Cordycepin is the principal bioactive compound produced by Cordyceps militaris and exhibits diverse pharmacological properties. However, cordycepin production is highly sensitive to cultivation conditions, leading to substantially variable production amounts and challenges in process optimization. An interpretable machine learning framework was established in this study to predict the cordycepin produced by C. militaris cultivated on Pinus densiflora sawdust. Three key cultivation parameters—input weight, growth weight, and particle size—were quantified using submerged mycelial culture. The cordycepin content was measured via high-performance liquid chromatography. Four predictive models (random forest, support vector machine, XGBoost, and artificial neural network) were optimized through a randomized hyperparameter search and evaluated using internal validation and Tropsha’s external quantitative structure-activity relationship criteria. The validation accuracy of XGBoost was the highest (root mean square error = 42.67 μg/mL), whereas the external performance of random forest was the most reliable (R² = 0.898). Shapley additive explanations revealed that input weight most strongly influenced cordycepin production, followed by growth weight and particle size, with distinct nonlinear and interaction-driven effects among the cultivation variables. Kernel density and dependence analyses confirmed the occurrence of multimodal production regimes associated with the substrate loading and particle size characteristics. Finally, the best-performing model was deployed through a streamlit-based graphical user interface, enabling the real-time prediction of cordycepin concentration with a 95% confidence interval. The results collectively demonstrate the utility of interpretable AI-driven modeling for unveiling complex biological responses, providing a practical decision-support tool for optimizing cordycepin production in fungal biotechnologies.

본 연구는 소나무와 상수리나무 조림지 중 1영급(1~10년생) 임분을 대상으로 재적생장량 추정과 탄소저장 및 흡수량 산정을 위해 수행되었다. 소나무림과 상수리나무림 표준지는 각각 36개소와 25개소를 조사하여 분석에 이용하였으며, 재적생장량 추정을 위해 Mitscherlich 등 6개 모델을 적용하였다. 모델의 적합도 지수, 편의, 추정치의 표준오차, 수정된 아카이케 지수 등 7가지 검정통계량을 활용하여 수종별 최적 모델을 선정한 결과, 소나무림은 Gompertz 모델(FI: 0.3591), 상수리나무림은 Schumacher 모델(FI: 0.5225)이 최적식으로 도출되었다. 선정된 두 모델은 소나무림 과 상수리나무림의 10년생까지 재적생장량을 산정하는데 활용하였다. 10년생일 때 재적생장량은 소나무림 13.288 m3 ha-1, 상수리나무림 7.977 m3 ha-1로 나타났다. 도출된 재적생장량은 연평균생장량(MAI)과 정기평균생장량(PAI)으로 재산정하였는데, PAI는 탄소흡수량 산정에 활용된다. 재적생장곡선에 따르면 소나무림은 8년생일 때 변곡점(PAI 최고지점, 3.037 m3 ha-1가 나타났으나, 상수리나무림은 아직 변곡점이 형성되지 않아 두 임분 간 생장패턴 차이가 확인되었다. 수종별 PAI를 활용하여 국제 지침인 IPCC GL 방법에 따라 탄소저장량과 흡수량을 산정하였으며, 탄소량 산정에 필요한 수종별 탄소계수는 국가 공인 자료를 활용하였다. 탄소 계정 결과, 10년생일 때 탄소저장량은 소나무림 9.993 tCO2 ha-1, 상수리나무림 10.365 tCO2 ha-1였으며, 1영급지 탄소흡수량 평균은 소나무림 4.441 tCO2 ha-1 yr-1, 상수리나무림 5.260 tCO2 ha-1 yr-1으로 나타났다

