본 연구에서는 지구온난화 조건에서 한국의 주요 작물인 백태와 서목태의 식물계절, 잎 수, 원줄기의 마디 수, 가지 수, 식물개체당 총 종자 수와 총 꼬투리 수, 식물개체당 총 종자 무게, 꼬투리당 종자 수 그리고 종자 하나의 무게에 대한 반응을 알아보았다. 이를 위해 CO2농도가 일반 대기조건과 같은 대조구와, CO2농도와 온도를 상승시킨 처리구에서 두 종의 콩을 생육시켜 관찰하였다. CO2농도는 540 ppm으로, 온도는 처리구가 대조구보다 2.2℃ 상승하도록 설계하였다. 그 결과 백태의 최초 개엽시기, 서목태의 최초 개화시기와 열매성숙시기는 대조구보다 처리구에서 늦어졌다. 백태와 서목태의 잎, 가지 그리고 원줄기의 마디의 수는 대조구와 처리구간에 차이가 없었으나 서목태의 가지 수는 처리구에서 6월에만 적었다. 백태의 종자 하나당 무게와 꼬투리당 종자 수는 대조구와 처리구 간 차이가 없었으나, 식물개체당 총 꼬투리 수와 식물개체당 총 종자 수는 대조구보다 처리구에서 적었다. 그러나 식물개체당 총 종자무게는 대조구와 처리구 간에 차이가 없었다. 서목태의 종자 하나당 무게와 꼬투리당 종자 수는 대조구와 처리구 간 차이가 없었으나, 식물개체당 총 꼬투리 수는 대조구보다 처리구에서 적었다. 또, 식물개체당 총 종자 수는 대조구와 처리구간 차이가 없었으나, 식물개체당 총 종자 무게는 대조구보다 처리구에서 더 가벼웠다. 이상으로 볼 때, 지구온난화로 백태는 종자 수가 감소하고 서목태는 최초 개엽, 개화, 성숙시기, 그리고 가지 형성시기가 늦어지며, 그 결과 꼬투리 수와 종자 무게가 감소되어 생산량이 줄어들 것이다. 이러한 개체군의 생장을 연구하는 것은 지구온난화에 대한 육상식물의 생태적 반응 연구에 중요한 자료로 활용될 것이다.

국가장기생태사업(LTER)의 일환으로 한라산 아고산대 구상나무림의 물질생산과 탄소분포의 특성을 밝히고자 2009년부터 2013년까지 현존량, 유기탄소분포, 낙엽생산, 임상낙엽량과 토양 유기탄소 축척량을 조사하였다. 식물현존량은 상대생장법에 의해 보고된 물질생산 식을 이용하여 측정하고 이를 이산화탄소의 고정량으로 환산하였다. 2009, 2010, 2011, 2012 와 2013년의 현존량은 각각 98.88, 106.42, 107.67, 108.31 와 91.48ton ha-1였다. 이 기간 동안의 유기탄소는 지상부 생물량에 35.95, 38.69, 38.96, 39.46, 33.2ton C ha-1, 지하부 생물량에 8.54, 9.2, 9.49, 9.28, 7.97ton C ha-1이 각각 분포하였다. 5년 동안 낙엽 생산을 통해 1.09, 1.80, 1.32, 2.46 와 1.20ton C ha-1의 유기탄소가 생태계로 유입되었다. 2010, 2011, 2012와 2013년의 임상낙엽층의 유기탄소량은 2.74, 2.43, 2.00 와 1.16ton C ha-1였고, 토양 20cm깊이까지의 유기탄소 축적량은 55.77, 54.90, 50.69, 44.42 와 41.87ton C ha-120cm-1였다. 이와같이 현존량과 유기탄소량이 2009~2012년까지 매년 증가하였지만 태풍이 있었던 2013년에는 감소하였다. 이러한 현상은 자연적 교란이 한국의 아고산대 생태계에 크게 영향을 미친다는 것을 의미한다.

