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문제 정의
- 본 연구는 산림입지 자료를 이용하여 주요 소나무수종의 기후대별 산림생산력을 추정하기 위해 수행하였다. 이를 위해 강원지방소나무, 중부지방소나무, 그리고 해송의 3개 소나무 수종을 대상으로 입지환경인자에 의한 기후대별 지위지수 추정식을 만들고, 적지 판정 기준에 따라 수종별 적지면적을 산출하였다.
- 본 연구는 우리나라 전국의 산림을 대상으로 1995년부터 국리산림과학원에서 조사한 입지환경 인자에 대한 산림입지 조사 결과를 중심으로 분석하였다. 또한 임목의 생육환경과 입지조건이 고려된 좀 더 정밀한 지위지수 추정식을 개발하기 위해 전국을 산림 기후대에 따라 구분하였다.
- 본 연구에서는 수치산림입지도에 나타난 임령과 수고 자료에 근거하여 기준임령을 30년으로 하는 수종별 지위지수를 추정하였다. 이를 위해 Chapman-Richards 의 모형(Clutter et al.
- 본 연구는 전국 수치산림입지도에 포함된 입지환경 인자를 이용하여 기후대별로 주요 소나무 수종(강원지방소나무, 중부지방소나무, 해송)의 지위지수 추정식을 개발하고, 기후대별 . 수종별 산림생산력을 추정하기 위해 수행되었다.
- 결과이다. 이는 각 기후대의 수종별 지위지수 추정 식을 해당 지역의 표준지에 적용하였을 경우 얻어지는 지위지수 추정치와 실측치를 비교하여 앞으로 산출된 지위지수 추정식의 적합성을 검증하기 위한 절차이다.
제안 방법
- 이를 위해 강원지방소나무, 중부지방소나무, 그리고 해송의 3개 소나무 수종을 대상으로 입지환경인자에 의한 기후대별 지위지수 추정식을 만들고, 적지 판정 기준에 따라 수종별 적지면적을 산출하였다. 기후대는 수종분포에 따라 온대북부, 온대중부, 온대 남부, 그리고 난대의 4개 지역으로 구분하였다.
- 또한 임목의 생육환경과 입지조건이 고려된 좀 더 정밀한 지위지수 추정식을 개발하기 위해 전국을 산림 기후대에 따라 구분하였다. 즉, 전국의 산림을 기후대에 따라 온대북부, 온대중부, 온대남부, 그리고 난대의 4개 지역으로 나누어 연구대상지를 구분하였다(Fig.
- 인정되는 수종이다. 본 연구는 전국 수치산림입지도에 포함된 입지환경 인자를 이용하여 기후대별로 주요 소나무 수종(강원지방소나무, 중부지방소나무, 해송)의 지위지수 추정식을 개발하고, 기후대별 . 수종별 산림생산력을 추정하기 위해 수행되었다.
- 본 연구에서는 3개 소나무 수종에 대해 입지환경요인에 의한 기후대별 . 수종별 최적 지위지수 추정 식을 도출하기 위해 중회귀분석의 단계별 회귀기법에 의하여 지위지수 추정에 필요한 최적 변수의 조합을 선택하였다.
- 본 연구에서는 최종적으로 추정자료와 검증자료를 합친 통합자료에 근거하여 최종 지위지수 추정식을 산출하였다. 즉, 추정자료만을 이용하여 만든 기후대별 수종별 지위지수 추정식이 일종의 독립자료로 간주되는 검증자료에 의해 통계적 검증에서 문제가 없는 것으로 판정된 경우, 최종 지위지수 추정식을 추정자료와 검증자료를 통합한 통합자료에 근거하여 개발하였다.
- 자료에 적용하여 기후대별 . 수종별 산림생산력을 추정하고, 이에 근거하여 적지를 판정한 후 적지 면적을 산출하였다. 수종별 적지 면적은 강원지방 소나무는 온대 북부와 온대중부에서 약 24만ha로 추정되었으며, 중부지방소나무는 전체 기후대에 걸쳐 약 49만ha가 적지인 것으로 분석되었다.
