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문제 정의
- 토양호흡에 영향을 미치는 가장 중요한 환경요인으로 토양 온도가 알려져 있다. 본 연구에서는 대조구, 처리구 지역에서 토양 호흡량을 측정하면서 토양온도를 측정하였다. 토양온도는 T&D Thermo Recorder를 사용하여 조사기간 동안 매일 1시간 간격으로 자동으로 측정하였다.
- 본 연구의 목적은 삼림생태계의 탄소수지 파악을 위한 기초연구의 일환으로 일본잎갈나무 조림지를 대상으로 토양호흡을 측정하여 토양호흡에 대한 토양온도와 토양수분의 영향을 평가하고, 벌목과 같은 인위적 교란에 의한 환경 변화에 따른 토양호흡량의 변화를 파악하기 위한 것이다.
제안 방법
- 토양온도는 T&D Thermo Recorder를 사용하여 조사기간 동안 매일 1시간 간격으로 자동으로 측정하였다. 온도기록계 본체에 연결된 sensor는 지표로부터 5 cm 깊이에 묻어 깊이에 따른 온도 변화를 측정하였다. 토양호흡 측정과 함께 0–10 cm의 상층토양을 채취하였다.
- 토양온도는 T&D Thermo Recorder를 사용하여 조사기간 동안 매일 1시간 간격으로 자동으로 측정하였다.
- 토양호흡 측정과 함께 0–10 cm의 상층토양을 채취하였다. 토양은 비닐봉투에 밀봉하여 실험실로 운반한 후 수분함량을 측정하였다. 토양의 수분함량은 fresh soil을 105oC 건조기에서 48시간 이상 항량이 될 때까지 건조시킨 후 칭량하여 소실된 수분을 fresh soil에 대한 %로 나타내었다.
- 토양호흡은 2008년 5월부터 12월까지 월 2회씩(15일과 30일) 11:00～13:00 사이에 대조구와 처리구에서 각각 5지소를 선정하여 IRGA 토양호흡 측정기(EGM-4, PPsystem)를 사용하여 측정하였다. 대조구와 처리구별 호흡량 평균치의 차이는 SPSS 통계프로그램을 이용하여 T-test를 실시하였다.
대상 데이터
- 대조구인 일본잎갈나무 조림지의 수령은 35∼40년, 교목의 평균 흉고직경은 18.4 cm, 평균 수고는 15.5 m, 그리고 임목밀도는 1,500 그루/ha이었다.
- 본 연구의 조사지인 일본잎갈나무 조림지는 행정구역상 충남 공주시 반포면 봉곡리에 위치하고 있다. 일본잎갈나무(Larix leptolepis) 조림지에서 벌목지(처리구)와 비벌목지 대조구)를 조사지소로 선정하였다.
- 본 연구의 조사지인 일본잎갈나무 조림지는 행정구역상 충남 공주시 반포면 봉곡리에 위치하고 있다. 일본잎갈나무(Larix leptolepis) 조림지에서 벌목지(처리구)와 비벌목지 대조구)를 조사지소로 선정하였다. 대조구인 일본잎갈나무 조림지의 수령은 35∼40년, 교목의 평균 흉고직경은 18.
- 조사기간인 2008년 한 해 동안 조사지역의 강수량 및 월별 평균기온은 조사지소에서 약 32 km 떨어져 있는 부여측후소의 자료를 참조하였다. 조사기간 동안(2008년 5월부터 12월)의 강수량은 770.
- 토양호흡 측정과 함께 0–10 cm의 상층토양을 채취하였다.
데이터처리
- 토양호흡은 2008년 5월부터 12월까지 월 2회씩(15일과 30일) 11:00～13:00 사이에 대조구와 처리구에서 각각 5지소를 선정하여 IRGA 토양호흡 측정기(EGM-4, PPsystem)를 사용하여 측정하였다. 대조구와 처리구별 호흡량 평균치의 차이는 SPSS 통계프로그램을 이용하여 T-test를 실시하였다.
성능/효과
- 4oC로 기록되었다. 대조구와 처리구에서 조사기간 동안의 연평균 지표면 온도는 각각 15.9, 17.7oC로 대조구보다 처리구에서 높게 나타났다.
