표제지
발간사 / 남성현
목차
서론 17
연구내용 21
제1장 한반도 산지기후자원 전자지도 제작 22
제2장 주요 수종의 생리생태적 반응분석 및 평가 31
가. CO₂흡수·배출능 31
나. 광화학계 및 탄소고정계 반응 34
다. 엽록소함량 36
제3장 산림 생물의 지리적 분포변화 예측 37
가. 산림식생 분포변화 예측 37
나. 주요 수종의 적지분포 변화 예측 60
다. 절족동물의 지리적 분포변화 62
참고문헌 75
제4장 기후변화가 산림토양 및 양분동태에 미치는 영향 81
가. 연구과제의 개요 81
나. 국내외 기술개발 현황 86
다. 연구수행 내용 및 결과 89
라. 목표달성도 및 관련분야 기여도 136
참고문헌 137
제5장 기후변화 시나리오에 따른 산림수문 변화 예측 141
가. 산림수문 변화 예측 141
나. 기후변화 시나리오에 따른 산림수문 변화 예측 143
제6장 산림병해충의 발생/확산 예측 및 대응방안 연구 165
가. 연구범위 및 방법 165
나. 연구결과 166
다. 고찰 194
참고문헌 195
제7장 기후변화에 따른 한반도 산림식생구조와 기능의 변화 모델개발 197
가. 연구범위 197
나. 연구방법 198
다. 연구결과 199
라. 고찰 254
참고문헌 257
제8장 기후변화 적응을 위한 산림관리 의사결정지원시스템 개발 268
판권기 282
표 1. 2009-2011년 10월의 수종별 생리반응 비교 33
표 2. 주요수종 분포해석을 위한 설명변수 39
표 3. 최종 선정된 수종별 설명변수 39
표 4. 수종별 잠재분포확률 52
표 5. 절지동물 분야 연차별 연구추진 내역 63
표 6. 개미 16종의 기후변화 RCP 4.5 & 8.5와 A1B에 따른 풍부도 변화 예측 67
표 7. 거미 17종의 기후변화 시나리오 RCP 4.5 & 8.5에 따른 풍부도 변화 예측 68
표 8. 딱정벌레 18종의 기후변화 시나리오 RCP 4.5 & 8.5에 따른 풍부도 변화 예측 69
표 9. 기후변화 지표종(개미, 나비, 거미, 딱정벌레) 71
표 10. 2008년도 산림탄소배출권 시장 규모 84
표 11. 미생물과 경작지에 사용되는 유기물의 탄질비 89
표 12. 질소 강하량과 C:N 비에 따른 질산태 질소의 용탈 91
표 13. 표준물질의 안정성동위원소 비율 92
표 14. 토양에서 질소반응들의 분할률 95
표 15. 농경지의 탄소 격리 저장 능력(1997) 97
표 16. 산림의 탄소 격리 저장능력 98
표 17. 2009-2014년 백운산과 태화산, 광릉국립수목원 조사지역의 토성 104
표 18. 중질소 처리 후 질소 회수율의 경시적 변화 130
표 19. 산림 토양의 깊이별 전용적 밀도 131
표 20. 솔잎혹파리와 광릉긴나무좀의 저온발육임계온도와 발생 예측 모형식 179
표 21. 지역 및 고도별 우점종 리스트 183
표 22. 최근 중국에 침입이 보고된 산림 해충 193
표 23. 최근 일본에 침입이 보고된 산림 해충 194
표 24. 각 지점에서의 수종별 음엽 SLA 200
표 25. 각 지점에서의 수종별 양엽 SLA 201
표 26. 용암산 산림 식생의 상대 중요도 213
표 27. 광릉 시험림 주요 수종의 생태적 특성 모수 214
표 28. Biomass module에 필요한 모수값 219
표 29. 식생조사지역 개요 225
표 30. PnET-II 모델에 사용한 입력자료 228
표 31. 사이트 입력자료 229
표 32. Canopy 입력자료 230
표 33. 광합성관련 입력자료 230
표 34. 사이트-수종별 입력자료 231
표 35. PnET-II에 사용된 변수와 그에 따른 순생산성 결과 237
그림 1. 한라산 동사면의 고도별 기온 변화 25
그림 2. 평균기온과 토양온도 간의 상관관계 25
그림 3. 2009년 7월-2010년 4월간의 남사면 1,700m, 1,800m, 정상부 기온 변화 26
그림 4. 센서 이상으로 인한 오류(좌)와 수정된 이상치(우) 26
그림 5. 서귀포와 제주의 기상자료를 이용한 PCA 분석결과 27
그림 6. 한라산 남벽 및 정상부의 토양온도 변화 추이 28
그림 7. 한라산 정상부 토양온도의 계절별 연도별 변화(좌) 및 표준편차 변화(우) 29
그림 8. 한라산 정상 구상나무림에서 관측된 2008-2011년 기온 일자료 30
