산림에서 온실가스 동태를 모의하기 위해서는 탄소 및 질소 순환을 종합적으로 모의하는 모델을 활용할 필요가 있다. 국내에는 한국형 산림 탄소 모델인 FBDC 모델이 개발되어 탄소 저장량 및 변화량을 추정하고 타당성 검토도 진행된 바 있으나, 질소 순환을 모의하는 모델의 개발 사례는 부족한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 문헌조사를 바탕으로 우리나라의 실정에 적합한 산림 탄소 및 질소 결합 모델의 개발방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 VISIT, Biome-BGC, Forest-DNDC, O-CN 등 모델의 일반적 특징, 구조, 생태적 과정, 입력 자료, 출력 자료, 탄소 및 질소 순환의 결합 방법을 분석하였으며, FBDC 모델의 구조와 특징도 분석하였다. 이러한 모델을 분석한 결과 기존의 탄소 순환 모델에 질소 순환 구조를 결합하여 개발된 VISIT 모델을 참고하여, FBDC 모델과 질소 순환 구조를 결합하는 방식으로 새로운 모델을 설계할 수 있을 것으로 보인다. 그리고 새로 개발될 모델이 토양 $N_2O$ 배출을 모의하기 위해서는 질소 순환 구조에 VISIT과 Forest-DNDC 모델에서 공통적으로 모의하는 생태적 과정들이 포함될 필요가 있다. 또한 모든 국외 모델들은 임목의 탄소와 질소 흡수, 고사유기물의 분해 과정을 중심으로 탄소 및 질소 순환을 유기적으로 연결하고 있으며, 이러한 연결 구조를 FBDC 모델과 질소 순환 구조의 결합에 활용할 수 있을 것으로 보인다. 한편 모델 개발에 필요한 기상, 토성, 수종 분포 등의 입력 자료는 국내에서 확보할 수 있으나, 토양에서 배출되는 $N_2O$에 대한 검증 자료와 질소 순환과 관련된 일부 파라미터 자료는 현지조사를 통하여 확보해야 할 것으로 사료된다.
미래 산림식생분포의 변화를 전망하기 위해 우리나라의 현재 산림식생분포도를 기준으로 환경변수와 다항로짓모델을 이용하였다. 환경변수는 지형, 최한월온도, 여름평균강수량, 토양염기포화율, 토양유기물함량 자료를 구축하였으며, MIROC3.2 hires A1B 시나리오 자료와 통계적 상세화 기법을 적용하여 미래기후변화시나리오를 구축하였다. 미래 여름강수량은 현재보다 각각 -1.2%, 5.7%, 5.3%로 증가추세였고, 미래 최한월온도는 2020s, 2050s, 2080s에 현재보다 각각 $4.4^{\circ}C$, $6.0^{\circ}C$, $9.4^{\circ}C$ 증가하였다. 미래 여름평균강수량과 최한월온도를 이용하여 미래 산림식생분포변화를 전망한 결과 현재 산림식생분포에 비해 2080s에 미래 활엽수림과 혼효림은 각각 56.9%와 8.3% 증가하고 미래 침엽수림은 11.2% 감소하는 것으로 전망되었다.
