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문제 정의
- 또한 세근이 많이 발달하여 수분과 영양분을 흡수하는데 유리하며, 토양미생물의 서식에 유익한 환경을 제공함으로써 토양의 질을 향상시켜 준다(Westphal and Isebrands, 2001). 따라서 본 연구에서는 포플러와 버드나무를 하천연변에 식재하여 생장과 활력 및 피해를 3년간 조사하고 하천 환경에 대한 적응력을 클론 별로 평가, 비교함으로서 향후 수변완충림 조성에 적합한 속성수 클론을 선발하는 기초 자료로 이용하고자 한다.
제안 방법
- 지하부는 가능한 묘목의 세근을 제외하고 굴취가 가능한 모든 뿌리를 수확한 다음 현장에서 흙을 깨끗이 씻어내고 생중량을 측정하였다. 각 부위별 바이오매스의 일부를 취한 즉시 생중량을 측정한 다음 80℃ dry oven에 72시간 이상 무게변동이 없을 때까지 건조시켜 건중량을 측정하고 생중량：건중량 비를 구하여 각 바이오매스 성분의 전체 생중량에 대한 건중량 값을 추정하였다.
- 적응지수 산출을 위해 개체의 바이오매스, 생존율, 조기낙엽, 잎 피해, 천공충 피해를 지표로 사용하였다. 사용된 특성에 대해서는 중요도에따라 차등을 두어 가중치를 부여 하였다.
- 수세(vitality)는 가지 수, 잎의 크기, 신초지 생장 등 개체의 전반적인 생육상태와 활력을 종합 판단하여 정도에 따라 3등급으로 구분한 다음 1～3점까지 점수를 부여하였다. 조기낙엽(defoliation), 잎 피해(leaf damage) 및 천공충(stem borer) 피해는 Ke와 Skelly(1989)의 West German System 피해등급 분류 기준을 일부 변형하여 적용하였다. 조기낙엽은 수세 약화로 인해 비정상적으로 일찍 떨어진 잎의 비율을 정도에 따라 5등급으로 구분하여 1～5점까지 점수를 부여하였다.
- 식재 후 3년이 경과한 2005년 9월에 전체 11개 클론에서 정상적인 생육을 한 개체를 대상으로 반복 당 3본씩 총 132본의 표본목에 대하여 지상부와 지하부 바이오매스를 수확하였다. 지상부 바이오매스는 지표의 높이에서 줄기를 절단한 다음 뿌리, 줄기, 잎으로 나누어 수확하고 현장에서 각 부위별 전체 생중량을 측정하였다. 지하부는 가능한 묘목의 세근을 제외하고 굴취가 가능한 모든 뿌리를 수확한 다음 현장에서 흙을 깨끗이 씻어내고 생중량을 측정하였다.
- 지상부 바이오매스는 지표의 높이에서 줄기를 절단한 다음 뿌리, 줄기, 잎으로 나누어 수확하고 현장에서 각 부위별 전체 생중량을 측정하였다. 지하부는 가능한 묘목의 세근을 제외하고 굴취가 가능한 모든 뿌리를 수확한 다음 현장에서 흙을 깨끗이 씻어내고 생중량을 측정하였다. 각 부위별 바이오매스의 일부를 취한 즉시 생중량을 측정한 다음 80℃ dry oven에 72시간 이상 무게변동이 없을 때까지 건조시켜 건중량을 측정하고 생중량：건중량 비를 구하여 각 바이오매스 성분의 전체 생중량에 대한 건중량 값을 추정하였다.
- 병․해충에 의한 잎 피해는 전체 잎 가운데 병․해충에 의해 가해를 받은 잎의 비율을 정도에 따라 5등급으로 구분하여 1～5점까지 점수를 부여하였다. 천공충 피해는 줄기에 나타난 천공충의 상흔 개수를 5등급으로 나누어 1～5점까지 점수를 부여하였다(표 1).
