선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 일반적으로 직경 2 mm이하의 뿌리를 세근으로 정의하지만, 본 연구에서는 직경 5 mm이하의 뿌리를 넓은 의미의 세근으로 정의하고 다시 직경 0~2 mm 인 것을 Small Fine Root (SFR), 직경 2~5 mm인 것을 Large Fine Root (LFR), SFR과 LFR을 합한 직경 0~5 mm인 것을 Total Fine Root (TFR)으로 세분하여 정의하는 Vanninen and Makela (1999)의 구분 방법을 사용하였다. 그럼으로써 토양 호흡에 대한 토양 내 전체 뿌리의 역할을 세근의 양만으로 추론함으로써 생길 수 있는 오류를 줄여보고자 하였다.
- 본 연구에서는, 임령 20년, 40년, 70년된 잣나무림을 대상으로 토양 호흡값을 측정하고, 각 연령별로 뿌리(세근)의 생물량과 미생물의 생물량을 구하여, 잣나무림의 연령에 따른 토양 호흡값의 특징을 파악하고자 하였다. 또한, 임령별로 뿌리와 미생물이 토양 호흡에 관여하는 정도를 연관지어 보고자 하였다.
- 본 연구에서는, 임령 20년, 40년, 70년된 잣나무림을 대상으로 토양 호흡값을 측정하고, 각 연령별로 뿌리(세근)의 생물량과 미생물의 생물량을 구하여, 잣나무림의 연령에 따른 토양 호흡값의 특징을 파악하고자 하였다. 또한, 임령별로 뿌리와 미생물이 토양 호흡에 관여하는 정도를 연관지어 보고자 하였다.
제안 방법
- 처리시의 교란을 최소화하기 위하여 원래 있던 리터를 잘 보존하였다가 다시 덮었고 적당한 압력을 가하여 주변토양과 부피밀도(bulk density)가 크게 달라지지 않도록 하였다. 뿌리제거 후의 토양의 이산화탄소 방출량의 변화를 측정하기 위하여 방형구를 설치한 후 Infrared gas monitor로 토양 호흡을 측정하였으며 이후 9월, 11월에 같은 방법으로 방형구내 토양 호흡을 측정하였다. 토양 온도는 토양 호흡, 토양 수분 함량은 이전과 동일한 방법으로 측정하였다.
- 측정은 4, 5, 6, 7, 9, 11월 월 1회 비가 오지 않은 맑은 날을 선정하였으며, 하루 중 오전 10시에서 오후 4시 사이에 측정하였다. 예비 실험결과 잣나무 수목과의 거리에 따라 토양의 이산화탄소 배출량에 차이를 보였기 때문에, 측정값에 임분 내의 공간적인 변이를 줄이기 위하여 수목과의 거리가 유사한 지역 중무작위로 6~10군데를 선정하여 측정하였다.
- Hitchin,UK)를 이용하여 측정하였다. 장비에 부착된 직경 100 mm × 높이 150 mm인 원통형 챔버를 임상의 리터를 제거한 다음 토양에 밀착시킨 후, 토양에서 챔버로 방출되는 이산화탄소를 측정하였다. 측정은 4, 5, 6, 7, 9, 11월 월 1회 비가 오지 않은 맑은 날을 선정하였으며, 하루 중 오전 10시에서 오후 4시 사이에 측정하였다.
- 잣나무의 뿌리는 4월, 6월, 9월 세 번에 걸쳐서 채집하였다. 조사지 토양의 경우 잣나무의 굵은 뿌리들로 인해 토양채취기(hand auger)로 토양 코어(core)를 뜨는 방법을 적용하는 것이 여의치 않았기 때문에 임상의 리터를 제거한 후가로 세로 20 cm × 20 cm × 10 cm의 직사각형 모양의 각(momolith)을 뜨는 방식을 적용하였다. 채취한 토양은 즉시 비닐백에 나눠담아 실험실로 운반한 후, 차후 실험할 때까지 4 ℃ 냉장고에 보관하였다.
