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문제 정의
- 하지만 특정 식물이 생육하는데 요구되는 재배조건을 파악하기 위해서는 실험적 접근과 동시에 대상 식물의 자생지 환경조건에 대한 이해가 선행되어야 함에도(Ahn과 Choi, 2002) 불구하고, 금강초롱꽃 자생지의 생태적인 특성에 대한 연구로는 설악산, 점봉산, 오대산, 촉대봉 등 4개 지역을 중심으로 식생조사와 토양분석을 실시한 것(Kim 등, 1996a) 이외에는 전무한 실정이어서 자생지 전체를 대상으로 한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 금강초롱꽃 자생지의 환경 및 토양 특성과 식생을 조사하고 각 요인들 간의 연관성을 파악하여 원예화를 비롯한 자생지 보존 및 복원에 관한 연구 수행의 기초 자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 식생조사는 방형구 내에 출현하는 전 종류를 대상으로 식물의 지상부가 지표를 피복하는 정도를 의미하는 피도와 각 방형구에서의 출현 정도를 나타내는 빈도를 조사한 후 상대 피도(relative coverage, RC)와 상대빈도(relative frequency, RF)를 구하고 이를 바탕으로 전체 식생에 대한 각 종의 상대적 기여도인 중요치(importance value, IV)를 산출하여(Bray와 Curtis, 1957) 우점종을 결정하였다(Table 1). 또한, 자생지 식생의 상대적인 양적 지수를 비교하기 위해 초본층의 종풍부도(Barbour 등, 1987)와 중요치에 기초한 종다양도(Shannon과 Weaver, 1963)와 우점도(Simpson, 1949) 및 종균등도(Pielou, 1975)를 산출하였다. 식물의 동정은 Lee(1996a, b), Lee(2003)와 Lee 등(2006), Park(1995, 2001)의 도감을 사용하였다.
- 식생조사는 방형구 내에 출현하는 전 종류를 대상으로 식물의 지상부가 지표를 피복하는 정도를 의미하는 피도와 각 방형구에서의 출현 정도를 나타내는 빈도를 조사한 후 상대 피도(relative coverage, RC)와 상대빈도(relative frequency, RF)를 구하고 이를 바탕으로 전체 식생에 대한 각 종의 상대적 기여도인 중요치(importance value, IV)를 산출하여(Bray와 Curtis, 1957) 우점종을 결정하였다(Table 1). 또한, 자생지 식생의 상대적인 양적 지수를 비교하기 위해 초본층의 종풍부도(Barbour 등, 1987)와 중요치에 기초한 종다양도(Shannon과 Weaver, 1963)와 우점도(Simpson, 1949) 및 종균등도(Pielou, 1975)를 산출하였다.
- 지리적 특성은 방위(Starter 1-2-3, Silva), 경사(PM-5/360PC, Suunto), 고도(GPS V, Garmin) 등을 각 방형구 마다 기록하여, 전체 평균값과 자생지 별 평균값을 산출하여 비교･분석하였다.
- 토양 시료는 방형구내에서 A0층을 걷어내고 표층으로부터 10cm 내외의 깊이에서 토양을 채취하여 사용하였으며, 물리･화학적 특성에 대한 자료를 확보하기 위하여 토성(Kalra와 Maynard, 1991), 포장용수량, 유효인산함량(Buurman 등, 1996), pH 및 유기물함량을 측정하였다. 포장용수량은 지름(Ø) 2.
대상 데이터
- 자생지 환경요인과 식생조사를 위해 국망봉(5개), 명지산(5개), 유명산(1개), 용문산(4개), 백석산(1개), 대암산(2개), 일산(2개), 설악산(3개), 점봉산(5개)과 오대산(4개) 등 총 10개 지역에 5×5m의 방형구 32개를 설치하고 개화기와 결실기를 중심으로 조사하였다(Fig. 1).
- 8°로 가장 완만한 지역에서 생육하고 있었다. 자생지의 방위는 북, 서, 북동, 북서 등으로 32개 방형구 중 29개가 북사면에 위치하였다(Table 1).
데이터처리
- 금강초롱꽃 자생지의 환경특성과 식생 및 토양분석 결과 간의 상관분석을 실시하였다(Table 6). 그 결과 환경요인과 토양분석 결과는 각 지수들과 상관성을 보이지 않은 반면 상층수목의 피도는 종풍부도, 종다양도, 우점도, 균등도 및 금강초롱꽃의 피도와 연관성이 높은 것으로 나타났다.
