[논문]정주지 단풍나무의 탄소저장량 추정 상대생장식

김호진; 백경원; 최병길; 이지현; 이정민; 손요환; 김춘식

doi:10.14578/jkfs.2023.112.1.32

정주지 단풍나무의 탄소저장량 추정 상대생장식
Allometric Equations for Estimating the Carbon Storage of Maple Trees in an Urban Settlement Area 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.112 no.1, 2023년, pp.32 - 39

김호진 (경상국립대학교 환경산림과학부) , 백경원 (경상국립대학교 환경산림과학부) , 최병길 (경상국립대학교 환경산림과학부) , 이지현 (경상국립대학교 환경산림과학부) , 이정민 (고려대학교 환경생태공학과) , 손요환 (고려대학교 환경생태공학과) , 김춘식 (경상국립대학교 환경산림과학부)

초록
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본 연구는 도시 내 정주지에 조경수로 식재된 단풍나무(Acer palmatum Thunb.) 20본을 대상으로 로그(Log)와 일반화적률법(Generalized Method of Moments, GMM)에 의해 수목 부위별 탄소저장량 추정식을 개발하였다. 수목 부위별 탄소 농도는 줄기 목질부가 49.8%로 가장 높게 나타났으며, 줄기 수피는 46.5%로 가장 낮은 값을 보였다. 수목 부위별 탄소저장량을 종속변수로 하고 흉고직경(DBH), 흉고직경 제곱과 수고(DBH²×H)를 독립변수로 하는 상대생장식의 결정계수 (R²)는 줄기, 뿌리, 지상부, 임목 전체의 경우 Log 식은 0.7494~0.9036, GMM 상대생장식은 0.7085~0.8847 등으로 두 방법 사이에 큰 차이가 없었다. 그러나 가지나 잎의 상대생장식은 R²=0.3027~0.6380으로 두 방법 모두 매우 낮게 나타났다. 본 연구는 정주지 수목의 탄소저장량 추정을 위한 상대생장식 개발에 있어서 표본목 수가 작거나 상대생장식의 잔차 이분산성이 문제가 되는 경우 GMM 방법의 상대생장식을 이용할 수 있음을 보여주고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Using the logarithmic methods and the generalized method of moments (GMM), this study developed carbon storage equations for maple trees (Acer palmatum Thunb.) planted in an urban settlement area. A total of 20 maple trees of various ages and diameters were destructively harvested to determine their dry weight and carbon concentration by component. The allometric equations with DBH and DBH2×H as independent variables were developed to estimate the carbon storage for each tree component. The carbon concentration of tree components was the highest in stem wood (49.8%) and lowest in stem bark (46.5%). Allometric equations to estimate the carbon storage of tree components (stem, root, aboveground, and total) showed a similar coefficient of determinations (R2) between the allometric equations of the logarithmic method (0.7494-0.9036) and the GMM (0.7085-0.8847). However, the R2 values of the leaves and branches were in the range of 0.3027 to 0.6380, lower than those of the R2 of the other tree components. These results indicate that the carbon storage of maple trees growing in urban settlement areas can be efficiently predicted from the equations of GMM methods in the case of a small sample size or the heteroscedasticity of logarithmic equations.

주제어

표/그림 (7)

그림 Figure 1. A pruned and grafted sample tree (a) with branch and leaf biomass (b).
그림 Figure 2. Scatter plots of tree component biomass in Acer palmatum (**P<0.001, ***P<0.0001).
표 Table 1. General characteristics of the sampled Acer palmatum.
표 Table 2. Soil physical and chemical properties of the sampled Acer palmatum sites. (n=10).
그림 Figure 3. Proportion of biomass distribution in tree components in Acer palmatum. Vertical bars indicate standard errors. CV: coefficient variation.
그림 Figure 4. Carbon concentration (%) of tree components (SW: stem wood; SB: stem bark; BR: branch; LF: leaf; RT: root) in Acer palmatum. The box represents the median and the 25^th and 75^th percentiles. × represents the arithmetic mean. The solid lines extend to 1.5 of the interquartile range and the values outside this range are indicated by circle. Vertical bars indicate standard error. Different letters on the bar of each tree component represent a significant difference at P<0.05.
표 Table 3. Allometric equations (log₁₀Y=a+b×log₁₀X) to estimate carbon storage (g) of tree components in Acer palmatum.

AI 본문요약
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문제 정의

)와 관련한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구는 도시지역 정주지에 식재된 다양한 연령과 흉고직경을 가지는 단풍나무를 대상으로 탄소저장량을 추정을 위한 Log 및 GMM 상대생장식의 적용 가능성을 조사하였다.

제안 방법

420 mm) 체를 이용하여 탄소 농도 분석용 시료를 조제하였다. 부위별 탄소 농도 측정은 원소분석기(Vario Macro Cube, Langensebold, Germany)를 이용하였고, 탄소 농도 값에 해당 부위의 건중량을 곱하여 각 부위의 탄소저장량으로 환산하였다.
탄소저장량 추정 상대생장식 개발을 위한 표본목은 ‘산림 바이오매스 및 토양 탄소 조사·분석 표준’(Korea Forest Research Institute, 2007)에 의거 흉고직경이 고르게 분포하도록 하고 수형 등을 고려하여 총 20본을 선정하였다. 선정된 표본목은 잎의 생장이 완료된 2021년 5월 하순 지상부 0.2 m 높이를 기계톱을 이용하여 벌채하고 줄자를 이용하여 수고, 수관폭, 지하고를 측정하였다. 표본목의 연령은 13년에서 26년생까지 분포하였으며, 평균 연령은 17년이었다.