- 클론별 하천연변 적응능력을 평가하기 위해 생육 및 피해에 대한 특성들을 이용하여 equation 1과 같이 적응지수를 산출하였다.
- 사용된 특성에 대해서는 중요도에따라 차등을 두어 가중치를 부여 하였다. 하천 환경조건에서 견디어 낼 수 있는 지표인 생존율에 대하여 가장 높은 40%, 생장에 대한 대표적인 지표인 바이오매스에 대하여 30% 그리고 각종 병해충 피해에 대하여 30%(조기낙엽 10%, 잎 피해 10%, 천공충 피해 10%)의 가중치를 적용하였다.
- 하천환경에서 포플러 및 버드나무의 클론별 적응능력을 비교하기 위하여 식재 당년부터 3년간 매년 9월에 전체 시험목의 생존율, 수고, 흉고 직경, 수세, 조기낙엽, 식엽충 및 천공충 피해를 조사하였다. 수세(vitality)는 가지 수, 잎의 크기, 신초지 생장 등 개체의 전반적인 생육상태와 활력을 종합 판단하여 정도에 따라 3등급으로 구분한 다음 1～3점까지 점수를 부여하였다.
대상 데이터
- 2003년 3월 하순에 경기도 오산지 누읍동 소재 오산천 지천(하천 폭 약 5m)에 포플러 및 버드나무를 이용하여 시험림을 조성하였으며, Figure 1은 2004년 시험림에서 시험목의 실제 생육상황을 촬영한 사진이다. 시험에 사용된 묘목은 2002년 3월 경기도 수원시 소재 국립산림과학원 산림유전자원부 포지에 삽목하여 1년간 양묘한 삽목묘이며 종류는 미류나무 2클론(Populus deltoides：Ay-48, ST-148), 이태리포플러 2클론(Populus euramericana：Eco-28, I-476), 현사시 2클론(Populus alba×P.
- 식재 후 3년이 경과한 2005년 9월에 전체 11개 클론에서 정상적인 생육을 한 개체를 대상으로 반복 당 3본씩 총 132본의 표본목에 대하여 지상부와 지하부 바이오매스를 수확하였다. 지상부 바이오매스는 지표의 높이에서 줄기를 절단한 다음 뿌리, 줄기, 잎으로 나누어 수확하고 현장에서 각 부위별 전체 생중량을 측정하였다.
- italica) 및 버드나무(Salix alba：131-25)의 총 11개 클론이었다. 이들 클론은 하천 양쪽 가장자리로부터 약 1m 정도 떨어진 위치의 연변에 1열, 2m의 간격으로 약 500m 범위에 걸쳐 클론당 10본씩 총 440본이 4반복으로 식재되었다.
데이터처리
- 클론간의 수고, 흉고직경 및 바이오매스의 차이는 SAS/STAT(ver. 6.12. SAS Institute Inc., 1996) 프로그램의 GLM(General Linear Model) 기법을 이용하여 분석하였다. 수세, 조기낙엽, 잎 피해 및 천공충 피해는 정규분포를 보이지 않는 범주형 데이터 분석에 용이한 Nonparametric (Kruskal-Wallace Test) 기법을 이용하여 분석하였다(SYSTAT Software Inc.
이론/모형
- 바이오매스의 평가는 목적에 따라서 여러 가지 지표가 이용되고 있지만 본 연구에서는 가장 보편적으로 이용되는 건중량을 바이오매스 평가지표로 이용하였다. 식재 후 3년째 시험목의 개체당 바이오매스는 클론별로 유의한 차이가 있었다(F=4.
- , 1996) 프로그램의 GLM(General Linear Model) 기법을 이용하여 분석하였다. 수세, 조기낙엽, 잎 피해 및 천공충 피해는 정규분포를 보이지 않는 범주형 데이터 분석에 용이한 Nonparametric (Kruskal-Wallace Test) 기법을 이용하여 분석하였다(SYSTAT Software Inc., 2004).