- 본 연구에서는 리기다소나무를 제외한 강원지방소나무, 중부지방 소나무, 그리고 해송의 3개 수종을 대상으로 하였으며, 이들 수종을 대상으로 기후대별 . 수종별 자료를 정리하였다.
- 수종별 지위지수 추정 식을 도출하였으며, 검증자료를 사용하여 통계적 검증을 실시한 후 검증 결과에 따라 최종 기후대별 . 수종별 지위지수 추정식을 산출하였다. 본 연구에서 산출된 기후대별 소나무 수종의 지위지수 추정식은 4~8개의 입지환경 인자에 의해 산림생산력을 비교적 잘 추정하는 것으로 판명되었다.
- 수종별 적지면적을 산출하기 위해 먼저 기후대별 전체 산림지역을 대상으로 앞에서 최종적으로 도출한 기후대별 . 수종별 지위지수 추정식을 적용하여 수치산림입지도 상의 각 격자별로 지위지수를 추정하였다. 이와 같이 얻어진 격자별 지위지수를 Table 3에서 제시한 적지 판정 기준과 비교하여 일정 지위지수 이상의 격자의 수를 산출한 후, 최종 적지 면적을 ha 단위로 계산하였다.
- 수종별 지위지수를 추정하였다. 이를 위해 Chapman-Richards 의 모형(Clutter et al.
- 의한 기후대별 . 수종별 최적 지위지수 추정 식을 도출하기 위해 중회귀분석의 단계별 회귀기법에 의하여 지위지수 추정에 필요한 최적 변수의 조합을 선택하였다. 이 과정에서 선택된 독립변수간의 내부상관이 있는지를 검증함으로써 (Belsley et al.
- Table 6의 기후대별 . 수종별 최종 지위지수 추정 식을 전체 산림입지 DB 자료에 적용하여 적지 면적을 산출하였다. 이와 같은 방법에 의해 적지로 판정된 수종별 면적에 전국 산림면적을 고려한 기후대별 보정계수를 적용하여 최종 기후대별 .
- 수종별로 분류한 후, 지위지수 추정식 산출에 필요한 추정자료와 통계 검증에 필요한 검증자료로 분류하였다. 산림입지 자료에 포함된 임령 및 수고에 근거하여 기준 임령을 30년으로 하는 기후대별 .
- 수치 산림 입지도에 포함된 자료는 산림 입지조사요령 (Korea Forest Service, 1998)에 따라 현지 조사되어 사용할 수 있도록 전산화된 자료이다. 수치산림입지도에는 총 28개의 입지환경 인자에 대한 정보가 포함되어 있는데, 입지와 관련된 인자는 해발고, 경사도 및 경사형태, 퇴적양식, 토양형 등 16개이며, 토양과 관련된 인자는 토심, 토성, 층계 및 층위, 토색, 견밀도, 토양구조 등 12개로 모든 속성정보를 코드화하여 정리하였다(Table 1).
- 수종별 최적 지위지수 추정 식을 도출하기 위해 중회귀분석의 단계별 회귀기법에 의하여 지위지수 추정에 필요한 최적 변수의 조합을 선택하였다. 이 과정에서 선택된 독립변수간의 내부상관이 있는지를 검증함으로써 (Belsley et al., 1980; Myers, 1986; Judge et al., 1988), 내부상관의 문제를 제거함과 동시에 최적 변수의 조합으로 결정계수가 높은 지위지수 추정식이 되도록 하였다.
- 이를 위해 강원지방소나무, 중부지방소나무, 그리고 해송의 3개 소나무 수종을 대상으로 입지환경인자에 의한 기후대별 지위지수 추정식을 만들고, 적지 판정 기준에 따라 수종별 적지면적을 산출하였다. 기후대는 수종분포에 따라 온대북부, 온대중부, 온대 남부, 그리고 난대의 4개 지역으로 구분하였다.
