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문제 정의
- 본 연구는 우리나라 온대 중 . 북부지방에 분포하는 천연 활엽수림 중에서 동쪽 사면에 분포하는임분을 대상으로 해발고도(1,000m 이상, 700~ 1, 000m, 700m 미만) 및 지형(능선, 사면, 계곡) 에 따른 입지유형별 임분구조와 수종별 경쟁관계을 구명하기 위해 수행하였다.
- 본 연구는 우리나라 온대 중 . 북부지방을 대표하는 강원도 평창 지역에 분포하는 천연 활엽수림을 대상으로 입지유형을 해발고도(1,000m 이상, 700~ 1,000m, 700m 미만) 및 지형(능선, 사면, 계곡)에 따라 9가지로 구분하여 정밀 임분 조사를 실시하고, 각 입지유형별 임분구조의 파악과 경쟁 관계를 구명함으로써, 천연 활엽수림의 친환경적 경영방안에 필요한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행하였다.
가설 설정
- 가지 방법이 고안되었다. H1 은 중심목의 지표 부위에서 50°로 시준하였을 경우 인접목의 수고가 이 각도에 의하여 시준된 지점보다 크면 경쟁목에포함시키는 방법이다. 반면에 H2는 중심목의 수관 하단부에서 50°로 시준된 각도를 고려하여 경쟁 목을 선택하는 방법으로 중심목의 지하고와 밀접한 관련이 있다(Biging and Dobbertin, 1992).
제안 방법
- 이는 거리종속경쟁지수를 추정하기 위해서는 경쟁목의 위치를 파악하여야 하는데, 표본점 내의 모든 임목에 대한 경쟁지수를 추정하기 위해서는 표본점의 범위를 벗어나는 임목들이 경쟁 목에 포함되기 때문에 중심목의 범위를 Pukkala 와 Kolstriim(1987)이 사용한 방법과 같이 표본점 내부의 일정한 범위로 제한한 것이다. 결과적으로 생장량은 표본점 내부의 20m X 20m에 포함된 임목들 중에서 흉고직경 6cm 이상의 모든 임목에 대하여 생장추를 이용하여 목편을 채취하고, 실내에서 연륜측정기를 사용하여 최근 5년간의 흉고직경 생장량을 측정하였다. 또한, 재적은 조사대상지가 천연 활엽수림인 것을 고려하여 임분형수를 0.
- 보통 경쟁목은 중심목에서 일정거리에 있는 나무를 경쟁목으로 선택하거나, 각 산정측정법의 흉 고단 면 적정 수 개 념 으로 만들어 지 는 가상적 표준 A (imaginary zone)의 범 위 내에 포함된 임 목들을 경쟁 목으로 선정하는 방법(Spun, 1962; Daniels, 1976; Michael and David, 1991), 그리고 경쟁 목의 수고와 중심목으로부터의 거리에 의하여 만들어지는 각도를 고려하는 방법 (Biging and Dobbertin, 1992; Pukkala and Kolstrbm, 1987) 등 다양한 방법이 이용되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 경쟁 목 선정방법 6가지 (Table 3)를 사용하여 결과적으로 6가지의 거리종속경쟁지수와 1가지의 거리 독립경쟁지수를 입지유형별 경쟁지수의 추정에 이용하였다.
- 또한, 생장조사는 각 표본점의 외곽 5m씩을 완충 지역으로 설정하여 내부의 20m X 20m에 포함된 흉고직경 6cm 이상의 모든 임목을 대상으로 실시하였다. 이는 거리종속경쟁지수를 추정하기 위해서는 경쟁목의 위치를 파악하여야 하는데, 표본점 내의 모든 임목에 대한 경쟁지수를 추정하기 위해서는 표본점의 범위를 벗어나는 임목들이 경쟁 목에 포함되기 때문에 중심목의 범위를 Pukkala 와 Kolstriim(1987)이 사용한 방법과 같이 표본점 내부의 일정한 범위로 제한한 것이다.
