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문제 정의
- 본 연구에서는 생물권보전지역으로 지정된 점봉산 일대의 온대낙엽수림에서 식생요인과 환경요인의 공간적 이질성 패턴을 정량화하고, 생물요인과 비생물요인의 상호작용에 대한 분석을 통하여 임상식물군집의 공간적 이질성을 일으키는 주요한 원인을 파악함으로써 온대낙엽 수림 내에서 공간적 이질성이 갖는 생태적 의미를 밝히고자 한다.
제안 방법
- 5 cm 이하의 목본 유식물의 밀도는 5 mx 5 m의 미소격자단위로 측정하였다. 5 mx5 m의 미소 격자 단위로 가장 높은 목본의 키, 교목층, 아교목층, 관목층의 피도 및 관목종별 피도를 측정하였다.
- 상대광도는 지상부로부터 10 cm 위의 식생 내부와 숲틈에 형성된 나지에서 동시에 광도를 측정한 값을 비교하여 계산하였다. 낙엽층 두께는 막대 자를 이용하여 미소격자내에서 5회 이상 측정하여 평균치를 사용하였고, 토심은 미소격자내에서 5회 이상 길고 가는 철봉을 암반 깊이까지 찔러 넣어 들어간 깊이의 평균으로 측정하였다.
- 목본층의 공간패턴: 70mx70 m 영구방형구내에 출현하는 흉고직경 2.5 cm 이상의 모든 목본에 대하여 매목 조사를 실시하여 5 mx5 이의 미소격자내의 정확한 위치를 기록하였다. 흉고직경 2.
- 미소 지형 요인은 야외 조사시 고도계, 나침반 및 경사계를 이용하여 기록하였다. 상대광도는 지상부로부터 10 cm 위의 식생 내부와 숲틈에 형성된 나지에서 동시에 광도를 측정한 값을 비교하여 계산하였다.
- 이용하여 기록하였다. 상대광도는 지상부로부터 10 cm 위의 식생 내부와 숲틈에 형성된 나지에서 동시에 광도를 측정한 값을 비교하여 계산하였다. 낙엽층 두께는 막대 자를 이용하여 미소격자내에서 5회 이상 측정하여 평균치를 사용하였고, 토심은 미소격자내에서 5회 이상 길고 가는 철봉을 암반 깊이까지 찔러 넣어 들어간 깊이의 평균으로 측정하였다.
- 점봉산 생물권보전지 역내 온대낙엽수림 에 가로 70 mx 세로 70 m의 정방형 지역을 설정하고, 그 지역을 다시 5 m x5 m의 미소격자로 나눈 196개 지점에서 목본층과 여러 가지 환경요인의 공간 패턴을 조사하였고, 5 mx5 m의 미소 격자 내에 2.5 mx2.5 m 크기의 방형구를 설치하여 초본층의 공간패턴을 조사하였다 (Fig. 2).
- 점봉산의 온대낙엽수림에서 식생의 공간분포에 미치는 환경요인과 생물요인을 파악하기 위하여 각 요인별 상관분석을 실시하였다 (Table 6). 교목층의 키, 기저면적, 교목층의 피도의 공간분포는 환경요인과 특별한 상관관계를 나타내지 않았다 (Table 6).
- 점봉산의 온대낙엽수림에서 초봄과 가을의 초본층의 종 풍부도와 종다양성지수의 공간적인 분포에 영향을 미치는 주요 요인들을 선정하기 위하여 12가지 환경요인과 8가지 식생 요인 등 총 20개의 요인을 독립변수로 하여 단계식 다중 회귀분석을 통하여 15% 유의 수준에서 초본층의 종 풍부도와 종다양성지수의 공간분포에 미치는 요인들을 선정하였다 (Table 8). 초봄의 초본층에서 종풍부도의 공간 분포는 낙엽층 두께, 아교목층의 피도, 관목층의 피도, 교목층의 피도 및 철쭉꽃의 피도의 5가지 요인에 의하여 53.