- 환경요인과 식생 및 토양조사 결과를 바탕으로 각 요인 간 상호 연관성을 파악하기 위하여 상관분석을 실시하였으며(Pearson, 1895), 분석은 SAS program(version 9.1.3, 2004)을 이용하였다.
이론/모형
- 또한, 자생지 식생의 상대적인 양적 지수를 비교하기 위해 초본층의 종풍부도(Barbour 등, 1987)와 중요치에 기초한 종다양도(Shannon과 Weaver, 1963)와 우점도(Simpson, 1949) 및 종균등도(Pielou, 1975)를 산출하였다. 식물의 동정은 Lee(1996a, b), Lee(2003)와 Lee 등(2006), Park(1995, 2001)의 도감을 사용하였다. 또한, 조사된 식물 중에서 특산식물(Oh 등, 2005)과 귀화식물(Kim과 Lee, 2006) 종류도 파악하였다.
성능/효과
- 10개 자생지 중 백석산은 45°로 가장 급한 경사를 보였고, 점봉산은 평균 6.8°로 가장 완만한 지역에서 생육하고 있었다.
- 금강초롱꽃 자생지 10개 지역 총 32개 방형구 내 초본식물의 종풍부도(species richness)는 32개 방형구에서 총 146분류군 이었다(Table 2). 10개 지역의 평균 분류군 수는 33.60으로 나타났으며, 지역별로는 유명산이 13종류로 가장 적었고, 국망봉과 명지산이 각각 55종류로 가장 많았다(Table 3). 조사된 146분류군 중 한국특산식물은 금강초롱꽃을 비롯하여 고려엉겅퀴(Cirsium setidens), 분취(Saussurea seoulensis), 요강나물(Clematis fusca var.
- 금강초롱꽃 자생지의 환경특성과 식생 및 토양분석 결과 간의 상관분석을 실시하였다(Table 6). 그 결과 환경요인과 토양분석 결과는 각 지수들과 상관성을 보이지 않은 반면 상층수목의 피도는 종풍부도, 종다양도, 우점도, 균등도 및 금강초롱꽃의 피도와 연관성이 높은 것으로 나타났다. 즉, 교목층과 아교목층의 피도가 높을수록 금강초롱꽃의 피도가 높은 것으로 확인되었고, 종풍부도와 종다양도 역시 교목층과 아교목층의 피도에 대해 정의 상관관계를 보였으며, 상대적으로 우점도는 부의 상관을 형성하였다.
- 금강초롱꽃 자생지 10개 지역 총 32개 방형구 내 초본식물의 종풍부도(species richness)는 32개 방형구에서 총 146분류군 이었다(Table 2). 10개 지역의 평균 분류군 수는 33.
- 금강초롱꽃 자생지 10개 지역 토양의 물리적 특성을 조사한 결과 토성은 사양토가 6지역으로 가장 많았으며, 양토와 양질 사토가 각각 2지역으로 조사되었다(Table 4). 토양의 모래, 미사, 점토는 각각 82.
- 생물 군집의 발달에 대해 Odum(1984)은 물리적 환경이 양호할수록 종다양성 등의 복잡성이 증가하며, 종다양성은 군집의 안정성과 정비례한다고 하였다. 본 연구에서도 유명산의 경우 유일하게 계곡과 인접한 사면에 위치하였고, 설악산의 자생지는 조릿대에 의한 물리적 피압이 높은 수준이었으며, 백석산의 자생지는 민통선 안쪽 군부대와 인접해 있어 지속적인 교란이 일어나는 등 제한요인이 존재하는 환경 하에서 생육하는 경우 종다양도는 상대적으로 낮은 값을 보였다. 우점도는 0.
- 11%) 등의 순으로 높게 나타났고 이 분류군들은 대부분의 지역에서도 높은 값을 보여 금강초롱꽃과 친화도가 높은 종류로 생각된다. 상층 수목 중 교목층의 우점종으로는 신갈나무(Quercus mongolica)가 가장 많은 빈도와 피도를 보였으며, 다음으로는 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla), 피나무(Tilia amurensis), 고로쇠나무(Acer mono), 층층나무(Cornus controversa) 등이 우점종으로 확인되었다. 아교목층은 당단풍나무(Acer pseudosieboldianum), 신갈나무, 까치박달(Carpinus cordata), 피나무 등이 우세하였으며, 관목층은 철쭉(Rhododendron schlippenbachii), 메역순나무(Tripterygium regelii), 당단풍나무와 병꽃나무(Weigela subsessilis) 등이 우점하였다.
