RCP 8.5 기후변화 시나리오에 따른 소나무림과 굴참나무림의 산림 탄소 동태 변화 추정 연구

이종열 ( Jong Yeol Lee ),한승현 ( Seung Hyun Han ),김성준 ( Seong Jun Kim ),장한나 ( Han Na Chang ),이명종 ( Myong Jong Yi ),박관수 ( Gwan Soo Park ),김춘식 ( Choon Sig Kim ),손영모 ( Yeong Mo Son ),김래현 ( Rae Hyun Kim ),손요환 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.1

산림은 많은 양의 탄소를 저장하고 있으며, 산림 탄소 동태는 기후변화에 따라 변화할 것으로 예상된다. 본 연구는 우리나라 산림에서 가장 우점하는 침엽수종과 활엽수종인 소나무림과 참나무림을 대상으로 최근 개발 및 개선된 한국형산림토양탄소모델(Korean ForestSoil Carbon model; KFSC model)을 이용하여 두 가지 기후변화 시나리오(2012년 기온이 2100년까지 유지되는 시나리오(CT), Representative Concentration Pathway(RCP) 8.5 시나리오) 하에서의 산림 탄소 동태를 예측하였다. 5차 국가산림자원조사 자료로부터 소나무림과 굴참나무림 조사구들을 추출한 뒤, 이를 행정구역(9개 도, 7개 특별·광역시) 및 영급(1-5영급, 6영급이상)별로 분류하여 탄소 동태 모의 단위를 설정하였다. 탄소 저장고는 2012년을 기준으로 초기화하였으며, 모의 기간인 2012년부터 2100년까지 모든 교란은 고려하지 않았다. 모의 결과 산림 탄소 저장량은 시간이 경과함에 따라 전반적으로 증가하지만, CT 시나리오에 비하여 RCP 8.5 시나리오 하에서 산림 탄소 저장량이 낮게 나타났다. 소나무림의 탄소 저장량(Tg C)은 2012년에 260.4에서 2100년에는 각각 395.3(CT 시나리오) 및 384.1(RCP 8.5 시나리오)로 증가하였다. 굴 참나무림의 탄소 저장량(Tg C)은 2012년에 124.4에서 2100년에는 219.5(CT 시나리오) 및 204.7(RCP 8.5 시나리오)로 각각 증가하였다. 5차 국가산림자원조사 자료와 비교한 결과, 고사유기물 탄소 저장량의 초기값은 타당한 것으로 나타났다. 모의 기간 동안 소나무림과 굴참나무림의 연간 탄소 흡수율(g C m-2 yr-1)은 CT 시나리오 하에서 각각 71.1과 193.5, RCP8.5 시나리오 하에서 각각 65.8과 164.2로 추정된다. 따라서 우리나라 소나무림과 굴참나무림의 탄소 흡수잠재력은 지구 온난화에 의하여 감소할 것으로 예상된다. 비록 모델의 구조와 파라미터로부터 불확실성이 존재하지만 본 연구는 미래 산림 탄소 동태 파악에 기여할 것으로 기대된다. Forests contain a huge amount of carbon (C) and climate change could affect forest C dynamics. This study was conducted to predict the C dynamics of Pinus densiflora and Quercus variabilis forests, which are the most dominant needleleaf and broadleaf forests in Korea, using the Korean Forest Soil Carbon (KFSC) model under the two climate change scenarios (2012-2100; Constant Temperature (CT) scenario and Representative Concentration Pathway (RCP) 8.5 scenario). To construct simulation unit, the forest land areas for those two species in the 5th National Forest Inventory (NFI) data were sorted by administrative district and stand age class. The C pools were initialized at 2012, and any disturbance was not considered during the simulation period. Although the forest C stocks of two species generally increased over time, the forest C stocks under the RCP 8.5 scenario were less than those stocks under the CT scenario. The C stocks of P. densiflora forests increased from 260.4 Tg C in 2012 to 395.3 (CT scenario) or 384.1 Tg C (RCP 8.5 scenario) in 2100. For Q. variabilis forests, the C stocks increased from 124.4 Tg C in 2012 to 219.5 (CT scenario) or 204.7 (RCP 8.5 scenario) Tg C in 2100. Compared to 5th NFI data, the initial value of C stocks in dead organic matter C pools seemed valid. Accordingly, the annual C sequestration rates of the two species over the simulation period under the RCP 8.5 scenario (65.8 and 164.2 g C m-2 yr-1 for P. densiflora and Q. variabilis) were lower than those values under the CT scenario (71.1 and 193.5 g C m-2 yr-1 for P. densiflora and Q. variabilis). We concluded that the C sequestration potential of P. densiflora and Q. variabilis forests could be decreased by climate change. Although there were uncertainties from parameters and model structure, this study could contribute to elucidating the C dynamics of South Korean forests in future.

