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ISSN : 1226-9999(Print)
ISSN : 2287-7851(Online)
Korean J. Environ. Biol. Vol.33 No.4 pp.459-467
DOI : https://doi.org/10.11626/KJEB.2015.33.4.459

A Study of Accumulated Ecosystem Carbon in Mt. Deogyusan, Korea

Seok-hee Jeong, Ji-young Eom, Ji-hye Jang, Jae-ho Lee1, Koo-hyun Cho2, Jae-seok Lee*
Biological Science, Konkuk University
1National Institute of Ecology
2Forest Practice Research Center, National Institute of Forest Science
Corresponding author: Jae-seok Lee, Tel. 02-450-3411, Fax. 02-447-3411, jaeseok@konkuk.ac.kr
November 30, 2015 December 16, 2015 December 16, 2015

Abstract

Understanding of a carbon storage in a regional scale ecosystem is a very important data for predicting change of global carbon cycle. Therefore, the real data collected in the various ecosystems are a very useful for enhancing accuracy of model prediction. We tried to estimate total accumulated ecosystem carbon in Deogyusan National Park (DNP) with naturally well preserved ecosystem. In DNP, vegetations were classified to four main communities with Quercus mongolica community (12,636.9 ha, 54.8%), Quercus variabilis community (2,987.0 ha, 13.0%), Pinus densiflora community (5,758.0 ha, 25.0%), and Quercus serrata community (402.9 ha,1.7%). Biomass and soil carbons were estimated by the biomass allometric equations based on the DBH and carbon contents of litter and soil (0~30 cm) layers collected in 3 plots (30 cm×30 cm) in each community. The biomass and soil carbons were shown as high value as 1,759,000 tC and 7,776,000 tC, respectively, in Quercus mongolia community in DNP area. In Quercus mongolica, Quercus variabilis, Quercus serrata, Pinus densiflora communities, the accumulated ecosystem carbon were shown 9,536,000 tC, 1,405,000 tC, 147,000 tC, 346,000 tC, respectively. Also, the total ecosystem carbon was estimated with 11,434,000 tC in DNP.


덕유산의 생태계 탄소축적량 산정에 관한 연구

정 석희, 엄 지영, 장 지혜, 이 재호1, 조 구현2, 이 재석*
건국대학교 생명과학과
1국립생태원
2산림생산기술연구소

초록


    Rural Development Administration
    PJ0100132015

    서 론

    육상생태계에서 산림생태계는 가장 큰 탄소 저장고로 탄 소저장량의 변화 및 변동 연구의 주요한 주제이며 (McCarl and Schneider 2001; IPCC 2014), 전 지구적 탄소순환의 조 절요인으로 작용하므로 산림의 올바른 관리는 지구 온난화 및 기후변화에 긍정적 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 지구 상 면적에서 산림은 41억 ha의 면적을 차지하고 있으 며, 육상생태계에서 지상부 탄소축적량의 80%를 저장하고 있다.

    산림생태계의 탄소 저장 및 축적은 크게 식생권과 토양권 으로 구분되고 (Kim and Kim 1988; Lee 2012), 토양권은 식 생권보다 많은 양의 탄소가 축적되어 있는 것으로 보고되고 있다 (Whittaker and Marks 1975; Post and Kwon 2000). 따 라서 지구적 탄소순환의 이해에는 식생권 만을 연구 대상으 로 삼는 것이 아닌 토양권 탄소축적량의 파악도 병행하여야 한다 (Kwon et al. 2005; Kwon and Lee 2006). 특히, 토양권 에 축적된 탄소는 해당 생태계의 식생군락과 높은 연관성을 보이기 때문에 토양과 대기 간 탄소순환에 있어 생태계의 식생변화는 중요한 요인으로 작용한다 (Lee 2004).

    우리나라의 산림면적은 총 637만 ha로 국토 총면적의 64% 를 차지하며 14억 5천 톤의 탄소를 축적하고 있는 것으로 보고되고 있다 (Weon 2012). 국내 산림면적의 6.6%는 국립 공원으로 지정되어 있으며, 국립공원은 일반 국유림과 사유 림과는 달리 산림의 군락, 구조, 기능 등의 생태학적 요소들 을 자연 그대로 유지 및 관리 (Lee et al. 1994; Kim 2012) 하 고 있어 생태계 다양성이 뛰어난 생태계이다. 이러한 국립공 원의 특성은 해당 지역의 생태계를 대표할 수 있어 국립공원 내 산림의 토양 및 바이오매스 (biomass) 탄소축적량의 연구 는 그 의미가 크다고 할 수 있다. 현재 국내 국립공원에 관한 연구는 산림생태계를 구성하는 요소인 산림의 주요 식생분 포 연구 (Kim et al. 2010; Kim et al. 2011; Gwon et al. 2013; Kim et al. 2013), 산림 식생의 군락 구조 분석 (Kim 1971; Kim et al. 2011), 식생의 천이 등에 관한 연구가 주를 이루 며 산림의 biomass 탄소축적량 분석 관련 연구 (Lee 2011, 2012)는 매우 부족한 실정이다.

