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문제 정의
- 본 연구는 온대낙엽 활엽수림에서 전년도에 리터로 공급된 탄소가 어떠한 형태로 분해되어 가는가, 또한 리터 생산량과 분해 속도가 토양 호흡의 계절적 변화에 어느 정도 기여하고 있는지를 파악하여, 리터의 분해와 토양호흡 간의 관련성을 찾기 위해 실시하였다.
- 이러한 토양의 주요한 탄소 및 양분의 공급원은 낙엽낙지의 유입과 유입된 낙엽낙지의 분해이며 생태계로 돌아가는 영양의 약 60%가 낙엽에서 유래되는 것으로 알려져 있다. 본 연구의 목적은 천연 자연림 으로 잘 보존된 경기도 광릉시험림의 온대낙엽 활엽수 림의 리터 생산량과 분해속도가 토양 호흡의 계절적 변이에 미치는 영향을 파악하고 낙엽층과 토양호흡간의 관련성을 찾아 생태계에서의 탄소순환을 이해하기 위한 것이다. 광릉 낙엽활엽수림에서 2003년 생산된 리터의 총량은 148g C m-2 yrT이었으며 조사지의 우점종인 졸참나무, 서어나무, 까치 박달의 순수 낙엽의 총량은 118g C m-2 yr'이었다.
제안 방법
- 리터 수집은 비교적 낙엽양이 많아지 10월부터 11월 사이에는 2주 간격으로, 그 외 기 간에는 약 1개월 단위로 실시되었다. 각각의 리터 트 랩으로부터 수집된 리터는 실험실로 옮겨 잎, 가지, 수피, 열매, 생식기관(열매 제외), 기타 등으로 구분하 여 각각의 수종별로 분류한 후 각각을 70℃ 드라이오 븐에서 48시간 건조하여 실온에서 냉각시킨 후 무게를 칭량하였다.
- 6 L mirK로 조절되어진다. 기온은 지상 30 cm 위치에서, 지온은 0 과 10 cm 깊이에서 열전대를 이용하여 4분 간격으로 측정하였다. 가스분석기로부터 분석되어진 데이터는 데 이터로거에 집록되고 집록된 데이터는 매월 말에 수집 하였다.
- 전년도에 공급되는 리터의 양을 측정하기 위해 1mm 격자의 비부패성 천을 이용하여 1 X 2 리터트 랩을 제작, 토양호흡 측정 장치가 설치된 DK-site 인 근 중에서 수관을 구성하는 종들의 비율이 적절한 3 곳을 선정하여 2003년 9월 임상에 지상 30 cm 높이 로 설치하였다. 리터 수집은 비교적 낙엽양이 많아지 10월부터 11월 사이에는 2주 간격으로, 그 외 기 간에는 약 1개월 단위로 실시되었다. 각각의 리터 트 랩으로부터 수집된 리터는 실험실로 옮겨 잎, 가지, 수피, 열매, 생식기관(열매 제외), 기타 등으로 구분하 여 각각의 수종별로 분류한 후 각각을 70℃ 드라이오 븐에서 48시간 건조하여 실온에서 냉각시킨 후 무게를 칭량하였다.
- 01g 단위까지 칭량하여, 2003년 12월 에 조사지의 북사면 낙엽활엽수림 임상의 낙엽층 밑에 270개(3종 x5 조사지 X 6 수집시기)를 매설하였다. 설 치된 리터백은 2개월 간격(2, 4, 6, 8, 10, 12월)으로 수집하여 겉의 흙과 곰팡이균사, 식물체의 잔뿌리 등 을 제거한 후 80℃ 드라이오븐에서 48시간 동안 건 조 후 칭량하여 분해속도를 계산하였다. 낙엽분해속도는 Brinson et aZ.
- 토양호흡량의 연속적인 측정을 위하여 AOCC (Automatic Open-Closed multi-Chamber)를 제작하여 조사지에 설치하였다. AOCC는 크게 쳄버, main controller, 펌프와 IRGA(Infrared gas analyzer) 의 3 부분으로 구분된다.
대상 데이터
- 기온은 지상 30 cm 위치에서, 지온은 0 과 10 cm 깊이에서 열전대를 이용하여 4분 간격으로 측정하였다. 가스분석기로부터 분석되어진 데이터는 데 이터로거에 집록되고 집록된 데이터는 매월 말에 수집 하였다.
- 리터의 분해속도를 측정하기 위한 리터백은 1mm의 나일론 천을 18 x25 cm2 크기로 제작하였다. 조사지 의 우점종이며 리터생산량이 가장 많은 졸참나무, 서 어나무, 까치박달 낙엽은 2003년 12월 본 조사지의 북사면에서 수집하여 80℃ 드라이오븐에서 4시간 동 안 건조 후 0.
