Background: For various reasons such as agricultural and economical purposes, land-use changes are rapidly increasing not only in Korea but also in the world, leading to shifts in the characteristics of local carbon cycle. Therefore, in order to understand the large-scale ecosystem carbon cycle, it is necessary first to understand vegetation on this local scale. As a result, it is essential to comprehend change of the carbon balance attributed by the land-use changes. In this study, we attempt to understand accumulated soil carbon (ASC) and soil respiration (Rs) related to carbon cycle in two ecosystems, artificially turned forest into pastureland from forest and a native deciduous temperate forest, resulted from different land-use in the same area. Results: Rs were shown typical seasonal changes in the alpine pastureland (AP) and temperate deciduous forest (TDF). The annual average Rs was $160.5mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in the AP, but it was $405.1mg\;CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in the TDF, indicating that the Rs in the AP was lower about 54% than that in the TDF. Also, ASC in the AP was $124.49Mg\;C\;ha^{-1}$ from litter layer to 30-cm soil depth. The ASC was about $88.9Mg\;C\;ha^{-1}$, and it was 71.5% of that of the AP. The temperature factors in the AP was high about $4^{\circ}C$ on average compared to the TDF. In AP, it was observed high amount of sunlight entering near the soil surface which is related to high soil temperature is due to low canopy structure. This tendency is due to the smaller emission of organic carbon that is accumulated in the soil, which means a higher ASC in the AP compared to the TDF. Conclusions: The artificial transformation of natural ecosystems into different ecosystems is proceeding widely in the world as well as Korea. The change in land-use type is caused to make the different characteristics of carbon cycle and storage in same region. For evaluating and predicting the carbon cycle in the vegetation modified by the human activity, it is necessary to understand the carbon cycle and storage characteristics of natural ecosystems and converted ecosystems. In this study, we studied the characteristics of ecosystem carbon cycle using different forms in the same region. The land-use changes from a TDF to AP leads to changes in dominant vegetation. Removal of canopy increased light and temperature conditions and slightly decreased SMC during the growing season. Also, land-use change led to an increase of ASC and decrease of Rs in AP. In terms of ecosystem carbon sequestration, AP showed a greater amount of carbon stored in the soil due to sustained supply of above-ground liters and lower degradation rate (soil respiration) than TDF in the high mountains. This shows that TDF and AP do not have much difference in terms of storage and circulation of carbon because the amount of carbon in the forest biomass is stored in the soil in the AP.
Quantitative information on biomass and available nutrients are essential for developing sustainable forest management strategies to regulate atmospheric carbon. An attempt was made at Chilapatta Reserve Forest in Duars region of West Bengal to quantify its above and below ground carbon along with available "N", "P" and "K" in the soil. Stratified random nested quadrats were marked for soil, biomass and litter sampling. Indirect or non-destructive procedures were employed for biomass estimation. The amount of these available nutrients and organic carbon quantified in soil indicates that the forest soil is high in organic carbon and available "K" and medium in phosphorus and nitrogen. The biomass, soil carbon and total carbon (soil C+C in plant biomass) in the forest was 1,995.98, 75.83 and $973.65Mg\;ha^{-1}$. More than 90% of the carbon accumulated in the forest was contributed by the trees. The annual litter production of the forest was $5.37Mg\;ha^{-1}$. Carbon accumulation is intricately linked with site quality factors. The estimated biomass of $1,995.98Mg{\cdot}ha^{-1}$ clearly indicates this. The site quality factor i.e. tropical moist deciduous with optimum availability of soil nutrients, heavy precipitation, high mean monthly relative humidity and optimum temperature range supported luxuriant growth which was realized as higher biomass accumulation and hence higher carbon accumulated.
모델을 통한 지구의 탄소순환 과정을 정확한 예측과 검정을 위해서는 다양한 생태계에 대한 정확한 실측자료가 요구된다. 본 연구는 엔진부착형 패러그라이더로 손쉽게 얻을 수 있는 공중사진과 현장 관측을 통해 다양한 형태로 축적된 초원 생태계의 유기물(탄소량)을 정량하고 천이의 진행에 따라 초원 생태계의 유기물의 축적형태가 어떻게 변화할 것인가에 대해 고찰하였다. 연구결과 조사대상 지역의 주요 우점종은 서양미역취, 띠, 억새의 3종이었고, 각각의 군락에 축적된 유기물량은 서양미역취 군락이 7.00 kg $m^{-2}$, 띠군락이 9.18 kg $m^{-2}$, 억새군락이 12.68 kg $m^{-2}$ 로 천이후기로 진행할수록 높아지는 경향을 나타냈다. 하지만 토양에 축적된 유기물량은 반대의 경향을 나타냈다. 토양에 축적된 유기물이 적어짐에도 불구하고 군락이 축적된 총유기물량이 증가하는 이유는 억새군락이 가진 현존량이 증가하기 때문으로 나타났다. 초원생태계에서 천이계열상 가장 후기에 나타나는 억새군락의 우점도 증가는 지상에 온대초원생태계의 탄소축적량 증가에 기여할 것으로 사료된다.
