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문제 정의
- 이에 본 연구는 덕유산국립공원 남사면과 북사면의 비교적 산림 생태계가 잘 유지되어 있는 지역을 대상으로 산림 군락을 분류하고 각 군락의 식생구조와 입지특성을 조사 분석하여 식생의 생태학적 보존대책과 덕유산국립공원지역의 보존관리에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 또한 ordination 분석을 위하여 식생 조사의 자료로부터 각 종의 합성치를 이용하여 각 조사구에 따른 종조성을 나타내는 식생자료행렬(vegetational data matrix)을 작성하였으며, 야외 조사에서 측정한 환경 요인들과 토양 분석 자료를 이용하여 환경자료행렬(environmental data matrix)을 작성하였다.
- 산림의 입지 환경요인으로는 조사지의 방위, 경사 및 해발고도를 측정하였다. 방위는 나침반을 사용하여 8개 방위로 구분하였다.
- 정량적인 생태적 정보를 제공하고자 본 연구에서 조사된 남사면에서 103개, 북사면에서 137개 방형구의 산림식생을 DCCA Ordination에 의하여 분석하였다(Figure 4, 5).
대상 데이터
- 남사면에서 103개 조사구중 10개 이상의 조사구에서 출현한 27종을 대상으로 TWINSPAN을 실시하였다. stand 사이의 관계에서 분할의 단계에 따라 작성된 dendrogram은 Figure 2와 같다.
- 본 조사지의 산림 식생을 비교ㆍ분석하기 위하여 2007년 5월부터 2009년 8월까지 조사지역 내에서 인위적인 간섭이 적었던 것으로 판단되는 지점을 선정하여 총 240개의 조사구를 설치하여 조사하였다(Figure 1).
- 북사면에서는 137개 조사구중 13개 이상의 조사구에서 출현한 23종을 대상으로 TWINSPAN을 실시하였다. stand 사이의 관계에서 분할의 단계에 따라 작성된 dendrogram은 Figure 3과 같다.
- 조사구 면적은 20m×20m의 크기로 설치하였고, 각 조사구에서 출현하는 종 중 흉고직경 2cm 이상의 목본을 대상으로 매목 조사를 실시하였다.
- 채취한 토양시료는 실험실로 밀봉 운반하여, 상온에서 음건시킨 후 2mm(1,250mesh)규격체로 쳐서 분석에 사용하였다. 분석 항목 중 토양 pH는 1 : 5증류수 토양현탁액에 대해 pH메타(ISTEX, pH200L)를 이용하여 측정하였으며, 유기물은 Tyurin법, 전질소는 macro-Kjeldahl법, 유효인산은 Lancaster법, 양이온치환 용랑은 Brown간이법, 칼륨은 염광분석법, 칼슘과 마그네슘은 EDTA저장법으로 측정하였다(Rural Development Administration, 2000).
- 방위는 나침반을 사용하여 8개 방위로 구분하였다. 토양시료는 낙엽층과 유기물층을 제거한 뒤 깊이 20cm내의 토양을 채취하였다.
이론/모형
- Classification은 Hill(1979)의 TWINSPAN(two-way indicator species analysis)을 이용하였으며, 얻어진 자료는 0%, 2%, 5%, 10%, 20%로 5개의 cut lever가 사용되었다. 각 조사구에서 20% 이상의 중요치를 가지는 종은 그 조사구의 우점종으로 간주되었다.
- Ordination은 DCA(detrended correspondence analysis)의 확장인 DCCA(detrended canonical correspondence analysis)를 사용하였으며(Hill 1979; Hill and Gauch, 1980), Ter Braak(1987)의 CANOCO program을 이용하였다.
- 매목조사에서 얻은 자료를 이용하여 Curtis and Mclntosh(1951)의 방법에 따라 중요치(importance value: IV)를 산출하였다.