- 본 조사지는 KoFlux Network의 DK-site로, 경기도 포천시 소홀읍 직동리 소재 국립산림과학원 중부임업 시험장 광릉시험림내 소리봉(533.) 인근.의 낙엽활엽 수림 (3745'25.
- 전년도에 공급되는 리터의 양을 측정하기 위해 1mm 격자의 비부패성 천을 이용하여 1 X 2 리터트 랩을 제작, 토양호흡 측정 장치가 설치된 DK-site 인 근 중에서 수관을 구성하는 종들의 비율이 적절한 3 곳을 선정하여 2003년 9월 임상에 지상 30 cm 높이 로 설치하였다. 리터 수집은 비교적 낙엽양이 많아지 10월부터 11월 사이에는 2주 간격으로, 그 외 기 간에는 약 1개월 단위로 실시되었다.
- 크기로 제작하였다. 조사지 의 우점종이며 리터생산량이 가장 많은 졸참나무, 서 어나무, 까치박달 낙엽은 2003년 12월 본 조사지의 북사면에서 수집하여 80℃ 드라이오븐에서 4시간 동 안 건조 후 0.01g 단위까지 칭량하여, 2003년 12월 에 조사지의 북사면 낙엽활엽수림 임상의 낙엽층 밑에 270개(3종 x5 조사지 X 6 수집시기)를 매설하였다. 설 치된 리터백은 2개월 간격(2, 4, 6, 8, 10, 12월)으로 수집하여 겉의 흙과 곰팡이균사, 식물체의 잔뿌리 등 을 제거한 후 80℃ 드라이오븐에서 48시간 동안 건 조 후 칭량하여 분해속도를 계산하였다.
이론/모형
- 낙엽분해속도는 Brinson et aZ.(1981)의 연간 낙엽분해속도 공식을 이용하여 3 우점 종의 낙엽 분해속도를 계산하였다.
성능/효과
- 3 우점종의 분해 속도는 기온이 월평균 15-20가 되는 7-8월에 가장 빠르게 나타났다. 까치 박달의 경우 15-20에서 약 24.
- 7월과 8월에는 1월과 2월에 비해 리터 분해속도가 약 14배 증가하여 11.4g C m-2 months로 가장 큰 값을 보였고, 또한 토양호흡 속도도 약 15배 증가한111.5g C m-2 month-'로 가장 높은 값을 보였다. 월 평균 지온이 15.
- 46)이었다. AOCC* 이용한 연속적인 토양 호흡 측정 결과 연간 토양 호흡량은 629.6g C yr이었으며 이중 리터 분해가 차지하는 비율은 약 5%인 30g C tn 2 이었 다. 토양호흡의 동절기 최저값은 7.
- 4g C m-2 months로 조사기간 중 가장 낮은 값을 보였다. 동계에서 하계로의 계절변화에 따른 지온 상승과 함께 토양 호흡도 증가하는 일반적인 경향을 보였으며, 월평균 지온이 15.2<2에 이르는 5-6월에는 81.5g C monttr'로 3월과 4월에 비해 약 4.6배 증가하였다. 리터 분해 속도도 지온 상승과 함께 증가하여 5월과 6월 리터의 월평균분해량은 3.
- 21yrT로 보고된 바 있다. 두 실험에서 본조사지의 낙엽활엽수림의 낙엽분해 속도와 침엽수림의 낙엽분해율과 유사한 값을 보였는데 이는 12개월과 38개월간의 분해 기간의 차이에 의한 것으로 추측된다.
- 6배 증가하였다. 리터 분해 속도도 지온 상승과 함께 증가하여 5월과 6월 리터의 월평균분해량은 3.5g C n2 monW로 3-4월에 비해 약 2배 증가하였으나, 토양 호흡에 기여하는 리터의 분해 비율은 오히려 상대적으로 가장 낮은 약 4.3%로 나타 났다(Fig. 5). 리터 분해량 기 토양 호흡에서 차지하는 비율이 낮아지는 이러한 경향은 춘계에서 하계에 이를수록 식물 지하 부의 활성이 급격히 증가되며, 그로 인해 토양호흡의 주요 기원이 토양의 유기물로부터 식물 지하부로 변화되는 것이 가장 큰 원인으로 생각된다.
