[논문]지리산국립공원 낙엽활엽수림 세 군락의 탄소저장량 평가

이나연

지리산국립공원 낙엽활엽수림 세 군락의 탄소저장량 평가
Estimation of Carbon Storage in Three Cool-Temperate Broad-Leaved Deciduous Forests at Jirisan National Park, Korea 원문보기

환경생물 = Korean journal of environmental biology, v.30 no.2, 2012년, pp.121 - 127

초록
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지리산국립공원 산림생태계의 탄소 수지에 관한 기초자료를 확보하기 위해 낙엽활엽수림에 대한 탄소저장량을 추정하였다. 지리산국립공원의 대표 낙엽활엽수림 군락을 중심으로 뱀사골 지구, 중산리 지구, 성삼재 지구로 나누어 조사구 ($30m{\times}30m$, 3지점)를 설치, 식생권과 토양권의 탄소저장량을 추정하였다. 식생권의 탄소량은 $107{\sim}119tC\;ha^{-1}$의 범위로 평균 약 $112tC\;ha^{-1}$ 정도의 양을 축적하고 있다. 또한 토양권의 탄소량은 $64{\sim}77tC\;ha^{-1}$의 범위로 평균 약 $66tC\;ha^{-1}$ 정도의 양을 축적하고 있다. 토양권과 식생권을 포함한 생태계 전체의 탄소저장량은 $167{\sim}184tC\;ha^{-1}$의 범위로 평균 약 $178tC\;ha^{-1}$ 정도의 양을 축적하고 있다. 값의 범위에서 알 수 있듯이 지구별 차이는 크게 나타나지 않았다. 다른 연구 결과와 비교하여 설악산국립공원을 비롯한 강원권 생태계를 제외하고 매우 많은 양의 탄소가 저장되어 있음을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cool-temperate broad-leaved deciduous forests are one of dominant forest cover types in Asia monsoon climate regions. However, our understanding of how much storages carbon in these ecosystems is limited. We studied carbon storage in three cool-temperate broad-leaved deciduous forests at Jirisan National Park, Korea. The biomass of trees in the three stands on an average was $112tC\;ha^{-1}$ and ranged from 107 to $119tC\;ha^{-1}$. The total amount of soil organic matter at a depth of 30 cm in the three stands on an average was $66tC\;ha^{-1}$. In addition, the total carbon stocks of biomass and soil was approximately $178tC\;ha^{-1}$, ranged from 167 to $184tC\;ha^{-1}$. Above values among three stands did not show the valuable difference at Jirisan National Park. The amounts of carbon storage in three ecosystems at Jirisan National Park, were higher than those of other studies significantly, except Seoraksan National Park.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 조사는 지리산국립공원 낙엽활엽수림을 대상으로 생태계(토양-식생-대기)의 물질순환 중 탄소를 중심으로 유기물의 저장고(pool)인 토양과 식생에 저장된 탄소량 을 평가하는 것을 목적으로 실시하였다. 고정조사구에서 식물과 토양이 가지고 있는 탄소 저장량을 평가하기 위해서, 식물은 매목조사를 통하여 식물 군락의 현존량을 산출하고 토양은 직접 시료 채취 후 탄소량을 평가하였 다(국립공원연구원 2010a).

