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문제 정의
- 그 영향으로 암석들이 상당수 파쇄 되는 것으로 보고 되고 있으나 조릿대류가 분포하는 곳에서는 산사태의 피해가 관찰되지 않은 점과 산사태 피해지의 하층 식생들이 미역줄나무나 산딸기나무 등의 점유가 일반적이므로 식생학적 요인이 영향할 것으로 보인다. 따라서 지리산지역에서 발생한 산사태와 조릿대림의 토양이 갖는 수원함양기능 등의 특성이 서로 밀접한 관계가 있을 것으로 판단되고, 여기에 주안점을 두어 이 연구를 수행하였다.
- 본 연구는 조릿대림과 낙엽송림, 신갈나무림의 토양층이 갖는 수원함양기능을 비교 분석하여 조릿대림의 수원함양적 환경복원기능을 밝히는데 그 목적이 있다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 수원함양기능 분석을 위한 토양시료를 채취하였다. 각 조사지에서 표고, 지질, 지형, 방위 경사 등 입지 환경인자를 조사하였고, 토양의 용적 밀도는 토양층위(A, B)별로 lOOcc 캔에 2반복 채취하였다. 토양특성은 3개 조사지역에서 낙엽층을 걷어내고 토양 A층과 B층의 토양을 채취하여 토성은 미국 농무성법을 적용하였고, 토양의 고상, 액상, 기상 등 삼상비율을 산정하였으며, 토양수분 함량, 유기물함량, 토양pH, 총질소, 유효인산, 칼륨 등을 분석하였다(李天龍, 1992).
- 토양조사 시 토양형, 퇴적양식, 토심, 각 층위별 토양 견 밀도를 측정하고 하층식생피복도, 부식층 및 낙엽층의 두께 등 임분환경 인자는 2mX2m 식생 조사구에서 각 항목별로 조사하였다. 또한, lOOcc 토양 캔에 채취한 시료는 감압식 토양pF측정기 (DIK 9211)를 이용하여 토양의 조공극률(組孔隙 率, pF2.7, %)을 측정하였다. 토양견밀도의 경우관입시험기(DIK 1136)를 이용하여 토심 90cm까지의 값을 측정하였다.
- 7, %)을 측정하였다. 토양견밀도의 경우관입시험기(DIK 1136)를 이용하여 토심 90cm까지의 값을 측정하였다.
- 토양특성은 3개 조사지역에서 낙엽층을 걷어내고 토양 A층과 B층의 토양을 채취하여 토성은 미국 농무성법을 적용하였고, 토양의 고상, 액상, 기상 등 삼상비율을 산정하였으며, 토양수분 함량, 유기물함량, 토양pH, 총질소, 유효인산, 칼륨 등을 분석하였다(李天龍, 1992). 토양조사 시 토양형, 퇴적양식, 토심, 각 층위별 토양 견 밀도를 측정하고 하층식생피복도, 부식층 및 낙엽층의 두께 등 임분환경 인자는 2mX2m 식생 조사구에서 각 항목별로 조사하였다. 또한, lOOcc 토양 캔에 채취한 시료는 감압식 토양pF측정기 (DIK 9211)를 이용하여 토양의 조공극률(組孔隙 率, pF2.
- 각 조사지에서 표고, 지질, 지형, 방위 경사 등 입지 환경인자를 조사하였고, 토양의 용적 밀도는 토양층위(A, B)별로 lOOcc 캔에 2반복 채취하였다. 토양특성은 3개 조사지역에서 낙엽층을 걷어내고 토양 A층과 B층의 토양을 채취하여 토성은 미국 농무성법을 적용하였고, 토양의 고상, 액상, 기상 등 삼상비율을 산정하였으며, 토양수분 함량, 유기물함량, 토양pH, 총질소, 유효인산, 칼륨 등을 분석하였다(李天龍, 1992). 토양조사 시 토양형, 퇴적양식, 토심, 각 층위별 토양 견 밀도를 측정하고 하층식생피복도, 부식층 및 낙엽층의 두께 등 임분환경 인자는 2mX2m 식생 조사구에서 각 항목별로 조사하였다.
