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손요환 연구실
고려대학교 환경생태공학부 손요환 교수
산림생태계
토양 탄소순환
토양 질소동태
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

손요환 연구실

고려대학교 환경생태공학부 손요환 교수

손요환 연구실은 산림생태계에서 토양 탄소·질소 순환과 식생 변화가 생태계 기능에 미치는 영향을 규명하는 연구를 수행합니다. 간벌, 잔재물, 낙엽층 분해와 같은 관리·교란 변수를 설정하여 토양의 가용성 유기물 및 질소 지표, 토양 수분과 미세기후 연계를 분석합니다. 또한 동위원소 추적을 활용해 지렁이와 미생물의 역할을 분리하고 토양 내 수직 이동과 토양 호흡 관련 반응을 해석합니다. 기후변화 구간 노출 실험을 통해 유묘의 가스교환과 생장·회복 반응을 평가하며, 도시 수목 DBH 성장 자료와 복원지 장기 시계열 비교를 기반으로 탄소흡수 성과 평가 및 예측 모델링을 병행합니다.

산림생태계토양 탄소순환토양 질소동태간벌 및 임업관리기후변화 생리생태
대표 연구 분야
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산림 토양 탄소·질소 순환과 미생물-지렁이 매개 기작 규명 thumbnail
산림 토양 탄소·질소 순환과 미생물-지렁이 매개 기작 규명
Mechanistic study of soil carbon–nitrogen cycling in managed forests
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 1
·
2025
Gas exchange of Pinus densiflora seedlings is reduced by the combined effect of high summer temperatures and cumulative heat under open-field warming
Heejae Jo, Florent Noulèkoun, K. Yi, Jinseo Kim, Gwang-Jung Kim, Minyoung Kwon, Gaeun Kim, Jae-Ah Lee, Jeong-Min Lee, Yowhan Son
IF 3.7 (2025)
Tree Physiology
Pinus densiflora Siebold and Zucc. (한국소나무)는 한반도에서 우점하는 침엽수 종 중 하나이며 기후 변화에 취약하다고 보고되어 있다. 본 연구에서는 한국 서울의 노지(개방형) 육묘장에서 계절적 온난화에 대해 P. densiflora 유묘가 어떻게 반응하는지 조사하였다. 적외선 히터를 사용하여 네 집단의 유묘에 대해 재배 기간 중 서로 다른 시기에 대기 온도를 4 °C 상승시켰다: 대조군(C; 인위적 온난화 없음), 생장 전 기간 동안의 일정한 온난화(W; 4월 15일-10월), 여름에만 온난화(WS; 6월 1일-8월 31일), 그리고 봄과 가을에 온난화(WSF; 4월 15일-5월 31일 및 9월 1일-10월 15일). 선형 혼합효과 모형을 사용하여 처리(treatment), 평가 시점(time of assessment) 및 계절(season)이 바늘(needle)의 기체교환(gas exchange)과 잎(leaf) 색소 함량에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, 순광합성률(net photosynthetic rate)은 W 처리에서 7월부터 10월까지 감소하였으며, 10월에 가장 뚜렷한 감소가 나타났다. 증산률(transpiration rate)과 기공전도도(stomatal conductance)의 반응은 순광합성률보다 더 빠르고 강하게 나타났는데, 6월부터 감소가 관찰되었으며, 10월에는 W에서 가장 큰 감소가, 7월부터 8월까지는 WS에서 가장 큰 감소가 나타나 유묘의 물이용효율(water-use efficiency)이 향상되었다. 전 처리 전반에 걸쳐 생리적 활동의 감소는 W 처리에서 가장 뚜렷하여, 고온의 결합 및 누적 열이 유묘의 기체교환에 미치는 부정적 영향이 상당함을 보여주었다. 또한 엽록소-카로티노이드 비(chlorophyll-to-carotenoid ratio)의 감소는 유묘가 스트레스를 겪고 있음을 추가로 시사하였다. 종합하면, 본 연구 결과는 P. densiflora 유묘가 봄과 가을보다 여름 동안의 온난화에 더 불리하게 영향을 받으며, 온난화가 장기간 지속될수록 그 영향이 더 커짐을 나타낸다. 물이용효율의 증가는 P. densiflora에서 온난화에 대한 적응 가능성을 시사하지만, 예측되는 기후 변화 하에서 기체교환의 장기적 저하가 예상된다.
