Korean Journal of Environmental Agriculture Korean J Environ Agric (2011) Online ISSN: 2233-4173 Vol. 30, No. 1, pp. 37-42 DOI : 10.5338/KJEA.2011.30.1.37 Print ISSN: 1225-3537 Research Article Open Access 논중간낙수기에미꾸라지피난처로서둠벙의기능평가 김재옥, 1 신현상, 1 유지현, 1 이승헌, 1 장규상, 1 김범철 2* 1 한국농어촌공사농어촌연구원, 2 강원대학교환경과학과 Functional Evaluation of Small-scale Pond at Paddy Field as a Shelter for Mudfish during Midsummer Drainage Period Jae-Ok Kim, 1 Hyun-Sang Shin, 1 Ji-Hyun Yoo, 1 Seung-Heon Lee, 1 Kyu-Sang Jang 1 and Bom-Chul Kim 2* ( 1 Rural Research Institute Korea Rural Community Corporation, Ansan 426-908, Korea, 2 Department of Environmental Science, Kangwon National University, Chunchon 200-701, Korea) Received: 28 January 2011 / Accepted: 15 March 2011 c The Korean Society of Environmental Agriculture Abstract BACKGROUND: The purpose of this study was to evaluate ecological function of small-scale pond and movement characteristics of mudfish (Misgurnus mizolepis) during midsummer drainage period. METHODS AND RESULTS: In situ experiments were performed in the paddy field with mudfish under the condition of midsummer drainage from 13 July to 29 July 2010. The mudfish used in this experiment is approximately 1,000 individuals with a cut tail. Mudfishs were released in the rice field before midsummer drainage and caught again in the small-scale pond and the paddy field after midsummer drainage. Results showed that the abundance of mudfish was higher in drainage canal than small-scale pond at the early stage of midsummer drainage, because flow was formed toward the drainage canal. In that time, 3% of the total ed mudfish were captured at outlet of drainage canal. As the paddy was drying, 5% of total ed mudfish moved to the small-scale pond during midsummer drainage period. Contrary to the general hypothesis, the ed mudfish was not found in holes in paddy field.of total caught in the small-scale pond ingested mainly animal prey, and it's frequency of empcy stomach was 10%.oOn * 교신저자 (Corresponding author) Tel: +82-33-252-4443 Fax: +82-33-251-3991 E-mail : bkim@kangwon.ac.kr the other hand, all m total collected in the paddy field showed empcy stomach. It