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문제 정의
- 아직까지 왕제비꽃의 서식지 분포현황이나 자생지의 생육환경, 생장특성, 생리·생태적 연구 및 번식 등에 관한 선행 연구는 거의 없는 상태로, 환경부에서 멸종위기 식물들을 서식지 외에서 보호하기 위해 지정해 놓은 ‘서식지 외 보전기관’들의 지정식물에도 왕제비꽃은 빠져있다. 따라서 본 연구의 목적은 환경부 멸종위기 식물과 산림청 희귀식물로 지정되어 있는 왕제비꽃의 자생지별 식생분포와 종다양성지수 및 토양분석 등을 통하여 인공증식, 자생지의 보호 및 복원을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 실시하였다.
제안 방법
- 2008년 5월~2009년 6월까지 각 지역별로 식생조사를 실시하였으며, 각 방형구 내에 출현한 모든 식물 종들은 교목층(Tree layer : 8 m 이상), 아교목층(Subtree layer : 2-8 m), 관목층(Shrub layer : 0.8-2 m) 및 초본층(Herb layer :0.8 m 이하)으로 구분하여 조사하고, 각 종에 대한 상대빈도, 상대밀도, 상대피도를 구하였다. 이를 활용하여 상대우점치(Importance value : IV)와 평균상대우점치(Mean importance value : MIV)를 산출하였으며(Curtis and McIntosh, 1951), 또한 교목층과 아교목층은 수고, 흉고직경 및 개체수를, 관목층은 개체수를 각각 조사하였다.
- 조사구는 왕제비꽃이 자생하는 5개 지역(강원도 홍천군; 경기도 연인산, 유명산 및 대부산; 충북 월악산)을 대상으로(Figure 1) 10×10 m 방형구를 조사지역별로 각각 2~3개, 총 13개를 설치하고 식생조사 및 토양조사를 실시하였다. 각 지역은 조사를 하기 전 해발고, 방위, 경사, 지형 및 임상 등의 입지환경을 먼저 조사하였다.
- 왕제비꽃 자생지의 토양이화학성 분석을 위하여 각 방형구 내에서 지표의 유기물층을 걷어내고, 깊이 0~15 cm 에서 토양 표본을 채취한 후 음건하여 측정에 사용하였다. 조사항목은 토양산도(pH), 전기전도도(EC), 유기물함량(OM), 전질소(T-N), 유효인산(P2O5), 치환성양이온(K+, Ca2+, Mg2+) 및 양이온치환능력(CEC) 등으로, pH와 EC는2 mm 채로 친 음건토양을 증류수와 1:5(w/w)로 혼합하여 30분간 진탕한 후 진공펌프로 흡입하여 산도측정기와 전도도측정기로 측정하였으며, 유기물함량은 Tyurin법, 전질소는 micro-kjeldahl법, 유효인산은 lancaster법, 치환성 칼륨은 염광분석법 칼슘 및 마그네슘은 EDTA적정법으로 각각 분석하였다.
- 8 m 이하)으로 구분하여 조사하고, 각 종에 대한 상대빈도, 상대밀도, 상대피도를 구하였다. 이를 활용하여 상대우점치(Importance value : IV)와 평균상대우점치(Mean importance value : MIV)를 산출하였으며(Curtis and McIntosh, 1951), 또한 교목층과 아교목층은 수고, 흉고직경 및 개체수를, 관목층은 개체수를 각각 조사하였다.
- 왕제비꽃 자생지의 토양이화학성 분석을 위하여 각 방형구 내에서 지표의 유기물층을 걷어내고, 깊이 0~15 cm 에서 토양 표본을 채취한 후 음건하여 측정에 사용하였다. 조사항목은 토양산도(pH), 전기전도도(EC), 유기물함량(OM), 전질소(T-N), 유효인산(P2O5), 치환성양이온(K+, Ca2+, Mg2+) 및 양이온치환능력(CEC) 등으로, pH와 EC는2 mm 채로 친 음건토양을 증류수와 1:5(w/w)로 혼합하여 30분간 진탕한 후 진공펌프로 흡입하여 산도측정기와 전도도측정기로 측정하였으며, 유기물함량은 Tyurin법, 전질소는 micro-kjeldahl법, 유효인산은 lancaster법, 치환성 칼륨은 염광분석법 칼슘 및 마그네슘은 EDTA적정법으로 각각 분석하였다.
