토양 내 수분함량은 생태계의 토양 탄소 순환에 매우 중요한 환경 요소이다. 토양 내 수분의 유출, 증발, 침투는 강우에 의해 영향을 받는다. 토양의 수분 함량은 미생물 활동, 영양소 이용 가능성 및 분해 속도에 직접적으로 영향을 미치며, 이는 탄소 순환 과정에 중요한 역할을 한다. 그에 더해 토양 수분의 변동은 식물 생리학적 과정에도 영향을 미쳐 결과적으로 식물 성장 및 토양 유기물의 양에 영향을 미친다. 온대 낙엽수림에서 토양 수분, 식물 역학 및 탄소 순환은 서로 밀접하게 연관되어져 있다.
본 연구는 온대 낙엽수림에서 토양수분이 강수와 어떻게 관련이 있는지를 이해하기 위해 수행되었다. 자료는 2021년 6월부터 2023년 6월까지 대한민국 충청남도 공주시에서 수집되었다. 측정 지점은 산림 바닥의 낙엽층 형성 수준을 기준으로 1번 지점(P1)부터 6번 지점(P6)까지 선정했다. 측정된 자료는 6개의 서로 다른 지점에 설치된 CR1000(data logger)에서 수집된 토양수분(%), 강수량(mm), 지온(℃), 기온(℃) 및 광합성 광량 자속밀도- PPFD(μmol/m²/s)로 구성되었다.
토양수분의 계절적변화를 이해하기 위해 측정된 PPFD를 기준으로 Foliage season (5~11월)와 non-foliage season (12~4월)로 구분하였다. 각 지점에서 기록된 평균 토양수분함량(%)은 P1 - 18.5 (%), P2 - 14.9 (%), P3 - 17.5 (%), P4 - 13.8 (%), P5 - 9 (%), P6 - 8 (%)로 측정되었다. 지점(1~4)과 지점(5 & 6)의 토양수분함량은 서로 다른 경향성을 보였으며 따라서 지점 (1~4)는 토양수분함량이 높은 그룹으로, 지점(5 & 6)은 토양수분함량이 낮은 그룹으로 구분되어졌다. 측정 기간 동안의 강수량은 2021년(6~12월) 771.63mm, 2022년(1~12월) 2,110.01mm, 2023년(1~6월) 1306.4mm로 연구 기간 동안 총 4,188.04mm이었다. 지온은 지점 3에서 28.5℃로 가장 높게 기록되었다. 가장 높은 토양수분함량은 오히려 지점 1에서 기록되었고, 지점 3, 4, 2가 그 뒤를 이었다. 토양수분함량과 토양온도는 지점 5와 6에서 낮게 기록되었다. 이 결과는 두꺼운 리터층 때문에 나타난 것이다. 이 연구에서 강우는 단풍철과 비엽기에 뚜렷하게 기록되었으며, 특징적으로 늦가을에 강우량이 높게 기록되었다. 흥미롭게도 지점 5와 6은 상당한 강수에도 불구하고 토양수분율이 지속적으로 낮았으며 이는 두꺼운 리터 층이 수분 흡수를 방해하는 역할을 하기 때문에 나타난 결과이다. 강우가 없는 날이 강우가 있는 날보다 더 많았지만 SMC 값은 일정하였는데 이를 통해 온대 낙엽수림에서 지온, PPFD 등의 환경요인들이 토양 수분 변동을 통제하는 데에 중요한 역할을 맡는다는 점을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이 연구의 결과는 강우가 토양 수분 함량의 계절적 변화에 중요한 역할을 맡는다는 점을 강조하며, 이 관계는 탄소 순환 및 여러 생태계 작용들에 광범위한 영향을 미친다. 관찰된 패턴은 강우와 토양 수분 간의 복잡한 상호 작용과 이 작용이 다양한 환경 요인들에 의해 받는 영향을 보여주며 이는 선행연구들의 결과와 부합하였다.