1)
†To whom correspondence should be addressed.
Department of Landscape Architecture, Dankook University E-mail: [email protected]
농촌과 도시지역 비교를 통한 연못형습지의 식생다양성 증진방안 연구
손진관 ･ 공민재 ･ 강동현 ･ 남홍식 ･ 김남춘
*†농촌진흥청 국립농업과학원
*단국대학교 녹지조경학과
The Comparative Studies on the Urban and Rural Landscape for the Plant Diversity Improvement in Pond Wetland
Jin-Kwan Son ･ Min-Jae Kong ･ Dong-Hyeon Kang ･ Hong-Shik Nam ･ Nam-Choon Kim*†
National Academy of Agricultural Science, RDA
*Department of Landscape Architecture, Dankook University
(Received: 22 January 2015, Revised: 22 January 2015, Accepted: 4 February 2015)
요 약
도시지역은 생태적 기능 쇠퇴 등 다양한 위협에 처해있다. 이러한 도시환경을 개선, 복원하기 위한 노력의 일환으로 연못형습지(Pond) 유형이 많이 조성되고 있다. 본 연구는 농촌의 반 자연형 습지 특성을 분석하여 도시지역 습지의 개 선방안을 알아보았다. 수질환경 개선방안으로 인근 하천의 자연수를 유입하거나 강우의 직접유입을 제안하였다. 토양 환경 중 토양산도, 유기물, 전질소 함량 등을 분석한 결과 농촌지역과 차이가 나는 원인으로는 도시지역이 인공적인 수문공급, 고사체 제거, 인공토양, 방수재 사용 등을 제시하였고 개선방안으로 설계, 시공 시 자연재료 사용, 자연형 수 문상태, 가을철 식물 방치 등을 제안하였다. 조사 대상지에서 출현한 식물상은 도시지역에서 35과 69종류, 농촌지역은 53과 142종류가 확인되었고, 평균은 도시지역 4개소는 18.5과 29.3종류, 농촌지역 4개소는 26.3과 53.5종류로 큰 차이 로 분석되었다. 원인으로 농촌지역이 도시지역에 비해 일년생식물에서 차이를 거론할 수 있고 개선방안으로 일년생식 물이 넓게 정착 할 수 있도록 토양 및 수질 등의 기반환경을 다양하게 조성 할 것을 제안하였다. 귀화식물은 도시지역 과 농촌지역에서 큰 차이는 확인되지 않았지만 도시지역의 경우 출현한 식물 중 약 1/4이 귀화식물로 구성되었다. 또 한 귀화율 평균이 17.4%로, 농촌지역 귀화율 평균인 7.7% 보다 큰 차이로 높게 분석되었으므로 생활형 분석결과와 마 찬가지로 일년생식물이 높게 출현 할 수 있도록 다양한 서식환경 조성을 제시하였다. 또한 도시지역 습지의 기능 향상 을 위해서는 습지조성에서부터 높은 가치로 평가 될 수 있도록 배치, 재료, 서식환경 등을 고려 할 것을 제시하였다.
이상의 연구결과는 도시지역의 생물다양성 증진 및 개선을 위해 큰 역할을 담당 할 수 있는 연못형습지의 조성, 개선, 창출 등에 활용되길 기대한다.
핵심용어 : 생물다양성, 생태계서비스, 소택형습지, RAM, 가치
Abstract
Urban areas are variously under threat including deterioration of ecological functions. Many pond wetland types have been created as part of an effort to improve and restore this urban environment. This study was arranged to examine improvement plans of wetlands in urban areas by analyzing semi-natural wetlands in farm areas. As for environment for water quality, it suggested the inflow of natural water neighboring rivers or the direct inflow of rain as the improvement plans. The result which analyzed soil pH, OM, and T-N content of the soil environment mentioned that urban areas supplied artificial sluices, removed apoptotic bodies, and used artificial soil and waterproofing materials and use of natural materials in design and construction, the sluice state of the natural form, and negligence of autumn plants were suggested as the improvement plans. Florae appeared in the subject sites of the study have found that there are 35 families 69 species in urban areas and 53 families 142 species in rural areas. As the average has found that there are 18.5 families 29.3 species in 4 urban areas and 26.3 families 53.5 species in 4 rural areas, the big difference between them was analyzed. As the cause has found that there are differences in yearly plants in farming areas when compared to urban areas, creation of various basic environments including soil and water quality was suggested to make yearly plants settle down widely. Naturalized plants have found that there are no big differences between urban areas and rural areas. However, the average of the naturalized ratio in urban areas is 17.4% as the naturalized plants are about 1/4 of the appeared plants. As it was analyzed to be higher than 7.7%, the average of the
naturalized ratio in farming areas as the big difference, creation of various inhabiting environments was suggested to make more yearly plants appear like the analyzed result of the life type. Consideration of placement, materials, and inhabiting environments was suggested to make creation of wetlands well appreciated to improve functions of wetlands in urban areas. It is expected that the above results of the study will be utilized in creation and improvement of the pond wetlands which can play a huge role in increase and improvement of biological diversity in urban areas.
Key words : Biodiversity, Ecosystem service, Palustrine wetland, RAM, Value
Fig. 1. The pond wetlands in urban park(up) and rural landscape(down)
1. 서 론
도시지역은 과밀개발로 인해 다양한 생태적 기능이 쇠퇴 하는 등 도시 자연생태계에 많은 변화가 일어나고 있으며, 생물다양성도 크게 감소하고 있는 상태에 처해있다(Seoul, 2012). 이러한 난개발과 도시과밀화로 인하여 도시환경을 개선, 복원하기 위하여 다양한 생태환경 등을 복원, 도입하 고 있다. 그 중 도시공원이나 아파트 등에 도입되고 있는 습지는 대체적으로 연못형습지(Pond) 유형으로 설계되어지 며(Ramsar, 2014, Son et al., 2010), 자연에 가깝게 복원하 기 보다는 미적 경관을 중시한 형태의 조성이 주를 이루고 있다.
