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문제 정의
- 따라서 본 연구는 I영급 금강소나무를 대상으로 용기묘를 통해 양묘된 후 조림된 임분과 모수에 의해 천연하종갱신된 두 임분의 생장량과 연년 직경·수고생장을 비교 분석함으로써, 성립방법이다른 두 임분에 대해 유시생장 발달특성을 밝히는데 그 목적이 있다.
- 본 연구는 강원도 강릉시 왕산면(37° 36'N, 128° 45'E)과 성산면(37° 46-53'N, 128° 42-45'E)에 자생하는 I영급 금강소나무를 대상으로 각 지역의 임분에서 대기환경에 의한 생장 차이를 최소화하기 위해 지리적으로 가장 가까운 두 임분을 선택하여 조사하였다.
제안 방법
- 0 cm 두께의원판을 채취하여 연년 직경생장량을 측정하였고, 절간과 절간 사이의 간격을 측정하여 연년 수고생장량을 측정하였다. 각 부위별 건중량은 줄기와 가지, 잎, 뿌리로 구분하여 종이봉투에 담아 건조기(Dry-oven)에 90℃에서 48시간 동안 건조하여 0.1 g 단위까지 측정하였다. 측정된 직경과 수고생장량, 각 부위별 건중량은 두 임분간의 차이를 비교하기 위해 SPSS 17.
- 또한 정인구(1981)는 토양의 물리적 성질이 임목생장에 미치는 영향이 크지만 토양의 화학적 성질도 매우 중요한 임목생장의 요인이 된다는 것을 입증한 바 있다. 따라서 본 연구에서도 천연갱신된 임분과 인공조림된 임분에서 토양의 화학적 성질이 상이하다면 이는 조림방법에 따른 생장의 차이로 볼 수 없기 때문에 조사 임분 간의 토양의 화학적 성질을 비교분석하였다.
- 토양 시료의 채취 지점은 10 m×10 m 방형구 내에서 낙엽층과 지표면의 교란을 받지 않고 주위 임분을 대표할 수 있는 3곳을 선택하여 3반복 실시하였다. 또한 토양교란을 최소화하기 위하여 조사목을 굴취하기 전에 토양조사를 먼저 수행하였으며, 채취도구는 용적이 400 cc인 간이토양시료채취기(Soil core sampler)를 이용하였다. 채취된 토양은 실험실로 운반하여 결합된 토괴를 고무망치로 가볍게 분쇄하여 환기가 잘되는 장소에서 항량이 될 때까지 풍건시켰다.
- 본 연구는 대기와 보광지역에서 직경과 수고생장량 및 각 부위별 건중량과 구성비를 비교하여, 천연갱신과 인공조림에 의해 성립된 금강소나무 임분의 초기생장 특성을 비교 분석하였다. 본 연구결과 금강소나무의 초기생장은 천연적으로 갱신된 임분과 식재에 의해 조림된 임분간에 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 선정된 조사목은 각 입목을 중심으로 반경 50 cm의 토양을 파고 모든 뿌리를 굴취하여 흙을 털어낸 후 실험실로 운반하였고, 각 부위별 Biomass를 측정하기 위해 지표면에 가장 인접한 뿌리를 기준으로 약 2 cm 정도 간격을 두고 절단하여 지상부와 지하부로 구분하였으며, 지상부는 다시 줄기, 가지, 잎으로 구분하였다.
- 지상부에 대한 조사로는 수고와 근원경(Diameter at root collar, DRC)을 측정하였으며, 임목의 연년별 생장을 알아보기 위해 2 cm 높이의 근주부분에서 약 1.0 cm 두께의원판을 채취하여 연년 직경생장량을 측정하였고, 절간과 절간 사이의 간격을 측정하여 연년 수고생장량을 측정하였다. 각 부위별 건중량은 줄기와 가지, 잎, 뿌리로 구분하여 종이봉투에 담아 건조기(Dry-oven)에 90℃에서 48시간 동안 건조하여 0.
- 치환성 양이온은 토양 5 g에 1N-초산암모늄(pH 7.0)용액 25 mL을 넣고 30분간 진탕 추출 후 원자흡광분석기(Analyst 400, Perkin Elmer 社, USA)로 분석하였으며, 치환성 음이온은 EC측정에 사용한 여액을 Sepak C18 카트리지에 통과시켜 용존 유기물을 제거하고, 0.45 µm Membrane filter로 여과한 후에 이온크로마토그래피(DX-500 system, Dionex Co. 社, USA)를 이용하여 분석하였다.
