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인공강우실험에 의한 활엽수 부후낙엽층의 강우차단손실량 추정

Estimating Rainfall Interception Loss of Decomposed Floor in a Deciduous Forest Using Rainfall Simulation Experiments

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.16 no.3, 2014년, pp.181 - 187  

안병규 (서울대학교 산림과학부) ,  최형태 (국립산림과학원) ,  이기문 (서울대학교 산림과학부) ,  임상준 (서울대학교 산림과학부)

초록
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부후균에 의해 낙엽이 잘 분해되어 있는 부후낙엽층은 수목의 생장에 필요한 양분과 토양미생물의 활동에 필요한 에너지를 공급하고 강우를 차단하여 저류한다. 이 연구에서는 인공강우실험을 통해 부후낙엽층의 강우차단 및 저류기능을 평가하였다. 부후균을 활엽수 낙엽 시료에 인공배양하여 부후균의 균사를 발달시켜 실험에 이용하였다. 강우를 중단한 직후에 측정한 활엽수 부후낙엽의 최대 강우차단 손실량은 단위면적당 $4.22mm{\cdot}kg^{-1}{\cdot}m^2$로 조사되었으며, 강우를 중단하고 자연배수를 완료한 후에 측정한 최소 강우차단 손실량은 $1.62mm{\cdot}kg^{-1}{\cdot}m^2$에서 $2.41mm{\cdot}kg^{-1}{\cdot}m^2$의 범위를 가지며, 평균 $1.87mm{\cdot}kg^{-1}{\cdot}m^2$로 나타났다. Mann-Whitney 검정 결과, 낙엽층에 존재하는 부후균은 강우차단 및 증발 손실에 유의미한 영향을 미쳤다. 인공강우실험에 의하면 부후균은 낙엽을 분해하는 과정에서 균사를 넓게 발달시키고, 부후균의 발수기능에 의해 강우를 차단하고 일시적으로 저류하여 낙엽층에 의한 강우차단손실을 증가시키는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Forest floor is one of most distinctive features of forest ecosystem, which provides plants and soil microbes with nutrients, and controls hydrologic condition within the floor by intercepting water during a rainfall event and evaporates back into the atmosphere. In this study rainfall interception ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 이 연구의 목적은 부후균이 발달된 낙엽층의 강우차단 및 저류 기능을 실험적으로 계량화하는 것이다. 이를 위하여 활엽수 낙엽 시료를 대상으로 인공적으로 부후균을 배양하고 증식하여 부후낙엽 시료를 제작하였으며, 인공강우실험을 통해 실험 시료의 시간별 중량 변화를 측정하였다.
  • 부후균에 의해 낙엽이 잘 분해되어 있는 부후낙엽층은 수목의 생장에 필요한 양분과 토양미생물의 활동에 필요한 에너지를 공급하고 강우를 차단하여 저류한다. 이 연구에서는 인공강우실험을 통해 부후낙엽층의 강우차단 및 저류기능을 평가하였다. 부후균을 활엽수 낙엽 시료에 인공배양하여 부후균의 균사를 발달시켜 실험에 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
부후낙엽층의 역할은? , 2007). 부후낙엽층은 숲에서 수목의 생장에 필요한 양분을 공급해주고, 생물 및 미생물의 활동에 필요한 에너지를 제공한다. 또한, 강우시에는 스펀지와 같이 물을 빠르게 흡수하여 토양 중으로 침투시킴으로 지하수를 보충하며, 비강우시에는 지표면을 피복하여 토양 표면으로부터의 수분 증발을 억제한 다(Helvey and Patric, 1965).
낙엽에 의한 강우차단에 있어서 최대 강우차단손실보다 최소 강우차단손실이 중요한 이유는? 일반적으로 낙엽에 의한 강우차단은 최대 강우차단 손실보다는 최소 강우차단손실이 더 중요하다. 이는 강우가 내리는 중에 낙엽에 의해 일시 저류된 수량은 강우가 그치게 되면 30분 이내의 짧은 시간안에 대부분 자연배수되어 더 이상 낙엽층 내에 없기 때문이다(Putuhena and Cordery, 1996). Putuhena and Cordery(1996)의 연구 결과에 의하면 라디에타 소나무(Pinus radiata) 낙엽의 최소 강우차단 손실량은 0.
발수성이란? 부후낙엽층의 이러한 수문학적 기능은 주로 낙엽 부후균이 물에 대해 저항하는 성질, 즉 발수성에 의해 결정된다. 발수성(撥水性, hydrophobicity)이란 물에 저항하는 성질을 가진 특정 물질에 의해 물이 겉돌게 되는 현상을 의미하는 것으로, 산불에 의해 형성된 토양 발수층 등이 좋은 예이다(DeBano, 2000). 산림유역에서 생성된 발수층은 수문학적으로 토양 중으로 이동되는 물의 흐름을 방해하여 토양으로 침투되는 수분량을 감소시키고, 지표면을 따라 발생하는 유출량을 증가시켜 강우에 의한 지표 토양의 유실을 야기하며, 수목이나 작물의 생장을 저해하게 된다(Doerr and Thomas, 2000).
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참고문헌 (14)