대상 데이터
- 현재 산림청에서 운영하는 자연휴양림이 있으며, 많은 탐방객과 등산객들이 찾고 있어 산림욕장, 야영장 및 등산로 등이 개설되어 있다. 본 연구 조사지역은 산록하단부로 조사지역 중 해발고가 가장 낮고(353~360 m), 등산로 가장자리에 위치하여 사람들에 의한 피해를 가장 많이 입은 지역이기도 하다. 더구나 조사지역 중 왕제비꽃의 개체수가 가장 적어 멸종의 위협이 가장 높을 것으로 생각된다.
- 본 연구에서 왕제비꽃은 강원도 홍천군, 경기도 연인산, 유명산, 대부산 및 충북 월악산 등지에서 자생하고 있었으며, 주로 표고 500 m~850 m의 범위에 남동과 남서방향을 중심으로 2~20o의 경사를 이룬 산록·산복부의 활엽수림 또는 혼효림에 위치하고 있었다.
- 현재 왕제비꽃은 등산로를 중심으로 해서 양쪽으로 분포하고 있는데, 이는 등산로의 개설로 인해 갈라진 것으로 생각되며, 장래 등산로의 확장이나 등산객의 증가시 더욱 피해를 받을 수 있어 보호대책이 필요할 것으로 사료된다. 본 조사지역은 신갈나무-물푸레나무-산뽕나무 군락으로 교목층은 신갈나무(62.6%), 물푸레나무(22.8%) 및 잣나무(14.5%), 아교목층은 산뽕나무(53.1%), 물푸레나무(19.6%) 및 고광나무와 당단풍(13.6%), 관목층은 고광나무(19.2%), 산딸기(16.1%) 및 고추나무(14.3%) 순으로 우점하고 있었다. 초본층은 왕제비꽃이 상대우점도 16.
- 현재 월악산국립공원 측에서 왕제비꽃 자생지의 보호 및 복원에 대한 구체적인 계획을 세우고 지속적인 모니터링을 수행하고 있다. 본 조사지역은 일본잎갈나무-고로쇠나무-물푸레나무 군락으로 조사되었으며, 교목층의 일본잎갈나무는 조림되어진 것으로 하층에 왕제비꽃이 분포하고 있었다. 교목층에는 일본잎갈나무(60.
- 조사구는 왕제비꽃이 자생하는 5개 지역(강원도 홍천군; 경기도 연인산, 유명산 및 대부산; 충북 월악산)을 대상으로(Figure 1) 10×10 m 방형구를 조사지역별로 각각 2~3개, 총 13개를 설치하고 식생조사 및 토양조사를 실시하였다.
데이터처리
- 각 수종간 상관성을 알아보기 위하여 목본층은 비교적 빈도가 높은 18개 수종을 선정하여 2×2분할표에 의한 Chi-square(χ2)검정으로 산출하였다.
- 왕제비꽃 자생지의 초본층을 구성하고 있는 주요 23개 종간 상관성을 알아보기 위하여 Pearson의 상관계수와 Spearman의 순위상관계수를 이용하여 상관분석을 실시하였다(Table 4). 종간 상관관계에 있어서 관중은 물봉선과, 둥굴레는 새콩과, 산박하는 포아풀과 높은 정의 상관관계가 인정되었으며, 민솜대와 이질풀은 높은 부의 상관관계가 인정되었다.
이론/모형
- 하였고, 최대종다양도(Maximum H')는 H' max = logS(S는 종수), 균재도(J')는 J' = H'/H'max 및 우점도는 1-J' 식을 이용하였다(Pielou, 1975). 왕제비꽃 자생지의 군집간 유사성검정은 Sϕrensen(1948)의 유사도지수를 이용하여 구하였다.