- 미생물 개체군의 생물량을 측정하기 위해 훈증추출방법(Fumigation-extraction method)를 이용하였다. 토양샘플을 하나당 세 개씩 만들어 각각 하나는 훈증처리구, 다른 하나는 대조구, 또다른 하나는 수분함량 측정용으로 이용하였다. 토양을 50 ml 비커 세 개에 각각 20 g, 20 g, 10 g (각각 생 토양 무게기준)을 담은 뒤, 훈증처리 토양은 에탄올(alcohol free)을 50ml 비커에 40ml 담아 데시케이터에 함께 넣고 뚜껑을 잘 닫은 뒤 진공펌프로 데시케이터를 진공상태로 만들어 사흘간 암상에 두었다.
- 토양샘플을 하나당 세 개씩 만들어 각각 하나는 훈증처리구, 다른 하나는 대조구, 또다른 하나는 수분함량 측정용으로 이용하였다. 토양을 50 ml 비커 세 개에 각각 20 g, 20 g, 10 g (각각 생 토양 무게기준)을 담은 뒤, 훈증처리 토양은 에탄올(alcohol free)을 50ml 비커에 40ml 담아 데시케이터에 함께 넣고 뚜껑을 잘 닫은 뒤 진공펌프로 데시케이터를 진공상태로 만들어 사흘간 암상에 두었다. Control 샘플은 250 ml 삼각플라스크에 넣고 0.
- 토양의 온도는 EGM system에 부착된 STP-1 probe를 이용하여, 토양 호흡을 측정한 이후 그 자리의 토양 층 깊이 10 cm 부분에 센서를 삽입하여 측정하였다.
대상 데이터
- 미생물 측정용 토양은 7월, 9월, 11월에 채취하였다. 채취한 토양은 즉시 비닐백에 담아 실험실로 옮긴 후 분석 때까지 4 ℃ 냉장고에 보관하였다.
- 본 연구는 강원도 홍천군 화촌면 풍천리 덕밭재(37° 49.45’N, 127°52.42’E)내 잣나무 식재림을 대상으로 2004년 4월부터 11월까지 수행되었다. 임분 평균수령이 20년, 40년, 70년 된 곳 중 환경 변이를 최대한 줄이기 위해 인접한 (5km이내) 위치에 있으며 사면 (북동사면, 혹은 동사면)과 고도(약 400m)가 유사한 지역을 조사지로 선정하였다.
- 뿌리 제거 실험은 임령 40년, 70년 숲에서 실시하였다. 7 월 말에 각 임분 당 세 군데를 선정하여 가로 세로 깊이 1 m × 1 m × 30 cm의 직사각형 모양의 방형구를 설치하고 리터를 걷어낸 다음 격자크기 1 cm의 망을 체로 이용하여 토양 내 존재하는 뿌리를 제거한 후, 토양을 다시 원래 자리로 되돌려 놓았다.
- 42’E)내 잣나무 식재림을 대상으로 2004년 4월부터 11월까지 수행되었다. 임분 평균수령이 20년, 40년, 70년 된 곳 중 환경 변이를 최대한 줄이기 위해 인접한 (5km이내) 위치에 있으며 사면 (북동사면, 혹은 동사면)과 고도(약 400m)가 유사한 지역을 조사지로 선정하였다. 임령 20년 숲은, 교목의 평균 수고 8 m, 식피율 41~70%이며, 하층 관목으로 고추나무, 국수나무, 싸리, 노린재나무 등이, 초본층은 애기나리, 큰 개별꽃, 제비꽃류, 양치류 등이 서식하였다.
데이터처리
- 1을 이용하였다. 각 집단 간 차이는 ANOVA GLM을 이용한 posthoc 처리방법 (DUNCAN, TUKEY, SCHEFFE, LSD 둥)을 이용하여 검정하였으며, 자료가 정규분포를 이루지 않는 경우는 transformation 시켰으며 나은 효과를 보이지 않는 경우 GLM rank를 이용하여 분석하였다. 회귀분석은 Proc reg을 이용하였으며 회귀직선 간 차이 유무 검정은 F 검정을 이용하였다.
- 토양 호흡량과 토양 온도와의 관계를 나타낼 때 널리 쓰이는 Q 10 함수의 Q 10 값을 구하기 위해 지수함수 모형 (Y=β0eβ1x) 이용하여 회귀분석한 후, 얻은 모형으로부터 Q 10 값을 산출하였다 (Yuste et al. 2004).