was apparent from the experiment that m total are eeldng normally in the small-scale pond, while m total are not eat properly in paddy field. CONCLUSION(s): As the paddy was drying, mudfish moved to the small-scale pond during midsummer drainage period but mudfish was not found in holes in paddy field. It can be concluded that small-scale provides a shelter and prey to mudfish in the midsummer drainage period. Key Words: Midsummer drainage, Mudfish, Shelter, Smallscale pond 서론 둠벙은표준국어대사전에서웅덩이의충청도방언으로정의하고있다. 이런둠벙은원래천수답에의존하여논농업을하던시절, 용수를임시적으로가두어두는물저장고였다 ( 농업과학원웹사이트, blog.daum.net/niast0158/8308605). 둠벙은물저장기능뿐만아니라홍수조절기능, 논에물이없는중간낙수기나겨울철수서생물의서식처제공및물에포함된부유물질, 질소와인을제거하는수질정화기능을가지는것으로알려져있다 (Lee, 2004). 또한둠벙은친환경농업지표및생태환경고리로서농경지생태계를건전한생태습지로되돌려놓아정상적인먹이사슬을가능하게한다 ( 전남농업기술원보고서, 2010). 이러한둠벙은논농업환경개선을위한다목적농촌용수 37
38 KIM et al. 개발사업, 경지정리사업, 배수개선사업등으로많이사라졌다. 즉, 농촌지역용수공급문제가해결되면서임시물저장고인둠벙이필요없게된것이다. 우리나라와농촌환경이비슷한일본에서도예전에는논이나주변수로, 둠벙에서송사리, 미꾸리를비롯한어류를쉽게볼수있었으나경지정리를비롯한농업환경개선으로생물종수및개체수가많이감소하였다 (Suzuki et al., 2000). 논, 수로및둠벙은다양한생물의서식처로서송사리, 미꾸리, 붕어, 잉어, 메기등논에서식하는어류에게는먹이원이되는플랑크톤과저서무척추동물이풍부하고, 포식자가적으며, 수온이높아하천과는다른서식환경을제공한다 (Katano et al., 2001). 미꾸리류는논주변의수로나웅덩이에주로서식하며관개시기나강우시에논으로이동하여산란성장하는특징을보이고있다 (Kusuda and Noboru, 2009). 논을주서식처로하는미꾸리류는가늘고긴체형을가지고있으며장호흡이가능하기때문에수심이얕고수위변화가빈번한논에서서식하기적합하며, 중간낙수기에는농업용수로나하천으로강하하는것으로알려져있다 (Nakamura, 2007). 특히미꾸리류는다른어류에비해논에머무는시간이길고, 논에서산란하기때문에논환경변화에매우민감하게반응한다 (Saitoh et al., 1988). 미꾸리류서식환경특성을분석한연구에서는, 둠벙의유무는미꾸라지서식에큰영향을미치며 (Jung, 2010), 둠벙이존재하면미꾸리류개체군의안정적인유지가가능하다고보고하였다 (Harding et al., 2007). 최근지자체에서는둠벙의생태적기능을인정하고친환경농업육성과연계하여둠벙복원사업을추진하고있다. 전라남도에서는 2007년부터 2009년까지 78개소의둠벙을복원한후생태변화를조사한결과, 인공둠벙이자연둠벙에비해총생물개체수는적지만종수는자연둠벙 35종, 인공둠벙 33종으로비슷하게서식하는것으로나타났다 ( 전남농업기술원보고서, 2010). 이러한둠벙에대한과학적연구는아직미비한단계이며기존의연구는논안이나논주변에위치한둠벙만을조사하여논과둠벙의관계를간접적으로설명하고있다. 따라서본연구에서는둠벙이있는논을대상으로논에서식하는미꾸 라지가논의물이빠지는시기에수로를통해배수로로빠져나갈것인지, 논바닥을파고땅속으로들어갈것인지아니면항상물이고여있는둠벙으로이동할것인지의이동특성에대하여구체적으로살펴보고자한다. 재료및방법 대상지역본연구는 2010년 7월 13일부터 7월 29일까지충남홍성군홍동면문당지구에위치한논의둠벙에서실시하였다. 문당지구는단일규모의유기농단지로는 240만평에달하는전국최대규모이며, 1993년국내최초로오리농법이도입된친환경농업단지이다. 실험논과둠벙의면적은각각 3,082 m2, 11.4 m2 Fig. 1. Schematic diagram of experimental rice paddy field. Fig. 2. Photographs of small-scale pond in rice field.
