[세미나] 김현석 교수님

가뭄의 증가가 우리나라 산림생태계에 미치는 영향

-묘목, 개체목, 그리고 임분의 단계별 영향-
대기 중 온실가스 농도의 증가로 인한 기후변화는 지구 온난화를 일으키고, 대기 중의 포화수증기량을 기하급수적으로 증가시켜, 가뭄, 홍수와 같은 기상재해의 빈도와 강도를 증가시킬 것으로 예상된다. 우리나라에서도 가뭄의 빈도와 강도가 증가하고 있으며 특히, 봄 가뭄 발생 시 잎의 유무에 따라 산림 탄소 순환에 대한 가뭄의 영향이 달라질 수 있다. 이에 본 실험실에서는 가뭄에 따른 우리나라 산림생태계의 변화를 예측하기 위해, 다양한 강도의 가뭄하에서 대표 식재 수종 11개 종의 생리적 반응과 2014년에 시작된 가뭄이 2017년에 끝나기 까지 산림 개체목의 생장 그리고 상록침엽수림과 낙엽활엽수림의 수분과 탄소 수지의 변화를 관찰하였다. 개체목 단위의 형태적 생리적 변화를 간단히 보면 가뭄의 강도가 강해질수록 잎의 크기는 작아지고, 엽중량비는 증가하였으며, 기공전도도와 증산량 그리고 수분포텐셜이 감소하였다. 지난 2012년에 설치된 직경성장밴드를 이용하여 가뭄이 산림의 수종별 생산성에 미치는 영향의 경우, 졸참나무, 굴참나무, 까치박달은 강수량이 급격히 감소한 2014년에 생장량이 가장 많았으며, 이후에 감소하는 경향을 보였다. 하지만, 잣나무는 강수량보다는 일사량에 더 많은 영향을 받았으며, 생장시기에 광량이 많을수록 생장량이 커지는 경향을 보였다. 이와 더불어, 전나무, 갈참나무는 생장에 있어 지난해의 환경에 영향을 받는 것으로 나타났다. 임분 단위의 연구에서는 2015년부터 2018년까지 상록침엽수림인 잣나무(Pinus koraiensis)조림지와 참나무과 수종이 우점하고 있는 낙엽활엽수림에서 에디 공분산 방법으로 관측한 순생태계생산량(Net ecosystem production, NEP)을 이용하여 (1)서로 다른 가뭄 강도에 대한 두 임분의 NEP 변화와 (2)NEP 회복 지수(RC NEP)를 이용한 가뭄 이후 두 임분의 NEP 회복 차이를 확인하고, (3) 두 임분에서 차이가 발생한 원인을 분석하였다. 참나무 임분에서 겨울철(비생장기)을 제외한 연간 NEP는 가뭄 강도가 감소함에 따라 증가하는 경향을 보인 반면 잣나무 임분에서는 2015년이 아닌 2017년의 NEP가 가장 낮았다. 특히 다른 해의 같은 기간 보다 강수량이 크게 감소하였던 2016년 가을부터 2017년 봄 사이에 잣나무 임분의 증발산과 수관차단강수로 2017년 봄 가뭄 기간에 토양수분함량이 토양의 위조점 아래로 감소하였으며, 이로 인해 잣나무 임분에서 기공을 닫고 광합성량이 크게 감소한 것으로 나타났다. 또한 극심한 수분스트레스의 legacy effect때문에 가뭄이 종료된 후에도 NEP의 회복이 느리게 진행되는 것으로 생각된다. 향후 산림의 가뭄 피해가 증가할 것으로 예측되는 가운데, 본 실험실의 연구 결과와 같이 묘목, 개체목 그리고 임분 단위의 가뭄에 대한 반응을 고려한 산림관리가 이루어져야 할 것으로 생각된다.