그림 9. 수관위치별 동아의 호흡 32
그림 10. 수관위치별 동아 크기 32
그림 11. 졸참나무의 생리반응 월 변화 32
그림 12. 서어나무의 생리반응 월 변화 33
그림 13. 졸참나무의 월별 light response curve(왼쪽)와 A-Ci curve(오른쪽) 34
그림 14. 서어나무의 월별 light response curve(왼쪽)와 A-Ci curve(오른쪽) 34
그림 15. 졸참나무의 월별 광화학계 및 탄소고정계 반응 변화 35
그림 16. 서어나무의 월별 광화학계 및 탄소고정계 반응 변화 35
그림 17. 졸참나무와 서어나무의 월별 엽록소함량 및 엽록소 a/b 변화 36
그림 18. 분석 과정 38
그림 19. 신갈나무의 잠재분포 변화 40
그림 20. 졸참나무의 잠재분포 변화 41
그림 21. 붉가시나무의 잠재분포 변화 42
그림 22. 소나무의 잠재분포 변화 43
그림 23. 잣나무의 잠재분포 변화 44
그림 24. 편백의 잠재분포 변화 45
그림 25. 갈참나무의 AUC 곡선과 평가 통계량 및 현존분포와 잠재분포 47
그림 26. RCP 시나리오에 기반한 갈참나무의 잠재분포 변화 47
그림 27. 떡갈나무의 AUC 곡선과 평가 통계량 및 현존분포와 잠재분포 48
그림 28. RCP 시나리오에 기반한 떡갈나무의 잠재분포 변화 48
그림 29. 굴참나무의 AUC 곡선과 평가 통계량 및 현존분포와 잠재분포 49
그림 30. RCP 시나리오에 기반한 굴참나무의 잠재분포 변화 49
그림 31. 상수리나무의 AUC 곡선과 평가 통계량 및 현존분포와 잠재분포 50
그림 32. RCP 시나리오에 기반한 상수리나무의 잠재분포 변화 50
그림 33. 구상나무의 AUC 곡선과 평가 통계량 및 현존분포와 잠재분포 51
그림 34. RCP 시나리오에 기반한 상수리나무의 잠재분포 변화 51
그림 35. 평년기후일 경우 2월말 및 3월말 기준 사면별 해토 상황 추정도 57
그림 36. 평년의 토양결빙상태 추정 결과(2월 상중하순, 3월 상중하순) 58
그림 37. 평년과 2011년의 기온 및 토양해동 상황비교 59
그림 38. 절지동물 조사지 64
그림 39. 북방계 종의 남방한계선과 남방계 종의 북방한계선의 변화 71
그림 40. 탄소 순환 모델 82
그림 41. 산림토양에서의 탄소고정 과정 모식도 87
그림 42. 유기물의 C:N 비와 질소의 유효도 90
그림 43. 질소가 부족한 토양에서 미생물의 생장과 식물의 질소 기아 현상 91
그림 44. 안정성동위원소의 결합에너지 93
그림 45. 질소분할효과에 의한 반응물과 생성물 사이의... 94
그림 46. A1B시나리오를 이용하여 측정한 2021-2050년(a,b,c)과 2071-2100년(d,e,f) 온도 변화 96
그림 47. MM5 A1B 시물레이션을 이용하여 측정한 온도 변화 96
그림 48. 연구 개발 모식도 99
그림 49. 1973년부터 2013년까지의 연평균 기온의 변화 101
그림 50. 1973년부터 2013년까지 평균한 월평균 기온의 변화 102
그림 51. 백운산과 태화산의 상수리나무와 잣나무지역 토양의 깊이별 pH 106
그림 52. 백운산과 태화산에서 수종(상수리나무, 잣나무)에 따른 부식층과 토양 깊이 별 탄소 함량 108
그림 53. 백운산과 태화산에서 수종(상수리나무, 잣나무)에 따른 부식층과 토양 깊이별 질소 함량 110
그림 54. 백운산과 태화산에서 수종(상수리나무, 잣나무)에 따른 부식층과 토양 깊이별 C:N비 112
그림 55. 상수리나무와 잣나무에서 지역(백운산, 태화산)에 따른 부식층과 토양 깊이별... 114
그림 56. 백운산과 태화산에서 수종(상수리나무, 잣나무)에 따른 부식층과 토양 깊이별... 116
그림 57. 상수리나무와 잣나무에서 지역(백운산, 태화산)에 따른 토양 깊이별 무기태... 118
그림 58. 기후변화시나리오를 적용한 2개 지역과 수종의 탄소함량 변화 119
그림 59. 기후변화시나리오를 적용한 2개 지역과 수종의 질소함량 변화 119
그림 60. 기후변화시나리오를 적용한 2개 지역과 수종의 안정성탄소동위원소비(73일간의... 120
그림 61. 기후변화시나리오를 적용한 2개 지역과 수종의 안정성질소동위원소비(73일간의... 121