- 이와 같은 방법으로 도출된 지위지수 추정식을 산림입지 자료에 적용하여 기후대별 . 수종별 산림생산력을 추정하고, 이에 근거하여 적지를 판정한 후 적지 면적을 산출하였다.
- 수종별 지위지수 추정식을 적용하여 수치산림입지도 상의 각 격자별로 지위지수를 추정하였다. 이와 같이 얻어진 격자별 지위지수를 Table 3에서 제시한 적지 판정 기준과 비교하여 일정 지위지수 이상의 격자의 수를 산출한 후, 최종 적지 면적을 ha 단위로 계산하였다.
- 이와 같이 얻어진 자료는 7:3의 비율로 추정자료와 검증자료로 무작위로 분류하여 정리하였다. 추정자료는 회귀기법에 의해 기후대별 .
- 즉, 추정자료만을 이용하여 만든 기후대별 수종별 지위지수 추정식이 일종의 독립자료로 간주되는 검증자료에 의해 통계적 검증에서 문제가 없는 것으로 판정된 경우, 최종 지위지수 추정식을 추정자료와 검증자료를 통합한 통합자료에 근거하여 개발하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 산림입지 자료는 국립산림과학원에서 구축한 수치산림입지도에서 추출하였다. 수치 산림 입지도에 포함된 자료는 산림 입지조사요령 (Korea Forest Service, 1998)에 따라 현지 조사되어 사용할 수 있도록 전산화된 자료이다.
- 본 연구에서는 리기다소나무를 제외한 강원지방소나무, 중부지방 소나무, 그리고 해송의 3개 수종을 대상으로 하였으며, 이들 수종을 대상으로 기후대별 . 수종별 자료를 정리하였다.
- 본 연구에서 기후대별 . 수종별 최종 지위지수 추정 식 산출에 사용된 자료는 추정자료와 검증자료를 통합한 전체 산림입지 DB 자료이다. 이 DB 자료를 사용하여 최종적으로 입지환경 인자의 조합에 의해 기후대별 .
- 수치 산림 입지도에 포함된 자료는 산림 입지조사요령 (Korea Forest Service, 1998)에 따라 현지 조사되어 사용할 수 있도록 전산화된 자료이다. 수치산림입지도에는 총 28개의 입지환경 인자에 대한 정보가 포함되어 있는데, 입지와 관련된 인자는 해발고, 경사도 및 경사형태, 퇴적양식, 토양형 등 16개이며, 토양과 관련된 인자는 토심, 토성, 층계 및 층위, 토색, 견밀도, 토양구조 등 12개로 모든 속성정보를 코드화하여 정리하였다(Table 1).
- 또한 임목의 생육환경과 입지조건이 고려된 좀 더 정밀한 지위지수 추정식을 개발하기 위해 전국을 산림 기후대에 따라 구분하였다. 즉, 전국의 산림을 기후대에 따라 온대북부, 온대중부, 온대남부, 그리고 난대의 4개 지역으로 나누어 연구대상지를 구분하였다(Fig. 1).
데이터처리
- 이를 통해 입지환경 인자에 의한 기준임령 30년에서의 기후대별 . 수종별 지위지수 추정 식을 도출하였으며, 검증자료를 사용하여 통계적 검증을 실시한 후 검증 결과에 따라 최종 기후대별 . 수종별 지위지수 추정식을 산출하였다.
- 이상과 같은 방법으로 산출된 기후대별 . 수종별 지위지수 추정식의 적합성을 검증하기 위한 검증 통계량은 모형의 추정편의, 모형의 정도, 그리고 이 두 가지를 고려한 측정치에 대한 오차의 평균평방화인 모형의 표준오차 등의 세 가지를 사용하였다(Arabatzis and Burkhart, 1992).
