In this study, the biogeochemistry management (BGC-MAN) model was applied to North and South Korea pine and oak forest stands to evaluate the Net Primary Productivity (NPP), an indicator of forest ecosystem productivity. For meteorological information, historical records and East Asian climate scenario data of Shared Socioeconomic Pathways (SSPs) were used. For vegetation information, pine (Pinus densiflora) and oak (Quercus spp.) forest stands were selected at the Gwangneung and Seolmacheon in South Korea and Sariwon, Sohung, Haeju, Jongju, and Wonsan, which are known to have tree nurseries in North Korea. Among the biophysical information, we used the elevation model for topographic data such as longitude, altitude, and slope direction, and the global soil database for soil data. For management factors, we considered the destruction of forests in North and South Korea due to the Korean War in 1950 and the subsequent reforestation process. The overall mean value of simulated NPP from 1991 to 2100 was 5.17 Mg C ha-1, with a range of 3.30-8.19 Mg C ha-1. In addition, increased variability in climate scenarios resulted in variations in forest productivity, with a notable decline in the growth of pine forests. The applicability of the BGC-MAN model to the Korean Peninsula was examined at a time when the ecosystem process-based models were becoming increasingly important due to climate change. In this study, the data on the effects of climate change disturbances on forest ecosystems that was analyzed was limited; therefore, future modeling methods should be improved to simulate more precise ecosystem changes across the Korean Peninsula through processbased models.

본 논문은 남해안 자란만 패류양식어장에서 약 2년 동안 월별로 기초생산력, Chl. a, 영양염류, 입자유기물질과 퇴적물의 유기오 염 정도 및 생화학 조성 등 주요 양식생물의 서식환경인자의 변동특성과 상관성 등을 분석하였다. 또한, 다른 연안 어장과 기초생산력을 비교하고 어장환경관리와 관련된 정책방안을 제시하였다. 월별 평균 기초생산력은 6.43∼115.43 ㎎C m-2 hr-1 범위로 여름과 가을에 높았는 데, 가막만과 마산만 보다는 낮았고, 가로림만과 서해보다는 높았으며, 대체적으로 양식장이 많이 분포한 내만은 그 변동 폭이 상대적으 로 컸다. Chl. a를 구성하는 식물플랑크톤의 크기별 점유율이 시기별로 다소 차이가 있었고, 영양염의 고갈로 인한 식물플랑크톤의 생산력 제한은 거의 없었으나, 대부분 시기에 N/P비가 16 이하로 질소가 상대적으로 부족한 것으로 판단되었다. 수층 입자유기물질의 생화학적 조성은 탄수화물이 가장 높았으나, 반면 표층 퇴적물에서는 지질과 단백질 함량이 높았다. 퇴적물의 TOC와 AVS 농도는 만 안쪽에서 높 았고 일부 시기에는 어장환경기준을 초과한 상태였으며, C:N 비는 평균 8.1∼10.4 범위로 나타났다. 기초생산력은 Chl. a와의 상관성이 가 장 높았고, 입자물질성분 중에서는 탄소보다는 질소 및 단백질과의 상관성이 높았다. 최근 5년 동안의 수층에서의 Chl. a, DIN, DIP 농도는 감소하는 경향이었지만, 반대로 퇴적물의 오염도는 증가하는 추세였다. 자란만의 연간 기초생산력 125.9 gC m-2 yr-1, 굴 양식장 면적 4.97 ㎞2 를 고려하면 연간 식물플랑크톤으로부터 생산되는 탄소량이 약 625 ton이며, 연간 굴 생산 습중량은 약 6,250 ton으로 추정되었다.

팔당호 수변지역 내 부유조류와 부착조류의 일차생산력은 부착조류의 일차생산력이 더 높게 나타났다. 따라서 수변 지역이나 하천에서는 부착조류에 의한 유기물 생성이 주요한 수생태계 에너지 공급원이 될 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 국내에서 처음으로 지표색소의 생산속도 분석결과가 제시되었는데 향후 일차생산력을 측정하는 데 있어서 조류의 총 일차생산력으로 국한된 측정 방법을 좀 더 세분화 하여 특정 조류의 기여도 및 개별 생산력을 판단하는 데 유용하게 사용될 것으로 사료된다.