Background: In order to investigate organic carbon distribution, carbon budget, and cycling of the subalpine forest, we studied biomass, organic carbon distribution, litter production, forest floor litter, accumulated soil organic carbon, and soil respiration in Taxus cuspidata forest in Halla National Park from February 2012 to November 2013. Biomass was calculated by using allometric equation and the value was converted to $CO_2$ stocks. Results: The amount of plant organic carbon was $13.60ton\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ in 2012 and $14.29ton\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ in 2013. And average organic carbon introduced to forest floor through litter production was $0.71ton\;C\;ha^{-1}year^{-1}$. Organic carbon distributed in forest floor litter layer was $0.73ton\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ on average and accumulated organic carbon in soil was $51.13ton\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ on average. In 2012, Amount of released $CO_2$ from soil to atmosphere was 10.93 ton $CO_2ha^{-1}year^{-1}$. Conclusions: The net ecosystem production based on the difference between net primary production of organic carbon and soil respiration was $-1.74ton\;C\;ha^{-1}year^{-1}$ releasing more carbon than it absorbed.
지역적 규모의 탄소순환과 저장량 변화에 대한 자료는 지구적 규모의 탄소순환 형태 변화를 예측하는 중요한 자료가 된다. 따라서 다양한 지역적 규모의 생태계에 대한 자료 수집은 필수적이다. 본 연구는 국내 다양한 생태계 중 자연성이 높은 국립공원지역 산림 생태계의 탄소축적량을 산정하여 자연군락이 축적 가능한 탄소축적 잠재량을 평가하기 위해 진행되었다. 연구대상지인 덕유산국립공원은 신갈나무 우점군락 10,881.5 ha (47.2%), 굴참나무 우점군락 2,314.6 ha (10.0%), 소나무 우점군락 1,952.6 ha (8.5%), 졸참나무 우점군락 402.9 ha (1.7%) 등이 분포하고 있는 것으로 조사되었다. 조사구는 군락의 분포지역을 확인하고, 수목밀도와 종조성 등을 고려하여 선정하였고, biomass 탄소축적량을 산정하기 매목조사를 실시하였다. 각 매목조사구 내 토양샘플구 ($30cm{\times}30cm$)를 각 3개씩 설치하여 토양 탄소축적량을 조사하였다. Biomass 탄소축적량과 토양 탄소축적량은 신갈나무 우점군락에서 각각 1,749,000 tC와 7,776,000 tC로 가장 높은 값이 측정되었다. 군락별 전체 생태계에 축적되어 있는 탄소량은 신갈나무 우점군락과, 굴참나무 우점군락, 졸참나무 우점군락, 소나무 우점군락에서 각각 9,536,000 tC, 1,405,000 tC, 147,000 tC, 346,000 tC로 나타났다. 또한 덕유산국립공원의 전체 생태계 탄소축적량은 11,434,000 tC로 산정되었다.
In this study, the variations of the carbon dioxide fluxes were investigated with soil temperatures in the grassplot and seasonal variations of carbon dioxide concentrations and fluxes were analysed. Soil temperatures, carbon dioxide concentrations and fluxes were measured on the grassplot in Pukyong National University. Field measurements were carried out 25 times from March in 2010 to March in 2011 with nine points on the grassplot. Seasonal variations of carbon dioxide concentrations and fluxes showed an inverse relation. In summer, carbon dioxide concentrations are lower and carbon dioxide fluxes are higher. In winter, carbon dioxide concentrations are higher and carbon dioxide fluxes are lower. On the grassplot, carbon dioxide emission rate increase when the soil temperature is more than $20^{\circ}C$ and the emission rate decrease when the soil temperatures are less than $10^{\circ}C$. When the accumulated rainfall for five days before measurement day is 20~100 mm, it is showed that the more rainfall, the more carbon dioxide emissions. Carbon dioxide emission rate from the grassplot to the upper atmosphere was increased or decreased by the factors such as soil temperature, growth and wither of grass and rainfall. The results of this study showed that the emission of carbon dioxide in the grassplot is dominantly controlled by seasonal factors (especially soil temperature and rainfall).