그림 62. 2009년 태화산의 상수리나무의 깊이별 Light fractionation,... 121
그림 63. 2011년 태화산의 상수리나무의 깊이별 Light fractionation,... 122
그림 64. 2009년과 2010년 태화산의 상수리나무의 깊이별 Light fractionation(LF),... 123
그림 65. 2009년과 2010년 태화산의 상수리나무의 깊이별 Light fractionation(LF),... 124
그림 66. 태화산의 상수리나무와 잣나무에서 질소(Urea) 처리 후 시간(control, 1년, 2년, 3년)에 따른... 125
그림 67. 태화산의 상수리나무와 잣나무에서 질소(Urea) 처리 후 시간(control, 1년, 2년, 3년)에 따른... 126
그림 68. 태화산의 상수리나무와 잣나무에서 질소(Urea) 처리 후 시간(control, 1년, 2년, 3년)에 따른... 127
그림 69. 태화산의 상수리나무(왼쪽그림)와 잣나무(오른쪽그림)에서 질소(Urea) 처리 후 시간(control,... 128
그림 70. 태화산의 상수리나무(왼쪽그림)와 잣나무(오른쪽그림)에서 질소(Urea) 처리 후 시간(control,... 129
그림 71. 지역 및 수종에 따른 토양 깊이별 탄소 축적량 132
그림 72. 광릉 침엽수림유역 142
그림 73. 광릉 활엽수림유역 142
그림 74. GLUE methodology를 활용한 연도별 유역별 최적 모형 파라메터 평가 143
그림 75. 광릉 침엽수림유역의 연도별 최적 매개변수 평가 결과 143
그림 76. 광릉 활엽수림유역의 연도별 최적 매개변수 평가 결과 143
그림 77. 광릉 침엽수림유역의 강우량 증가에 따른 총유량 및 최대 홍수유량 증가율 예측 144
그림 78. 광릉 침엽수림유역의 강우량 증가 및 온도 1°C 상승에 따른 총유량 및 최대 홍수유량 증가율 예측 144
그림 79. 광릉 침엽수림유역의 강우량 증가 및 온도 2°C 상승에 따른 총유량 및 최대 홍수유량 증가율 예측 145
그림 80. 광릉 활엽수림유역의 강우량 증가에 따른 총유량 및 최대 홍수유량 증가율 예측 146
그림 81. 광릉 활엽수림유역의 강우량 증가 및 온도 1°C 상승에 따른 총유량 및 최대 홍수유량 증가율 예측 146
그림 82. 광릉 활엽수림유역의 강우량 증가 및 온도 2°C 상승에 따른 총유량 및 최대 홍수유량 증가율 예측 146
그림 83. A2 기후변화 시나리오에 의한 생태지역별 월평균 기온변화 예측 147
그림 84. A2 기후변화 시나리오에 따른 광릉 산림유역 잠재증발산량 변화 148
그림 85. A2 기후변화 시나리오에 따른 장흥 산림유역 잠재증발산량 변화 149
그림 86. A2 기후변화 시나리오에 따른 경산 산림유역 잠재증발산량 변화 149
그림 87. A2 기후변화 시나리오에 따른 광릉 침엽수림유역의 최소 연대별 월유출량 예측 150
그림 88. A2 기후변화 시나리오에 따른 장흥 침엽수림유역의 최소 연대별 월유출량 예측 151
그림 89. A2 기후변화 시나리오에 따른 광릉 침엽수림유역 최소 연대별 월유출량 예측 151
그림 90. RCP8.5 시나리오에 의한 광릉지역 기온 변화 152
그림 91. RCP8.5 시나리오에 따른 광릉지역 잠재증발산량 변화 예측 152
그림 92. RCP8.5 시나리오에 따른 광릉지역 강수량 변화 153
그림 93. RCP8.5 시나리오에 의한 광릉지역의 계절별 강수량 변화 153
그림 94. RCP8.5 시나리오에 따른 광릉 활엽수천연림 유역의 매 10년대별 유출특성 변화 예측 154
그림 95. 기후변화 시나리오 적용을 위한 산림수자원 유역시험지 분포 155
그림 96. RCP8.5 시나리오에 따른 각 유역시험지별 잠재증발산량 장기 변화 예측 결과 156
그림 97. RCP8.5 시나리오에 따른 2010년대와 2090년대의 잠재증발산량 분포 비교 157
그림 98. RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지별 연유출량의 장기 변화 예측 결과 158
그림 99. RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지별 연유출량의 10년 이동평균 변화 158
