는 시간이 경과하며 낮아졌는데, 이것은 SOM 집적에 영향을 미칠 것이다. 유기물 집적은 pH 저하, 미생물 활성 감소 토양 유기물의 분해 저항성 증가 등에 주요하게 영향을 받았지만, 수분 함량, EC, 총질소에 의한 영향은 분명하지 않았다.
오이시설하우스 토양에 키토산의 분말과 액상을 처리하여 90일, 160일 및 200일이 경과한 후에 인지질지방산을 추출하여 토양 미생물상 구성 및 토양 미생물의 생리적 지표를 분석하였다. 확인된 총지방산을 주요인 분석으로 분석한 결과 키토산 처리 후 90일에 키토산 분말 처리구는 PC(주요인)1 대하여 키토산을 처리하지 않은 대조구와 완전히 구분되었고, 키토산 용액 처리구는 PC2 모두에 대하여 대조구와 뚜렷이 구분되었다. 키토산 분말 처리 후 160일에 대조구와 비교하여 키토산 분말 처리구는 PC2에 대하여 완전히 구분되었지만 키토산 용액 처리구는 PC1과 PC2 모두에 대하여 뚜렷이 구분되지 못하였다. 키토산 처리 후 200일에는 PC1과 PC2 모두에 대하여 처리 간 차이가 없었다. 지표 지방산을 이용한 미생물군과 생리적 지표의 차이를 보면, 키토산을 토양에 처리한 후 90일에는 토양미생물군에 미치는 효과가 나타나지 않았지만, 곰팡이/세균 비율은 키토산 용액 처리구에서 유의성 있게 증가하였다. 키토산 처리 후 160일은 균근이 키토산 분말 처리구에서 증가하였다. 세균은 그램 음성균/그램 양성균 비율이 키토산 용액 처리구에서 증가하였고, cyclo-지방산/전구체 비율은 대조구가 키토산 분말 처리구보다 높았다. 곰팡이/세균 비율은 키토산 처리구 모두가 통계적으로 유의성 있게 높았다. 키토산 처리 후 200일 조사에서 호기성균/혐기성균 세균의 비율이 키토산 분말 처리구가 키토산 용액 처리구보다 높았고, 포화지방산/불포화지방산 비율은 키토산 용액 처리구가 키토산 분말 처리구보다 통계적으로 유의성 있게 높았다. 키토산은 처리 후 160일까지 토양 미생물상을 변화시켰으며 분말에서 효과가 컸다. 미생물 생리적 지표에 미치는 키토산의 영향은 처리 160일 이후에 나타나기 시작하여 200일까지 나타났다.
송이 자생군락 토양 내 세균군집의 정량적 평가를 수행한 결과 CFDA 형광염색법을 이용해 직접 계수된 생균수는 $7.4{\pm}1.19{\times}10^8{\sim}1.07{\pm}0.17{\times}10^9cells/g$ soil로 육즙영양배지(nutrient broth, NB)에서 배양된 생균수는 CFDA 계수치의 $5{\sim}8%$로 계수되었으며, $10^{-2}$으로 희석한 NB(DNB)배지에서는 $40{\sim}47%$의 계수치를 나타내었다. 이상의 결과로부터 송이 자생군락 토양내에는 배양이 곤란한 난배양성(viable but non-culturable; VBNC)세균이 다수 존재해 있는 것으로 추정되었다. 송이 자생군락 토양내 세균군집의 계통학적 특성을 검토하기 위해 토양으로부터 직접 DNA를 추출하고 16S rDNA-ARDRA cluster 분석을 통하여 대표 clone의 16S rDNA 염기서열 분석을 수행하였다. 송이 자생군락 토양으로부터 구축된 총 115 clone은 31 ARDRA cluster로 분류되었으며, ${\alpha}-,\;{\beta}-,\;{\gamma}-$ Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria 그리고 Firmicutes의 6개 계통군이 확인되었다. 이들 계통군 중 약 85%가 Acidobacteria 계통군에 속하여 압도적인 우점군임이 확인되어 매우 독특한 계통학적 특성을 나타내었다.