- 채취한 토양시료는 실험실로 밀봉 운반하여, 상온에서 음건시킨 후 2mm(1,250mesh)규격체로 쳐서 분석에 사용하였다. 분석 항목 중 토양 pH는 1 : 5증류수 토양현탁액에 대해 pH메타(ISTEX, pH200L)를 이용하여 측정하였으며, 유기물은 Tyurin법, 전질소는 macro-Kjeldahl법, 유효인산은 Lancaster법, 양이온치환 용랑은 Brown간이법, 칼륨은 염광분석법, 칼슘과 마그네슘은 EDTA저장법으로 측정하였다(Rural Development Administration, 2000).
성능/효과
- Classification은 Hill(1979)의 TWINSPAN(two-way indicator species analysis)을 이용하였으며, 얻어진 자료는 0%, 2%, 5%, 10%, 20%로 5개의 cut lever가 사용되었다. 각 조사구에서 20% 이상의 중요치를 가지는 종은 그 조사구의 우점종으로 간주되었다.
- 군락별 유효인산(P2O5)함량은 들메나무군락(평균 47.2ppm), 신갈나무군락(평균 34.0ppm), 층층나무군락(평균 33.9ppm)이 높게 나왔으며, 물박달나무군락(평균 12.2ppm)과 소나 무군락(평균 13.0ppm)이 낮은 값을 보였다. 토양 pH나 유기물함량과 밀접한 관계가 있는 유효인산(P2O5)함량은 pH가 낮을 경우 인산이 잘 녹지 않기 때문에 유효인산의 함량이 낮게 나타나는 것으로 알려져 있다(Park and Jang, 1998).
- 소나무군락은 남·북사면 모두 해발고도가 낮고 건조한 지역에 분포하나 북사면에서 Ca 등의 양료가 다소 높은 지역에 분포하였다. 굴참나무군락은 해발고도가 낮고 양료가 적은 남사면에서 주로 분포 하였으며, 구상나무군락과 주목군락은 해발고도가 높고 건조하며 양료가 적은 북사면에서 주로 나타났다. 들메나무군락은 남사면에서는 해발고도가 높은 지역에 분포하였으나 북사면에서는 해발고도가 낮은 지역에서 높은 지역까지 고루 분포하며 양료와 수분이 많은 계곡부에 분포 하는 것으로 나타났다.
- 덕유산국립공원 식생 군락과 환경과의 상관관계를 종합해 보면 신갈나무군락은 남사면에서는 해발고도가 높고 수분이 적은 능선부에 분포하고 북사면에서는 해발고도가 낮은 곳에서부터 높은 지역에 고루 분포하였다. 소나무군락은 남·북사면 모두 해발고도가 낮고 건조한 지역에 분포하나 북사면에서 Ca 등의 양료가 다소 높은 지역에 분포하였다.
- 덕유산국립공원의 산림토양에 대한 이화학적 특성을 분석한 결과(Table 1), 들메나무군락이 타군락보다 유기물, 토양 pH, 전질소, 치환성 Ca2+, Mg2+, K+ 와 C.E.C.가 가장 높게 나타났다. 이와 같이 임목성장에 중요한 영향을 미치는 유기물이 다른 군락에 비하여 많은 이유는 이 군락이 산지계곡부 전석지대의 평탄부 입지조건으로 인하여 상부 낙엽층이 쉽게 분해되어 표토층에 유입되었기 때문으로 사료된다(Park and Jang, 1998).
- 굴참나무군락은 해발고도가 낮고 양료가 적은 남사면에서 주로 분포 하였으며, 구상나무군락과 주목군락은 해발고도가 높고 건조하며 양료가 적은 북사면에서 주로 나타났다. 들메나무군락은 남사면에서는 해발고도가 높은 지역에 분포하였으나 북사면에서는 해발고도가 낮은 지역에서 높은 지역까지 고루 분포하며 양료와 수분이 많은 계곡부에 분포 하는 것으로 나타났다.