Ecological Functional Evaluation of Small-scale pond 39 이며, 둠벙은논의동북쪽에위치하고있다 (Fig. 1). 실험논의구조는서쪽에용 배수로겸용수로가흐르고있으며, 용수로로공급된물은논을거쳐다시용 배수로겸용수로로흘러들어간다. 조사를실시한둠벙은 2008년인공조성된둠벙이며, 둠벙과논은폭 30 cm의수로로연결되어논과둠벙사이에물이자유롭게흐를수있는구조를가지고있다 (Fig. 2). 실험어류처리및방류중간낙수는벼뿌리를튼튼하게하고균형있는양분흡수를위해 6월하순부터 7월중순에걸쳐논의물을완전히배수하는것이다 (Nam et al., 1997). 중간낙수기에논과둠벙사이의생물이동특성을조사하기위하여미꾸라지 (Misgurnus mizolepis) 약 1,000 마리를이용하였다. 실험용미꾸라지의꼬리지느러미일부를절단하는표식방법을사용하였으며 (Akada et al., 2005; Nakatani and Kudo, 2005), 0.5% 소금물을이용하여지느러미절단부위를소독하였다 (Han, 2005). 유영능력에지장을주지않기위하여방류전에충분한적응시간을두었으며, 안정화시킨미꾸라지는중간낙수바로전날인 2010 년 7 월 14 일에실험논에방류하였다. 미꾸라지방류는실험논전체면적에균일하게분포할수있도록하였다 (Fig. 1). 미꾸라지재포획실험논의서쪽지점에는 3개의배수구가있으며배수구로나가는미꾸라지채집을위하여자체제작한트랩을설치하였다 (Fig. 1, Fig. 3). 실험논의중간낙수는 7월 15일부터 7 월 18일까지이루어졌으며, 방류한미꾸라지재포획실험은중간낙수가끝난 7월 19일부터 7월 29일까지 4회실시하였다. 방류어류재포획지점은논안과둠벙으로구분하여실시하였으며, 논안조사는논물이빠짐에따라미꾸라지가땅속으로파고들어가는것을조사하기위하여총 4개구간, 20 개지점에서시행하였다 (Fig. 4). 조사지점은논가장자리 3개구간, 논내부는 1개구간을택하였는데, 이는미꾸라지가논에서식할때논의내부보다는가장자리를선호한다는선행연구를토대로하였다 (Jung, 2010). 논안의조사방법은구간별 10 m당길이 (1.0 m) 폭 (0.3 m) 깊이 (0.3 m) 의흙을파내어그안에방류한미꾸라지존 Fig. 3. Traps for catching mudfish at the end of drainage outlet. Fig. 4. Sampling position and size of mudfish capture in the experimental paddy field.
40 KIM et al. 재여부를파악하였다 (Fig. 4). 둠벙에서는망목 0.5 mm, 길이 55 cm, 지름 30 cm의채집용통발을이용하여 24 시간동안미꾸라지를채집하였다. 포획량은하루동안단위통발당포획된개체수로나타내었다. 미꾸라지소화관내용물분석방류한미꾸라지가논과둠벙에서정상적인섭식활동을하였는지를조사하기위하여채집한미꾸라지의소화관내용물을분석하였다. 위를절개하여먹이생물을꺼낸후해부현미경과광학현미경상에서수서곤충은 Yoon(1995), 동물성플랑크톤은 Cho(1993), 식물성플랑크톤은 Mizuno(1964) 에따라분류동정하였다. 결과 미꾸라지의재포획둠벙과논안에서채집된미꾸라지의시기별개체수변화는 Table 1과같다. 1차조사는미꾸라지를논에방류하고 5 일후인 2010년 7월 19일에실시하였다. 7월 15일부터시작한중간낙수는마무리단계였으며, 논중간중간웅덩이에물이고여있는정도였다. 1차조사에서는논안조사는실시하지못하고논말단부배수구와둠벙에서만조사를실시하였다. 조사결과, 배수로말단부채집망에서는표식한미꾸라지 30개체, 표식이없는미꾸라지 61개체로총 91개체의미꾸라지가채집되었다. 둠벙에서는표식미꾸라지 10개체, 표식이없는미꾸라지 170개체로총 180개체가채집되었다. 