탄소 저장량을 이용한 국내 주요 생태계 기후 조절 서비스 지표 산정

김지수 ( Jisoo Kim ),한승현 ( Seung Hyun Han ),장한나 ( Hanna Chang ),김태연 ( Teayeon Kim ),장인영 ( Inyoung Jang ),오우석 ( Wooseok Oh ),서창완 ( Changwan Seo ),이우균 ( Woo-kyun Lee ),손요환 ( Yowhan Son ) 한국환경생물학회 2016 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.34 No.1

본 연구는 생태계 조절 서비스 중에 하나인 기후 조절 서비스 산정을 위한 국내 주요 생태계의 탄소 저장 지표를 산정하는 것을 목적으로 하였다. 국내에서 진행된 선행 연구를 바탕으로 주요 생태계 (도시녹지, 경작지, 활엽수림, 침엽수림, 혼효림, 초지, 담수, 연안, 해양)의 탄소 저장량을 이용하여 탄소 저장 지표를 산정하였다. 또한 다양한 측정 방법으로 추정된 탄소 저장 지표의 불확실도를 국제기준에 따라 산정하였다. 국내 주요 생태계의 조절 서비스를 생태계 유형, 측정 방법 그리고 저장고별로 정량화한 결과 탄소 저장지표는 산림 생태계에서 가장 높은 값을 보였다. Ecosystems have functions of providing, supporting, regulating and cultural services. In particular, there is an increasing attention to the importance of regulating ecosystem services in carbon sequestration function, since it is closely related to the issue of climate change. In this study, to quantify benefits of climate regulating ecosystem services, the carbon storage was defined as an indicator. Nine major Korean ecosystems were classified and research papers on carbon storage were analyzed. The collected carbon storage data were categorized according to classified ecosystems, methodologies, and carbon storage components. For each category, the mean, standard error and coefficient of variation were calculated. The carbon storage indicator was highest in vegetation biomass of deciduous forest ecosystems. The uncertainty was also estimated by the IPCC 2006 guidelines. The estimations of the uncertainty differed by methodologies and carbon storage components. With exception of forest ecosystems, the limited number of studies were available which might have hindered to conduct accurate estimations. These findings indicate that there are needs for further clarification in the measurement standards by different ecosystems.

몽골 반건조 지역에서 질소 시비가 백양나무 묘목의 엽록소 함량 및 엽면적에 미치는 영향에 대한 연구

장한나(Hanna Chang),한승현(Seung Hyun Han),안지애(Jiae An),손요환(Yowhan Son) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.12

몽골 반건조지에서 질소 시비가 백양나무와 비술나무 묘목의 생장 및 토양 특성에 미치는 영향

장한나(Chang, Hanna),한승현(Han, Seung Hyun),김성준(Kim, Seongjun),박민지(Park, Min Ji),안지애(An, Jiae),강호덕(Kang, Hoduck),이명종(Yi, Myong-Jong),Khaulenbek Akhmadi,손요환(Son, Yowhan) 한국기후변화학회 2015 한국기후변화학회지 Vol.6 No.3

국내 수종별 BVOCs 방출량 (1)

장한나 ( Hanna Chang ),손정아 ( Jounga Son ),제선미 ( Sun Mi Je ),오창영 ( Chang-young Oh ),조민석 ( Minseok Cho ),김주완 ( Juwan Kim ),김재현 ( Jaehyeon Kim ),최원실 ( Won-sil Choi ),이영규 ( Young-kyu Lee ) 한국산림과학회 2021 한국산림과학회지 Vol.110 No.4