제안 방법

이 보고와 본 연구결과를 이후 비교하여 고찰하였다. 또한 2010년 지리산국립공원과 동시에 실시한 자연자원조사 중 북한 산국립공원(이 2011)과 설악산국립공원(국립공원연구원 2010b)의 낙엽활엽수림 탄소저장량 평가의 결과를 같이 비교한다.
2011년 11월 고정 조사구 내 매목조사(DBH; Diameter at Breast Height)를 실시하고 DBH 5 cm 이상의 상층식생에 대한 현존량(biomass)은 낙엽활엽수림의 상대생장법 (Allometric method)으로 건중량 추정회기식(손 등 2007)을 이용)하여 간접 추정하였다(회기식은 수종구분 없이 적용함). 또한 지하부 생체량은 손 등(2007)의 지상부 현존량에 대한 비율을 적용하여 추정하였다(연구대상 12개 참나무림 상층목의 줄기 현존량과 전체 현존량의 관계, 전체 현존량=줄기 현존량* 1.419). 식생의 탄소 저장량은 건중량에 45%를 탄소함량으로 간주하여 추정하였다(IPCC 2001).
리터층은 15 cm × 15 cm 크기의 면적에서 채취하여 비닐 백에 담아 밀봉하여 실험실로 운반, 항량이 될 때까지 건조시킨 후, 유기물함량을 측정하였다.
419). 식생의 탄소 저장량은 건중량에 45%를 탄소함량으로 간주하여 추정하였다(IPCC 2001). 하층식생에 대해서는 그 양이 매우 적어 고려하지 않아 식생권 탄소저장량은 과소평가 되었다.
손 등(2007)은 각각 강원도 춘천시와 홍천시 북방면 일대, 경기도 광주시 퇴촌면 일대, 전라남도 광양시 백운산 일대 및 서울시 남산의 북사면 일대에서(이후 강원, 중부, 남부, 남산으로 표기) 임령 30~50년의 참나무림 (굴참나무, 신갈나무 등의 순군락 또는 혼합군락, 20 m× 20 m, 3지점)에서 탄소저장량을 분석하였다. 이 보고와 본 연구결과를 이후 비교하여 고찰하였다. 또한 2010년 지리산국립공원과 동시에 실시한 자연자원조사 중 북한 산국립공원(이 2011)과 설악산국립공원(국립공원연구원 2010b)의 낙엽활엽수림 탄소저장량 평가의 결과를 같이 비교한다.
지리산국립공원 산림생태계의 탄소 수지에 관한 기초 자료를 확보하기 위해 낙엽활엽수림에 대한 탄소저장량을 추정하였다. 지리산국립공원의 대표 낙엽활엽수림 군락을 중심으로 뱀사골 지구, 중산리 지구, 성삼재 지구로 나누어 조사구(30 m×30 m, 3지점)를 설치, 식생권과 토양권의 탄소저장량을 추정하였다.
지리산국립공원의 대표 낙엽활엽수림 군락을 중심으로 뱀사골 지구, 중산리 지구, 성삼재 지구로 나누어 조사구(30 m×30 m, 3지점)를 설치, 식생권과 토양권의 탄소저장량을 추정하였다.
지리산국립공원의 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재 지구의 식생권 현존량은 부위별로 줄기, 가지, 잎, 뿌리로 구분하고, 줄기부분은 다시 목질부와 수피로, 가지 부분은 생지와 고사지, 그리고 당년생 소지로 추정하였다. 지리산국립공원 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재지구는 모두 유사한 현존량으로 가장 많은 곳은 중산리지구이고 비교적 적은 양의 식생권 현존량은 성삼재지구였다.
리터층은 15 cm × 15 cm 크기의 면적에서 채취하여 비닐 백에 담아 밀봉하여 실험실로 운반, 항량이 될 때까지 건조시킨 후, 유기물함량을 측정하였다. 토양 시료는 토양수분함량을 측정하고 용적밀도를 구하였다. 이후 유기물함량을 측정하고 용적밀도를 감안하여 깊이별 토양 탄소량을 Wnag et al.

대상 데이터

고정 조사구 내 임의의 장소 2지점에서 시료 채취 코어를 이용하여 5 cm 깊이별로 토양 시료를 채취하였다. 리터층은 15 cm × 15 cm 크기의 면적에서 채취하여 비닐 백에 담아 밀봉하여 실험실로 운반, 항량이 될 때까지 건조시킨 후, 유기물함량을 측정하였다.
09 ha)를 설치하였다. 세 조사구는 지리산국립공원의 대표 계곡을 중심으로 발달한 낙엽활 엽수림으로 지리적 위치와 해발고도 등을 고려하여 선정하였다. Fig.
지리산국립공원 낙엽활엽수림의 탄소저장량 추정을 위해 실시한 조사구 선정 조사를 통해 뱀사골지구, 중산 리지구 및 성삼재지구의 낙엽활엽수림을 대상으로 고정 조사구(30 m×30 m, 0.09 ha)를 설치하였다.

