기후변화에 대응하여 산림의 탄소 흡수 및 저장 능력을 극대화하기 위한 산림경영 전략과 생태계 적응 방안 doc_id PCY_201501290907546771_17

기후변화에 인한 산불이 빈번해지고 대형화되면, 산림이 온실가스 배출원이 될 가능성이 높아지게 된다(Dale et al. 2001; Nitschke and Innes 2006; Westerling et al. 2006). 이러한 산불행태의 변화는 기후변화가 수종 분포 및 이주에 미치는 직접적인 영향을 증폭시킬 수 있다(Dale et al. 2001; Nitschke and Innes 2006). 따라서 산림경영을 통해 산불의 규모를 줄이는 것은 기후변화를 완화하는데 지대한 공헌을 할 것이다. 한 예로 Lippke et al.(2006)은 산불에 의한 배출량의 감소와 내구성 있는 목제품의 증가를 통해, 동부 워싱턴 주의 경영림이 비경영림에 비해 56% 더 많은 양의 탄소를 50년 이상 저장할 수 있을 것이라고 추정했다. 미국의 산림은 그 면적이 매우 넓어서 ha당 탄소흡수율 및 저장량이 조금만 증가해도 국가 전체 탄수흡수량 및 저장량이 크게 높아진다. 특히 전체 탄소저장량의 63%를 차지하고 있는 사유림에 대해서 탄소흡수 증진을 위한 정책을 수립하고 인센티브를 부여하는 것이 매우 중요하다. 서부지역 산림에서는 솔송나무-가문비나무림(353.6톤/ha), 떡갈나무림(105.6톤/ha)의 순으로 단위면적당 탄소저장량이 높게 나타났으며, 동부지역에서는 사시나무-자작나무림(309톤/ha), 테에다소나무-단엽소나무림(163톤/ha)의 순으로 높게 나타났다(Heath et al. 2003). 도시림 역시 탄소저장고로서 그 중요성이 점차 높아지고 있다. 도시림의 면적은 약 2,800만 ha로서 수관울폐도는 평균 27%에 달한다(Birdsey and Lewis 2003; Kimble et al. 2003). 수관울폐도는 산림을 정의하는 중요한 요소로서, 일반적으로 울폐도가 10%이상인 지역을 산림으로 정의하고 있다. Nowak과 Crane(2002)의 보고에 따르면 도시림의 면적은 미국 전국토의 3.5%로서 총 탄소저장량은 약 7억 톤에 달하며, 연간 흡수량은 약 2,280만 톤으로 추정되었다. 미국의 산림면적은 3억 230만 ha로 전 국토의 33%에 달하고, 710억 톤의 탄소를 저장하고 있다. 탄소 저장량의 35%는 살아있는 바이오매스에, 51%는 토양에, 13%는 하층 식생을 포함한 고사 유기물에 저장되어 있다(Heath et al. 2003). 1953년부터 1997년까지 연평균 1억 5,500만 톤의 탄소(목제품 제외)를 저장하는 것으로 추정되었다(Heath et al. 2003). 1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 동부지역의 28개 산림에서 조사된 결과에서도 지상부의 연간 순 탄소흡수율이 1억 7천만 톤으로 유사하게 나타났다(Holland et al. 1999). 미국에서 보호림을 제외한 목재생산이 가능한 산림은 2억 4백만 ha로서, 이들 지역은 일반적으로 산림경영이 가능한 지역으로 고려된다. 이러한 목재생산 임지의 평균 탄소흡수율은 연간 0.53톤/ha인데, 2000년 IPCC에서 추정한 추가적인 흡수잠재력은 108.1톤/ha에 달한다(Kimble et al. 2003). 생태계가 변화된 조건에 잘 적응할 수 있도록 유도하기 위해서 어떠한 조치들이 필요할까? 생태계가 기존의 모습에서 환경변화에 맞는 새로운 모습으로 전환하는 것을 유도할 수 있는 경영활동들이 강구되어야 할 것이다. 여기에는 새로운 수종과 적응력이 높은 수종을 도입하고 유전적 다양성을 높이는 한편, 혼효림을 조장하고 피난처(refugia)를 제공하는 등의 활동을 고려할 수 있다. 