• 환경생물
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• 제34권4호
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• pp.257-263
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• 2016

본 연구는 영년생 작물 중 배 재배지의 탄소수지 평가를 위하여 전남 나주 욱곡리 배 재배지에서 토양호흡, 초본류의 생태계순생산량 그리고 배 과수의 바이오매스와 배 재배지에서의 생태계순교환량을 측정하였다. 2015년 배 재배지의 연간 토양호흡량은 약 $25.6ton\;CO_2\;ha^{-1}$이었다. 바이오매스 측정을 통해 측정된 배나무 수체에 저장된 $CO_2$ 양은 $(-)27.9ton\;CO_2\;ha^{-1}$이었으며, 전정된 가지에 저장된 $CO_2$ 양은 약 $(-)12.6ton\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$이었다. 배 재배지 임상 하부에 자생하는 초본류 광합성에 의해 흡수된 $CO_2$ 양은 $(-)5.2ton\;CO_2\;ha^{-1}\;yr^{-1}$이었다. 이를 배 재배지 단위에서의 $CO_2$ 배출량과 흡수량으로 구분하여 보면, 연간 1 ha당 약 25.6 ton이 대기 중으로 배출되었으며 대기로부터 흡수된 $CO_2$는 약 (-)45.7 ton이었다. 이를 합산하면 연간 약 (-)20.1 ton의 $CO_2$가 대기 중으로부터 배 재배지로 흡수되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 미기상학적인 방법을 이용하여 측정한 배 재배지 대기와 작물 및 토양권 간의 연간 $CO_2$ 교환량 $(-)17.8ton\;ha^{-1}$와 큰 차이를 보이지 않았다. 이러한 다양한 접근 방법을 이용한 연구는 배 재배지뿐만 아니라 영년생 작물 재배지 단위에서 농업생태계 구성요소들 간의 $CO_2$ 흐름을 파악하여 보다 효율적인 탄소수지 평가 연구를 위한 방법론을 제시하고 향후 농업생태계가 탄소 흡수원으로서 인정받기 위한 후속 연구의 기초 데이터로 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 생태와환경
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• 제35권4호통권100호
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• pp.306-311
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• 2002

습지내의 용존유기탄소의 함량과 구성은 이차생산, 다양한 생지화학적 반응, 그리고 수생태계의 기능에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 북구이탄습지 (bog, fen, swamp)의 공극수내의 용존유기탄소와 페놀계열 물질의 농도를 1997년도에 1년에 걸쳐 조사하였다. 일반적인 미생물의 활성 (토양 호흡도)와 페놀산화효소의 활성도 측정하여, 용존유기탄소와 페놀계열 물질의 변화에 대한 기작을 밝히고자 했다 용존유기탄소 농도는 25.5-45.4 (bog), 29.2-71.4 (fen), 13.5-87.6 (swamp) mg/L를 보였고, 페놀계열 물질의 경우에는 13.3-45.4 (bog),7.6-29.5 (fen),4.9-30.8 (swamp) mg/L의 변화정도를 보였다. Swamp에서의 계절적인 변화양상을 살펴보면, 낙엽생산이 용존유기탄소의 변화에 많은 영향을 미침을 알 수 있었다 Bog에서의 미생물활성도와 페놀산화효소의 활성이 가장 낮게 나타났는데 이것이 bog내의 높은 페놀계열물질의 농도를 야기시킨 것으로 사료된다. 본 연구의결과는 습지내 용존유기탄소의 양 뿐만 아니라 그 화학적인 구성이 습지 생지화학에서 중요함을 보여주었다.