이론/모형

2011년 11월 고정 조사구 내 매목조사(DBH; Diameter at Breast Height)를 실시하고 DBH 5 cm 이상의 상층식생에 대한 현존량(biomass)은 낙엽활엽수림의 상대생장법 (Allometric method)으로 건중량 추정회기식(손 등 2007)을 이용)하여 간접 추정하였다(회기식은 수종구분 없이 적용함). 또한 지하부 생체량은 손 등(2007)의 지상부 현존량에 대한 비율을 적용하여 추정하였다(연구대상 12개 참나무림 상층목의 줄기 현존량과 전체 현존량의 관계, 전체 현존량=줄기 현존량* 1.
토양 시료는 토양수분함량을 측정하고 용적밀도를 구하였다. 이후 유기물함량을 측정하고 용적밀도를 감안하여 깊이별 토양 탄소량을 Wnag et al. (2002)에 따라 추정하였다(국립공원연구원 2011).

성능/효과

각 지구별로는 뱀사골지구의 경우 식생권과 토양권이 빈약하여 적은 양을 나타내지만 중산리지구의 경우 식생권이 많은 양을 나타냈으나 전체 생태계 탄소량은 성삼재지구와 매우 유사한 값을 나타내었다(Fig. 5). 지리산국립공원 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재지구의 낙엽활엽수림은 생태계 탄소량은 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.
2에 나타내었다. 군락의 단위 면적 당 흉고단면적의 합은 약 25.9 m2 ha^-1 ~33.5 m2 ha^-1의 범위로 평균 29.1 m2 ha^-1이었고 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재지구 중 뱀사골 지구가 가장 낮은 값이었다. 또한 임분 밀도는 평균 1,481 tree ha^-1로 나타났고, 1,144 tree ha^-1 ~1,767 tree ha^-1의 범위였다.
비교한 지역의 토양권 조사와 본 조사는 토양의 조사 깊이가 동일하여(30 cm) 비교가 가능하나 유기물층이 포함되어 있지 않아 비교하는 지역의 토양 탄소량이 적은 양으로 나타나는 것으로 사료된다. 그러나 유기물층을 포함한 북한산국립공원의 토양 탄소량이 평균 약 55 tC ha^-1 , 설악산국립공원의 토양 탄소량이 평균 약 91 tC ha^-1에 이르는 반면, 지리산국립공원의 토양 탄소량은 평균 약 66 tC ha^-1에 달해 지리산국립공원이 북한산국립공원과 설악산국립공원의 토양탄소량의 중간정도의 양을 저장하고 있음이 밝혀졌다. 한편 일본 중부 낙엽활엽수림의 탄소저장량은 1 m 깊이까지 조사되어 약 265 tC ha^-1으로 보고하고 있다(Ohtsuka et al.
8). 북한산국립공원 낙엽활엽수림 생태계 전체의 탄소저장량은 평균 149 tC ha^-1 , 설악산국립공원 낙엽활엽수림 생태계 전체의 탄소 저장량은 평균 238 tC ha^-1으로 지리산국립공원 낙엽활엽수림이 북한산국립공원 보다 약 30 tC ha^-1 가까운 양을 더 저장하고 있는 것으로 나타났다. 이 등(2009)의 보고에 의하면, 강원도 횡성 참나무류 순림의 식생 탄소 저장량은 147.
상기 현존량을 바탕으로 식생권 탄소량을 추정한 결과, 줄기, 가지, 잎, 뿌리의 식생권 탄소량은 위 현존량과 마찬가지 결과로 줄기 부분이 가장 높은 비율을 차지하면서 세 지구는 현존량과 같은 경향으로 모두 유사한 값을 나타내었다 (107 tC ha^-1 ~119 tC ha^-1). 지리산국립 공원 낙엽활엽수림의 평균 식생권 탄소량은 약 112 tC ha^-1에 달했다.