피톤치드는 식물체에서 방출되는 생물유래 휘발성유기화합물(BVOCs)에 포함되어있는 isoprene, monoterpene, sesquiterpene과 같은 화합물들 형태로 존재한다. 또한 피톤치드는 중요한 산림치유 인자인 동시에 질소화합물과 광학반응을 하여 오존 및 이차 유기에어로졸 생성에 영향을 미치는 물질로 보고되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 도시숲 주요 30 수종을 선정하여 표준환경조건(온도: 30℃, 광도: 1,000 μmol/㎡/sec)에서 400 L Tedlar bag의 순환형 챔버를 이용하여 시료를 포집하여 열탈착-GC/MS로 분석하였고, 해당 수종의 잎을 건조시켜 건중량 당 수종별 isoprene 및 terpene류의 방출량을 분석하였다. Isoprene 방출량은 전체 수종 중에서 왕대에서 가장 높았으며 졸참나무, 굴거리나무, 회양목이 주요 isoprnen 방출 수종으로 나타났다. Monoterpene 방출량은 리기다소나무에서 가장 높았으며 고로쇠, 일본잎갈나무, 백목련, 메타세쿼이아, 잣나무, 소나무, 전나무가 주요 monpterpene 방출 수종으로 나타났다. Monotrerpene 주요 물질은 α-pinene, myrcene, limonene, β-pinen, sabinene이였으며, sesquiterpene의 주요 물질은 caryophyllene, farnesene으로 나타났다. Oxygenated monoterpene의 주요 물질은 pulegone, borneol, menthol, eucalyptol, nerol이였고 oxygenated sesquiterpene에서는 carypphyllene oxide가 주요 물질로 검출되었지만 30개 수종에서 sesquiterpene과 oxygenated sesquiterpene의 방출량은 상대적으로 낮았다. This research focused on the investigation of isoprene and terpene emissions from 30 major urban tree species. We conducted sampling using a specific dynamic enclosure system between August and September 2020. Seedlings less than three years old were enclosed in a chamber consisting of a 400 L transparent Tedlar bag. The air-flows from the chamber’s outlet were sampled using Tenax-filled sorbent tubes in the presence of standard conditions (temperature: 30℃, PAR: 1,000 μmol/㎡/sec). A thermal desorption GC/MS system was used to analyze 38 BVOC compounds (isoprene, monoterpene, sesquiterpene, oxygenated monoterpene, and sesquiterpene). Isoprene emitters included Phyllostachys bambusoides, Quercus serrata, Daphniphyllum macropodum, and Buxus Koreana. Monoterpene emitters included Pinus rigida, Acer pictum subsp. mono, Larix kaempfer, Magnolia denudata, Metasequoia glyptostroboides, Pinus koraiensis, Pinus densiflora, and Abies holophylla. The monoterpene emission profiles were dominated by α-pinene, myrcene, limonene, β-pinen, and sabinene, while caryophyllene and farnesene were the prominent sesquiterpenes. Predominant oxygenated monoterpene compounds were also discovered as pulegone, borneol, menthol, eucalyptol, and nerol, while caryophyllene oxide were the prominent oxygenated sesquiterpenes. Sesquiterpenes and oxygenated sesquiterpenes had relatively lower contributions for all species.

실외 실험적 온난화 및 강수 조절 하에서 토양 수분과 소나무 묘목의 생리 및 생장 반응 간의 관계

장한나(Chang, Hanna),한승현(Han, Seung Hyun),안지애(An, Jiae),박민지(Park, Min Ji),손요환(Son, Yowhan) 한국기후변화학회 2019 한국기후변화학회지 Vol.10 No.2

몽골 반건조지에서의 질소 시비가 Populus sibirica 묘목의 생리 및 생장 특성에 미치는 영향

장한나 ( Hanna Chang ),한승현 ( Seung Hyun Han ),강호덕 ( Hoduck Kang ),( Khaulenbek Akhmadi ),손요환 ( Yowhan Son ) 한국임학회 2017 한국산림과학회지 Vol.106 No.1

본 연구는 몽골 반건조지에서 질소 시비가 Populus sibirica 묘목의 생리적 특성 및 생장에 미치는 영향을 파악하고자 수행되었다. 2015년 5월, 2년생 P. sibirica 묘목을 식재하고 처리구별로 묘목 당 요소 5 g (N1), 15 g (N2), 30 g (N3) 및 N2와 같은 질소량인 황산암모늄 33 g (NS) 등을 시비하였다. 잎의 엽록소 함량은 6월과 7월에 처리구 간 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나 엽록소 함량이 8월에는 처리구 간 차이를 보였으며 6월과 7월에 비하여 낮게 나타났는데, 이는 잎의 노화에 의한 것으로 판단된다. 6월과 7월의 순광합성률은 N2와 NS 처리구에서 대조구보다 높게 나타났다. 6월의 증산 속도는 순광합성률의 경향과 달리 N2 처리구에서 NS 처리구보다 유의하게 높게 나타났다. 한편, 묘목의 근원경 상대생장률은 NS 처리구에서만 대조구보다 유의하게 높았고, 수고 상대생장률은 처리구간 유의한 차이를 보이지 않았다. 질소 시비에 따른 엽면적 차이는 처리구 간에 유의성을 보였으나, 대조구와 각 질소 처리구 간에는 유의한 차이가 없었다. 본 연구지에서 P. sibirica 묘목의 초기 생육 증진을 위하여 요소보다 황산암모늄을 시비하는 것이 더 적합한 것으로 보인다. 요소와 황산암모늄 시비가 토양 및 묘목에 미치는 영향이 다르므로 몽골에서 황산암모늄의 적정 시비량 산정을 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다. This study was conducted to investigate the effects of nitrogen fertilization on physiological characteristics and growth of Populus sibirica seedlings in a semi-arid area, Mongolia. 2-year-old P. sibirica seedlings were planted in May, 2015 with applications of urea 5 g (N1), 15 g (N2), 30 g (N3) and ammonium sulfate 33 g (NS; same nitrogen amount with N2) to each seedling. Chlorophyll contents were significantly different among treatments in August, but not in June and July. The lower chlorophyll contents in August than those in June and July might be related to leaf senescence. In June and July, net photosynthetic rate was higher in NS and N2 than in the control. Unlike the tendency of photosynthesis, transpiration rate was highest in N2, but lower in NS than in any other nitrogen treatments. Relative growth rate of root collar diameter was significantly higher only in NS than in the control and it of height did not differ among treatments. Leaf area in nitrogen treatments was not significantly different from that in the control. Ammonium sulfate seemed to be more suitable fertilizer than urea for the early growth of P. sibirica seedlings in the study site. However, as the effects of urea and ammonium sulfate on soils and seedlings were different, further studies would be necessary to determine the optimal amount of ammonium sulfate.