- 각 집단 간 차이는 ANOVA GLM을 이용한 posthoc 처리방법 (DUNCAN, TUKEY, SCHEFFE, LSD 둥)을 이용하여 검정하였으며, 자료가 정규분포를 이루지 않는 경우는 transformation 시켰으며 나은 효과를 보이지 않는 경우 GLM rank를 이용하여 분석하였다. 회귀분석은 Proc reg을 이용하였으며 회귀직선 간 차이 유무 검정은 F 검정을 이용하였다.
이론/모형
- 수분함량 측정용 샘플은 건조기에서 105 ℃에서 이틀간 건조시킨 후, 이전과 같은 방법으로 수분함량을 측정하였다. 미생물 개체군 생물량(Biomass C)은 Vance 등(1987)이 사용한 크롬을 이용한 적정법을 이용하여 계산하였다. 냉장 보관하여 두었던 토양 추출액 8 ml을 50 ml 비커에 넣고 66.
- 채취한 토양은 즉시 비닐백에 담아 실험실로 옮긴 후 분석 때까지 4 ℃ 냉장고에 보관하였다. 미생물 개체군의 생물량을 측정하기 위해 훈증추출방법(Fumigation-extraction method)를 이용하였다. 토양샘플을 하나당 세 개씩 만들어 각각 하나는 훈증처리구, 다른 하나는 대조구, 또다른 하나는 수분함량 측정용으로 이용하였다.
- 일반적으로 직경 2 mm이하의 뿌리를 세근으로 정의하지만, 본 연구에서는 직경 5 mm이하의 뿌리를 넓은 의미의 세근으로 정의하고 다시 직경 0~2 mm 인 것을 Small Fine Root (SFR), 직경 2~5 mm인 것을 Large Fine Root (LFR), SFR과 LFR을 합한 직경 0~5 mm인 것을 Total Fine Root (TFR)으로 세분하여 정의하는 Vanninen and Makela (1999)의 구분 방법을 사용하였다. 그럼으로써 토양 호흡에 대한 토양 내 전체 뿌리의 역할을 세근의 양만으로 추론함으로써 생길 수 있는 오류를 줄여보고자 하였다.
성능/효과
- 4월부터 11월까지의 조사지의 토양 온도와 토양 호흡량의 변화 패턴은 임령에 상관없이 유사하여, 7월까지 증가하다가 이후에 감소하였다 (Fig. 1a,b).
- 1b). 4월부터 11월까지의 토양 온도와 토양 호흡량 값을 회귀분석한 결과, 임령에 상관없이 모든 숲에서 온도와 호흡량 간에 유의한 상관관계를 보였으며, 회귀곡선으로 부터 얻은 Q10 값은 20년 숲, 70년 숲, 40년 숲 순으로 높았다 (Fig.1c).
- 본 연구 에서는 직접적인 관련성을 중명해 보이지는 못했지만, 임령이 높올수록 미생물 개체군의 생물량과 토양 호흡량이 함께 중가하는 것으로 보아 개체군의 생물량이 토양 호흡량에 긍정적인 역할올 할 수 있음을 간접적으로 추론해 볼수 있다. 또한 뿌리 제거 실험에서 미생물 개체군의 생물량이 많은 70년 숲의 뿌리 제거구의 토양 호흡량이 대조구와 큰 차이가 없는데 비해, 생물량이 상대적으로 적은 40년 숲에서는 뿌리 제거구의 토양 호흡량이 대조구에 비해 크게 감소한 점을 볼 때, 미생물 개체군이 많을수록 전체 토양 호흡량에서 미생물이 차지하는 비중이 커질 수 있음을 추론할 수 있다. 토양 미생물 개체군의 생물량이 계절에 따라 변동하는가에 대해서도 일치된 의견이 없고 서로 상반된 결과들이 보고되고 있다 (Li 2004).
- 토양 호흡에 미생물 개체군의 생물량이 영향을 주는가에 대해서는 몇몇 연구가 진행되어있고 서로 상반된 결과들이 나와 있다 (Santruckova 1991; Wang 2003). 본 연구 에서는 직접적인 관련성을 중명해 보이지는 못했지만, 임령이 높올수록 미생물 개체군의 생물량과 토양 호흡량이 함께 중가하는 것으로 보아 개체군의 생물량이 토양 호흡량에 긍정적인 역할올 할 수 있음을 간접적으로 추론해 볼수 있다. 또한 뿌리 제거 실험에서 미생물 개체군의 생물량이 많은 70년 숲의 뿌리 제거구의 토양 호흡량이 대조구와 큰 차이가 없는데 비해, 생물량이 상대적으로 적은 40년 숲에서는 뿌리 제거구의 토양 호흡량이 대조구에 비해 크게 감소한 점을 볼 때, 미생물 개체군이 많을수록 전체 토양 호흡량에서 미생물이 차지하는 비중이 커질 수 있음을 추론할 수 있다.