(2010)은 일본 중부 냉온대 낙엽활엽수림 약 20년생(조사구 크기: 20 m × 30 m)과 50년생(100 m × 100 m) 임분에서 탄소저장량을 추정하였다. 식생권 탄소량은 각각 약 40 tC ha^-1 , 77 tC ha^-1 정도로 평가되어 지리산국립공원의 낙엽활엽수림이 일본 중부 50년생 낙엽활엽수림과 비교하여도 많은 탄소량을 지니고 있는 것으로 나타났다.
5 tC ha^-1으로 보고하였다. 이 결과를 본 연구 결과와 비교하여 보면, 식생권의 탄소량은 약간 적고(약 36 tC ha^-1 ), 토양권의 탄소량은 약간 많은(약 21 tC ha^-1 ) 결과이다. 식생권 탄소량 차이를 유발하는 요인 중 생산성과 관련한 조사지의 특성을 비교하면, 평균 흉고직경은 유사(약 14 cm)하고 임분 밀도는 조금 높았다(본 연구; 1,481 tree ha^-1 , 이 등(2009); 1,000 tree ha-1 ).
지리산국립공원 낙엽활엽수림 생태계 전체의 탄소저 장량은 평균 178 tC ha^-1으로 중부(114 tC ha^-1 ), 남부(94 tC ha^-1), 남산 (133 tC ha^-1 )지역보다는 많고 강원지역 (213 tC ha^-1 )의 낙엽활엽수림의 탄소량보다는 적은 정도의 저장량이었음이 밝혀졌다(Fig. 8). 북한산국립공원 낙엽활엽수림 생태계 전체의 탄소저장량은 평균 149 tC ha^-1 , 설악산국립공원 낙엽활엽수림 생태계 전체의 탄소 저장량은 평균 238 tC ha^-1으로 지리산국립공원 낙엽활엽수림이 북한산국립공원 보다 약 30 tC ha^-1 가까운 양을 더 저장하고 있는 것으로 나타났다.
지리산국립공원 낙엽활엽수림의 현존량은 중부, 남부, 남산지역과 북한산국립공원 낙엽활엽수림과 비교하여 유의하게 높은 현존량을 지니고 있는 것으로 나타났으나, 설악산국립공원을 비롯한 강원지역의 현존량에는 미치지 못하는 것으로 나타났다. Fig.
지리산국립공원 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재지구 중에서 전체 토양탄소량은 뱀사골지구(57 tC ha^-1)와 중산리지구(64 tC ha^-1 )가 유사한 값을 나타내었고, 가장 많은 곳은 성삼재지구로 약 77 tC ha^-1 정도의 값으로 나타나 지구별 차이가 크지 않은 것을 알 수 있다(Fig. 4). 지리산국립공원 낙엽활엽수림의 평균 토양탄소저장량은 약 66 tC ha^-1 정도로 추정되었다.
지리산국립공원의 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재 지구의 식생권 현존량은 부위별로 줄기, 가지, 잎, 뿌리로 구분하고, 줄기부분은 다시 목질부와 수피로, 가지 부분은 생지와 고사지, 그리고 당년생 소지로 추정하였다. 지리산국립공원 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재지구는 모두 유사한 현존량으로 가장 많은 곳은 중산리지구이고 비교적 적은 양의 식생권 현존량은 성삼재지구였다. (Fig.
5에 나타내었다. 지리산국립공원 뱀사골지구, 중산리지구 및 성삼재지구의 낙엽활엽수림 전체 생태계의 평균적인 탄소저장량은 약 178 tC ha^-1 (범위, 167 t ha^-1 ~184 t ha^-1)로 평가되었다.
일반적으로는 유기물층을 포함한 A층에 토양탄소량이 많이 분포하고 토양 깊이가 깊어지면서 토양탄소량이 적어지는 경향이었다. 지리산국립공원 뱀사골지구와 성삼재지구에서 토양 표면 리터층부터 5 cm 깊이에서 토양탄소량이 증가하다가 깊이가 깊어질수록 감소하는 경향이었다(Fig. 4). 중산리지구의 경우 리터층부터 15 cm 깊이까지 토양탄소가 증가하는 경향을 나타내었다.