본 연구는 중부지방소나무림의 지위지수와 연평균재적생장량을 생태권역별로 동일한 기준으로 적용하는 것과 권역별로 구분하여 적용하는 것에 대한 검토와 평가를 위해 수행되었다. 제7차 국가산림조사(2016～2020) 자료 중 분석에 활용된 중부지방소나무는 993개 표준지 자료였으며, 표준지 행정구역별 위치를 고려하여 각 생태권역으로 배분하였다. 중부지방소나무림 전체에 적용할 수 있는 지위지수를 Schumacher 모델에 의해 도출하여 각 표준지별로 산정하였다. 지위지수를 반응변수로 하고 효과변수를 5개 생태권역으로 하는 분산분석을 실시한 결과, 각 권역별로 유의미한 차이가 있음이 나타났다. 이를 명확하게 해석하기 위하여 Duncan’s test 한 결과 지위지수는 크게 남서와 남동권역, 나머지 3개 권역으로 구분하여 사용할 수 있음이 나타났다. 중부지방소나무림의 연평균재적생장량은 재적식을 Chapman-Richards (C-R) 모델로 도출한 후, 각 표준지별로 적용시키고, 여기에 임령을 나누어 구하였다. 표준지는 다양한 임령이 있으므로, 생태권역별로 비교를 표준화 하기 위하여 연평균재적생장량을 30년을 기준으로 모두 전환시켜, 분산분석을 실시하였다. 그 결과, 도서·해안권역과 남동권역, 남서권역, 중부권역으로 그룹화되어 3개 권역으로 연간생장량을 구분하 여 사용할 수 있는 것으로 나타났다. 하나의 지위지수 추정모델 및 재적 산정모델을 각 생태권역에 모두 일괄적으로 적용시키는 것은 해당 임분의 생장을 설명하는데 오류를 초래할 수 있다. 따라서 각 생태권역에 알맞는 중부지방소나무림의 지위지수 및 재적 산정모델을 적용시켜야 할 것이다. 또한 다른 수종을 가진 임분도 생태권역별 생장모델의 적용 시 주의를 기울여야 할 것이다.

This study evaluated the effects of solid and water-soluble extracts derived from torrefied Pinus densiflora on lettuce (Lactuca sativa) germination and growth, as well as the cultivation efficiency of torrefied materials combined with plant nutrient solutions. Torrefied samples were prepared under various conditions (200°C, 220°C, 240°C for 20–80 minutes) and mixed with sand at ratios from 20% to 100%. Liquid extracts were formulated with macronutrients (N, P, K, Mg) and micronutrients (Mn, B, Fe, Cu) and applied to leafy and root vegetables. Germination tests showed that 60% and 80% torrefied treatments had the highest and most consistent rates, with torrefied samples promoting more rapid and stable germination than controls. A two-way ANOVA indicated a significant interaction between treatment and concentration (p = 0.043), suggesting concentration-specific effects. While shoot length showed no significant difference, root growth was marginally significant (p = 0.064), with washed torrefied material producing the longest roots. Physical analysis revealed that torrefied materials improved soil thermal retention and moisture-holding capacity. However, increasing torrefied content reduced porosity, likely due to fine particles filling soil pores. In conclusion, torrefied P. densiflora materials exhibit strong potential to enhance germination, root development, and soil condition. Optimal results were achieved with 40–60% solid mixtures for germination and 60–80% diluted extracts for rapid and consistent seedling growth. When optimally applied, they may serve as effective, sustainable amendments in cultivation systems.

생태계 내에서 일어나는 모든 현상은 매우 느리고 긴 시간에 걸쳐서 이루어진다. 그렇기에 생태계 내에서 일어나는 현상을 이해하고 연구하기 위해 장기생태연구가 필요하다. 현재 우리나라의 소나무는 단일 수종으로 가장 넓게 분포하 고 있으나 기후변화 및 음수로의 천이과정 등 다양한 요인에 의하여 변화가 예상된다. 변화과정에 대한 모니터링은 생태계 과정의 이해와 임분관리 등에 있어서 매우 중요한 부분을 차지하므로 장기생태모니터링구에 대한 매목조사와 변화상 분석을 실시하였다. 국가장기생태연구의 조사지로 구축된 지리산 소나무림(100m × 100m)을 대상으로 격년별 (2017년, 2019년, 2021년, 2023년) 4회 매목조사를 실시하였고, 매목조사자료를 바탕으로 밀도, 흉고단면적, 중요치, 직경급 분포, 수간건강상태, 고사율, 이입률 등의 분석을 실시하였다. 소나무개체군의 밀도는 6년 동안 292본/㏊에서 272본/㏊으로 6.8% 가량 감소하였고, 특히 비목나무는 6년 동안 161본/㏊에서 46본/㏊으로 71.4% 가량 크게 감소하였 다. 흉고단면적(㎡/㏊)은 비목나무를 제외한 모든 수종이 증가하였고 이에 따라 중요치는 비목나무만 감소하고 이외 모든 수종은 증가하거나 유지되는 경향으로 나타났다. 직경급 분포에서 전제 구성종은 10㎝ 미만의 직경급이 가장 높은 역 J자형을 보이고 소나무는 30-40㎝의 직경급의 개체목이 가장 많은 정규분포형을 보였다. 소나무의 수간건강상 태에서 AS가 2017년에 76.1%(252본/㏊)로 가장 높게 나타났지만 AL과 DF의 증가로 인해 2023년에 ㏊당 63.4%(210 본/㏊)로 12.8%(42본/㏊)감소하였다. 소나무의 6년간 연평균고사율은 1.18%, 연평균이입률은 진계목이 발생하지 않아 나타나지 않았다. 그러나 비목나무의 6년간 연평균고사율은 19.75%로 높게 나타났다. 지리산 소나무림의 소나무 개체 군 밀도는 감소하나 흉고단면적, 중요치는 유지되어 양호한 생육상태인 것으로 나타났지만 진계목이 발생하지 않았고 이는 소나무가 양수의 특성에 기인된 것으로 판단되었다. 앞으로 소나무개체군, 비목나무개체군, 삼나무개체군, 굴참나 무개체군 등 개체군 변화에 대한 지속적인 후속 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