이러한 습지는 독특한 환경으로 생물다양성이 가장 풍부 한 생태계로 평가받고 있으며(Cylinder et al., 1995; Kang et al., 2009; Mitsch and Gosselink, 1993), 홍수조절, 오 염물제거 등 다양한 생태계서비스 기능을 수행 할 수 있는 비오톱 유형으로 평가받고 있다(Bergstedt, 1992). 그 중 도 시의 습지는 대기오염 및 소음공해 감소, 열섬현상 완화, 미기후 조절, 생물 서식 공간 창출 등 다양한 생태계서비스 기능 향상에 기여하는 중요한 환경요소이다. 하지만 기존의 습지조차 각종 개발과 습지의 가치에 대한 인식부족 등으 로 매립 등 계속적으로 감소하고 있으며, 이러한 습지면적 감소는 도시에서 다양한 생태계 기능을 저하시키게 되어 도시 환경의 질적 감소로 이어지게 된다. 환경, 생태적으로 중요한 의미를 가지는 도시지역의 중요 생태계인 습지를 복원, 창출하고자 할 때에는 생태적으로 성공적인 설계를 위해 모든 참여자에게 도입되는 생물에 대한 정보를 이해
시킬 필요가 있고 적절한 방법론을 제시해 줘야 복원의 성 공효과가 클 수 있다(Cho, 2004). 더불어 식물종들의 생활 사를 온전하게 이해하는 것도 매우 중요한 것으로 알려져 있 다(Middleton, 1999).
한편 우리나라 농촌지역은 기후적인 특성때문에 농업에 활용하고자 과거부터 많은 연못형습지를 조성해 왔으며(RDA, 2008; Son et al., 2014), 최근 수리시설의 확충으로 활용 기능이 축소되어 반자연형 습지로 유지되고 있다(Son, 2009).
따라서 본 연구에서는 도시지역 내 공원에 위치한 습지를 대상으로 생육환경과 식생특성을 알아보고 토양 및 수질환 경을 분석하여 도시지역 내 습지의 기능향상에 필요한 생 육환경과 식생특성 제고방안을 알아보고자한다. 이러한 연 구를 통해 습지조성 및 유지로 인한 도시 생태계 증진, 습지 창출 및 복원 방안, 생태연못 조성 등 습지를 활용한 다양 한 연구 및 조성에 대한 기초자료로 활용, 제공하고자 한다.
2. 연구범위 및 방법
2.1 연구대상지
연구대상지는 도시지역 공원 내 분포하는 습지유형 중 일 반인의 사용빈도가 높고 분포유형이 가장 빈번히 발생하는 인공연못형 유형을 중심으로 Table 1, Fig. 1과 같이 상위 4개소(Urban 1~4)를 선정하였으며, 생태적 식생복원을 위 한 대조습지설정은 연못형습지 유형으로 선행연구를 분석하 여 복원 목표가 될 수 있는 농촌지역의 반자연형 인공습지 (Rural 1~4)를 하위 4개소로 선정하였다.
연구대상지의 지리적 분포는 도시지역의 경우 서울과 수
Table 2. The evaluation topics and grades of modify RAM method*
Evaluation Topics Grades
High (3 point) Moderate (2 point) Low (1 point)
1 Distance to Other Wetlands =< 0.4km 0.4 - 1.0km => 1.0km
2 Number of Different Types of
Vegetative Communities Present 3 or more types present 2 types present 1 type present
3 Degree of Community Interspersion
4 Size of Wetland => 8.0ha 8.0 - 0.4ha < 0.4ha
5 Surrounding Land Use Forest/rural open, Water Residential, Agriculture Industrial, roads
6 Wildlife Corridor Yes - No
*Floral Diversity and Wildlife Habitat Table 1. The location of study sites
Site Location
Urban 1 Yeouido Park, Seoul N37°31'23.48"
E126°55'04.45"
Urban 2 Yongsan family park, Seoul N37°31'13.32"
E126°59'00.45"
Urban 3 Mangpo park, Suwon N37°14'31.12"
E127°03'26.65"
Urban 4 Meonae ecological park, Suwon
N37°15'34.28"
E127°02'56.78"
Rural 1 Agricultural pond, Napo-myeon, Gunsan
N 36°00'34.83"
E 126°49'42.16"
Rural 2 Agricultural pond, Gwirae-myeon, Wonju
N 37°11'13.61"
E 127°51'52.90"
Rural 3 Agricultural pond, Iwon-myeon, Taean
N 36°53'52.03"
E 126°16'46.03"
Rural 4 Agricultural pond, Wonbuk-myeon, Taean
N 36°50'48.03"
E 126°26'56.03"
원의 공원에 위치한 연못형습지를 선정하였으며, 농촌지역 의 경우 군산, 태안, 원주 등으로 분포하였다.
2.2 연구방법
도시공원과 농촌지역 반자연형 습지의 특성을 비교하기 위하여 연구대상지의 토양, 수질환경을 비롯한 일반현황 과 식생특성을 조사, 분석하고 습지평가를 실시하여 비교 하였다.
2.2.1 연구대상지 일반현황 분석
연구대상지의 일반현황 분석으로 면적, 수심, 수문상태, 토지이용 등을 조사하였다. 대상지의 주변 토지이용은 위성 영상과 1:5000수치지도를 이용하여 대상지의 반경 100m 이 내 토지이용을 비율로 알아보았고, 분석결과는 Tilton et al.