https://doi.org/10.1093/treephys/tpaf064
Pinus densiflora
Environmental science
Pinus <genus>
Heat exchanger
Atmospheric sciences
Botany
Biology
Thermodynamics
Physics
2
Article
|
·
인용수 31
·
2024
Unraveling the ecological threads: How invasive alien plants influence soil carbon dynamics
Abdulkareem Raheem, Paul Yohanna, Guanlin Li, Nam Jin Noh, Babar Iqbal, Tang Jing, Daolin Du, Tahani Awad Alahmadi, Mohammad Javed Ansari, Aibin Zhan, Yowhan Son
IF 8.4 (2024)
Journal of Environmental Management
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120556
Ecosystem
Environmental science
Soil carbon
Biodiversity
Carbon sequestration
Soil organic matter
Ecology
Soil health
Nutrient cycle
Ecosystem services
3
Article
|
인용수 4
·
2024
Effect of vegetation introduction versus natural recovery on topsoil properties in the dried Aral Sea bed
Gaeun Kim, Jieun Ahn, Hanna Chang, Jiae An, Asia Khamzina, Gwangeun Kim, Yowhan Son
IF 3.7 (2024)
Land Degradation and Development
아랄해의 건조(Desiccation)는 모래 및 먼지 폭풍으로 인해 인간의 건강과 농업 활동을 위협하는 광대한 염분성의 평탄 지형의 출현을 초래하였다. 토양을 개선하기 위해 주로 자생 Haloxylon 종의 식생을 도입하였다. 재활(복원) 여부를 가늠하는 핵심 지표로서, 식생 도입 이후의 토양 물리화학적 특성은 여전히 충분히 이해되지 못한 상태이다. 본 연구는 (1) 30년 연대서열(chronosequence)을 기반으로 식생 정착 후 표토(topsoil) 특성의 변화를 조사하고, (2) 건조된 아랄해(Aral Sea) 바닥에서 자연 식생과 도입 식생의 두 경우 사이에 대해 표토 특성을 비교하였다. 1990, 2000, 2005, 2008, 2013, 2017년 동안 자연 또는 인위적으로 식생이 조성된 12개의 짝지어진 구역을 선정하여 조사하였다. 식생 유형과 무관하게, 30년 연대서열을 따라 표층 토양(0–10 cm)에서 유기물 및 영양분의 증가(TOC >90%, TN >143%, 그리고 P 2 O 5 >23%)가 확인되었다. 또한 자연 및 도입 식생 모두에서 EC e(각각 92% 및 69%), CEC(41% 및 11%), Ca 2+(38% 및 12%), TIC(81% 및 11%)의 감소가 관찰되었다. 도입 식생은 자연 식생에 비해 토양 K + 와 TN이 약간 더 축적되는 것과 연관되어 있었다. 본 연구 결과는 식생 유래 영양분과 유기물의 축적, 그리고 뿌리 삼출액(root exudates)에 의한 표층 토양의 염분 제거 가능성을 시사한다. 전반적으로 식생은 토양 개선에 기여하였으며, 자연 및 인위적으로 식생이 조성된 지점에서 유사한 효과가 관찰되었다.
https://doi.org/10.1002/ldr.5209
Chronosequence
Topsoil
Vegetation (pathology)
Environmental science
Organic matter
Soil organic matter
Nutrient
Soil science
Agronomy
