산불 피해지의 산불 연대순에 따른 토양 생물지구화학적 특성 및 토양호흡 변화 = Changes in soil biogeochemical properties and soil respiration along a forest fire chronosequence

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 강원·경북 지역 산불 피해지를 대상으로 산불 이후 경과 시간에 따른 토양 생물지구화학적 특성과 토양호흡의 장기적 변화를 연대학적 방법으로 분석하고자 수행되었다. 산불 발생 직후부터 29년이 경과한 15개 소나무림과 10개 활엽수림을 대상으로, 각 대상지에 4개의 조사구를 설치하여 총 100개 조사구에서 조사를 실시하였다. 토양 물리적 특성(토양 입자 조성, 용적밀도, 투수계수), 화학적 특성(pH, 총탄소, 전질소, 유효태인, 양이온치환용량), 생물학적 특성(낙엽층 및 세근 바이오매스, 뿌리 형태적 특성)을 분석하였으며, 현장에서 토양호흡을 측정하고 토양 특성과의 관계를 평가하였다. 연구 결과, 토양 물리적 특성은 산불 이후 시간 경과에 따라 뚜렷한 변화가 나타나지 않았으나, 토양 화학적·생물학적 특성은 장기적인 변화 경향성을 보였다. 토양 pH와 유효태인은 산불 이후 점진적으로 감소한 반면, 총탄소, 전질소, 양이온치환용량은 증가하였다. 생물학적 특성에서는 낙엽층 바이오매스, 세근 바이오매스 및 뿌리 형태적 특성이 전반적으로 증가하는 경향을 보였다. 토양호흡은 산불 이후 회복 단계에 따라 비선형적인 변화를 보였으며, 상관 분석 결과 투수계수와 토양 입자(모래, 미사, 점토 비율), 토양과 낙엽층의 총탄소와 전질소, 낙엽층 및 세근 바이오매스와 유의한 관계를 보였다. 이러한 결과는 산불 이후 토양호흡의 장기적 회복 과정이 토양의 물리적 조건뿐만 아니라 화학적·생물학적 특성의 변화와 밀접하게 연계되어 있음을 시사한다. 본 연구는 산불 이후 장기 복원 과정에서 토양호흡과 토양 생물지구화학적 특성의 상호작용을 종합적으로 제시함으로써, 산불 피해지의 장기적 토양 관리 및 복원 전략 수립을 위한 기초자료를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study analyzed long-term changes in soil biogeochemical properties and soil respiration along time since fire in fire-affected sites in the Gangwon and Gyeongbuk regions of South Korea using a chronosequence method. The study was conducted in 15 pine stands and 10 broadleaf stands ranging from immediately after fire to 29 years post-fire, with a total of 100 plots. Soil physical (soil particle composition, bulk density, saturated hydraulic conductivity), chemical (pH, total carbon, total nitrogen, available phosphorus, cation exchange capacity), and biological properties (forest floor and fine root biomass, root morphological traits) were measured, along with field-based soil respiration. Soil physical properties showed little change with time since fire, whereas soil chemical and biological properties exhibited clear long-term trends. Soil pH and available phosphorus decreased over time, while total carbon, total nitrogen, and cation exchange capacity increased. Forest floor biomass, fine root biomass, and root morphological traits also increased during recovery. Soil respiration displayed non-linear patterns across recovery stages and was significantly associated with soil physical conditions, soil and forest floor carbon and nitrogen, and forest floor and fine root biomass. These results indicate that long-term post-fire recovery of soil respiration is closely linked to time-dependent changes in soil biogeochemical properties and provide baseline information for soil management and restoration in fire-affected ecosystems.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 3
• 1. 연구대상지 3
• 2. 토양 물리·화학적 및 뿌리 특성 분석 7
• 1) 물리적 특성 7
• 2) 화학적 특성 8
• 3) 낙엽층 및 뿌리 특성 9
• 3. 토양호흡 측정 9
• 4. 통계 분석 10
• Ⅲ. 결과 및 고찰 11
• 1. 토양 특성 및 유기물 연대순 변화 11
• 1) 물리적 특성 11
• 2) 화학적 특성 14
• 3) 낙엽층 및 뿌리 특성 21
• 2. 토양호흡 28
• 1) 토양 온습도 28
• 2) 온도민감성 29
• 3) 토양호흡 연대순 변화 30
• 3. 토양 특성과 토양호흡 간 상관관계 32
• 1) 물리적 특성 33
• 2) 화학적 특성 35
• 3) 낙엽층 및 뿌리 특성 38
• 4) 주성분 분석 40
• Ⅳ. 결론 44
• □ 참고문헌 45
• □ Abstract 57