- 연구 대상지의 입지유형별 임분에 적합한 경쟁지수 모형을 선발하기 위해 6개 경쟁목 선정 방법에 의해 추정된 Hegyi 경쟁지수, 흉고단면적 크기와 상대적 공간크기의 비에 의해 추정된 S-G 경쟁지수와 지난 5년간의 흉고직경 정기평균 생장량(periodic annual increment; PAI)과의 상관관계를 분석하였다(Table 7).
- 이와 같이 분류된 각 입지유형별로 30 X 30m(0.09ha)의 표본점을 3개씩 설치하여 총 27개의 표본점에 대한 정밀 임분조사를 실시하였다. 정밀 임분조사의 항목은 각 표본점 내에 생육하고 있는 흉고직경 6cm 이상의 임목을 대상으로 수종, 흉고직경, 수고, 지하고, 임목의 위치, 그리고 8방위 수관폭을 측정하였다.
- 임분구조의 분석은 측정된 임분조사 자료에 근거하여 각 입지유형에 따른 임분통계량과 상대밀도, 상대빈도, 상대피도를 이용하여 총합적인 우점도의하나로써 종간의 상대적 인 양적 관계를 나타내는 상대 우점도(RIV)와 한 조사구 내의 종 구성 상태를 나타내는 Shannon의 종 다양도(Diversity : H'), 상대적 종 다양도를 의미하는 균재도(Evenness : J'), 그리고 종이 얼마나 풍부하게 나타나는가를 나타내는 풍부도(Ri애mess : R)를 추정하였다(Table 1).
- 입지유형별로 분포되어 있는 수종의 분포양상을 보다 합리적으로 파악하기 위하여 9개 입지유형별로 출현하는 각 수종에 대해 상대밀도, 상대 피도, 상대빈도를 계산하여 입지유형별로 분포하는 수종의 종합적 중요성을 나타내는 값인 상대 우점도를 산출하였다(Table 5).
- 09ha)의 표본점을 3개씩 설치하여 총 27개의 표본점에 대한 정밀 임분조사를 실시하였다. 정밀 임분조사의 항목은 각 표본점 내에 생육하고 있는 흉고직경 6cm 이상의 임목을 대상으로 수종, 흉고직경, 수고, 지하고, 임목의 위치, 그리고 8방위 수관폭을 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 강원도 평창군 진부면과 대화면에 속하는 동부지방 산림관리청 평창관리소 관내의 약 2, 400ha의 국유림 경영단지 중에서 70%를 차지하는 천연 활엽수림을 대상으로 하였다. 연구지의 해발고도는 약 600~ 1,500m의 범위에 있으며, 평균해발고도는 1,000m로 비교적 험준한 산악지로 구성되어 있다.
- 본 연구는 우리나라 온대 중 . 북부지방을 대표하는 강원도 평창 지역에 분포하는 천연 활엽수림을 대상으로 입지유형을 해발고도(1,000m 이상, 700~ 1,000m, 700m 미만) 및 지형(능선, 사면, 계곡)에 따라 9가지로 구분하여 정밀 임분 조사를 실시하고, 각 입지유형별 임분구조의 파악과 경쟁 관계를 구명함으로써, 천연 활엽수림의 친환경적 경영방안에 필요한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행하였다.
- 연구 대상지의 기후대는 온대 중부 및 북부에 속하며(Yim, 1977), 연평균 최고, 최저 기온이 각각 11.1笆와 1.7℃이고, 연평균 상대습도는 74% 이다. 특히 4~5월의 상대습도가 최저 30~40% 정도 밖에 되지 않아 수분 결핍에 의한 치수의 고사율이 매우 높다(산림청, 1992).
- 연구지의 해발고도는 약 600~ 1,500m의 범위에 있으며, 평균해발고도는 1,000m로 비교적 험준한 산악지로 구성되어 있다.
이론/모형
- 결과적으로 생장량은 표본점 내부의 20m X 20m에 포함된 임목들 중에서 흉고직경 6cm 이상의 모든 임목에 대하여 생장추를 이용하여 목편을 채취하고, 실내에서 연륜측정기를 사용하여 최근 5년간의 흉고직경 생장량을 측정하였다. 또한, 재적은 조사대상지가 천연 활엽수림인 것을 고려하여 임분형수를 0.4로 적용한 형수법에 의하여 추정하였다(산림청, 1993).