- 토양 pH는 각 임분의 층위별 토양에 대해 토양시료 5 g와 증류수 25 mL를 취하고 유리막대로 잘 저어준 뒤 1시간이 경과한 후 pH 표준액으로 보정한 pH-meter를 이용하여 60초 이내에 그 값을 읽어주는 방법으로 3반복 측정하여 그 평균값을 구하였고, 토양 EC는 풍건 토양 10 g에 증류수 50 mL을 가하고 왕복진탕기에 넣고 분당 60 stroke 진탕 후 여과지(Toyo No. 2)로 여과한 후 여액을 EC meter를 이용하여 측정하였다(농촌진흥청, 2000).
- 토양 조사 항목은 토양 pH, EC(전기전도도), 치환성 양이온(K+, Mg2+, Na+, Ca2+)과 음이온(PO43−, SO42−, NO3−, Cl-)을 조사하였다.
대상 데이터
- 조사목의 선정은 강릉지역 산림조사부를 참조하여 그동안 인위적, 자연적 교란이 없었거나 미미하였던 것으로 추정되는 임분에 대하여 10 m×10 m의 방형구를 설치하여 피압목, 폭목, 정단부 피해목 등의 생장불량목을 제외한 생육이 건전한 입목을 대상으로 각 임분에서 10본씩 총 40본을 선정하여 조사하였다.
- 토양 시료의 채취 지점은 10 m×10 m 방형구 내에서 낙엽층과 지표면의 교란을 받지 않고 주위 임분을 대표할 수 있는 3곳을 선택하여 3반복 실시하였다.
데이터처리
- Date were compared at two levels : (1) between two different stand types for each annual diameter growth with a t-test (and indicate significance at 5% and 1% levels, respectively), (2) between 1-7 years growth at site level with a Duncan's new multiple range test (Different letters mean statistical differences at 5% level).
- Date were compared at two levels : (1) between two different stand types for each annual height with a t-test (and indicate significance at 5% and 1% levels, respectively), (2) between 1-7 years growth at site level with a Duncan's new multiple range test (Different letters mean statistical differences at 5% level).
- 측정된 직경과 수고생장량, 각 부위별 건중량은 두 임분간의 차이를 비교하기 위해 SPSS 17.0 프로그램을 이용하여 T-test를 실시하였고, 각 부위별 평균차이를 비교하기 위해 Duncan's new multiple range test를 실시하였다.
이론/모형
- 또한 식물생장에 중요한 역할을 하는 주요 양이온과 음이온을 분석하기 위해 토양 및 식물체 분석법(농촌진흥청, 2000)에 따라 토양을 전처리 하였다. 치환성 양이온은 토양 5 g에 1N-초산암모늄(pH 7.
성능/효과
- 각 부위별 건중량 비교에서 대기지역은 줄기에서만 천연갱신된 임분이 더 높은 값을 나타내었고(p<0.01), 가지와 잎, 뿌리, 전체 건중량은 두 임분간에 통계적 유의차가 인정되지 않았다.
- 각 연년별 생장량을 비교해 보면, 1년째의 생장은 인공조림된 임분의 생장이 더 우수하나, 2년째부터의 생장은 천연갱신된 임분의 생장이 더 우수한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 김동근과 서형민(2005)이 소나무의 직파조림묘와 식재조림묘의 수고생장을 비교한 연구에서 3년째부터 파종묘의 수고생장이 더 우수하다는 보고와 일치하는 결과를 나타내었다.
- 대기와 보광지역의 천연갱신 임분과 인공조림 임분의 7년간 연년 수고생장량을 비교한 결과(Table 6), 대기지역의 천연갱신된 임분에서 전체 수고는 128.2 cm이었고, 연년생장량은 18.3 cm/year로 나타났으며, 인공조림된 임분에서의 전체 수고는 83.9 cm, 연년생장량은 12.0 cm/year으로 나타나 전체 수고와 연년생장량 모두 인공조림된 임분보다 천연갱신된 임분이 우수한 생장을 보였다(p<0.01).
- 대기와 보광지역의 천연갱신된 임분과 인공조림된 임분의 연년 직경생장을 비교한 결과(Table 5), 대기지역 전체 직경생장(7년간 생장)은 두 임분이 유사한 값(Nrs : 2.46 cm, Ps : 2.52 cm)을 나타내었지만, 보광지역의 직경생장은 천연갱신된 임분(3.90 cm)이 인공조림된 임분(2.61 cm)보다 매우 우수한 생장을 나타내었다(p<0.01).
