한라산국립공원의 등산로별 토양 및 토양미생물 특성 Properties of Soil and Soil Microbes by Trail Section of Hallasan National Park
pp.91-92
제주도는 신생대에 형성된 섬으로 대한해협의 서남측에 위치하며 면적은 약 1,848 ㎢에 달한다. 단면상으로는 해발 고도 1,950 m의 한라산 정상을 중심으로 한 원추형이며 한 라산의 남 ․ 북사면은 경사가 급한 반면, 동 ․ 서사면은 비교 적 완만한 경사를 이룬다. 제주도에 대한 토양조사는 전국 토양 개략조사의 일환으로 1962년에 시작되었으며, 1975 년에 해발 700 m 이상인 산악지와 추자군도를 대상으로 정밀토양조사를 실시한 바 있다. 그 후 1999년에Soil Taxonomy 개정판 발간으로 인하여 토양 분류단위와 분류 기준이 수정되면서 이에 대한 추가 조사 및 연구가 진행되 고 있다. 본 연구의 목적은 한라산국립공원 내 등산로 구간 을 중심으로 토양의 이화학적 성질 및 토양미생물의 분포와 효소활성을 측정하여 한라산국립공원 자연자원의 효율적 인 관리체계를 위한 기초 자료를 제시함에 있다. 본 토양조사는 2012년 3월부터 수행되었으며 한라산국 립공원에 위치한 어리목, 영실, 성판악, 관음사 및 돈내코 등산로를 중심으로 낙엽층을 제거한 후에 표토(0~15 cm)와 심토(15~30 cm)를 채취하였다. 등산로 구간은 한라산국립 공원에 한정하였으며 해발고도 100 m 간격으로 토양시료 를 채취하였다. 가급적이면 시료를 채취할 때 오차가 ± 10 m를 넘지 않도록 하였다. 등산로는 침목 및 석분 등으로 인하여 사실상 시료채취가 불가능한 지역이 많았으며 등산 로를 주변으로 가급적이면 훼손이 안 된 지역에서 토양시료 를 채취하였다. 토양의 화학적 성질은 농촌진흥청 분석법 (NIAST, 1998)에 준하여 분석하였다. 토양의 화학적 성질 분석은 채취한 시료를 풍건시킨 후 2 mm 체에 통과된 토양 시료를 사용하였다. 토양 pH는 토양과 증류수의 비를 1 : 5로 하여 pH meter로 측정하였고, 전기전도도는 pH를 측정 하고 남은 여액을 EC meter를 이용하여 측정하였다. 유기 물함량은 Walkley and Black법, 유효인산은 Lancaster법, 전 질소함량은 Kjeldahl법으로 측정하였다. 치환성양이온 K, Ca, Mg 및 Na는 1N ammonium acetate(pH 7.0)용액 50 mL를 가하여 30분간 진탕한 다음 여과하여 얻어진 여액 을 원자흡광분광광도계(AAS)를 이용하여 측정하였다. 양 이온치환용량은 1 N-NH4OAc(pH 7.0)로 포화하고 80% ethyl alcohol로 세척한 후 토양을 Kjeldahl 증류장치에 의 해 NH4+ 함량을 정량하여 산출하였다. 입도분석은 풍건토 양 10 g을 평량하여 500 ㎖ Tall beaker에 담고, Tall beaker 에 증류수를 300 ㎖씩 가하고 30% 과산화수소를 25 ㎖씩 가 한 뒤 90℃로 가열된 전열판 위에서 가열하면서 유기물 을 분해하였다. 원심분리병에 분산제 5% Sodium hexametaphosphate 10 ㎖를 가한 후 약 18시간 정도를 진 탕시키면서 완전히 분산시켰다. 이 후 Pipette법과 체분석을 이용하여 측정하였다. 인지질 지방산(Phospholipid fatty acid, PLFA)분석은 Bligh/Dyer first-phase extraction(Bligh and Dyer, 1959)방법을 이용하였다. 미생물 분포비율은 분 석된 지방산을 지방산 분석지표를 이용하여 세균, 방선균, 사상균 및 균근균으로 분류하여 처리별 PLFA 값은 총 PLFA의 퍼센트 비율로 나타냈다(Li et al., 2006; Rahman and Sugiyama, 2008). 한라산국립공원 등산로 구간은 전체적으로 표토의 평균 토양 pH는 4.8, 심토의 평균 토양 pH는 5.0이었다. 한라산 국립공원의 토양 pH도 일반토양에서 나타나는 현상과 마찬 가지로 대체적으로 표토보다 심토에서 높았다. 표토의 평균 전기전도도는 0.59 dS/m, 심토의 평균 전기전도도는 0.37 dS/m였다. 이와 같은 농도는 식물생육에 대한 염류의 영향 을 거의 무시할 수 있다고 판단된다. 표토의 평균 유기물함 량은 21.45%, 심토의 평균 유기물함량은 15.79%였다. 이와 같이 유기물함량은 토양 pH와는 반대로 심토보다 표토에서 함량이 높았으며 표토에 유기물함량이 집적되는 현상을 보 였다. 