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문제 정의
- 그러나 아직까지 우리 나라는 이에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 이 연구는 산림의 수원함양기능의 지표가 되는 표층토양에서의 조공극률(竹下, 1988; 金泰勛 등, 1993; 정용호, 1998)에 영향하는 인자를 밝힘으로써 산림시업에 따른 침엽수림의 수원함양기능을 평가하기 위한 기초자료를 제공하기 위하여 수행하였다.
- 침엽수림을 대상으로 산림의 수원함양기능의 지표가 되는 표층토양에서의 粗孔隙率(PF2.7)에 영향하는 인자를 밝힘으로써 산림시업에 따른 산림의 수원함양기능을 평가하기 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행한 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 粗大孔隙率(pFl.份과 粗孔隙率(PF2.7)로 구분하여 측정하였다. 채취한 토양시료는 모래, 미사, 점토로 구분한 함량, 그리고 유기물함량을 분석하였다.
- 각 조사지에서 표고, 지질, 지형, 방위, 경사 등 입지 환경인자를 조사하였고, 토양층위(A, B층)별로 lOOcc 캔에 채취한 시료를 감압식 토양pF측정기①IK 9211)를 이용하여 粗大孔隙率(pFl.份과 粗孔隙率(PF2.
- 7)로 구분하여 측정하였다. 채취한 토양시료는 모래, 미사, 점토로 구분한 함량, 그리고 유기물함량을 분석하였다.
- 토양조사시 토양형, 퇴적양식, 토심, 각 층위별 토양견밀도를 측정하였으며, 임상, 임령, 임목축적, 수고, 흉고직경, 상층임분 지하고, 상층식생울폐도, 하층식생 피복도, 수종, 부식층 및 낙엽층의 두께 등 임분환경인자는 10m X 10m 식생조사 표본구에서 각 항목별로 조사하였다. 또한, 산림의 수원함양기능 상태를 평가할 수 있는 것은 토양의 공극상태인데, 특히 표층토양의 구조는 산림 시업에 의해 개선되는데(정용호, 1998), 산림의 수원함양기능 증진량을 평가할 수 있는 지표인 표층토양에서의 조공극률에 영향하는 인자인 입지 및 토양환경인자 16종, 임분환경인자 7종 등 총 23종에 대하여는 spss/pc+를 이용하여 상관분석 및 다중회귀분석을 실시하였다.
대상 데이터
- 각 임상별로 화성암, 변성암, 퇴적암 등 3개 모암 지역에서 II영급 이하, m영급, IV영급 이상으로 구분하여 조사지를 선정, 전국을 대상으로 1993년 3월부터 1995년 10월까지 매년 임상에 따라 침엽수림, 활엽수림, 혼효림 지역으로 구분하여 조사하였는데, 이 연구에서는 1993년 3월부터 10월까지 침엽수림을 대상으로 조사항목이 결측된 조사지점을 제외한 66개소를 표본구로 선정 . 조사하였다.
데이터처리
- 표본구에서 각 항목별로 조사하였다. 또한, 산림의 수원함양기능 상태를 평가할 수 있는 것은 토양의 공극상태인데, 특히 표층토양의 구조는 산림 시업에 의해 개선되는데(정용호, 1998), 산림의 수원함양기능 증진량을 평가할 수 있는 지표인 표층토양에서의 조공극률에 영향하는 인자인 입지 및 토양환경인자 16종, 임분환경인자 7종 등 총 23종에 대하여는 spss/pc+를 이용하여 상관분석 및 다중회귀분석을 실시하였다.
- 상관분석 결과 표층토양에서의 견밀도와 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타낸 토양의 유기물 함량비와의 관계를 직선회귀 분석하였다 (Figure 5). 직선회귀식은, 표층토양에서의 유기물 함량비(%) = -0.
- 상관분석 결과 표층토양에서의 조공극률과 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타낸 토양의 유기물 함량비와의 관계를 직선회귀 분석하였다 (Figure 4). 직선회귀식은, 표층토양에서의 조공극률(%) = 1.
- 상관분석 결과 표층토양에서의 조공극률과 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타낸 표층토양 견밀도와의 관계를 직선회귀 분석하였다 (Figure 6). 직선회귀식은, 표층토양에서의 조공극률(%) = -1.
