식수조짐(삼림복원)은 대기 중의 이산화탄소를 흡수하고 식생 혹은 토양에 고정화시킬 수 있어 대기 중 온실가스 농도를 저감시키는데 있어서 매우 중요한 작용을 일으킨다. 그러나 현재 국제 연구자가 이 작용에 대한 평가를 보면 매우 큰 차이가 존재하는데 그 중 하나의 원인은 토양 탄소-질소순환 과정에서 미생물 제어조절메커니즘에 대한 인식이 부족한 것이다. 이 유형의 연구는 현재 토양과학에서의 선두영역이다.

토지 이용변화(삼림복원)가 토양 미생물 군락에 미치는 영향 및 토양 탄소-질소순환에 미치는 제어조절 메커니즘을 제시하기 위해 중국과학원 무한(Wu-han city)식물원체계생태학 과제팀 Qi Liu 부연구원은 Xiao-Li Cheng 연구원의 지도에 따라 단강구(丹江口) 저수지 지역의 삼림, 덤불숲과 농경지 생태계 등 다양한 토지 이용유형을 대상으로 하고 훈증추출(Fumigation Extraction)과 인지질 지방산(Phospholipid fatty acids)의 두 가지 방법을 이용하여 토양 미생물 바이오매스와 미생물 군락구조를 각각 조사하였을 뿐만 아니라 미생물과 토양 탄소-질소순환 과정의 관계를 체계적으로 연구하였다.

연구결과에 의하면, 대량의 저(低)질량(고 C:N비례) 식물 조락물의 입력으로 인해 삼림과 덤불숲의 식생복원은 토양 미생물 바이오매스를 증가시켰을 뿐만 아니라 토양 미생물군락 구조를 변화시켰지만(즉, 진균이 세균에 대한 비례가 제고되었음), 토양 미생물 엔트로피(entropy, 미생물 바이오매스가 토양 유기탄소에 대한 비례)를 저감시켰다. 이러한 미생물 특성을 변화시키는 것은 기초 미생물의 호흡, 미생물 대사 엔트로피(qCO2), 순수한 질소 무기화(Nitrogen Mineralization)와 질산화속도(Nitrification rate)를 저감시키게 되고 따라서 비교적 높은 토양 탄소와 질소의 저장량 및 안정성을 유지하게 된다.

이 연구는 단강구 저수지지역 토양 미생물 바이오매스와 미생물 군락이 삼림복원에 미치는 영향을 제시하였을 뿐만 아니라 삼림복원 과정에서 토양 미생물군락이 토양 탄소-질소순환에 미치는 제어조절 메커니즘을 파악하게 되어 현지 정부의 식생복원과 저수지지역 환경처리 과정에 신뢰할만한 과학적 근거와 참고를 제공하였다.

이 연구는 국가자연과학기금과 중국과학원 전략적 선도특별프로젝트의 지원을 받았고 관련된 연구 성과는 국제 생태학저널인 Science of the Total Environment에 발표되었다.

그림: 단강구 저수지지역의 토지 이용변화 조건에서 토양 미생물군락이 토양 탄소-질소순환 과정에 미치는 제어조절메커니즘 분석도

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 10월 5일]