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문제 정의
- 이 연구의 목적은 흉고직경과 수고와 같이 쉽게 측정할 수 있는 인자로 신갈나무의 지상부와 지하부 바이오매스 및 에너지량을 추정할 수 있는 상대생장식을 유도하고, 이 상대생장식을 신갈나무 임분에 적용하여 전체에 대한 지하부 바이오매스의 비율을 임분 수준에서 알아보는 것이 다.
제안 방법
- 식생 자료는 각 조사지 별로 방형구(400 m2) 를 설치해 수집했으며, 흉고직경이 4cm 이상인임 목에 대하여 수종, 흉고직경, 수고 등을 기록하였다(Table 1). 그리고 흉고직경이 6-17cm인 신갈나무를 각 지역별로 1-2본씩 총 18본을 벌채하여 지상부에서 2m 간격으로 줄기(수피, 목질부), 가지, 잎과 지하부(뿌리)의 생중량을 분리 측정하였다.
- 1). 그리고 흉고직경이 6-17cm인 신갈나무를 각 지역별로 1-2본씩 총 18본을 벌채하여 지상부에서 2m 간격으로 줄기(수피, 목질부), 가지, 잎과 지하부(뿌리)의 생중량을 분리 측정하였다. 이때 각 표본목에서 부위별로 총 중량의 약 5%에 해당하는 일부를 채취한 후건 조기로 80℃ 이상에서 항중에 이를 때까지 건조시켜 전체 건 중량을 계산하였다.
- 그리고 흉고직경이 6-17cm인 신갈나무를 각 지역별로 1-2본씩 총 18본을 벌채하여 지상부에서 2m 간격으로 줄기(수피, 목질부), 가지, 잎과 지하부(뿌리)의 생중량을 분리 측정하였다. 이때 각 표본목에서 부위별로 총 중량의 약 5%에 해당하는 일부를 채취한 후건 조기로 80℃ 이상에서 항중에 이를 때까지 건조시켜 전체 건 중량을 계산하였다. 또한 Smalian 식을 이용하여 변재부와 심재부의 재적을 측정한 후, 여기에 재적 대비 중량비를 곱하여 건중량을 산출하였다.
- 2반복 측정하였다. 각 부위 별 표본들을 90℃ 이상에서 항중에 이를 때까지 건조한 다음, USA Oxygen Bomb Calorimeter (1241 PARR)를이용하여 에너지량을 측정하였다.
- 각 부위 별 바이 오매스(수피, 재부, 변재부, 심 재부, 가지, 잎, 뿌리)와 임목의 측정치(임령, 흉고직경, 수고) 사이의 상관을 분석하였으며, 흉고직경 과 수고를 독립 변수로 하여 지상부 및 지하부 바이오매스의 상대생장식을 유도하였다. 또한 유도된 상대생장식은 각 조사구별 매목 조사 자료에 대입하여 임분 전체의 바이오매스를 추정하였다.
- 유도하였다. 또한 유도된 상대생장식은 각 조사구별 매목 조사 자료에 대입하여 임분 전체의 바이오매스를 추정하였다. 통계 분석에는 SAS version 9.
- 지하부 바이오매스는 DBH와 수고의 함수로 충분히 예측할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 상대 생장 모델은 지하부의 바이오매스를 저비용 고효율로 쉽게 추정할 수 있도록 한다. 그러나 DBH와 나무의 연령과 같은 내부인자와 여러 외부 환경 조건에서 이 모델을 더 많이 테스트할 필요가 있으며, 맹아 갱신한 경우에 대한 고려도 필요하다.
- 바이오매스의 에너지량을 18본의 표본 목에 대해 각 부위 별(수피, 변 재부, 심 재부, 잎, 뿌리) 로 2반복 측정하였다. 각 부위 별 표본들을 90℃ 이상에서 항중에 이를 때까지 건조한 다음, USA Oxygen Bomb Calorimeter (1241 PARR)를이용하여 에너지량을 측정하였다.
대상 데이터
- 신갈나무의 바이오매스 측정을 위해 Table 1 과 같이 강원도 중왕산(37。29叵 128°32'E), 경기도 태화산(37。197<, 127°18'E), 충청북도 월악산(36。517, 128°irE), 전라남도 백운산 (35°15'N, 127°35'E), 제주도 한라산(33。217, 126°3rE) 지역을 대상으로 조사를 수행하였다.