성능/효과
- 이와 같은 결과는 Koo 등(1996)이 적응성 검정을 위해 조성하였던 시험지 중 하나인 하천변 입지에서 Dorskamp 클론이 우수한 생장을 보였던 이전의 연구결과와 일치하였다. 그 다음으로 미류나무 Ay-48, 97-19, Eco-28 클론 등이 하천변에서 비교적 양호한 적응력을 보이는 것으로 나타났다. 특히 미류나무 97-19 클론은 국립산림과학원 산림유전자원부(수원) 포지에서 생장과 병해충에 대한 내성 등에 대한 우수성이 인정되어 선발된 클론으로서, 과거 조림용으로 널리 보급된 이태리포플러 I-476과 Eco-28 클론에 비해 적응력이 우수하였다.
- 그 중 Dorskamp 클론이 92.5%로 가장 우수한 활착율을 보인 반면 현사시인 72-30 클론은 55.0%로 매우 저조한 활착율을 보였다. 그 다음 해인 2004년의 평균 생존율은 68.
- 이와 같은 바이오매스 생산능력이 우수한 클론은 수체 조직의 단위 무게 당 오염물질 축적 능력이 다른 클론과 유사하다고 가정하였을 경우 바이오매스 생산이 저조한 클론에 비해 상대적으로 많은 질소, 인산 등의 수질오염원을 흡수하여 체내에 축적할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 본 연구에서 평가한 단위면적당 바이오매스 생산량 추정치는 시험목이 100% 생존 하였을 경우를 가정하여 추정한 최댓값이며, 일반 조림지 포플러의 자연 고사율을 감안하여 추정하였을 경우 약간 낮아질 수 있다.
- 9m로 가장 우수한 생장을 한 반면 현사시 72-30 클론과 버드나무 131-25 클론이 가장 저조한 생장을 나타냈다. 그러나 식재 후 3년째에는 미류나무 교잡종인 Ay-48 클론이 8.3m로 생장이 가장 우수하였으며, 현사시 72-30 및 72-31 클론이 가장 저조하였다. 그 밖에 양황철 62-2 및 이태리포플러인 Eco-28 클론 등도 다른 클론에 비해 비교적 우수한 생장을 하였다.
- 8로 전체 잎 가운데 25%이하만 조기 낙엽하여 가장 우수한 결과를 보였으며 식재 후 3년째에도 역시 가장 우수한 결과를 보였다. 그밖에 Ay-48 클론도 시험기간 동안 조기낙엽 점수가 상위를 유지하며 비교적 안정적으로 하천 환경에 적응하고 있는 것으로 나타났다. 식엽충에 의한 잎 피해(leaf damage) 점수는 Table 2와 같이 식재당년 평균 4.
- 식재 당년에는 잎 피해 정도가 클론간에 큰 차이를 보이지 않았지만 식재 후 2년째부터 클론간에 다소 차이를 나타냈고 Dorskamp 클론이 식엽충의 가해를 가장 적게 받는 것으로 조사되었다. 박쥐나방(Phassus excrescens Butler)과 버들바구미 (Crptorrhynchus lapathi Linne) 등에 의한 천공충 피해는 식재 당년과 2년째에 전체 클론에서 경미하게 나타났지만 3년째에는 모든 클론이 거의 피해를 받지 않는 것으로 나타났다(표 2). 본 시험지에서 포플러 및 버드나무 클론들의 피해는 생장과 뚜렷한 관련성을 나타내지 않아 본 시험목이 받은 피해의 정도는 묘목의 생육에 영향을 미치지 않을 만큼 경미한 것으로 생각된다.
- 5kg의 바이오매스를 생산하여 가장 저조하였다. 본 시험지의 ha당 년 평균 바이오매스 생산능력 추정량은 12.2ton으로 비교적 양호하였다. Ay-48 클론의 ha당 연평균 바이오매스 생산능력 추정치는 18.