- )은 염기치환용량이라고도 하며 일정량을 보유하고 있는 치환성이온의 총량을 다량으로 나타내며, 토양 중 보비력을 나타내는 중요한 척도로 토양 내유기물과 밀접한 관계를 가지고 있다(Lee, 2000). 본 조사지에서 군락별로 보면 소나무군락에서 평균 16.1(cmol+/kg)로가장 낮게 나왔고 들메나무군락에서 28.1(cmol+/kg)로 가장 높게 나왔는데 이는 본 연구지역의 유기물함량에 기인하는 것으로 사료된다(Table 1).
- 본 조사지의 산림의 군락간 평균 토양산도는 pH 4.31~5.13 범위로 나타났는데 군락별로 살펴보면 층층나무 군락이 pH 5.13, 들메나무군락이 pH 4.96으로 높게 나왔으며, 주목군락이 pH 4.31, 거제수나무군락이 pH 4.41, 신갈나무군락이 pH 4.43으로 낮게 나타났다. 우리나라 산림토양의 평균 토양산도는 Chung et al.
- 북사면에서는 수분과 해발고도가 군락의 분포와 상관이 높은 것으로 나타났고 그 외에 Ca 등의 양료와 pH가 비교적 높은 상관관계를 보였다.
- 사면별 중요치를 남사면에서는 103개 조사구를 대상으로, 북사면에서는 137개 조사구를 대상으로 분석한 결과 (Table 2) 남·북사면에 신갈나무가 69.07과 65.50으로 각각 높은 중요치를 보였고 남사면에는 신갈나무 다음으로 소나무, 졸참나무, 굴참나무, 쪽동백나무, 들메나무, 당단풍 순으로 나타났다.
- 전체적인 군락분포를 살펴보면(Table 3) 덕유산 저지대의 남·북사면 모두에서 소나무, 졸참나무, 굴참나무의 중요치가 높게 나타났으며 해발고도가 높아짐에 따라 이들의 수치는 낮아지고 들메나무, 신갈나무의 중요치는 높아지는 것을 볼 수 있다. 아고산대 북사면의 낮은 해발고도에서는 구상나무의 중요치가 높으나 해발고도가 높은 지역은 주목의 중요치가 높게 나타났다. 특히 계곡부에 주로 분포하는 들메나무군락이 북사면에서는 다소 낮은 해발고도에서부터 분포를 하였으나 남사면에서는 높은 해발고도에 분포하였다.
- 05)가 가장 높았고 다음으로 들메나무, 졸참나무, 소나무, 당단풍, 굴참나무, 서어나무, 쪽동백나무, 층층나무, 까치박달, 철쭉꽃, 쇠물푸레, 고로쇠나무, 산벚나무, 물박달나무, 생강나무, 함박꽃나무, 주목, 구상나무, 거제수나무 등의 순이었다(Table 2, 3). 이러한 결과는 교목층이 신갈나무와 들메나무, 졸참나무, 소나무, 굴참나무, 서어나무, 층층나무, 물박달나무, 주목, 구상나무 및 거제수나무가 우점종으로 구성되어 있는 것으로 보이고, 당단풍, 쪽동백나무, 까치박달, 철쭉꽃, 생강나무와 함박꽃나무 등은 아교목층에서 상당한 우점율을 보이고 있었으며 소수의 종에 의하여 군락을 형성하는 비율이 상당히 높았다(Table 2, 3).
- 이상 TWINSPAN에 의한 분류 결과 남사면에서는 신갈나무군락, 졸참나무군락, 굴참나무군락, 소나무군락, 서어나무군락, 층층나무군락, 들메나무군락으로 구분되었고, 북사면에서는 신갈나무군락, 졸참나무군락, 소나무군락, 서어나무군락, 물박달나무군락, 층층나무군락, 들메나무군락, 거제수나무군락, 구상나무군락, 주목군락으로 구분되었다. 이러한 결과를 살펴 보면 본 연구에서 굴참나무군락은 북사면에서는 출현하지 않았고 물박달나무군락, 거제수나무군락, 구상나무군락, 주목군락은 남사면에서 출현하지 않았다.