(2001)의 Land Use Value로 평가를 실시하였다. 토지이용 에 있어 높게 평가되는 산림, 물 등은 3점을, 농경지, 주거 지역 등은 중간 등급으로 2점을 도로, 공장 등은 낮음인 1 점으로 평가하여 1.0~3.0의 범위로 평가점수를 부과해 결과
값을 도출하였다. 수질환경은 총 9항목으로 수질산도(pH : Hydrogen ion concentration), 전기전도도(EC : Electric Conductivity), 용존산소량(DO : Dissolved Oxygen), 탁도 (NTU : Turbidity)는 수심30∼50cm 지점에서 TPS사의 90- FL을 이용하여 현장측정 하였다. 생물학적 산소요구량(BOD:
Biochemical Oxygen Demand), 화학적 산소요구량(COD:
Chemical Oxygen Demand), 부유물질(SS : Suspended Solid) 은 SECOMAN사의 Pastel UV를 이용하여 3반복으로 측정 하고 평균 값을 산출하였다. 총인(T-P : Total Phosphorus), 총질소(T-N : Total Nitrogen)는 수질오염공정시험방법(MOE, 2013a)에 따라 분석하였다. 토양환경은 토양산도(pH : Aci- dity), 전기전도도(EC), 유기물(OM: Organic Meter), 유효 인산(Av. P2O5: Available Phosphate), 총질소(T-N), 치환 성양이온(Ex. cation of Calcium(Ca2+), Potassium(K+), Mag- nesium(Mg2+), Natrium(Na+))등을 토양 및 식물체 분석법 (NIAST, 2000)에 따라 분석하였다.
2.2.2 식생조사 및 분석
연구대상지의 식생조사는 2012년 하절기에 집중적으로 실 시하였으며, 학명과 동정은 Lee(2014)과 Lee(2006)의 기준 으로 구분하고 Raunkiær(1934)의 생활형을 기준으로 분 류, 정리하였다. 귀화식물은 Lee et al.(2011)이 정리한 321 종류(Taxa)를 대상으로 분석하여 귀화율(Naturalized ratio;
Numata, 1996)과 도시화지수(Urbanization index; Yim and Jeon, 1980)를 산출하여 대상지의 도시화 및 귀화도 정도를 알아보았다.
2.2.3 습지기능평가
본 연구에서 사용한 습지평가 체계는 Koo(2009)가 Tilton et al.(2001)의 평가체계를 수정한 modify RAM(Rapid Assessment Method) 방법 중 ‘식생다양성 및 야생동물 서 식처(Floral Diversity and Wildlife Habitat)’기능을 평가하 였다. 평가는 Table 2에 나타낸 바와 같이 6개의 항목으로 이루어져 있으며, 평가결과는 평균으로 산출해 높음(2.4 이 상), 보통(1.7∼2.3), 낮음(1.7 이하)로 구분하였다.
Table 3. The characteristics of eight study sites Site Size (m2)
Depth (m) Inlet Outlet Source Land-use
Water Total Surrounding Value*
Urban 1 730 16,595 2.0 Artificial Artificial Artificial Road 1.05
Urban 2 5,514 17,365 4.0 Artificial Artificial Artificial Road, Forest 2.23
Urban 3 1,487 3,204 2.0 Artificial Artificial Artificial Road, House 1.25
Urban 4 547 1,458 1.5 Artificial Artificial Artificial Road, Stream 2.26
Rural 1 450 1,211 1.0 Seasonal Flood Rain Paddy 2.53
Rural 2 325 1,216 1.0 None Flood Rain Mountain 2.75
Rural 3 193 1,423 3.0 None Flood Rain Mountain 3.00
Rural 4 932 1,521 4.0 Natural Natural Surface Paddy 2.94
*Value(Land use ratio of within 100m) = {(forested, rural open, water, wetlands)/100 × 3 + (Agriculture, pasture, urban open)/100 × 2 + (Highways, Roads, Industrial)/100 × 1}
Table 4. The analysis of water properties at study sites
Site PH(1:5) EC(mS/L) NTU DO(mg/L) COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) T-N(mg/L) T-P(mg/L)
Urban 1 7.05 471.0 38.6 2.03 5.41 2.25 10.81 0.98 0.07
Urban 2 8.67 180.3 3.9 7.61 12.41 5.50 13.52 1.01 0.11
Urban 3 6.98 311.0 18.8 8.01 8.32 3.72 15.63 1.11 0.04
Urban 4 7.11 154.3 6.9 5.89 6.43 2.85 17.40 0.85 0.07
Rural 1 6.53 213.2 11.2 5.40 14.25 8.72 28.89 1.22 0.09
Rural 2 6.78 118.9 8.9 5.38 10.88 11.50 19.56 1.08 0.11
Rural 3 7.12 151.5 13.2 4.12 10.85 15.80 28.05 1.48 0.19
Rural 4 7.08 188.9 11.5 4.23 12.89 13.52 48.88 1.63 0.22
Urban Ave. 7.45 279.2 17.1 5.89 8.14 3.58 14.34 0.99 0.07
Rural Ave. 6.88 168.1 11.2 4.78 12.22 12.39 31.35 1.35 0.15
T-test N.S N.S N.S N.S N.S -5.296* -2.668* -2.698* N.S
*Correlation is significant at the 0.05 level.
3. 결과 및 고찰
3.1 연구대상지 일반현황
연구대상지 8개소의 대한 일반특성은 Table 3에 제시하 였으며, 면적은 Urban 유형이 1,458m2~16,595m2, Rural 유형이 1,211m2~1,521m2으로 확인되었다. 수문학적 특성 은 도시지역이 인공적인 유입, 유출 구조인 수문의 형태를 보인 반면, 농촌지역은 자연적 유입과 폐쇄된 유출구, 강우 를 수원으로 한다는 차이를 보이고 있다. 도시지역 습지주 변의 주요 토지이용으로는 도로, 산림, 주거, 하천 등으로 나타났으며, 농촌지역의 습지 주변으로는 산과 논 등의 등 급이 높은 자연적인 토지 이용이 가장 많이 나타났다.