1차조사결과, 중간낙수기시배수초기에는논안에서식하던미꾸라지일부가배수로로쓸려나간다는것을알수있었다. 2차조사는미꾸라지를방류하고 9일후인 7월 23일에실시하였다. 논은둠벙근처에만물이남아있고, 다른지역은낙수가완료되었다. 논안의미꾸라지분포특성을조사한결과, 구간 1-4의총 20개지점에서채집된미꾸라지는없었다. 둠벙에서는총 382개체가채집되었으며그중 7.9% 인 30개체가표식한미꾸라지였다. 2차조사결과에서는 1차조사때와달리둠벙에서기존의어류뿐만아니라표식한어류도많이채집되었는데, 이는논에물이존재했던 1차조사와는달 리 2차조사는논물이말랐기때문에미꾸라지가물을찾아둠벙으로이동한것으로보인다. 3차조사는미꾸라지를방류하고 13일후인 7월 27일에실시하였다. 논안에서채집한어류상은구간 1의 35 m 지점과구간 2와 3 지점에서기존에서식하던미꾸라지 1개체씩채집되었고표식한미꾸라지는채집되지않았다 (Fig. 5). 둠벙내의미꾸라지조사결과, 총 504개체가채집되었으며그중 2.0% 가표식한미꾸라지였다. 3차조사에서는둠벙내의어류상이 2차조사때보다 1.3배증가하였는데, 이는논물이말라가면서표식한미꾸라지와함께기존논에서식하던미꾸라지도둠벙으로이동한것으로볼수있다. 마지막조사는미꾸라지방류후 15일이경과된 7월 29일에실시하였다. 7월 30일부터중간낙수를마치고, 다시논에물을넣었기때문에추가적인조사는실시하지않았다. 논안에서는구간 3에서는기존에서식하던미꾸라지가 1개체가채집되었다. 둠벙내에서는총 188개체가채집되었으며그중표식한미꾸라지 4개체가채집되었다. 논과둠벙에서채집된미꾸라지의공간적정보를이용하여평가해본결과, 중간낙수기간동안논에있는미꾸라지는 Fig. 5. Position of mudfish capture after midsummer drainage in the experimental paddy field. Table 1. The number of mudfish captured at each surveyed site Captured mudfish per trap Surveyed sites 19 July 23 July 27 July 29 July Paddy field not surveyed NC * NC 3 NC 1 NC Small pond 170 10 352 30 494 10 184 4 End of drainage 61 30 NC NC NC NC NC NC Total 231 40 352 30 497 10 185 4 * NC : No capture
Ecological Functional Evaluation of Small-scale pond 41 고찰 Fig. 6. The percentage of the animal and algae prey in the intestine of mudfish (Co: Copepoda, Cl: Cladocera, Ro: Rotifers, Pr: Protozoa, Ch: Chironomida, Ot: other aquatic insecta, Ba: Bacillariophyta, Py: Pyrrophyta). 배수초기에는논에서배수로로흘러가는물을따라농업용배수로로이동하는성향을보였다. 그러나낙수가종료되고논이건조해지면서논에서식하던미꾸라지는둠벙으로이동하는개체수가증가하였다. 특히낙수후 13일째에가장많은미꾸라지가둠벙에서채집되었다. 따라서중간낙수기동안미꾸라지를비롯한이동성생물들은둠벙으로이동하는것을확인하였고시간이경과할수록이동하는개체수가많아지는것으로나타났다. 논안에서조사한결과, 기존논에서식하던미꾸라지만이논바닥을파고들어간것으로나타났으며채집된미꾸라지의공간적인분포는대부분이논가장자리에서채집되었다 (Fig. 5). 