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문제 정의
- 따라서 본 연구는 우리나라에 생육하고 있는 소나무의 지역별 연륜생장의 특성 및 기후권역 분류에 의한 온도 및 강수량이 임목의 연륜생장에 미치는 영향에 대하여 연륜생태학적 측면에서의 해석을 시도하였다.
- 따라서 본 연구는 우리나라에 생육하고 있는 소나무의 지역별 연륜생장의 특성 및 기후권역 분류에 의한 온도 및 강수량이 임목의 연륜생장에 미치는 영향에 대하여 연륜생태학적 측면에서의 해석을 시도하였다.
제안 방법
- 전체 조사지역에서 선정된 표준목은 1,146본이며, 이들 임목에서 추출된 목편 수는 2,292개이다. 각 plot에서 선정된 표준목은 우세목과 준우세목의 상층 임분에서 5~10본을 선정하여 목편을 채취하였으며(Graumlich, 1991; Rigling et al., 2001), 이는 많은 표준목을 선정하여 목편을 채취할 경우 발생되는 분산의 변동을 고려하여 현재 일반적으로 적용되는 10본 내외의 표준목을 선정하여 조사하였다(Cook et al., 1990).
- 연륜의 형성에 있어서 형성층의 활동은 수분의 영향이 크며, 수분 부족 시에는 춘재의 생장을 둔화시키고, 추재생장의 시기를 앞당기는 역할을 하고 있으며, 임목의 연륜생장에도 중요한 기능을 갖는다. 따라서 연륜생장에 영향을 미치는 기후인자와 각 지역별 소나무의 연륜생장간의 상관성을 알아보기 위하여 각 조사대상지역 기상관측소의 자료를 이용, 전년도 8월에서 당해연도 9월까지의 월별 평균온도와, 월별 강수량을 이용하였다(Cook and Briffa, 1990).
- 소나무에서 측정된 연륜생장량의 기초 통계량 분석 및 각 개체목간 수령의 차이 및 생물학적 추세와 경쟁 그리고 교란과 생장 추세에 의해 발생되는 비기후적 요인과 생육간의 편의를 제거하기 위하여 표준화를 실시하였으며(Murphy and Palmer, 1992), 연대기의 표준화는 실측된 연륜생장량에 대한 생물학적 생육추세선에서 구해진 값을 실측된 값으로 나누어서 구하였다. 본 분석에서는 음지수성장곡선을 이용하여 표준화를 실시하였으며, 표준화된 지표연대기는 ARIMA모형에 의하여 생물학적인 지속성을 제거하였다(Kim, 1993).
- 실측된 각 임목의 연륜생장량은 미기후, 수령, 유전적 차이에 따른 장기간의 생장 추세가 발생하게 된다(Graumlich, 1993). 이러한 생장 및 생장추세는 실측된 연륜생장량의 연대기를 표준화하여 임목의 생물학적 생장추세, 미기후 그리고 유전적 차이 등에 따른 생장간에 발생하는 편의를 제거하였으며, 표준화를 실시한 일례의 결과는 Fig. 1과 같다.
- 표준화하여 작성된 지표연대기는 실측된 연대기에서 발생되는 생물학적 추세, 미세기후, 유전적 차이와 수령 등에 따른 생장요인들을 제거하여 안정된 추세의 연대기를 가지게 된다. 이런 과정에서 얻어진 각 개체목의 지표연대기는 지역별 연대기를 작성한 후 각 지역의 기후인자와 소나무의 연륜생장간의 상관성을 분석하는데 이용하였다.
- 전체 조사지역 28개 시군의 기후 특성을 알아보기 위하여 월별 평균온도와 월별강수량을 이용하여 각 지역의 기후 권역별 군집분석을 실시한 결과 유클리드(Euclidean) 거리지수 0.88에 의하여 5개의 군집으로 구분하였다(Fig. 2).
- 전체 조사지역에 대하여 연륜생장과 기후간의 반응을 알아보기 위하여 28개 조사지역에 대한 기후의 유사성 분석을 실시하였다. 기후권역별 분류는 각 지역들이 지니고 있는 기후적 특징을 군집분석을 실시하여 동질적인 군집으로 구분하였으며 군집분류는 SAS 통계 프로그램에 의한 유클리드(Euclidean) 거리 지수를 이용하였다.