- 본 연구에서도 유명산의 경우 유일하게 계곡과 인접한 사면에 위치하였고, 설악산의 자생지는 조릿대에 의한 물리적 피압이 높은 수준이었으며, 백석산의 자생지는 민통선 안쪽 군부대와 인접해 있어 지속적인 교란이 일어나는 등 제한요인이 존재하는 환경 하에서 생육하는 경우 종다양도는 상대적으로 낮은 값을 보였다. 우점도는 0.9이상일 때 1종이 압도적으로 많음을 의미하고, 0.3-0.7이면 1종 또는 2종이 우점하며, 0.1-0.3일 때는 다양한 종이 우세를 보이는데(Whittaker, 1965) 본 조사결과 모든 지역의 우점도가 0.3미만으로 나타나 여러 분류군들이 함께 우점하는 것으로 확인되었다. 균등도는 1에 가까울수록 분포하는 종들이 균일한 군집을 형성함을 의미하는데(Brower와 Zar, 1977) 조사지역의 균등도는 평균 0.
- 10%로 확인되었다. 이 결과는 우리나라 평균 산림토양의 구성비인 모래 37.3%, 미사 44.8%, 점토 17.9%(Jeong 등, 2002)에 비해 모래의 함량이 높은 비교적 굵은 입자가 많이 포함되어 있는 토양으로 확인되었다. 이러한 토양은 통기가 잘되고 뿌리의 생육에는 유리하나 수분유지능력이 떨어져 미세한 입자로 구성된 토양보다 잠재적인 비옥도가 낮은 특징을 가지고 있다(Kim 등, 2007).
- 아교목층은 당단풍나무(Acer pseudosieboldianum), 신갈나무, 까치박달(Carpinus cordata), 피나무 등이 우세하였으며, 관목층은 철쭉(Rhododendron schlippenbachii), 메역순나무(Tripterygium regelii), 당단풍나무와 병꽃나무(Weigela subsessilis) 등이 우점하였다. 조사 결과 확인된 우점종들은 Kim 등(1996a)에 의한 신갈나무-금강초롱꽃 군락의 표식종과 일치하여 자생지 전체의 식생 구조는 유사한 것으로 나타났다.
- 조사된 10개 지역의 종다양도는 평균 1.30으로 산출되었다(Table 3). 생물 군집의 발달에 대해 Odum(1984)은 물리적 환경이 양호할수록 종다양성 등의 복잡성이 증가하며, 종다양성은 군집의 안정성과 정비례한다고 하였다.
- 60으로 나타났으며, 지역별로는 유명산이 13종류로 가장 적었고, 국망봉과 명지산이 각각 55종류로 가장 많았다(Table 3). 조사된 146분류군 중 한국특산식물은 금강초롱꽃을 비롯하여 고려엉겅퀴(Cirsium setidens), 분취(Saussurea seoulensis), 요강나물(Clematis fusca var. coreana), 은분취(Saussurea gracilis), 지리대사초(Carex okamotoi), 참꿩의다리(Thalictrum actaefolium var. brevistylum) 등 7종류였으며, 귀화식물은 달맞이꽃(Oenothera odorata), 망초(Erigeron canadensis), 미국가막사리(Bidens frondosa), 서양민들레(Taraxacum officinale) 등 4종류가 출현하였다. 귀화식물은 종다양성을 저하시키며, 특히 지형적으로나 진화적으로 격리되어 있는 경우 자생식물의 존속에 심각한 영향을 줄 가능성이 있으므로(Sherly, 2000) 귀화식물이 조사된 대암산과 백석산은 매우 낮은 피도를 보였다 하더라도 귀화식물의 빠른 번식력을 감안할 때 이에 대한 관리 대책이 필요할 것으로 사료된다.