표토의 평균 유효인산함량은 9.7 mg/kg, 심토의 평균 유효인산함량은 7.3 mg/kg였다. 이와 같이 한라산국립공원 토양의 유효인산함량은 매우 낮았다. 표토의 평균 총 질소 함량은 1.16%, 심토의 평균 총 질소함량은 0.94%였다. 어 리목 등산로 1500 m 지점에서 총 질소함량이 4.04%로 매 우 높아 특이한 현상을 보였다. 표토의 평균 치환성 K, Ca 및 Mg 함량은 0.25, 0.69 및 0.46 cmol+/kg 이었으며, 심토 는 0.13, 0.28 및 0.19 cmol+/kg이었다. 전체적으로 한라산 국립공원 등산로의 치환성 Na 함량은 불검출~0.26 cmol+/kg 범위였다. 표토의 평균 치환성 Na 함량은 0.06 cmol+/kg, 심토의 평균 치환성 Na 함량은 0.03 cmol+/kg으 로 매우 낮았다. 양이온치환용량은 토양비옥도를 나타내는 하나의 지표인자이다. 제주도 화산회토는 난분해성 유기물 의 집적으로 유기물 함량이 매우 높고 양이온치환용량도 매우 높다. 표토의 평균 양이온치환용량은 20.98 cmol+/kg, 심토의 평균 양이온치환용량은 20.91 cmol+/kg로 표토와 심토 간에 차이가 없었다. 토양의 입도(입경)는 흙을 이루고 있는 입자의 굵기에 따 라 모래, 미사 및 점토로 구분이 되며 토성이란 모래, 미사, 점토의 상대적인 비율을 의미한다. 한라산국립공원의 토양 은 다양한 토성명으로 구분이 되었으며 영실 및 관음사 등 산로의 토성은 식토와 사질식양토가 우세하였고 성판악 등 산로의 토성은 사질식양토, 식토, 사양토, 식양토 등으로 다 양했으며 돈내코 등산로의 토성은 식토가 우세하였다. 토양 미생물은 온도, 수분함량, 양분 등 토양환경조건에 많은 영 향을 받고 토양내에서 물질순환에 중요한 역할을 한다. 한 라산 등산로별로 인지질지방산함량을 이용한 미생물의 분 포비율을 조사한 결과 그람양성세균, 방선균, 균근균은 성 판악지역이 각각 17.4%, 12.7%, 3.4%로 가장 높게 분포하 였으며 곰팡이는 관음사지역이 13.1%로 성판악지역 9.4% 보다 높았다. 그람음성세균은 영실과 관음사지역이 각각 34.5, 34.4%로 성판악과 어리목지역보다 약 9% 정도 높게 분포하였다. 이상의 결과는 5개 등산로 코스별 채취지점에 따라 미생물이 서식하기에 적합한 환경조건에 따라 고도별 로 차이를 보였기 때문으로 판단된다. 특히 성판악지역의 그람양성세균이 제일 높고, 곰팡이 분포비율이 낮아 토양 중 유기물함량이 높아도 미생물이 이용할 수 있는 탄소영양 원의 분포비율이 낮아 토양중 유기물의 분해에는 방선균 등이 많이 관여하는 것으로 생각된다. 등산로 코스별 100m 간격으로 인지질 지방산 유래 토양미생물의 분포비율을 조 사한 결과 그람음성세균이 가장 높았고 균근균이 낮았으며 한라산 고도별로 채취지점에 따른 분포는 일정한 경향을 보이지 않았다. 토양의 온도는 미생물의 밀도와 활성에 영 향을 주는데 이것은 채취시기의 토양환경 조건에 기인한 것으로 생각된다. 한라산 등산로 코스별 인지질 지방산함량 을 이용한 생물학적 지표를 분석한 결과, 탄소 영양원 이동 지표인 (G-/G+)비는 관음사지역이 4.0으로 성판악과 어리 목지역보다 약 2.5배 높게 나타났다. 이것은 관음사지역의 토양중 탄소 영양원이 증가하는 반면에 성판악과 어리목지 역은 감소하는 것으로 판단된다. 온도가 높아지면 그람음성 세균/그람양성세균 비가 낮아지는데 이들 지역은 토양채취 시기에 토양의 온도가 한라산 고도별 영향으로 낮은 것도 있지만 등산로 코스별로 조사지점의 토양 중 그람음성세균 의 비율이 낮거나 식생의 분포, 일조량 등 토양환경 조건이 영향을 준 것으로 생각된다. 유기물함량 지표인 B/F비는 영실지역과 성판악 지역이 각각 4.8, 4.7로 높았으며 관음사 와 어리목지역이 3.5로 낮게 나타났다. 성판악지역이 G-/G+비가 낮고 B/F비가 높은 것으로 보아 토양 중 유기물 함량이 높지만 미생물이 이용 가능한 탄소영양원이 낮아 채취지점의 토양온도, 수분함량 등 고도별로 물리적인 환경 이 다르고, 토양유기물함량에 영향을 주는 식물체의 뿌리, 낙엽 등을 고려할 때 식생의 영향을 받은 것으로 생각된다. 따라서 본 연구결과를 바탕으로 식생, 지형, 지질 및 기상 요인을 종합하여 해석한다면 한라산국립공원의 등산로 구 간과 비등산로 구간의 토양특성을 이해하고 한라산국립공 원 자연자원의 효율적인 관리체계를 위한 기초 자료를 제시 할 수 있을 것으로 판단된다.