- 그 중 식물의 뿌리와 토양 내 미생물은 호흡이라는 과정을 통해 토양 속으로 이산화탄소를 내보내는 방법으로 토양 호흡에 기여하고 있지만, 어느정도로 어떻게 기여하는지는 더욱 많은 정교한 연구가 필요하다. 본 연구에서 살펴본 20, 40, 70년 잣나무림에서의 토양호흡량에 관한 실험결과는, 임령에 상관없이 토양호흡에 토양온도가 결정적인 인자로 작용하며, 임령이 높을수록 전체 토양호흡에 식물뿌리의 호흡보다는 미생물 호흡에 의한 부분의 기여도가 높을 수 있음을 시사한다.
- 본 연구에서 잣나무림의 연령이 높을수록 발생하는 평균 토양 호흡량이 많았다. 숲이 성숙해지면 생산성이 떨어지므로 대기중의 탄소를 고정하는 양이 줄어들어 고정량과 배출량이 비슷해지는 약한 탄소 흡수원이거나 고정량보다 배출량이 더 많은 탄소방출원으로 변한다는 것이 알려져 있다 (Irvine 2002).
- 세근의 순환시간에 대해서는 아직 연구가 미진하여, 뿌리의 크기(size)나 종(species), 균근의 상태에 따라 짧게는 1년보다 짧고 길게는 8년 이상인 경우도 존재 하는 정도로 다양하다 (Hendrick 1994). 본 연구의 결과로 볼 때, 본 연구대상지인 잣나무림의 세근의 순환시간은 임령과는 상관없이 일년 이상일 것으로 사료된다.
- 1b). 임령 별 토양 호흡량을 비교해보면, 임령이 높을수록 토양 호흡량이 대체로 높은 경향을 나타내었으나, 4월, 6월, 11월에만 유의한 차이를 나타내었고, 5월, 7월, 9월에는 차이를 보이지 않았다 (ANOVA GLM p<0.05). 4월, 11월의 경우, 20년 숲만 다른 두 숲들에 비하여 토양 호흡량이 낮았다.
- 임령에 따른 토양 10 cm내에 존재하는 세근의 양을 조사한 결과, SFR의 양은 40년, 70년 숲 간에는 차이가 없었으나 20년 숲에서는 낮았고, LFR의 양은 40년 숲이 20년 70년 숲보다 많았다. TFR의 양은 SFR의 양과 마찬가지로 20년 숲이 40년, 70년 숲보다 낮았다(Table 1).
- 임령이 높을수록 토양 내 미생물 개체군의 생물량이 많았다. 토양 호흡에 미생물 개체군의 생물량이 영향을 주는가에 대해서는 몇몇 연구가 진행되어있고 서로 상반된 결과들이 나와 있다 (Santruckova 1991; Wang 2003).
- 임령이 높을수록 토양 표층 10 cm이내에 존재하는 직경 2 mm이하의 세근의 생물량이 많았다. 그러나 생육기간 내에서는 4월을 제외하고는 임령이 다른 세 숲의 세근 생물량에 큰 차이가 없었다.
후속연구
- 토양에서 대기로 방출되는 이산화탄소의 양은 산림의 임령에 따라 달라질 수 있고, 그러한 차이를 만드는데 기여하는 요인들은 다양할 것이다. 그 중 식물의 뿌리와 토양 내 미생물은 호흡이라는 과정을 통해 토양 속으로 이산화탄소를 내보내는 방법으로 토양 호흡에 기여하고 있지만, 어느정도로 어떻게 기여하는지는 더욱 많은 정교한 연구가 필요하다. 본 연구에서 살펴본 20, 40, 70년 잣나무림에서의 토양호흡량에 관한 실험결과는, 임령에 상관없이 토양호흡에 토양온도가 결정적인 인자로 작용하며, 임령이 높을수록 전체 토양호흡에 식물뿌리의 호흡보다는 미생물 호흡에 의한 부분의 기여도가 높을 수 있음을 시사한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.