본 연구는 강릉 소나무 친환경벌채지 산림식생(벌채지, 산림영향권, 군상잔존구, 수림대, 대조구)을 대상으로 산림군집구조를 구명하고 조림학적 갱신 정보를 제공하고자 수행되었다. 2020년 7월 75개소의 방형구를 Braun-Blanquet 방법으로 식생조사를 실시한 후 중요치, 종다양도, 군락유사도, DCA를 분석하였다. 그 결과, 벌채지와 산림영향권에서 큰기름새의 중요치가 높은 것으로 나타났다. 종다양도는 대조구가 1.733로 가장 높게 나타났고, 벌채지가 1.237로 가장 낮게 나타났다. 군락유사도는 벌채지와 산림영향권이 0.706로 가장 높게 나타났고, 벌채지와 대조구가 0.452로 가장 낮게 나타났으며, Sørensen의 유사계수와 더불어 조사위치별 거리를 정량적으로 확인해 보고자 DCA분석을 실시한 결과 군락유사도와 유사한 결과를 나타내었다. 본 연구는 단기적인 연구결과이므로 추후 장기적인 모니터링을 통해 변화되는 친환경벌채지 산림식생에 대한 지속적인 식생 정보의 축적을 통해, 산림영향권이 포함된 친환경벌채지 산림식생의 회복과정에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

This study investigated the seasonal occurrence of bark and wood-boring Coleoptera in Pinus densiflora (Siebold & Zucc.) (Pinales: Pinaceae), and Larix kaempferi (Lamb.) (Pinales: Pinaceae) stands using multi-funnel traps baited with pine volatiles in Korea. The number and species of bark and woodboring beetles caught in traps baited with ethanol, α-pinene, and ethanol+α-pinene were compared to determine the effective attractants. In addition, the effects of other pine volatiles, such as (-)-β-pinene, β-caryophyllene, (±)-limonene, β-myrcene, and 3-carene, were investigated. A total of 13,134 wood-boring beetles from 150 species were collected from pine and larch stands from 2019 to 2020. Tomicus minor (Hartig) (Coleoptera: Curculionidae) adults were more attracted to traps baited with α-pinene, whereas Xyleborinus saxesenii (Ratzeburg) (Coleoptera: Curculionidae), Cyclorhipidion pelliculosum (Eichhoff) (Coleoptera: Curculionidae), and Phloeosinus pulchellus (Blandford) (Coleoptera: Curculionidae) adults were more attracted to traps baited with ethanol. Hylurgops interstitialis (Chapuis) (Coleoptera: Curculionidae), Shirahoshizo genus group, Rhagium inquisitor (Linne) (Coleoptera: Cerambycidae) and Rhadinomerus maebarai (Voss & Chûjô) (Coleoptera: Curculionidae) were more frequently attracted to traps baited with ethanol+α-pinene than to traps baited with other attractants. The addition of 3-carene to ethanol+α-pinene enhanced the capture of H. interstitialis, R. inquisitor, and Hylobius (Callirus) haroldi (Faust) (Coleoptera: Curculionidae).

Pinus densiflora is a fixed-growth coniferous species that elongates its shoot once a year and finishes growing in early summer. However, it may produce additional shoots in the same year in response to external stimuli, called abnormal shoot growth. This study investigated the effects of open-field summer warming and drought on the abnormal shoot growth of P. densiflora seedlings. In March 2022, two factorial combinations were constructed, including two temperature treatments (control and 4°C increase) and two precipitation treatments (control and drought), with five replicates for each combination. The temperature treatment was performed for 87 days from May 14 to August 8, 2022, and the precipitation treatment was performed for 33 days from May 14 to June 15, blocking 100% of the ambient rainfall. The abnormal shoot occurrence rate and leaf unfolding stages were measured in November, and the shoot and root collar diameter growth rates were calculated by comparing the seedling height and root collar diameter measured in August (after the cessation of treatment) and October (after the end of growing period) with the initial values (i.e., May 2022). The abnormal shoot occurrence rate significantly increased under the warming treatment, showing a 410.6% increase in the warming plots (38.4%) compared to the control plots (7.5%). There was no significant difference in the shoot and root collar diameter growth rate regarding warming and drought treatments. Abnormal shoots may have been affected by high temperatures by inducing early transition to the next ontogenetic stage.