대상 데이터
- 조사구의 설치는 행정구역상 경상남도 산청군 시천면 내대리 산 325번지에 위치한 지리산 세석대피소 주변(북위 3518\ 동경 127°41, , 해발고도 1, 543m) 나지 상태의 조릿대림과 낙엽송 조림지, 신갈나무천연림(북위 35°19, , 동경 127° 42, , 세석대피소를 중심으로 위치) 등 3지역에서 시료를 채취하였다(그림 1). 또한, 지리산에서 발생된산사태는 주로 주능선을 시발점으로 일어났고, 이 지역은 평균 해발고도 1,500m 이상이므로 조사구의 고도 또한 1,500m 정도의 산정으로 선정하였다.
- 조사구인 조릿대림, 신갈나무림, 낙엽송림 등 총 3지역에서 2003년 8월에 임분 현황을 조사하고 수원함양기능 분석을 위한 토양시료를 채취하였다. 각 조사지에서 표고, 지질, 지형, 방위 경사 등 입지 환경인자를 조사하였고, 토양의 용적 밀도는 토양층위(A, B)별로 lOOcc 캔에 2반복 채취하였다.
성능/효과
- 1. 조릿대림에서 A층 토양의 용적밀도는 0.776 g/cnF으로 신갈나무림(0.824g/cm3), 낙엽송림(1.282 g/cm3) 보다 낮게 나타나 A층 토양의 수원함양기능은 높은 것으로 분석되었다. 즉, A층 토양에서의 용적밀도는 조릿대림<신갈나무림<낙엽 송림의 순으로 나타났다.
- 2. 투수계수를 분석한 결고k 조림대림 A 층에서는 0.02055cm/sec, 신갈나무림 A층(0.00575 cm/sec), 낙엽송림 A층(0.00070cm/sec)으로 조림대림 A층에서의 투수계수는 신갈나무림 A 층보다는 약 3.6배, 낙엽송림 A층보다는 약 29배로 높게 나타나 강수시 우수의 토양침투가 다른 두수종보다 높은 것으로 나타났다.
- 3. 낙엽송림의 토양 B층에서의 유기물은 0.7% 이었고 신갈나무림 B층 6.5%, 조릿대림의 3.3% 에 비해 낮아 토양의 수원함양기능에 영 향하는 공극 발달에 불리하게 작용하는 것으로 분석되었다.
- 4. 토양 A층의 고상율은 낙엽송 임분이 가장 높게 나타났는데 조릿대와 신갈나무 임분은 유사한 값을 나타내었으며, 조릿대림의 공극률은 A층 70.7%, B층 61.4%, 신갈나무임분 A층 68.9%, B층 70.6%, 낙엽송임분 A층 51.7%, B층 49.2%로 토양공극률 만을 고려할 때 낙엽송 임분의 수원함양기능이 다른 두 수종의 임분보다 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 5. 조릿대림, 신갈나무림에서의 토양 견 밀도는 토양 깊이 40cm에서부터 25kgf/cm2 이상을 나타내는 반면 낙엽송림에서는 토양깊이 25cm에서부터 25kgf/cm2 이상을 나타내어 낙엽송림 토양에서의 수목생장이나 토양의 수분침투능 등이 타임 분에 비해 떨어지는 것으로 판단된다.
- 7cmolc/kg로 타 임분에 비해 높은 값을 나타내고 있다. K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 같은 치환성양이온의 경우 신갈나무 임분은 Ca方함량이 타 임분에 비해 높은 편이며, 조릿대 임분의 경우 K*함량이 높은 것으로 나타났다. 조사된 임분의 전체적인 토양 특성을 고려할 때 조릿대나 신갈나무 임분에 비해 낙엽송 임분의 토양 양분상태가 빈약한 것으로 나타났다.
- 각 표본구의 방위는 신갈나무림과 조릿대림이남서 방향, 낙엽송림이 남동방향이며 미국농무성에 근거한 토양형의 분류에 따르면 토양형은 갈색약건산림토양형(B°이 분포하는 낙엽송림 조사구를 제외하고 모든 조사구는 갈색적윤산림토양형 (B3)으로 나타나(표 2) 수목의 생육에는 최적의 조건으로 나타났으며, 퇴적양^은 모두 잔 적토였다.