도시에서 토양을 보존하고 합리적으로 이용하기 위하여 도시 토양을 과학적으로 이해하는 것이 필요하지만 아직까지 이처럼 과도하게 관리되고 교란된 토양의 특성에 대하여 집중적으로 연구되지 않았다. 본 연구에서 조사된 인천의 산림, 잔디밭, 가로수, 나지 및 포장 밑 토양에서 답압에 의한 견밀화에 의하여 토양 가밀도가 높았다. 또한 다양한 도시 토양에서 수분함량은 전원지 산림 토양에 비하여 적었고 지온은 높았다. 화학적으로는 도시 토양에서 pH가 중성에 가깝고 유기물 함량이 적었다. 도시 토양의 총세균수는 전원지 산림 토양의 단지 5∼50% 수준이었다. 단계식 다중회귀분석의 결과, 토양 유기물함량이 총세균수에 영향을 미치는 주요한 요인으로서 선정되었다. 대부분의 도시 토양에서 탈수소효소 활성도는 전원지 산림 토양과 유의한 차이가 없었으나, 아스팔트 포장 밑 토양에서는 낮았다 그러므로 견밀한 도시 토양에서 낮은 유기물함량이 물질 순환에 관여하는 미생물 수에 악영향을 미친다고 판단되었다.
A survey was carried out to investigate the contamination of streams by the acid mine drainage originated from the abandoned coal mines and coal refuse piles. The physico-KDICical characteristics such as pH, sulfate and elements concentrations in the water and sediment in streams were analyzed. Microbial activity in the sediment was evaluated by measuring dehydrogenase activities. At sites contaminated by acid mine drainage, the pH of the water and sediment declined to acidic range from neutral due to the accumulation of sulfate. The dehydrogenase activity ranged from 12 to $170{\mu}g-TPF{\cdot}g-dry\;soil^{-1}{\cdot}24h^{-1}$ at the contaminated sites, whereas uncontaminated sites had activities of 1,176~4,259 ${\mu}g-TPF{\cdot}g-dry\;soil^{-1}{\cdot}24h^{-1}$. The dehydrogenase activity was significantly affected by low pH of the sediment, indicating that high concentration of sulfate inhibited microbial activity. The concentrations of heavy metals such as Pb and Fe in contaminated sdeiment (37~46 ppm Pb; 46,000~464,000 ppm Fe) were much higher than those in the uncontaminated sediment. The concentration of Al in the contaminated water acidfied by coal mine drainage was in the range of 11 to 42 ppm. Compared with those in the uncontaminated sediment, the concentrations of Mn, Mg and Ca in contaminated sediment were low because of the leaching from soil to water by the acidfied stream water.
Oil spill was found in 1999 from a diesel storage facility located near the top of Baekun Mountain in Uiwang City. Application of bioremediation techniques was very relevant in removing oil spills in this site, because the geological condition was not amenable for other onsite remediation techniques. For efficient bioremediation, bacterial communities of the contaminated site and the uncontaminated control site were compared using both molecular and cultivation techniques. Soil bacterial populations were observed to be stimulated to grow in the soils contaminated with diesel hydrocarbon, whereas fungal and actinomycetes populations were decreased by diesel contamination. Most of the dieseldegrading bacteria isolated from contaminated forest soils were strains of Pseudomonas, Ralstonia, and Rhodococcus species. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis revealed that the profiles were different among the three contaminated sites, whereas those of the control sites were identical to each other. Analysis of 16S rDNA sequences of dominant isolates and clones showed that the bacterial community was less diverse in the oil-contaminated site than at the control site. Sequence analysis of the alkane hydroxylase genes cloned from soil microbial DNAs indicated that their diversity and distribution were different between the contaminated site and the control site. The results indicated that diesel contamination exerted a strong selection on the indigenous microbial community in the contaminated site, leading to predominance of well-adapted microorganisms in concurrence with decrease of microbial diversity.
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.
본 연구는 어저귀(Abutilon avicennae)를 이용한 식물상 복원공법의 가능성과 카드뮴이 식물의 성장에 미치는 독성효과, 오염물과 식물유무에 따른 토양미생물의 활성변화, 카드뮴의 식물체내와 토양에서의 거동에 관한 연구를 실시하였다. 뿌리의 생체량은 90일 후 대조구에 비해 약 4배정도 저해를 받았으며, 지상부의 길이 생장 또한 대조구에 비해 약 3배정도 저해를 받은 것으로 나타났다. 식물내 카드뮴의 축적은 50일째 뿌리> 줄기> 잎의 순서로 축적을 나타냈으나, 90일이 경과된 후 카드뮴 축적은 뿌리>줄기>종자>잎으로 지상부 부분의 카드뮴이 잎에서 종자로 전이가 일어난 것을 볼 수 있다. 카드뮴 오염 유무에 상관없이 식물구는 무식물 구에 비해 미생물 활성도가 높게 나타났고 컬럼 하층부로 내려갈수록 감소하였다. 토양에서의 카드뮴 이동은 관찰되지 않았으며, 초기 가용성 카드뮴의 3.5%가 식물체내로 이동하였음이 관찰되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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