대상 데이터

본 연구는 경상국립대학교 종합농장(35°09'N, 128°04'E)내 조경용으로 식재되고 정상적으로 생육하고 있는 단풍나무 20본을 대상으로 하였다
본 연구는 경상국립대학교 종합농장(35°09'N, 128°04'E)내 조경용으로 식재되고 정상적으로 생육하고 있는 단풍나무 20본을 대상으로 하였다. 선정된 표본목은 접목이 실시된 홍단풍나무와 청단풍나무가 고르게 섞여 있었으며, 가지치기나 초두부 상처 부위의 유합 상태를 고려할 때[Figure 1(a)] 최소 5년 이전에 수형조절을 실시한 것으로 사료되었다.
2 m ⋯)으로 절단하였다. 줄기의 생중량은 10 g 단위까지 측정이 가능한 전자저울을 이용하였으며, 건중량과 탄소 농도 측정을 위해 각 절단부의 원구로 부터 5 cm 두께의 원판 시료를 채취하였다. 가지 부위는 가지와 잎으로 분리하고[Figure 2(b)] 5 g 단위까지 측정이 가능한 전자저울로 생중량을 측정한 후 건중량 환산과 탄소 농도 분석을 위하여 일부 시료를 채취하였다.
탄소저장량 추정 상대생장식 개발을 위한 표본목은 ‘산림 바이오매스 및 토양 탄소 조사·분석 표준’(Korea Forest Research Institute, 2007)에 의거 흉고직경이 고르게 분포하도록 하고 수형 등을 고려하여 총 20본을 선정하였다

성능/효과

단풍나무 목질부의 탄소농도는 49.8%로 잎 47.2%, 가지 48.8%, 줄기 수피 46.5%에 비해 높은 값을 보였으나, 뿌리의 탄소 농도 49.3%와는 유의적 차이가 없었다(Figure 4). 수목의 부위별 탄소 농도는 리그닌 함량 등과 함께 생리적·화학적 요인에 따라 차이가 있는 것으로 알려져 있다(Herrero de Aza et al.
타 연구에서 보고된 조경용 단풍나무, 느티나무, 왕벚나무의 평균 바이오매스 분포 비율(Jo and Ahn, 2012)은 줄기(41~44%), 뿌리(26~30%), 가지(21~26%), 잎(4~7%)으로 본 연구 결과와 비교할 때 뿌리의 비율은 높고, 줄기 목질부와 가지 바이오매스는 낮게 나타났다. 본 연구에서 줄기 비율이 낮은 것은 수관을 이루는 줄기, 가지, 잎 등의 일부가 제거되어 뿌리 바이오매스 분포비가 상대적으로 높게 나타났거나, 접목에 따른 지상부와 지하부 바이오매스 축적량의 차이로 사료된다. 한편, 잎 바이오매스는 총 바이오매스의 4%로 정주지에 식재된 느티나무 4.
한편, 본 연구에서 조사된 단풍나무 표본목 당 바이오매스 총량은 12 kg∼158 kg로, 뿌리 바이오매스가 높게 나타난 일부 표본목을 제외하고 Jo and Ahn(2012)이 보고한 흉고직경 4.9∼19.6 cm 범위의 조경용 단풍나무 단목 당 바이오매스 5∼133 kg에 속하고 있다.
예를 들면, 수목의 조직 내 양분 함량과 탄소 농도 사이는 부의 상관이 보고된 바 있다(Kim, 2019). 한편, 본 연구에서 조사된 단풍나무의 평균 탄소 농도는 48.4%로 IPCC에서 보고된 온대지역 낙엽활엽수의 평균 탄소농도 48%(IPCC, 2006)와는 차이가 없었다.

참고문헌 (26)