    본 연구에서는 식물구계 상 남부아구에 속하며, 지리적으 로는 백두대간의 중, 남부지역의 중심부에 해당하는 지역으 로 생태학적인 측면에서 매우 중요한 위치를 점하고 있는 (Kim et al. 2013) 덕유산국립공원을 대상으로 국립공원 내 주요 생태계의 biomass 탄소축적량 및 토양권 탄소축적량의 파악 및 식생군락의 상호관계를 해석하여 교란되지 않는 산 림 생태계에 대한 탄소축적량 특성의 이해를 높이는 데 본 연구의 목적이 있다.

    재료 및 방 법

    1.조사지 개황

    덕유산국립공원은 지리적으로 N 35°45ʹ~36°00ʹ, E 127° 39ʹ~127°50ʹ에 위치하고, 행정구역상으로는 전북 무주와 장 수, 경남 거창과 함양군 등 2개 도 4개 군에 주로 위치하고 있다 (http://deogyu.knps.or.kr/front/portal/visit/).

    식물구계로는 한반도 남부아구에 속하며, 생물기후구계도 중 중남부내륙형에 속한다 (Yim and Kira 1975). 기후는 한 반도 남부의 난온대성기후와 북부의 대륙성기후의 중간적 특색을 갖는다. 지난 30년간 (1971~2000년)의 주요 기상 자 료를 종합하면 연평균기온은 11.5℃이며, 강수량은 1,265.9 mm로 나타났다 (Korea National Park Service 2004).

    2.식생분포 면적

    덕유산국립공원의 현존식생분포는 1 : 25,000 도엽의 지형 도에 환경부의 생태자연도 (http://egis.me.go.kr/egis/home/main.asp)와 산림청의 임상도 (http://fgis.forest.go.kr/fgis/)를 중첩하여 AutoCAD상에서 작성하였다. 작성된 현존식생도 를 바탕으로 해당 지역에서 점유 면적이 높은 순으로 우선 순위를 정하였다. 정해진 군락에 대하여는 현지 조사를 바탕 으로 조사 가능 여부 (접근성)와 수목 밀도, 수고, 종조성, 생 육지의 입지조건 등과 같은 생태학적 측면에서 해당 군락이 덕유산 지역에서 대표성을 나타낼 수 있는지를 판단하여 정 밀 조사구로 설정하였다.

    현존식생도에 우점하는 수종에 따라 하나의 군락으로 분 류하였고, 그에 따른 면적을 산출하였다. 주요 군락별로 산정 된 탄소축적량에 각각의 면적을 곱해 덕유산국립공원 전체 면적에 대한 탄소축적량으로 환산하였다.

    3.Biomass 탄소축적량

    Biomass를 산정하기 위해 매목조사를 실시하였으며, 매목 조사는 조사구로 선정된 군락의 내부에 교목층을 구성하고 있는 수목의 수고에 해당하는 개략적인 높이를 조사한 후, 방 형구의 한 변 길이로 정하여 교목의 수고에 따라 다양한 조 사 방형구 (100 m2~400 m2)를 설치하였다. 조사구 내부에 위 치하는 직경 5 cm 이상 되는 수목에 대하여 DBH (Diameter at breast height)를 측정하고 식물종명을 기록하였다.

    수종별 흉고직경 (DBH)에 의한 biomass 상대생장식 Y= aDb 및 흉고직경과 수고에 의한 biomass 상대생장식 Y= a(D2H)b이 있지만, 산림과학원 (2010)에 의하면 흉고직경 (D) 과 수고 (D2H)의 biomass를 비교한 결과, 흉고직경만을 독립 변수로 하는 biomass 상대생장식과 차이가 별로 없는 것으 로 나타났다 (Korean Forest Research Institute 2010). 따라서 본 연구에서는 조사 한 방형구 내의 임목의 흉고직경을 상 대생장식에 적용하여 단위면적당 biomass를 산정하였으며, 수고는 부수적인 자료로 활용하였다.

    4.리터층 탄소축적량

    각 임목 biomass 조사를 위한 방형구 내에 소 방형구 (30 cm×30 cm)를 각 3개씩 소격자를 설치하고, 격자 내의 리터 층을 수거하였다. 수거한 리터는 밀봉한 후 실험실로 옮겨 80℃의 건조기에서 48시간 이상 건조시킨 후, 건중량을 측 정하여 토양밀도를 구하였다. 리터층의 탄소량은 건중량에 유기물 탄소계수 0.5를 곱하여 구하였다 (Wang et al. 2002).

