연안 습지는 전 세계적으로 중요한 ‘블루카본’ 생태계로, 육상 산림보다 훨씬 높은 토양 탄소 축적 속도와 장기 저장 능력을 갖추고 있어, 전 지구적 탄소 균형 유지와 기후 변화 완화에서 대체할 수 없는 역할을 수행한다. 그러나 기후 변화의 영향으로 전 세계 강수량 분포 양상이 점점 불균형해지고 있으며, 우기가 극도로 집중되고 건기에는 가뭄이 빈번히 발생하는 현상이 더욱 심각해지고 있다. 이러한 강수 시기의 급격한 변동이 해안 습지의 탄소 저장량을 어떻게 조절하는지에 대해서는 오랫동안 체계적인 관측을 통한 실험적 증거가 부족했다.

중국과학원 황하 삼각주 연안 습지 생태 실험소에서 2019년에 구축한 강수 분포 제어 실험 플랫폼(그림 1)을 기반으로, 연구진은 수년에 걸쳐 지속적인 현장 모니터링과 체계적인 연구를 수행했다. 이를 통해 토양 수분·염분 환경, 식물 군집 동태, 뿌리 생물량, 토양 이영양 호흡 및 토양 유기탄소(SOC)의 다양한 구성 성분에 대한 반응 변화를 종합적으로 추적하고, 계절적 가뭄이 습지 토양 탄소 격리에 미치는 영향을 심층적으로 분석했다.

연구 결과에 따르면, 생장기 초기의 가뭄은 연안 습지 탄소 저장고에 현저한 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 초기 가뭄은 표층 토양(0-30cm)의 유기탄소 함량을 9%~13% 현저히 감소시켰으며, 단순히 강수량을 늘리는 것만으로는 유의미한 증대 효과를 얻지 못했다.추가 분석 결과, 계절적 가뭄은 토양 염분 농도를 상승시켜 우세종인 갈대(Phragmites australis)의 우세도를 낮추고 종 다양성을 감소시켰으며, 이는 결국 굵은 뿌리와 가는 뿌리의 바이오메스 축적을 저해하여 식생이 토양으로 탄소를 전달하는 핵심 경로를 차단했다(그림 2).

그림 1 환경 배경 및 계절 강우 제어 실험 설계

그림 2 토양 및 식생의 계절 강수량 분배에 대한 반응

탄소 저장고 성분의 반응 측면에서, 초기 가뭄은 활성도가 높은 입자상 유기탄소(POC)에 현저한 영향을 미쳐 그 함량이 17%~20%까지 감소했다. 반면 광물과 결합된 유기탄소(MAOC)는 상대적으로 강한 안정성을 보였으며, 가장 심한 가뭄 처리가 적용된 특정 토양층에서만 현저한 감소가 나타났다. 이 결과는 초기 가뭄으로 인한 탄소 저장량 감소가 주로 ‘탄소 유입 제한’에 기인하며, 기존 탄소 저장고의 분해 가속화로 인한 ‘탄소 저장고 붕괴’ 패턴 때문은 아님을 시사한다(그림 3).

그림 3 계절 강수량 분포가 토양 탄소 저장고에 미치는 영향

연구팀은 편최소제곱 경로 모델(PLS-PM)을 통해 강수량 분포가 토양 탄소 격리를 조절하는 전체 경로 메커니즘을 체계적으로 규명했으며(그림 4), 실험 데이터를 전 지구적 규모로 외삽하여 위험 평가를 수행했다. 평가 결과, 계절적 가뭄 압력 하에서 전 세계 연안 습지의 표층 SOC 손실 위험은 41~59 Tg C(약 150~216 Mt CO₂ 환산량)에 달하는 것으로 나타났다. 그중 미국, 캐나다, 러시아 등 연안 습지가 많은 국가들이 직면한 손실이 가장 두드러졌으며, 중국 연안 습지의 잠재적 탄소 손실은 약 0.60~0.87 Tg C(그림 5)로, 관련 위험 역시 간과할 수 없는 수준이다.

그림 4 강수량 분배가 토양 탄소를 조절하는 경로

그림 5 계절적 가뭄에 따른 전 세계 탄소 손실 위험

본 연구는 강수 시기가 연안 습지의 탄소 흡수원 기능을 좌우하는 핵심 요인임을 체계적으로 입증하였으며, 향후 연안 습지 보호 및 관리에 있어 담수 공급 조절과 식생 구조 관리를 중시해야 함을 명확히 제시했다. 또한 강수의 계절적 변화를 전 지구 탄소 순환 평가 모델에 반영하여, 전 지구 탄소 수지 산정 및 기후 변화 대응 전략의 정확성을 높여야 한다고 강조했다. 관련 연구 결과는 “Seasonal Drought Reduces Carbon Sequestration in Coastal Wetlands”라는 제목으로 국제 학술지 《Global Change Biology》에 게재되었다. 

논문 정보: Jia, W., Han, G., Macreadie, P. I., Sun, B., Zhang, H., Huang, W., Zhang, X., Zhao, M., Wei, S., Wang, X., Xie, B., Lu, A., Zhang, W., Lu, F., Chu, X. (2026). Seasonal Drought Reduces Carbon Sequestration in Coastal Wetlands. Global Change Biology, 32(4), e70865.

[키워드 : 습지, 가뭄, 강수량, 탄소격리] 

[본문 URL :  https://mp.weixin.qq.com/s/CUHfN2itn6PsJdB7rcUQxg]