이러한 활동들은 불확실한 모델링결과에 근거하여 이루어질 수 있기 때문에, 아직까지 논란의 여지가 많고 이제 막 연구가 시작되는 단계에 있다(McLachlan et al. 2007). 하지만 지구적, 광역적, 경관적 차원의 모델링 결과를 현재 기후에 따른 수종 분포도와 결합하면, 다양한 기후변화 시나리오를 적용하여 입목 군락들이 다음 세기동안에 어떻게 이동할 것인지 예측할 수 있다. 또한 경영활동을 통해 이주지원의 잠재적인 위험과 장점을 어떻게 해소할 것인지 의사결정에 도움이 되는 정보들을 모델링을 통해 얻을 수 있을 것이다. 이주 지원은 주로 다음과 같은 상황에서 고려할 수 있을 것이다. 1) 화재나 병충해가 발생한 이후 기존 수종에 의한 조림이 실패할 것으로 예상되는 경우, 2) 모든 기후변화 모델들에 의해 새로운 수종의 이주가 일어날 것으로 예상되는 Ecotone 주변지역, 3) 희귀종이나 멸종 위기종 가운데 좁은 지역에 자생하여 외부의 지원이 없이는 이주에 실패할 것으로 예상되는 수종, 4) 생태계에 부정적인 영향을 주지 않을 경우 새로운 수종과 혼효할 수 있으며, 5) 멸종위기 수종의 조림이나 복원을 위해 지정된 피난처 등에 이주 지원을 적용한다. 이주 지원을 위해서는 관련 정책과 지침의 개발이 필요하다. 어떤 수종이 어떤 지역에 이주할 수 있는지 정확한 조건이 제시되어야 하며, 또한 모니터링에 대해서도 상세한 표준이 제시되어야 한다(McLachlan et al. 2007). 이주 지원은 아직까지 논란여지가 많고, 새로운 침입종의 등장이나 잘못된 기후변화 예측 등 예상하지 못한 결과가 나타날 수 있기 때문에, 국민적 지지 또는 과학적 지원을 얻지 못할 수도 있다. 광합성 과정에서 입목은 대기 중으로부터 흡수한 이산화탄소와 빛, 물, 영양소를 이용하여 지상부 및 지하부 기관의 대사와 생장에 이용되는 탄소화물을 생성한다. 이처럼 대기 중으로부터 이산화탄소를 흡수하는 동시에, 한편에서는 대사를 위해 탄수화물을 이용하고 호흡을 통해 이산화탄소를 배출하기도 한다. 결과적으로 입목과 산림의 탄소 흡수 및 저장 능력을 측정하기 위해서는 순 탄소 흡수량 및 저장량을 측정해야 한다. 호흡작용은 기온에 따라 크게 영향을 받기 때문에 기온의 상승은 순 탄소 흡수량 및 저장량에 절대적인 영향을 미친다. 워싱턴과 캘리포니아 지역의 더글라스 전나무와 소나무류에 대한 연구결과에 따르면, 여름철 한 낮에 기온이 높고 대기 및 토양의 수분함량이 낮아지면 입목의 순 탄소 흡수량이 두드러지게 낮아지는 스트레스 현상(Summer Stress)이 나타나는 것으로 보고되었다(Helms 1965). 기후변화에 따라 기온이 상승하면 이러한 환경적 스트레스가 더욱 증가할 수 있으며, 이로 인해 입목의 순 탄소흡수량이 낮아지게 되고 결국 임상에 변화를 가져올 것이다. 활엽수의 탄소흡수량은 일반적으로 침엽수에 비해 높다. 하지만 침엽수가 상록수인데 반해 활엽수는 낙엽성이기 때문에 전체적인 탄소 흡수 잠재력은 비슷할 수 있다. 이령혼효림은 엽면적(Leaf area)이 높기 때문에 상대적으로 탄소 흡수 잠재력이 높다. 탄소 흡수를 위한 임분의 잠재력은 임분의 지위와 다양한 저장고(토양, 리터, 누운 고사목, 서있는 고사목, 살아있는 입목의 줄기·가지·잎 등)의 크기에 따라 결정된다. 탄소 흡수를 위한 임분의 잠재력은 엽면적 생장을 위한 임분의 잠재력과도 일부 연관이된다. 즉, 잎이 많아져서 엽면적이 늘어나면 임분의 광합성 및 바이오매스 생산 잠재력은 높아지는 반면, 호흡을 통한 이산화탄소의 배출도 늘어나게 된다. 탄소 흡수를 위한 임분의 잠재력에 영향을 미치는 다른 요소로는 영급 분포 및 내음성이 있다. 지위가 높은 지역에서 음수림은 일반적으로 양수림에 비해 엽면적이 높고 생산량이 높아서 더 많은 양의 탄소를 흡수한다. 비슷한 지위에서 양수림은 초기에는 생장이 빠르고 탄소흡수량이 급격히 증가하지만, 전체적으로 음수림에 비해 흡수량이 적다.