- 또는 아무런 상호작용이 없을 수도 있는데, χ2검정은 수종의 출현과 비출현을 바탕으로 분석하는 방법이다(Greig-Smith, 1983; Kim and Kuen, 1991). 초본층은 비교적 피도와 빈도가 높은 23개 종을 선정하여 Pearson의 상관계수와 Spearman의 순위상관계수를 이용하였다(Ludwig and Reynolds, 1988). 각 층위별 구성 종들의 다양성과 균일성을 나타내기 위하여 목본류는 개체수를, 초본류는 피도를 사용하여 Shannon-Wiener의 종다양도(H')를 적용
성능/효과
- 5개 지역간 유사도지수를 분석한 결과(Table 6) 유명산 지역과 월악산 지역이 37.50%로 가장 높은 유사성을 나타냈으며, 홍천군 내면 지역과 월악산 지역이 22.03%로 가장 낮은 유사도지수 값을 나타내었다. 하지만 전체적으로 40% 이하의 유사도를 나타내 낮은 값을 보였는데, 이는 조사지역간 서로 유사한 종의 구성보다는 다소 이질적인 종으로 구성되어 있다는 것을 의미한다.
- 각 종의 개체수 분포정도를 의미하는 균재도은 그 값이 1에 가까울수록 종별 개체수가 균일한 상태를 나타내는데, 조사지역의 경우 목본층은 일본잎갈나무 조림지인 월악산 지역(0.5330)을 제외하면 0.6185~0.8947의 범위에, 초본층은 0.6984~0.8356의 범위에 있어 일부지역은 아직 종간 경쟁이 이루어지고 있지만, 어느 정도 안정된 상태에 접어들고 있다고 사료된다. 조사지역 별 우점도는 목본층의 경우 일본잎갈나무 조림지인 월악산 지역(0.
- 정의상관을 보이는 것은 생육공간을 공동으로 소유하는 수종군을 의미하며, 부의상관은 서로 다른 서식처를 가진 수종군을 의미한다. 따라서 왕제비꽃은 둥굴레, 이질풀과는 유사한 생태적 지위를 가지며, 반면 포아풀과는 이질적인 생태적 지위를 가지는 것을 의미한다.
- 정진현 등(2002)은 1984년부터 1990년까지 전국의 915개 산림토양에 대하여 이화학성 분석을 실시한 결과 pH가 높고 석회암을 모재로 생성된 토양이 많은 강원도 지역이 Ca2+ 함량이 높게 나타나고 있으며, pH가 낮은 충남이나 경남지역의 Ca2+ 함량은 낮게 나타났다고 보고하면서, 치환성양이온의 경우 A층을 기준으로 할 때 일반적으로 산림토양에서 Ca2+> Mg2+> K+> Na+순으로 감소한다고 하였다. 또한 A층을 기준으로 할 때 우리나라 평균 CEC는 12.5cmol(+)/kg라고 하였는데, 조사지역 평균 CEC는 23.45cmol(+)/kg로 약 2배가량 높게 나타나 좋은 토양으로 간주되었다.
- 이번에 조사된 왕제비꽃의 자생지에 대해 종합해 보면, 일본잎갈나무 조림지역인 월악산 지역을 제외하면 자생수종 간 경쟁이 이루어진 후 어느 정도 안정된 상태에 접어들고 있다고 생각된다. 또한 어떤 특정한 1~2종에 의해 우점 되어 있지 않고 다양한 종에 의해 군락이 형성되어 있음을 알 수 있으며, 지역간 서로 유사한 수종의 구성보다는 다소 이질적인 수종으로 구성되어 있는 것으로 조사되었다. 연인산 지역을 제외하면 대부분 개체수가 적고 자연번식률이 낮았으며, 연인산, 유명산 및 월악산 지역은 사람들의 왕래가 많은 등산로 주변에 자생지가 위치하여 등산로의 확장, 토양답압 및 불법채취 등 피해가 우려되므로 보호구역지정, 울타리 설치 등의 물리적 보호 조치뿐만 아니라 증식된 개체의 자생지복원, 서식지 외 보전 등의 생태적 보호조치도 동시에 수반되어야 할 것이다.