성능/효과
- 1. 표층토양에서의 조공극률과 표층토양 조대공극률, 경사도, 상층식생 울폐도, F층 두꺼), 토양의 유기물함량비, 임목축적 등 6개 인자가 正의 상관관계를, 점토함량비, 표층토양견밀도, A층, B층 토양견밀도 등 4개 인자가 각각 5%, 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내었다.
- 2. Stepwise를 이용한 다중회귀분석결과 산림의 수원함양기능 증대에 영향하는 표층토양에서의 조공극률에 영향하는 인자는 표층토양의 견밀도, 상층임분 지하고, 임목축적, B층 토양의 견밀도, 토양의 유기물함량비 등 5개 인자이었다.
- 3. 직선회귀분석결과 표층토양에서의 조 공극률과 임목축적과는, 표층토양에서의 조공극률 = 0.0546 X 임목축적 + 17.155(1$ = 0.47)의 관계로 산림의 수원함양기능 증대는 임목축적과 밀접한 관계가 있는 것으로 분석되었다.
- 4. 직선회귀분석결과 표층토양에서의 조공극률과 상층식생 울폐도는, 표층토양에서의 조공극률 = 0.2401 X 상층식생 울폐도(40~80%로 하였을경우) + 16.07KR2 = 0.65)의 관계로 산림의 수원함양기능 증대는 상층식생 울폐도와 밀접한 관계가 있는 것으로 분석되었다.
- 즉, 金泰勛 등(1993)은 제 . 간벌을 위하여는 상층식생 울폐도를 85% 이하로 유지하여야 한다고 하였는더], 총 조사지역에서 결정계수(머)는 상층식생 울폐도를 구분하지 않았을 경우에는 0.05이었고, 상층식생 울폐도를 85% 이하로만 하였을 경우에는 0.09이었으며, 상층식생 울폐도를 50% 이상~80% 이하로 하였을 경우에는 0.01 이었으나, 상층식생 울폐도를 40% 이상~80%이하로 하였을 경우에는 0.65로 가장 높은 값을 나타내었다. 이를 직선회귀식으로 나타내면, 표층토양에서의 조공 극률(%) = 0.
- 또한, 평균흉고직경은 5.8~31.1cm의 범위를 나타내었으며, 표본조사구 100忒에서 상층식생에 대한 임목수는 5~55본의 범위로 나타났으며, 하층 식생에 대한 임목수는 3~392본의 범위로 나타났다. 그리고 표본조사구에 대하여 평균수고는 5.
- 254 로 5% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내었는데, 이는 낙엽의 부식이 활발할수록 F층의 두께가 깊어지며 토양으로 유기물 공급이 원활해져 토양의 공극구조가 잘 발달된다는 의미를 갖는 것으로(정용호, 1998), 표층토양에서의 조공극률을 증진시키기 위해서는 토양미생물의 활동에 적당한 환경을 만들어 낙엽부식을 촉진시킬 필요가 있는 것으로 생각된다. 또한, 표층토양에서의 조공극률과 점토함량비 그리고 토양의 유기물 함량비는 각각 편상관계수가 -0.303 , 0.377로 5%, 1% 수준에서 유의한 負와 正의 상관관계를 나타내어 토양 중 점토함량이 많을수록 토양의 공극량이 감소하고, 유기물함량비가 많을수록 토양의 공극 구조가 양호한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 F층의 두께와 표층토양에서의 조공극률과의 상관관계가 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타낸 결과와 일치하는 것으로 생각된다.
- 상관분석 결과 표층토양의 조공극률과 5% 수준에서 유의한 正의 상관관졔를 나타낸 상층식생 울폐도와의 관계로 산림시업 기준을 정하려고 할 때 통계적으로 결정계수가 가장 높게 되는 부분을 기준으로 정하는 것이 중요한데(小柏 등, 1991; 정용호, 1998), 표층토양의 조공극률과 상층식생 울폐도를 직선회귀 분석한 결과(Figure 2), 상층식생 울폐도를 40% 이상~80% 이하로 하였을 경우 결정계수는 0.65로 가장 높은 값을 나타내었다. 즉, 金泰勛 등(1993)은 제 .