- 대기지역의 치환성양이온 함량 차이는 Na+의 경우 두 임분이 같은 값을 나타내었고, K+(Nrs:0.25, Ps:0.22), Mg2+(Nrs:0.51, Ps:0.34), Ca2+(Nrs:0.86, Ps:0.66)는 모두 천연갱신된 임분이 인공조림된 임분에 비하여 더 높은 값을 나타내었으며, 보광지역에서는 두 임분의 유사한 값을 나타내어 토양의 화학적 성질로 인한 두 임분간의 생장량 차이는 미비할 것으로 생각된다.
- 대기지역의 토양 pH는 천연갱신 임분에서 pH 5.5, 인공조림된 임분이 pH 5.7로 나타났으며, 보광지역의 pH는 천연갱신 임분과 인공조림 임분 모두 pH 5.4로 같은 값을 나타내었다(Table 1). 정진현 등(2002)은 우리나라 산림토양의 평균 pH가 A층이 5.
- 두 지역의 인공조림된 임분에서 1-3년 사이의 생장이 공통적으로 감소하는 현상은 이식에 따른 환경의 급변과 뿌리의 활착이 수고의 생장에 영향을 미친 것으로 생각되며, 4년째부터는 수고생장량이 다소 높아지는 것으로 보아, 뿌리가 활착되고 이로 인해 수고생장에 좋은 영향을 미치는데 어느 정도 기간이 요구된다고 생각된다.
- 또한 각 부위별 대 지상부 비와 줄기당 잎과 가지의 비율에서도 두 지역 모두 천연갱신된 임분과 인공조림된 임분간에 상이한 결과를 나타내었는데(Table 4), 줄기 대 지상부 비(S/AB ratio)는 천연갱신된 임분이, 침엽 대 지상부 비(N/AB ratio)는 인공조림된 임분이 유의적(p<0.01)으로 큰 값을 나타내었으며, 가지대 지상부 비(B/AB ratio)에서는 천연갱신과 인공조림된 임분간에 통계적 유의차가 나타나지 않았다.
- 반면, 인공조림된 임분은 대기지역에서 침엽(34.9%) > 가지(23.8%) > 줄기(21.5%) >뿌리(19.8%)의 순이었으며, 보광지역에서도 침엽(28.2%)> 가지(25.4%) > 줄기(23.6%) > 뿌리(22.4%)의 순으로 나타나, 침엽의 구성비가 줄기의 구성비 보다 많은 것으로 나타났으며, 천연갱신된 임분과 다른 구성비를 나타내었다.
- 반면, 주요 치환성 음이온의 함량차이는 각 임분간에 조금 다르게 나타났는데, 대기지역에서 PO43−(Nrs:0.10, Ps:0.20)과 Cl−(Nrs:13.70, Ps:18.80)는 인공조림 임분이 천연갱신 임분보다 높은 함량을 보였으며, SO42−(Nrs:14.00, Ps:9.90)와 NO3−(Nrs:0.30, Ps:0.10)은 천연갱신 임분이 인공조림 임분보다 함량이 높게 나타났다(Table 1).
- 연년별 직경생장을 살펴보면, 대기지역 천연갱신된 임분에서의 생장량은 2-5년 사이에는 증가하였으나, 5-7년 사이에는 생장량이 다소 줄어드는 경향을 나타내었고, 인공조림된 임분에서는 1년째 생장량보다 2년째 생장량이 큰 폭으로 줄어드는 경향을 보였으며, 2년째 이후에는 꾸준히 증가하는 경향을 나타내었다. 보광지역 천연갱신된 임분에서의 생장량은 2-7년 사이의 생장이 큰 폭으로 증가하였으며, 인공조림된 임분에서도 2-7년 사이의 생장이 꾸준히 증가하였고, 6-7년에는 다소 줄어드는 경향을 보였다. 인공조림된 임분에서 1-2년 사이의 연년생장량이 대기지역과 같이 큰 폭으로 줄어드는 경향을 나타내었는데, 이는 식재목이 이식되기 전 유묘 생장단계에서 주어지는 포지의 좋은 환경이 직경생장에 영향을 미친것이라 생각되며, 2-5년 사이에 생장량이 천연갱신 임분보다 적은 이유는 인공조림에 따른 생육환경의 급변과 이식 스트레스로 인해 초기 직경생장에 부정적 영향을 끼쳤을 것으로 생각된다.