- 의 경사를 이룬 산록·산복부 활엽수림 또는 혼효림에 위치하고 있었으며, 경기도뿐만 아니라 강원도 및 충북지역에서도 발견되었다. 또한 토양 내 유기물의 함량이 풍부하며 상대적으로 전질소의 함량은 높고, 인산의 함량은 다소 낮은 산성토양에서 생육하고 있었다. 수종 간 상관관계에 있어서는 둥굴레와 높은 정의 상관관계를 나타내었으며, Spearman의 순위상관에서는 이질풀과 비교적 높은 정의 상관관계가, 포아풀과는 비교적 높은 부의 상관관계를 나타내었다.
- 71)이 조사지역 중 가장 산성화가 덜 진행되었다. 또한, 토양 내 존재하는 이온농도의 지표이며, 식물에 대한 염류장애를 판단하는데 매우 중요한 전기전도도(EC)는 평균 0.30 ds/m로 나타났다.
- 일반적으로 기존도감에는 경기도 및 백두산 지역의 습지에 자생한다고 기록되어 있으나 최근 경기도 뿐 아니라 강원도(삼척, 춘천) 충북(단양, 보은, 옥천)지역에서도 발견되었다고 보고되었다(국가생물종지식정보시스템, 2010). 본 연구에서 발견한 자생지 역시 경기도는 물론 강원도와 충북 지역에서도 발견되었으며, 습지로 보기에는 어려우나 대체로 토양의 습도가 높고 상층부의 수관이 울폐하여 서늘하며 해발 500 m 이상의 비교적 높은 지역이었다.
- 본 연구에서 조사된 왕제비꽃 자생지의 토양을 분석한 결과를 보면, 유기물이 풍부하고 양이온 치환용량이 높으며, 질소의 함량이 높은 산성토양으로, 질소함량에 비해 인산의 함량이 다소 낮게 나타났다. 이는 추후 자생지복원이나 서식지 외 보전 시에 적지를 선정하는데 매우 유용하게 활용될 것이며, 대량증식 체계를 갖추는 데에도 필수적으로 고려되어야 할 것이다.
- 또한 토양 내 유기물의 함량이 풍부하며 상대적으로 전질소의 함량은 높고, 인산의 함량은 다소 낮은 산성토양에서 생육하고 있었다. 수종 간 상관관계에 있어서는 둥굴레와 높은 정의 상관관계를 나타내었으며, Spearman의 순위상관에서는 이질풀과 비교적 높은 정의 상관관계가, 포아풀과는 비교적 높은 부의 상관관계를 나타내었다.
- 검정으로 알아본 결과(Figure 2), 오갈피나무는 회잎나무 및 물참대와, 느릅나무는 돌배나무와, 회잎나무는 고로쇠나무와 정의 상관관계를 나타내었으며, 그 중 느릅나무는 돌배나무와 강한 정의 상관관계를 나타내었다. 신갈나무와 고로쇠나무, 고추나무와 돌배나무, 산뽕나무와 물 참대는 부의 상관관계를 나타내었다.
- 4%)이 차지하고 있었다. 아교목층에서는 산뽕나무, 고추나무 및 딱총나무가 각각 41.4%, 26.0% 및 12.7%순으로 조사되었으며, 관목층에서는 물푸레나무가 24.9%, 생강나무와 딱총나무가 각각14.4%로 조사되었다. 초본층은 멸가치 13.
- 왕제비꽃 자생지에 출현한 목본류들 사이의 상관관계를 χ2검정으로 알아본 결과(Figure 2), 오갈피나무는 회잎나무 및 물참대와, 느릅나무는 돌배나무와, 회잎나무는 고로쇠나무와 정의 상관관계를 나타내었으며, 그 중 느릅나무는 돌배나무와 강한 정의 상관관계를 나타내었다.
- Spearman의 순위상관에서 물봉선은 관중과, 포아풀은 민솜대 및 산박하와 높은 정의 상관관계가 인정되었다. 왕제비꽃은 이질풀과는 비교적 높은 정의 상관관계가, 포아풀과는 비교적 높은 부의 상관관계를 나타내었다.
- 이번에 조사된 왕제비꽃의 자생지에 대해 종합해 보면, 일본잎갈나무 조림지역인 월악산 지역을 제외하면 자생수종 간 경쟁이 이루어진 후 어느 정도 안정된 상태에 접어들고 있다고 생각된다. 또한 어떤 특정한 1~2종에 의해 우점 되어 있지 않고 다양한 종에 의해 군락이 형성되어 있음을 알 수 있으며, 지역간 서로 유사한 수종의 구성보다는 다소 이질적인 수종으로 구성되어 있는 것으로 조사되었다.