- 모형 1개씩을 선정하여 사용하였다. 먼저 거리종속경쟁지 수 모형은 임목 상호간의 상대적인 크기와 거리를 이용하여 경쟁지수를 계산하는 Hegyi (1974)의 모형을 사용하였다. 한편 거리 독립경쟁지수 모형은 임분 내에서의 중심목의 상대적인 흉고단면적 크기와 상대공간지수(relative spacing index)의 비에 의하여 임목의 경쟁관계를 구명하는 방법 (Schrader and Gadow, 1999)을 이용하였다(Table 2).
- 본 연구에서는 입지유형별 경쟁관계의 합리적인 구명을 위해 거리종속경쟁지수 모형과 거리 독립경쟁지수 모형 1개씩을 선정하여 사용하였다. 먼저 거리종속경쟁지 수 모형은 임목 상호간의 상대적인 크기와 거리를 이용하여 경쟁지수를 계산하는 Hegyi (1974)의 모형을 사용하였다.
- 먼저 거리종속경쟁지 수 모형은 임목 상호간의 상대적인 크기와 거리를 이용하여 경쟁지수를 계산하는 Hegyi (1974)의 모형을 사용하였다. 한편 거리 독립경쟁지수 모형은 임분 내에서의 중심목의 상대적인 흉고단면적 크기와 상대공간지수(relative spacing index)의 비에 의하여 임목의 경쟁관계를 구명하는 방법 (Schrader and Gadow, 1999)을 이용하였다(Table 2).
성능/효과
- 700m 미만에서는 신갈나무의 상대우점도는 능선과 계곡에서 가장 높았지만 경쟁지수는 각각 5 위와 5위 내에 포함되지 않았으며 , 느릅나무와 피나무의 경쟁상태가 가장 양호한 것으로 나타났다. 따라서, 이 지역에서는 현재 상대우점도가 높은 신갈나무는 특별한 무육조치가 없는 한 시간이경과하면서 점차 쇠퇴하게 되고 느릅나무, 피나무, 고로쇠나무와 물푸레나무가 중요한 수종으로 유지될 것으로 보인다.
- 보였다. 결과적으로 700m 이상에서 신갈나무, 물푸레나무, 고로쇠나무는 입지유형에 관계없이 상대우점도와 함께 경쟁상태도 양호하여 중요한 수종임을 알 수 있다.
- 8%로 낮아졌다. 결과적으로 물푸레나무는 계곡, 사면, 능선 순서로 상대우점도가 큰 반면 신갈나무는 반대의 결과를 보여주고 있다.
- 하지만 700m 미만의 지역에서는 지형조건이 계곡, 능선, 사면의 순서로 양호하여 다른 지역과는 다른 경향을 보이고 있다. 결과적으로 해발고도 700~ 1, 000m 지역의 능선에서 수고 및 직경생장이 가장 양호한 것으로 파악되었다.
- 사면의 경우에는 물푸레나무, 고로쇠나무, 신갈나무가 유사하게 분포하고 있는데, 물푸레나무는 상대밀도, 상대빈도, 상대피도에서 높은값을 나타내어 중요 수종임을 알 수 있었으며, 신갈나무는 상대적으로 상대피도가 높게 나타났는데 이것은 다른 수종과 비교하여 수관의 상층을 차지하는 임목이 많은 결과임을 알 수 있다. 계곡에서는 고로쇠나무, 물푸레나무, 복장나무, 층층나무 등의 순서로 상대우점도가 높아 다른 지형과는 차이가 있었으며 상대적으로 다양한 수종이 고르게 분포하고 있음을 보여주고 있다.
