Characteristics of Water Distribution and Transport Depending on Soil Evolution in the Different Forest Stands

상이(相異)한 임분(林分)의 토층분화(土層分化)에 따른 수분분포(水分分布)와 이동특성(移動特性)

We investigated the patterns of soil horizon evolution and its water distribution on three different forest stands covered with Larix leptolepis, Pinus koraiensis, and Qercus mongolica on the Experimental Forest of Kyunghee University, located in Kwangju, Kyunggi-Do. Compared to the properties of depths of O and A horizons evolved on the Pinus koraiensis stand, the depths of O and A horizons on the forest stands of Larix leptolepis and Qercus mongolica were shallower, indicating that the soil horizon were deeply influenced by geographical characteristics, its erosive and sedimentary distinction, vegetation cover and its population density. And the bulk densities of the sites selected were lower in the high slope gradient than that in the lower slope gradient at the same depth of soil profile. Therefore, the changes of the soil bulk densities were closely related to the soil organic matter and the vertical transport of soil particle throughout soil depths. On the other hand, the bulk density and organic matter content in soil can influence the water transport phenomena, resulting in decrease of the hydraulic conductivity as the increase in the bulk density, while the organic matter can not affect the hydraulic conductivity on the soil surface layer. For a rainfall infiltration characteristics from a lysimeter experiment established on the stand of Larix leptolepis, the bulk density and slope gradient strongly influenced the vertical transport of water, as well as the lateral movement of rainfall. Conclusively, the characteristics of water movement and distribution in the forest stand can be determined not by the geographical factor such as slope gradient but also by the bulk density and organic matter content remained in soils.

본 연구는 경기도 광주군에 위치한 경희대학교 연습림내의 낙엽송, 잣나무 및 신갈나무의 천연활엽수로 구성된 3개의 임분의 선정된 구간에서 경사도별로 토층 분화와 강우에 따른 수분분포 특성을 구명하기 위하여 수행되었다. 조사대상 임분의 O층과 A층의 깊이는 활엽수나 낙엽송 염분에 비하여 임분 밀도가 높은 잣나무 임분에서 더 깊어지는 결과를 보여 토층 분화는 경사도, 토양침식과 물질퇴적과 함께 임분을 구성하는 식생과 임분 밀도 등이 주요인으로 작용하고 있음을 알 수 있었다. 그리고 각각의 임분에서 선정된 지점별로 용적밀도를 조사한 결과 경사도가 높은 지점에서는 용적밀도가 낮은 반면 토층이 잘 발달된 경사도가 낮은 지점에서는 용적밀도가 높은 것으로 조사되었다. 따라서 산림토양의 깊이별 용적밀도 변화는 토양표면에서의 침식, 유기물 함량, 토양입자의 수직적 이동과 상관성이 높은 것으로 판단된다. 그리고 이러한 용적밀도와 유기물의 토양내 분포 특성은 수리전도도에도 영향을 미쳐 용적밀도와 수리전도도는 반비례하는 경향을 보였으나, 유기물 함량에 따른 표층토만의 수리전도도의 변이는 높지 않았다. 낙엽송 임분에서 각각의 경사도와 토층 분화 깊이가 다른 세 지점에서 강우의 침투 특성을 볼 때 토양의 용적밀도와 경사도가 임분에 가해지는 강우의 수직적 이동뿐만 아니라 수평이동에도 영향을 마치는 것으로 조사되었다. 또한 lysimeter 실험 결과로부터 추정할 때 토양내 수분이 용적밀도가 다른 토양층간을 이동할 때 수분은 작은 범위의 수리전도도가 수분 이동을 결정하며, 특히 불포화 형태로 수분이 이동할 때는 유기물에 의한 수분 보유력도 토양내 수분이동에 영향을 미칠 것으로 추측할 수 있다. 결론적으로 산림토양에서의 수분 분포와 이동 특성은 사면경사도와 같은 지형적인 요인과 토양의 물리적 성질인 용적밀도와 유기물 함량 등에 의해 영향을 받는 것으로 사료된다.