- 이상 TWINSPAN에 의한 분류 결과 남사면에서는 신갈나무군락, 졸참나무군락, 굴참나무군락, 소나무군락, 서어나무군락, 층층나무군락, 들메나무군락으로 구분되었고, 북사면에서는 신갈나무군락, 졸참나무군락, 소나무군락, 서어나무군락, 물박달나무군락, 층층나무군락, 들메나무군락, 거제수나무군락, 구상나무군락, 주목군락으로 구분되었다. 이러한 결과를 살펴 보면 본 연구에서 굴참나무군락은 북사면에서는 출현하지 않았고 물박달나무군락, 거제수나무군락, 구상나무군락, 주목군락은 남사면에서 출현하지 않았다.
- 북사면에서는 신갈나무, 들메나무 등의 순이었으며 까치박달, 당단풍 등의 순으로 중요치를 나타냈다. 전체 사면에서는 신갈나무, 북사면에서는 들메나무가 고도가 높아짐에 따라 중요치가 높게 나타났으며 신갈나무는 남사면에서 높은 해발고도에서 중요치가 높게 나타난 것은 주로 능선부에 분포하였다.
- 전체적인 군락분포를 살펴보면(Table 3) 덕유산 저지대의 남·북사면 모두에서 소나무, 졸참나무, 굴참나무의 중요치가 높게 나타났으며 해발고도가 높아짐에 따라 이들의 수치는 낮아지고 들메나무, 신갈나무의 중요치는 높아지는 것을 볼 수 있다.
- 제 1축에서는 주목군락과 구상나무군락, 거제수나무군락, 서어나무군락, 물박달나무군락, 졸참나무군락, 소나무 군락, 신갈나무군락, 층층나무군락과 들메나무군락의 순서로 배열되는 경향이며, 제 2축에서는 신갈나무군락, 서어나무군락, 물박달나무군락, 층층나무군락, 소나무군락, 주목 군락과 구상나무군락, 거제수나무군락과 들메나무군락의 순으로 배열되는 경향을 보였다.
- 총 240개의 조사구에서 출현한 목본 종 수는 84종 이었으며, 전체 중요치를 분석한 결과, 신갈나무(67.05)가 가장 높았고 다음으로 들메나무, 졸참나무, 소나무, 당단풍, 굴참나무, 서어나무, 쪽동백나무, 층층나무, 까치박달, 철쭉꽃, 쇠물푸레, 고로쇠나무, 산벚나무, 물박달나무, 생강나무, 함박꽃나무, 주목, 구상나무, 거제수나무 등의 순이었다(Table 2, 3). 이러한 결과는 교목층이 신갈나무와 들메나무, 졸참나무, 소나무, 굴참나무, 서어나무, 층층나무, 물박달나무, 주목, 구상나무 및 거제수나무가 우점종으로 구성되어 있는 것으로 보이고, 당단풍, 쪽동백나무, 까치박달, 철쭉꽃, 생강나무와 함박꽃나무 등은 아교목층에서 상당한 우점율을 보이고 있었으며 소수의 종에 의하여 군락을 형성하는 비율이 상당히 높았다(Table 2, 3).
- 토양의 이화학적 특성에 있어서 유기물함량(O.M.)은 양이온치환용량(C.E.C.), 보수력, 토양구조 등에 큰 영향을 미치며, 전질소(T-N)와 유효인산(P2O5)을 대부분 공급하는데, 이를 군락별로 살펴보면 구상나무군락(평균 16.9%)과 들메나무군락(평균 16.2%)에서 유기물함량이 높게, 소나무군락 (평균 5.9%)과 졸참나무군락(평균 6.8%)이 낮은 값을 나타냈다. 이는 Chung et al.
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