- 상관분석 결과, 표층토양에서의 조공극률과 조대공극률은 편상관계수가 0.318로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내, 표층토양에서의 조공극률은 조대공극률에 영향 관계가 높은 것으로 분석되었다. 또한, 표층토양에서의 조공극률은 상층식생 울폐도와 편상관계수가 0.
- 상층식생 울폐도는 토양의 유기물함량비와 임목 축적과는 편상관계수가 각각 0.364 , 0.365로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내었고, 상층식생 울폐도와 표층토양 견밀도와는 편상관계수가 -0.378로 1% 수준에서 負의 상관관계를 나타내어 표층토양의 높은 견밀도는 임목축적뿐만 아니라 산림의 수원함양기능 증대에 負의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 그러나 상층식생울폐도는 하층식생 피복도와 편상관계수는 -0.
- 수고는 상층임분 지하고, 토양의 유기물 함량비 , 임목축적 , A층 토심 등과 편상관계수가 각각 0.808 , 0.365 , 0.413 , 0.336으로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내었다. 또한, 표층토양 견밀도와는 편상관계수가 -0.
- 65로 가장 높은 값을 나타내었다. 이를 직선회귀식으로 나타내면, 표층토양에서의 조공 극률(%) = 0.2401 X 상층식생 울폐도(40~ 80%로 하였을 경우) + 16.07KR2 = 0.65)이었다. 따라서 산림의 수원함양기능 증진을 위한 산림시업시 제 .
- 유사하였다. 임령비율은 II영급이 약 14%, 이영급이 약 64%, IV영급이 약 14%, V영급이 약 2%, VI영급이 약 5%, vn영급이 약 1%로 in영급이 가장 많았고, 우리 나라의 평균적인 임령인 口~m영급이 전체의 약 78%로 가장 높은 비율을 차지하였다.
- 483 으로 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내어 Figure 2와 Figure 3의 직선회귀 분석결과와 유사한 결과를 나타내었다. 임분내 임목의 흉고직경은 수고, 상층임분 지하고, 토양의 유기물 함량비 , 임목축적 , A층 토심 등과 각각 편상관계수는 0.518 , 0.376 , 0.278 , 0.283 , 0.256으로 1%, 5% 수준에서 유의한 正의 상관관계를, 표층토양견밀도, B층 토양 견밀도와는 각기 편상관계수가 -0.260, -0.307로 5% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내었다. 즉, 임목의 생장상태는 토양의 견밀도에 영향을 주는 것으로서 결과적으로 산림의 수원함양기능에도 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 전체 표본조사구의 평균 고도분포는 해발 40~ 660m 범위 내에 위치하고, 경사도는 17~45°로우리 나라 산지에서의 평균경사와 유사하였다. 임령비율은 II영급이 약 14%, 이영급이 약 64%, IV영급이 약 14%, V영급이 약 2%, VI영급이 약 5%, vn영급이 약 1%로 in영급이 가장 많았고, 우리 나라의 평균적인 임령인 口~m영급이 전체의 약 78%로 가장 높은 비율을 차지하였다.
- 1과 같다. 조사대상지에서 모암의 분포 비율은 화성암이 약 30%, 변성암이 약 27%, 퇴적암이 약 43%로 퇴적암이 가장 높았으며, 조사 표본 구내 주요 수종은 곰솔(P. thunbergii Parl.), 잣나무(P. koraiensis S. et. Z.), 소나무CP. densiflora S.
- 55)로 나타났는더} , 이와 같은 결과는 표층토양의 견밀도가 높아질수록 산림의 수원함양기능에는 불리하게 작용함을 의미하는 것이다. 즉, 상관분석 결과 A층, B층 토양견밀도와 표층 토양에서의 조공극률(%)과는 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내었는데, 이와 같은 결과도 표층토양 견밀도와 표층토양에서의 조공극률(%)과의 관계와 같은 관계를 의미하는 것이다. 따라서 침엽수림의 수원함양기능을 증대시키기 위한 산림시업은 표층토양의 견밀도가 높아지지 않도록 하는 시업 방법(森林水資源問題檢討委員會, 1991; 朴在鉉, 1995; 禹保命 등, 1995; 禹保命 등, 1998)이 강구되어야 할 것으로 생각된다.