This study measured soil respiration in pine forests dominated by Pinus densiflora in Mt. Jeombong, Mt. Namsan, Mt. Jirisan in Republic of Korea from 2009 to 2010. The seasonal variations, along with temperature and soil moisture content, were measured to understand the characteristics at each site. Soil respiration was highest in summer and autumn, closely influenced by the increase in soil temperature. Throughout the measurement period, soil respiration ranged from 205.6 to 312.2 mg CO2 m-2 h-1, with Mt. Namsan showing the highest values and Mt. Jirisan the lowest. A strong correlation was observed between soil respiration and soil temperature, with Q10 values ranging from 2.5 to 3.0. Precipitation significantly affected soil moisture content, and although it appeared to influence soil respiration, no significant correlation was found.

To investigate the effect of thinning intensity on environmental factors and ectomycorrhizal mushroom fruiting in forest ecosystems, we studied canopy closure, throughfall, soil temperature, soil moisture, light response of understory vegetation, and ectomycorrhizal mushroom fruiting in a 10-year-old pine forest after 34%, 45%, and 60% thinning. Canopy closure was significantly higher in the 34% treatment and control plots, ranging from 80–85% in April. However, in November, all thinning treatment plots showed a decrease of approximately 5–10% compared with the control plot. The 60% treatment plot had over 200 mm of additional throughfall compared with the control plot, and monthly throughfall was significantly higher by more than 100 mm in October. The soil temperature in each treatment plot increased significantly by up to 1°C or more compared with the control plot as the thinning rate increased. The soil moisture increased by more than 5% in the thinning treatment plots during rainfall, particularly in the 34% treatment plot, where the rate of moisture decrease was slower. The photosynthetic rate of major tree species (excluding Pinus densiflora)was highest in Quercus mongolica, with a rate of 7 μmolCO2·m-2·s-1. At a lightintensity of 800 μmol·m-2·s-1, Q. mongolica showed the highest photosynthetic level of 6 ± 0.3 μmolCO2·m-2·s-1 in the 45% treatment. The photosynthetic rate of Fraxinus sieboldiana and Styrax japonicus increased as the thinning intensity increased. The Shannon– Wiener index of mycorrhizal mushrooms did not significantly differ among treatments, but the fresh weight of mushrooms was approximately 360–840 g higher in the 34% and 45% treatments than in the control. Additionally, the fresh weight of fungi in the 60% treatment was 860 g less than that in the control. There were more individuals of Amanita citrina in the control than in the thinning treatment, while Suillus bovinus numbers increased by more than 10 times in the 34% thinning treatment compared with the control.

강풍, 폭우 등 이상기후의 대형화와 빈도 증가로 인해 나무가 부러지거나 쓰러지는 훼손이 증가하고 있으나 나무 내부의 공동, 부후 등 구조적 결함은 육안조사로 판별이 어렵기 때문에 예측을 통한 사전대응에 한계가 있다. 비파괴 음파단층촬영은 나무에 미치는 물리적 훼손을 최소화하면서 내부결함을 추정하는 방법으로 내부결함 진단에 효율적이 나 수종별 정확도에 차이가 발생하기 때문에 현장적용 전 측정결과의 신뢰성 분석이 선행되어야 한다. 이번 연구는 우리나라 대표 수종인 소나무와 은행나무 노거수를 대상으로 음파단층촬영의 신뢰성 검증을 위해 침입성 드릴저항 측정을 교차 적용하여 목재 내부결함을 측정하고 평가결과를 비교하였다. 두 집단 간 결함부 측정 평균값에 대한 t검정 결과 소나무는 통계적으로 유의한 차이가 없는 반면, 은행나무는 유의성에 차이가 있었다. 선형회귀분석 결과 두 수종 모두 드릴저항그래프의 결함이 증가할 때 음파단층영상 결함이 증가하는 양의 상관관계를 보였다.

