가뭄에 대한 한국 아고산대 주요 수종의 반응 패턴 분석

이승재1*, 이아림1, 신동빈1, 변준기2, 오승환3

(1경북대학교 임학과, 2경북대학교 산림과학·조경학부)

Analysis of Response Patterns of Major Tree Species in the Korean Sub-alpine Zone to Drought

Seung-Jae-Lee1*, A-Rim Lee1, Dong-Bin Shin1, Jun-Gi Byeon2, Seung-Hwan Oh3

(1Department of Forestry, Kyungpook National University,

2Division of Forest Resource Conservation, Baekdudaegan National Arboretum,

3School of Forest Sciences and Landscape Architecture, Kyungpook National University)

요약: 전 세계적인 기후변화로 인해 가뭄과 같은 기상이변의 빈도와 심각성은 더욱 높아질 것으로 예상된다. 극심한 가뭄의 본질적인 복잡성을 고려할 때 가뭄 반응에 따른 나무의 반응 패턴을 정량화하는 것은 전 세계적으로 매우 중요하다. 본 연구는 우리나라 아고산대 지역의 주요 우점종인 분비나무, 가문비나무, 신갈나무와 사스래나무를 대상으로 가뭄 반응에 따른 반응 패턴을 분석하였다. 우리는 극심한 가뭄에 대한 나무 수준 탄력성(저항, 회복 및 탄력성) 변화를 가뭄 강도와 시기에 따라 정량화하였다. 또한, 가뭄 시기와 강도에 따른 종별 반응의 차이를 평가하기 위해 Generalized Additive Mixed Model (GAMM)를 사용하였다. 분석 결과, 분비나무와 가문비나무는 높은 수준의 회복력과 탄력성을 보이는 반면 사스래나무 신갈나무는 높은 저항성을 나타내었다. 종별 반응은 가뭄 강도와 일치하며, 가뭄 전 방사형 성장이 증가함에 따라 저항, 회복 및 탄력성이 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 가문비나무는 분비나무와 비교하여 극심한 가뭄을 겪을 경우 성장 수준이 급격하게 감소하였으며, 사스래나무는 신갈나무와 비교하여 극심한 가뭄에 취약하였다. 우리의 연구는 가뭄 반응에 대한 종별 서로 다른 반응 패턴을 가지고 있음을 발견하였으며, 가뭄 강도는 종별 가뭄 반응 패턴을 주도하는 주요 요인임을 확인하였다. 아울러 가뭄 전 SPEI < -1인 수분 상태는 나무의 저항, 회복 및 탄력성에 영향을 미치는 주요 요인이 아님을 밝혀내었다.

Abstract: The frequency and severity of weather anomalies, such as droughts, are expected to increase worldwide due to global climate change. Given the inherent complexity of severe droughts, quantifying tree response patterns to drought is of great global importance. This study analyzed the response patterns to drought of major dominant species in the northern temperate region, specifically Abies nephrolepis, Picea jezoensis, Quercus mongolica, and Betula ermanii. We quantified changes in tree-level resilience (resistance, recovery, and resilience) to severe drought based on drought intensity and timing. Additionally, we used a Generalized Additive Mixed Model (GAMM) to evaluate species-specific responses to drought timing and intensity. The analysis results showed that A. nephrolepis and P. jezoensis exhibited high levels of recovery and resilience, while B. ermanii and Q. mongolica showed high resistance. Species-specific responses were consistent with drought intensity, and resistance, recovery, and resilience significantly decreased with increased radial growth prior to the drought. Compared to A. nephrolepis, P. jezoensis experienced a sharp decline in growth during severe droughts, while B. ermanii was more vulnerable to severe droughts than Q. mongolica. Our study found distinct species-specific response patterns to drought, with drought intensity being a key factor driving these patterns. Furthermore, it was revealed that the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) is not a major factor affecting tree resistance, recovery, and resilience.

Key words: Pre-drought radial growth, Growth response patterns, Climate change

사사: 본 연구는 국립백두대간수목원 연구과제(2022-KS-OB-02-01-03)의 지원과 산림청(한국임업진흥원) 산림과학기술 연구개발사업(RS-2024-00404388)의 지원에 의하여 이루어진 것입니다.