- 이러한 수치가 다음 연도 에 어떠한 수치로 변화되는지를 추적하여 그 누적치를 계산한다면 리터의 공급량과 분해량이 토양 호흡에 기여하는 관계를 명확히 밝힐 수 있으며 또한, 그를 통해 토양 호흡을 식물지하부 기원과 토양 유기물 기원으로 정량하는데 이용할 수 있으리라 기대한다. 이러한 관점에서 분석 한 토양호흡의 계절적 변이에 대한 리터 분해 속도의 회귀분석결과 리터 분해 속도와 토양호흡과는 = 0.63로 비교적 높은 상관관계를 가지고 있었을 알 수 있었으며, 이러한 결과는 본 연구방법을 통하여 식물 지하 부 기원의 호흡과 토양 유기물 기원의 호흡에 대한 각각의 정량에 가능성에 기대를 걸게 한다 (Fig. 7).
- 2003년 광릉 낙엽활엽수림의 총리터 생산량은 148g C m-2 yL이었다(Table 1). 조사지의 우점종인 졸참나무, 서어나무, 까치 박달의 순수 낙엽의 생산량만을 고려할 경우 118g C m-2 yr'이며 이중 졸참나무 잎의 낙엽이 전체 리터의 47%로 가장 높았으며, 다음으로서 어나무, 까치 박달이 각각 27%, 7% 순이었다. 우 점종을 제외한 기타 수종의 낙엽도 7%를 차지하여 전체 리터의 87%가 낙엽이었다.
- 조사지의 임상에 매설 후 1년이 경과한 시점에서의 리터 분해 속도는 까치 박달의 경우 33.0%(3:2g C m-2 yrf로 가장 빨랐으며, 서어나무 25.7%(10.2g C m~2 yr1), 졸참나무 24.2%(16.6g C m'2 yr1) 순이었다 (Fig. 1). Kim et 0.
- 토양 호흡과 리터 분해의 계절적 추이는 지온의 변화와 높은 상관성을 나타내는 계절 변화 형태를 보였으며, 이러한 경향은 리터 분해 형태에서보다 토양호흡에서 보다 더 명확히 확인할 수 있었다(Fig. 6). 이러한 리터분해와 토양 호흡의 온도 변화에 대한 높은 상관성은 토양 호흡에 관련된 많은 연구결과에서 보고되어 온 결과들과 일치하는 결과이며, 본 조사지의 임상이 토양 호흡의 일반적 경향게 포함된 곳임을 보여주는 것이다.
- 5%로 증가하였다. 회귀분석 결과 리터 분해 속도와 토양호흡과는 =0.63의 상관관계를 가지고 있었다.
후속연구
- 온대낙엽수림의 경우, 매년 일정한 시기에 일시적으로 공급되는 낙엽은 토양으로 공급되는 탄소의 주요한 부분이 되며, 이듬해 상대적으로 영양^이 풍부한 리터는 미생물에 의해 활발히 분해되어 토양호흡의 일부로서 대기 중에 방출되나, 해를 거듭할수록 난분해성물질의 비율 증가로 그 분해속도는 저하되 어 토양에 축적되는 되어간다. 이러한 경우 전년도에 공급된 리터가 이듬해의 토양 호흡에 어느 정도의 비율을 차지하고 있는가, 또한 해를 거듭하면서 그 비율이 어떠한 추이로 변화해가는지의 파악은 토양권으로의 탄소 유입과 유출 패턴을 해석하는 데 대단히 중요한 자료가 될 것이다.
- 6g C m-2 yL)에서 전년도에 공급된 리터의 분 해 부분이 차지하는 비율로 환산하면 약 5%에 해당되는 양이다. 이러한 수치가 다음 연도 에 어떠한 수치로 변화되는지를 추적하여 그 누적치를 계산한다면 리터의 공급량과 분해량이 토양 호흡에 기여하는 관계를 명확히 밝힐 수 있으며 또한, 그를 통해 토양 호흡을 식물지하부 기원과 토양 유기물 기원으로 정량하는데 이용할 수 있으리라 기대한다. 이러한 관점에서 분석 한 토양호흡의 계절적 변이에 대한 리터 분해 속도의 회귀분석결과 리터 분해 속도와 토양호흡과는 = 0.
- 한편, 본조사에서는 리터의 분해 그 자체가 실제로 토양 호흡에 기여하는 부분에 초점이 맞추어졌으나, 토 양표면의 축적된 리터로 인한 토양 표면의 건조방지와 같은 토양 수분 환경에의 영향 또한 평가해야 할 부분으로 생각된다. 이는 Lee and Mun(2001)이 보고한 낙엽의 지속적 제거에 의한 낙엽층의 부재로 인한 수분 소실과 토양미생물 활성의 저하가 토양 호흡량의 감소를 초래하였다는 연구결과에서와 같이 낙엽이 토양 호 흡에 적합한 물리화학적 환경 요인을 유지시켜 인자이기 때문이다.
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