그림 100. RCP8.5 시나리오에 따른 2010년대와 2090년대의 연유출량 분포 비교 159
그림 101. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지의 연평균기온 변화 예측(2011-2100) 160
그림 102. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지의 연강수량 변화 예측(2011-2100) 160
그림 103. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지 평균 잠재증발산량의 장기 변화 예측 결과(2011 -2100) 161
그림 104. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지 평균 연유출량의 장기 변화 예측 결과(2011-2100) 163
그림 105. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지 평균 최대 일유출량의 장기 변화 예측 결과(2011-2100) 164
그림 106. RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 따른 유역시험지의 2010년대 대비 2090년대의 계절별 유출량 변화 예측 결과 164
그림 107. 솔나방의 영기별 발육속도 A) 알, B) 1-3령 유충, C) 4령부터 종령 유충, D) 번데기, E)... 167
그림 108. 솔나방의 알부터 3령, 알부터 성충까지 발육을 위한 유효적산온도 169
그림 109. 안성 솔나방 개체군 난괴 발생 시기와 유효적산온도를 이용한 추정치(1999, 2000) 169
그림 110. 솔나방 2세대 발생이 가능한 유효적산온도의 변화 추이(수원, 천안) 170
그림 111. 미국흰불나방의 영기별 발육속도 알, 유충, 번데기, 산란전 기간. 171
그림 112. 25년간(1986-2010) 연도별 솔잎혹파리 발생 시기 172
그림 113. 25년간 관찰된 자료로 추정된 누적발생율 분포모형... 173
그림 114. 기준온도에 따른 적산온도 모형의 결정계수 173
그림 115. 실험실 (A-B)과 야외 (C-D) 자료를 토대로 개발된 적산온도 모형과 2011년도... 174
그림 116. 온도에 따른 월동 유충이 우화하는데 요구되는 적산온도 175
그림 117. 연도 별 솔잎혹파리의 우화최성기와 3-5월 평균기온 변화 (A), 3-5월 평균기온이... 176
그림 118. 온도에 따른 월동 유충이 우화하는데 요구되는 적산온도 177
그림 119. 기후변화 시나리오에 따른 기존 온일도 모형과 수정모형의 솔잎혹파리... 177
그림 120. 관측된 우화최성기, 기존 온일도 모형과 수정 모형을 통한 우화최성기 예측치 비교 178
그림 121. 기후변화 시나리오 RCP4.5로 예측된 2014년, 2030년도 온도자료에 따른 전국적... 179
그림 122. 기후변화 시나리오 RCP4.5로 예측된 2014년, 2030년도... 180
그림 123. 솔개재주나방 분포 181
그림 124. 줄녹색박각시 분포 181
그림 125. 10개 조사지역과 정규화 식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 182
그림 126. SOM을 통한 나비목 군집의 배열 : 10개 지역에서 년간 변화 (a)와 서울지역에서 월간 변화... 182
그림 127. 고도와 지역에 따른 시기별 발생밀도의 변화 184
그림 128. 고도와 지역에 따른 시기별 발생비율의 변화 185
그림 129. 지역별 월별 딱정벌레 기능군별 개체수 (a), 과별 개체수 (b)를 기준으로 군집분석 결과 186
그림 130. 기능군별 개체수를 기준으로 NMDS 분석 결과 186
그림 131. 꽃매미 난괴 부화율 조사지와 꽃매미 부화 전·후 난괴 188
그림 132. 겨울철 온도와 꽃매미 난괴 부화율과의 관계(12~2월... 189
그림 133. 꽃매미의 100% 치사유발 온도와 연도별 겨울 온도 변화 추이 190
그림 134. 1981년도 이후 발생한 연도별 돌발해충 목별 종 수 191
그림 135. 연평균 기온과 돌발해충 발생종수와의 관계 192
그림 136. 연평균 강수량과 돌발해충 발생종수와의 관계 192