실외 실험적 온난화 및 강수 처리에 따른 소나무와 낙엽송 유묘의 초기 생장 특성

권보람 ( Boram Kwon ),조민석 ( Min Seok Cho ),양아람 ( A-ram Yang ),장한나 ( Hanna Chang ),안지애 ( Jiae An ),손요환 ( Yowhan Son ) 한국산림과학회(구 한국임학회) 2020 한국산림과학회지 Vol.109 No.1

본 연구는 기후변화와 관련하여 양묘과정에서 온도와 강수 변화에 따른 주요 침엽수의 생존 및 생장 특성 변화를 알아보고자 수행하였다. 소나무와 낙엽송 노지묘(1-0)를 대상으로 대조구 기준 3℃의 온도를 상승시키거나 ±40%의 강수를 조절한 6처리 생육환경[온도 2처리(대조: TC, 증가: TW) × 강수 3처리(대조: PC, 감소: PD, 증가: PI)] 실외 실험구를 조성하였으며, 생존율, 근원경, 묘고, 물질생산량 및 묘목품질지수 변화를 조사하여 이원분산분석을 수행하였다. 소나무는 온도와 강수 처리에 따른 생존율 차이가 없었지만, 강수가 증가할수록 묘목품질지수가 낮아지는 경향을 보였다. 낙엽송은 온도상승과 강수 감소에 따라 고사율이 증가하였으며, 묘목품질지수는 두 요인 간 상호작용을 보이면서 온도대조-강수증가 처리구에서 가장 낮게 나타났다. 따라서 양묘과정에서 소나무는 강수 증가, 낙엽송은 온도 증가 또는 강수 감소에서 낮은 묘목 생산량과 품질이 예상되며, 기후변화에 따른 두 수종의 특이적 민감도를 확인할 수 있었다. 향후 지구온난화와 가뭄·폭우 등의 강수 변화에 의해 수종별 묘목 생존과 품질의 변화가 예상되기 때문에 각 수종의 생육 반응 특성에 따른 적합한 양묘시업 대응 전략이 필요할 것으로 판단된다. This study aimed to investigate the effects of climate change on the survival and growth performance of Pinus densiflora and Larix kaempferi seedlings using open-field experimental warming and precipitation manipulation. We measured the survival rate, root-collar diameter, and height, and then calculated the seedling quality index (SQI) of 2-year-old seedlings under 6 treatments [2 temperatures (TC: Control; TW: Warming) × 3 precipitation manipulations (PC: Control; PD: Decreased; PI: Increased)] and performed a two-way ANOVA to test for differences.The air temperature of the warming plots was 3°C higher than that of the control plots, while the precipitation manipulation plots received ±40% of the precipitation received by the control plots. Temperature and precipitation treatments did not significantly affect the survival rate of P. densiflora; however, the SQI of P. densifloradecreased with increasing precipitation. In contrast, the mortality rate of L. kaempferi increased with increasing temperature and decreasing precipitation. Furthermore, in L. kaempferi, TC × PI treatment resulted in the lowest SQI with a significant interaction effect observed between the two factors. In summary, low seedling production and quality should be expected in P. densiflora as precipitation increases and in L. kaempferi as temperature increases or precipitation decreases. These results indicate species-specific sensitivities to climate change of two plant species at the nursery stage. With the occurrence of global warming, the frequencies of drought and heavy rainfall events are increased, and this could affect the survival and seedling quality of tree species. Therefore, it is necessary to improve nursery techniques by establishing new adaptation strategies based on species-specific growth performance responses. 1