- 대조구와 처리구의 지표면 최대온도는 모두 8월 중에 측정되었으며, 평균온도는 대조구와 처리구에서 각각 23.3±0.5, 25.9±3.1oC로 대조구에 비해 처리구에서 2.6oC 높게 나타났다(Fig. 2A).
- 대조구와 처리구의 토양호흡량은 모두 하절기로 감에따라 증가한 뒤 동절기로 갈수록 감소하는 경향을 보였다(Fig. 3). 조사기간 동안 대조구와 처리구의 평균 토양호흡량은 각각 0.
- 본 실험결과 벌목지인 처리구에서 대조구에 비해 토양호흡량이 높게 나타났다. 이는 벌목으로 인해 토양호흡에 주 영향을 주는 토양온도의 변화에서 비롯된 것으로 판단된다[20,27,30].
- 본 연구에서는 대조구와 처리구 사이에 토양호흡량에 차이가 나타난 것이 1차적으로 벌목에 의한 토양온도 증가에 의한 것으로 판단된다. 일반적으로 벌목과 같은 삼림생태계의 교란은 토양의 유기물질 분해를 촉진시켜 토양에 저장되어 있는 유기탄소가 대기 중으로 방출되는 것을 촉진시키는 것으로 알려져 있다[1,8].
- 삼림 토양의 온도는 유기물질의 분해율과 미생물에 의해 매개되는 물질순환 과정에 영향을 미치는 주된 요인이며, 뿌리 호흡과도 밀접한 관련이 있다[2,11,15]. 본 연구에서도 교란의 정도와 상관없이 토양호흡과 토양온도 사이에 높은 상관관계를 나타내었다. 토양호흡률은 동절기에서 하절기로 갈수록 토양 온도가 증가함에 따라 지수적으로 증가하였다(Fig.
- 그 외의 연구는 토양수분과 토양호흡량 사이에 관련성이 적다고 보고된 바 있다[3,4]. 본 조사결과에서도 토양수분과 토양호흡량 간에는 상관관계가 낮은 것으로 나타났으며, 토양수분과 호흡량 사이의 상관계수는 R2=0.4437로 토양온도에 비해 토양호흡과의 유의성이 낮았다(Fig. 4B).
- 4A). 본 조사지소에서 토양온도와 토양호흡률 사이의 상관관계는 R2=0.8905로 유의성이 매우 높게 나타났다.
- 조사기간 동안 대조구와 처리구의 평균 토양수분함량은 각각 27.76±7.12, 24.55±1.40%로 나타났으며(Fig. 2B), 대조구가 처리구에 비해 수분함량이 높은 것으로 나타났다.
- 조사기간 동안 대조구와 처리구의 평균 토양호흡량은 각각 0.43±0.27, 0.67±0.48 gCO2·m-2·hr-1로 처리구가 대조구에 비해 유의하게 높게 나타났다(p<0.01).
- 조사기간 동안인 2008년 5월부터 12월까지 대조구와 처리구의 총 토양호흡량은 각각 2.42, 3.61 kgCO2·m-2로 처리구가 대조구에 비해 49.3% 높게 나타났다(Table 1).
- 임상은 연중 3∼4 cm의 낙엽층으로 덮여 있었다. 처리구인 벌목지의 경우 벌목으로 인해 지상부의 일본잎갈나무가 제거되어 칡(Pueraria thunbergiana), 땅비싸리(Indigofera kirilowii), 싸리(Lespedexa bicolor), 엉겅퀴(Cirsium japonicum var. ussuriense) 등의 초본층 피도가 높게 나타났다.
후속연구
- 일반적으로 벌목과 같은 삼림생태계의 교란은 토양의 유기물질 분해를 촉진시켜 토양에 저장되어 있는 유기탄소가 대기 중으로 방출되는 것을 촉진시키는 것으로 알려져 있다[1,8]. 따라서 벌목과 같은 산림생태계의 교란이 탄소순환에 미치는 영향을 파악하기 위해서는 토양호흡에 영향을 주는 토양온도뿐만 아니라 교란으로 인한 토양미생물 활성, 임상 토양의 양분 변화 등에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
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