3.2 연구대상지 수질환경
환경정책기본법 호소의 수질환경기준에는 pH의 환경기 준을 6.5~8.5로 규정하고 있으며(MOE, 2013b), 측정결과 도시지역 습지는 인공적으로 수중 펌프 등을 사용하여 물 을 유입시켜줌으로써 Table 4와 같이 기준에 부합하는 정 도에 해당하였다. 인공습지에서 수질산도에 대한 기준은 특 별히 규정하지는 않고 있으나 대체적으로 중성 및 약알칼 리성 이하로 하여 양서류의 산란 및 서식에 영향이 없는 정 도의 수치로 조성하는 것이 대부분이다(Kim and Cho, 2004).
하지만 인공습지는 방수재, 수돗물 등으로 인해 자연적인
습지에 비해 수질산도가 비교적 높은 알칼리의 경향으로 나타나며, 갑작스러운 인공적인 수문의 공급은 급격한 수질 변화를 초래해 생물발달에 영향을 줄 수도 있는 것으로 알 려져 있다. 따라서 도시지역 연못형습지의 경우 인공적인 유 입수원의 특성이 있기 때문에 수질 유입 시 기존의 수질과 급 격히 차이가 나지 않도록 주의할 필요가 있으며, 되도록 인 근 하천의 자연수를 유입하거나 강우의 직접유입을 고려할 필요가 있다고 판단된다(Son, 2009). 용존산소(DO)의 환 경기준은 호소를 기준으로 5.0mg/L 이상 좋음 등급으로 평가하며, 2.0mg/L 이하는 나쁨으로 평가된다(MOE, 2013b).
도시지역 습지의 전체 평균농도는 5.89mg/L로 대체적으로 수질환경 기준 내에 해당하였으며, 농촌지역의 반자연 습지 는 4.78mg/L으로 약간 나쁨으로 분석되었다. 하지만 이것 은 인간의 생활용수 사용을 기준으로 한 것으로 수생생물의 다양성 및 적정 서식환경과는 차이를 보일 수 있을 것으로 판단되므로 습지에서 생물다양성과 용존산소와의 관계 및 적정 서식환경을 추가적으로 알아 볼 필요가 있다고 판단 된다. 하지만 생물학적 산소요구량(BOD), 화학적 산소요구 량(COD), 부유물질량(SS) 등은 생물의 서식에 직접적으로 작용하고 해당 환경에 따라 생물의 서식특성도 다르게 나타 나는 것으로 알려져 있다(MOE, 2013b; Son, 2013). COD 의 환경기준은 3~4mg/L 이하는 매우 좋음에서 좋음 등급 으로 평가하고, 5~8mg/L 이하는 보통에서 약간 나쁨, 10 mg/L 이하는 나쁨 등급, 10mg/L 초과는 매우 나쁨 등급으
Table 6. The analysis of soil chemical properties at study sites
Site pH(1:5) EC(dS/m) OM(g/kg) Av.P205(mg/kg) T-N(%) Ex. Cation(cmol/kg)
Ca2+ K+ Mg2+ Na+
Urban 1 6.84 0.71 6.71 6.96 0.02 2.34 0.22 1.26 0.20
Urban 2 6.91 1.02 11.19 16.64 0.09 1.81 0.24 1.02 0.20
Urban 3 7.91 1.10 9.40 13.61 0.02 2.33 0.45 0.96 0.23
Urban 4 7.55 0.83 3.82 23.39 0.01 2.14 1.10 2.34 0.20
Rural 1 5.0 0.93 27.31 37.18 0.12 2.32 0.09 0.6 0.17
Rural 2 5.6 0.69 38.22 62.42 0.68 9.40 1.35 1.6 0.29
Rural 3 4.8 0.23 33.68 48.23 0.18 1.91 0.14 0.8 0.34
Rural 4 6.2 0.55 28.53 52.11 0.16 3.90 1.06 5.4 0.75
Urban Ave. 7.30 0.92 7.78 15.15 0.04 2.13 0.50 1.40 0.21
Rural Ave. 5.40 0.60 31.93 49.99 0.29 4.38 0.66 2.10 0.39
T-test 4.662* N.S -8.104** -5.591** N.S N.S N.S N.S N.S
*Correlation is significant at the 0.05 level, **Correlation is significant at the 0.001 level Table 5. The evaluation standard of soil chemical properties
Survey pH(1:5) EC(dS/m) OM(g/kg) Av.P205(mg/kg) T-N(%) Ex. Cation(cmol/kg)
Ca2+ K+ Mg2+ Na+
KLIA (2007)
High 6.0~6.5 <0.2 ≧50 ≧200 ≧0.12 ≧3.0 - ≧3.0 ≧5.0
Middle 5.5~6.0
6.5~7.0 0.2~1.0 50~30 100~200 0.12~0.06 3.0~0.6 - 3.0~0.6 5.0~2.5 Low 4.5~5.5
7.0~8.0 1.0~1.5 ≦30 ≦100 ≦0.06 ≦0.6 - ≦0.6 ≦2.5
Kim(1999) 5.6~6.8 0.4~0.9 14~29 11~60 0.10~0.16 1.7~11.8 0.1~5.0 1.0~5.0 0.14~0.2 로 평가된다. 도시지역의 평균은 8.14mg/L, 농촌지역은 12.22
mg/L로 도시지역 습지가 인공적인 유입수로 인하여 농촌 지역의 반자연 습지보다 COD 수질환경은 좋은 것으로 분 석되었으며 BOD, T-N, T-P도 같은 경향으로 나타났다.
SS의 환경기준은 1~15mg/L 이하로 매우 좋음에서 약간 나 쁨으로 평가한다. 도시습지의 경우 평균농도 14.3으로 보통 으로 나타났으며, 농촌지역의 습지는 평균농도 31.34로 도 시지역 보다 높게 확인되었다. 도시지역 습지의 경우 유입 수와 유출수의 순환으로 인하여 농촌지역보다 부유물질의 양이 적은 경향이 나타났다(Table 4).