본 연구는 최근 20년간(2001~2020) 소나무에 관한 주요 연구 주제 및 연구영역 분석을 통한 향후 연구 방향성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 Python.3.9.0과 Textom를 활용하여 RISS와 Web of Science의 소나무 관련 총 3866편의 논문 제목과 키워드 데이터를 수집하고 분석을 실시하였다. 분석 결과, 국가별 총 논문 수는 일본 383편(46.8%), 한국 363편(44.4%), 중국 78편(9.5%)순으로 소나무 자생국가를 중심으로 한 관련 연구들이 활발히 진행되었다. 단어 빈도 및 TF-IDF, N-gram, CONCOR 분석을 통해 국내와 국외에서 소나무 관련 주요 연구 주제는 소나무재 선충으로 나타났으며, 사회 및 경제적 환경, 관련 정책 등 차이에 의해 국내와는 달리 국외에서는 '균근' 관련 연구가 주요 연구 영역으로 도출되었다. 또한 소나무 관련 연구는 일부 인문 사회학적인 연구들이 진행되었지만 주로 생태적인 측면에 집중되어 있는 것으로 나타 났다. 이에 소나무의 인문·사회학적 가치를 고려할 때 향후 연구에서는 이와 관련 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 우리나라 소나무림을 대상으로 지위지수를 기반으로 한 잠재수확량을 예측하여 직관적인 임분 생산력 지표를 제시하고자 하였다. 분석 자료는 2016~2019년에 실시한 제7차 국가산림자원조사(National Forest Inventory: NFI)와 2016~2017년에 실시한 전국 소나무 실태조사 (Korea forest service, 2016; Korea forest service, 2017)를 통해 획득된 총 1,610 표본점 조사자료를 이용하였다. 지위지수 분류곡선과 임분밀도관 리도를 이용하여 각 표본점의 지위 추정 및 기준임령 60년에 대한 생장예측을 실시하여 수확이 예상되는 평균 흉고직경과 임분재적을 추정하였다. 분석 결과, 예측된 재적 수확량은 전체 표본점 중 80.9%가 150~300m3 ha-1의 재적 수확이 가능한 것으로 분석되었고, 300m3 ha-1이상의 재적을 수확할 수 있는 표본점은 223개소(13.9%)에 불과하였다. 수확이 예상되는 평균 흉고직경 예측값은 평균 흉고직경 30cm 이상의 목재를 수확할 수 있는 표본점은 전체 20.9%에 불과하였고, 절반 이상인 55.4%가 20~30cm급의 목재 수확이 가능한 것으로 확인되어 현실림의 생장 특성을 반영한 시업체계의 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 또한 현장에서 지위지수에 따라 잠재수확량을 가늠할 수 있도록 지위지수별 잠재수확량 표를 작성하여 제공하였다. 본 연구의 결과는 앞으로 조림적지 평가 및 조림지 경영계획 수립에 활용성이 높을 것으로 사료된다.

공주지역에 조림된 리기다소나무 군락에서 국내 대표 수종인 소나무와 방풍림으로 주로 조림되는 곰솔 낙엽의 분해율 및 분해과정에 따른 영양염류의 함량 변화를 파악하였다. 분해 60개월 경과 후 소나무 낙엽과 곰솔 낙엽의 잔존율은 각각 42.12±5.30과 24.79±1.98%로 소나무와 곰솔의 낙엽 분해율은 곰솔 낙엽의 분해가 소나무 낙엽의 분해에 비해 빠르게 일어났다. 60개월 경과 후 소나무 낙엽과 곰솔 낙엽의 분해상수 (k)는 각각 3.02과 3.59로 곰솔 낙엽의 분해상수가 다소 높게 나타났다. 소나무 낙엽의 분해과정에 따른 C/N, C/P 비율은 초기에 각각 14.4, 144.1 이었으나 60개월 경과 후에는 각각 2.26와 40.1로 점차 감소하였으며, 곰솔 낙엽의 경우 초기 C/N, C/P 비율은 각각 14.4와 111.3로 나타났고, 60개월 경과 후에는 각각 3.06와 45.8로 나타났다. 낙엽의 초기 N, P, K, Ca, Mg 함량은 소나무 낙엽에서 각각 3.07, 0.31, 1.51, 16.56, 2.03 mg g-1, 곰솔 낙엽에서 각각 3.02, 0.39, 0.99, 19.55, 1.48 mg g-1로 소나무 낙엽과 곰솔 낙엽의 질소와 인의 함량은 유사하였다. 60 개월 경과 후 N, P, K, Ca, Mg의 잔존율은 소나무 낙엽에서 각각 231.08, 130.13, 35.68, 48.58, 36.03%이었고, 곰솔 낙엽에서 각각 143.91, 74.02, 28.59, 45.08, 44.99%로 나타났다.