Abstract

Benthic respiration and chemical fluxes were measured at the sediment-water interface underlying the marine fish cages floating on the open coastal waters off Tong-Young, the South Coast of Korea. The effects of cage farming on coastal benthic environment and on mass balance of organic carbon in the benthic boundary layer under the marine fish cages are addressed. In a growing season of caged fishes of June, 1995, benthic chambers and sediment traps were deployed on the sediment-water interfaces of the two sites chosen for this study: 1) Cage Site, directly underlying the fish cages of the farm at 18 m water depth, and 2) Control Site, about 100 m away from the farm at 32 m water depth. Benthic respiration rates and chemical fluxes were calculated from the evolution of dissolved oxygen and chemicals in the chamber water, and mass balance of organic carbon in the benthic boundary layer was constructed based on the vertical flux of particulate organic matter (POM) and chemical fluxes out of the sediment. High organic dumping (6400 mg C $m^{-2}d^{-1}$) and high benthic respiration (230 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$) were observed at the Cage Site. Equivalent to 40% of vertical flux of organic carbon into the Cage Site seemed to be decomposed concurrently and released back to overlying waters (2400 mg C $m^{-2}d^{-1}$). Consequently, up to 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$ of organic carbon could be buried into the farm sediment (equivalent to 60% of organic carbon flux into the Cage Site). At the Control Site, relatively less input of organic carbon (4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$) and low benthic respiration rate (75 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$) were observed despite short distance away from the cages. The influence of cage farming on benthic chemical fluxes might be restricted and concentrated in the sea bottom just below the fish cages in spite of massive organic dumping and high current regime around the fish cage farm.

1995년 6월, 남해안 통영지역 가두리양식장 해수-퇴적물 경계면에서 입자상유기물의 수직유입량과 용존산소의 소모량, 영양염류의 용출량을 관측하였다. 입자상유기물의 수직유입량은 저층고정식 sediment trap을 이용하였으며, 용존산소의 소모량과 영양염류의 용출량은 benthic chamber method로 측정하였다. 가두리양식이 연안부영양화에 미치는 영향과 가두리에서 유출된 입자상유기물의 확산강도를 정량하기 위해, 가두리 아래(수심 약 18 m, Cage Site)와 가두리에서 수평으로 약 100 m 가량 떨어진 곳(수심 약 32 m, Control Site)의 해수-퇴적물 경계면에서, 암모니아와 인산염, 규산염의 용출량을 비교하고, 탄소와 질소와 인의 mass balances를 추정하였다. 관측결과, 가두리정점(Cage Site)으로는 6400 mg C $m^{-2}d^{-1}$의 입자상유기물이 유입되었고, 동시에 230 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$ 이상의 용존산소가 소모되었다. 따라서 탄소의 경우, 가두리 아래 해저면으로 공급되는 유기 입자의 약 40%에 달하는 양이 해수-퇴적물 경계면에서 분해되며 (ca. 2400 mg C $m^{-2}d^{-1}$), 나머지 약 60%는 퇴적되어 매몰되는 것으로 보인다. (ca. 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$) 그러나 대비정점(Control Site)에서는 가두리정점에 비해 상대적으로 적은 양의 유기물유입과(ca. 4000 mg C $m^{-2}d^{-1}$), 낮은 용존산소소모율이 관측되었다(75 mmol $O_2\;m^{-2}d^{-1}$). 관측결과는 가두리에서 투기되는 대부분의 입자상유기물이 가두리 아래 해저면에 집중적으로 퇴적되고 있음을 보여주며, 가두리 부근 해저면으로 확산되는 입자상유기물의 양은 가두리에서 멀어질수록 급속히 감소함을 시사한다.

Keywords