난온대 상록활엽수림의 생태계 물이용효율 계절 변동

양현영1*, 김아름1, 천정화1

(1국립산림과학원 산림생태연구과)

Seasonal Variations of Ecosystem Water Use Efficiency in a Warm-Temperate Evergreen Broad-leaved Forest

Hyunyoung Yang1*, A Reum Kim1, Jung-Hwa Chun1

(1Forest Ecology Division, National Institute of Forest Science)

요약: 난온대 상록활엽수림은 연중 잎이 있다는 점에서 낙엽활엽수림과 구분되며, 비엽면적이 높다는 점에서 상록침엽수림과는 구분된다. 그러나 상록활엽수림의 탄소 및 물 플럭스와 이들 간의 결합인 물이용효율의 계절 변동 및 조절요인에 대해서는 아직 충분히 이해되지 않고 있다. 본 연구에서는 한국 남부에 위치한 난온대 상록활엽수림에서 7년간 관측된 에디 공분산 자료를 이용하여 총일차생산량(GPP), 증발산량(ET), 생태계 물이용효율(WUE), 그리고 내재적 물이용효율(IWUE)을 정량화하였다. 또한 구조방정식 모형을 활용하여 GPP와 ET의 계절 변동을 조절하는 비생물적 및 생물적 요인을 평가하였다. 해당 산림은 겨울철에도 탄소 흡수원으로 기능하였으며, 연평균 GPP는 2176 ± 135 g C m⁻² yr⁻¹, ET는 596 ± 59 kg H₂O m⁻² yr⁻¹, 일평균 WUE는 4.15 ± 0.25 g C (kg H₂O)⁻¹, 일평균 IWUE는 20.3 ± 3.0 g C hPa (kg H₂O)⁻¹로 나타났다. WUE 구성 요소 중 온난하고 습윤한 시기에는 GPP의 주요 조절 요인이 하향단파복사(RSDN)였으며, 그 다음으로 기온(Tair)이 중요한 요인으로 작용하였다. 반면 ET는 주로 기온(Tair)에 의해 조절되었다. 한랭하고 건조한 시기와 연간 규모에서는 GPP와 ET 모두 기온(Tair)이 주요 조절 요인으로 나타났다. 하향단파복사(RSDN)와 기온(Tair)은 엽면적지수(LAI)를 증가시키는 요인으로 작용하였으나, 예상과 달리 LAI는 GPP와 ET에 영향을 미치는 매개 변수로 작용하지는 않았다. GPP와 ET가 비생물적 요인에 반응하는 방식의 차이가 본 산림 유형에서의 WUE와 IWUE를 결정하였으며, 이는 생태계 물이용효율을 평가함에 있어 대상지 특성의 중요성을 강조한다.

Abstract: Warm-temperate evergreen broad-leaved forests are distinguished from the deciduous broad-leaved forests in that their foliage is retained year-round and their specific leaf area is often higher than that of temperate evergreen coniferous forests. However, the implications of these traits for carbon and water fluxes and their coupling remain poorly understood. In this study, we quantified gross primary production (GPP), evapotranspiration (ET), water use efficiency (WUE), and intrinsic WUE (IWUE) using seven years of eddy-covariance measurements from a warm-temperate evergreen broad-leaved forest in southern Korea. We further evaluated the abiotic and biotic drivers of their seasonal variability using structural equation modeling. The forest acted as a carbon sink even during winter, with an annual GPP of 2176 ± 135 g C m⁻² yr⁻¹, ET of 596 ± 59 kg H₂O m⁻² yr⁻¹, a mean daily WUE of 4.15 ± 0.25 g C (kg H₂O)⁻¹, and a mean daily IWUE of 20.3 ± 3.0 g C hPa (kg H₂O)⁻¹. Among WUE components, the main driver of GPP during warm and humid period was incoming shortwave radiation (RSDN) followed by air temperature (Tair), whereas ET was primarily controlled by Tair. Cold and dry season and annual main drivers of GPP and ET were Tair. Although leaf area index (LAI) was increased by RSDN and Tair, it did not serve as a mediator affecting GPP and ET, contrary to our expectations. Differences in how GPP and ET responded to abiotic factors ultimately governed WUE and IWUE in this forest type, underscoring the importance of site-specific characteristics in evaluating ecosystem water-use efficiency.

사사: 본 연구는 국립산림과학원의 장기생태 연구(No. FE0100-2026-08-2025) 지원에 의해 이루어진 것임.