- 5 m 미소 격자에서 무작위로 5군데를 선정하여 낙엽층과 부식층을 제거한 다음 다시 표토 1 cm를 제거하고 5 cm 깊이 이내에서 채취하였다. 채취한 토양은 실험실로 운반하여 2주간 음건시킨 후체눈 2 mm 체로 쳐서 유기물함량과 토양 pH를 측정하였다. 이것을 다시 체눈 1 mm 체로 친 토양을 관병에 보관하여 화학분석 시료로 사용하였다.
- 초본층의 공간패턴: 각 5 mx5 m의 미소격자내에 2.5 mx 2.5 m의 방형구를 설치하여 방형구내에 출현하는 모든 식물 종의 피도를 초봄 (5월 초순)과 가을 (8월 하순)에 조사하였다. 각 방형구 별로 초본층의 종다양성 지수는 다음 식에 따라 구하였다.
- 토양 수분 함량은 습토의 무게와 105'C에서 2일간 건조시킨 토양의 무게의 차이의 비로, 유기물함량은 약 10 g의 토양을 도가니에 넣어 105℃에서 건조시킨 무게와 전기로에서 4시간 동안 600℃로 태운 무게의 차인 작열손실량(loss on ignition)으로 구하였다.
- 5 cm 이상의 모든 목본에 대하여 매목 조사를 실시하여 5 mx5 이의 미소격자내의 정확한 위치를 기록하였다. 흉고직경 2.5 cm 이하의 목본 유식물의 밀도는 5 mx 5 m의 미소격자단위로 측정하였다. 5 mx5 m의 미소 격자 단위로 가장 높은 목본의 키, 교목층, 아교목층, 관목층의 피도 및 관목종별 피도를 측정하였다.
대상 데이터
- 영구방형구를 설치한 조사지역은 점봉산 남사면 지역의 산줄기로서 해발고도 1, 100-1, 150 m 사이에 위치한다. 조사가 행해진 영구방형구의 미소지형은 Fig.
- 토양 시료의 표집은 식생조사시에 5 mx5 m 크기의 미소 격자 내의 일정 위치에 있는 2.5 mx2.5 m 미소 격자에서 무작위로 5군데를 선정하여 낙엽층과 부식층을 제거한 다음 다시 표토 1 cm를 제거하고 5 cm 깊이 이내에서 채취하였다. 채취한 토양은 실험실로 운반하여 2주간 음건시킨 후체눈 2 mm 체로 쳐서 유기물함량과 토양 pH를 측정하였다.
데이터처리
- 모든 식생요인과 환경요인의 기술통계, 상관분석 및 다중 회귀분석은 SYSTAT 7.0(SPSS, 1997)를 이용하였다. 공간적 이질성은 GS+(Gamma Design 1998)를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 0(SPSS, 1997)를 이용하였다. 공간적 이질성은 GS+(Gamma Design 1998)를 이용하여 분석하였다. Variogram modele 최소자승법으로 구하였고, vario- gram의 semivariance는 9 lag 등급으로 구분하였는데 lag dist- ance는 7.
- 토양내 총 질소(total - N)함량은 micro-Kjeldahl 법으로 측정하였고, 유효성 인(available-P)함량은 pH 8.5로 조정 한 0.5 M NaHCOj 추출용액으로 추출한 후 발색시켜 분광광도계 (HITACHI U-2000 spectrometer)로 정량하였다. 치환성 양이온(K, Ca, Mg) 함량은 음건 토양 10 g을 IN CH3COONH4 수용액(pH 7.
성능/효과
- 총질소 함량도 낙엽층이나 유기물함량의 분포와 마찬가지로 능선부에서 현저히 높은 값을 나타내었다. 가용성 인의 함량은 미소 지형적인 계곡 부위에서 현저히 높았고, 조릿대가 밀집되어 분포한 남서쪽 부위에서 현저히 낮았다. K, Ca 및 Mg 함량도 낙엽층의 분포와 대체적으로 일치하였다 (Fig.