- , 1984; Cook and Briffa, 1990). 채취된 목편은 실험실에서 건조시킨 후 연륜이 잘 보이게 연마한 후 WindendroTM을 이용하여 1/100mm 단위까지 측정하였다. 측정시에는 임목에서 추출된 목편의 정확한 생육연도를 측정하기 위하여 교차 연대측정(cross-dating)을 실시하였다(Fritts, 1976; Kennel and Schweingruber, 1995; Perkins and Sweetnam, 1996; Stokes and Smilely, 1996).
대상 데이터
- 본 조사대상지는 소나무 생육지역의 기후 권역별 분포를 강원도, 경상도, 충청도 그리고 전라도 등 북부, 중부, 남부로 구분하였으며, 전체 조사지 개황은 Table 1과 같다.
- 선정된 조사지역의 수평적 분포는 위도 35도에서부터 37도까지로 경남의 거창, 합천, 산청, 진주, 김해, 울산, 밀양 등 7개 시ㆍ군, 전북 남원, 장수, 임실 등 3개 시ㆍ군 그리고 경북의 구미, 대구, 문경, 봉화, 안동, 영덕, 영주, 영천, 울진, 의성, 포항 등 11개 시ㆍ군에 위치하고 있다. 충북지역에서는 영동, 제천, 보은 3개 시ㆍ군과 충남지역 금산, 그리고 강원도의 영월, 원주, 태백 등 3개 시ㆍ군을 선정하였다.
- 각 조사지역별 plot 수는 평균 3~5이며 총 조사지역은 123개 plot이다. 전체 조사지역에서 선정된 표준목은 1,146본이며, 이들 임목에서 추출된 목편 수는 2,292개이다. 각 plot에서 선정된 표준목은 우세목과 준우세목의 상층 임분에서 5~10본을 선정하여 목편을 채취하였으며(Graumlich, 1991; Rigling et al.
- 선정된 조사지역의 수평적 분포는 위도 35도에서부터 37도까지로 경남의 거창, 합천, 산청, 진주, 김해, 울산, 밀양 등 7개 시ㆍ군, 전북 남원, 장수, 임실 등 3개 시ㆍ군 그리고 경북의 구미, 대구, 문경, 봉화, 안동, 영덕, 영주, 영천, 울진, 의성, 포항 등 11개 시ㆍ군에 위치하고 있다. 충북지역에서는 영동, 제천, 보은 3개 시ㆍ군과 충남지역 금산, 그리고 강원도의 영월, 원주, 태백 등 3개 시ㆍ군을 선정하였다. 각 조사지역별 plot 수는 평균 3~5이며 총 조사지역은 123개 plot이다.
데이터처리
- 전체 조사지역에 대하여 연륜생장과 기후간의 반응을 알아보기 위하여 28개 조사지역에 대한 기후의 유사성 분석을 실시하였다. 기후권역별 분류는 각 지역들이 지니고 있는 기후적 특징을 군집분석을 실시하여 동질적인 군집으로 구분하였으며 군집분류는 SAS 통계 프로그램에 의한 유클리드(Euclidean) 거리 지수를 이용하였다.
- 채취된 목편은 실험실에서 건조시킨 후 연륜이 잘 보이게 연마한 후 WindendroTM을 이용하여 1/100mm 단위까지 측정하였다. 측정시에는 임목에서 추출된 목편의 정확한 생육연도를 측정하기 위하여 교차 연대측정(cross-dating)을 실시하였다(Fritts, 1976; Kennel and Schweingruber, 1995; Perkins and Sweetnam, 1996; Stokes and Smilely, 1996).
이론/모형
- 소나무에서 측정된 연륜생장량의 기초 통계량 분석 및 각 개체목간 수령의 차이 및 생물학적 추세와 경쟁 그리고 교란과 생장 추세에 의해 발생되는 비기후적 요인과 생육간의 편의를 제거하기 위하여 표준화를 실시하였으며(Murphy and Palmer, 1992), 연대기의 표준화는 실측된 연륜생장량에 대한 생물학적 생육추세선에서 구해진 값을 실측된 값으로 나누어서 구하였다. 본 분석에서는 음지수성장곡선을 이용하여 표준화를 실시하였으며, 표준화된 지표연대기는 ARIMA모형에 의하여 생물학적인 지속성을 제거하였다(Kim, 1993).