본 연구는 배토작업에 따른 한국잔디의 적정 밀도와 질을 유지하기 위한 배토의 효과를 알아보기 위해 수행되었다. 배토를 하지 않은 처리구와 배토높이 2, 4, 8과 16 mm 처리구를 비교한 결과, 초장, 지상부, 포복경과 지하부의 생체중과 건물중, 포복경과 지상부의 개수는 배토높이가 높아질수록 증가하는 경향을 보였고, 엽록소와 카로티노이드 함량 또한 증가하였다. 지상부와 지하부의 전량질소, 전량인산, 전량가리, 전량고토, 전량석회도 배토를 하지 않은 처리구보다 배토높이가 높아질수록 증가하는 경향을 나타내었다. 배토를 하지 않은 처리구보다 배토처리구에서 산도가 증가하는 것으로 보아 알칼리화 되는 것으로 나타났고, 유기물 함량, 전질소, 치환성양이온($K^+$, $Na^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$) 농도는 증가하는 경향을 보였으나 유효인산은 감소하였다. 배토처리를 하지 않은 처리구보다 배토처리구에서 잔디의 생육이 증가하고, 밀도율이 높았으며, 토양 화학성도 양호하게 변화하였다. 배토높이에 따른 효과는 8 mm에서 토양내 유기물 함량과 전질소가 가장 높았고, 생육이 향상되는 것으로 보아 한국잔디에 대한 적정 배토높이인 것으로 판단된다.
전국 65개 산림지역 조사지를 대상으로 장기확산형 패시브샘플러를 이용하여 1993년에서 2008년까지 월별 이산화황 ($SO_2$) 농도를 측정하고 도시지역과 비교하여 산림지역에서의 이산화황 농도의 시간적 및 공간적 분포 특성을 구명하였다. 산림 내 이산화황 ($SO_2$)의 연평균 농도는 관측 시작년도부터 점차 낮아지다가 1997년 이후에는 뚜렷한 변화가 없었으며, 이는 환경부의 도시지역의 연도별 농도 변화와도 같은 경향이었다. 조사기간 동안 전체 산림지역 조사지의 연평균 이산화황 농도는 5.6 ppb로 환경부의 도시지역 평균치 (10.1 ppb)와 EC (1999)의 생태적 위해 기준치 (7.6 ppb)에 비해 낮은 수준이었다. 계절별로는 산림지역과 도시지역 모두에서 난방 연료 사용량이 많은 겨울과 봄에 농도가 높았으며 강우와 고온의 영향이 큰 여름에 낮게 나타났다. 지역별로는 다른 지역에 비해 경북과 경기지역에서 이산화황 연평균 농도가 높게 나타났다. 황산화물 배출량과 이산화황 농도 간에 유의적인 정의 상관성이 나타남에 따라 황산화물 배출원의 규모와 근접성이 대기 중 이산화황의 농도를 결정짓는 중요한 인자임을 반영하였다.
산림토양내(山林土壤內) N 양료화(養料化)와 질산화(窒酸化)를 구명(究明)하기 위하여 최근(最近) 많이 사용하고 있는 ion 교환 (交換) 수지(樹脂) (Ion Exchange Resin : IER)의 방법(方法)을 구명(究明)하고 실험실(實驗室)과 토양(土壤)에 묻었던 IER의 재사용(再使用) 여부를 판단(判斷)하기 위하여 흡수율(吸收率)을 분석(分析)하였다. IER 20g을 나이론 스타킹에 넣고 무처리구, 2M NaCl에 진탕한 후 물에 씻은 처리구(處理區)(2M NaCl구(區), 4M NaCl에 진탕한 처리구(處理區)로서 N 흡수율(吸收率)을 분석(分析)한 결과(結果) 2M NaCl구(區)의 IER은 $NH_4$ 및 $NO_3$를 각각(各各) 70, 60% 흡수(吸收)하여 가장 높은 결과를 보였고 4M NaCl구(區)는 40%정도의 흡수율(吸收率)을 나타냈다. 무처리(無處理) IER은 $NO_3$ 흡수율에서 2M NaCl구(區)와 비슷하였으나 $NH_4$는 낮은 N 농도에서 과대치를 나타냈다. 재사용(再使用)한 IER의 흡수율은 60~80%로서 일정한 흡수율을 나타내지 않았지만 전처리(前處理)로서, 흡수율(吸收率)을 구명(究明)하여 N 농도별로 각각(各各) 흡수율(吸收率)을 적용하면 재사용이 가능할 것으로 판단(判斷)된다.
