수종별 낙엽의 수분저류능 및 차단저류능 추정

Abstract

낙엽은 산림의 수문순환과정에서 수관통과우(throughfall)를 차단하여 빗물을 다시 대기 중에 돌려보내기에 산림수문, 산불방지, 홍수량산정 등 관련 연구의 정확도에 기초가 될 국내 주요수종의 낙엽에 대한 차단손실 자료를 구축해야 하며 또한 강우차단효과에 영향을 주는 요인으로 낙엽의 물리적 특성과의 관계를 명확히 하는 것도 필요하다. 이번 연구의 목적은 주요 조림 수종의 낙엽층에서 발생하는 차단과 강우의 관계에서 수분저류능(water holding capacity, WHC)과 차단저류능(interception storage capacity, C)을 산정하고 차단손실에 영향을 주는 낙엽의 물리적 특성을 분석하여 이들 요소간의 상호연관성을 분석하여 수종별 낙엽층의 수문학적 영향을 추정하는 것이다. 조사한 주요 조림 수종은 리기다소나무(Pinus rigida Mill.), 잣나무(Pinus koraiensis), 편백(Chamaecyparis obtusa), 물오리나무(Alnus hirsuta Turcz. ex Rupr.), 상수리나무(Quercus acutissima), 신갈나무(Quercus mongolica) 등 여섯 수종이고 침수 실험방법과 인공강우 실험방법을 병행하여 두 가지 방법의 저류량 차이를 보았다. 또한 낙엽의 물리적 특성인 엽면적, 비체적, 중량당 낙엽층 두께 등을 조사하여 강우차단 효과와의 관계를 분석하였다. 수분저류능을 측정하기 위해 수종별로 낙엽을 48시간 완전침수, 48시간 무증발 중력수 배제, 48시간 오븐 건조의 순서로 진행하여 얻은 건습중량 차이로부터 함수율을 계산하는 방법을 사용하였다. 강우가 끝나는 시점의 최대 차단저류능(maximum interception storage capacity, Cmax)과 30분 동안 중력수를 배제한 최소 차단저류능(minimum interception storage capacity, Cmin)을 측정하기 위해, 수종별 및 중량별로 인공강우를 실시하였으며 전자저울로 중량변화를 전부 기록하였다. 수종별 낙엽의 수분저류능은 신갈나무 272%, 상수리나무 244%, 물오리나무 419%, 리기다소나무 220%, 편백 327%, 잣나무 170%로 수종 간에 차이를 보였으며 낙엽의 물리적 특성 중 하나인 비체적과 선형 관계를 가졌다. 수종별 낙엽의 Cmax과 Cmin은 신갈나무 240%와 156%, 상수리나무 218%와 137%, 물오리나무 220%와 138%, 리기다소나무 193%와 113%, 편백 173%와 87%, 잣나무 185%와 72%로 수종 간에 차이를 보였다. 회귀분석 결과, Cmax와 Cmin 모두 낙엽층의 중량과 강한 선형 관계를 보였다. 또한, 활엽수종의 Cmin은 엽면적과 선형관계를 가졌고 침엽수종의 Cmin은 중량당 낙엽층 두께와 선형관계를 가졌다. 60분 미만인 강우에 대해서는 지속시간에 따른 Cmin 변화가 없었고 Cmin과 WHC의 비율은 모든 수종이 60%보다 작게 나타났으며 침수실험과 인공강우실험에서 낙엽이 물을 흡수하는 기작이 다른 것으로 판단되었다. Cmax와 Cmin 함수율의 차이는 낙엽층 내에서 빗물의 이동을 설명하는 값으로서 활엽수 낙엽층에서는 큰 차이가 없지만 상대적으로 조밀한 침엽수 낙엽층에서는 중량당 낙엽층 두께와 선형관계를 보였다. 종합적으로, 수종별 수분저류능과 차단저류능 모두 차이가 있고 낙엽의 특성에 영향을 받으며 중량이 증가함에 따라 커진다. 이 결과는 산림의 낙엽층 밀도 자료와 결합하여 분석하면 유역 내 낙엽층에 의한 강우차단량을 추정할 수 있다.