지구 온난화에 따른 기온 상승, 보나 댐의 건설로 인한 체류시간의 변화는 식물플랑크톤의 이상증식을 일으키며 이로 인한 수계의 부영양화, 녹조 현상은 상수원 수질 악화에 영향을 미쳐 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다. 본 연구와 같이 일차생산력과 환경요인들의 상관관계를 확인하는 것은 일차생산력의 조절인자 파악에 매우 효과적이다. 또한 HPLC-CHEMTAX 분석 방법은 간편하며 짧은 시간 안에 식물플랑크톤의 색소 비 값을 기반으로 각 군집의 상대적인 기여도 추정이 가능하다. 이러한 연구 방법들을 적용할 경우 수 생태 건강성 평가 및 식물플랑크톤 이상증식에 영향을 주는 군집조성을 빠르게 파악할 수 있어 조류 예보제 및 수계관리에 있어 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

김 양식을 하고 있는 해역의 물리·화학적인 해양환경 특 성, 식물플랑크톤 색소 조성과 농도, 식물플랑크톤 및 방사 무늬김의 일차 생산력을 2014년 3월에 김 양식이 이루어지 고 있는 만호해역에서 조사를 하였다. 수온은 9.1~9.6℃, 염분은 32.5~33.1이었고, 투명도는 높 은 탁도로 인하여 유광층이 낮아져 0.7~1.5 m를 보였다. 수 층의 용존 무기질소, 용존 무기인 및 규산 규소 각각의 농도 는 3.59~5.73 μM, 0.16~0.41 μM, 12.41~13.94 μM이었다. 클로로필 a 농도는 0.51~1.25 μg L-1이었고, 0.7~20 μm 범 위의 nanoplankton의 클로로필 a 농도가 58%를 차지하였다. 규조류의 marker 색소인 fucoxanthin의 농도는 0.51~1.25 μg L-1로서 전 정점에서 높은 값이었고, 20~200 μm 범위의 fucoxanthin이 64%를 차지하였다. 식물플랑크톤에 의한 일 차 생산력은 57.72±4.67 (51.05~66.71) mg C m-2 d-1이었고, 0.7~20 μm 범위의 nanoplankton이 76.9%를 차지하였으며, 면적을 고려한 일차 생산력은 11,337 kg C d-1이었다. 방사무 늬김에 의한 평균 일차 생산력은 1,926±192 (1,102~2,597) mg C m-2 d-1이었고, 면적을 고려한 일차 생산력은 39,295 kg C d-1이었다. 식물플랑크톤과 방사무늬김에 의한 일차 생 산력을 토대로 계산된 만호해역의 일차 생산력은 50,632 kg C d-1로 나타났다. 만호해역의 식물플랑크톤에 의한 일차 생 산력이 다른 해역보다 낮고, 김의 일차 생산력이 식물플랑크 톤의 일차 생산력보다 약 3.5배 높았다.

본 연구는 식물성 플랑크톤의 1차 생산력에 대한 N:P ratio의 영향을 분석하기 위해 “영양염 첨가실험(NEBs)”을 실시하였다. 영양염 첨가실험(NEBs)에 의한 N:P Ratio의 영향은 대청호에서 측정된 수질데이터와 비교분석하였다. 단기 영양염 첨가실험 결과, 인 (P)을 첨가한 처리군들 (N:P Ratio=5, 15, 20, 30)에서의 1차 생산력의 반응이 대조군 (Control)과 인(P)을 첨가한 처리군 (N:P Ratio=80, TV), 질소(N)를 첨가한 처리군(N:P Ratio=150, TVI)에서보다 높았다. 또한 질소 (N)를 처리한 처리군에서는 대조군과 모든 처리군에서보다 1차 생산력의 반응이 유의하게 작았다. 영양염 첨가실험의 결과, 식물성 플랑크톤의 성장에 인이 제한영양염으로 작용하고 있었으며, 질소첨가 (Spiking N)는 식물성 플랑크톤의 성장을 억제한 것으로 사료된다. 대청호의 영양염 변이 분석 결과, 최소 N:P Ratio에서 엽록소-a의 최대농도가 나타났고, N:P Ratio는 식물성 플랑크톤의 성장에 대한 핵심 조절자로 사료되었다. 본 연구결과를 종합해 볼 때, N:P Ratio가 식물성 플랑크톤의 성장을 조절하는 핵심 인자로 작용 할 것으로 사료된다.

섬진강 하구역의 계절별 일차생산력의 변화는 하계 8월 에 가장 높은 일차생산력을 보이고 있으며, 수온과 광 조 건이 향상되고 주변 육지로부터 유입되는 영양염의 영향 으로 높은 결과를 보이고 있다. 특히 섬진강 하구역의 상 류정점들은 육상기원 영양염의 유입이 다른 정점들에 비 해 활발하게 이루어 짐으로 더 높은 생산력을 보이고 있다. 식물플랑크톤 색소 조성 결과 diatoms의 지표색소인 Fucoxanthin이 조사시기와 정점에 상관없이 높은 농도 를 나타냈다. 이는 현미경 종 동정 결과와 일치함을 보이 고 있으며 일차생산력과 보조색소 분석 결과 그리고 종 동정 결과를 비교하여 볼 때 규조류 (Skeletonema costatum) 가 일차생산력에 가장 크게 기여하는 것으로 사료 된다. 본 연구를 통해 자연형 하구인 섬진강에서 시 공간적 일차생산력 변동을 확인할 수 있었으며 또한 식물플랑크 톤의 대략적인 군집구조와 일차생산력 계절 변동을 평가 할 수 있었다. 이러한 연구결과는 향후 섬진강 하구 내 생태 모니터링에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으 로 판단되며 수계 내 건강성 평가 및 수질관리를 위한 연구에 유용한 자료로 활용될 것으로 사료된다.