수질환경 분석결과 호소의 환경기준에 적용했을 때 대체 적으로 도시지역이 농촌지역보다 양호한 상태를 보이고 있 는 것으로 분석되었다. 또한 도시지역과 농촌지역 습지의 수 질환경에 대한 집단간 차이분석(t-Test)을 실시한 결과 BOD, SS, T-N 항목에서 농촌지역이 도시지역보다 높다는 분석 결과가 도출되었다. 하지만 앞서 제기한 바와 같이 환경기 준은 인간의 용수사용을 목적으로 한 기준으로 습지의 생 물다양성 및 서식환경의 적절성을 평가하기 위한 구체적인 기준정립이 필요하다고 판단된다.
3.3 연구대상지 토양환경
연구대상지 토양환경의 평가기준은 ‘토양의 화학적 특성 평가항목과 평가기준’(KILA, 2007)과 Kim(1999)의 ‘인공 습지 조성 시 바람직한 토양화학성’에 명시되어 있는 기준 을 적용하였다(Table 5).
토양산도(pH)는 도시지역 습지의 경우 평균 7.30로 조경
설계기준 토양평가기준(KILA, 2007)에 적용하면 하급으로 평가되며, Kim(1999)의 기준에도 부합하지 않았다. 반면 농촌지역 반자연형 연못형습지는 평균 5.40로 대부분의 습 지와 같이 약산성(pH5~7)으로 조사되었다(Bae et al., 2003).
습지토양의 경우 식물의 고사체 분해와 강우집수의 시간경 과와 같은 자연천이 과정으로 인해 약산성화 되는 것이 일 반적이나 도시지역의 경우 인공적인 수문공급, 고사체 제 거, 인공토양, 방수재 등으로 자연적인 습지토양과 다른 토 양산도를 보인 것으로 판단된다(Son, 2013). 이에 대한 개 선방안으로 설계, 시공 시부터 자연재료를 사용하고 수문상 태를 자연형으로 개선하며, 가을철 식물의 일부 고사체는 수 질환경이 오염되지 않는 범위 내에서 자연분해 될 수 있도 록 방치 할 필요도 있을 것으로 판단된다. 전기전도도(EC) 는 도시지역의 습지가 평균 0.91dS/m, 농촌지역의 반자연 습지에서는 0.60dS/m로 중급으로 확인되었다. 유기물함량 (OM)은 도시지역 습지가 평균 7.78g/kg으로 조경설계기준 하급, Kim(1999) 기준에도 미달인 것으로 분석되었으며, 농 촌지역의 반자연형 연못형습지는 평균 31.9g/kg로 도시지 역의 습지보다 높은 유기물 함량이 확인되었지만 선행연구 의 기준보다는 다소 높은 경향으로 분석되었다. 전질소(T- N)는 도시지역 습지가 평균 0.03%로 하급으로 농촌지역습 지 평균인 0.29%보다 현저히 낮고 기준에도 미치지 못하 는 것으로 분석되었다. 이와 같은 전질소 함량의 차이는 공 급원인 유기물의 함량과 일맥상통한 것으로 판단되며 (Miller and Donahue, 1990), 두 집단 간 차이분석에서도 유기물 함량의 차이가 높은 수준에서 확인되었다. 염기치환 용량은 모든 대상지 대부분 중급 이상으로 양호한 것으로
분석되었으며, 각 항목별 토양분석결과 비교적 도시지역 습 지에 비해 농촌지역의 반자연 습지가 좋은 토양 조건을 갖 추고 있는 것으로 확인되었다(Table 6).
토양환경 분석결과 도시지역이 농촌지역에 비해 유기물 함량이 낮고 비교적 알칼리 경향임이 확인되었다. 이것은 수 질환경에 대한 개선방안과 마찬가지로 설계 시 습지토양을 이용하고 가을철 고사체를 남겨두어 유기물함량을 높이고 산성경향인 자연형 습지의 토양과 유사한 토양환경 형태로 개선 할 필요가 있다고 판단된다.
3.4 식생특성 분석
조사 대상지에서 출현한 식물상은 도시지역 습지에서 35 과 59속 59종 10변종으로 69종류가 출현하였으며, 농촌지 역 반자연 습지에서 53과 119속 121종 20변종 1품종으로 142종류가 출현 확인되었다.
도시지역의 식생 출현 종은 Urban 1 지역에서는 국화과, 사초과, 화본과, 버드나무과, 마디풀과, 수련과, 콩과 등 25 개 과에서 금계국, 개망초, 수크령, 미국가막사리, 노랑꽃창 포, 수련, 왕버들 등 총 38종, Urban 2에서는 부들과, 자라풀 과, 벼과, 화본과, 천남성과, 콩과 등 15개 과에서 애기부들, 창포, 골풀, 능수버들, 털부처꽃, 왕포아풀, 망초, 어리연꽃, 땅귀개 등 총 25종, Urban 3에서 개구리밥과, 골풀과, 마름 과, 명아주과, 벼과, 사초과, 자라풀과, 천남성과, 국화과 등 19개 과에서 좀개구리밥, 골풀, 벌개미취, 물옥잠, 비비추, 연 꽃, 자라풀, 어리연꽃, 창포, 토끼풀 등 총 29종, Urban 4 지 역에서 국화과, 마름과, 버드나무과, 벼과, 부들과, 붓꽃과, 자라풀과, 천남성과, 콩과, 마디풀과 등 15개 과에서 쑥, 마 름, 물봉선, 갯버들, 키버들, 물잔디, 억새, 부들, 큰고랭이, 미나리, 물질경이, 창포, 망초 등 총 25종이 출현하였다.