이론/모형
- 추정하였다. 이를 위해 Chapman-Richards 의 모형(Clutter et al., 1983)을 이용하여 국립산림과학원에서 개발한 수종별 지위지수 추정 모형의 모수 추정치를 사용하였다(Table 2). 이와 같은 방법으로 기준 임령 30년에 대한 수종별 지위지수를 추정한 후 분석이 가능하도록 정리하였다.
성능/효과
- 한편 온대중부, 온대남부, 그리고 난대지역의 해안가에 분포하는 해송의 적지 면적은 약 23만ha로 강원지방소나무와 비슷한 면적인 것으로 나타났다. 결과적으로 소나무 수종의 적지 면적은 약 97만ha로 전체 산림면적의 약 15%에 해당하는 것으로 분석되었다. 본 연구의 자료로 사용된 산림입지 DB에는 리기다소나무가 포함되어 있으며, 실제 리기다 소나무의 적지 분포는 상당히 넓은 것으로 평가된다.
- 또한 난대지역의 경우에도 지위지수 추정식의 검증 결과 다른 기후대와 거의 차이가 없는 것으로 분석되어 추정자료에 의해 도출된 수종별 지위지수 추정식의 적합성을 인정할 수 있었다. 결과적으로 입지환경 인자에 의해 본 연구에서 개발한 기후대별 주요 소나무 수종의 지위지수 추정 식은 산림생산력 추정에 적합한 것으로 판명되었다.
- 관여하고 있다. 그러나 수종별로 다른 다양한 입지환경 인자의 조합이 지위에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 온대중부의 수종별 지위지수 추정식에 상대적으로 많이 포함된 입지환경 인자는 모암, 토양3배수, 토양형, B층 토심, 그리고 A층 건습도인 것으로 분석되었다.
- 이밖에 두 수종에 모두 출현하는 입지환경 인자는 모암과 토양배수이지만 수종 간에 어떤 특징적인 경향은 찾을 수 없었다. 난대 지역의 수종별 지위지수 추정식의 결정계수는 다른 기후대에 비해 다소 낮은 0.30~ 0.33인 것으로 분석되 었다.
- 특히 추정자료에 의해 도출된 지위지수 추정식의 실용성을 검증하는 과정에서 통계분석을 통해 사용된 모형의 적합성 분석을 실시하였기 때문에, 최종 지위지수 추정식은 자료의 통합을 통해 좀 더 효율성이 높은 식으로 개선된 것으로 해석할 수 있다. 따라서 본 연구에서 개발한 기후대별 수종별 최종 지위지수 추정식은 모두 4~8개의 입지환경요인에 의하여 지위지수를 잘 추정하는 것으로 평가되었다.
- 추정 식의 정도 및 적합성을 나타내는 SDD와 SED의 경우에도 다른 기후대와 큰 차이가 없어 온대남부의 수종별 지위지수 추정식의 검증 결과도 적합성의 관점에서 문제가 없는 것으로 평가되었다. 또한 난대지역의 경우에도 지위지수 추정식의 검증 결과 다른 기후대와 거의 차이가 없는 것으로 분석되어 추정자료에 의해 도출된 수종별 지위지수 추정식의 적합성을 인정할 수 있었다. 결과적으로 입지환경 인자에 의해 본 연구에서 개발한 기후대별 주요 소나무 수종의 지위지수 추정 식은 산림생산력 추정에 적합한 것으로 판명되었다.
- 수종별 지위지수 추정식을 산출하였다. 본 연구에서 산출된 기후대별 소나무 수종의 지위지수 추정식은 4~8개의 입지환경 인자에 의해 산림생산력을 비교적 잘 추정하는 것으로 판명되었다.
- 결과적으로 소나무 수종의 적지 면적은 약 97만ha로 전체 산림면적의 약 15%에 해당하는 것으로 분석되었다. 본 연구의 자료로 사용된 산림입지 DB에는 리기다소나무가 포함되어 있으며, 실제 리기다 소나무의 적지 분포는 상당히 넓은 것으로 평가된다. 하지만 리기다소나무는 현재 여러 문제점 때문에 수종갱신의 대상으로 거론되고 있어 최종적인 분석결과에는 포함시키지 않았다.
