Abstract

We have investigated microclimatic controls on the spatiotemporal variations of net primary production (NPP) of a rugged forested watershed using the process-based biogeochemical model (BIOME-BGC). To validate the model simulation of water and carbon cycles at the plot scale, we have conducted field survey over deciduous broadleaf forest (DBF) and evergreen needleleaf forest (ENF) since 2000. The modeled values of soil temperature, soil moisture and soil respiration showed high correlation with those from the field measurements. The modeled seasonal changes of NPP showed high correlation with air temperature but no significant correlation with water related parameters. The precipitation frequency turned out to be the best climatic factor to explain the annual variation of NPP. Furthermore, NPP of ENF was more sensitive to precipitation frequency than that of DBF. With changes in vegetation cover and topography, the spatial distribution of NPP was of great heterogeneity, which was negatively correlated with the magnitude of NPP. Despite the annual precipitation of 1,400mm, NPP at the study site was constrained by the amount of water available for the vegetation. Such a modeling result should be verified by the field measurements.

과정-중심적인 생지화학 모형인 BIOME-BGC을 이용해 기복이 심한 산림유역에서 미기후가 순일차생산성(NPP)의 시공간적 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 임분규모에서의 물과 탄소순환과정에 대한 모형예측 을 검증하기 위하여 2000년부터 각각 낙엽활엽수림 (DBF)과 상록침엽수림(ENF)에서 현장 조사를 수행하였다. 모형예측은 지온, 토양수분, 토양호흡 등의 다양한 현장 측정치들과 높은 상관성을 보였다. 모형에서 예측한 NPP의 계절변화는 기온과 높은 상관성을 보였으나, 물 관련 인자들과는 통계적으로 유의한 상관성이 나타나지 않았다. 반면에 여러 인자 중에서, 강우빈도가 NPP의 연변화를 설명하는 가장 좋은 기후인자로 판명되었다 또한 DBF 임분보다 ENF 임분의 NNP가 강우빈도에 보다 민감한 것으로 나타났다. 공간적인 NPP 분포는 조사 유역에서 식생피복 및 지형의 기복에 따라 매우 이질적으로 나타났는데, NPP 이질성의 정도는 NPP의 절대량과 음의 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 생육환경이 부적절할 때에 산림경관에서의 NPP 이질성이 커짐을 보여준다. 본 연구결과에 의하면 본 조사유역의 NPP는 연간 1,400mm 이상의 많은 강우에도 불구하고 식생이 이용할 수 있는 물의 양에 의해 제한 받는다는 것을 알 수 있었으며, 이러한 모형연구결과는 향후 현장조사를 통하여 검증할 필요가 있다.

Keywords

• Forest watershed;
• NPP;
• Climate;
• Biogeochemical ecosystem model