건조한 숲에 물을 주면 나무가 만든 탄소는 더 빨리 땅으로 갈까요?

상세 설명

생태계의 지상부와 지하부는 며칠에서 수년에 이르는 시간 동안 밀접하게 연결돼 있다. 하지만 성숙한 숲에서 이 연결과 가뭄의 영향은 아직 충분히 알려지지 않았다.

연구진은 가뭄 조건이 나무의 동화산물이 근권과 그곳의 미생물 군집으로 전달되고 사용되는 과정에 어떤 영향을 주는지 정량화하고자 했다. 자연적으로 건조한 소나무 숲에서 15년간 진행된 관수 실험의 일환으로, 수령 100년 된 나무들을 13CO2로 펄스 표지했다. 근권은 뿌리의 영향을 받는 토양 영역이다.

새로 13C로 표지된 동화산물이 근권에 배분되기까지는 4일이 걸렸다. 3시간 동안의 펄스 표지로 남은 13C 신호는 1년 뒤에도 줄기와 토양의 호흡에서 검출됐다. 이는 동화산물 일부가 근권의 대사 과정에 사용되기 전에 나무에 저장된다는 근거다.

자연적인 수분 스트레스를 없앤 관수는 수관에서 탄소를 흡수한 때부터 토양 호흡까지의 평균 탄소 체류 시간을 89일에서 40일로 줄였다. 관수는 처음 10일 동안 토양으로 전달돼 호흡에 사용된 동화산물의 양도 370% 늘렸다. 적은 양의 강수가 표층 토양을 다시 적시자 이 양상은 빠르게 변했고, 관수의 효과는 +35%로 줄었다.

미생물 생체량에 포함된 탄소는 근권에서 사용된 탄소 중 건조 대조구에서는 46 ± 5%, 관수 처리구에서는 31 ± 7%였다. 펄스 표지한 나무 10그루 주변에서 토양 호흡으로 방출된 13CO2의 공간 분포를 지도화한 결과, 근권은 수관보다 옆으로 2.8배 더 뻗어 있었다. 이는 이웃한 나무들의 근권이 상당히 겹친다는 뜻이다. 관수는 근권 면적을 60% 늘렸으며, 이는 나무와 근권이 가뭄 조건에 장기간 순응했다는 근거다.

연구진은 수분에 민감한 근권의 탄소 전달과 사용이 나무 내부의 탄소 배분, 토양 미생물 군집 및 토양 탄소 저장에 영향을 미친다고 결론지었다.