토양 탄소는 육지생태계에서 가장 큰 탄소저장고(carbon pool)이고 이의 변화는 전세계 탄소순환, 대기의 이산화탄소 수준과 전세계 기후를 조정한다. 토양 유기탄소(SOC, soil organic carbon) 분해는 온도에 민감하며 토양 온난화로 인해 SOC 분해가 증가되는 것은 기후변화의 중요한 긍정적 피드백(positive feedback)이다.

SOC 분해의 온도민감도(Q10)는 과학자들이 기후변화가 토양 유기탄소저장고에 미치는 영향으로 예측에 따른 영향을 미치기 때문에 지구시스템 모델에서 정확하게 Q10계수를 입력하는 것은 매우 관건적이다. 하지만 SOC 분해의 온도민감도는 생물과 무생물인자의 변화에 어떻게 따르는가에 대한 결론이 일치하지 않을 뿐만 아니라 또한 많은 의견이 존재하는데, 특히 SOC 분해의 온도민감도가 토양층과 활성기질 유효성 등 변화에 따라 얼마나 변하는지 확실하지 않다.

중국과학원 성도(Chengdu city)생물연구소 복원생태학과제팀 Xue-yong Pang은 캘리포니아 대학교 산타크루스 캠퍼스 Wei-xin Cheng교수 등과 협력하여 삼림, 농경지, 초지(방목과 비방목) 생태계에서 다양한 층(0~20, 20~40, 40~60과 60~80cm)의 토양을 선택하여 포화 활성기질(glucose)을 첨가한 것과 기질을 첨가하지 않은 상태에서의 SOC 분해 온도민감도를 측정하여 SOC 분해 온도민감도가 토양층의 증가에 따라 어떻게 변하는지 그리고 다양한 토양층이 활성기질을 증가시킨 후 SOC 분해 온도민감도가 어떠한 반응을 나타내는지에 대한 탐색을 기대하였다.

연구결과 SOC 분해 온도민감도는 토양층의 증가에 따라 저하되고 기질이 포화된 후 다수의 토양층 SOC 분해 온도민감도는 현저히 증가하며 하층 토양(20~80cm)은 표층 토양(0~20cm)에 비해 SOC 분해 온도민감도 증가수준이 크다.

심층적 분석을 통하여 토양미생물 바이오매스 C와 SOC는 토양층에 따른 각 생태계 SOC 분해 온도민감도 변화를 해석하는 가장 좋은 변수(R2=0.37, P<0.001)이고 미생물 바이오매스 C는 활성기질이 추가된 후 SOC 분해 온도민감도 변화를 해석하는 가장 좋은 변수(R2=0.14, P=0.003)라는 것을 발견했다.

요컨대 이 결과는 하층 토양 활성기질이 온도민감도에 대한 제한이 토양 표층에 비해 강하다는 것을 밝혔고 활성기질의 제어과정(예를 들면, 대기 이산화탄소 농도 증가와 토지이용변화)에 대한 조정을 이해하는 것은 온난화 환경에서의 하층 SOC저장고의 변화율의 예측을 제고하는데 유리하다.

관련된 연구결과는 국제지구과학간행물 Biogeochemistry [Pang XY*. Zhu B*, Lu XT, Cheng WX. 2015. Labile substrate availability controls temperature sensitivity of organic carbon decomposition at different soil depths. Biogeochemistry, DOI 10.1007/s10533-015-0141-0]에 발표되었다.

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 10월 20일]