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Jun 23, 2023

브라질의 2차 대서양 산림 단편에서 자연 분해 과정을 거친 거친 목질 잔해의 물리화학적 특성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7377(2023) 이 기사 인용 449 액세스 측정 항목 세부 정보 거친 목재 잔해(CWD)는 목재의 자연 분해 과정에 지속적으로 노출됩니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7377(2023) 이 기사 인용

449 액세스

측정항목 세부정보

거친 목재 잔해(CWD)는 목재의 자연 분해 과정에 지속적으로 노출되어 목재의 물리화학적 특성이 변화될 수 있습니다. 그러나 이러한 변화는 아직 완전히 밝혀지지 않았으므로 이 과정이 CWD 저하에 미치는 영향을 이해하는 데 도움이 되는 추가 연구가 필요합니다. 따라서 본 연구의 목적은 다음과 같습니다. (i) 분해가 CWD의 물리화학적 특성에 영향을 미치는지 확인합니다. (ii) 즉각적인 화학 및 열중량 분석을 사용하여 CWD의 구조적 화학적 조성이 분해의 함수로 변경되는지 확인합니다. 이러한 분석을 수행하기 위해 CWD에서 목재 샘플을 수집했으며, 직경이 5cm 이상인 조각을 4가지 부패 등급으로 구분하여 고려했습니다. 결과는 평균 겉보기 밀도가 CWD 분해의 증가(0.62-0.37 g cm-3)에 따라 감소함을 나타냅니다. 탄소와 질소의 평균 함량은 각각 49.66~48.80% 및 0.52~0.58% 범위에서 CWD 분해가 증가함에 따라 영향을 덜 받았습니다. 즉각적인 화학 및 열중량 분석 결과, 분해 과정 전반에 걸쳐 홀로셀룰로오스와 추출물이 손실되고 리그닌과 재의 농도가 증가한 것으로 나타났습니다. 열중량 분석으로 분석한 중량 손실은 덜 분해된 CWD와 더 큰 직경에서 더 컸습니다. 이러한 분석을 사용하면 CWD 붕괴 등급의 주관성을 제거하고 CWD의 물리화학적 특성을 결정하기 위한 테스트 횟수를 줄이고 이러한 물질의 탄소 순환에 초점을 맞춘 연구 정확도를 높입니다.

거친 나무 파편(CWD)은 부생 유기체의 먹이4,5, 척추동물과 무척추동물6의 서식지, 탄소 순환7,8,9의 구성 요소로서 산림 생태계 내에서 중요한 생태학적 역할을 합니다. 탄소 순환에서 CWD의 관련성은 나무 사망률 증가로 인해 수년에 걸쳐 확대되었습니다10. 산림 황폐화11,12, 토지 이용 변화13,14 및 기후 변화의 부정적인 영향15,16과 같은 요인은 주로 브라질 대서양 산림의 산림을 포함하여 전 세계 산림의 나무 사망률 증가에 책임이 있습니다17,18.

CWD에 포함된 탄소는 열대 환경에서 30년 이상 저장할 수 있습니다19,20. 그러나 분해 과정으로 인해 이 산림 구성 요소는 대기 중으로 탄소를 배출하는 원천이 됩니다21,22,23. CWD의 분해는 복잡한 일련의 변형을 포함하는 과정으로, 이는 유기 구조를 광물 형태로 감소시킵니다. 이 과정에서 CWD의 물리적, 화학적 특성은 미생물 작용(호흡 및 생물학적 변형), 곤충, 물리적 분해, 침출 및 화재로 인해 변경됩니다1,25,26,27.

CWD의 물리적, 화학적 특성의 변화는 주로 홀로셀룰로오스(셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스)와 리그닌으로 구성된 목재 세포벽의 분해로 시작됩니다. 죽은 나무에 있는 이러한 구조 화합물의 농도는 분해가 진행됨에 따라 변경됩니다30. 홀로셀룰로오스의 농도는 CWD 분해의 초기 단계에서 우선적으로 감소됩니다. 보다 발전된 단계에서는 홀로셀룰로오스가 선택적으로 분해되고 나머지 물질에서 리그닌 농도가 증가하는 경향이 있습니다.

분해 과정으로 인한 홀로셀룰로오스 및 리그닌 농도의 이러한 변형은 겉보기 밀도34,35 및 CWD36,37,38,39의 탄소(C) 및 질소(N)와 같은 화합물의 함량에 영향을 미칩니다. 또한 이러한 구조 화합물의 농도는 CWD의 분해 저항에 영향을 미치고24,40 이미 이 과정을 거친 목재의 열화 정도를 결정하여 이러한 재료의 부패 등급 분류에서 주관성을 제거합니다1,25,38. 이러한 의미에서, 다양한 온도 범위에서의 휘발성 물질 함량, 고정탄소, 잔류 중량(회분) 및 중량 손실을 결정하여 CWD의 구조적 화학적 조성을 나타내는 즉각 분석 및 열중량 분석과 같은 화학적 분석은 CWD를 이해하는 데 필수적입니다. CWD 분해의 효과.