- 없는 것으로 평가되었다. 상대적으로 검증자료의 수가 적은 해송을 제외한 강원지방소나무 및 중부지방 소나무는 실측 지위지수와 추정식에 의하여 산출된 지위지수의 차이에 대한 평균을 나타내는 모형의 평균 편의가 0.1 m 미만으로 매우 정도가 높은 것으로 분석되었다. 해송의 경우에도 평균편의가 -0.
- 수종별 산림생산력을 추정하고, 이에 근거하여 적지를 판정한 후 적지 면적을 산출하였다. 수종별 적지 면적은 강원지방 소나무는 온대 북부와 온대중부에서 약 24만ha로 추정되었으며, 중부지방소나무는 전체 기후대에 걸쳐 약 49만ha가 적지인 것으로 분석되었다. 온대북부를 제외한 지역에 분포하고 있는 해송의 경우에도 전체 산림면적의 약 4%인 23만ha가 적지인 것으로 판명되었다.
- 수종별 지역 분포에 따라 강원지방소나무, 중부지방 소나무, 그리고 곰솔로 분류하여 적지를 분석하고 면적을 산출한 결과, 기후대로는 온대북부와 온대 중부에 분포하며 지역적으로는 강원도와 경상북도 북부 일부에 분포하는 강원지방소나무의 적지는 약 24만 ha로 전체 산림면적의 약 4.1%인 것으로 추정되었다. 반면에 전국적으로 분포하는 중부지방소나무는 약 49만 ha가 적지로 추정되었으며 이는 전체 산림면적의 8.
- 추정하는 것으로 나타났다. 수종별로 다양한 입지환경 인자의 조합에 의해 지위를 추정하는 것으로 분석되었는데, 이들 수종의 지위지수 추정식에 공통으로 관여하는 입지환경인자는 토양형(X16)인 것으로 나타났다. 한편 수종별 지위지수식의 결정계수는 04과 0.
- 온대 북부에 분포하는 강원지방소나무와 중부지방 소나무는 각각 7개와 4개의 입지환경 인자에 의해 지위지수를 추정하는 것으로 나타났다. 수종별로 다양한 입지환경 인자의 조합에 의해 지위를 추정하는 것으로 분석되었는데, 이들 수종의 지위지수 추정식에 공통으로 관여하는 입지환경인자는 토양형(X16)인 것으로 나타났다.
- 수종별 적지 면적은 강원지방 소나무는 온대 북부와 온대중부에서 약 24만ha로 추정되었으며, 중부지방소나무는 전체 기후대에 걸쳐 약 49만ha가 적지인 것으로 분석되었다. 온대북부를 제외한 지역에 분포하고 있는 해송의 경우에도 전체 산림면적의 약 4%인 23만ha가 적지인 것으로 판명되었다.
- 그러나 수종별로 다른 다양한 입지환경 인자의 조합이 지위에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 온대중부의 수종별 지위지수 추정식에 상대적으로 많이 포함된 입지환경 인자는 모암, 토양3배수, 토양형, B층 토심, 그리고 A층 건습도인 것으로 분석되었다. 지위지수 추정에 사용된 모형의 설명력을 나타내는 결정계수는 수종별로 0.
- 03 m로 높은 추정능력을 보이고 있다. 중부지방소나무의 지위지수 추정 식은 다소 과대 추정하는 경향이 있어 추정식의 편의가 음수로 나타났지만, 본 연구에서 분석한 온대 북부의 수종별 지위지수 추정식의 편의는 대체적으로 낮아 효용성이 높은 것으로 평가된다. 한편 사용된 추정식의 정도 및 적합성을 나타내는 SDD와 SED는 수종별로 유사한 값을 보이고 있어, 본 연구에서 개발된 온대 북부 지역의 수종별 지위지수 추정식의 정확도 및 적합성에는 문제가 없는 것으로 분석되었다.