- 표준지는 소나무 임분의 상태가 양호하고, 외관상 피압이나, 병해충, 산불 등 물리적 피해 흔적이 없는 지역을 대상으로 하였다. 표준목의 선정요령은 흉고단면적법을 이용하여 우세목과 준우세목(Rigling et al., 2001)으로 구분하였으며, 해당 표준목에서 압축이상재에 의한 생장량의 변이를 제거하기 위하여 해당 임목의 경사와 직교 방향에서 2개를 채취하였다(LaMarche et al., 1984; Cook and Briffa, 1990). 채취된 목편은 실험실에서 건조시킨 후 연륜이 잘 보이게 연마한 후 WindendroTM을 이용하여 1/100mm 단위까지 측정하였다.
성능/효과
- 1군집은 거창, 보은, 봉화, 영주, 영동 지역과 영월, 원주, 제천, 태백 등이 백두대간지방으로 분류되었으며, 2군집은 구미, 대구, 문경, 안동, 영천, 의성 등이 경북내륙지방으로, 3군집은 금산, 남원, 임실, 장수 등이 호남내륙지방으로 분류되었다. 4군집은 밀양, 산청, 진주, 합천 경남내륙지방과, 5군집은 김해, 영덕, 울산, 울진 그리고 포항 등이 동해해안지역으로 각각 분류되었다.
- 이러한 결과로 미루어 볼 때 우리나라의 봄철은 비교적 건조하여 이들 시기에 형성된 강수는 임목의 생장을 촉진시킬 수 있음을 보여주며, 전년도 생장기 8~10월에 내리는 강수는 추재 형성시기에 적절한 수분 공급을 통하여 임목의 생장에 관여하는 것으로 판단된다(Larsen and Macdonald, 1995). 그러나 1, 2군집 지역과 달리 3, 4, 5군집 지역의 경우는 휴면이 타파되고 생장이 시작되는 시점 보다 추재 생장이 시작되는 시기의 강수량이 연륜 생장에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이들 군집 지역의 월별 강수량과 연륜생장량간의 관계를 분석한 결과 초여름철인 6월의 강수량이 소나무의 연륜생장에 정의 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 기후 권역으로 분류된 5개 군집에서 나타난 월별평균온도와 연륜생장간의 분석 결과 2월과 3월의 온도가 연륜 생장에 정의 상관을 보이는 것으로 나타났다. 일반적으로 침엽수의 경우 휴면이 끝나고 생장이 시작 되는 시점의 따뜻한 온도는 춘재도관의 크기생장에 영향을 주어 임목의 연륜생장을 촉진시키며, 따라서 그 시점의 온도가 정의 영향을 미치는 것으로 사료된다(Zimmerman and Brown, 1971; Ginter-Whitehouse et al.
- 669로서 다른 지역에 비해 상당히 높게 나타났는데, 이러한 결과는 고기후 복원과 월악산 지역 소나무의 연륜 분석에서 자기상관은 임목의 지속적인 생장을 측정하는 인자로서 임목 생장의경우 당해 연도의 생육환경 및 조건뿐만 아니라 전년도의 양분 및 생육인자의 영향이 전이되는 것을 나타내며, 자기상관계수가 높은 것은 생육의 지속성이 강하게 나타나기 때문인 것으로 사료된다(Graumlich, 1993; Seo, 1999). 따라서 본 조사지역인 산청지역 역시 소나무의 생물학적 지속성이 다른 지역에 비해서 더 강하다는 것을 입증하는 것으로 판단된다.
- , 2001). 위의 결과들은 일반적으로 임목의 생장은 생육지 주변의 생태적 조건 및 주변의 입지환경도 중요하지만, 기후적인 영향도 임목의 생장 및 분포에 있어 주요한 제한 요인으로 작용한다는 것을 보여준 결과이다.
- 그러나 1, 2군집 지역과 달리 3, 4, 5군집 지역의 경우는 휴면이 타파되고 생장이 시작되는 시점 보다 추재 생장이 시작되는 시기의 강수량이 연륜 생장에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이들 군집 지역의 월별 강수량과 연륜생장량간의 관계를 분석한 결과 초여름철인 6월의 강수량이 소나무의 연륜생장에 정의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 Szeicz and Macdonald(1994)가 임목의 수령에 따른 월별강수량과 연륜생장량간의 관계를 분석한 결과에서 6월과 8월의 강수가 임목의 생장을 왕성하게 해주는 것으로 나타났으며, 초여름에 내리는 강수는 온도상승에 따른 토양 수분의 저장능력과 관련성이 높으며, 이 시기의 강수량이 임목의 생장에 유효한 영향을 주는 것으로 사료 된다.
