한국농림기상학회지, 제 18권 제4호(2016) (pISSN 1229-5671, eISSN 2288-1859)
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, Vol. 18, No. 4, (2016), pp. 366~377
DOI: 10.5532/KJAFM.2016.18.4.366
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국립수목원의 전나무(Abies holophylla ) 조림지의 물 이용 효율의 계절 및 경년 변동

빈두 말라 타쿠리(1), 강민석(2), 장용휘(3), 천정화(4), 김준(2),(3),(5)
(1)연세대학교 대기과학과
(2)국가농림기상센터
(3)서울대학교 협동과정 농림기상학전공
(4)국립산림과학원 산림생태연구과
(5)서울대학교 조경⋅지역시스템공학부/그린바이오과학기술연구원

(2016년 11월 22일 접수; 2016년 12월 28일 수락)

Seasonal and Inter-annual Variability of Water Use Efficiency of an Abies holophylla Plantation in Korea National Arboretum

Bindu Malla Thakuri(1), Minseok Kang(2), Yonghui Zhang(3), Junghwa Chun(4), Joon Kim(2),(3),(5)
(1)Dept. of Atmospheric Sciences, Yonsei University, Seoul 03722, Korea
(2)National Center for AgroMeteorology, Seoul 08826, Korea
(3)Interdisciplinary Program in Agricultural and Forest Meteorology, Seoul National University, Seoul 08826, Korea
(4)Division of Forest Ecology, National Institute of Forest Science, Seoul 130-712, Korea
(5)Dept. of Landscape Architecture and Rural Systems Engineering / Institute of Green Bio Science and Technology, Seoul National University, Seoul 08826, Korea

(Received November 22, 2016; Accepted December 28, 2016)

ABSTRACT
Water use efficiency (WUE) is considered as an important ecological indicator which may provide information on the process-structure relationships associated with energy-matter-information flows in ecosystem. The WUE at ecosystem-level can be defined as the ratio of gross primary productivity (GPP) to evapotranspiration (ET). In this study, KoFlux’s long-term (2007–2015) eddy covariance measurements of CO2 and water vapor fluxes were used to examine the WUE of needle fir plantation in Korea National Arboretum. Our objective is to ascertain the seasonality and inter-annual variability in WUE of this needle fir plantation so that the results may be assimilated into the development of a holistic ecological indicator for resilience assessment. Our results show that the WUE of needle fir plantation is characterized by a concave seasonal pattern with a minimum (1.8 – 3.3 g C⋅(kg H2O)-1) in August and a maximum (5.1 – 11.4 g C⋅(kg H2O)-1) in February. During the growing season (April to October), WUE was on average 3.5±0.3 g C (kg H2O)-1. During the dormant seasons (November to March), WUE showed more variations with a mean of 7.4±1.0 g C⋅(kg H2O)-1. These values are in the upper ranges of WUE reported in the literature for coniferous forests in temperate zone. Although the growing season was defined as the period from April to October, the actual length of the growing season (GSL) varied each year and its variation explained 62% of the inter-annual variability of the growing season WUE. This is the first study to quantify long-term changes in ecosystem-level WUE in Korea and the results can be used to test models, remote-sensing algorithms and resilience of forest ecosystem.

Keyword: Water use efficiency, Needle fir, Eddy covariance, KoFlux, Korea national arboretum

MAIN

적요

물 이용 효율(water use efficiency, WUE)은 생태계의 에너지-물질-정보의 흐름과 연관된 프로세스-구조 사이의 관계에 대한 정보를 제공하는 중요한 생태학적 지표로 간주된다. 생태계 단위의 WUE는 총일차생산량(gross primary productivity, GPP)과 증발산(evapotranspiration, ET)의 비로 정의될 수 있다. 이 연구에서는 국립수목원에 위치한 전나무(Abies holophylla) 조림지의 WUE를 조사하기 위해 KoFlux 에서 장기간(2007–2015) 에디공분산 방법으로 관측된 이산화탄소와 수증기 플럭스를 사용하였다. 연구의 목적은 전나무 조림지의 WUE의 계절 및 경년 변동을 규명하여 탄력(resilience) 평가를 위한 총체적인 생태학적 지표의 개발에 활용하는 것이다. 분석 결과에 따르면, 전나무 조림지의 WUE는 8 월에 최소값(1.8 – 3.3 g C⋅(kg H2O)-1), 2 월에 최대값(5.1 -11.4 g C (kg H2O)-1)을 갖는 오목한 형태의 계절 변동을 보였다. 성장기(4 월-10 월)의 WUE는 평균 3.5±0.3 g C⋅(kg H2O)-1 이었고, 휴면기(11월 – 3월)의 WUE는 평균 7.4±1.0 g C⋅(kg H2O)-1 로서 경년 변동의 폭이 컸다. 이 전나무 조림지의 WUE는 문헌에 보고된 다른 온대 지역 침엽수림의 WUE와 비교했을 때, 상대적으로 높은 범위에 속한다. 성장기는 4월부터 10월까지의 기간으로 정의하였으나, 실제 성장기의 길이(growing season length, GSL)는 매년 변화하였고, 이러한 GSL의 변화가 성장기 WUE의 경년 변동의 62%를 설명하였다. 이 연구는 생태계 단위 WUE의 장기 변동을 정량화 한 국내 첫 결과로서, 산림생태계 모형, 위성 알고리즘 및 탄력을 시험하는 데 활용할 수 있다.

REFERENCES