본 연구는 기후변화(상승된 CO2 농도와 온도)가 낙엽성 주요 우점종 중 상수리나무, 굴참나무 및 졸참나무의 생육 및 생태적 지위에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 지구온난화처리구 조건을 유지시켜 생육시킨 후 그 결과를 상호 비교하였다. 대조구는 대기 중의 CO2 농도를 그대로 반영하였고, 온난화처리구는 대조구보다 CO2 농도는 약 1.6배, 온도는 2.2℃ 상승시켰다. 참나무 3종의 생육반응 결과, 상수리나무와 굴참나무는 온난화처리구에서 수분이 나 영양소 환경보다 광 환경에서 생육반응의 차이가 컸고, 낮은 광 환경에서 더욱 크게 반응하였다. 졸참나무는 광, 수분 및 영양소 환경에서 생육반응의 차이가 크지 않았다. 생태적 지위폭 결과, 상수리나무는 대조구보다 온난화처리 구의 광 구배에서 넓어졌고, 수분 및 영양소 구배에서는 좁 아졌다. 굴참나무는 대조구보다 온난화처리구의 광, 수분 및 영양소 구배에서 좁아졌다. 졸참나무는 대조구보다 온난 화처리구의 광 구배에서 넓어졌고 수분과 영양소 구배에서 는 좁아졌다. 생태적 지위 중복역 계산결과, 상수리나무와 굴참나무는 대조구보다 온난화처리구의 광 구배에서 넓어 졌고, 수분과 영양소 구배에서는 좁아졌다. 이러한 결과로 두 종은 광 환경에 대한 경쟁이 심해지고, 수분과 영양소 환경에 대한 경쟁이 약해질 것으로 판단된다. 상수리나무와 졸참나무는 대조구보다 온난화처리의 광, 수분 및 영양소 구배에서 좁아졌다. 이러한 결과로 두 종은 광, 수분 및 영양 소 환경에 대한 경쟁이 약해질 것으로 판단된다. 굴참나무 와 졸참나무는 대조구보다 온난화처리구의 광과 수분 구배 에서 좁아졌고, 영양소 구배에서 넓어졌다. 이러한 결과로 두 종은 광과 수분 환경에 대한 경쟁이 약해지고, 영양소 환경에 대한 경쟁이 심해질 것으로 판단된다. PCA 분석에 의하면, 대조구와 비교하여 온난화처리구에서 상수리나무 와 굴참나무가 더욱 가까이 배열하였고, 졸참나무는 상수리 나무와 굴참나무로부터 멀리 배열하였다. 이상의 결과로 볼 때 지구온난화가 진행되면 상수리나무와 굴참나무는 유사 한 생태적 지위를 가지고 있어 경쟁이 더욱 심해질 것이며, 졸참나무는 지구온난화가 진행되어도 상수리나무 및 굴참 나무와는 경쟁이 심하지 않을 것으로 판단된다.

한반도의 낙엽성 참나무인 졸참나무(Quercus serrata)의 생태적 지위폭이 CO2 농도와 온도가 상승하였을 때 광, 수분 그리고 영양소 구배에서 어떻게 변화하는지 알아보고자 유리온실에서 대조구와 온난화처리구로 구분하여 재배한 후, 유식물의 20가지 형질을 측정하고 생태적 지위폭을 계산하였다. 그 결과, 생태적 지위폭은 광구배에서 대조구보다 온난화처리구가 넓어졌고, 수분과 영양소 구배에서는 대조구보다 온난화처리구가 좁아졌다. 이것은 지구온난화 진행 시 졸참나무는 광 환경에 대한 내성이 증가되고, 수분과 영양소 환경에 대한 내성이 감소될 것으로 예측할 수 있다. 주성분분석(PCA) 결과, 각 환경 구배에서 요인 1과 요인 2에 의해 대조구와 온난화처리구가 구분되었다. 생태학적 반응은 다양한 형질이 종합적으로 관여하며, 그 중에서 식물의 생산량을 나타내는 형질이 많은 부분 관여하는 것으로 판단된다.