  1. Cha, J. Y., S. Im, S. Y. Lee, and S. Ohga, 2011: Diversity of fungal species isolated from litter-mycelial mats in the litter layer of a Korean deciduous forest. Journal of the Faculty of Agriculture, Kyushu University 56(2), 237-241. 

  2. Cisneros-Dozal, L. M., S. E. Trumbore, and P. J. Hanson, 2007: Effect of moisture on leaf litter decomposition and its contribution to soil respiration in a temperate forest. Journal of Geophysical Research 112, G01013. 

  3. Doerr, S. H., and A. D. Thomas, 2000: The role of soil moisture in controlling water repellency: new evidence from forest soils in Portugal. Journal of Hydrology 231- 232, 134-147. 

  4. DeBano, L. F., 2000: The role of fire and soil heating on water repellency in wildland environments: a review. Journal of Hydrology 231-232, 195-206. 

  5. De Santo, A. V., B. Berg, F. A. Rutigliano, A. Alfani, and A. Floretto, 1993: Factors regulating early-stage decomposition of needle litters in five different coniferous forests. Soil Biology and Biochemistry 25(10), 1423-1433. 

  6. Gerrits, A. M. J., H. H. G. Savenije, I. Hoffman, and L. Pfister, 2007: New technique to measure forest floor interception-an application in a beech forest in Luxembourg. Hydrology and Earth System Sciences 11, 695-701. 

  7. Helvey, J. D., and J. H. Patric, 1965: Canopy and litter interception of rainfall by hardwoods of eastern United States. Water Resources Research 1(2), 193-206. 

  8. Herwitz, S. R., 1985: Interception storage capacities of tropical rainforest canopy trees. Journal of Hydrology 77, 237-252. 

  9. Hunt, H. W., E. R. Ingham, D. C. Coleman, E. T. Elliott, and C. P. P. Reid, 1988: Nitrogen limitation of production and decomposition in prairie, mountain meadow, and pine forest. Ecology 69(4), 1009-1016. 

  10. Iserloh, I., W. Fister, M. Seeger, H. Willger, and J. B. Ries, 2012: A small portable rainfall simulator for reproducible experiments on soil erosion. Soil and Tillage Research 124, 131-137. 

  11. Jansson, P. E., and B. Berg, 1985: Temporal variation of litter decomposition in relation to simulated soil climate: long-term decomposition in a Scots pine forest. Canadian Journal of Botany 63(6), 1008-1016. 

  12. McClaugherty, C. A., J. Pastor, J. D. Aber, and J. M. Melillo, 1985: Forest litter decomposition in relation to soilnitrogen dynamics and litter quality. Ecology 66(1), 266-275. 

  13. Pitman, J. I., 1989: Rainfall interception by bracken litterrelationship between biomass, storage and drainage rate. Journal of Hydrology 111, 281-291. 

  14. Putuhena, W. M., and I. Cordery, 1996: Estimation of interception capacity of the forest floor. Journal of Hydrology 180, 283-299. 

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