    5.토양층 탄소축적량

    조사지 생태계 내의 토양층에 축적되어 있는 탄소량을 파 악하기 위하여, 임상의 토양을 채취하여 토양의 토양밀도, 유기물함량, 토양비율을 조사하여 토양 탄소축적량을 추정하 였다. 토양은 리터를 채취한 지점의 지표면으로부터 30 cm 깊이까지 각 5 cm 깊이 단위로 토양샘플관 (φ=5 cm, h=5.1 cm)을 이용하여 채취하였다.

    유기물함량 (organic matter contents)은 작열감량법 (LOI; Loss on ignition method) (Heiri et al. 2001)을 이용하여 산정 하였다. 야외 조사구에서 채취한 토양을 실험실로 옮긴 후, 80℃ 건조기에서 48시간 건조시킨 무게를 칭량하여 토양밀 도 (soil bulk density)를 구하였다. 건조시킨 토양은 2 mm 체 로 쳐 2 mm 이하의 토양만을 일정량 넣은 도가니를 550℃ 의 전기로에서 4시간 동안 작열시킨 후, 작열 전과 작열 후 의 토양 무게 차이를 작열 전 토양 무게로 나눈 값을 백분율 로 나타내어 얻었다. 2 mm 이상 되는 것은 물로 재차 깨끗 하게 토양을 씻어 순수하게 자갈만 추출하여 건조기에 건조 후 무게를 측정, 석력 함량을 산정한 후 그를 바탕으로 토양 비를 산정하였다.

    이러한 과정으로 수집된 자료를 바탕으로 하여 Wang et al. (2002)의 방법으로 토양 내 탄소량 (Sc)을 구하였다 (식 1).

    Sc = r H b a k
    (1)

    (r: 토양밀도, H: 분석한 토양두께 b: 유기물 함량, a: 토양 의 탄소계수, k: 토양비)

    결 과

    1.덕유산의 식생 및 분포특성

    Fig. 1과 Table 1은 덕유산국립공원에 성립되어 있는 주 요 식생의 분포 현황과 점유 면적을 나타내고 있다. Fig. 1 에서 인근의 지역의 식생 현황과 같이 신갈나무군락은 해발 700 m 정도 이상으로 비교적 해발 고도가 높은 지역에 위치 하고 있으며, 해발 700 m 정도의 지점에서는 소나무나 졸참 나무와 같은 수종과 혼생하여 자라지만 고도가 증가하면서 신갈나무의 비율이 증가하여 1,400~1,500 m 정도에서는 순 림 형태로 나타난다. 약 1,500 m 이상 되는 지역에서는 지역 마다 다르지만 구상나무와 같은 침엽수림이 나타나면서 밀 도가 약간 낮아지는 경향을 보이지만 고도가 높은 산정 지 역에서도 여전히 신갈나무는 높은 우점도로 분포되어 있다. Kim et al. (2014)은 오대산의 경우 고도 1,000~1,200 m가 신갈나무군락의 최적지로 보고한 것과 비교하면 다소 높은 고도에 신갈나무가 형성되어 있는데, 이것은 덕유산이 오대 산보다 비교적 남쪽에 위치하고 있기 때문으로 판단된다. 한 편 고도가 약 700 m 이하로 낮아지게 되면 밀도가 높은 순림 형태의 신갈나무림은 고도가 낮아질수록 졸참나무, 서어나 무, 굴참나무 등과 혼생하는 비율이 높아져 밀도가 낮아지는 형태로 나타났는데, Jang et al. (2014)이 보고한 계룡산 식생 분포에서 상부지역에는 신갈나무림, 하부지역에 졸참나무, 서어나무, 굴참나무가 나타나는 경향과 유사한 결과이다. 한 편 덕유산에서 신갈나무의 구성비가 높은 신갈나무 순림의 면적은 108,814,674 m2로 전체 비율의 47.2%를 차지하여 덕 유산에서 가장 넓은 면적을 점유하고 있는 것으로 파악되었 다. 이러한 비율에 신갈나무림으로 분류되는 신갈나무-졸참 나무군락과 신갈나무-굴참나무군락을 신갈나무군락에 포함 시키게 되면 점유면적 117,263,945 m2로 덕유산국립공원의 50.8%가 신갈나무림 식생으로 구성되어 있는 결과로 나타 난다 (Table 1).