한반도의 참나무 중 수분과 유기물이 많은 입지에 분 포하는 상수리나무와 수분이나 양분이 적은 척박한 건조 지에 분포하는 굴참나무를 대상으로 대기 중의 CO2 농도 와 기온이 상승하고 환경요소인 광, 토양수분, 영양소가 변화할 때 두 종의 생태 지위폭과 생태 지위 중복역에 가장 많은 영향을 미치는 요소가 어떤 것인지 알아보고 자 하였다. 유리온실 내에서 대기 중의 CO2 농도를 그대 로 반영한 대조구와 이보다 CO2 농도는 약 1.6배와 온도 는 2.2􀆆C 상승시킨 온난화처리구에서 유식물에 주요 환 경요인 중 광, 토양수분과 영양소를 각각 4구배로 처리하 여 두 종의 생태 지위폭과 생태 지위 중복역을 계산하였 다. 그 결과, 상수리나무의 생태 지위폭은 대조구와 온난 화처리구간에 통계적인 차이는 없었고, 굴참나무의 생태 지위폭은 대조구에 비해 온난화처리구의 영양소 처리구 에서 감소하였다. 상수리나무와 굴참나무의 생태 지위 중 복역은 대조구에 비해 온난화처리구의 토양수분과 영양 소 처리구에서 감소하였다. 이러한 결과는 유식물을 대상 으로 실험한 결과로 성측목에 적용하는 것은 한계가 있 으나, 지구온난화가 진행됨에 따라 상수리나무와 굴참나 무는 토양수분과 영양소 환경에 의한 경쟁이 약해질 것으로 유추할 수 있다. Cluster 분석과 PCA 분석 결과, 두 종은 CO2 농도 및 온도 증가에 의한 반응보다 광 환경에 따라 민감하게 반응하는 것으로 나타났다.

지구온난화에 따른 멸종위기식물 섬시호의 식물계절과 번식생태학적 반응을 알아보기 위하여, 4년생 섬시호를 일반대기 조건인 대조구와 이산화탄소와 온도를 상승시 킨 처리구로 나누어 유리온실에서 생육시켜 관찰∙비교 하였다. 개엽 시기는 처리구가 대조구보다 4일 빨랐고, 열 매 개시일은 처리구가 대조구보다 1일 빨리 시작되었으 며, 열매성숙 시기는 처리구가 대조구보다 2일 빨랐다. 그 리고 개체 당 화경 수, 성숙한 열매 수, 쭉정이 수, 쭉정이 무게, 총 열매수와 결실율은 처리구와 대조구간의 차이가 없었다. 그러나 성숙한 열매 한 개 무게, 성숙한 열매무게 와 총 열매무게는 대조구에서 처리구보다 높았다. 발아율 은 대조구가 처리구보다 현저히 높았다. 이러한 결과는 지구온난화 조건이 되면 섬시호의 식물계절은 빨라지고, 번식생태학적 반응은 부정적인 영향을 받을 것이다.

포장의 동결깊이는 30년간의 기온자료를 분석하여 만든 동결지수를 근거로 하여 동상방지층의 두께를 결정한다. 본 연구에서의 현장계측 지역은 동결지수에 따라 동결지수 550~650℃·일, 450~550℃·일, 350~450℃·일로 구분하여 지역을 선정하였고, 각 지역별로 절토부, 절성경계부, 저성토부(2m 이하 성토부) 구간으로 단면을 구분하였다. 각 단면에 동상방지층 유 무를 구분하여 포장층별로 계측기(온도, 함수비)를 설치하고 데이터를 수집하였다. 현장 모니터링 시스템을 통하여 수집된 데이터 분석을 통하여 포장된 도로의 동결깊이를 결정하는데 이용할 수 있다. 연구 결과, 동상방지층이 없을 경우 동결지수 550~650℃·일 지역에서는 대기온도에 따라 겨울철 노상층의 온도가 0℃ 이하로 나타났고, 동결지수 450~550℃·일 지역에서는 지역별로 상이했으며, 동결지수 350~450℃·일 지역에서는 동상방지층이 없어도 노상층의 온도가 0℃ 이하로 나타나지 않았다. 또한, 포장 단면별로 동결깊이를 비교한 결과 대기온도에 따라 동결깊이는 절토부가 가장 높았으며, 절성경계부, 저성토부 순으로 단면별 차이가 나타났다.