본 연구의 목적은 법수늪 유역 내에 유입되는 비점오염원과 늪지의 유입부의 점오염원 예측지역을 선정하여 수환경의 계절적 변화와 형광광도계(phyto-PAM)에 의한 1차 생산력을 분석하여 늪지 생태계의 관리방안을 위한 기초자료로 사용하고자 했다. 조사 시기는 2006년 2월, 4월, 8월과 11월에 각각 1회 정점 1~5의 수 표면에서 수심 1m사이의 수역에서 채수하고, 법수늪 유역 5개 지점, 늪 중앙을 1개 지점으로 하여 정점을 설정하였다.

강진만 해역의 6개 조사정점을 대상으로 1998년 2월부터 1998년 10월까지 계절별로 이화학적 환경요인과 일차생산력을 측정하였다. 일차생산력은 NaH14CO3을 이용한 배양방법을 사용하였고, 조사결과 2.78mgCm-3hr-1-4.92mgCm-3hr-1의 범위를 나타났으며, 계절별 일차생산력의 변화는 하계, 동계, 추계, 춘계의 순으로 나타났다. 조사정점별로는 강진만의 상류수역에 해당되는 정점 1과 2에 비해 3,

팔당호와 북한강, 남한강 및 경안천의 3개 지류에서 식물플랑크톤에 의한 일차생산력과 광합성 parameter의 계절적 변화를 조사하기 위하여 92년 4월, 8월과 10 월 그리고 93년 5월에 걸쳐 4회의 조사를 행하였다. 정점과 계절에 따른 secchi-depth는 0.8 (92년 10월, 경안천 정점 3)에서 2.0 m (92년 4월, 팔당댐 정점 4)까지, chl. a값은 1.7 (93년 5월, 남한강 정점 2)에서 32.8 mg m-3 (92년 8월, 팔당댐 정점 4)까지 변화하였다. 단위체 적당 일차생산력은 92년 8월(605~672 mgC m-3 hr-1)에 가장 높았으며, 정점 사이에서는 경안천 정점 3 (75~ 111 mgC m-3 hr-1)에서 가장 높은 값을 보였고, 이외의 정점에서는 16~68 mgC m-3 hr-1의 값을 보였다. 단위면 적당 일일 일차생산력은 역시 92년 8월에 가장 높았으며(8,195~9,341 mgC m-2 day-1), 92년 4월과 10월 그리 고 93년 5월에는 유사한 값을 보였다. 단위면적당 일일 일차생산력은 광도, 유광층의 깊이와 온도에 의해 영향 을 받는 것으로 밝혀졌다. Pmax와 α값은 8월에 가장 높았고, 정점간의 비교에서는 북한강 정점 1에서 가장 높았으며, 팔당댐 정점 4에서 가장 낮았다. 8월(하계)의 식물플랑크톤 군집은 4, 5월(춘계)과 10월(추계)에 비해 강한 빛에 적응되었다. Pmax와 α값은 밀접한 상관관계를 보였으나, Pmax와 Ik 그리고 Ik와 α 사이에는 상관관계를 발견하지 못하였다.

Net primary productivity (NPP) is considered as an important indicator for forest ecosystem since the role of the forest is highlighted as a key sector for mitigating climate change. The objective of this research is to estimate changes on the net primary productivity of forest in South Korea under the different climate change scenarios. The G4M (Global Forest Model) was used to estimate current NPP and future NPP trends in different climate scenarios. As input data, we used detailed (1 km × 1 km) downscaled monthly precipitation and average temperature from Korea Meteorological Administration (KMA) for four RCP (Representative Concentration Pathway) scenarios (2.6/4.5/6.0/8.5). We used MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) NPP data for the model validation. Current NPP derived from G4M showed similar patterns with MODIS NPP data. Total NPP of forest increased in most of RCP scenarios except RCP 8.5 scenario because the average temperature increased by 5°C. In addition, the standard deviation of annual precipitation was the highest in RCP8.5 scenario. Precipitation change in wider range could cause water stress on vegetation that affects decrease of forest productivity. We calculated future NPP change in different climate change scenarios to estimate carbon sequestration in forest ecosystem. If there was no biome changes in the future NPP will be decreased up to 90%. On the other hand, if proper biome change will be conducted, future NPP will be increased 50% according to scenarios.

