중앙 콩고 분지의 열대 이탄 늪과 테라 펌 숲에서 미세한 뿌리 생산에 대한 최초 추정치

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12315(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

열대 이탄지대는 부분적으로 분해된 식물 물질을 축적하기 때문에 탄소 밀도가 높은 생태계입니다. 이 유기물의 상당 부분은 미세한 뿌리 생산(FRP)에서 파생될 수 있습니다. 그러나 열대 이탄지에 대한 FRP 추정치는 거의 존재하지 않으며 중앙 콩고 분지의 세계 최대 이탄지 단지에 대한 추정치는 없습니다. 여기서 우리는 활엽수인 야자나무가 우세한 이탄 늪 숲에서 3개월 동안(건기부터 우기까지) 1m 깊이까지 측정한 현장 투명 튜브(minirhizotrons)의 뿌리 반복 사진을 사용하여 FRP에 대해 보고합니다. 이탄 습지 숲과 테라 펌 숲이 지배적입니다. 우리는 세 가지 생태계 유형에서 각각 2.6 ± 0.3 Mg C ha−1 yr−1, 1.9 ± 0.5 Mg C ha−1 yr−1 및 1.7 ± 0.1 Mg C ha−1 yr−1의 FRP를 발견했습니다(평균 ± 표준 오류; 중요한 생태계 유형 차이 없음). 이러한 추정치는 전 세계적으로 발표된 FRP 범위 내에 속합니다. 더욱이, 우리의 견목 이탄 늪 추정치는 견목이 지배하는 미크로네시아의 열대 이탄지에서 유일한 다른 FRP 연구와 유사합니다. 우리는 또한 FRP가 깊이에 따라 감소하고 건기 동안 가장 높다는 것을 발견했습니다. 전반적으로 우리는 minirhizotron이 열대 우림과 이탄지에서 FRP를 추정하기 위한 저교란 방법으로 사용될 수 있음을 보여줍니다.

토양 유기물은 지구에서 가장 큰 육상 유기 탄소 저장소입니다1, 2. 대부분의 토양 유기물은 낙엽과 뿌리를 통해 지상 및 지하 식물 생산에서 파생됩니다3. 토양 유기물에 대한 이러한 두 가지 입력 중에서 뿌리는 생화학적 구성과 토양 미생물 및 광물 표면과의 직접적인 접촉으로 인해 안정적인 유기 화합물로 보다 효율적으로 변환됩니다2,3,4. 더욱이, 일반적으로 직경이 2 mm5 미만인 것으로 정의되는 미세한 뿌리는 연간 순 1차 생산량의 최대 30%를 차지하는 것으로 추정되며6, 이는 토양 유기 탄소의 중요한 공급원이 됩니다7. 따라서 정확한 FRP(미세 뿌리 생산) 측정을 얻는 것이 중요합니다.

전 세계적으로 두 가지 주요 패턴은 열대 이탄지에서 FRP를 추정하는 것이 중요하다는 점을 나타냅니다. 첫째, 전반적으로 높은 생태계 생산성을 고려할 때 FRP는 당연히 열대 지방에서 가장 높습니다8,9,10,11. 둘째, 이탄지는 죽은 식물에서 부분적으로 부패한 유기 물질을 축적하여 지구상에서 가장 탄소 밀도가 높은 생태계를 만듭니다12, 13. 따라서 이러한 시스템에서 FRP를 이해하는 것이 우선 순위입니다. 그러나 FRP 추정치는 전 세계적으로 열대 이탄지에서는 드물며, 우리가 아는 바로는 이 생태계의 FRP 추정치가 미크로네시아에서 발표된 단 하나뿐입니다14. 콩고 분지 중부에 있는 세계 최대의 열대 이탄지 단지13에 대해서는 FRP 추정치가 부족합니다. 열대 이탄지에서 FRP 추정치의 부족은 부분적으로 이러한 환경에서 작업하는 방법론적 어려움, 특히 물에 잠긴 조건에서 지하 과정을 연구하는 데 기인합니다.

비판적으로, 테라 펌(홍수되지 않고 강변이 아닌) 열대림에서 FRP를 평가하는 표준 방법은 열대 이탄 토양에 적합하지 않습니다. 내부 성장 코어(새로운 뿌리 성장을 포착하는 뿌리 없는 토양으로 채워진 케이지) 및 rhizotron(미세한 뿌리 성장을 측정하기 위해 창이 장착된 수직으로 절단된 토양 구덩이)15 열대 이탄 지대에서는 밀도가 높은 뿌리 매트(모든 뿌리가 제거됨)로 인해 적용이 제한됩니다. 내부 성장 코어의 이탄 뿌리는 까다롭습니다.) 및 물에 잠긴 조건(rhizotron 창은 물 속에 있기 때문에 볼 수 없습니다). 중앙 콩고 분지의 이탄 지대에 있는 연구 지역에서 FRP를 추정하기 위한 이러한 문제를 극복하기 위해 우리는 맹그로브 토양을 위해 최근 개발된 미니리조트론 기술인 EnRoot 시스템을 사용했습니다. EnRoot minirhizotron 시스템은 토양에 설치된 투명 아크릴 튜브로 구성되며, 여기에 이미징 모듈을 삽입하여 시간에 따른 반복 사진을 찍어 뿌리 길이의 변화율을 확인할 수 있습니다17. 이를 통해 열대 이탄지에서 정확한 FRP 추정이 가능합니다.