- 전국 28개 시군 지역을 대상으로 기후 권역별 군집분석에 의하여 구분된 5개 기후권역은 거창, 보은, 봉화, 영주, 영동, 영월, 원주, 제천, 태백 등의 백두대간지방과 구미, 대구, 문경, 안동, 영천, 의성 등의 경북내륙지방, 금산, 남원, 임실, 장수 등의 호남내륙지방, 밀양, 산청, 진주, 합천 등의 경남내륙지방과 그리고 김해, 영덕, 울산, 울진, 포항 등의 동부해안지방으로 분류되었다. 이에 따른 각 지역별 소나무의 연륜생장과 월별평균 온도, 월별강수량간의 관계를 분석한 결과, 백두대간지방은 당해연도 3월, 경북내륙지방과 동부해안지방은 당해연도의 2~3월 그리고 호남내륙지방은 생장기 전년도 10월에서 부의 상관으로 나타났다. 백두대간지방은 당해연도 4월, 경북내륙지방은 전년도 8월과 9월 그리고 당해연도 3월에서 정의 상관을, 호남내륙과 경남내륙지방에서는 생장기 당해연도 6월, 동부해안지역에서 6월과 9월의 강수가 정의 상관으로 나타났다.
- 본 연구는 우리나라에 생육하고 있는 소나무의 지역별 연륜생장의 특성 및 기후권역 분류에 의한 온도 및 강수량이 임목의 연륜생장에 미치는 영향에 대하여 연륜생태학적 측면에서의 해석을 시도하였다. 전국 28개 시군 지역을 대상으로 기후 권역별 군집분석에 의하여 구분된 5개 기후권역은 거창, 보은, 봉화, 영주, 영동, 영월, 원주, 제천, 태백 등의 백두대간지방과 구미, 대구, 문경, 안동, 영천, 의성 등의 경북내륙지방, 금산, 남원, 임실, 장수 등의 호남내륙지방, 밀양, 산청, 진주, 합천 등의 경남내륙지방과 그리고 김해, 영덕, 울산, 울진, 포항 등의 동부해안지방으로 분류되었다. 이에 따른 각 지역별 소나무의 연륜생장과 월별평균 온도, 월별강수량간의 관계를 분석한 결과, 백두대간지방은 당해연도 3월, 경북내륙지방과 동부해안지방은 당해연도의 2~3월 그리고 호남내륙지방은 생장기 전년도 10월에서 부의 상관으로 나타났다.
- 전체 28개 지역 소나무의 연륜생장과 월별강수량간의 상관성을 분석한 결과, 전년도 9월부터 당해연도 생장기인 5월에 걸쳐 유의적 상관을 보이고 있는 1, 2 군집과, 당해연도 6~8월의 강수량의 영향을 받는 3, 4, 5 군집 유형을 보였다.
- 특히, 1군집 지역의 경우 생장기가 시작되는 3월 전까지의 온도가 다른 군집 지역이 영상인데 비하여 영하의 온도를 보이고 있어 따뜻한 온도가 이들 지역 소나무의 연륜생장에 좋은 요건으로 작용하고 있는 것으로 판단된다. 전체 조사지역에서 나타난 바와 같이 월별평균온도와 우리나라 소나무의 연륜생장간에는 휴면이 끝나는 2월부터 초여름에 이르기까지 정의 상관으로, 온도 상승이 생장에 양호한 영향을 주는 것으로 사료된다. 또한 조사대상지역 중 다수 지역에서 전년도 10월에 대한 월별 평균온도가 부의 상관으로 나타났는데, 이러한 결과는 Mäkinen et al.
- 지표연대기의 기초통계량 분석 결과 연속된 두 연륜 폭간의 변이의 크기를 나타내는 평균민감도는 0.16~0.24(평균 0.19), 지표연대기의 정규성 검정에 대한 기초통계량은 첨도 -0.323~4.779(평균 1.227), 왜도 0.357~12.409(평균 2.710), 평균생장량은 0.98~1.41(평균 1.05)로서 각 지역의 지표연대기는 정규 분포를 하고 있음을 알 수 있다.
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