- 307로 5% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내었다. 즉, 임목의 생장상태는 토양의 견밀도에 영향을 주는 것으로서 결과적으로 산림의 수원함양기능에도 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 254로 5% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내어 유기물 등 영양분이 풍부한 A층 토심의 증대는 임목의 성장이나 산림의 수원함양기능 증대에 플러스적인 영향(小柏 등, 1991)이 있는 것으로 분석되었다. 즉, 점토함량비의 표층토양견밀도와 B층 토양 견밀도와의 편상관계수는 각각 0.299, 0.362로 5%, 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를, 토양의 유기물함량비는 표층토양견밀도와 B층 토양 견밀도와의 편상관계수는 각기 -0.309, -0.262로 1%, 5% 수준에서 유의한 負의 상관관계를, A층 토심과는 편상관계수가 0.381 로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이는 토양 중 점토함량이 증가할수록 토양 견밀도가 상승하고, 강수 후 건조시 토양이 딱딱해져 공극구조 발달에 좋지 않은 영향(竹下, 1988; 朴在鉉, 1995)을 미치는 것으로 분석되었다.
- 1과 같다. 직선회귀 분석결과 표층토양의 조공극률에 대한 임목축적과의 관계는, 표층토양에서의 조공극률(%) = 0.0546 X 임목축적 + 17.155(R2 = 0.47)이었다. 그러나 결정계수傑) 는 비교적 낮은 값을 나타내었는데 이는 입지 및 토양환경 인자 등 다른 인자에 의한 영향에 기인한 결과라 생각된다.
- 5). 직선회귀식은, 표층토양에서의 유기물 함량비(%) = -0.3186 X 토양견밀도 + 6.5976 (R2 = 0.32)로 나타나 토양견밀도가 높을수록 유기물 함량비가 낮아져 공극 발달에 불리하게 작용하는 것으로 분석되었다. 이는 앞서 언급한 토양의 강수침투 및 저류구조와 밀접한 관계가 있는것(정용호, 1998)으로 생각된다.
- 413으로 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내어 토양의 견밀도가 증대할수록 수목의 생장과 산림의 수원함양기능 증대에 불리하게 작용하는 것으로 분석되었다. 표층토양 견밀도와 A층, B층 토양 견밀도는 편상관계수가 각기 0.657, 0.397 로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를, A 층 토양의 견밀도에 대한 B층 토양견밀도의 편상관계수는 0.645로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내었다. 이와 같은 결과로 볼 때 표층 토양의 견밀도는 A층 및 B층 토양에 유기적으로 영향하는 것으로 판단되며 강수 침투 및 저류구조개선 내지 유지 .
- 표층토양에서 의 조공극률과 임목축적과의 편상관계수는 0.672로 1% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내어 임목축적이 높을수록 산림의 수원함양기능이 높아지는 것으로 분석되었다. 이는 Figure 1의 직선회귀 분석결과를 뒷받침하는 결과인 것으로 생각된다.
- 표층토양에서의 조공극률에 영향한다고 판단되는 인자의 상관분석결과 유의한 영향을 미친 인자는 표층토양의 조대공극률, 경사도, 상층식생 울폐도, F층의 두께, 점토함량비, 토양의 유기물 함량비, 임목축적, 표층토양견밀도, A층, B층 토양의 견밀도 등이었으며, B층 토양의 조 공극률 형성에 영향하는 인자로는 흉고직경, A층 토심이었다. 이상의 인자와 토양의 조공극률 형성에 영향하는 선행 연구결과인(竹下, 1988; 小栢 등, 1991) 입지 및 토양환경인자, 임분환경인자 총 23 종에 대하여 stepwise를 이용한 다중회귀 분석 결과는 Table 3과 같다.
- 표층토양의 조공극률에 대한 하층식생 피복도와의 관계를 직선회귀 분석한 결과(Figure 3) 직선회귀식은, 표층토양에서의 조공극률(%) = 0.2039 X 하층식생 피복도(20%~80%) + 18.566(R2 = 0.332)으로 나타났다. 이때 하층식생 피복도는 하층식생이 미약한 상태와 전체가 완전히 피복되어증발산에 의하여 수원함양기능이 저해(太田, 1991) 되는 울폐도인 20% 이하와 80% 이상인 부분을 제외한 결과로, 결정계수(IT)는 0.