    신갈나무 다음으로 분포역이 넓은 순림군락은 23,146,444 m2로 10.0%의 점유율을 가진 굴참나무군락으로 평가되었 다. 굴참나무군락은 비교적 큰 돌이 노출되어 있는 전석지 와 같이 토양 형성이 지연되는 지역에 성립되어 있었으며, 이러한 지형에 굴참나무군락이 형성되는 것은 일반적인 현 상으로 보인다 (Jang et al. 2014). 한편 저지의 소나무군락과 고지의 신갈나무군락 분포지의 중간 지역의 해발고도에 넓 게 자리 잡고 있다. 이에 더하여 굴참나무가 우점하는 굴참 나무-소나무군락 (1,036,142 m2; 0.5%), 굴참나무-신갈나무군 락 (1,626,341 m2; 0.7%), 굴참나무-졸참나무군락 (4,060,680 m2; 1.8%)을 합하게 되면 총 29,869,607 m2로 약 13.0%의 점유율을 보였다. 세 번째로 넓게 형성되어 있는 군락은 소 나무군락으로 소나무의 우점도가 가장 높은 소나무군락의 면적은 19,525,685 m2 (8.5%)로 순림형태로는 굴참나무림보 다 낮은 면적을 가지지만 소나무림을 포함하여 소나무의 우 점도가 높은 소나무-신갈나무군락 (13,670,463 m2; 6.0%), 소 나무-졸참나무군락 (3,159,741 m2;1.4%), 소나무-굴참나무군 락 (15,240,034 m2; 6.6%)으로 5,595,920 m2로 22.4%를 점유 하고 있어 실제적으로 소나무가 우점하는 군락이 굴참나무 가 우점하는 군락보다 약 2배 정도 넓은 면적을 차지하고 있 는 것으로 조사되었다. 가장 해발고도가 높은 지역에 신갈나 무군락이 형성되어 있고 바로 아래 졸참나무군락, 그 바로 아래의 해발고도가 낮은 지역에 졸참나무군락과 굴참나무군 락, 아래고도에 소나무군락이 수직적인 구배를 가지고 분포 하는 형태를 가진다. 이외에 산정 능선부에 나타나는 철쭉군 락 (312,615 m2, 0.14%), 리기다소나무식재림 (5,402,037 m2, 2.34%), 일본잎갈나무식재림 (139,898 m2, 0.06%)을 차지하 며 산정부에 나타는 구상나무우점군락 (442,144 m2, 0.19%) 으로 나타났다. 위와 같은 식생상황에 수역, 나지 및 시설지, 경작지, 억새군락이 12,562,770 m2 (5.45%)를 차지하고 있는 것으로 조사되었으나 이러한 군락은 탄소저장량 산정에서 제외시켰다. 이러한 자료를 바탕으로 탄소저장량을 산출하 기 위해 주요 유형별로 구분하였다. 그 결과 신갈나무군락은 12,636.9 ha로 54.8%, 굴참나무군락은 2,987.0 ha로 13.0%, 소나무군락은 5,758.0 ha로 25.0%, 졸참나무군락은 402.9 ha 로 1.7%, 기타 (농경지, 억새밭, 수역) 1,287.5 ha로 5.6%의 면적을 차지하는 것으로 조사되었다 (Table 1).

    2.Biomass 탄소축적량

    덕유산 지역에 정밀 조사구를 설치하여 추출된 biomass 탄소축적량은 신갈나무 우점군락에서는 주간 (trunk)에서 76.7 tC ha-1, 가지 (stem)에서 42.2 tC ha-1, 잎 (leaf)이 4.3 tC ha-1, 뿌리 (root)가 38.5 tC ha-1로 총 161.7 tC ha-1의 탄소를 가지고 있는 것으로 조사되었다 (Fig. 2a). 한편 굴참나무 우 점군락에서는 주간에서 106.9 tC ha-1, 가지에서 41.5 tC ha-1, 잎이 4.1 tC ha-1, 뿌리가 46.1 tC ha-1로 총 198.6 tC ha-1의 탄소를 가지고 있는 것으로 조사되었다 (Fig. 2b). 소나무 우 점군락에서는 주간에서 54.7 tC ha-1, 가지에서 10.6 tC ha-1, 잎이 2.5 tC ha-1, 뿌리가 18.3 tC ha-1로 총 86.1 tC ha-1의 탄 소를 가지고 있는 것으로 조사되었다 (Fig. 2c). 졸참나무 우 점군락에서는 주간에서 95.1 tC ha-1, 가지에서 56.0 tC ha-1, 잎이 4.6 tC ha-1, 뿌리가 33.0 tC ha-1로 총 188.7 tC ha-1의 탄소를 가지고 있는 것으로 조사되었다 (Fig. 2d). Jang et al. (2014)은 계룡산에서 신갈나무군락의 biomass 탄소를 주간 에 36.5 tC ha-1, 가지에 21.2 tC ha-1, 잎에 2.1 tC ha-1, 뿌리에 16.5 tC ha-1로 보고하였는데, 이와 비교한다면 덕유산의 신 갈나무군락은 계룡산의 신갈나무군락보다 2배 정도 많은 양 이 축적되어 있는 것이 된다. 하지만 소나무군락은 계룡산의 경우 주간에 65.9 tC ha-1, 가지 16.4 tC ha-1, 뿌리 25.5 tC ha- 1, 잎 3.3 tC ha-1로 덕유산의 소나무군락이 비교적 낮은 값을 보였다. 이러한 상반된 결과는 두 지역의 식생이 최고 고도, 지형, 지질 (덕유산보다 노출 암반이 상대적으로 많은 계룡 산) 등과 같은 요인의 차이에서 발생하는 것으로 판단된다.