• 한국산림과학회지
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• 제109권3호
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• pp.271-280
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• 2020

본 연구는 유사한 입지에서 생육한 소나무와 굴참나무 임분을 대상으로 시비에 따른 토양 CO₂ 방출량을 비교하기 위해 수행하였다. 성숙한 소나무와 굴참나무 임분을 대상으로 시비처리 전 캘리브레이션 기간(2015년 3월~2016년 2월)을 가진 후, 2016년 3월에 복합비료를 표면 시비하였다. 토양 CO₂ 방출량은 2015년 3월부터 2017년 2월까지 2년 동안 매월 측정하였다. 토양 CO₂ 방출량의 월별 변동은 굴참나무와 소나무 임분 모두 시비 전(2015~2016년)과 시비 후(2016~2017년) 유사하였다. 연평균 토양 CO₂ 방출량의 경우 소나무 임분의 시비구는 2015~2016년 1.620 μmol m^-2 s^-1였으나 2016~2017년 2.180 μmol m^-2 s^-1로 유의적으로 증가(P < 0.05)하였으며, 굴참나무 임분의 시비구도 2015~2016년 1.557 μmol m^-2 s^-1에서 2016~2017년 1.977 μmol m^-2 s^-1로 약 0.420 μmol m^-2 s^-1 정도 증가하였다. 그러나 비시비구는 두 임분 모두 2015~2016년과 2016~2017년 사이 토양 CO₂ 방출량에 유의적인 차이가 없었다. Q₁₀ 값은 굴참나무 임분의 시비구가 2015~2016년 3.14에서, 2016~2017년 3.41로 증가하였으나 소나무 임분의 시비구는 Q₁₀ 값에 변화가 없었다. 비시비구의 Q₁₀ 값의 경우 굴참나무 임분은 2015~2016년에 3.85였으나, 2016~2017년은 3.69로 감소하였으며, 소나무 임분은 2015~2016년은 3.15였으나, 2016~2017년은 3.65로 증가하였다. 본 연구 결과에 따르면 유사한 입지환경에서 생육한 소나무와 굴참나무 임분의 토양 CO₂ 방출량은 시비 후 증가하였으며, 시비에 따른 토양 CO₂ 방출은 소나무 임분이 굴참나무 임분에 비해 반응이 크게 나타났다.

• 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.

• 한국환경생태학회지
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• 제30권1호
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• pp.110-117
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• 2016

낙엽은 육상 생태계에서 영양원소의 주요 원천이며, 낙엽의 분해는 토양의 비옥도를 유지하고, 식물의 생장을 위한 영양원소의 방출 뿐 아니라 이산화탄소의 배출을 조절하는 생물계에서 가장 중요한 과정 중 하나이다. 본 연구는 지구온난화로 인해 그 분포역의 확대가 예상되는 상록활엽수인 동백나무를 대상으로 낙엽의 분해율 및 분해과정에 따른 영양원소의 함량 변화를 파악하기 위해 진행되었다. 실험은 전라남도 완도군 주도 상록활엽수림에서 2011년 12월부터 2013년 12월까지 731일간에 걸쳐 수행되었다. 동백나무 낙엽은 기타 상록활엽수 낙엽에 비해 작고 두꺼우며 단단한 재질을 가지고 있고, 비교적 높은 수용성물질과 셀룰로즈, 리그닌의 함량을 나타내었다. 분해 시작 후, 731일 경과 된 동백나무 낙엽의 잔존율은 42.6%이고 분해상수(k)는 0.427으로 나타났다. 동백나무 낙엽의 탄소 함량은 44.6%를 나타내었고, 분해과정에 따른 탄소의 잔존량은 낙엽 잔존량의 변화와 거의 일치하는 경향을 나타내었다. 질소와 인의 초기 함량은 각각 0.47%와 324.7mg/g을 나타내었다. 질소의 잔존량은 분해 초기 증가하여 최고 1.66배까지 증가하였지만, 점차 감소하여 731일 후 초기양의 1.18배를 나타내었다. 인의 경우 최고 1.64배까지 증가하였고 731일 후 1.15배를 나타내었다. 동백나무 낙엽의 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 나트륨 잔존량은 분해과정에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 칼륨의 경우 빠르게 감소하여 8.9%의 잔존율을 보였다. C/N, C/P 초기 비율은 각각 94.87과 1368.5로 나타났지만, 분해가 진행됨에 따라 현저하게 낮아지는 경향을 나타내었다. 이는 질소와 인의 함량이 초기 함량에 비해 최대 2.78배와 2.68배까지 증가하였기 때문이다. 본 연구의 결과 동백나무의 낙엽은 조사기간 동안에 질소와 인에서는 부동화가, 나머지 원소에서는 무기화가 진행되는 것을 확인하였다.