실외 실험적 온난화 처리에 따른 활엽수 4개 수종 묘목의 생리적 반응

안지애 ( Jiae An ),한승현 ( Seung Hyun Han ),장한나 ( Hanna Chang ),박민지 ( Min Ji Park ),손요환 ( Yowhan Son ) 한국임학회 2016 한국산림과학회지 Vol.105 No.4

본 연구는 실외 실험적 온난화 시스템 내에서 적외선등을 이용하여 온난화 처리를 한 다음 발아 당년의 활엽수 4개 수종(물푸레나무, 느티나무, 거제수나무, 굴참나무) 묘목의 생리적 반응을 알아보고자 수행되었다. 적외선등은 2015년 4월부터 가동되었으며, 온난화 처리구 내의 묘목들은 대조구에 비해 2.7°C 높은 대기온도 하에서 생육되었다. 기공전도도, 증산속도 및 순광합성률은 동년 7월과 9월에, 엽록소 함량은 7월과 10월에 각각 측정하였다. 온도 증가에 대한 묘목의 생리적 반응은 수종과 측정 시기에 따라 다른 결과를 나타내었다. 즉 기공전도도(mmol·m^-2·s^-1)는 물푸레나무(대조구:158.97±42.76; 온난화 처리구:42.07±8.24), 느티나무(대조구:170.53±27.22; 온난화 처리구: 101.17±42.27), 거제수나무(대조구:249.93±47.39; 온난화 처리구:150.73±26.52)에서 온난화 처리에 의해 감소하였다. 그리고 증산속도(mmol·m^-2·s^-1)도 물푸레나무(대조구:4.08±0.62; 온난화 처리구:1.74±0.39), 느티나무(대조구:4.32±0.44; 온난화 처리구:3.24±1.14), 거제수나무(대조구:6.21±0.38; 온난화 처리구:4.66±0.28)에서 대조구에 비해 온난화 처리구에서 낮은 값을 나타내었다. 한편, 굴참나무의 경우 기공전도도와 증산속도의 처리 간 차이가 유의하지 않았다. 엽록소 함량은 대부분의 수종에서 온난화 처리에 의해 증가하였으나, 순광합성률은 모든 수종에서 처리 간의 차이가 통계적으로 유의하지 않았다. 이는 온난화 처리의 영향이 미미하여 순광합성률의 변화에까지 영향을 미치지 못하였기 때문인 것으로 판단된다. This study was conducted to investigate the physiological responses of newly-germinated seedlings of Fraxinus rhynchophylla Hance, Zelkova serrata (Thunb.) Makino, Betula costata Trautv. and Quercus variabilis Blume to open-field experimental warming. The seedlings in the warmed plots were warmed with 2.7°C higher air temperature than those in the control plots using infrared heaters since April, 2015. Physiological responses (stomatal conductance, transpiration rate, chlorophyll content and net photosynthetic rate) to experimental warming varied with the species and the time of the measurement. Stomatal conductance (mmol·m^-2·s^-1) tended to decrease for F. rhynchophylla (Control: 158.97±42.76; Warmed: 42.07±8.24), Z. serrata (Control: 170.53±27.22; Warmed: 101.17±42.27) and B. costata (Control: 249.93±47.39; Warmed: 150.73±26.52). Transpiration rate (mmol·m^-2·s^-1) also decreased for F. rhynchophylla (Control: 4.08±0.62; Warmed: 1.74±0.39), Z. serrata (Control: 4.32±0.44; Warmed: 3.24±1.14) and B. costata (Control: 6.21±0.38; Warmed: 4.66±0.28). However, warming exhibited only minimal effects on stomatal conductance and transpiration rate of Q. variabilis seedlings. Chlorophyll content increased by the warming treatment while the effect of warming was not significant on net photosynthetic rate, since the warming treatment had a weak influence for changing net photosynthetic rate.

실외 인위적 온난화 및 강수 조절이 소나무 묘목의 생리적 특성과 생장에 미치는 영향

박민지(Park, Min Ji),윤순진(Yun, Soon Jin),윤현민(Yun, Hyeon Min),장한나(Chang, Hanna),한승현(Han, Seung Hyun),안지애(An, Jiae),손요환(Son, Yowhan) 한국기후변화학회 2016 한국기후변화학회지 Vol.7 No.1