    이러한 결과에서 주간에 가장 높은 탄소가 축적되어 있는 군락은 굴참나무 우점군락으로 106.9 tC ha-1이 축적되어 있 었고, 졸참나무 우점군락이 95.1 tC ha-1, 신갈나무 우점군락 이 76.7 tC ha-1을 보였으며, 소나무 우점군락이 54.7 tC ha-1 로 가장 낮은 탄소축적량을 보였다. 소나무 우점군락의 이 러한 낮은 탄소축적량은 덕유산 지역에서 소나무 우점군락 이 이미 상당한 천이단계가 진행되어 외관상으로는 소나무 군락으로 평가되나 실제로는 노령목 몇 개체가 군락의 상부 를 덮고 있고 하부에 DBH가 작은 낙엽활엽수가 후계목으로 자리 잡고 있어 탄소축적량으로는 높게 계산되지 않는 것이 원인인 것으로 판단된다. 정밀 매목조사에서 소나무 우점군 락은 DBH가 비교적 큰 개체들로 구성된 군락 형태가 일반 적이었다. 한편 작은 가지의 탄소량에서 졸참나무 우점군락 은 56.0 tC ha-1로 가장 높은 탄소축적량을 보였으며 원줄기 와는 다르게 굴참나무 우점군락이 41.5 tC ha-1로 나타났다. 이외에 신갈나무 우점군락과 소나무 우점군락은 각각 42.2 tC ha-1과 10.6 tC ha-1로 나타났다.

    잎의 탄소축적량은 신갈나무 우점군락을 제외한 모든 군 락에서 5 tC ha-1 이하의 낮은 탄소축적량을 보였으며, 뿌리의 탄소축적량은 굴참나무 우점군락이 46.1 tC ha-1로 가장 높 았고 신갈나무 우점군락이 38.5 tC ha-1, 졸참나무 우점군락 이 33.0 tC ha-1, 소나무 우점군락이 18.3 tC ha-1로 나타났다. 이들 부위를 종합적으로 비교할 때, 각각의 군락에 축적된 바이오메스 탄소량은 굴참나무 우점군락에서 198.6 tC ha-1 로 가장 높았고, 두 번째로 졸참나무 우점군락에서 188.7 tC ha-1, 그 다음으로 161.7 tC ha-1을 차지하고 있는 신갈나무 우점군락, 다음으로 가장 낮은 축적량으로 조사된 소나무 우 점군락이 86.1 tC ha-1로 조사되었다 (Fig. 3).

    3.Litter층 탄소축적량

    토양권의 탄소축적량은 일반적으로 리터층에서 가장 낮은 탄소저장량을 보였다 (Fig. 4). 이는 조사 시기가 주로 리터 분해가 진행된 7~8월 이후에 진행된 것이 원인으로 보인다. 이러한 낮은 리터량은 추계에 많은 양의 리터가 공급되어 다 시 저장량이 높아지므로 시기적인 차이를 가져오게 되지만 낙엽이 발생한 이후에 조사를 시행할 경우, biomass 탄소축 적량에서 잎량을 제외시켜야 하므로 전체적인 토양탄소저장 량 측면에서는 큰 차이를 가져 오지 않게 된다. 낙엽의 분해 는 수종 및 낙엽의 질에 따라 분해율이 달라지며, 이 중 C/N 비가 분해속도에 가장 큰 영향을 미치고 있는 것으로 보고 되고 있다 (Lee et al. 2006; Weon et al. 2012). 하지만 전체적 으로 낮은 양의 리터에서도 신갈나무군락에는 가장 많은 리 터탄소가 축적되어 있었는데, 이는 신갈나무군락이 비교적 높은 고도에 분포하기 때문에 고 해발지역의 낮은 온도가 리터분해 속도를 낮췄기 때문으로 판단된다.

