본 연구는 우리나라에서 가장 널리 분포하는 활엽수종인 신갈나무에 대해 흉고직경과 수고 인자를 이용하여 신갈나무의 지상부 및 지하부 바이오매스 상대생장식을 유도하였고, 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하였다. 20-60년생 신갈나무림에서 총 18본의 표본목을 선정하여 벌채하였고, 흉고직경, 수고, 연령, 각 부위(수간, 변재, 심재, 수피, 가지, 잎, 뿌리)별 바이오매스를 측정하였다. 지상부의 각 측정인자들과 지하부 바이오매스 사이에는 높은 상관관계가 나타났다. 지상부 바이오매스의 상대생장식은 $log\;W_A\;=\;1.469\;+\;0.992\;log\;D^2H\;(R^2 =0.99)$, 지하부 바이오매스의 상대생장식은 $log\;W_R\;=\;1.527\;+\;0.808\;log\;D^2H\;(R^2\;=\;0.97)$로 추정되었다. 변재, 심재, 수피, 잎, 뿌리의 평균 에너지량(건중량 기준)은 각각 19,594J/g, 19,571J/g, 19,999J/g, 20,664J/g, 19,273J/g으로 측정되었다. 본 연구 결과는 흉고직경과 수고 인자를 가지고 20년생부터 60년생 신갈나무 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하는데 이용될 수 있다.
본 연구는 우리나라에서 가장 널리 분포하는 활엽수종인 신갈나무에 대해 흉고직경과 수고 인자를 이용하여 신갈나무의 지상부 및 지하부 바이오매스 상대생장식을 유도하였고, 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하였다. 20-60년생 신갈나무림에서 총 18본의 표본목을 선정하여 벌채하였고, 흉고직경, 수고, 연령, 각 부위(수간, 변재, 심재, 수피, 가지, 잎, 뿌리)별 바이오매스를 측정하였다. 지상부의 각 측정인자들과 지하부 바이오매스 사이에는 높은 상관관계가 나타났다. 지상부 바이오매스의 상대생장식은 $log\;W_A\;=\;1.469\;+\;0.992\;log\;D^2H\;(R^2 =0.99)$, 지하부 바이오매스의 상대생장식은 $log\;W_R\;=\;1.527\;+\;0.808\;log\;D^2H\;(R^2\;=\;0.97)$로 추정되었다. 변재, 심재, 수피, 잎, 뿌리의 평균 에너지량(건중량 기준)은 각각 19,594J/g, 19,571J/g, 19,999J/g, 20,664J/g, 19,273J/g으로 측정되었다. 본 연구 결과는 흉고직경과 수고 인자를 가지고 20년생부터 60년생 신갈나무 임분의 바이오매스와 에너지량을 추정하는데 이용될 수 있다.
Quercus mongolica is the most common hardwood species distributed in Korea. This study was conducted to investigate the biomass and energy content of the belowground biomass of Q. mongolica and to obtain the regression equation for estimating root biomass using the tree height and diameter at breast...
Quercus mongolica is the most common hardwood species distributed in Korea. This study was conducted to investigate the biomass and energy content of the belowground biomass of Q. mongolica and to obtain the regression equation for estimating root biomass using the tree height and diameter at breast height (DBH). A total of 18 sample trees ranging 20 to 60 year-old were selected in the study sites. Tree height, DBH, age, and weight of stemwood, sapwood, heartwood, stembark, branch, leaf, and root were measured for total biomass. The highly positive correlation was shown between the biomass of most of variables of aboveground components and root biomass. The regression equation of the aboveground total biomass was $log\;W_A\;=\;1.469\;+\;0.992\;log\;D^2H\;(R^2 =0.99)$. The regression equation of the belowground biomass was $log\;W_R\;=\;1.527\;+\;0.808\;log\;D^2H\;(R^2\;=\;0.97)$. The mean energy contents of sapwood, heartwood, bark, leaf, and root were 19,594 J/g DW, 19,571 J/g DW, 19,999 J/g DW, 20,664 J/g DW, and 19,273 J/g DW, respectively. The results obtained from this study can be used to estimate biomass and energy content of belowground using easily measurable variables such as DBH and tree height ranging from 20 to 60-year-old Q. mongolica stands.
Quercus mongolica is the most common hardwood species distributed in Korea. This study was conducted to investigate the biomass and energy content of the belowground biomass of Q. mongolica and to obtain the regression equation for estimating root biomass using the tree height and diameter at breast height (DBH). A total of 18 sample trees ranging 20 to 60 year-old were selected in the study sites. Tree height, DBH, age, and weight of stemwood, sapwood, heartwood, stembark, branch, leaf, and root were measured for total biomass. The highly positive correlation was shown between the biomass of most of variables of aboveground components and root biomass. The regression equation of the aboveground total biomass was $log\;W_A\;=\;1.469\;+\;0.992\;log\;D^2H\;(R^2 =0.99)$. The regression equation of the belowground biomass was $log\;W_R\;=\;1.527\;+\;0.808\;log\;D^2H\;(R^2\;=\;0.97)$. The mean energy contents of sapwood, heartwood, bark, leaf, and root were 19,594 J/g DW, 19,571 J/g DW, 19,999 J/g DW, 20,664 J/g DW, and 19,273 J/g DW, respectively. The results obtained from this study can be used to estimate biomass and energy content of belowground using easily measurable variables such as DBH and tree height ranging from 20 to 60-year-old Q. mongolica stands.
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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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