생태계가 담당하는 기능의 크기와 그 변화에 관여하는 환경요인과의 상호관계성 도출은 생태계의 과학적 속성 이해에 필수불가결한 요소이다. 본 연구는 수변의 특이적 환경조건에 의해 주기적인 교란과 토양 퇴적환경이 발달하는 하천 수변지역에 형성되어 있는 하천식생에 대해 토양탄소축적량을 정량하고 그러한 식생의 토양으로부터 방출되는 토양호흡과 환경요소 자료를 수집하여 각 요소의 상호간의 관계성을 분석하였다. 남한강 여주지역에서 물억새, 달뿌리풀, 버드나무에서 토양호흡은 2009년 8월부터 11월까지 각 군락에서 수집하였으며, 토양탄소축적량은 각 군락의 3지점에서 수집하였다. 토양호흡은 지온변화에 민감하게 반응하였으며, 가장 높게 관찰되는 8월의 토양호흡값은 달뿌리풀군락, 물억새군락, 버드나무군락에서 각각 $1,539mgCO_2\;m^{-2}$, $1,200mgCO_2\;m^{-2}$, $1,215mgCO_2\;m^{-2}$으로 측정되었다. 이러한 자료를 바탕으로 산정한 연간 토양호흡량은 달뿌리풀군락, 물억새군락, 버드나무군락에서 각각 $19.8tCha^{-1}yr^{-1}$, $30.1tCha^{-1}yr^{-1}$, $22.0tCha^{-1}yr^{-1}$으로 산정되어 물억새군락의 토양에 가장 높은 탄소가 축적된 것으로 평가되었다. 한편, 토양탄소축적량 (리터층+토양층)은 달뿌리풀군락, 물억새군락, 버드나무군락에서 각각 $40.6tCha^{-1}$ (1.9+38.7), $46.9tCha^{-1}$ (43.0+3.9), $31.2tCha^{-1}$ (28.9+2.3)으로 물억새군락의 토양에 가장 많은 탄소가 축적된 것으로 조사되었으며 이는 물억새군락의 높은 지상부 생산성에서 기인하는 것으로 판단된다.
1) The aim of present investigation is to elucidate the relation of the balance of the production and decomposition of the fir litter. in Kwangnung plantation stands. 2) The decay constant, K, of litters was 0. 185 for the fir stand at Kwangnung. 3) The mode for the accumulation of organic carbon ($C_a$) is $c_a$= $610(1-e^{-0.185t})$), and for the decay of organic carbon (C) C = $610(1-e^{-0.185t})$. 4) The time required for the decay of half of the accumulated organic carbon in the fir stand is 3. 74 years and for 99% of elimination 27.02 years. 5) The litters of Abies holophylla killed by heat and washed with alcohol-benzol, with hot water, or with both alcohol-benzol and hot water were incubated after inoculated with suspension of firwood soil. Plate counts were made of fungi and bacteria from time to time. 6) Removal of the alcohol-benzol soluble substance stimulates at the beginning of the decay the growth of fungi and also of bacteria. 7) Removal of the water soluble fraction is detrimental to the growth of fungi in particular. 8) The distribution of soil microbial population is higher in both F and H horizon of the fir plantation soil in Kwangnung. However, the number of soil microorganisms decreases with the depth in forest soil.
1) The aim of present investigation is to elucidate the relation of the balance of the production and decomposition of the fir litter. in Kwangnung plantation stands. 2) The decay constant, K, of litters was 0. 185 for the fir stand at Kwangnung. 3) The mode for the accumulation of organic carbon ($C_a$) is $c_a$= $610(1-e^{-0.185t})$), and for the decay of organic carbon (C) C = $610(1-e^{-0.185t})$. 4) The time required for the decay of half of the accumulated organic carbon in the fir stand is 3. 74 years and for 99% of elimination 27.02 years. 5) The litters of Abies holophylla killed by heat and washed with alcohol-benzol, with hot water, or with both alcohol-benzol and hot water were incubated after inoculated with suspension of firwood soil. Plate counts were made of fungi and bacteria from time to time. 6) Removal of the alcohol-benzol soluble substance stimulates at the beginning of the decay the growth of fungi and also of bacteria. 7) Removal of the water soluble fraction is detrimental to the growth of fungi in particular. 8) The distribution of soil microbial population is higher in both F and H horizon of the fir plantation soil in Kwangnung. However, the number of soil microorganisms decreases with the depth in forest soil.
Increasing carbon dioxide emissions from fossil fuel use and land-use change has been perturbing the balanced global carbon cycle and changing the carbon distribution among the atmosphere, the terrestrial biosphere, the soil, and the ocean. SGCM(Simple Global Carbon Model) was used to simulate global carbon cycle for the IPCC emissions scenarios, which was six future carbon dioxide emissions from fossil fuel use and land-use change set by IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change). Atmospheric $CO_2$ concentrations for four scenarios were simulated to continuously increase to $600{\sim}1050ppm$ by the year 2100, while those for the other two scenarios to stabilize at $400{\sim}600ppm$. The characteristics of these two $CO_2$-stabilized scenarios are to suppress emissions below $12{\sim}13$ Gt C/yr by tile year 2050 and then to decrease emissions up to 5 Gt C/yr by the year 2100, which is lower than the current emissions of $6.3{\pm}0.4$ Gt C/yr. The amount of carbon in the atmosphere was simulated to continuously increase for four scenarios, while to increase by the year $2050{\sim}2070$ and then decrease by the year 2100 for the other two scenarios which were $CO_2$-stabilized scenarios. Even though the six emission scenarios showed different simulation results, overall patterns were such similar that the amount of carbon was in the terrestrial biosphere to decrease first several decades and then increase, while in the soil and the ocean to continuously increase. The ratio of carbon partitioning to tile atmosphere for the accumulated total emissions was higher for tile emission scenario having higher atmospheric $CO_2$, however that was decreasing as time elapsed. The terrestrial biosphere and the soil showed reverse pattern to the atmosphere.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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