    4.토양층 탄소축적량

    토양층 탄소축적량에서 신갈나무 우점군락은 전체 토양 깊이에서 다른 군락에 비해 가장 높은 탄소저장량을 보였 다. 리터층에서 19.4 tC ha-1, 0~5 cm와 5~10 cm에서 각각 82.8 tC ha-1과 125.9 tC ha-1로 증가하였고, 10~15 cm에서 는 128.6 tC ha-1로 가장 많은 탄소가 축적되어 있는 층으로 조사되었다. 15~20 cm, 20~25 cm, 25~30 cm에서도 각각 111.5 tC ha-1, 120.3 tC ha-1, 125.3 tC ha-1로 조사되어 토양 표면 보다는 중간층에서 높은 토양탄소축적량을 보였다. 이 러한 결과는 지리산지역의 식생권 탄소축적량 조사에서 신 갈나무림의 토양이 가장 높은 탄소를 축적하고 있다고 보고 한 Lee (2012)의 결과와 유사한 경향이다. 신갈나무 우점군 락의 높은 탄소저장량은 신갈나무 우점군락이 덕유산 이외 의 지역과 마찬가지로 다른 군락에 비해 비교적 높은 고도 에 성립되어 있는 이유로 저고도의 군락에 비해 비교적 낮 은 온도 조건에 처해 있어 낮은 온도로 인해 미생물 활동에 의한 분해가 늦게 진행되었기 때문으로 판단된다 (Lee et al. 2006; Weon et al. 2012). 이러한 신갈나무 우점군락의 각 층 별 높은 토양탄소축적량이 반영되어 0~30 cm까지의 토양 층에 축적된 탄소량은 694.4 tC ha-1로 굴참나무 우점군락의 400.4 tC ha-1, 졸참나무 우점군락의 364.9 tC ha-1, 소나무 우 점군락의 80.1 tC ha-1에 비해 약 8.6 배 정도 높은 탄소저장 량의 결과를 보였다 (Fig. 4).

    한편 굴참나무 우점군락의 탄소축적량은 리터층에서는 8.0 tC ha-1, 0~5 cm에서는 50.5 tC ha-1, 5~10 cm에서는 81.6 tC ha-1, 10~15 cm에서 91.3 tC ha-1로 가장 높게 나타나고 15~20 cm에서 71.5 tC ha-1, 20~25 cm에서 44.8 tC ha-1, 25~30 cm에서 60.6 tC ha-1로 줄어드는 추세를 보였고 30 cm까지의 총 탄소축적량은 총 408.4 tC ha-1로 조사되었다 (Fig. 4).

    졸참나무 우점군락에서 리터층에는 6.1 tC ha-1, 0~5 cm에 서는 8.5 tC ha-1, 5~10 cm에서는 52.8 tC ha-1, 10~15 cm에 서 84.1 tC ha-1, 15~20 cm에서 77.7 tC ha-1, 20~25 cm에서 43.1 tC ha-1, 25~30 cm에서 98.8 tC ha-1로 총 371.1 tC ha-1 의 탄소가 축적되어 있는 것으로 파악되었다.

    침엽수인 소나무 우점군락에서 리터층에는 10.2 tC ha-1, 0~5 cm에서는 11.2 tC ha-1, 5~10 cm에서는 15.8 tC ha-1, 10~15 cm에서 14.4 tC ha-1, 15~20 cm에서 17.8 tC ha-1, 20~25 cm에서 8.5 tC ha-1, 25~30 cm에서 12.5 tC ha-1로 총 91.3 tC ha-1의 탄소가 축적되어 덕유산의 주요 군락 중 가장 낮은 탄소축적량을 보이고 있는 것으로 파악되었다.

    5.덕유산국립공원 지역 및 군락별 탄소축적량

    덕유산의 biomass 탄소저장량은 신갈나무 우점군락이 가 장 많은 탄소를 저장하고 있는 것으로 나타났고, 다음으로 굴참나무 우점군락, 소나무 우점군락, 졸참나무 우점군락 순 으로 조사되었다. Biomass 탄소저장량은 각각 신갈나무 우 점군락이 1,759,000 tC, 굴참나무 우점군락이 459,000 tC, 소 나무 우점군락이 168,000 tC, 졸참나무 우점군락이 49,000 tC로 총 2,435,000 tC로 산정되었다 (Fig. 5a).

    토양 탄소저장량은 biomass 탄소저장량과 마찬가지로 신 갈나무 우점군락이 가장 많은 탄소를 저장하고 있었고, 다음 으로 굴참나무 우점군락, 소나무 우점군락, 졸참나무 우점군 락 순으로 조사되었다. 토양 탄소저장량은 각각 신갈나무 우 점군락에서 7,776,000 tC, 굴참나무 우점군락에서 945,000 tC, 소나무 우점군락에서 178,000 tC, 졸참나무 우점군락에 서 97,000 tC로 산정되었다 (Fig. 5b). 여러 연구보고에서 식 생의 탄소축적량은 고도가 증가할수록 감소하는 온도에 의 해 biomass 탄소량은 감소하는 경향을 보이나 반대로 토양 탄소량축적량은 증가한다는 결과 (Zhu et al. 2010)를 보고하 였는데, 본 결과에서의 고도에 따른 탄소축적량의 분포 형 태도 이와 유사한 결과라 판단된다. 식생분포는 기후, 지형, 토양 등의 요인에서 기인하는 거시적 및 미시적 환경변화에 따라 다르게 나타나기 때문이며 산림생태계에서 탄소축적 량은 기후, 산림형태, 임령, 토양조건에 강한 영향을 받는다 (Pregitzer and Euskirchen 2004).

