Relationship between Land-Use Change and Soil Carbon and Nitrogen

토지(土地) 이용(利用) 형태(形態)의 변화(變化)와 토양(土壤) 내(內) 탄소(炭素)와 질소(窒素의 관계(關係)

  • Son, Yowhan (Department of Forest Resources and Environmental Sciences, Korea University) ;
  • Lee, Sook Hee (Department of Forest Resources and Environmental Sciences, Korea University)
  • 손요환 (고려대학교 산림자원환경학과) ;
  • 이숙희 (고려대학교 산림자원환경학과)
  • Received : 2000.11.15
  • Accepted : 2000.12.04
  • Published : 2001.06.30

Abstract

Changes in land-use can affect soil organic matter content and fertility. We compared total soil carbon and nitrogen concentrations, soil respiration, and nitrogen availability under three land-use types in central Korea; conversion of old rice field to natural willow-maple (Salix-Acer) forest, conversion of old field to artificial Korean pine (Pines koraiensis) forest, and indigenous oak (Quercus spp.) forest. After 20 years of fallow the area of rice field conversion to forest had higher soil carbon and nitrogen concentrations in the soil depth of 0-10cm and 10-20cm than the areas of field conversion to Korean pine forest and indigenous forest. In general, soil carbon and nitrogen concentrations decreased with soil depth. Organic matter accumulation as a balance of input and decomposition seemed to be higher in the soil of previous rice field, and carbon and nitrogen accumulation was largely confined to the topsoil. Soil respiration rates were greatest at the area of rice field conversion to forest, and appeared to be related to soil carbon and soil moisture. Soil nitrogen availability measured by the ion exchange resin bag method differed significantly among land-use types; soil inorganic nitrogen ($NH_4{^+}+NO_3{^-}$) and ammonium availability were highest in the soil under indigenous oak forest followed by conversion of old field to artificial Korean pine forest and conversion of old field to natural willow-maple forest.

토지 이용 변화는 토양 내 유기물과 양분 상태에 영향을 줄 것으로 기대된다. 본 연구에서는 경기도 광주군 검단산 일대에서 과거 논으로 이용되다가 현재는 버드나무-신나무 우점의 산림으로 변한 지역, 밭에서 잣나무 인공조림지로 변한 지역, 그리고 과거부터 지속적으로 참나무류가 우점하고 있는 산림 지역 등 세 가지 토지 이용 형태를 선정하고 여기에서 토양 내 탄소와 질소의 농도, 토양 호흡, 그리고 질소 유효도 등을 측정, 비교하였다. 경작지의 휴경 후 20년이 경과한 다음, 토양 내 탄소와 질소의 농도는 토양 깊이 0-10cm, 10-20cm에서 과거 논이었던 지역이 다른 지역에 비하여 높은 것으로 나타났다. 또한 일반적으로 탄소와 질소의 농도는 표층에서 높고 토양 깊이가 증가할수록 점차 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 유기물의 유입과 분해의 차이로 인한 축적량이 과거 논이었던 지역에서 가장 많기 때문이며, 탄소와 질소의 증가는 주로 표층에 국한한데에 기인하는 것으로 보인다. 토양 발생 이산화탄소량은 논에서 산림으로 변한 지역에서 가장 높게 나타났으며, 이는 토양 내 높은 탄소 농도와 습윤한 수분 조건 때문인 것으로 보인다. 이온교환수지봉지법으로 측정한 토양 내 질소 유효도는 토지 이용 형태에 따라 유의한 차이를 나타내었는데, 무기태 질소 $NH_4{^+}+NO_3{^-}$)의 유효도와 암모니움태 질소의 농도는 산림지역에서 가장 높고, 밭에서 산림으로 변한 지역, 논에서 산림으로 변한 지역의 순으로 점차 감소하였다.

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