증발산(ET)을 증발(E)과 증산(T)으로 배분하는 것은 물 순환과 에너지, 물 및 탄소 순환의 연결고리를 이해하는 데에 매우 중요하다. 산림 군락의 총 증발산은 상부 및 하부 군락의 증산과 토양 및 차단 강수로부터의 증발로 구성된다. 이들의 상대적 기여도를 정량화하기 위해, 에디 공분산 방법을 사용하여 2008년 6월 1일부터 2009년 5월 31일까지 광릉 활엽수림과 침엽수림의 마루에서의 증발산을 관측하였다. 스펙트럼 분석에 따르면, 초음파 풍향 풍속계와 수증기 농도 측정기 사이의 거리에 의한 증발산 과소 평가는 군락 하부에서 연간 증발산량의 약 10%정도였다. 하부군락의 연간 증발산은 활엽수림과 침엽수림에서 각각 59mm와 43mm로, 총 증발산량의 16%와 7%를 차지하였다. 전반적으로 식생면적지수가 최대인 여름 기간을 제외하고는 하부군락의 증발산은 총 증발산에서 무시할 수 없는 부분을 차지하였다. 두 산림지역의 비결합 모수($\Omega$)는 약 0.15이었으며, 이는 하부군락의 증발산이 주로 포차나 토양 수분에 의해서 조절됨을 보여준다. 두 산림의 하부 군락의 증발산의 차이는 군락 하부의 환경 조건의 차이에 기인하며, 특히 습도와 토양 수분의 차이로 인해 발생하였다. 광릉 하부 군락의 증발산 기여도가 작지 않다는 사실은 이러한 산림의 물질과 에너지 플럭스를 해석하고 모델링하기 위해서는 이원 또는 다층 모형이 필요함을 시사한다.
산불은 경제적 손실뿐만 아니라 인명을 위협할 수 있는 국가적 재해다. 이러한 산불을 미연에 방지하고 피해를 저감하기 위해서는 산불발생위험지역을 사전에 판단하여 효율적으로 관리하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 입지환경에서 중요한 부분을 차지하는 산림토양특성 중 토양형, 지형, 토성, 경사, 배수 등과 산불발생지점을 가지고 각 지점별 산불발생위험을 예측할 수 있는 산불발생확률 모형을 개발하였다. 개발 시 조건부확률과 GIS를 이용하였다 개발된 산불발생확률 모형의 적합성 검정을 위하여 추정모형의 예측력 비율을 검토할 수 있는 예측비곡선에 적용한 결과 실효성이 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 적용하여 산불관리자가 손쉽게 산불발생위험지역을 파악할 수 있도록 위험지역을 구분하였다.
다변량분석법(주성분분석법, PCA)을 이용하여 무척추동물 군집에 백강균 처리가 미치는 영향을 검정하였다. 좌표공간내의 군집들간의 거리를 이용하여, 군집구조에 미치는 요인들의 영향을 통계 검정하였다. 백강균 처리는 낙엽과 토양의 무척추동물 군집에 유의한 영향을 주지 않았다.
본 실험에서는 숲속 토양으로부터 산성조건에서 생장이가능한 내산성 균주를 분리 동정하였다. 분리된 균주는 형태적 관찰과 박층 크로마토그래피에 의한 세포벽 분석과 ISP 분류 기준에 따른 생리적 실험을 통하여 동정하였으며, 이 균주의 포자는 형태가 간상형이고 표면구조는 매끈한 형태였다. 포자의 배열형태는 compact spiral 구조였으며 이 균주는 명확한 포자낭벽을 갖고 있지 않았고, 세포벽 분석결과에 따르면 Streptomyces 속에 속하는 것으로 밝혀졌다. 또한 중성조건에서 생장이 우수하나 산성조건에서도 생장이 가능한 내산성 균주로써, Nonomura의 분류 기준에 의하면 Streptomyces mirabilis인 것으로 동정되었다.