시간별로살펴보면, 중간낙수초반부에는표식과상관없이논바닥을파고들어간미꾸라지가채집되지않았으나후반부인 3, 4차조사에서는둠벙인근의논가장자리에서바닥을파고들어간미꾸라지가채집되었다. 미꾸라지위내용물분석둠벙과논에서채집한미꾸라지의소화관내용물을분석한결과, 둠벙에서채집한미꾸라지의소화관내용물에서는동물성먹이가 86.1%, 식물성먹이가 13.9% 를차지하여동물성먹이가매우우세하였다 (Fig. 6). 동물성먹이는원생동물 (Protozoa) 와깔다구류 (Chironomida), 지각류 (Cladocera) 가각각 26.6%, 19.0%, 19.0% 로가장높게나타났으며, 그다음으로요각류 (Copepoda) 11.4% 기타수서곤충 7.6% 등의순으로나타났다. 식물성먹이는주로규조류 (Bacillariophyta) 의 Navicula sp., Cymbella sp. 및와편모조류 (Pyrrophyta) 의 Ceratium sp. 를많이섭식하였다. 둠벙에서채집된표지미꾸라지중 90% 이상이먹이를섭식하고있었으며 10% 정도만이공복상태를보이고있어정상적인섭식활동을했음을알수있다. 반면, 논에서채집된미꾸라지 (n=4) 의소화관은모두공복상태를보이고있어둠벙에서채집된미꾸라지와다른경향을보였다. 논에서식하는미꾸라지는중간낙수기동안논바닥을파고들어가기보다는둠벙으로이동하는것을확인하였다. 약 15일간의중간낙수기간을전반기, 중반기, 후반기로나누어각시기별로미꾸라지의이동특성을살펴보면이동전반기에는논에서물이배수되면서 3% 의미꾸라지가물흐름을따라배수로로이동하는특성을보였다. 이는미꾸리과어류가평상시물을거스르는주류성을가지고있기때문에둠벙보다는흐름이있는수로쪽으로이동한것으로판단된다 (Jung, 2010). 중간낙수시작후 9일째되는중반기에는표식한미꾸라지가둠벙으로이동한비율이가장높았다. 낙수후반기에접어들어서는표식한어류뿐만아니라표식이없는어류도둠벙에서다량채집되었다. 이는중간낙수이후논이건조해지면서다수의미꾸라지가물이고여있는둠벙으로이동하는특성을나타내고있다. 논에둠벙이존재하면생태수로역할을하여어류의서식처와피난처역할을하며그로인하여미꾸리류개체군의안정성이확보된다고알려져있다 (Harding et al., 2007). 또한미꾸리류가존재할확률은둠벙이없는논보다있는논에서훨씬높아둠벙의존재는미꾸라지서식에큰영향을미친다 (Jung, 2010). 또한논에물이빠지는중간낙수시기에미꾸리, 붕어, 피라미등의어류는수로유입부의물웅덩이에다량채집되었다는연구결과도있다 (Kusuda and Noboru, 2009). 본실험을통해, 논의물이빠지는시기에논에서식하던미꾸라지는주로둠벙으로이동한다는것은확인하였으나논바닥을파고들어가는것은확인할수없었다. 그원인이둠벙이있는논에서는미꾸라지가바닥을파고들어가기보다는둠벙으로이동하는것을선호하는것인지아니면표식으로인한스트레스로바닥을파고들어갈힘이부족했던것인지에대해서는추가적인연구가필요하다. 또한중간낙수후 15일째인마지막조사에서는둠벙의미꾸라지개체수가감소하는경향을보였는데, 중간낙수후다량의미꾸라지가둠벙으로유입되면서종간서식처경쟁이있었던것으로사료되나이부분역시추가적인연구가필요하다. 미꾸라지꼬리를절단하는표식방법을채택후미꾸라지가정상적인섭식상태를보이는지조사하기위하여둠벙과논에서채집된미꾸라지의위내용물을분석하였다. 둠벙에서채집된미꾸라지는모두꼬리절단표식을한것으로서동물성먹이가 86% 를차지하였으며위가비어있는공복율은 10% 이하로낮게나타나정상적으로먹이를섭취한것으로보인다. 반면, 논에서채집된미꾸라지는표식이없는것으로서모두위가비어있는공복상태를보이고있어둠벙에서채집된미꾸라지와다른양상을보이고있었다. 이는미꾸라지가논의물이마르면서필터링에의한섭식활동에장애를받아나타난결과로판단된다. 미꾸라지는논이나하천등의바닥진흙표면에서필터링을통하여섭식활동을하며동 식물플랑크톤과저서생물을주먹이원으로한다 (Nakamura and Oda, 2003; Ko et al., 2009).