- 2%로 공극률만을 고려할 때 낙엽송 임분의 수원함양기능이 가장 열악할 것으로 판단된다(程龍鎬 등, 2001a; 2001b; 朴在鉉 등, 2001). 그 결과 토양 내 액상비도 낙엽송 임분의 경우 A층 30.4%, B층 30.6%, 조릿대 임분 A층 47.6%, B층 45.7%, 신갈나무임분 A층 43.5%, B층 41.5%에 비해 낮은 값을 나타내고 있다. 특히, 조릿대 임분의 액상비율이 신갈나무나 낙엽송 임분에 비해 높게 나타난 것은 토양 내 수원함양기능과 밀접한 관계를 가지는 유기물함량이 조릿대 임분의 경우 A층이 8.
- 낙엽 송림의 부식층과 낙엽 층은 각각 2.8cm(2.5~ 3.1cm), 2.1cm(1.8~2.3cm)로 신갈나무림의 부식층의 평균 6cm(5.5~6.4cm)와 낙엽층의 평균 5.1cm(4.2~5.7cm), 조릿대림의 6.8cm(6.1~7.8cm)와 7cm (6.4~7.9cm)보다 현저히 낮게 나타나 침엽수림에서 나타나는 전형적인 특징으로 파악되었다. 또한, 하층식생울폐도는 신갈나무림이 평균 43% (40~45%)이었으나, 낙엽송림은 23%(20~25%)로 신갈나무림에서의 하층식 생울폐도가 낙엽 송림에 비해 약 2배 높은 것으로 나타났다.
- 낙엽송림 제 2조 사구는 지표에서부터 10cm 지점의 경도가 15kgf/cm2 로 나타난 뒤 유사한 변화를 보이다 35cm 지점에서부터 25kgf/cn?의 경도를 나타내어 식생의 뿌리 생장에 있어서는 가장 불리한 환경을 가진 것으로 나타났다. 또한, 타 수종의 조사구나 낙엽 송림의 제 1조사구와 같이 평균 40cm에서 경도가 높게 나타나는 것과는 달리 낙엽송림 제 3조 사구는 25cm 지점에서부터 높은 경도를 나타내어 이 또한 수목생장이나 토양의 수분침투능 등이 타 임분에 비해 떨어지는 것으로 판단된다. 즉, 지면이 수분에 포화된 상태에서 토양의 침투율이 물 공급율보다 작아지면 지표유출이 곧바로 발생하며, 일단 유출되어진 물은 침투하지 않지만(김경하 등, 2002) 표토 상위층의 견밀도가 높다면 많은 양의 강수 발생시에 물 공급량이 침투율보다 높아지므로 표토층이 유실되는 것으로 해석할 수 있다.
- 9cm)보다 현저히 낮게 나타나 침엽수림에서 나타나는 전형적인 특징으로 파악되었다. 또한, 하층식생울폐도는 신갈나무림이 평균 43% (40~45%)이었으나, 낙엽송림은 23%(20~25%)로 신갈나무림에서의 하층식 생울폐도가 낙엽 송림에 비해 약 2배 높은 것으로 나타났다.
- 8에 비해 산성화가 심한 것으로 나타났으며, 이는 이 지역의 A층 토양 내 유기물 함량이 타 임분에 비해 높은 것으로 고려 할 때 주로 상층낙엽 층으로부터 부식산의 유입이 크게 작용했을 가능성을 나타낸다. 세 임분 모두 A층은 B층에 비해 토양 pH가 0.2~0.5로 낮게 나타났으며, 이와 같은 결과는 낙엽층으로부터 유입되는 부식산과 주로 세근이 많이 분포하는 A층의 경우 식생의 양이온 흡수시 뿌리로부터 방출되는 수소이 온의 증가가 영 향하였을 것으로 생각된다. 토양 내 이화학적 성질뿐만 아니라 토양수분 보유능력에 가장 크게 영향을 미치는 유기물함량의 경우 A층은 조릿대림이 8.
