• 제목/요약/키워드: Vegetation growth pattern

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RCP 시나리오에 따른 미래 전지구 육상탄소순환 변화 전망 (Future Changes in Global Terrestrial Carbon Cycle under RCP Scenarios)

  • 이철;부경온;홍진규;성현민;허태경;설경희;이조한;조천호
    • 대기
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    • 제24권3호
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    • pp.303-315
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    • 2014
  • HadGEM2-CC 모델에서의 $CO_2$ 농도증가에 대한 RCP 시나리오의 결과는 21세기 말 전 지구 연평균 기온과 강수 증가가 전망되고 이에 따라 식물의 생산량 및 호흡량 증가가 전망된다. 20세기 말 일차생산량(GPP와 NPP), 호흡량, LAI가 21세기 말 기온 증가에 따라 증가하는 점은 기존의 Shao et al. (2013)와 유사하였다. 특히 이전 연구와 유사하게 21세기 말 일차생산량과 호흡량은 고위도보다 열대 저위도 지역에서 증가량이 더 컸다. 기온이 상승하고 강수량이 증가하면서 식생이 자라지 않던 나지 면적이 감소하였고, 이에 따른 식생 면적 증가는 식생의 생산량(GPP, NPP) 증가로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 C3 초지, 활엽수의 면적 증가가 뚜렷하였다. 이는 Beck and Goetz (2011)에서 언급한 대로 온난화에 따른 식생 면적 증가가 식생 생산성과 연관되어 $CO_2$ 흡수작용을 강화하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. Shao et al. (2013)에 따르면 21세기 말 누적 NEE는 증가가 전망되고 이는 특히 열대와 고위도 지역이 주요 흡수원으로 작용하였기 때문으로 그 원인을 설명하였다. 본 연구에서 사용된 HadGEM2-CC에서는 전 지구 평균적으로 NEE 흡수가 증가하는 경향은 동일하게 전망하며, 이는 열대보다는 북반구 고위도지역인 유라시아와 북미 대륙에서 증가한 흡수가 그 원인으로 분석되었다(Fig. 8). 앞서 Mynenl et al. (1997)에 따르면 기온상승에 따라 식생의 광합성활동, 생장시기 길이와 시작시기의 당겨짐을 보고하였다. 본 연구 실험에서도 이와 유사하게 미래에 기온 상승에 따라 식생 성장 기간이 길어지고 LAI도 증가하며 식생 지대가 점차 고위도로 북상할 것을 전망하였다(Figs. 5, 12b). 이에 따라 육상 생태계의 $CO_2$ 흡수량은 20세기 말보다 21세기 말에 증가하였고 우리나라가 속해있는 동아시아지역($90^{\circ}E{\sim}140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$)은 기온, 강수뿐 아니라 $CO_2$ 흡수량도 같은 위도대의 전 지구 동서평균보다 크게 모의되었다. RCPs에 따른 흡수율은 21세기 중반까지는 대기 중 이산화탄소 농도 변화율과 유사한 경향을 보이는데 RCP 8.5에서는 21세기 후반에 흡수 증가율이 감소하며 이는 Liddicoat et al. (2013) 에서 보인것과 유사하다. 하지만 대기 중 $CO_2$의 증가와 식생분포 지역의 확대에도 불구하고 21세기 말 육상생태계의 순생태계흡수량은 크게 증가하지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 기온 상승이 크게 일어난 21세기 후반부터 토양 호흡의 급격한 증가로 인하여 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력은 감소한 것에 기인하였다. 향후 본 연구결과의 유의성을 확보하기 위해 다양한 모델의 자료를 추가할 필요가 있다. Shao et al. (2013)에 따르면 미래 탄소 흡수 전망에 있어 전 지구 및 위도별 모의 결과가 모델마다 매우 다양한데 이는 지면생태모형 간의 식생역학, 물리과정의 차이로 해석된다. 미래 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다른 모델의 자료를 이용한 불확실성을 정량화 하는 것이 필요하며 이는 전 지구 및 지역별 탄소 순환 이해를 높이는 데 기여할 것이다.