- 음나무의 경우에는 해발고도 1,000m 이상의 모든 지형조건과 700~1,000m에서의 능선에서 상대 우점도는 상대적으로 낮았지만 경쟁상태는 우수하여 해발고도가 높은 고지대가 음나무의 생육 조건에 적합한 것으로 판단할 수 있으며, 이러한 특성은 음나무에 관한 다른 연구에서도 유사한 결과를 나타내었다(강호상, 이돈구, 1998). 느릅나무는 해발고도 1,000m 이상에서는 상 대우 점도도 낮고 경쟁상태도 불량하였으나 1,000m 미만에서는 해발고도가 낮아질수록 상대우점도는 증가하고 경쟁상태도 우수하였다. 또한 다릅나무도 드릅나무와 같이 1,000m 이상의 지형에서는 경쟁상태의 상위수종에 나타나지 않았으나, 700~ 1,000m 에서는 상대우점도와 경쟁력이 높아 앞으로 수종분포에서 중요한 위치를 차지할 것으로 유추된다.
- 583이라는 낮은 값을 보였는데 이러한 결과는 상대우점도 분석에서 언급하였듯이 신갈나무의 상대우점도가 매우 높아 이 지역에서는 신갈나무 하나의 수종이 우점한 결과로 해석된다. 또한 700~ 1,000m에서는 사면, 계곡, 능선의 순서로 균재도가 높게 나타났는데, 계곡에서는 물푸레나무의 상대우점도가 38.8%이고 능선에서는 신갈나무의 상대우점도가 53.2%로 우점한 결과이다. 700m 미만의 경우에는 지형별로 모두 높은 값을 나타났으며 계곡이 0.
- 사면에서는 신갈나무와 물푸레나무가 중요한 수종으로 나타났으며, 이외에도 다릅나무, 고로쇠나무, 피나무 등이 중요한 수종으로 출현하였다. 또한 계곡에서는 물푸레나무의 상대 우점도가 38.8%로 높아지고 신갈나무는 상대적으로 10.8%로 낮아졌다. 결과적으로 물푸레나무는 계곡, 사면, 능선 순서로 상대우점도가 큰 반면 신갈나무는 반대의 결과를 보여주고 있다.
- 또한 해발고도 1,000m 이상에서는 능선, 사면, 계곡에 관계없이 759~821본으로 비교적 고르게 분포되어 있고, 700~ 1,000m에서는 계곡, 사면, 능선의 순서로 본수가 많은 것으로 분석되었다. 하지만 700m 미만에서는 능선에서 본수가 가장 많았고 계곡과 사면에서는 거의 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 또한, 700~ 1,000m 지역에서도 상 대우 점도가 높았던 5개 수종이 경쟁상태가 양호하였으며, 1, 000m 이상에서는 볼 수 없었던 느릅나무, 다릅나무 등의 다양한 수종들이 지형별로 양호한 경쟁상태를 보였다. 결과적으로 700m 이상에서 신갈나무, 물푸레나무, 고로쇠나무는 입지유형에 관계없이 상대우점도와 함께 경쟁상태도 양호하여 중요한 수종임을 알 수 있다.
- Dale(1998)은 고도가 높아질수록 균재도가 낮아지며, 이것은 극한 기후 조건에 적응하는 단일 목 또는 우점 수종의 출현하게 된 결과라고 보고하였다. 본 연구에서의 입지유형별 결과를 살펴보면 해발고도 1,000m 이상에서는 계곡, 사면, 능선의 순서로 높은 값을 나타내고 있는데, 특히 능선에서는 0.583이라는 낮은 값을 보였는데 이러한 결과는 상대우점도 분석에서 언급하였듯이 신갈나무의 상대우점도가 매우 높아 이 지역에서는 신갈나무 하나의 수종이 우점한 결과로 해석된다. 또한 700~ 1,000m에서는 사면, 계곡, 능선의 순서로 균재도가 높게 나타났는데, 계곡에서는 물푸레나무의 상대우점도가 38.
- 2% 로 우점하고 있어 700m 이상의 능선 지역에서는 신갈나무가 가장 많이 분포하는 중요 수종임을 알 수 있다. 사면에서는 신갈나무와 물푸레나무가 중요한 수종으로 나타났으며, 이외에도 다릅나무, 고로쇠나무, 피나무 등이 중요한 수종으로 출현하였다. 또한 계곡에서는 물푸레나무의 상대 우점도가 38.
