나무 그늘 아래 흙이 나무 사이의 흙보다 더 촉촉할까요?

상세 설명

반건조 생태계의 황폐화는 전 세계적인 주요 환경 문제이며, 목본식물 생물량에 대한 초본식물 생물량의 비율 감소가 특징이다. 이런 생태계는 목본식물로 이루어진 수관 구역과 그 사이를 가르는 수관 사이 구역으로 볼 수 있으며, 이들이 중간 정도로 닫힌 상층 수관을 이룬다. 황폐화된 생태계와 그렇지 않은 생태계 모두에서, 특히 지표면 가까이의 태양복사와 토양 수분에 관한 수관 구역 규모의 미기후 현장 측정은 대체로 부족하다.

연구진은 뉴멕시코 북부의 반건조 피뇬소나무–주니퍼 삼림에서 상층 수관의 공간적 패턴, 지표면 가까이의 태양복사, 토양 수분 사이의 관계를 조사했다. 이곳의 상층 수관은 매우 불균일했고 수관 피복률은 약 50%였으며, 지표 피복과 침식률 면에서 황폐화되지 않은 곳이었다. 연구진은 102m 조사선을 따라 1m마다 측정했으며, 반구 사진을 이용해 월별 및 연간 태양복사 지수를 추정하고 시간영역반사측정법(TDR)으로 4년간 토양 수분을 측정했다. 자료는 공간적 자기상관과 시간적 이분산성을 고려한 일반화 최소제곱 선형모형으로 분석했다.

시간 평균 태양복사와 토양 수분은 모두 최대 4m 규모에서 공간적 자기상관을 보였다(P < 0.05). 이는 수관 구역과 수관 사이 구역 각각의 평균 길이 및 상층 수관의 수관·수관 사이 패턴의 공간적 자기상관 규모(3m; P < 0.05)와 대체로 일치했다. 지표면 가까이의 태양복사는 수관 아래가 수관 사이보다 낮았다(P < 0.0001). 각 구역 안에서는 수관 중심이 수관 가장자리보다 낮았지만, 수관 사이 구역의 중심은 그 가장자리보다 높았고(P < 0.0001), 수관의 북쪽 가장자리는 남쪽 가장자리보다 낮았으며 수관 사이 구역의 남쪽 가장자리는 북쪽 가장자리보다 낮았다(P < 0.0001). 토양은 수관 아래가 수관 사이보다 유의하게 건조했고(P < 0.0001), 가장자리는 전체적으로나 두 구역 유형 각각에서 중심보다 유의하게 촉촉했다(P < 0.0001).

연구진은 수관 아래와 수관 사이의 눈 덮임에 큰 차이가 있다는 점을 근거로 토양 수분의 공간적 불균일성이 주로 수관의 차단과 수관에서 떨어지는 물 때문이라고 해석했다. 토양 수분 모형 잔차에서 최대 7m 규모로 나타난 공간적 자기상관은 지하 뿌리 분포에 해당하는 규모에서 일어나는 목본식물의 증산 때문이라고 해석했다. 지표면 가까이의 태양복사와 토양 수분 차이는 목본식물과 초본식물의 생장 및 묘목 정착 같은 과정에 영향을 줄 수 있을 만큼 컸다. 반건조 관목지와 삼림의 황폐화는 수관 사이 구역과 수관 구역에 미치는 영향이 다른 데서 비롯되는 것으로 보이므로, 연구진은 이 결과가 완화 및 복원 전략을 설계하는 데 도움이 될 수 있다고 제안했다. 더 넓게는 목본 수관의 물리적 존재가 미기후의 공간적 불균일성을 강화하며, 이 연구 지역의 중간 정도 상층 수관 폐쇄도가 초원에서 숲으로 이어지는 연속체에서 비교적 열린 사바나와 수관이 거의 닫힌 숲의 관련 연구 사이를 잇는다고 결론지었다.