몬순기후와 복잡지형의 특성을 갖는 광릉 산림유역의 물과 탄소순환에 대한 교차규모 연구로부터의 교훈 (Lessons from Cross-Scale Studies of Water and Carbon Cycles in the Gwangneung Forest Catchment in a Complex Landscape of Monsoon Korea)

  • 이동호;김준;김수진;문상기;이재석;임종환;손요환;강신규;김상현;김경하;우남칠;이부용;김승
    • 한국농림기상학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.149-160
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    • 2007
  • 광릉 슈퍼사이트에서 대기와 식생간의 에너지와 물질교환 규명은 지형과 식생의 복잡성으로 인해 많은 기술적인 어려움에 직면하고 있다. 따라서 KoFlux 연구에서는 상호보완적인 다중 분야의 연구를 통해 이러한 어려움을 극복하기 위한 시도를 해 오고 있다. 본 논문에서는 현재 진행중인 KoFlux 연구의 예비결과 중 특히 광릉사이트에서의 물/탄소수지, 물과 탄소순환의 상호관련성 그리고 몬순기후하의 생태계에서 탄소순환에 미치는 수문학적 요인의 중요성에 대해 중점적으로 논의하고자 한다. 광릉낙엽활엽수림의 순생태생산량 (NEP)은 광범위한 생태학적 연구결과에 따르면 약 ${\sim}2.6\;t\;C/ha/y$로 예상된다. 이를 미기상 플럭스 관측 결과와 함께 고려할 때 광릉 산림은 탄소의 중요한 육상흡원으로서 기능함을 예상할 수 있다. 다양한 생태수문 관측에 의해 규명된 유역단위 물수지에 의하면 연단위 전체강수량의 약 30-40%가 증발산(ET)에 해당함을 나타내고 있다. 광릉산림의 대표적인 수종인 졸참과 서어나무의 잎에서 얻어진 탄소 안정동위원소 조성에 근거하여 계산된 식물 성장기간의 평균 물이용효율(WUE)은 약 ${\sim}12\;{\mu}mol\;CO_2/mmol\;H_2O$에 해당된다. 얻어진 증발산량과 물이용효율은 유역단위의 생태계 생산량을 산출하는데 이용될 수 있다. 나이테 성장량과 토양호흡량의 연단위 변화는 강수량과 강수의 패턴에 의해 크게 영향을 받음을 보이고, 이는 몬순기후에 영향을 받는 동아시아 지역 생태계에서 탄소 순환과정이 수문학적 조건과 밀접한 상관관계를 가짐을 지시한다. 연구지역의 공간적 특성을 정량화하기 위해 관측지의 구조 및 기능적 단위를 규명하기 위한 연구가 진행되고 있고 이를 통해 서로 다른 시공간 규모에서 진행되고 있는 연구의 결과물을 체계적으로 연결 통합하고 나아가 보다 광역적인 규모에서 대표적인 물/탄소 수지를 산출하기 위한 연구가 시도되고 있다.

천성산 주걱댕강나무 개체군의 식생구조와 생육환경 (Vegetation Structure and Growth Environmet of Diabelia spathulata (Siebold & Zucc.) Landrein Population in Mt. Cheonseong, Korea)

