초록 ▼

1. 대기-삼림생태계간의 이산화탄소 수지(CO₂ budget)를 규명하기 위해 한반도에 서식하는 우점종인 신갈나무(Quercus mongolica) 군락지에 대기-삼림생태계 실험관측사이트 선정 및 발판타워를 사용하여 대기-식생-토양권의 CO₂ flux, 미기상, 전 토양호흡, 미생물호흡, 뿌리호흡, 줄기와 가지호흡, 식생군락의 잎 호흡 및 순광합성 등을 연속적으로 측정 할 수 있는 자동 관측 시스템을 구축하고 유지 관리하였다.
2. 미기상학적 방법을 적용한 대기-삼림 CO₂

1. 대기-삼림생태계간의 이산화탄소 수지(CO₂ budget)를 규명하기 위해 한반도에 서식하는 우점종인 신갈나무(Quercus mongolica) 군락지에 대기-삼림생태계 실험관측사이트 선정 및 발판타워를 사용하여 대기-식생-토양권의 CO₂ flux, 미기상, 전 토양호흡, 미생물호흡, 뿌리호흡, 줄기와 가지호흡, 식생군락의 잎 호흡 및 순광합성 등을 연속적으로 측정 할 수 있는 자동 관측 시스템을 구축하고 유지 관리하였다.
2. 미기상학적 방법을 적용한 대기-삼림 CO₂ flux를 산정한 결과, 연간 순 CO₂ 흡수량인 총 순 생태계생산량(-NEE = NEP)은 약 -2.6 kg CO₂ m^-2yr^-1이었다.
3. 삼림생태학적 방법으로 연간 탄소고정(흡수)량을 추정한 결과 순일차생산량(NPP)은 약 2.9kg CO₂ m^-2yr^-1이었다. 토양미생물의 호흡량(Rh)은 약 2.4 kg CO₂ m^-2yr^-1이므로 삼림생태학적 방법에 따른 연간 NEP( = NPP – R_h)는 약 0.5 kg CO₂ m^-2yr^-1으로 나타났다.
4. 토양호흡(Rsoil)을 멀티 자동 챔버 시스템으로 측정한 결과, 연간 총 토양호흡량(Rs)은 약 4.7kg CO₂ m^-2yr^-1이었고 토양미생물호흡량(Rh)은 약 2.4 kg CO₂ m^-2yr^-1으로 뿌리호흡량(Rr)은 약 2.3 kg CO₂ m^-2yr^-1으로 나타났다.
5. Forest canopy의 연직분포에 따른 TPAI (total plant area index), 미기상, 광의 강도 및 광합성 속도를 측정하여 그 관계식을 modified rectangular hyperbola의 희귀모델로 최적화 할 수 있었으며, 이 모델과 LAI (leaf area index)로 추정한 연간 총 군락순광합성량(GPP-R_I)은 약 5.3 kg CO₂ m^-2yr^-1이었다.
6. 자동 chamber 시스템을 적용한 본 조사지에서의 연간 줄기호흡량(Rst)과 가지호흡량(Rb)은 약 0.1 kg CO₂ m^-2_soinyr^-1과 0.3 kg CO₂ m^-2_soinyr^-1으로 측정되었다.
7. 자동 chamber 시스템을 적용한 식생군락 잎 호흡(Rl)과 순광합성 속도(Canopy net photosynthesis rate = GPP – _I)의 정량적 측정 및 평가결과, 연간 총 canopy 순광합성량은 약 5.6 kg CO₂ m^-2yr^-1로 나타났다. 연간 NEP(= GPP – R_I – R_st – R_b – R_s)는 약 0.5 kg CO₂ m^-2yr^-1으로 나타났다.
8. 한반도 삼림(신갈나무군락지) CO₂ 흡수원의 분포를 추정한 결과, 대기로부터 흡수하는 연간 순 CO₂ 흡수량은 약 5.4 × 10⁶ ton km^-2yr^-1로 산출되었다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. The ecological-experimental site was established in a cool-temperate Quercus mongolica forest at Nam-san in Seoul equipped with an eddy covariance measurement tower and multi-automatic chamber systems with meteorological sensors, to measure continuously CO₂ flux for a lon