농촌지역의 경우 Rural 1 지역에서는 속새과, 벼과, 부들 과, 사초과, 개구리밥과, 닭의장풀과, 삼과, 현삼과, 국화과 등 15개의 과에서 쇠뜨기, 부들, 뚝새풀, 바랭이, 참새피, 쇠방동사니, 닭의장풀, 개여뀌, 미나리, 마름, 개망초, 한련 초 등 총 35종, Rural 2 지역에서는 속새과, 은행나무과, 골풀과, 느릅나무과, 뽕나무과, 마디풀과, 석죽과, 양귀비 과, 돌나물과, 콩과, 장미과, 질경이과 등 41개의 과에서 쇠 뜨기, 은행나무, 부들, 참새피, 이삭사초, 버드나무, 뽕나무, 개미자리, 애기똥풀, 조팝나무, 싸리, 칡, 두릅나무, 참취, 개 망초, 가막사리, 씀바귀, 고들빼기 등 총 75종, Rural 3 지 역에서는 속새과, 고사리과, 가래과, 자라풀과, 벼과, 사초과, 개구리밥과, 마디풀과, 석죽과, 물옥잠과, 인동과, 국화과, 통발과, 박주가리과 등 25개의 과에서 쇠뜨기, 고사리, 곰 솔, 부들, 가래, 갈풀, 갈대, 강아지풀, 파대가리, 고마리, 오 리풀, 찔레꽃, 새콩, 인동, 쑥, 엉겅퀴 등 총 52종, Rural 4 지역에서는 부들과, 가래과, 벼과, 사초과, 닭의장풀과, 물 옥잠과, 마디풀과, 삼과, 장미과, 콩과, 괭이밥과, 국화과 등 24개의 과에서 도깨비바늘, 왕고들빼기, 칡, 족제비싸리, 해 당화, 자귀풀, 매듭풀, 고마리, 흰여뀌, 뽕나무, 부들, 그령, 왕바랭이 등 총 52종이 출현하였다(Appendix 1).
Table 7. The number of taxa by taxanomix at eight study sites Site Family Generic Species Variety Forma Taxa
Urban 1 25 36 32 6 0 38
Urban 2 15 23 24 1 0 25
Urban 3 19 28 23 6 0 29
Urban 4 15 22 21 4 0 25
Urban Total 35 59 59 10 0 69
Rural 1 15 31 31 4 0 35
Rural 2 41 69 63 11 1 75
Rural 3 25 49 42 10 0 52
Rural 4 24 47 44 8 0 52
Rural Total 53 119 121 20 1 142
Urban Ave. 18.5 27.3 25.0 4.3 0.0 29.3 Rural Ave. 26.3 49.0 45.0 8.3 0.3 53.5 T-test N.S -2.575* -2.832* N.S N.S -2.712*
*Correlation is significant at the 0.05 level.
Table 8. The number of life form at study sites
Site M N G Ch H Th HH
Urban 1 5 1 5 0 8 11 8
Urban 2 5 0 1 1 7 5 6
Urban 3 1 0 3 1 5 9 10
Urban 4 1 2 2 1 8 3 8
Urban Total 8 3 6 1 18 16 17
Rural 1 1 0 2 0 7 20 5
Rural 2 15 8 6 0 19 23 4
Rural 3 2 3 6 1 20 12 8
Rural 4 4 5 4 1 9 25 4
Rural Total 19 13 10 1 37 50 12
Urban Ave. 3.0 0.8 2.8 0.8 7.0 7.0 8.0 Rural Ave. 5.5 4.0 4.5 0.5 13.8 20.0 5.3 T-test N.S N.S N.S N.S N.S -3.833** N.S
*M : Megaphanerophytes, N : Nanophanerophytes,
G : Geophytes, Ch : Chamaephytes, H : Hemicryptophytes, Th : Therophytes, HH : Hydrophytes
**Correlation is significant at the 0.01 level.
도시지역 4개소의 경우 평균 18.5과 29.3종(Taxa)이 출 현한 반면, 농촌지역 4개소는 26.3과 53.5종이 확인되었으 며, 이것은 집단 간 차이분석에서도 유의미하다는 결론을 확인할 수 있었다.
조사대상지의 출현종에 대한 생활형(Life Form) 출현비율 은 Table 8과 같이 도시지역 4개소의 경우 대형지상식물(M) 8종류, 소형지상식물(N) 3종류, 지중식물(G) 6종류, 지표 식물(CH) 1종류, 접지식물(H) 18종류, 일년생식물(Th) 16 종류, 수생식물(HH) 17종류로 확인되었으며, 농촌지역 4 개소는 대형지상식물(M) 19종류, 소형지상식물(N) 13종류, 지중식물(G) 10종류, 지표식물(CH) 1종류, 접지식물(H) 37 종류, 일년생식물(Th) 50종류, 수생식물(HH) 12종류로 확 인되었다.
조사대상지의 일년생식물 출현비율은 농촌지역이 도시지 역에 비하여 높게 나타나는 것을 통계적으로 확인할 수 있 으며, 농촌지역이 도시지역에 비해 일년생식물이 많이 나타 나는 것은 생활패턴이 짧고 다년생 식물종에 비해 환경에 대
Table 10. The evaluation results of modify RAM at study sites
Site Evaluation Topics Result
1 2 3 4 5 6 Total Average Grade
Urban 1 2 3 3 1 1 1 11 1.83 Moderate
Urban 2 1 3 2 2 1 1 10 1.67 Low
Urban 3 1 3 1 2 1 1 9 1.50 Low
Urban 4 2 3 1 1 1 1 9 1.50 Low
Rural 1 3 3 3 1 3 3 16 2.67 High
Rural 2 3 3 3 1 3 3 16 2.67 High
Rural 3 3 3 3 1 3 3 16 2.67 High
Rural 4 3 3 3 1 3 1 14 2.33 Moderate
Urban Ave. 1.50 3.00 1.75 1.50 1.00 1.00 9.75 1.63 Low
Rural Ave. 3.00 3.00 3.00 1.00 3.00 2.50 15.50 2.59 High
T-test -5.196* N.S -2.611* N.S N.S -3.000* -8.307*** -8.262*** -4.243*
*Correlation is significant at the 0.05 level, **Correlation is significant at the 0.01 level, ***Correlation is significant at the 0.001 level 한 생육범위가 비교적 넓기 때문인 것으로 판단된다(Kim et
al., 2011; Yun, 2007). 따라서 도시지역의 식물 종 다양성 을 위해서는 생육 패턴이 짧은 일년생 식물이 넓게 정착 할 수 있도록 토양 및 수질 등의 기반환경을 다양하게 조성 할 필요가 있다고 판단된다.