  • 이명훈;유성태;장정걸
    • 한국자원식물학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.346-361
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    • 2021
  • 주걱댕강나무는 세계적으로 중국 남부·일본 혼슈 이남에 분포하며, 국내에서는 유일하게 경상남도 양산시 천성산에만 분포하는 분류군으로, 2003년도에 국내 야생 존재가 보고된 이래 지금까지 식생구조나 생육특성 등 일체 선행연구는 찾아볼 수가 없었다. 이에 본 연구는 주걱댕강나무 집단의 분포범위, 생육환경과 개체 특성에 대한 분석을 통해 주걱댕강나무의 적절한 현지 내·외 보전관리를 위한 기초자료를 확보하기 위해 수행하였다. 이번 조사를 통해 확인한 주걱댕강나무 개체군의 범위는 지리적으로 북위 35°24' 58"에서 35°26' 35", 동경 129°05' 43"에서 129°07' 04" 사이에 분포하고 있었으며 해발고도는 98 ~ 592 m, 반경 1.8 km 범위 내 능선과 사면, 계곡부 등 사방에 걸쳐 햇빛이 어느 정도 확보되는 곳에서 소규모 군락형태로 관찰되었다. 주걱댕강나무 개체군의 식생구조는 소나무군집, 신갈나무-주걱댕강나무군집, 졸참나무-주걱댕강나무군집, 개서어나무아군집으로 분류되었고, 교목층을 우점하는 특정 분류군(소나무, 참나무류, 개서어나무)의 편중으로 종간 균등성은 낮았으며, 우점도 또한 특정 종 우점에 근접하는 식생형을 보였다. 주걱댕강나무 개체군 20개 조사구에서 측정한 전 분류군의 평균 수고는 교목층 8 ~ 13 m, 아교목층 3.4 ~ 6 m, 관목층 1.2 ~ 1.7 m, 초본층 0.2 ~ 0.7 m 범위의 다층구조로 형성되어 있었다. 토양 유기물 함량은 비교적 높은 특징을 보였으나 모든조사구에서 토양산도(pH) 4.2 ~ 4.9의 강산성을 띠고 있어 식물생육에 요구되는 유효인산, 마그네슘 등 필수 원소는 불균형으로 나타났다. 또한 조사지 내 주걱댕강나무의 엽록소 함량은 36.74 ± 2.8로 식물구계학적으로 남부아구에 속하고, 주로 하층식생으로 분포하는 정금나무 집단의 35 ± 5.9와 유사하였으며, 수관열림도가 높아질수록 비례하여 엽록소 함량도 증가하는 양의 상관을 나타내었다. 주걱댕강나무 개체군은 입지특성과 층위에 따라 신갈나무, 철쭉, 털진달래, 쇠물푸레나무, 생강나무와 높은 양의 식생상관을 보였으며, 다층구조 수관층위에서 최고수고 3.4 m까지 형성되어 있었으나 평균 수고가 1.1 m로 주로 관목층과 초본층에 우점종으로 분포하였다. 주걱댕강나무의 개화 개체 수고는 최소 0.3 m에서 최고 3.4 m 범위였으며, 개화가 집중되는 수고는 1.0 ~ 1.8 m (평균수고 1.39 m) 사이였고, 평균개화율은 27.37%였다. 현지 내 보전에 있어서 임지 내 수목의 생장은 기후, 미세지형, 토양조건 등에 의한 입지환경의 영향을 크게 받는데, 이러한 입지환경 중 수목의 생육에 결정적인 역할을 하는 요소는 광도와 온·습도 등 기후적인 인자이다. 조사 대상지에서 주걱댕강나무 치수가 많은 곳은 교목층이 없거나 아교목층이 없어 상대적으로 수광이 용이한 곳이었으며, 양지환경을 선호하는 주걱댕강나무 특성을 감안할 때 교목층을 우점하고 있는 참나무류와 소나무, 아교목층과 관목층의 사람주나무, 쇠물푸레나무, 털진달래, 철쭉 그리고 초본층의 조릿대 등과 생육 경쟁관계 형성 또는 이들로 부터 피음을 받을 것으로 보여 주걱댕강나무 집단의 개체수 감소를 방지하고 주걱댕강나무가 선호하는 광 환경을 유지하기 위해서는 층위별로 밀도조절 등 관리가 요구되며, 이를 위해 지속적인 모니터링과 주변식물 종들의 적절한 제어가 필요할 것으로 판단된다.

가리(加里)와 온도주기성(溫度週期性)이 고구마 생육(生育) 및 인(燐)-32, 가리(加里)-42 동태(動態)에 미치는 영향(影響) (The Behaviors of Phosphorus-32 and Ptoassium-42 under the Control of Thermoperiod and Potassium Level)