- 특히 상대밀도, 상대빈도, 상대피도 모두에서 가장 높은 값을 보여 l, (XX)m 이상의 능선에서 우점하는 수종임을 알 수 있다. 사면의 경우에는 물푸레나무, 고로쇠나무, 신갈나무가 유사하게 분포하고 있는데, 물푸레나무는 상대밀도, 상대빈도, 상대피도에서 높은값을 나타내어 중요 수종임을 알 수 있었으며, 신갈나무는 상대적으로 상대피도가 높게 나타났는데 이것은 다른 수종과 비교하여 수관의 상층을 차지하는 임목이 많은 결과임을 알 수 있다. 계곡에서는 고로쇠나무, 물푸레나무, 복장나무, 층층나무 등의 순서로 상대우점도가 높아 다른 지형과는 차이가 있었으며 상대적으로 다양한 수종이 고르게 분포하고 있음을 보여주고 있다.
- 이상과 같은 입지유형별 분석결과를 수종별로 살펴보면 신갈나무는 700m 이상에서 입지 유형에 관계없이 상대우점도가 압도적으로 높고 경쟁상태에서도 가장 양호한 상태를 유지하고 있으나, 700m 미만에서는 현재 상대우점도는 높지만 경쟁상태에서는 다른 수종에 밀려 쇠퇴할 것으로 보여진다. 음나무의 경우에는 해발고도 1,000m 이상의 모든 지형조건과 700~1,000m에서의 능선에서 상대 우점도는 상대적으로 낮았지만 경쟁상태는 우수하여 해발고도가 높은 고지대가 음나무의 생육 조건에 적합한 것으로 판단할 수 있으며, 이러한 특성은 음나무에 관한 다른 연구에서도 유사한 결과를 나타내었다(강호상, 이돈구, 1998).
- 임목의 생장은 700~ 1,000m에서 가장 양호한 것으로 나타났으며 , 임분의 구조는 입지유형에 따라 차이를 보였는데, 종 다양도와 풍부도는 해발고도가 낮아질수록 증가하는 경향을 보였으며 , 지형별로는 능선, 사면, 계곡 순으로 증가하였다. 또한 균재도는 한 수종의 상대우점도가 높은 입지 유형에서는 낮은 값을 나타내었다.
- 임분밀도를 나타내는 ha당 본수의 경우 입지유형별로 어떤 일정하지는 않으나, 해발고도에서는 700~L000m에서 가장 임분밀도가 높게 나타났으며 지형별로는 큰 차이가 나타나지 않았다. 또한 해발고도 1,000m 이상에서는 능선, 사면, 계곡에 관계없이 759~821본으로 비교적 고르게 분포되어 있고, 700~ 1,000m에서는 계곡, 사면, 능선의 순서로 본수가 많은 것으로 분석되었다.
- 입지유형별 ha당 재적을 보면 700~ 1,000m에서 가장 양호한 분포를 나타내고 있으며, 1,000m 이상에서도 능선과 사면은 100 rrf 이상의 양호한 축적을 보유하고 있으나 계곡지역은 상대적으로 낮은 축적을 가지는 것으로 나타났다. 그러나 700m 미만의 지역은 전반적으로 낮은 축적을 유지하고 있었다.
- 입지유형별 평균 흉고직경은 해발고도가 증가할수록 크지만 평균수고는 700~ 1,000m, 700m 미만, 1,000m 이상의 순서로 높게 나타났는데, 해발고도 1,000m 이상의 고지대에서는 입지 조건에 관계없이 평균수고가 10.1 ~ 10.8m로 기후조건 때문에 수고생장이 저조한 것으로 판단된다.
- 전체적으로 보면 해발고도 700m 이상의 입지 조건에서 가장 양호한 임상을 나타내고 있는데 이는다른 지역에 비하여 직경 및 수고생장이 우수한 결과이다. 이를 지형별로 보면 능선, 사면, 계곡의 순서로 좋은 임상을 유지하고 있다.