Hydrology (agriculture)
최신 정부 과제
51
과제 전체보기
1
2024년 3월-2026년 12월
|175,000,000
첨단 기술을 활용한 극한 기상 환경 대응 주요 조림수종의 탄소 흡수량 분석 기술 개발
기상 환경 모의를 위한 실외 온도 및 강수 조절 첨단시스템 구축 및 극한 기상 환경에 따른 주요 조림수종 생육 특성, 탄소 흡수량 분석 및 예측 모형 개발
활엽수
탄소흡수 증진
스마트 양묘 시스템 개선
모형 개발
실험 실증 연구
2
주관|
2022년 3월-2024년 12월
|146,557,000
간벌과 수확벌채가 산림탄소 저장에 미치는 영향 평가 및 예측 모형 개발 연구
본 과제는 산림에서 이산화탄소가 얼마나 저장되는지 예측하고, 간벌 및 수확벌채 같은 산림경영활동이 탄소저장과 생물다양성에 미치는 영향을 과학적으로 확인하려는 연구임. 연구목표는 간벌 및 수확벌채가 산림탄소 저장에 미치는 영향 예측 모형을 개발하는 데 있음. 연구내용은 기존 FBD-CAN에 간벌 및 수확벌채 모듈을 추가하고, 문헌조사로 모형 구조를 확정한 뒤 행렬 수식화, Data-model fusion과 현지조사 자료로 파라미터를 개발하여 코드화하는 과정임. 기대효과는 2050 탄소중립 시나리오 대응을 위한 과학적 근거자료 제공, 지속가능한 산림경영 정책·집행 기초자료 활용, 생물다양성과의 관계 파악을 통한 부정적 인식 대응 가능성임.
산림경영활동
간벌
수확벌채
산림탄소 저장
산림탄소 저장 예측 모형
3
주관|
2022년 2월-2026년 2월
|145,735,000
13C과 15N 동위원소 추적을 통한 지렁이가 산림 토양의 탄소 및 질소 동태에 미치는 영향 연구
국내에는 산림 토양에서 지렁이를 대상으로 연구한 사례가 전혀 없으므로, 연구를 진행하기에 앞서 국내 산림 토양에 서식하는 지렁이 종, 분포, 서식밀도, 생태적 특성 등 기본 자료를 구축한다. 또한 실외에서 예비 실험을 통해 실제 측정에 사용될 각종 실험 장비를 점검하고 발견되는 문제점에 조기 대응하며, 실험 설계를 확정한다.연구 대상지는 지렁이의 생육에 영향을 미치는 인자인 기온, 습도, 토양 산도를 고려하여 우리나라 중부(충청도, 경북)와 남부(전남, 경남)의 활엽수림에서 선정한다. 연구 대상지에는 지렁이를 제거하고 지렁이의 출입을 철제 메쉬로 차단한 처리구와 지렁이를 제거하지 않은 대조구를 설치한다. 그리고 처리구와 대조구에 동위원소(13C, 15N)가 표지된 낙엽을 분쇄하여 동일한 양을 투입한 후 주기적으로 (1) 토양 호흡과 13CO2 분률, (2) 지렁이의 생체량, 탄소 및 질소 저장량, 13C와 15N 분률, (3) 토양 탄소 및 질소 저장량, 13C와 15N 분률, (4) 기타 환경 인자를 측정한다. 그리고 확보한 자료를 통계 분석하여 처리구와 대조구 간 차이를 확인한다. 예상되는 분석 결과는 다음과 같다: (1) 새로운 낙엽의 유입으로 단기적인 토양 호흡이 증가하나, 지렁이가 탄소 및 질소의 저장을 촉진하여 장기적으로는 토양 호흡이 감소할 것이다. (2) 토양 탄질률(C:N)이 증가할 것이다. 이는 지렁이 활동으로 인해 탄소 저장량은 증가하는 반면 질소는 가용성은 증가하여 저장량이 감소할 것으로 예상되기 때문이다. (3) 지렁이의 수직 이동으로 인해 토양 표면의 탄소 및 질소가 심층부로 운반될 것이다. 이와 같은 결과를 종합하여 지렁이 활동에 따른 토양 탄소 및 질소 동태를 정량적으로 구명할 수 있다.
지렁이
산림 생태계
산림 토양
탄소
질소
동위원소 추적
토양 호흡
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
취하2020극한 기상 현상 모의 실험 시스템1020200147952
등록2019산림 질소 모델링 시스템 및 이를 반영한 산림 탄소/질소 모델링 시스템1020190016256
소멸2017개량형 실외 실험적 온난화 및 타이머를 이용한 강수조절 시스템1020170184332
전체 특허

극한 기상 현상 모의 실험 시스템

상태
취하
출원연도
2020
출원번호
1020200147952

산림 질소 모델링 시스템 및 이를 반영한 산림 탄소/질소 모델링 시스템

상태
등록
출원연도
2019
출원번호
1020190016256

개량형 실외 실험적 온난화 및 타이머를 이용한 강수조절 시스템

상태
소멸
출원연도
2017
출원번호
1020170184332