- 이들 3요인의 변이계수는 21 ~29%이었다. 가을에 측정한 초본층의 피도는 2~95% 의 범위를, 종풍부도는 4~22 종의 범위를 그리고 종 다양성 지수는 1.10~2.55의 범위를 나타내었다. 초본층의 피도, 종수 및 종다양성지수의 변이계수는 31.
- 5%가 설명되었다. 가을의 초본층에서 종 풍부도의 공간분포는 낙엽층 두께, 관목층의 피도, 경사도, 토양 pH, 총 기저면적 및 철쭉꽃의 피도의 6가지 요인에 의하여 43.5%가 설명되었고, 종다양성지수의 공간분포는 낙엽층두꺼】, 조릿대의 피도, 경사도, 목본층의 피도, 유기물함량 및 가용성 인함량의 6가지 요인에 의하여 43.7%가 설명되었다 (Table 8). 점봉산 참나무성숙림내 초본층에서 종 풍부도와 종 다양성 지수의 공간분포에 가장 크게 기여하는 환경요인은 낙엽층 두께이었다 (Table 8).
- 가을 초본층의 피도는 남사면부의 동쪽 지점에서 높았고, 초봄 초본증의 피도가 높았던 능선부, 조릿대가 분포하는 사면부의 서쪽지점과 미소계곡부위에서 상대 적으로 낮았다. 가을의 초본층에서 종풍부도가 높은 지 역은 초봄의 종풍부도가 높았던 지역과 대체적으로 일치하였고, 종다양성지수의 공간분포는 종풍부도의 그것과 대체로 일치하였다 (Fig. 4).
- 지형적 요인(고도, 경사), 낙엽층 두께, 토양수분함량, 상대광도는 공간의존도가 높았고, 토양총질소 함량과 가용성 인 함량은 상대적으로 공간의 존도가 낮았다. 공간의 존거리 는 상대 광도가 14.3 m 로 가장 짧았고, 마그네슘 함량이 27.4 m이었으며, 낙엽층 두께와 K함량이 30~50 m의 공간의존거리를 나타내었다. 낙엽층 두께, 상대광도, K 그리고 Mg함량의 모델 샘플 분산과 총 샘플 분산의 값이 90% 이상으로 유사하였다.
- 따라서 공간의존 거리가 긴 식생요인들은 모델에서 구한 공간의존 거리보다 실제의 공간의존거리는 더 멀어질 수 있다. 공간의존거리가 48 m 이하를 나타내는 식생요인들의 모델 샘플 분산과 총 샘플 분산은 거의 정확하게 일치함으로써 모델에서 구한 공간의존 거리가 의미가 있었다 (Table 5).
- 3 개/25 n?를 나타내었다. 교목층의 피 도는 0~100%의 범위와 54%의 평균을 나타내었고, 아교 목 층은 0~100%의 범위와 평균 67%를 나타내었으며, 관목층은 약 40%의 평균 피도를 나타내었다. 교목층, 아교목층및 관목층의 피도는 40~60%의 변이를 나타내었다 (Table 4).
- 토양수분함량 유기물함량 및 토양 질소함량은 경사도와 부의 상관을 그리고 토양 pH는 정의 상관을 나타내었다. 낙엽층 두께는 토양수분함량, 가용성인, Ca 및 Mg과 정의 상관을, 토양수분함량은 유기물함량, 토양 질소함량, Ca 및 Mg와 정의 상관을 나타내었다. 유기물함량은 토양 pH와 부의 상관을 그리고 대부분의 이온 함량과 정의 상관을 나타내었다.