후속연구

향후 고정조사구의 낙엽생산량 및 매년 같은 시기의 매목조사를 지속적으로 수행하여 연간 탄소 고정량을 추정하여 지리산 국립공원의 탄소 저장 능력을 평가하는 것이 중요할 것이다. 또한, 생태계 탄소저장량뿐만 아니라 생태계에서 방출되는 탄소량을 평가하는 것과 광역적인 평가를 위 해 모형과 위성자료를 이용한 지리산국립공원 전체의 탄소저장량과 탄소 흡수 능력을 평가하는 연구가 이루어져야 할 것이다.
고사목이라 함은 서서 또는 쓰러져서 또는 토양에 파묻혀서 있는 대형 목질 리터로서 분해가 매우 느려 높은 양의 탄소가 저장되어 있는 항목 중의 하나이다. 이에 대한 추후 평가를 통해 더 많은 양의 탄소가 지리산국립공원 낙엽활엽수림 생태계에 저장되어 있음을 평가 할 수 있을 것이다. 그러나 이 등 (2009)의 보고에 의하면, 강원도 횡성 참나무류 순림의 고사목을 추정한 결과 1.
7 tC ha^-1 정도로 추정된 바 있어, 전체 생태계의 1% 정도로 추정된다. 향후 고정조사구의 낙엽생산량 및 매년 같은 시기의 매목조사를 지속적으로 수행하여 연간 탄소 고정량을 추정하여 지리산 국립공원의 탄소 저장 능력을 평가하는 것이 중요할 것이다. 또한, 생태계 탄소저장량뿐만 아니라 생태계에서 방출되는 탄소량을 평가하는 것과 광역적인 평가를 위 해 모형과 위성자료를 이용한 지리산국립공원 전체의 탄소저장량과 탄소 흡수 능력을 평가하는 연구가 이루어져야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	육상생태계에서 탄소동태를 파악하는 것에 기본이 되는 일은?	육상생태계에서 탄소의 움직임(탄소 동태)을 파악하는 것은 대기 중 CO2를 저감하는 생태계 역할을 평가하는 데에 반드시 수행되어야 하는 일이다. 육상생태계에서 탄소동태를 파악하는 데에 기본이 되는 일 중 하나는 각 생태계를 구성하는 저장고(reservoir)를 파악하는 것이다. 육상생태계의 저장고는 크게 식생권과 토양권으로 구분할 수 있다(이 2010).
	탄소를 저장하는 육상생태계의 저장고를 크게 두 가지로 나눈다면?	육상생태계에서 탄소동태를 파악하는 데에 기본이 되는 일 중 하나는 각 생태계를 구성하는 저장고(reservoir)를 파악하는 것이다. 육상생태계의 저장고는 크게 식생권과 토양권으로 구분할 수 있다(이 2010).
	육상생태계에서 일어나는 탄소순환의 주된 흐름은?	육상생태계에서 일어나는 탄소순환의 주된 흐름은 다음과 같다. 식생권에서 식물은 대기 중 이산화탄소(CO2)를 광합성 작용을 통해 식물체에 고정한다. 반면 낮에도 밤에도 호흡작용을 통해 식물과 토양 속의 뿌리 및 미생물은 대기 중에 CO2를 방출하기도 한다. 또한 식물이 고정한 탄소가 낙엽과 낙지라는 유기물 형태로 토양권에 유입되어 축적된다. 이렇게 쌓여지는 탄소의 일부는 미생물의 분해 작용에 의해 다시 대기 중에 CO2로 방출된다(이 2011).

참고문헌 (14)

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국립공원연구원. 2011. 지리산국립공원 자연자원조사, 서울,국립공원관리공단.
손요환, 김동엽, 박인협, 이명종, 진현오. 2007. 한국 참나무림의 물질 생산과 양분 순환: 신갈나무림과 굴참나무림의연구 사례. 강원대학교 출판부. 240pp.
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이나연. 2011. 북한산국립공원 낙엽활엽수림의 탄소저장량평가, 국립공원연구지. 2:53-57.
이수경, 손요환, 노남진, 허수진, 윤태경, 이아름, Abdul RasakSarah, 이우균. 2009. 횡성지역 천연 소나무와 참나무류순림 및 혼효임분의 탄소 저장량 추정. 한국임학회지.98:772-779.

원문보기 상세보기
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Lee KH, YM Son, JH Seo, RH Kim, IH Park, YH Son and YJ Lee. 2006. Establishing green house gas inventory system in forestry for responding UN Framework Convention on Climate Change. Rep. 06-20. Korea Forest Research Institute.
Ohtsuka T, Y Shizu, A Nishiwaki, Y Yashiro and H Koizumi. 2010. Carbon cycling and net ecosystem production at an early stage of secondary succession in an abandoned coppiced forest. J. Plant Res. 123:393-401.

상세보기
Sundquist E and J Robertson. 2009. New Science Estimates Carbon Storage Potential of U.S. Lands (http://www.usgs.gov/ newsroom/article.asp?ID2362).
Wang G, J Qian, G Cheng and Y Lai. 2002. Soil organic carbon pool of grassland soils on the Qinghai-Tibetan Plateau and its global implication. The Science of the Total Environment 291:207-217.

상세보기
http://www.kma.go.kr/weather/climate/average_30years.jsp(기상청 국내기후자료).
http://jiri.knps.or.kr/knpshp/visit/intro/info.jsp?menuidP1100 1&depth2 (지리산국립공원).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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