귀화식물은 도시지역 4개소에서 왕포아풀, 미국개기장, 소리쟁이, 아까시나무, 토끼풀, 달맞이꽃, 단풍잎돼지풀, 미 국쑥부쟁이, 개망초, 망초, 미국가막사리 등 총 12종이 출 현하였으며, 농촌지역 4개소에서 미국개기장, 소리쟁이, 닭 의장풀, 족제비싸리, 토끼풀, 달맞이꽃, 선개불알풀, 개망 초, 망초, 미국가막사리, 서양민들레 등 총 11종이 확인되 어 출현종의 차이는 크게 확인되지 않았다. 하지만 도시지 역의 경우 출현한 식물 중 약 1/4이 귀화식물로 구성되어 농촌지역 보다 큰 차이가 있으며, 이것은 Oh et al.(2010) 연구와 Lim et al.(2004)의 연구와 비슷한 양상을 나타냈다 (Table 9). 그러나 귀화율의 경우 도시지역이 평균 17.4%로, 농 촌지역 귀화율 평균인 7.7% 보다 큰 차이로 높게 분석되었으 며, 통계적으로도 차이를 확인하였다. 귀화식물은 자생종을 압
Table 9. The Naturalized ratio and Urbanization index at study sites
Site Family Taxa N.R U.I
Urban 1 3 6 15.8 1.9
Urban 2 4 8 32.0 2.5
Urban 3 3 7 24.1 2.2
Urban 4 5 7 28.0 2.2
Urban Total 5 12 17.4 3.7
Rural 1 1 3 8.6 0.9
Rural 2 3 5 6.7 1.6
Rural 3 3 4 7.7 1.2
Rural 4 5 8 15.4 2.5
Rural Total 6 11 7.7 3.4
Urban Ave. 3.8 7.0 25.0 2.2
Rural Ave. 3.0 5.0 9.6 1.6
T-test N.S N.S 3.939** N.S
N.R : Naturalized ratio, U.I : Urbanization index,
**Correlation is significant at the 0.01 level
박하여 서식에 제한을 주며, 인간의 간섭이 많은 도시에서 많이 분포하는 것으로 알려져 있다(Oh et al., 2006). 생활 형과 귀화식물의 비율을 종합해 본 결과 도시지역은 농촌 지역에 비해 일년생식물의 분포가 작은 반면 귀화식물이 넓게 분포하고 있는 특성을 보였다. 따라서 도시지역의 식 생 다양성을 위해서는 농촌지역과 같이 귀화식물이 보다 낮 게 출현하고 일년생식물이 높게 출현할 수 있도록 다양한 서식환경을 조성해 줄 필요가 있다고 판단된다.
3.5 습지기능 평가
modify RAM 습지평가 방법을 통해 도시지역과 농촌지 역의 식생다양성 및 야생동물 서식처 기능을 평가하고 개 선방안을 모색하고자 하였다.
평가항목으로는 다른 습지와의 거리, 식물 군집의 수, 혼 재도, 습지의 규모, 주변 토지이용, 야생동물의 이동통로 등 으로 구성되어지며, 평가 결과 도시지역 4개소의 평균은 1.63점으로 낮게 평가되었고, 농촌지역 4개소 평균은 2.59 로 높게 평가되었다.
선행연구의 다른 습지평가 결과와 비교해 보면, Son et al.(2010)의 소택형습지 8곳 평균 2.12, Kang et al.(2012) 의 호수형습지 21곳 평균 2.27, Cho(2007)의 하천형습지 5곳 평균 2.21, Kong et al.(2014)의 논습지 16곳 평균 2.20으로 확인되었다. 전체적으로 도시지역의 연못형습지 는 다른 선행연구의 습지나 농촌지역의 반자연습지에 비해 낮게 평가되었으며, 많은 부분 개선이 필요한 것으로 분석 되었다.
평가항목 별로는 1. 다른 습지와의 거리, 3. 식물군집의 혼재도, 6. 야생동물 이동통로 항목에서 차이가 통계적으로 확인되었으며, 이것은 습지조성 및 설계 단계에서 고려하여 기능을 향상시킬 수 있도록 해야 한다. 일반적으로 평가 결 과가 높고 가치가 있는 습지의 경우 주변의 하천, 농경지, 산림에 의해 생태적으로 네트워크를 형성하고 있으므로 본 연구대상지와 같은 도시지역의 습지 또한 조성에서부터 높 은 가치로 평가 될 수 있도록 배치, 재료, 서식환경 등을 고 려 할 필요가 있다(Koo et al., 2001).
4. 결 론
도시지역은 과밀개발로 인해 다양한 생태적 기능이 쇠퇴하 는 등 다양한 위협에 처해있어 도시환경을 개선, 복원하기 위한 노력의 일환으로 연못형습지(Pond) 유형이 많이 조성되 고 있지만 미적 경관만을 중시한 형태로 치중되어 왔다. 이 에 생태적 기능을 증진할 수 있도록 동일한 유형인 농촌지역 반자연형 습지와 비교, 분석하여 개선방안을 알아보았다.
pH 분석결과 도시지역 습지는 인공적으로 수중 펌프 등 을 사용하여 물을 유입시켜주고 방수재, 수돗물 등으로 인 해 자연적인 습지에 비해 비교적 높은 알칼리성을 나타냈다.
따라서 도시지역 연못형습지는 기존의 수질과 급격히 차이가 나지 않도록 주의하고 되도록 인근 하천의 자연수를 유입 하거나 강우의 직접유입을 제안하였다. 용존산소는 도시지 역이 수질환경 기준에 적합하였고 농촌지역은 약간 나쁨으 로 분석되었지만 수생생물의 다양성 및 적정 서식환경과는 차 이를 확인할 수 있도록 추가 연구의 필요성을 언급하였다.