  • 김용철
    • 한국토양비료학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.89-115
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    • 1968
  • 영양조건(營養條件)으로서 가리(加里)가 대사과정(代謝過程)의 활성화(活性化) 내지조정자(乃至調整者)라는 견지(見地)에서 가리공급수준과(加里供給水準) 생태적조정조건(生態的調整條件)이라고 볼 수 있는 온도주기성(溫度週期性)이 고구마 생육(生育)과 몇 가지 동위원소(同位元素) 동태(動態)에 미치는 영향(影響)을 살피었다. 역경배양하(礫耕培養下) 저수준가리구(低水準加里區)(3m.e/l)는 생장(生長)을 현저(顯著)히 억제(抑制)할 뿐 아니라 말기(末期)에는 대리(待異)한 생장점(生長點) 위조현상(萎凋現象) 등을 나타나게 하였다. 고수준가리구(高水準加里區)(14m.e/l) 특히 암기저온구(暗期低溫區)는 현저(顯著)한 초장(草丈), 마디수(數), 생체중증대(生體重增大)를 가져오고 질소효과와 비슷한 영양생장촉진생육상(營養生長促進生育相)을 나타냈으나 함유질소(含有窒素)를 분석(分析)한 결과 저수준가리구(低水準加里區)가 평균(平均) 2.86~3.23% 고수준가리구(高水準加里區)가 2.91~3.41%로서 큰 차이(差異)를 나타낸 것으로 볼 수 없다. 따라서 고수준가리구(高水準加里區)의 영양생장촉진형(營養生長促進型) 유도(誘導) 특히 초장촉진(草丈促進)은 가리(加里)가 질소흡수(窒素吸收)를 촉진(促進)한데 연유(然由)한 것이 아니라 가리자체(加里自體)의 효과로 보인다. 저수준가리구(低水準加里區)에서는 괴근형성(塊根形成)이 불능(不能)하였지만 고수준가리구(高水準加里區)에서는 영양생장촉진생육상(營養生長促進生育相)에 수반하며 질소효과와는 달리 후기(後期)에는 괴근형성(塊根形成)도 왕성(旺盛)하였다. 고수준가리구중(高水準加里區中)에서도 암기저온구(暗期低溫區)에서는 더욱 영양생장촉진경향(營養生長促進傾向)이 원저(願著)하고 암기고온구(暗期高溫區)에서는 지상부대지하부비(地上部對地下部比), 또는 괴근비(塊根比)가 월등(越等)하여 원래(元來)의 온도주기성(溫度週期性)의 효과가 고수준가리(高水準加里)에 의(依)하며 변화(變化)된 것으로 보인다. 인(燐)-32 가리(加里)-42의 개체당(個體當) 흡수(吸收) 및 흡수율(吸收率)은 고수준(高水準) 가리구(加里區)에서 현저(顯著)하고 특(特)히 괴근형성기(塊根形成期) 및 괴근생성(塊根生成)이 가장 왕성(旺盛)한 구(區)에서 증대(增大)되고 있나 p-32보다 k-42동태(動態)가 이점(點)에 관하여 더 활발(活潑)한 것을 볼 수 있다. 저수준가리구(低水準加里區)에서는 P-32, K-42의 지상부(地上部)로의 이동(移動)이 억제(抑制)되고 고수준가리구(高水準加里區)에서는 촉진(促進)되고 있다. 즉 가리(加里)가 인(燐)-32와 가리(加里)-42의 지상부전이(地上部轉移) 특(特)히 생장점(生長點)으로의 전이(轉移)에 밀접(密接)한 관계(關係)를 가지고 있다. 가리함량(加里含量)은 고수준가리구(高水準加里區)에서 높고 근신장기(根伸長期)보다 괴근형성기(塊根形成期)에 감에 따라 증가(增加)되고 있지만 인산함량(燐酸含量)은 별차이(別差異)가 없고 나토리움함량(含量)은 가리(加里)와 대조적(對照的)으로 정반대(正反對)의 경향(傾向)을 나타내고 있다. 가리(加里)는 온도주기성(溫度週期性)의 관여하(關與下) 고구마생장(生長)에 지리(持異)한 효과를 나타내고 또 P-32, K-42이동(移動)등 기본적(基本的) 대사과정(代謝過程)에 관여(關與)하기 때문에 공급량(供給量)이나 조건(條件)에 따라서 다양적효과를 가질 수 있는 영양요소(營養要素)라고 본다. 본연구(本硏究)를 지도(指導)하신 조백현원자력위원(趙伯顯原子力委員)과 협조(協調)하여주신 국제원자력기구(國際原子力機構) 및 가리연구회(加里硏究會)에 심사(深謝)한다.

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