- 환경요인간의 상관분석을 한 결과는 대체로 이와 같은 환경요인들의 공간분포를 잘 설명하여 준다 (Table 3). 낙엽층두께, 토양수분 함량, 유기물함량, 총질소 함량, 칼슘 및 마그네슘함량은 고도와 정의 상관을 나타냄으로써 이들 요인들은 능선부에서 높음을 나타내었다. 토심은 고도와 부의 상관을 나타내어 사면부의 토심이 깊었다.
- 목본의 수고, 목본의 기저 면적, 교목층의 피도, 관목층의 피도, 관목층의 종풍부도, 목본 유식물의 밀도 및 가을에 측정한 초본층의 종 다양성 지수의 공간의존거리는 15 m 이내로 짧았고, 초봄에 측정한 종 풍부도와 종다양성지수 및 가을에 측정한 종풍부도의 공간의존 거리는 28-48 이이었으며, 아교목층의 피도, 초봄과 가을에 측정한 초본층의 피도, 철쭉꽃과 조릿대 피도의 공간의존거리는 62 m 이상으로 길었다. 또한 공간의존거리가 62 m 이상으로 긴 아교목층의 피도, 초봄과 가을에 측정한 초본층의 피도, 철쭉꽃과 조릿대 피도는 모델 샘플 분산 과총 샘플 분산의 비가 상대적으로 낮았다. 따라서 공간의존 거리가 긴 식생요인들은 모델에서 구한 공간의존 거리보다 실제의 공간의존거리는 더 멀어질 수 있다.
- Range는 공간의존 거리를 나타낸다. 모델 샘플 분산(Co+C)이 총 샘플 분산&) 과 유사할수록 모델에서 구한 공간의존거리(range)가 의미가 있고, 큰 차이를 나타낼수록 모델에서 구한 공간의존 거리보다 실제의 공간의존거리가 커질 수도 있음을 나타낸다. 만일 주어진 요인이 균일하지 않은 빈도 분포를 나타내고 공간의존 거리가 작다면 그 요인의 공간분포는 조사지내의특정지소에 밀집분포를 나타낸다 (Robertson et al.
- 아교목층의 피도, 가을 초본층의 피도 및 철쭉꽃 피도의 분포를 제외하고는 거의 모든 변수들의 공간적 의존도는 높은 편이었다. 목본의 수고, 목본의 기저 면적, 교목층의 피도, 관목층의 피도, 관목층의 종풍부도, 목본 유식물의 밀도 및 가을에 측정한 초본층의 종 다양성 지수의 공간의존거리는 15 m 이내로 짧았고, 초봄에 측정한 종 풍부도와 종다양성지수 및 가을에 측정한 종풍부도의 공간의존 거리는 28-48 이이었으며, 아교목층의 피도, 초봄과 가을에 측정한 초본층의 피도, 철쭉꽃과 조릿대 피도의 공간의존거리는 62 m 이상으로 길었다. 또한 공간의존거리가 62 m 이상으로 긴 아교목층의 피도, 초봄과 가을에 측정한 초본층의 피도, 철쭉꽃과 조릿대 피도는 모델 샘플 분산 과총 샘플 분산의 비가 상대적으로 낮았다.
- 점봉산 참나무성숙림내 초본층에서 종 풍부도와 종 다양성 지수의 공간분포에 가장 크게 기여하는 환경요인은 낙엽층 두께이었다 (Table 8). 본 조사지역에서 낙엽층의 불균등 분포에 영향을 주는 주요한 요인은 바람으로서 미소 계곡, 목본의 뿌리째 뽑힘과 멧돼지와 같은 동물의 교란으로 형성된 구덩이, 조릿대와 철쭉꽃과 같이 바람에 의한 낙엽층의 이동을 저지할 수 있는 특정 미소지역을 제외하고는 남사면의 낙엽이 바람에 의하여 능선부와 북사면으로 이동함으로써 형성되는 낙엽층의 공간적 불균등 분포가 초본 식생의 구조에 크게 영향을 미친다고 할 수 있다. (이 등 1997, Oh et al.