- 자생지별, 층위별 출현종수와 Shannon의 종다양성지수, 최대종다양도, 균재도 및 우점도를 조사한 결과(Table 5), 종다양성지수의 경우 목본층은 대부산지역이 0.9656으로 가장 높았으며, 월악산 지역이 0.6816로 가장 낮았다. 초본층의 경우 월악산 지역이 1.
- 왕제비꽃 자생지의 초본층을 구성하고 있는 주요 23개 종간 상관성을 알아보기 위하여 Pearson의 상관계수와 Spearman의 순위상관계수를 이용하여 상관분석을 실시하였다(Table 4). 종간 상관관계에 있어서 관중은 물봉선과, 둥굴레는 새콩과, 산박하는 포아풀과 높은 정의 상관관계가 인정되었으며, 민솜대와 이질풀은 높은 부의 상관관계가 인정되었다. 왕제비꽃은 둥굴레와 높은 정의 상관관계를 나타내었다.
- 4%로 조사되었다. 초본층은 멸가치 13.7%, 산박하 8.3%, 개고사리 6.9% 및 벌깨덩굴 6.5%순으로 우점하고 있었으며, 왕제비꽃의 상대우점도는 3.2%로 나타났다.
- 7%) 순으로 우점하고 있었다. 초본층은 멸가치가 상대우점도 12.4%로 가장 우점하고 있었으며, 주름조개풀이 10.9%, 왕제비꽃, 이삭여뀌 및 광대수염이 각각 4.7% 차지하는 것으로 조사되었다.
- 토양유기물 함량(OM)은 평균 126.21 g/kg(12.6%)으로 우리나라 산림토양 A층의 평균유기물 함량 4.5%에 비해 상당히 높은 값을 나타내고 있으며, 홍천군 내면 지역이 22.8%로 가장 높은 값을, 월악산 지역이 8.1%로 가장 낮은 값을 나타내었다. 토양유기물 함량과 밀접한 상관관계가 있는 것으로 알려진 전질소(T-N) 역시 평균 0.
- 03%로 가장 낮은 유사도지수 값을 나타내었다. 하지만 전체적으로 40% 이하의 유사도를 나타내 낮은 값을 보였는데, 이는 조사지역간 서로 유사한 종의 구성보다는 다소 이질적인 종으로 구성되어 있다는 것을 의미한다. 왕제비꽃의 생육분포에 미치는 요인에는 종간 상관관계 외에 온도, 광도, 상대습도, 해발고, 방위, 토양 등 다양한 환경요인들이 복합적으로 영향을 줄 것으로 사료된다.
- 환경부 지정 멸종위기 식물 II급이자 산림청 지정 희귀식물인 왕제비꽃의 인공증식, 서식지 외 보존, 자생지의 보호 및 복원을 위한 기초 자료를 제공하고자 왕제비꽃이 자생하는 5개 지역의 식생구조와 입지환경을 조사한 결과 대부분 해발고 500 m 이상의 남동, 남서방향을 중심으로 2~20o의 경사를 이룬 산록·산복부 활엽수림 또는 혼효림에 위치하고 있었으며, 경기도뿐만 아니라 강원도 및 충북지역에서도 발견되었다.
후속연구
- 본 연구에서 조사된 왕제비꽃 자생지의 토양을 분석한 결과를 보면, 유기물이 풍부하고 양이온 치환용량이 높으며, 질소의 함량이 높은 산성토양으로, 질소함량에 비해 인산의 함량이 다소 낮게 나타났다. 이는 추후 자생지복원이나 서식지 외 보전 시에 적지를 선정하는데 매우 유용하게 활용될 것이며, 대량증식 체계를 갖추는 데에도 필수적으로 고려되어야 할 것이다.
- 이러한 환경인자들과의 상관관계는 앞으로 왕제비꽃의 번식 및 생리·생태적 연구와 더불어 계속적인 조사를 통하여 향후 자생지 복원을 위한 자료로 활용해야 할 것이다.
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