Ⅳ. Results
1. The ecological-experimental site was established in a cool-temperate Quercus mongolica forest at Nam-san in Seoul equipped with an eddy covariance measurement tower and multi-automatic chamber systems with meteorological sensors, to measure continuously CO₂ flux for a long-term period.
2. Estimation of CO₂ flux using the micro-meteorological method
The estimated net ecosystem exchange (NEE) using the eddy covariance method with the continuously measured data at the ecological-experimental site of Quercus mongolica forest was about -2.6 kg CO₂ m^-2yr^-1(-NEE = NEP [net ecosystem production]).
3. Estimation of the carbon budget using the forest ecological method
The forest ecological method using the biomass increase and litterfalls measurements this site gives the net primary production (NPP) of about 2.9 kg CO₂ m^-2yr^-1. Since
the measured heterotrophic respiration (Rh) is about 2.4 kg CO₂ m^-2yr^-1, the net ecosystem production (NEP) is about 0.5 kg CO₂ m^-2yr^-1. that is much lower than that value estimated by the eddy covariance method.
4. Estimation of the total soil respiration (R_s)
The measured soil respiration using the multi-automatic chamber systems at the site is about 4.7 kg CO₂ m^-2yr^-1, of which about 2.4 kg CO₂ m^-2yr^-1 is contributed by the heterotrophic respiration (R_h), and the rest (about 2.3 kg CO₂ m^-2yr^-1) is due to the root respiration (R_r).
5. Estimation of the photosynthesis rate
The photosynthesis response function is parameterized with photosynthetic photon flux density (PPFD) with the optimal regression equation of a modified rectangular hyperbola function. The method is developed to estimate canopy net photosynthesis rate with the photosynthetic response function and the leaf area index (LAI) at the site. the estimated net photosynthesis rate of this canopy is about 5.3 kg CO₂ m^-2yr^-1.
6. Estimation of the stem and branch respirations
The rates of estimated stem (R_st) and branch (R_b) respiration using the automatic chamber systems are about 0.1 kg CO₂ m^-2_soilyr^-1 and 0.3 CO₂ m^-2_soilyr^-1, respectively.
7. Estimation of the photosynthesis rate with the chamber system
The estimated net photosynthesis rate of the forest canopy with the data obtained continuously from the automatic chamber system is about 5.5 kg CO₂ m^-2yr^-1.
8. Estimation of total CO₂ absorption amount due to the Quercus mongolica forest in South Korea
The spatial distribution of the Quercus mongolica forest in South Korea is obtained from the actual vegetation map of 2012 surveyed by the Ministry of environment of Korea. The monthly variation of the leaf area index is obtained by relating with the monthly variation of the normalized difference vegetation index (NDVI) monitored by the satellite over the Quercus mongolica forest. The estimated total net CO₂ absorption due to this forest in South Korea about 5.4 ton km^-2yr^-1 (0.5 kg CO₂ m^-2yr^-1 × 1.07 ×10¹⁰ m²).

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 13
• List of Figures ... 15
• List of Tables ... 19
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 25
• 제 1 절 대기-삼림생태계 발판관측타워 및 생태실험사이트 구축 및 관리 ... 25
• 1. 대기-삼림생태계 관측 사이트 구축 및 유지 보수 ... 25
• 2. 대기-삼림생태계 관측 사이트내의 측정기기 확충 ... 25
• 3. 관측 사이트내의 삼림생태계 입지 환경 ... 29
• 제 2 절 미기상학적 방법을 적용한 대기-삼림 CO2 flux 관측 ... 31
• 1. 에디공분산법에 의한 CO2 flux ... 31
• 2. CO2 농도 및 CO2 flux 모니터링 ... 31
• 제 3 절 삼림생태학적 방법을 이용한 탄소수지 산출 ... 42
• 1. 삼림생태계의 탄소수지 추정 ... 42
• 2. 낙엽낙지의 생산량 (litterfall production) ... 42
• 3. 현존 식물량 (Plant Biomass) ... 43
• 제 4 절 삼림생태계 토양의 CO2 방출 프로세스 ... 45
• 1. 멀티 자동챔버시스템 (AOCCs)을 이용한 soil CO2 efflux 측정 ... 45
• 제 5 절 생태실험사이트에서의 순 광합성 특성 및 CO2 흡수량 ... 58
• 1. 생태실험사이트의 PPFD, LAI, TPAI, 환경요인 측정 ... 58
• 2. 생태실험사이트에서의 순 광합성 특성 ... 61
• 제 6 절 줄기호흡(stem respiration) 및 가지호흡(branch respiration)의 정량적 평가 ... 66
• 1. 신갈나무림(Q. mongolica)에서의 줄기 및 가지호흡의 관측결과 ... 67
• 제 7 절 자동 챔버 시스템을 이용한 식생의 잎 호흡 및 광합성의 정량적 측정 ... 71
• 1. 신갈나무군락지(Q. mongolica forest)에서의 잎 호흡 및 광합성의 관측 결과 ... 71
• 제 8 절 한반도 삼림(신갈나무군락지) CO2 흡수원의 분포 추정 ... 75
• 제 9 절 결론 ... 83
• 1. 대기-삼림생태계간의 발판타워관측 및 생태실험 사이트 구축 및 유지 관리 ... 84
• 2. 미기상학적 방법을 적용한 대기-삼림 CO2 flux 관측 ... 84
• 3. 삼림생태학적 방법을 이용한 탄소수지 산출 ... 84
• 4. 삼림생태계 토양으로부터의 CO2 efflux 프로세스 ... 84
• 5. 신갈나무 군락의 광합성 특성 및 정량적 평가 ... 85
• 6. 줄기호흡(stem respiration) 및 가지호흡(branch respiration)의 정량적 평가 ... 85
• 7. 자동 챔버 시스템을 이용한 식생의 잎 호흡(Rl) 및 광합성의 정량적 측정 ... 85
• 8. 한반도 삼림(신갈나무군락지) CO2 흡수원의 분포 추정 ... 85
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 88
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 89
• 제 6 장 참고문헌 ... 90
• 끝페이지 ... 95