아까시나무, 신갈나무, 잣나무, 메타세쿼이아 조림지의

토양호흡과 세근의 형태적 특성

임승원1*, 송규홍1, 장지원1, 이세희1, 노남진2

(1강원대학교 산림환경시스템학과, 2강원대학교 산림과학부)

Soil Respiration and Fine Root Morphological Traits for Robinia pseudoacacia, Quercus mongolica, Pinus koraiensis, and Metasequoia glyptostroboides Plantations

Seung Won Lim1*, Kyuhong Song1, Ji Won Jang1, Se Hee Lee1, Nam Jin Noh2

(1Department of Forestry and Environmental Systems, Kangwon National University,

2Division of Forest Science, Kangwon National University)

요약: 본 연구는 수종 간 세근의 형태적 특성 차이가 토양호흡 발생속도에 미치는 영향을 규명하여 산림생태계 내 지하부 탄소순환에 대한 이해를 높이고자 수행되었다. 이를 위해 서울시 안산에 유사한 시기에 조성된 아까시나무, 신갈나무, 잣나무, 메타세쿼이아 임분 내 각 12지점을 대상으로 2023년 6월부터 2024년 6월까지 계절별 토양호흡 속도를 측정하였다. 토양온도와 토양수분함량을 측정하여 온도와 수분변화에 대한 토양호흡 속도 반응을 분석하였고, 조림지별 4개의 400cc 토양시료를 채취한 후, 토양 내 세근 바이오매스, 직경별 길이, 표면적, 부피를 측정하고, 토양호흡 속도와의 상관관계를 분석하였다. 연구 결과, 토양호흡 속도는 토양온도와 양의 상관관계(r=0.77, p<0.001)를 보였으나, 토양수분함량과는 음의 상관관계(r=-0.33, p<0.001)로 나타났다. 토양온도에 대한 민감성(Q10)은 수종 간 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 토양온도 25℃에서의 토양호흡 예측값(R25, µmol m-2 s-1)은 아까시나무(6.20±0.38), 신갈나무(6.33±0.18) 조림지와 메타세쿼이아(5.00±0.45) 조림지 간 유의적 차이가 나타났다(p<0.01). 세근(0-0.5mm) 특성은 뿌리 길이, 표면적, 부피에서 수종 간 유의적 차이를 보였고, 세근 길이(r=0.64), 표면적(r=0.62), 부피(r=0.60)는 R25와 유의미한 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 수종 간 세근의 형태적 특성 차이가 비교적 고온의 토양환경에서 지하부 탄소순환에 더 큰 영향을 줄 수 있다는 것을 시사한다. 향후 토양유기물, 토양미생물 특성과 함께 조림수종에 따른 지하부 탄소동태 변화를 종합적으로 분석할 예정이다.

Abstract: In this study, our objective is to better understand the belowground carbon cycle in forest ecosystems by examining relationships between soil respiration rates (Rs) and morphological traits of fine roots. For this purpose, we measured Rs seasonally from June 2023 to June 2024 at a total of forty-eight points within Robinia pseudoacacia, Quercus mongolica, Pinus koraiensis, and Metasequoia glyptostroboides plantations located in Mt. An, Seoul. We measured soil temperature (Ts) and soil water content (SWC) to analyze Rs correlated with the changing of the soil environment. Also, we sampled four soils per each plantation with 400cc core sampler to analyze the correlations between Rs and morphological traits of fine roots such as biomass, length, surface area, and volume by diameter classes. The results showed that Rs was positively correlated with Ts (r=0.77, p<0.001) while negatively correlated with SWC (r=-0.33, p<0.001). The temperature sensitivity of soil respiration (Q10) showed no differences among the plantations, but Rs normalized at 25℃ (R25, µmol m-2 s-1) was higher in R. pseudoacacia (6.20±0.38) and Q. mongolica (6.33±0.18) compared to M. glyptostroboides (5.00±0.45). Morphological traits of fine root showed significant differences  among the plantations in 0-0.5mm diameter root length, surface area, and volume, and these root traits were significantly correlated with R25 (length: r=0.64, surface area: r=0.62, volume: r=0.60). These results indicate that the impact of variations in morphological traits of fine root among the plantations on soil carbon cycling is significant in relatively warm soil environments. Our future studies on soil organic matters and soil microbial traits will be necessary to comprehensively understand the differences in carbon dynamics among plantations.

Keywords: belowground, black locust, carbon dynamic, dawn redwood, Korean pine, oak

사사: 본 연구는 한국임업진흥원(RS-2024-00402624)의 지원으로 수행되었음.