- 표층토양의 조공극률을 설명할 수 있는 인자로서 조대공극률과 토양의 유기물함량비, 임목축적, 표층토양의 견밀도는 각기 편상관계수가 0.288, 0.262, -0.283으로 5% 수준에서 유의한 正과 負 의 상관관계를 나타냄으로써 표층토양의 조공극률과 마찬가지로 표층토양에서 조대공극률도 토양의 유기물 함량비, 임목축적, 표층토양의 견밀도와 밀접한 관계를 갖는 것으로 분석되었다. 한편, B층 토양에서의 조공극률은 흉고직경, A층 토양 깊이와 각각 편상관계수는 0.
- 283으로 5% 수준에서 유의한 正과 負 의 상관관계를 나타냄으로써 표층토양의 조공극률과 마찬가지로 표층토양에서 조대공극률도 토양의 유기물 함량비, 임목축적, 표층토양의 견밀도와 밀접한 관계를 갖는 것으로 분석되었다. 한편, B층 토양에서의 조공극률은 흉고직경, A층 토양 깊이와 각각 편상관계수는 0.244 , 0.283으로 5% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내어 표층토양에서의 조공극률과의 관계와 유사한 결과를 나타내었다.
- 313으로 5% 수준에서 유의한 正의 상관관계를 나타내었는데, 이는 小柏 등(1991)의 연구결과를 뒷받침하는 결과이었다. 한편, 상층식생 울폐도와 하층식생 피복도와의 편상관계수는 -0.483으로 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내어 하층식생 피복도는 상층식생 울폐도에 영향하는 것으로 분석되었다. 이는 산림의 수원함양기능 증진, 즉 표층토양에서의 조공극률을 증진시키기 위해서는 상층식생 울폐도를 조절할 필요가 있다는 선행 연구결과 (小柏 등, 1991; 金泰勛 등, 1993)와 유사한 결과라 생각된다.
- 한편, 임목축적과 표층토양견밀도, A층 토양 견밀도와의 편상관계수는 각각 -0.629, -0.413으로 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내어 토양의 견밀도가 증대할수록 수목의 생장과 산림의 수원함양기능 증대에 불리하게 작용하는 것으로 분석되었다. 표층토양 견밀도와 A층, B층 토양 견밀도는 편상관계수가 각기 0.
- 이는 Figure 1의 직선회귀 분석결과를 뒷받침하는 결과인 것으로 생각된다. 한편, 표층토양에서의 조 공극률과 표층토양의 견밀도, A층 토양의 견밀도, B층 토양의 견밀도는 각각 편상관계수가 -0.707, -0.574, -0.458로 1% 수준에서 유의한 負의 상관관계를 나타내어 표층 및 A층, B층 토양의 견밀도가 높아질수록 산림의 수원함양기능에는 불리하게 작용하는 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과는 토양의 견밀도가 증가함으로 인해 강수에 의한 침식토량이 증가함과 동시에 토양의 공극률이 저하된다는 선행 연구결과(朴在鉉, 1995; 禹保命 등, 1995; 禹保命 등, 1998)와 유사한 결과이었다.
후속연구
- 5. 따라서 침엽수림의 수원함양기능 중진을 위한 시업은 표층토양의 조공극 발달이 촉진되도록 상층식생 울폐도가 80%를 넘게 되었을 때 실시해야 할 것으로 판단된다.
- 방법이 주도되어 왔다. 그러나 산림의 수원 함양기능을 증진시키고 보전하기 위해서는 일련의 체계적인 시업이 필요하며, 이를 위해서는 산림 토양에서의 조공극률 증대 및 표층토양의 공극구조를 활성화시 키는 등 산림의 수원 함양기능을 증대시키는 체계적이고 종합적인 연구가 시급하다.
- 7, %)을 증대시키기 위해서는 표층토양의 견밀도가 높아지지 않도록 해 주거나(竹下, 1988; 小栢 등, 1991), 임목축적을 증진시키기 위한 산림시업(吳斗泳, 1986)이 필요할 것으로 생각된다. 또한, 표층토양, A층, B 층 토양의 견밀도는 상호 유기적으로 작용하므로 앞서 언급한 표층토양의 견밀도가 높아지지 않도록 표층토양의 유기물이 유실되지 않도록 하는 산림시업 방법을 강구해야 할 것으로 판단된다.
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