상수리나무림의발생원별토양호흡에관한연구 A study on the Soil respiration by source for Quercus acutissima forest
pp.14-15
1. 서론 산림생태계내 토양호흡은 크게 미생물호흡과 뿌리호흡 으로 구분할 수 있으며(Hanson et al., 2000), 토양생물과 뿌리의 활동을 나타내는 지표가 된다(Coleman, 1973). 산 림생태계의 순생태계생산량은 순일차생산량와 미생물 호 흡에 의해 결정되므로, 순생태계생산량을 측정하기 위해서 는 미생물호흡과 뿌리호흡의 정확한 추정이 중요하다(Lee et al., 2003). 그러나, 전체 토양호흡에 대한 미생물호흡과 뿌리호흡의 기여율을 정확히 파악하는 것이 어렵기 때문에 (Hanson et al., 2000) 전체 토양호흡 중 발생원별 토양호흡 이 차지하는 기여율에 대한 국내의 연구는 미흡한 실정이 다. 본 연구는 국내 산림의 주종을 이루고 있는 상수리나무 림에서 미생물호흡량, 뿌리호흡량을 측정하고 전체 토양호 흡 중 발생원별 토양호흡이 차지하는 비율을 파악하여 산림 생태계내 탄소 순환의 이해를 돕기 위한 기초 자료를 얻는 데 그 목적이 있다. 2. 조사방법 1) 낙엽생산 낙엽생산을 통해 임상으로 유입되는 유기탄소량을 정량 하기 위해 2010년 4월말에 공주시 인근의 상수리나무림내 입구의 넓이가 0.5㎡의 낙엽수거기 10개를 설치하였다. 낙 엽수거기에 연간 회수된 낙엽의 건중량을 기초로 하여 단위 면적(ha)당 낙엽생산량을 계산하였으며, 연간 임상으로 유 입되는 유기탄소량은 낙엽생산량에 유기탄소 함량을 적용 하여 계산하였다. 2) 발생원별 CO2 발생량 측정 발생원별 CO2 발생량을 구분하기 위해 단근처리법을 이 용하여 2009년 11월에 상수리나무림내 방형구(2m×2m) 3 개를 설치하고 방형구내 지피식생을 모두 제거한 후 잘려진 뿌리 분해 및 토양 교란 요인에 의한 영향을 최소화하기 위해 6개월간의 안정화 기간을 거친 후 2012년 5월부터 CO2 발생량을 측정하였다. 발생원별 CO2 발생량은 휴대용 적외선 가스 분석기(IRGA; EGM-4 PP system, UK)를 이 용하여 측정하였으며, 2012년 5월부터 2012년 4월까지 토 양호흡구(Soil respiration plot, n=10), 미생물호흡구 (Microbial respiration plot, n=3)에서 매달 2주에 한번씩 측정하였다. 산림생태계가 안정화 상태일 경우 낙엽생산으로 임상내 유입되는 유기탄소량과 지상부 낙엽(임상 유기물)의 분해 를 통해 대기중으로 방출되는 유기탄소량과 동일하다고 가 정을 하고, 조사기간 동안 임상으로 유입되는 유기탄소량을 임상으로부터 분해에 의해 대기중으로 방출되는 유기탄소 량으로 추정하였다. 뿌리호흡을 통해 대기중으로 방출되는 유기탄소량은 토양 호흡구와 미생물 호흡구에서 측정한 CO2 발생량의 차이로 계산하였다. 또한, 전체 토양호흡을 통해 방출되는 유기탄소량에 낙엽생산으로 인해 임상으로 유입되는 유기탄소량과 뿌리호흡을 통해 방출되는 유기탄 소량을 뺀 값을 지하부 유기물(토양 유기물)의 분해에 의해 대기중으로 방출되는 유기탄소량으로 계산하였다(Sulzman et al., 2005) 3) 유기탄소 분석 및 통계 분석 수거한 낙엽은 잎, 목질부, 생식기관, 기타로 분류한 후 60℃ 건조기에서 건조시켜 칭량한 후 유기탄소 분석에 사 용하였다. 식물체내 유기탄소 함량은 작열소실법을 통해 소 실계수를 적용하여 계산하였다. 토양 온도는 T&D Thermo Recorder (TR-71U)를 사용하여 조사기간 동안 토양층 5㎝ 및 15㎝ 깊이에서 1시간 간격으로 측정하였다. 토양호흡에 영향을 주는 토양 온도와의 관계는 상관분석과 희귀분석을 실시하였으며, 토양 온도와 토양 호흡량과의 관계를 나타낼때 널리 쓰이는 토양 온도 민감도(Q10)를 구하기 위해 지수 함수식을 이용하여 희귀분석한 후 그 모형으로부터 산출하였다. 3. 결과 및 고찰 조사기간 동안 매 분기별 임상층내 낙엽량 및 유기탄소량 의 경우 조사시기별 유의한 차이가 나타나지 않았다. 이에 낙엽생산으로 임상내 유입되는 유기탄소량이 지상부 유기 물의 분해에 의해서 대기중으로 방출되는 유기탄소량과 동 일하다는 가정하에 지상부 유기물 분해가 전체 토양호흡 중 차지하는 비율은 20.28±2.06%로 나타났다. 조사기간 동안 전체 토양 호흡 중 미생물 호흡과 뿌리 호흡을 통해 대기중으로 방출되는 연평균 유기탄소은 각각 8.02±0.52, 3.52±0.93 ton C ha-1 yr-1 로 나타났다. 지수함수 관계에서 추정된 전체 토양 호흡, 미생물 호흡, 뿌리 호흡의 토양온도 민감도(Q10)는 각각 2.53, 2.94, 2.04로 미생물 호 흡의 토양 온도 민감도가 전체 토양 호흡과 뿌리 호흡에 비하여 높게 나타났다. 전체 토양 호흡량과 미생물 호흡량 의 차이로 추정한 뿌리 호흡의 전체 토양 호흡에 대한 기여 도는 30.50± 6.98%, 지하부 유기물(토양 유기물)의 분해에 의해 대기중으로 방출되는 유기탄소의 경우 전체 토양 호흡 에 49.22±9.04%를 기여하는 것으로 나타났다.