Changes in Nutrient Distribution, Cycling, and Availability in Aspen Stands after an Intensive Harvesting

집약적(集約的)인 벌채(伐採)로 인한 미국(美國)사시나무림내 양분(養分)의 분포(分布), 순환 (循環) 및 가용성(可溶性)의 변화(變化)

Aspen demand has increased recently in the Great Lakes region in the United States. Since aspen has moved into the region in late 1800's, its growing stock has increased so as to change forestry industry of the Lake States. Intensive timber harvesting and biomass removal may cause nutrient depletion, especially on nutrient-poor sites. Forest nutrients and nutrient cycling were investigated in aspen stands of 7-10, 27-33, and 41-42 year-old growing on sandy soils in Minnesota. Nutrients added to the aspen stands by atmospheric deposition and soil weathering were efficiently absorbed and stored in the tree biomass. Aboveground biomass increased from $24.4t{\cdot}ha^{-1}$ at young stands to $139.2t{\cdot}ha^{-1}$ at mature stands. Nutrients accumulated in the tree biomass showed same magnitude of difference. Nutrients added to the site through atmospheric deposition were in the order of Ca, N, K, Mg, and P. Annual litterfall was greater in older stands. However, the amount of nutrients returned by litterfall was not significantly different among stand ages due to the greater nutrient contents in the litterfall of young stands. Litter decomposition and nutrient release rates were greater at young stands than at older stands. Likewise, nutrient availability was higher in young aspen stands and became lower as the stands grew older. Nutrient leaching loss was minimal at all stand ages. Soil N mineralization was greater at young stands than at older stands. Nutrient cycling process was facilitated in young aspen stands with an increased level of available nutrients, Based on the estimations of nutrient balance and nutrient removal by harvesting, Ca was the most critical element which was likely to be depleted if aspen stands are intensively harvested with short rotations.

미국 오대호 지역에서는 최근 들어 미국사시나무의 수요가 증가하고 있다. 마국사시나무는 1800년도 후반부터 이 지방에 들어오기 시작하면서 축적이 계속 증가해 지금은 오대호 지방의 임업 관련 산업의 구조를 바꾸기에 이르렀다. 집약적인 임목 벌채와 임지로부터 목재 반출은 양분의 손실을 초래해 양분 부족으로 인한 생산력 저하를 일으킬 수 있다. 산림내 양분과 양분순환의 변화 과정을 미국 미네소타의 사질토양에서 자라는 7-10, 27-33, 41-42년생 미국사시나무림에서 조사하였다. 대기로부터 그리고 풍화에 의해 유입되는 양분은 식물체내에 효과적으로 흡수, 저장되었다. 지상부 생물량은 유령림에서 $24.4t{\cdot}ha^{-1}$였고 성숙림에서 $139.2t{\cdot}ha^{-1}$로 증가하였으며, 여기에 저장된 양분의 총량도 같은 비율로 증가 하였다. 대기로부터 유입되는 양분의 양은 Ca, N, K, Mg, P 순으로 많았다. 연간 총낙엽생산량은 성숙림으로 갈수록 많았다. 그러나 유령임에서는 낙엽내 양분 함량이 높아 낙엽으로 인해 임지에 환원되는 양분의 총량에는 큰 차이가 없었다. 낙엽 분해와 양분 방출률은 성숙림보다는 유령림에서 높았고, 따라서 가용성 양분도 유령림에서 가장 많았다. 용탈에 의한 양분 손실은 모든 조사구에서 극히 적은 것으로 나다났다. 질소무기화작용은 유령림에서 가장 높았고 지하수위가 높은 곳에서는 2-3배 더 상승하였다. 양분순환 과정은 가용 양분의 증가와 함께 유령림에서 촉진된 것을 알 수 있었다. 양분의 수지균형과 벌채에 의한 양분 손실량을 고려했을 때 짧은 벌기령에 집약적인 벌채가 계속 될 경우 칼슘이 가장 고갈되기 쉬운 양분인 것으로 나타났다.