이론/모형
- 이때 각 표본목에서 부위별로 총 중량의 약 5%에 해당하는 일부를 채취한 후건 조기로 80℃ 이상에서 항중에 이를 때까지 건조시켜 전체 건 중량을 계산하였다. 또한 Smalian 식을 이용하여 변재부와 심재부의 재적을 측정한 후, 여기에 재적 대비 중량비를 곱하여 건중량을 산출하였다. 여기서 변재부의 재적 대비 중량비는 0.
성능/효과
- 신갈나무의 열량을 분석하여 평균한 결과, 변 재부 19, 594J/g, 심 재부 19, 571J/g, 수피 19, 999J/g, 잎 20, 664J/g, 뿌리 19, 273J/g이었다(Table 5). 한편 이와 박(1986)이 분석한 신갈나무의 열량을 보면, 목질부 19, 594J/g (4, 680kcal/kg), 수피 20, 097J/g (4, 800kcal/kg), 가지 19, 971J/g (4, 770 kcal/kg), 잎 20, 808J/g (4, 970kcal/kg)이라고 하였으며, 본 연구의 결과와 거의 동일하게 나타났다.
- Table 3에 나타내었다. 측정이 용이한 수고와 흉고직경 및 수령을 기준으로 지상부와 지하부의 각 부위 간 상관을 나타내었는데, 거의 모든 자료 간에 높은 정의 상관을 나타내었다. 관련된 다른 연구 결과를 보면, 이(2004)는 소나무의 지상부와 지하부의 상관관계에서 수령이유의 성 있는 상관을 나타내지 않았다고 보고한 바 있다.
- 또한 흉고직경에 대하여서도 모든 지상부 및 지하부의 각 부위에 대해 높은 정의 상관이 나타났다. 반면 수령에 대한 각 항목 간의 상관 값은 매우 낮게 나타났다.
- 지상부의 수피 건 중, 수간 건 중, 변재부 건중, 심재부 건중, 가지 건 중, 잎 건 중은 지하부의 뿌리 건중과 높은 정의 상관을 나타내었으며, 각 부위별 중량은 서로 높은 상관관계를 나타내었다.
- Table 4에 요약하였다. 1)乍1와 부위 별 바이오매스 사이의 결정계수는 매우 높았으며, 유의성 있는 결과가 나타났다. Table 4에서 지상부의 바이오매스 상대생장식은 /og10 WA = 1.
- 상층 목의 평균 임령이 60-70년인 중왕산, 백운산, 한라산 지역의 신갈나무림은 전체 바이오매스가 약 227-381ton/ha로 나타났으며, 이 중 뿌리가 차지하는 비율은 약 14-17%이었다. 한편, 상층목의 평균 임령이 35년인 태화산과 월악산 지역 신갈나무림은 전체 바이오매스가 약 140-191ton/haS 나타났고, 이 중 뿌리가 차지하는 비율은 약 21%로서 60-70년생 신갈나무림보다 더 많은 것으로 나타났다.
- 본 상대 생장 모델을 우리나라 5개 지역의 신갈나무 임분에 적용한 결과 전체에 대한 지하부 바이오매스의 비율은 약 14-21%로서 임목이 자라남에 따라 감소하고 있었으며, 다른 연구 결과들 (Ovington, 1967; Art 와 Marks, 1971; Sanantonio, 1990)과 유사하게 나타났다. 따라서 신갈나무의 단 벌기 생산 임분에서는 지하부 바이오매스의 양이 더 커질 수 있으며, 탄소 및 에너지 고정량도 더 증가할 수 있다.
후속연구
- 관련된 다른 연구 결과를 보면, 이(2004)는 소나무의 지상부와 지하부의 상관관계에서 수령이유의 성 있는 상관을 나타내지 않았다고 보고한 바 있다. 본 연구에서는 수령도 높은 상관을 보이는 것으로 나타났으나, Table 2에서 백운산 자료를 보면 흉고직경이 작은 것이 오히려 수령이 더 많은 경우도 있으므로 차후 좀 더 많은 자료로 검토할 필요가 있다.
- 따라서 신갈나무의 단 벌기 생산 임분에서는 지하부 바이오매스의 양이 더 커질 수 있으며, 탄소 및 에너지 고정량도 더 증가할 수 있다. 향후 산림 작업과 관리가 지하부를 포함하여 전체 바이오매스에 어떤 영향을 주는가에 대한 연구가 수행되어야 할 것이며, 또한 바이오매스와 에너지 및 탄소 고정량을 증진시키기 위한 산림 관리 계획 수립부터 지하부를 함께 고려하는 것도 필요하다.
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