- 즉, 토양의 조 공극률은 토양의 용적밀도, 투수계수와 밀접한 관계를 가지는데(李天龍 1992; 陳鉉五 등, 1994) 기인하는 결과라 생각된다. 신갈나무림과 낙엽송림 A 층의 투수 계수는 B층의 투수계수보다 현저히 낮은 수치를 보여주고 있지만 조릿대림은 A층의 투수 계수가 B층의 투수계수보다 월등히 높은 값을 나타내 타 종과는 상이한 것으로 분석되었다.
- 3㎎/㎏보다는 낮은 값을 나타내었다. 양이온치환용량에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 점토와 유기물함량으로 이 지역의 점토함량이 4.2%(표 3) 이하의 낮은 값을 고려할 때 유기물함량이 양이 온치 환용량에 가장 크게 영향을 미치고 있을 것으로 사료되며, 그 결과 유기물함량이 높았던 조릿대 임분이 20.7cmolc/kg로 타 임분에 비해 높은 값을 나타내고 있다. K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 같은 치환성양이온의 경우 신갈나무 임분은 Ca方함량이 타 임분에 비해 높은 편이며, 조릿대 임분의 경우 K*함량이 높은 것으로 나타났다.
- 교목림이 상층부를 형성한 조릿대류는 매우 건강한 집단체를 형성하고 있는 것으로 나타났으나(국립공원 관리공단, 2002a), 세 석에서의 식생 현황과 타 지역과의 차이는 있을 것으로 사료된다. 임분 내 조릿대류는 지형적, 기후적, 토양의 환경요인, 식생의 구성패턴 등에 골고루 영향을 미치는 것으로 보이며, 조릿대류가 밀집된 수관으로 인한 토양과 낙엽 물질의 보유는 오히려 종자 손실을 막고 토양생물 다양성을 증가 시켜 발아에 긍정적으로 영향할 것으로 생각된다. Yamamoto et al.
- 주로 고산지 산정에서 발생하는 산사태의 원인으로는 관입암과 편마암과의 이질상태에서 비롯되는 것으로 나타났다(국립공원관리공단, 2004). 전체적인 산지 경사도는 25°이상으로 나타났고, 토양 pH는 5.5 내외이었다. 모암은 화강편마암이 붕괴되어 풍화된 잔류토양으로 토양유기물의 함유량은 4~6%인 농암회 갈색의 사양토 또는 식 양토로 표토층의 두께는 20~40cm 정도이었다(국립공원관리공단, 2002b).
- K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 같은 치환성양이온의 경우 신갈나무 임분은 Ca方함량이 타 임분에 비해 높은 편이며, 조릿대 임분의 경우 K*함량이 높은 것으로 나타났다. 조사된 임분의 전체적인 토양 특성을 고려할 때 조릿대나 신갈나무 임분에 비해 낙엽송 임분의 토양 양분상태가 빈약한 것으로 나타났다.
- 282g/cm3 보다 낮게 나타나 A층 토양의 수원함양기능은 높은 것으로 분석되었다. 즉, A층 토양에서의 용적밀도는 조릿대림<신갈나무림<낙엽 송림의 순으로 나타났다. 한편, B층 토양에서 조릿대림의 토양용적밀도는 1.
- 토양 B층의 침투율은 신갈나무림에서 가장 높았으며, 그 다음으로 조릿대림에서 높은 것으로 나타났는데, 이는 주로 투수율의 경우 토양 내 대공극(macro pore) 의 비율과 관계하며, 주로 대공 극의 경우 모래와 미사함량과 밀접한 관계를 가지기 때문에 타 임분에 비해 미사의 함량이 80.9%로 높았던 신갈나무임분에 대공극의 비율이 높았을 가능성에 기인한다. 한편, 산림의 수원함양기능에 크게 기여하는 A층 토양의 조 공극률은 신갈나무림과 조릿대림이 유사한 값을 나타낸 반면 낙엽송림은 이보다 낮은 값을 나타냈는데, 이는 앞서의 토양용적밀도, 투수계수 등의 결과와 같은 결과로 해석된다.