- 식엽충에 의한 잎 피해(leaf damage) 점수는 Table 2와 같이 식재당년 평균 4.9에서 식재 후 3년째에는 평균 3.1로 감소하였고 클론간에 통계적인 차이를 보였다(x2 =35.81; P<0.01).
- 01). 식재 당년에는 잎 피해 정도가 클론간에 큰 차이를 보이지 않았지만 식재 후 2년째부터 클론간에 다소 차이를 나타냈고 Dorskamp 클론이 식엽충의 가해를 가장 적게 받는 것으로 조사되었다. 박쥐나방(Phassus excrescens Butler)과 버들바구미 (Crptorrhynchus lapathi Linne) 등에 의한 천공충 피해는 식재 당년과 2년째에 전체 클론에서 경미하게 나타났지만 3년째에는 모든 클론이 거의 피해를 받지 않는 것으로 나타났다(표 2).
- 식재 후 3년째 묘목의 수고생장은 클론간에 통계적인 차이를 나타냈다(F=3.43; P<0.01).
- 식재 후 3년째 시험목의 개체당 바이오매스는 클론별로 유의한 차이가 있었다(F=4.22; P<0.01).
- 6%로 전년도에 비해 크게 감소되었다. 전년도에 가장 우수한 활착율을 보인 Dorskamp 클론과 미류나무 교잡종인 ST-148 클론이 85.0%로 가장 우수한 생존율을 보였다. 2005년의 평균 생존율은 60.
- 01). 전체 11클론의 평균 바이오매스는 14.7kg으로 나타났고 부위별로는 잎, 줄기, 가지 및 뿌리가 각각 8.2%, 49.6%, 27.2% 및 15.0%로 구성되어 있었으며, 지상부대 지하부 바이오매스의 비율은 각각 85.0%와 15.0%로 나타났다(Figure 5).
- 전체 클론을 대상으로 수식 1을 이용하여 평가한 클론별 적응 능력은 Figure 6과 같이 미류나무 교잡종인 Dorskamp 클론이 가장 우수한 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 Koo 등(1996)이 적응성 검정을 위해 조성하였던 시험지 중 하나인 하천변 입지에서 Dorskamp 클론이 우수한 생장을 보였던 이전의 연구결과와 일치하였다.
- 클론별 개체당 바이오매스는 미류나무 Ay-48 클론이 22.5kg으로 가장 우수하였으며, 수원포플러, 97-19 클론 순으로 우수하였고 현사시 72-31, 72-30 클론이 각각 7.6kg, 5.5kg의 바이오매스를 생산하여 가장 저조하였다. 본 시험지의 ha당 년 평균 바이오매스 생산능력 추정량은 12.
- 클론별 수고 생장을 보면 식재 당년에는 미류나무 교잡종인 97-19 클론이 3.9m로 가장 우수한 생장을 한 반면 현사시 72-30 클론과 버드나무 131-25 클론이 가장 저조한 생장을 나타냈다. 그러나 식재 후 3년째에는 미류나무 교잡종인 Ay-48 클론이 8.
- 01). 클론별 수세는 식재 당년생의 경우 이태리포플러 Eco-28 클론이 3.0으로 다른 클론에 비해 강한 수세를 보였으며 식재 후 3년째에는 미류나무 Ay-48 및 버드나무 131-25 클론이 비교적 수세가 강한 것으로 나타났다. 그러나 현사시 클론들은 식재당년부터 3년째까지 다른 클론에 비해 약한 것으로 나타나 쓰레기매립지에서 우수한 수세를 나타냈던 이전의 연구결과와는 상이하게 나타났다(Koo 등, 2006).
- 클론별 조기낙엽은 식재 당년에 Dorskamp가 4.8로 전체 잎 가운데 25%이하만 조기 낙엽하여 가장 우수한 결과를 보였으며 식재 후 3년째에도 역시 가장 우수한 결과를 보였다. 그밖에 Ay-48 클론도 시험기간 동안 조기낙엽 점수가 상위를 유지하며 비교적 안정적으로 하천 환경에 적응하고 있는 것으로 나타났다.
