Korean Journal of Ecology and Environment (생태와환경)

The Korean Society of Limnology (한국수생태학회)
권호 표지

Assessment of Nutrient and Light Limitation of Phytoplankton in the Youngsan Lake

영산호 식물플랑크톤 변동에 대한 영양염과 광 제한의 상대적 평가

  • Song, Eun-Sook (Coastal Estuarine Research Center, Mokpo National Maritime University) ;
  • Shin, Yong-Sik (Division of Ocean System Engineering, Mokpo National Maritime University) ;
  • Jang, Nam-Ik (Yeongsan-River Environment Research Laboratory, National Institute of Environmental Research) ;
  • Lee, Jun-Bae (Yeongsan-River Environment Research Laboratory, National Institute of Environmental Research)
  • 송은숙 (목포해양대학교 연안하구연구센터) ;
  • 신용식 (목포해양대학교 해양시스템공학부) ;
  • 장남익 (국립환경과학원 영산강물환경연구소) ;
  • 이준배 (국립환경과학원 영산강물환경연구소)
  • Received : 2009.12.18
  • Accepted : 2010.01.28
  • Published : 2010.03.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Nutrient limitation and light limitation was examined for the Youngsan Lake by collecting chlorophyll $\alpha$ and other properties including light intensity, nutrient concentrations, pheopigment ratio monthly from March, 2003 to April, 2004 (except for November-January). Chlorophyll $\alpha$ was fractionated into net-(>$20\;{\mu}m$) and nano-size(<$20\;{\mu}$). Light and nutrient limitation index was calculated based on the equations incorporating the mechanisms of limitation of light and nutrients from the literature. Phytoplankton population (chlorophyll $\alpha$) was low during the wet season especially in August and increased in short-period during other seasons. Photoperiod was short during the wet season but long during the dry season. Nutrients such as phosphate and ammonium were rapidly increased in spring, 2004. Light limitation index was minimum (0.01) in August during the wet season and nutrient limitation index was relatively high (>0.4) except for May and September. Light limitation may affect phytoplankton growth rather than nutrient limitation considering that nutrient levels are high in the Youngsan Lake. Results of correlation analyses showed a negative correlation between light and nutrient limitation indices and net-pheopigment index, and a positive correlation between the indices and nano-pheopigment index. These results suggest that phytoplankton response to change of light and nutrient may be size-dependant.

담수호인 영산호의 식물플랑크톤에 대한 광 제한과 영양염 제한의 영향을 파악하기 위해 2003년 3월부터 2004년 4월까지 (11월~12월제외) 월별조사를 실시하였다. 플랑크톤의 크기를 대형 (net-size)과 소형 (nano-size)으로 구분하여 콜로로필, pheopigment ratio를 측정하였고 물리화학적 환경특성을 측정하였다. 또한 광 제한 지수와 영양염 제한 지수를 산정하기 위해 기존 문헌의 수식을 이용하였다. 식물플랑크톤은 대형과 소형 모두 풍수기 특히 8월에는 낮은 현존량을 보였고 나머지 계절에 간헐적으로 현존량이 증가하는 형태를 보였다. 일조시간은 풍수기에 짧았고 갈수기에 증가하였고, 영양염 특히 인산염과 암모니아는 2004년 봄철에 상당 폭 증가하였다. 광 제한 8월에 최소값(0.01)을 기록하였고, 영양염 제한 지수는 5월과 9월을 제외하고 다소 높은 지수(>0.4)를 나타냈다. 영산호는 인곤 호소들보다 영양염 농도가 높은 점을 고려했을 때, 영양염 제한보다는 광 제한이 식물플랑크톤의 성장에 더 영향을 미칠 것으로 사료된다. 공간적으로는 광 제한 지수는 하류로 갈수록 증가하였지만 영양염 제한 지수는 큰 변동을 보이지 않았다. 상관성 분석에서 net-pheopigment index는 광 제한 지수 및 영양염 제한 지수와 음의 상관관계, nano-pheopigments index는 제한 지수들과 양의 상관관계를 보여 환경악화로 인한 영향이 식물플랑크톤의 크기별로 상이하게 나타날 수 있는 가능성을 보여준다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국학술진흥재단