그림 137. 1981년도 이후 발생한 돌발해충 발생패턴의 자기조직화지도(SOM) 분석 결과 193
그림 138. ADFC(Automatic-capturing Digital Fisheye Camera) 202
그림 139. LAI-2000PCA로 측정한 LAI의 시계열. 2010년 광릉 202
그림 140. G, GR, 2G_RB ratio와 LAI의 비교 203
그림 141. 한반도 순생산성의 분포. MODIS 위성 영상의 MYD17A3 개선 산출물에... 204
그림 142. MODIS MYD17A3 기반으로 시간내삽법에 의한 구름효과 개선하여 2003, 2005,... 205
그림 143. 2008년 9-12월 상록침엽수림의 물이용효율, 기공전도도, 엽내 이산화탄소 농도 207
그림 144. LANDIS에서 종자확산이 모사되는 사례. 공간적 상호작용과 동적 특성이 잘... 209
그림 145. LANDIS 모델 디자인. LANDIS에서 경관은 격자 모양의 래스터로 표현되며, 각 픽셀은... 210
그림 146. CENTURY 모델 내의 물질 풀(pool)과 각 풀 간의 흐름. 대부분의 흐름은 탄소와 질소의... 211
그림 147. LANDIS-II에 적용된 CENTURY 확장 모듈의 개념도. 맨 위의 상자 내에는 각 수종의... 212
그림 148. 다양한 복잡성을 지닌 생태역 지도를 SIMMAP를 이용하여 구성하였다. p 값이 0에... 215
그림 149. 신갈나무, 당단풍, 잣나무 분포 비율의 추세. 각 추세선은 생태역 패턴의 복잡성으로... 217
그림 150. 바이오매스 모듈을 포함하는 LANDIS의 처리과정 218
그림 151. PnET-II 모형의 구조 220
그림 152. 연구지역 범위 (a) 광릉 (b) 계방산 (c) 남해 금산 221
그림 153. 광릉지역의 지형 222
그림 154. 광릉지역의 경사 222
그림 155. 광릉지역의 토양형 223
그림 156. 광릉지역의 유효토심 223
그림 157. 광릉지역의 임상분포 224
그림 158. 광릉지역의 영급분포 224
그림 159. 광릉 연구지의 천연림과 조림지 현황 225
그림 160. 계방산의 임상분포 226
그림 161. 계방산의 영급분포 226
그림 162. 금산의 임상분포 227
그림 163. 금산의 영급분포 227
그림 164. 신갈나무 군락의 Living and DeadWoody 바이오매스 변화 232
그림 165. 박달나무 군락의 Living and DeadWoody 바이오매스의 변화 233
그림 166. 종간 경쟁에 의한 바이오매스 변화 233
그림 167. 토양수분 변화에 따른 전나무의 지상부순생산성 변화 234
그림 168. 토양수분 변화에 따른 잣나무의 지상부순생산성 변화 235
그림 169. 토양수분 변화에 따른 낙엽활엽수의 지상부순생산성 변화 235
그림 170. PnET-II 지상부순생산성의 변화 237
그림 171. 계방산 장기생태조사지의 지상부... 240
그림 172. 남해 금산 장기생태조사지의 지상부... 240
그림 173. 초기 임상 설정의 변화에 따른 지상부 생물량 변화의 추이 240
그림 174. 초기 임상 설정의 변화에 따른 수종별 지상부 생물량 변화의 추이 241
그림 175. 각 종자 확산 거리 민감도 분석 시나리오에 따라 모사된 총생물량 값과 원래 모수에 의한... 242
그림 176. LANDIS 모형군(LANDIS, LANDIS 4.0, LANDIS-II 등)을... 243
그림 177. 풍해 교란에 사용된 모수 244
그림 178. 산불 교란에 사용된 모수 245
그림 179. 현재 기후와 기후변화 RCP8.5 시나리오에 기반한 평균 생물량 변동의 300년 모사 추이... 246
그림 180. 현재 기후에서의 계방산 평균 생물량의 공간 분포 추이 247
그림 181. 기후변화 RCP8.5 시나리오 하에서 계방산 평균 생물량 공간분포 추이 248
그림 182. 현재 기후에서의 남해 금산 평균 생물량 변동 공간 분포 249
그림 183. 남해 금산 기후변화 시나리오에서의 평균 생물량 변동 공간 분포 250
그림 184. 계방산 현재 기후 및 RCP8.5 시나리오에 따른 수종별 지상부 생물량 변화 추이 253
그림 185. 남해 금산 현재 기후 및 RCP8.5 시나리오에 따른 수종별 지상부 생물량 변화 추이 253