초록 ▼

지난 3년간 수원 산림과학원 유전자원부의 상부개방형 온실을 이용하여 현재 이산화탄소 농도와 그 1.4배 (560ppm), 1.8배(720 ppm)의 이산화탄소 농도에서 우리나라의 대표적인 자생수종인 소나무, 상수리나무, 팥배나무, 물푸레나무 등을 대상으로 형태적 변이와 생리적 특성 및 수분과 탄소수지의 변화에 대한 연구를 수행하였다. 상부개방형 온실의 효과를 감안하기 위해 대조구를 개방형 온실 인근에 설치하였으며, 이에 따라, 대조구와 1번 온실은 온난화의 효과를 1번과 2, 3번 온실은 이산화탄소의 효과를 나타냈다고 볼 수 있다.

지난 3년간 수원 산림과학원 유전자원부의 상부개방형 온실을 이용하여 현재 이산화탄소 농도와 그 1.4배 (560ppm), 1.8배(720 ppm)의 이산화탄소 농도에서 우리나라의 대표적인 자생수종인 소나무, 상수리나무, 팥배나무, 물푸레나무 등을 대상으로 형태적 변이와 생리적 특성 및 수분과 탄소수지의 변화에 대한 연구를 수행하였다. 상부개방형 온실의 효과를 감안하기 위해 대조구를 개방형 온실 인근에 설치하였으며, 이에 따라, 대조구와 1번 온실은 온난화의 효과를 1번과 2, 3번 온실은 이산화탄소의 효과를 나타냈다고 볼 수 있다. 본 연구는 크게 형태적 변화와 생리적 변화로 나누어 시행되었으며, 생리적 변화로 인해 수분수지와 탄소수지에 미치는 영향도 추가적으로 수행되었다.

수목의 형태적 변화를 보기 위해서 잎의 단위면적당 질량인 엽중량비와, 기공의 크기, 밀도 그리고 기공이 차지하는 면적을 조사한 결과, LMA(Leaf mass per area)의 경우, 팥배나무와 물푸레나무에서 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였으며, 특히 물푸레나무의 경우, 통계적으로도 유의한 차이를 보였다. 기공의 크기, 밀도 혹은 면적의 변화에 있어서도 유의한 잎의 형태적 변화를 보였던 물푸레나무에서 유의하게 기공의 밀도가 감소하는 것을 보였고 기공크기에는 차이가 없었다. 이에 따라 크기와 밀도를 곱하여 계산된 단위면적당 기공면적의 경우, 25.5% 와 38.7%의 감소를 가져왔다. 물푸레나무를 제외한 나머지 수종의 경우, 개체목마다 다른 반응을 보였으나, 특별한 경향은 보이지 않았다. 하지만, 생장에 있어서는 모두 유의하게 증가하였다. 단 다른 수종은 수고와 직경생장이 고르게 증가하였으나, 상수리나무의 경우 수고 생장의 증가량이 더욱 두드러졌다. 이는 이산화탄소 농도 증가 혹은 다른 종과의 경쟁으로 인해 직경보다는 수고생장이 촉진되는 것으로 생각된다.

수목의 생리적인 변화를 보기위해서 광합성 특성과 이에 따른 수분수지, 탄소수지의 변화를 측정하였다. 광합성 특성으로는 최대 광합성 속도, 최대 카르복실화 속도, 최대 전자전달속도를 비교하였는데, 각각의 처리구에서 측정된 최대 광합성 속도의 경우, 상수리를 제외한 나머지 수종에서는 대조구에 피하여 이산화탄소 처리구에서 광합성 속도가 빠른 것으로 나타났다. 하지만 이는 이산화탄소의 농도차로 인한 광합성 속도차이며, 수목의 생리적 변화를 보기위해 측정한 카르복실화속도와 전자전달속도의 경우, 팥배나무에서 약한 감소 경향을 보이는 것을 제외하고는 특별한 경향을 보이지 않아, 6년 이상의 장기간의 노출에도 불구하고 아직까지 저감효과를 나타내지는 않는 것으로 나타났다. 하지만 산사나무를 대상으로 수리전도도를 측정한 결과, 수리전도도(Ks)는 대기 중의 이산화탄소 농도가 증가할수록 수리전도도가 증가하였으며, 50% Loss Conductance는 이산화탄소 농도에 따라 미약하게 증가하는 경향을 보였다. 수리전도도와 공동취약성 간의 상관관계 분석은 일반적인 경향과 달리, 수리전도도와 공동취약성은 음의 상관관계(P<0.05)를 보였다. 이는 이산화탄소 농도의 증가가 기존 외국 연구와 유사하게 수목의 증산효율은 높이는 것으로 나왔고, 동시에 공동취약성도 낮추는 것으로 나타나 굉장히 고무적인 결과로 생각되며, 좀 더 많은 반복연구가 필요할 것으로 생각되어 현재 수행 중에 있다.

탄소수지에서는 순일차생산량(NPP)과 토양호흡량을 측정하였으며, 전체 탄소수지는 아직 계산중에 있다. 하지만 수종별 생체량 증가량은 소나무의 경우 이산화탄소 증가에 따라 생체량 및 순일차생산량이 증가하는 경향을 보인 반면, 상수리나무는 2번 온실의 순일차생산량이 가장 높았다. 토양호흡의 경우, 동일한 토양 온도에서 대조구가 가장 낮은 토양 호흡량을 나타냈으며, 온실 처리구에서는 대기 중 이산화탄소 농도와 토양호흡량이 양의 상관관계를 보였다. 이와 더불어, 온도 증가에 따른 토양호흡의 증가 정도(Q₁₀)도 대조구에서 가장 낮았다. 총 연간 토양 호흡량은 3번 온실이 615 gC m^-2, 2번 온실이 558 gC m^-2, 1번 온실이 501 gC m^-2, 대조구가 291 gC m^-2으로, 같은 이산화탄소 농도에서 온실 처리에 따라 토양 호흡이 72% 증가하였다. 온실 처리구 내에서는 대기 중 이산화탄소 농도가 증가할수록 전체 토양 호흡량이 비례하여 증가하였으며, 대기 중 이산화탄소가 40% 증가한 2번 온실은 1번 온실에 비해 11%, 70% 증가한 3번 온실은 23% 높은 토양호흡량을 보였다. 이는 온실 처리에 의한 대기 온도의 상승 및 그로 인한 토양 온도의 상승과 지하부 바이오매스의 증가 때문인 것으로 보인다.

( 출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8