생물학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 부유물질량은 도 시지역이 농촌지역보다 양호한 것을 확인할 수 있었다.
토양환경 중 토양산도는 도시지역 습지의 경우 약알칼리 경향으로 기준에도 부합하지 않았지만 농촌지역 습지는 약산 성으로 조사되었다. 유기물, 전질소 함량 등을 분석한 종합적 인 원인으로는 도시지역은 인공적인 수문공급, 고사체 제거, 인공토양, 방수재사용 등으로 농촌지역과 차이가 있음이 추 측되므로 이에 대한 개선방안으로 설계, 시공 시 자연재료 사용, 자연형 수문상태, 가을철 식물 방치 등을 제안하였다.
조사 대상지에서 출현한 식물상은 도시지역에서 35과 69 종, 농촌지역은 53과 142종이 확인되었으며, 도시지역 4개 소의 경우 평균 18.5과 29.3종이 출현한 반면, 농촌지역 4 개소는 26.3과 53.5종으로 큰 차이로 분석되었다. 생활형 분석을 통해 집단간 차이를 확인 한 결과 농촌지역이 도시 지역에 비해 일년생식물이 높게 나타나는 것을 확인 할 수 있으며, 이것은 농촌의 생육환경이 도시지역보다 다양한게 분포하고 있다고 판단하였다. 따라서 도시지역의 식물 종 다양성을 위해서는 생육 패턴이 짧은 일년생 식물이 넓게 정착 할 수 있도록 토양 및 수질 등의 기반환경을 다양하게 조성할 것을 제안하였다.
귀화식물 분포는 도시지역 4개소에서 12종, 농촌지역 4개 소에서 11종이 확인되어 출현종의 차이는 크게 확인되지 않 았지만 도시지역의 경우 출현한 식물 중 약 1/4이 귀화식물 로 구성되어 귀화율 평균이 17.4%로, 농촌지역 귀화율 평균 인 7.7% 보다 큰 차이로 높게 분석되었다. 따라서 도시지역 의 식생 다양성을 위해서는 앞서 거론한 바와 같이 농촌지 역과 같이 귀화식물이 보다 낮게 출현하고 일년생식물이 높 게 출현 할 수 있도록 다양한 서식환경 조성을 제시하였다.
Modify RAM 습지평가 방법을 통해 도시지역과 농촌지 역의 식생다양성 및 야생동물 서식처 기능을 평가하고 개 선방안을 모색한 결과 도시지역 습지의 기능 향상을 위해 서는 습지조성에서부터 높은 가치로 평가될 수 있도록 배
치, 재료, 서식환경 등을 고려 할 것을 제시하였다.
이상의 연구결과는 도시지역의 생물다양성 증진 및 개선 을 위해 큰 역할을 담당할 수 있는 연못형습지의 조성, 개선, 창출 등에 활용되길 기대한다.
사 사
연구는 2014년도 농촌진흥청 국립농업과학원 박사후연수 과정지원사업(과제번호:PJ009412)의 지원에 의해 이루어진 것임.
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Appendix 1. Continued
Family Botanic Name L.F N.P Urban Rural
1 2 3 4 1 2 3 4
1 Equisetuaceae Equosetum arvense G O O O O
2 Pteridaceae Pteridium aquiliunm var. latiusculum G O
3 Ginkgoaceae Ginkgo biloba M O
4 Pinaceae Pinus thunbergii M O O
5 Typhaceae Typha orientalis HH O O O O O O
6 Typhy angustata HH O O
7 Potamogetonaceae Potamogeton distinctus HH O
8 Potamogeton crispus HH O
9 Alismataceae Alisma plantagoaquatica var. orientle HH O
10 Alismacanaliculatum HH O
11 Hydrocharitaceae Blyxa japonica Th O
12 Ottelia alismoides HH O O O O
13 Hydrocharis dubia HH O
14 Gramineae Alopecurus aequalis var. amurensis Th O O O
15 Calemagrostis epigeios H O O
16 Phalaris arundinacea H O
17 Poa pratensis H * O O
18 Leersia japonica HH O O O O
19 Zizania latifolia HH O
20 Phragmites communis G O O O O O
21 Phragmites japonica G O O
22 Eragrostis ferruginea H O
23 Eleusine indica Th O
24 Pseudoraphis ukishiba H O
25 Pennisetum alopecuroides H O O O
26 Setaria viridis Th O O O
27 Panicum bisulcatum Th O
28 Panicum dichotomiflorum Th * O O O O O
29 Digitaria sanguinalis Th O O O
30 Paspalum thunbergii H O O O
31 Echinochloa crus-galli Th O O
32 Echinochloa crus-galli var. oryzicola Th O
33 Miscanthus sacchariflorus H O O O O
34 Miscanthus sinensis var. purpurascens H O O O
35 Spodiopogon sibiricus H O
36 Microstegium japonicum Th O O
37 Cyperaceae Carex maximowiczii H O
38 Carex dimorpholepis H O
39 Carex humilis H O
40 Eleocharis kuroguwai HH O
41 Fimbristylis miliacea M O
42 Scirpus tabernaemontani HH O O O O
43 Cyperus serotinus H O
44 Cyperus orthostachyus Th O O O
45 Cyperus iria Th O
46 Cyperus microiria Th O
47 Cyperus amuricus Th O
48 Kyllinga brevifolia var. leiolepis H O
49 Araceae Acorus calamus var. angustatus HH O O O O
50 Lemnaceae Spirodela polyrhiza HH O
51 Lemna paucicostata HH O O O O
52 Commelinaceae Commelina communis Th O O O
53 Aneilema keisak Th O O O
Appendix 1. The list of plants at eight study sites (L.F : Life Form, N.P : Naturalized Plant)