- 자생지에서 조사된 146 분류군의 피도와 빈도를 기초로 상대피도와 상대빈도에 의한 중요치를 산출한 결과는 Table 2와 같다. 중요치는 금강초롱꽃이 8.87%로 가장 높게 나타났으며, 다음으로는 대사초(Carex siderosticta, 8.67%), 단풍취(Ainsliaea acerifolia var. subapoda, 7.10%), 실새풀(Calamagrostis arundinacea, 6.79%), 뱀고사리(Athyrium yokoscense, 5.33%), 노루오줌(Astilbe rubra, 3.11%) 등의 순으로 높게 나타났고 이 분류군들은 대부분의 지역에서도 높은 값을 보여 금강초롱꽃과 친화도가 높은 종류로 생각된다. 상층 수목 중 교목층의 우점종으로는 신갈나무(Quercus mongolica)가 가장 많은 빈도와 피도를 보였으며, 다음으로는 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla), 피나무(Tilia amurensis), 고로쇠나무(Acer mono), 층층나무(Cornus controversa) 등이 우점종으로 확인되었다.
- 그 결과 환경요인과 토양분석 결과는 각 지수들과 상관성을 보이지 않은 반면 상층수목의 피도는 종풍부도, 종다양도, 우점도, 균등도 및 금강초롱꽃의 피도와 연관성이 높은 것으로 나타났다. 즉, 교목층과 아교목층의 피도가 높을수록 금강초롱꽃의 피도가 높은 것으로 확인되었고, 종풍부도와 종다양도 역시 교목층과 아교목층의 피도에 대해 정의 상관관계를 보였으며, 상대적으로 우점도는 부의 상관을 형성하였다. Yoo 등(2000)은 금강초롱꽃의 재배시 차광이 금강초롱꽃 생육에 긍정적인 영향을 주는 것을 실험적으로 증명하였는데 실제 자생지에서도 상층수목에 신갈나무, 물푸레나무, 고로쇠나무 등 낙엽활엽수에 의한 차광이 이루어진 지역이 나출되어 있는 지역에 비해 높은 피도를 보여 생육상태가 양호한 것으로 나타났으며, 금강초롱꽃과 친화도가 높은 초본류들 역시 일정한 차광 하에서 원활한 생육을 보였다.
- 이러한 토양은 통기가 잘되고 뿌리의 생육에는 유리하나 수분유지능력이 떨어져 미세한 입자로 구성된 토양보다 잠재적인 비옥도가 낮은 특징을 가지고 있다(Kim 등, 2007). 토양 내 수분함량을 나타내는 포장용수량은 평균 23.95%로 나타났으며, 일산이 29.67%로 가장 높았고, 백석산은 16.40%로 가장 낮았다(Table 4).
- 금강초롱꽃 자생지 10개 지역 토양의 물리적 특성을 조사한 결과 토성은 사양토가 6지역으로 가장 많았으며, 양토와 양질 사토가 각각 2지역으로 조사되었다(Table 4). 토양의 모래, 미사, 점토는 각각 82.50-44.06%, 45.31-6.25%, 11.25-3.44%의 구성비를 보였고, 전체지역의 평균은 각각 63.07%, 28.83%, 8.10%로 확인되었다. 이 결과는 우리나라 평균 산림토양의 구성비인 모래 37.
- 토양의 화학적 특성 중 유기물 함량은 평균 12.28%로 나타났다(Table 5). 기존 연구(Kim 등, 1996a)에 따르면 금강초롱꽃 자생지의 유기물함량은 10.
후속연구
- brevistylum) 등 7종류였으며, 귀화식물은 달맞이꽃(Oenothera odorata), 망초(Erigeron canadensis), 미국가막사리(Bidens frondosa), 서양민들레(Taraxacum officinale) 등 4종류가 출현하였다. 귀화식물은 종다양성을 저하시키며, 특히 지형적으로나 진화적으로 격리되어 있는 경우 자생식물의 존속에 심각한 영향을 줄 가능성이 있으므로(Sherly, 2000) 귀화식물이 조사된 대암산과 백석산은 매우 낮은 피도를 보였다 하더라도 귀화식물의 빠른 번식력을 감안할 때 이에 대한 관리 대책이 필요할 것으로 사료된다. 한편, 자생지 중 설악산과 점봉산의 경우 금강초롱꽃 자생지 주변에는 조릿대(Sasa borealis)가 군락을 형성하고 있어 시간이 지남에 따라 조릿대에 의한 물리적 교란(Choi 등, 2000; Kim 등, 1996b)도 우려된다.
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