- 온대중부의 수종별 지위지수 추정식에 상대적으로 많이 포함된 입지환경 인자는 모암, 토양3배수, 토양형, B층 토심, 그리고 A층 건습도인 것으로 분석되었다. 지위지수 추정에 사용된 모형의 설명력을 나타내는 결정계수는 수종별로 0.30~0.53으로 온대 북부에 비해 다소 낮은 것으로 평가되었는데, 이 중에서 해송의 결정계수가 가장 높은 것으로 나타났다.
- 02 m로 과소 추정하고 있음을 알 수 있다. 추정 식의 정도 및 적합성을 나타내는 SDD와 SED의 경우에도 다른 기후대와 큰 차이가 없어 온대남부의 수종별 지위지수 추정식의 검증 결과도 적합성의 관점에서 문제가 없는 것으로 평가되었다. 또한 난대지역의 경우에도 지위지수 추정식의 검증 결과 다른 기후대와 거의 차이가 없는 것으로 분석되어 추정자료에 의해 도출된 수종별 지위지수 추정식의 적합성을 인정할 수 있었다.
- 이는 최종 지위지수 추정 식을 만드는 과정에서 추정자료와 검증자료의 통합을 통해사용된 표본의 수가 증가하여 최적 입지환경 인자의 조합에 영향을 미친 것이다. 특히 추정자료에 의해 도출된 지위지수 추정식의 실용성을 검증하는 과정에서 통계분석을 통해 사용된 모형의 적합성 분석을 실시하였기 때문에, 최종 지위지수 추정식은 자료의 통합을 통해 좀 더 효율성이 높은 식으로 개선된 것으로 해석할 수 있다. 따라서 본 연구에서 개발한 기후대별 수종별 최종 지위지수 추정식은 모두 4~8개의 입지환경요인에 의하여 지위지수를 잘 추정하는 것으로 평가되었다.
- 중부지방소나무의 지위지수 추정 식은 다소 과대 추정하는 경향이 있어 추정식의 편의가 음수로 나타났지만, 본 연구에서 분석한 온대 북부의 수종별 지위지수 추정식의 편의는 대체적으로 낮아 효용성이 높은 것으로 평가된다. 한편 사용된 추정식의 정도 및 적합성을 나타내는 SDD와 SED는 수종별로 유사한 값을 보이고 있어, 본 연구에서 개발된 온대 북부 지역의 수종별 지위지수 추정식의 정확도 및 적합성에는 문제가 없는 것으로 분석되었다.
- 2%에 해당한다. 한편 온대중부, 온대남부, 그리고 난대지역의 해안가에 분포하는 해송의 적지 면적은 약 23만ha로 강원지방소나무와 비슷한 면적인 것으로 나타났다. 결과적으로 소나무 수종의 적지 면적은 약 97만ha로 전체 산림면적의 약 15%에 해당하는 것으로 분석되었다.
후속연구
- , 1991). 이러한 결과는 앞으로 수종별 산림의 생산력 판단과 적지적수의 판정을 위한 지위의 사정에서 몇 가지 입지환경 인자의 측정만으로도 결과의 도출이 가능하다는 것을 의미하는 것으로 기존의 지위 판정보다 비용과 시간, 그리고 노력을 경감할 수 있는 방안이 될 것으로 기대된다.
- 통계 모형을 이용하여 추정식을 개발할 경우 가능하면 설명력이 높은 추정식을 개발하는 것이 바람직하다. 하지만 본 연구의 경우 다양한 요인이 작용하는 산림생산력을 몇 가지 입지환경요인에 의해 설명할 수 있는 추정식을 개발하는 것이 목표이기 때문에 높은 결정계수를 얻는 것은 한계가 있는 것으로 판단된다.
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