42 KIM et al. 요약 본연구의목적은논의중간낙수기간동안미꾸라지의이동특성을살펴보는것이다. 실험결과, 미꾸라지는중간낙수초기에는배수로쪽으로수로가형성되어둠벙보다는배수로쪽으로이동하는경향이있었다. 전체표지한미꾸라지중약 3.0% 가배수초기에배수로를통해농업용배수로로이동한것으로나타났다. 중간낙수가완료되어논에물이없는시기에는전체표지미꾸라지중 5.0% 의미꾸라지가둠벙으로이동하여, 중간낙수기간동안둠벙을피난처로이용한다는것을알수있었다. 실험기간동안표식한미꾸라지중논바닥을파고들어가는것은채집되지않았다. 둠벙이있는논에서는바닥을파고들어가기보다는둠벙으로이동하는것을선호한것인지아니면표식에의한스트레스로바닥을파고들어갈힘이부족했던것인지에대해서는추가적인연구가필요하다. 둠벙과논에서채집한미꾸라지의소화관내용물을분석한결과, 둠벙에서는동물성먹이가 86.1%, 식물성먹이가 13.9% 를차지하여동물성먹이가매우우세하였다. 둠벙에서채집된미꾸라지중 90% 이상이먹이를섭식하고있었으며 10% 정도가공복상태를보이고있어표식후방류한미꾸라지가둠벙에서정상적인섭식활동을한것으로사료된다. 반면논에서채집된미꾸라지는모든개체가공복상태를보이고있어섭식활동에장애를받은것으로나타났다. 참고문헌 Akada, J., Aoyama, S., Yodo, T., Motoi, Y., Kashiwagi, M., 2005. A method for individual identification using variations in white linear abdominal ings in the cobitid fish Lefua echigonia, Jpn. J. Ichthyol. 52, 153-156. Cho, K.S., 1993. Illustration of the freshwater zooplankton of Korea, pp. 30-160, Academy Press, Seoul. Han, J.H., 2005. Prevention and treatment of fish disease, Fish Farming21 4, 78-89. Harding, J.S., Norton, D.A., McIntosh, A.R., 2007. Persistence of a significant population of rare Canterbury mudfish (Neochanna burrowsius) in a hydrologically isolated catchment, New Zeal. J. Mar. Fresh. 41, 309-316. Jung, M.R., 2010. A study of habitat environmental characteristics of mudfish inhabited in rice field, MS thesis, Korea National University of Education, Cheongwon, Korea. Katano, O., Hosoya, K., Iguchi, K., Aonuma, Y., 2001. Comparison of fish fauna among three types of rice fields in the Chikuma River basin, Jpn. J. Ichthyol. 48, 19-25. Kusuda, S., Noboru, K., 2009. Upstream-migrating loach in the fishway for a rice paddy, Fish Water 45, 19-22. Ko, M.H., Park, J.Y., Kim, S.H., 2009. Habitat environment and feeding habitat of Iksookimia koreensis and Cobitis lutheri (Pisces: Cobitidae) in the Mangyeong river, Korea, Korean J. Ichthyol. 21, 253-261. Lee, D.W., 2004. Ecological signification for landscape of tradition village, pp. 23-25, Seoul Nat. Univ. Press, Seoul. Mizuno, T., 1964. Illustration of the freshwater plankton of Japan, pp. 10-120, Hoikusha Press, Japan. Nakamura, T., Oda, N., 2003. Seasonal changes in fishes ascending a paddy field ditch in the Naka River system, central Japan, Jpn. J. Ichthyol. 50, 25-33. Nakamura, K., 2007. An introduction to paddy field eco-engineering for sustaining and restoring biodiversity in rural areas, pp. 51-56, Nongmunhyup Press, Japan. Nakatani, Y., Kudo, A., 2005. Studies on regeneration in fish : Fin regeneration in Medaka, Bio Ind. 22, 46-51. Nam, H.B., Kim, S.S, Park, H.G., 1997. Influence of midsummer drainage times on growth and lodging of rice plant in direct seeding on flooded paddy surface, Korean J. Crop Sci, 42, 722-728. Saitoh, K., Katano, O., Koizumi, A., 1988. Movement and spawning of several freshwater fishes in temporary waters around paddy fields, Jpn. J. Ecol. 38, 35-47. Suzuki, M., Misutani, M., Goto, A., 2000. New technology for consideration of rural environment. 4. Development of small-scale fishway for preserving ecosystem in paddy fields, J. Jpn. Soc. Irrigat. Drain. Reclamat. Eng. 68, 1263-1266. Yoon, I.B., 1995. Aquatic insects of Korea, pp. 174-179, Junghangsa Press, Seoul.