    이를 바탕으로 덕유산국립공원 지역에 성립되어 있는 식 생의 탄소저장량은 신갈나무 우점군락에 9,536,000 tC, 굴 참나무 우점군락에서 1,405,000 tC, 졸참나무 우점군락에서 147,000 tC, 소나무 우점군락에서 346,000 tC로 산정되었다 (Fig. 5c).

    적 요

    지역적 규모의 탄소순환과 저장량 변화에 대한 자료는 지 구적 규모의 탄소순환 형태 변화를 예측하는 중요한 자료가 된다. 따라서 다양한 지역적 규모의 생태계에 대한 자료 수 집은 필수적이다. 본 연구는 국내 다양한 생태계 중 자연성 이 높은 국립공원지역 산림 생태계의 탄소축적량을 산정하 여 자연군락이 축적 가능한 탄소축적 잠재량을 평가하기 위 해 진행되었다. 연구대상지인 덕유산국립공원은 신갈나무 우점군락 10,881.5 ha (47.2%), 굴참나무 우점군락 2,314.6 ha (10.0%), 소나무 우점군락 1,952.6 ha (8.5%), 졸참나무 우 점군락 402.9 ha (1.7%) 등이 분포하고 있는 것으로 조사되 었다. 조사구는 군락의 분포지역을 확인하고, 수목밀도와 종 조성 등을 고려하여 선정하였고, biomass 탄소축적량을 산 정하기 매목조사를 실시하였다. 각 매목조사구 내 토양샘플 구 (30 cm×30 cm)를 각 3개씩 설치하여 토양 탄소축적량을 조사하였다. Biomass 탄소축적량과 토양 탄소축적량은 신갈 나무 우점군락에서 각각 1,749,000 tC와 7,776,000 tC로 가 장 높은 값이 측정되었다. 군락별 전체 생태계에 축적되어 있는 탄소량은 신갈나무 우점군락과, 굴참나무 우점군락, 졸 참나무 우점군락, 소나무 우점군락에서 각각 9,536,000 tC, 1,405,000 tC, 147,000 tC, 346,000 tC로 나타났다. 또한 덕유 산국립공원의 전체 생태계 탄소축적량은 11,434,000 tC로 산 정되었다.

    Figure

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    Area of four major ecosystems established in Deogyusan National Park.

    KJEB-33-459_F2.gif

    Composition of biomass carbon of four major ecosystems in Deogyusan National Park, Korea (a, Quercus mongolica; b, Quercus variabilis; c, Pinus densiflora; d, Quercus serrata).

    KJEB-33-459_F3.gif

    Distribution of biomass carbon of each ecosystem in Deogyusan National Park, Korea.

    KJEB-33-459_F4.gif

    Soil carbon accumulated in major four ecosystems in Deogyusan National Park.

    KJEB-33-459_F5.gif

    Biomass and soil carbons accumulated in four major ecosystems in Deogyusan National Park (a, biomass; b, soil; c, biomass+soil).