- 클론별 흉고직경 생장은 버드나무 131-25 클론이 9.5cm로 가장 우수하였고 다음으로 미류나무 교잡종 Dorskamp, 양황철 62-2 클론 순으로 우수한 반면 현사시 클론들은 저조한 것으로 나타났다. 전체 묘목의 식재 당년 평균 활착율은 80.
- 그 다음으로 미류나무 Ay-48, 97-19, Eco-28 클론 등이 하천변에서 비교적 양호한 적응력을 보이는 것으로 나타났다. 특히 미류나무 97-19 클론은 국립산림과학원 산림유전자원부(수원) 포지에서 생장과 병해충에 대한 내성 등에 대한 우수성이 인정되어 선발된 클론으로서, 과거 조림용으로 널리 보급된 이태리포플러 I-476과 Eco-28 클론에 비해 적응력이 우수하였다. 이들 클론들을 이용하여 하천연변의 수변완충림(riparian forest buffer) 조성에 활용한다면 하천으로 광범위하게 유입되는 비점오염원의 효율적인 저감과 탄소 고정 및 목재 생산이 용이할 것으로 생각된다.
후속연구
- 뿐만 아니라 시험목들의 수령이 3년생으로 비교적 어리고 왕성한 생장을 계속하는 상태이므로 여전히 각 특성별로 순위변동의 여지가 있을 수도 있다. 그러므로 하천입지에서 적응능력이 높은 포플러 클론의 최종 선발은 보다 성숙된 시험목을 대상으로 수행 되어야 할 것으로 생각된다. 본 시험지는 본 연구의 수행 이후 공공시설물 설치 용지로 전용되어 묘목의 성숙단계까지 생육 추이를 지켜볼 수 없었다.
- 특히 미류나무 97-19 클론은 국립산림과학원 산림유전자원부(수원) 포지에서 생장과 병해충에 대한 내성 등에 대한 우수성이 인정되어 선발된 클론으로서, 과거 조림용으로 널리 보급된 이태리포플러 I-476과 Eco-28 클론에 비해 적응력이 우수하였다. 이들 클론들을 이용하여 하천연변의 수변완충림(riparian forest buffer) 조성에 활용한다면 하천으로 광범위하게 유입되는 비점오염원의 효율적인 저감과 탄소 고정 및 목재 생산이 용이할 것으로 생각된다. 반면 현사시는 축산폐수오염지, 쓰레기매립지 등 다양한 환경에 대하여 적응력이 우수하였던 이전의 연구결과(Yeo 등, 2003; Koo 등, 2006)와는 달리 본 연구에서 현사시 클론들의 적응능력은 다른 클론에 비해 저조하였다.
- 일부 시험지에서 버드나무는 연간 최고 24～30ton의 바이오매스를 생산한 사례가 있으나(Christersson, 1986; Adegbidi 등, 2001; Labrecque 등, 2003), 대체로 버드나무와 포플러 등 속성수의 연간 바이오매스 생산능력은 10～20톤 정도인 것을 감안할 때(Heilman and Stettler, 1985; Koo 등, 1992; Walsh 등, 1998; Volk 등, 2001; Stanton 등, 2002; Hall, 2002; Labrecque 등, 2003) Ay-48 클론의 바이오매스 생산능력은 비교적 우수한 것으로 생각된다. 이와 같은 바이오매스 생산능력이 우수한 클론은 수체 조직의 단위 무게 당 오염물질 축적 능력이 다른 클론과 유사하다고 가정하였을 경우 바이오매스 생산이 저조한 클론에 비해 상대적으로 많은 질소, 인산 등의 수질오염원을 흡수하여 체내에 축적할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 본 연구에서 평가한 단위면적당 바이오매스 생산량 추정치는 시험목이 100% 생존 하였을 경우를 가정하여 추정한 최댓값이며, 일반 조림지 포플러의 자연 고사율을 감안하여 추정하였을 경우 약간 낮아질 수 있다.
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