- 5로 낮게 나타났으며, 이와 같은 결과는 낙엽층으로부터 유입되는 부식산과 주로 세근이 많이 분포하는 A층의 경우 식생의 양이온 흡수시 뿌리로부터 방출되는 수소이 온의 증가가 영 향하였을 것으로 생각된다. 토양 내 이화학적 성질뿐만 아니라 토양수분 보유능력에 가장 크게 영향을 미치는 유기물함량의 경우 A층은 조릿대림이 8.81%로 신갈나무 임분 6.55%, 낙엽송임분 5.31%에 비해 높은 값을 보여 조릿대 임분의 토양수분 보유능력이 가장 큰 것으로 분석되었다. 즉, 조릿대 임분의 토양유기물함량이 타 임분에 비해 높은 것은 주로 지하경으로 번식하는 조릿대의 경우 치밀한 근계구조의 발달과 근계의 표토층 분포에 따른 리터 (litter)의 유입이 타 임분에 비해 활발하기 때문으로 판단된다.
- 투수계수를 분석한 결과, 조림대림 A층에서는 0.02055cm/sec, 신갈나무림°층 0.00575cm/sec, 낙엽송림 A층 0.00070cm/sec으로 신갈나무림 A 층보다는 약 3.6배, 낙엽송림 A층보다는 약 29배로 높게 나타나 강수시 우수의 토양침투가 다른 두 수종보다 높은 것으로 나타났다. 즉, 조릿대임 분의 투수계수는 이 지역의 공극률이 낙엽송이나 신갈나무림에 비해 높게 나타나 수분 침투 가용이 하기 때문으로 판단되며, 특히 높은 유기물함량은 토양 내 대공극과 소공극의 발달을 촉진하여 투수계수가 높게 나타난 것으로 판단된다.
- 해발고 l, 500~ 1, 600m에 위치한 조사구의 경사도는 15°의 완경사지에서 24°의 급경사지 등 다양한 분포양상을 보였다. 신갈나무림이 23°~24° 로 급경사지였으며, 낙엽송림이 17°~18°, 조릿대림이 15°~17°로 완경사지로 나타났다.
후속연구
- (禹保命, 1992; 朴在鉉 등, 2001)를 고려할 때 신갈나무림이나 낙엽송 임분에 비해 조릿대 임분의 수원함양기능이 높은 것을 나타내는 것이라 판단된다. 그러나 이러한 투수계수 값은 분당 또는 시간당으로 환산했을 때 큰 차이가 아닌 것으로 판단할 수 있으므로 보다 더 많은 시료에 대한 검토가 필요할 것으로 사료된다.
- 또한 시간에 따른 형태적 특성과 번식 방법이 변화되는 경우가 많고 교란지에서 하층점유 식생들은 비교란지에서 자랄 때보다 지하 번식 체의 갱신기간이 2배 정도 빠르며, 새로운 지하 번식 체의 생성율이 높다. 따라서 조릿대림지토양이 강우에 대한 수원함양기능의 증대 및 산사태 발생을 억지할 수 있다는 측면에서 타종과는 상이한 기능을 발휘하는 것으로 이해되는 만큼 연구의 필요성이 제기된다.
- 또한, 점토 미사의 비율이 상대적으로 적게 나타난 것도 산사태와 밀접한 관계가 성립됨을 알 수 있지만 2002 태풍 '루사에 의한 산지재해 원인과 복구대책에서는 집중호우에 의하여 계곡에서 토석류가 발생할 경우 낙엽송 조림지가 1차 피해를 받게 되며(임업연구원, 2002), 조사지역 내 계곡에 다른 조림 수종이 식재 되었을 경우에도 피해가 발생하였지만 다른 조림수종보다 상대적으로 그 피해가 많을 수밖에 없고, 일부 지역에서는 계곡 상부에서 발생한 산사태에 의한 유목 및 토석류가 계곡 하부로 유하할 때 산록부의 낙엽송이 저지한 경우도 관찰된 것으로 보고하고 있어 토양 특성을 감안하지 않고 지형과 몇몇 발생 현황만으로 판단하는 것은 무리가 따르는 것으로 생각된다. 즉, 낙엽송림 뿐만 아니라 타 수종과 산사태와의 관계는 산사태와 토양 특성과의 관계에 대한 긴밀한 연구가 선행되어야 할 것으로 생각된다.
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