References

  1. 국립환경과학원. 2007. 영산강수계 수중생태계 수질모델인자조사. 최종보고서.
  2. 김범철, 박주현, 허우명, 임병진, 황길순, 최광순, 최종수. 2001. 국내 주요 호수의 육수학적 조사(4). 한국육수학회지 24(1): 30-44.
  3. 김현우, 이학영. 2007. 하구언 댐 유무에 따른 강 생태계에서의 동물플랑크톤 동태의 차이. 한국육수학회지 40(2): 273-284.
  4. 신용식, 이창희, 조기안, 송은숙. 2005. 국내 연안 하구역의 식물플랑크톤 생체량(chlorophyall a) 및 수질 동향. 한국육수학회지 38(2): 160-180.
  5. 영산강.섬진강수계관리위원회. 2008. 수계별 호소환경 및 생태조사.영양물질 순환조사 및 1단계 연계 내용. 영산강.섬진강수계 2008년도 환경기초조사사업 최종보고서.
  6. 윤석태, 고영구, 오강호, 문병찬, 김해경. 2003. 영산강 하류권역 하천수의 수질 평가. 환경영향평가 12(4): 259-270.
  7. 이상현, 신용식, 장남익, 김종민, 김현구, 조영관, 정 진. 2006. 섬진강.영산강 수계 주요 호소의 수질 동향과 영양상태 조사. 한국육수학회지 39(3): 296-309.
  8. 이향화, 신용식, 양성렬, 장남익, 김동호. 2007. 섬진강.영산강 수계 주요 호소의 식물플랑크톤 크기구조와 일차생산력. 한국육수학회지 40(3): 419-430.
  9. 차진명, 신성의, 차규석. 1999. 영산강 수계의 비점오염원에 관한연구 I -토지이용 및 강우를 중심으로-. 환경영향평가 8(4): 41-49.
  10. Becker, V., V.L.M. Huszar and L.O. Crossetti. 2009. Response of phytoplankton functional groups to the mixing regime in a deep subtropical reservoir. Hydrobiologia 628: 137-151. https://doi.org/10.1007/s10750-009-9751-7
  11. Cermeno, P., E. Maranon, V. Perez, P. Serret, E. Fernandez and C.G. Gastro. 2006. Phytoplankton size structure and primary production in a highly dynamic coastal ecosystem (Ria de Vigo, NW-Spain): Seasonal and shorttime scale variability. Estaur. Coast. Shelf' Sci. 67: 251-266. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2005.11.027
  12. DiToro, D.M., D.J. O'Connor and R.V. Thomann. 1971. A dynamic model of the phytoplankton population in the sacram ento San Joaquin Delta. In: Advances in Chemistry Series, Vol. 106, Am. Chem. Soc., Washington, D.C., pp. 131-180.
  13. Domingues, R.B., A. Barbosa and H. Galvao. 2005. Nutrients, light and phytoplankton succession in a temperate estuary (ther Guadiana, south-western Iberia). Estuar. Coast. Shelf' Sci. 64: 249-260 . https://doi.org/10.1016/j.ecss.2005.02.017
  14. Epply, R.W. 1972. Temperature and phytoplankton growth in the sea. Fish. Bull. 70(4): 1063-1085.
  15. Froneman, P.W. 2004. Food web dynamics in a temperate temporarily open/closed estuary (SouthAfrica). Estuar. Coast. Shelf Sci. 59: 87-95. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2003.08.003
  16. Hyun, N.K., G.S. Hwang, B.C. Kim and K.S. Kim, 2001. Primary productivity of phytoplankton at the Eutrophic down Reach of regulated river(the Han River, Korea). Korean Journal of Limnology 34(4): 267-26.
  17. Jeon, S.I. and K.J. Cho. 2004. Primary productivity of phytoplankton in the Shallow and Hypertrophic River(Seonakdong River). Korean Journal of Limnology 37(1): 56-63.
  18. Monod, J. 1942. Recherches sur la croissance des cultrures bacteriennes. Actualites Scientifiques Et Industrielles. Hermann Paris.
  19. Munell, M.C., J.D. Hagy Ill, E.M. Lores and R.M. Greene. 2007. Phytoplankton production and nutrient distributions in a Subropical estuary: Importance of freshwater flow. Estuaries Coasts. 30: 390-402. https://doi.org/10.1007/BF02819386
  20. Nayar, S., B.P.L. Goh and L.M. Chou. 2005. Dynamics in the size structure of Skaletonnema costatum (Greville) Cleve under conditions of reduced photosynthetically available radiation in a dredged tropical estuary. J. Exp. Mar. BioI. Ecol. 318: 163-182. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2004.12.013
  21. Parsons, T.R, Y. Maita and C.M. Lalli. 1984. A manual of chemical and biological methods for seawater Analysis. Pergamon Press, New York, pp. 22-25.
  22. Piirsoo, K., P. Pall, A. Tuvikene and M. Viik. 2008. Temporal and spatial patterns of phytoplankton in a temperate lowland river (Emajogi, Estonia). J. Plankton Res. 30: 1285-1295. https://doi.org/10.1093/plankt/fbn082
  23. Sin, Y., R.L. Wetzel and I.C. Anderson. 1999. Spatial and temporal characteristics of nutrite and phytoplankton dynamics in the York River, Virginia: analysis of longdata. Estuaries 22: 260-275. https://doi.org/10.2307/1352982
  24. Steinman, A., X. Chu and M. Ogdahl. 2009. Spatial and temporal variability of internal and external phosphorus loads in Mona Lake, Michigan. Aquat. Ecol. 43: 1-18 https://doi.org/10.1007/s10452-007-9147-6
  25. Welschemeyer, N.A. and C.J. Lorenzen. 1985. Role of herbivory in controlling phytoplankton abundance: Annual pigment budget for a temperate marine fjord. Mar. Biol. 90: 75-86. https://doi.org/10.1007/BF00428217