From the environmental aspects, primary productivity of phytoplankton plays the most important role in enhancement of marine culture oyster production. This study may be divided into two branches; one is estimation of maximum oyster meat production per unit facility(Carrying Capacity) under the present environmental conditions in Kamak Bay, the other is improvement of carrying capacity from increase of primary productivity by changing the environmental conditions that cause not to form an unfavorable environment such as the formation of oxygen deficient water mass using the eco-hydrodynamic model. By simulation of three-dimensional hydrodynamic model and ecosystem model, the comparison between observed and computed data showed good agreement. The results of sensitivity analysis showed that phytoplankton maximum growth rate was the most important parameter for phytoplankton and dissolved oxygen. The estimation of mean primary productivity of Wonpo, Kamak, Pyongsa, and Kunnae culture grounds in Kamak Bay during culturing period were 3.73gC/㎡/d, 2.12gC/㎡/d, 1.98gC/㎡/d, and 1.26gC/㎡/d, respectively. Under condition not to form the oxygen deficient water mass, four times increasing of pollutants loading as much as the present loading from river increased mean primary productivity of whole culture grounds to 4.02gC/㎡/d. Sediment N, P fluxes that allowed for 35% increasing from the present conditions increased mean primary productivity of whole culture grounds to 3.65gC/㎡/d. Finally, ten times increasing of boundary loadings from the present conditions increased mean primary productivity of whole culture grounds to 3.95gC/㎡/d. The maximum oyster meat production per year and that of unit facility in actual oyster culture grounds under the present conditions were 6,929ton and 0.93ton, respectively. This 0.93ton/unit facility is considered to be the carrying capacity in study area, and if the primary productivity is increased by changing the environmental conditions, oyster production can be increased.

A study was carried out on the distribution of chlorophyll a and water quality in the dry season in Yosuhae bay and adjoining sea, Southern Korea, in July of 1994. Concentration of salinity and phosphate were lower in the outer bay than in the inner bay. While nitrate and silicate were higher in the former than in the latter. We were identified with coastal water of origin from China with the lower salinity in outer bay. The China coastal water was characteristic of high nutrients and phytoplankton biomass, such as chlorophyll a. The principal component analysis (PCA) on the analytical data proved that high density of phytoplankton biomass occurred under the condition of low salinity and high concentration of dissolved inorganic nutrients. It is thought that the thermoharine structure and biological produtions of Yosuhae bay were controlled by the China coastal water in the outer bay.

The atmospheric carbon dioxide concentration is ever-increasing and expected to reach about 600 ppmv some time during next century. Such an increase of CO2 may cause a warming of the earth's surface of 1.5 to 4.5~circC , resulting in great changes in natural and agricultural ecosystems. The climatic scenario under doubled CO2 projected by general circulation model of Goddard Institute for Space Studies(GISS) was adopted to evaluate the potential impact of climate change on agroclimatic resources, net primary productivity and rice productivity in Korea. The annual mean temperature was expected to rise by 3.5 to 4.0~circC and the annual precipitation to vary by -5 to 20% as compared to current normal climate (1951 to 1980), resulting in the increase of possible duration of crop growth(days above 15~circC in daily mean temperature) by 30 to 50 days and of effective accumulated temperature(EAT=∑Ti, Ti~geq 10~circC ) by 1200 to 1500~circC . day which roughly corresponds to the shift of its isopleth northward by 300 to 400 km and by 600 to 700 m in altitude. The hydrological condition evaluated by radiative dryness index (RDI =Rn/ ~ell P) is presumed to change slightly. The net primary productivity under the 2~times CO2 climate was estimated to decrease by 3 to 4% when calculated without considering the photosynthesis stimulation due to CO2 enrichment. Empirical crop-weather model was constructed for national rice yield prediction. The rice yields predicted by this model under 2 ~times CO2 climatic scenario at the technological level of 1987 were lower by 34-43% than those under current normal climate. The parameters of MACROS, a dynamic simulation model from IRRI, were modified to simulate the growth and development of Korean rice cultivars under current and doubled CO2 climatic condition. When simulated starting seedling emergence of May 10, the rice yield of Hwaseongbyeo(medium maturity) under 2 ~times CO2 climate in Suwon showed 37% reduction compared to that under current normal climate. The yield reduction was ascribable mainly to the shortening of vegetative and ripening period due to accelerated development by higher temperature. Any simulated yields when shifted emergence date from April 10 to July 10 with Hwaseongbyeo (medium maturity) and Palgeum (late maturity) under 2 ~times CO2 climate did not exceed the yield of Hwaseongbyeo simulated at seedling emergence on May 10 under current climate. The imaginary variety, having the same characteristics as those of Hwaseongbyeo except growth duration of 100 days from seedling emergence to heading, showed 4% increase in yield when simulated at seedling emergence on May 25 producing the highest yield. The simulation revealed that grain yields of rice increase to a greater