- 7%가 설명되었다 (Table 8). 점봉산 참나무성숙림내 초본층에서 종 풍부도와 종 다양성 지수의 공간분포에 가장 크게 기여하는 환경요인은 낙엽층 두께이었다 (Table 8). 본 조사지역에서 낙엽층의 불균등 분포에 영향을 주는 주요한 요인은 바람으로서 미소 계곡, 목본의 뿌리째 뽑힘과 멧돼지와 같은 동물의 교란으로 형성된 구덩이, 조릿대와 철쭉꽃과 같이 바람에 의한 낙엽층의 이동을 저지할 수 있는 특정 미소지역을 제외하고는 남사면의 낙엽이 바람에 의하여 능선부와 북사면으로 이동함으로써 형성되는 낙엽층의 공간적 불균등 분포가 초본 식생의 구조에 크게 영향을 미친다고 할 수 있다.
- Table 2에 나타내었다. 지형적 요인(고도, 경사), 낙엽층 두께, 토양수분함량, 상대광도는 공간의존도가 높았고, 토양총질소 함량과 가용성 인 함량은 상대적으로 공간의 존도가 낮았다. 공간의 존거리 는 상대 광도가 14.
- 55의 범위를 나타내었다. 초본층의 피도, 종수 및 종다양성지수의 변이계수는 31.2, 23.1 및 15.7%로 종 다양성 지수의 그것이 가장 작았다. 가을에 측정한 초본 층의 평균 피 도는 57%로 초봄의 그것보다 다소 작았고, 종 풍부도도 초봄의 그것보다 작았다 (Table 4).
- (Table 8). 초봄의 초본층에서 종풍부도의 공간 분포는 낙엽층 두께, 아교목층의 피도, 관목층의 피도, 교목층의 피도 및 철쭉꽃의 피도의 5가지 요인에 의하여 53.5%가 설명되었고, 종다양성지수의 공간분포는 낙엽층 두께, 경사도, 관목층, 조릿대의 피도, 칼륨 및 총질소함량의 6가지 요인에 의하여 37.5%가 설명되었다. 가을의 초본층에서 종 풍부도의 공간분포는 낙엽층 두께, 관목층의 피도, 경사도, 토양 pH, 총 기저면적 및 철쭉꽃의 피도의 6가지 요인에 의하여 43.
- 토심은 고도와 부의 상관을 나타내어 사면부의 토심이 깊었다. 토양수분함량 유기물함량 및 토양 질소함량은 경사도와 부의 상관을 그리고 토양 pH는 정의 상관을 나타내었다. 낙엽층 두께는 토양수분함량, 가용성인, Ca 및 Mg과 정의 상관을, 토양수분함량은 유기물함량, 토양 질소함량, Ca 및 Mg와 정의 상관을 나타내었다.
- 남사면에서는 미소 지형적으로 계곡이 형성되어 바람의 영향을 덜 받는 지점에서 낙엽이 9 cm로 두껍게 쌓여 있고, 남사면의 서쪽부위는 조릿대가 밀집되어 분포하는 지점에서 낙엽의 이동이 저지되는 곳에서 상대적으로 두꺼웠다. 토양수분함량의 공간분포는 대체적으로 낙엽층이 두꺼운 곳에서 많은 경향이었고, 토심은 남경사면이 능선부보다 깊은 경향이었다. 상대 광도는 공간의존거리가 14.
- 04 ㎎/㎏의 범 위를, K는 101 ~357 ㎎/㎏의 범 위를, Ca는 197-1, 641 ㎎/㎏의 범위를 그리고 Mg는 18-158 m以kg의 범위를 나타내어 미소지소간에 큰 차이가 있었다. 환경요인 중에서 상대광도와 낙엽층 두께가 영구 방형 구내 미소 지소 간 변이가 가장 컸고, 토양 pH와 고도가 미소지 소간 변이 폭이 가장 작았다 (Table 1).
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