의성군의 기후특성은 여름 고온과 강우집중이 높으며, 이 또한 점진적으로 증가하고 있다. 겨울에 저온과 건조가 심하고, 점진적으로 저온일이 증가하고, 강-우량이 감소하는 지역이다. 또한 의성군 조림지의 토양은 우리나라 산림토양의 전형인 pH $4.5\~5.6$사이의 산성토양으로 나타났으며, 부식층의 두께는 조림수종에 따라 다양하게 나타났으며, A층의 두께는 평균 $10\~20cm$ 정도로 비교적 얕은 편이었다. 또한 전형적인 갈색 산림토양을 나타내고 있고 일부 아카시나무 조림지는 층위의 구분이 불분명한 미숙 토양으로 나타났다. 의성군 지역의 임지환경에 따른 주요조림 수종의 생장특성은 낙엽송의 경우 성재재적이 가능한 흉고직경 6cm에 도달하는 기간이 최소 5년에서 9년 정도의 기간이 걸리는 것으로 나타났다. 연년생장량이 현격히 떨어지는 시기는 수령이 17년에서 19년 사이에 떨어지기 시작하는 것으로 나타났다. 특히 북사면에서 동사면이나 북동사면에 비하여 연륜의 변화가 심하게 나타났다. 리기다소나무의 경우 서사면과 동북사면에서 연륜폭의 변화가 적고 고른 반면 남사면과 동사면에서는 연륜의 변화폭이 심하게 나타나고 있다. 비슷한 수령과 토양에서 사면방향이 다른 차이만으로도 연륜폭 변화가 크게 나타나고 성재재적에 이르는 시기는 $7\~9$년 정도에 가능하며 연년생장율이 떨어지기 시작하는 것도 19년 내외가 되면 연년생장율이 $10\%$이하로 떨어지는 것으로 나타났다. 잣나무에 있어서 연륜폭은 전체적으로 사면 특성에 의한 차이는 뚜렷하게 나타나지 않았다. 다만 현재 까지 특별한 간벌이 없는 관계로 점진적으로 연년생장량이 감소하고 있다. 부분적으로 북동사면과 남서사면간의 비교에서는 연륜폭 변화가 서사면과 동사면의 비교에 비하여 크게 나타나고 있으며, 성재재적에 이르는 시기는 입지에 상관없이 6년 정도 소요되면 연년생장량은 약 19년 전후에 연년생장율이 $10\%$이하로 떨어져서 생육이 저하되는 것으로 나타났다. 상수리나무에 있어서는 임지내에서 계곡부와 산록부를 비교하였다. 이를 통해서 상수리나무 또한 토양이 비교적 비옥하고 보습성이 높은 계곡부에서 연륜의 변화가 균일하게 나타나는 것으로 나타났다. 연년생장량 또한 비교적 시계열적으로 떨어지면 조림 후 17년 전후해서 $10\%$이하로 떨어지는 것으로 나타났다. 아카시나무는 사면방향에 따른 변이보다는 기후 등의 영향으로 연륜폭 변화가 매우 심하게 나타났으며 특히 북서사면과 북동사면 사이에 연륜폭 변화의 차이가 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 따라서 주요 조림수종은 성재재적이 되는 흉고직경 6cm에 이르는 시기가 최소 5년에서 9년 정도의 기간이 걸리는 것으로 나타나며, 연년생장량이 현격히 떨어지는 시기는 수령이 13년에서 19년 사이에 일어나기 시작하는 것으로 나타났다. 낙엽송의 경우 사면방위에 따라 조림의 성공과 생육이 결정되며 리기다소나무와 잣나무는 사면방위, 기후가 영향을 미치며, 조림 후 임지관리가 필요한 것으로 나타났다. 이와 함께 상수리나무, 아카시나무 등의 활엽수종에서도 자연발생적인 임지라 하더라도 임지의 관리를 통한 충분한 보육이 필요할 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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