    Table

    Area of each ecosystem established in Deogyusan National Park

    Reference

    1. Gwon JH , Sin MK , Kwon HJ , Song HK (2013) A Study on the Forest Vegetation of Jirisan National Park , J. Korean Environ. Res. Tech, Vol.16 ; pp.93-118
    2. Heiri O , Lotter AF , Lemcke G (2001) Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results , J. Paleolimnol, Vol.25 ; pp.101-110
    3. IPCC (2014) Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment , Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC,
    4. Jang JH , Lee JS , Jeong JS , Song TY , Lee KJ , Suh SU , Lee JS (2014) A study of environment of forest ecosystem carbon storage in Gyeryongsan National Park, Korea , Korean J. Environ. Biol, Vol.47 ; pp.319-327
    5. Kim CH , Oh JG , Lee NS (2013) A Study on the forest vegetation of Deogyusan National Park , Korean J. Environ. Ecol, Vol.46 ; pp.33-40
    6. Kim CH , Oh JG , Choi YE , Lee SS , Kang EO (2013) Study on the Distribution of Plant Community in the Deogyusan National Park , Korean J. Environ. Ecol, Vol.46 ; pp.570-580
    7. Kim CH , Oh JG , Kang EO , Lim JG (2014) Community Distribution on Mountain forest vegetation of the Gyebangsan area in the Odaesan National Park, Korea , Korean J. Ecol. Environ, Vol.47 ; pp.135-145
    8. Kim G , Kim C (1988) Research trends on forest biomass production in Korea , J. Korean. Forest Environ, Vol.8 ; pp.94-107
    9. Kim HS , Lee SM , Song HG (2011) Actual vegetation distribution status and ecological succession in the Deogyusan National Park , Korean J. Environ. Ecol, Vol.25 ; pp.37-43
    10. Kim HS , Lee SM , Song HK (2010) Vegetation structure of the Hyangjeokbong in the Deogyusan National Park , J. Korean Environ. Res. Tech, Vol.24 ; pp.708-722
    11. Kim JH (1971) A study of forest productivity and growth structure, Pinus rigida plantation , J. Plant Biol, Vol.14 ; pp.19-23
    12. Kim YO (2012) Study on national park visitors' consciousness on nature conservation and their attitude toward eco-tourism (-Focusing on BukHanSan National Park) , Tourism Res, Vol.26 ; pp.77-97
    13. Korean Forest Research Institute (2010) Survey manual for biomass and soil carbon,
    14. Korea Forest Service (2010) Forest geographic information system , Korea Forest Service. Daejeon. Available from http://fgis.forest.go.kr/fgis Accessed 2015 December 16.,
    15. Korea National Park Service (2004) Deogyusan National Park Nature Resources Survey,
    16. (2009) Korea National Park Service , Deogyusan national park. Korea National Park Service. Seoul. Available from http://deogyu.knps.or.kr/front/portal/visit Accessed 2015 December 16,
    17. Kwon GC , Lee DG (2006) Above- and below-ground biomass and energy content of Quercus mongolica , J. Korean. Forest Environ, Vol.25 ; pp.31-38
    18. Kwon S , Seo JH , son YM , Park YK (2005) Biomass carbon emissions according to conversion of forest land in Korea , J. Korean. Forest Environ, Vol.24 ; pp.10-15
    19. Lee IK , Kim KJ , Cho JM , Lee DW , Cho DS , Yoo JS (1994) Biodiversity Korea to 2000 , Minumsa,
    20. Lee IK , Lim JH , Kim CS , Kim YK (2006) Nutrient dynamics in decomposing leaf litter and litter production at the Long-Term Ecological Research Site in Mt. Gyebang , J. Ecol. Field Biol, Vol.26 ; pp.585-591
    21. Lee JS (2004) A study on change of an accumulated organic matter contents according to successional stage on temperate grassland , Korean J. Environ. Biol, Vol.22 ; pp.381-386
    22. Lee NY (2011) Estimation of Carbon Storage in Three Cool- Temperate Broad-Leaved Deciduous Forests at Bukhansan National Park , Korea J. National Park Res, Vol.2 ; pp.53-57
    23. Lee NY (2012) Estimation of carbon storage in three cooltemperate broad-leaved deciduous forests at Jirisan National Park, Korea , Korean J. Environ. Biol, Vol.30 ; pp.121-127
    24. McCarl BA , Schneider UA (2001) Greenhouse gas mitigation in U.S agricul forest , Sci, Vol.294 ; pp.2481-2482
    25. Ministry of Environment (2015) Environmental geographic information system , Ministry of Environment. Sejong. Available from http://egis.me.go.kr/egis/home/main.asp. Accessed 2015 December 16,
    26. Post WM , Kwon KC (2000) Soil Carbon Sequestration and Land-Use Change: Processes and Potential , Global Change Biol, Vol.6 ; pp.317-328
    27. Pregitzer KS , Euskirchen ES (2004) Carbon cycling and storage in world forests: biome patterns related to forest age , Global Change Biol, Vol.10 ; pp.2052-2077
    28. Wang GJ , Qian G , Cheng G , Lai Y (2002) Soil organic carbon pool of grassland on the Qinghai-Tibetan plateau and its global implication , Sci. Total Environ, Vol.291 ; pp.207-217
    29. Weon HG (2012) Forest management for increasing carbon absorption , For. magazine (National forestry cooperative federation), Vol.2 ; pp.58-62
    30. Weon HY , Oh GH , Pyo JH , Mun HT (2012) Decay rate and nutrient dynamics during litter decomposition of Quercus acutissima and Quercus mysinaefolia , Korean J. Environ. Ecol, Vol.26 ; pp.74-81
    31. Whittaker RH , Marks PL (1975) Methods of assessing terrestrial productivity , Springer Verlag,
    32. Yim YJ , Kira T (1975) Distribution of forest vegetation and climate in the Korean Peninsula. Distribution of some indices of thermal climate. , Jap. J. Ecol, Vol.25 ; pp.77-88
    33. Zhu B , Wang X , Fang J (2010) Altitudinal changes in carbon storage of temperate forests on Mt Changbai, Northeast China , J. Plant Res, Vol.123 ; pp.439-452