- 나타낸다. 즉 균재도가 클수록 다양한 수종이 출현하는 것을 의미하며 낮을수록 특정 수종이 우점하는 것을 의미한다. Dale(1998)은 고도가 높아질수록 균재도가 낮아지며, 이것은 극한 기후 조건에 적응하는 단일 목 또는 우점 수종의 출현하게 된 결과라고 보고하였다.
- 천연활엽수 임분에서 개체목의 경쟁지수는 1, 000m 이상의 능선과 700~ 1,000m의 계곡을 제외한 입지 유형에서 측정이 복잡한 거리종속 경쟁지수보다 측정이 단순한 거리독립 경쟁지수가 정기 평균 생장량과 높은 상관을 보였으며, 입지유형에 따른 수종별 경쟁상태는 입지유형에 따라 다양한 분포를 보이고 있는데, 상대적으로 상대우점도가 높은 수종들이 경쟁력도 우수한 것으로 나타났다.
- 8%로 다른 수종에 비하여 월등히 높은 값을 보이고 있다. 특히 상대밀도, 상대빈도, 상대피도 모두에서 가장 높은 값을 보여 l, (XX)m 이상의 능선에서 우점하는 수종임을 알 수 있다. 사면의 경우에는 물푸레나무, 고로쇠나무, 신갈나무가 유사하게 분포하고 있는데, 물푸레나무는 상대밀도, 상대빈도, 상대피도에서 높은값을 나타내어 중요 수종임을 알 수 있었으며, 신갈나무는 상대적으로 상대피도가 높게 나타났는데 이것은 다른 수종과 비교하여 수관의 상층을 차지하는 임목이 많은 결과임을 알 수 있다.
- 하지만 능선에서는 상대우점도가 낮았던 거 제수와 음나무의 경쟁상태가 우수한 것으로 판명되었다.
- 해발고도 1,000m 이상의 경우에는 지형에 따라 다소 차이가 있지만 상대우점도가 높았던 수종들이 경쟁상태가 우수하여 생장이 좋은 것으로 나타났다. 하지만 능선에서는 상대우점도가 낮았던 거 제수와 음나무의 경쟁상태가 우수한 것으로 판명되었다.
- 해발고도 700~ 1,000m에서의 지형별 상대 우점도를 살펴보면 능선의 경우 1,000m 이상과 유사한 분포를 나타내고 있었는데 신갈나무가 53.2% 로 우점하고 있어 700m 이상의 능선 지역에서는 신갈나무가 가장 많이 분포하는 중요 수종임을 알 수 있다. 사면에서는 신갈나무와 물푸레나무가 중요한 수종으로 나타났으며, 이외에도 다릅나무, 고로쇠나무, 피나무 등이 중요한 수종으로 출현하였다.
- 대한 요약이다. 해발고도에 따라 임분통계량은 차이를 보이고 있는데 전체적으로 해발고도 700m 이상의 입지조건에서 상대적으로 양호한 임상을 유지하고 있는 것으로 파악되었다.
후속연구
- 결과적으로 임목의 경쟁력은 각각의 개체목들이 가지는 상대적 크기와 생육공간의 크기를 서로 비교함으로써 결정되어 지며, 이러한 임목 상호간의 관계는 경쟁지수를 추정함으로써 앞으로 각 개체 목의 생장과 임분구조의 변화를 예측할 수 있는 정보로 활용될 수 있다. 또한 경쟁의 결과는 개체목의 생육본수뿐만 아니라 차세대 임목의 질에도 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Wissel, 1989).
- 따라서 경쟁지수만으로 입지유형의 주요 수종으로 선정하기에는 한계를 가지고 있다. 앞으로의 연구에서는 입지유형에 따른 기후 조건과 수종별 생장 특성의 관계를 규명하는 것이 필요하며, 특히 천연 활엽수림의 경우 임분구조의 다양성과 복잡성으로 임분 구조의 파악을 통한 경영방안의 설정과 산림의 관리가 요구된다.
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