Ahn, S.E., Lee, J. and Kim, C. 2022. Relationships between？soil carbon storage and soil properties of urban parks in Jinjusi, Gyeongsangnam-do. Korean Journal of Agricultural and？Forest Meteorology 24(2): 115-123.
Bi, H., Turner, J. and Lambert, M.J. 2004. Additive biomass？equations for native eucalypt forest trees of temperate？Australia. Trees 18(4): 467-479.
Choi, S.E., Ham, B., Song, C., Park, E,, Kim, J. and Lee,？W.K. 2020. Pilot study and development of activity data？for greenhouse gas inventory of settlement categories in？Korea: A case of Incheon Seo-gu. Journal of Climate？Change Research 11(3): 187-196.
Chen, C.Y., Ko, S.H. and Lam, T.Y. 2021. Modeling biomass？allocation strategy of young planted Zelkova serrata trees？in Taiwan with component ratio method and seemingly？unrelated regressions. Scientific Report 11: 7536.
Ha, J., Baek, G., Choi, B., Lee, J., Son, Y. and Kim, C. 2022.？Development of allometric equations for carbon storage？of Ginkgo biloba Linn., Zelkova serrata (Thunb.) Makino.？and Prunus × yedoense Matsum. planted in Jinju-city.？Journal of Climate Change Research 13(2): 135-145.
Herrero de Aza, C., Turrion, M.B., Pando, V. and Bravo F.？2011. Carbon in heartwood, sapwood and bark along the？stem profile in three Mediterranean Pinus species. Annals？of Forest Science 68(6): 1067-1076.
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). 2006.？2006 IPCC guidelines for national greenhouse gas？inventories. Prepared by the National Greenhouse Gas？Inventories Programme. In: Eggleston, H.S., Buendia, L.,？Miwa, K., Ngara, T,, and Tanabe, K (eds). Japan.
Jo, H.K. and Ahn, T.W. 2012. Carbon storage and uptake？by deciduous tree species for urban landscape. Journal？of the Korean Institute of Landscape Architecture 40(5):？160-168.
Jung, S.S., Hwang, H.S., Yang, J.C., Oh, S.H. and Lee, Y.M.？2013. Consideration of street trees' distribution status in？Korea. In Proceedings of the 2010 Meeting of the Korean？Forest Society. pp. 522-524.
Kalra, Y.P. and Maynard, D.G. 1991. Methods manual for？forest soil and plant analysis. Forest Canada, Northwest？region, Northern Forestry Centre. Canada. Information？Report NOR-X-319. pp. 116.
Kim, C. 2019. Carbon and nitrogen distribution of tree？components in Larix kaempferi Carriere and Quercus？variabilis Blume stands in Gyeongnam province. Journal？of Korean Society of Forest Science 108(2): 139-146.

원문보기 상세보기
Korea Forest Research Institute. 2007. Survey manual for forest？biomass and soil carbon. Korea Forest Research Institute.？Seoul. pp. 60.
Lee, S., Lee, S., Han, Y., Lee, J., Son, Y. and Yoon, T.K.？2022. Determining the aboveground allometric equations？of major street tree species in Wonju, South Korea using？the nondestructive stem analysis method. Journal of？Korean Society of Forest Science 111(4): 502-510.
McHale, M.R., Burke, I.C., Lefsky, M.A., Peper, P.J. and？McPherson, E.G. 2009. Urban forest biomass estimates:？is it important to use allometric relationships developed？specifically for urban trees? Urban Ecosystem 12: 95-113.
Monteiro, A.V., Doick, K.J. and Handley, P. 2016. Allometric？relationships for urban trees in Great Britain. Urban？Forestry & Urban Greening 19: 223-236.

상세보기
Morhart, C., Sheppard, J.P., Schuler, J.K. and Spiecker, H.？2016. Above-ground woody biomass allocation and within？tree carbon and nutrient distribution of wild cherry (Prunus？avium L.) - a case study. Forest Ecosystem 3: 4.
Novaes, E., Kirst, M., Chiang, Winter-Sederoff, H. and？Sederoff, R. 2010. Lignin and biomass: A negative？correlation for wood formation and lignin content in trees.？Plant Physiology 154(2): 555-561.

상세보기
Park, E.J. and Kang, K.Y. 2010. Estimation of C storage and？annual CO 2 uptake by street trees in Gyeonggi-do. Korean？Journal of Environment and Ecology 24(5): 591-600.
Roy, S., Byrne, J. and Pickering, C. 2012. A systematic？quantitative review of urban tree benefits, costs, and？assessment methods across cities in different climatic？zones. Urban Forestry & Urban Greening 11(4): 351-363.
SAS Institute Inc. 2003. SAS/STAT Ⓡ 9.1 User's Guide. SAS？Institute Inc., Cary, NC, USA.
Seamans, G.S. 2013. Mainstreaming the environmental？benefits of street trees. Urban Forest & Urban Greening？12(1): 2-11.
Son, Y.M., Kim, R.H., Lee, K.H., Pyo, J.K., Kim, S.W.,？Hwang, J.S., Lee, S.J. and Park, H. 2014. Carbon emission？factors and biomass allometric equations by species in？Korea. Korea Forest Research Institute, Korea. pp. 95.
Sprugel, D.G. 1983. Correcting for bias in log-transformed？allometric equations. Ecology 64(1): 209-210.

상세보기
Thomas, S.C. and Martin, A.R. 2012. Carbon content of tree？tissues: a synthesis. Forests 3(2): 332-352.
Vargas-Larreta, B., Lopez-Sanchez, C.A., Corral-Rivas, J.J.,？Lopez-Martinez, J.O., Aguirre-Calderon, C.G. and？Alvarez-Gonzalez, J.G. 2017. Allometric equations for？estimating biomass and carbon stocks in the temperate？forests of north-western Mexico. Forest 8(8): 269.
Wang, J., Zhang, L. and Feng Z. 2018. Allometric equations？for the aboveground biomass of five tree species in China？using the generalized method of moments. Forest？Chronicle 94(3): 214-220.

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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