- 본 연구는 대기와 보광지역에서 직경과 수고생장량 및 각 부위별 건중량과 구성비를 비교하여, 천연갱신과 인공조림에 의해 성립된 금강소나무 임분의 초기생장 특성을 비교 분석하였다. 본 연구결과 금강소나무의 초기생장은 천연적으로 갱신된 임분과 식재에 의해 조림된 임분간에 차이가 있는 것으로 나타났다. 수고생장은 천연갱신된 임분이 인공조림된 임분보다 유의적으로 높은 생장을 나타내었고 각 부위별(줄기, 가지, 침엽, 뿌리) 지상부와 지하부의 구성비에서는 두 조사지역 모두 천연갱신 임분의 경우 줄기의 구성비가 가장 높게 나타난 반면, 인공조림 임분에서는 침엽의 구성비가 가장 높게 나타났다.
- 수고생장은 천연갱신된 임분이 인공조림된 임분보다 유의적으로 높은 생장을 나타내었고 각 부위별(줄기, 가지, 침엽, 뿌리) 지상부와 지하부의 구성비에서는 두 조사지역 모두 천연갱신 임분의 경우 줄기의 구성비가 가장 높게 나타난 반면, 인공조림 임분에서는 침엽의 구성비가 가장 높게 나타났다. 뿌리 대 지상부 건중량비, 줄기당 침엽의 비율, 줄기당 가지의 비율, 가지당 잎의 비율은 두 지역 모두 인공조림 임분이 천연갱신 임분보다 그 값이 높게 나타났다. 따라서 매년 많은 면적이 조림되고 있는 현 국내 여건을 고려할 때 추후 다양한 수종과 영급을 대상으로 천연림과 인공림의 생장 특성과 뿌리발달 특성에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 선정된 조사목의 평균 수령은 대기와 보광지역의 천연갱신된 임분이 각각 7.3(±0.5), 7.9(±0.3)년 이었으며, 인공조림된 임분은 두 지역 모두 7.0년 이었다.
- 수고는 두 지역에서 모두 천연갱신된 임분이 인공조림된 임분에 비해 매우 큰 값을 나타내었고(p<0.01), 근원경은 보광지역에서만 천연갱신된 임분이 인공조림된 임분보다 더 좋은 생장을 나타내었다(p<0.01)(Table 2).
- 본 연구결과 금강소나무의 초기생장은 천연적으로 갱신된 임분과 식재에 의해 조림된 임분간에 차이가 있는 것으로 나타났다. 수고생장은 천연갱신된 임분이 인공조림된 임분보다 유의적으로 높은 생장을 나타내었고 각 부위별(줄기, 가지, 침엽, 뿌리) 지상부와 지하부의 구성비에서는 두 조사지역 모두 천연갱신 임분의 경우 줄기의 구성비가 가장 높게 나타난 반면, 인공조림 임분에서는 침엽의 구성비가 가장 높게 나타났다. 뿌리 대 지상부 건중량비, 줄기당 침엽의 비율, 줄기당 가지의 비율, 가지당 잎의 비율은 두 지역 모두 인공조림 임분이 천연갱신 임분보다 그 값이 높게 나타났다.
- 연년별 직경생장을 살펴보면, 대기지역 천연갱신된 임분에서의 생장량은 2-5년 사이에는 증가하였으나, 5-7년 사이에는 생장량이 다소 줄어드는 경향을 나타내었고, 인공조림된 임분에서는 1년째 생장량보다 2년째 생장량이 큰 폭으로 줄어드는 경향을 보였으며, 2년째 이후에는 꾸준히 증가하는 경향을 나타내었다. 보광지역 천연갱신된 임분에서의 생장량은 2-7년 사이의 생장이 큰 폭으로 증가하였으며, 인공조림된 임분에서도 2-7년 사이의 생장이 꾸준히 증가하였고, 6-7년에는 다소 줄어드는 경향을 보였다.
- 보광지역 천연갱신된 임분에서의 생장량은 2-7년 사이의 생장이 큰 폭으로 증가하였으며, 인공조림된 임분에서도 2-7년 사이의 생장이 꾸준히 증가하였고, 6-7년에는 다소 줄어드는 경향을 보였다. 인공조림된 임분에서 1-2년 사이의 연년생장량이 대기지역과 같이 큰 폭으로 줄어드는 경향을 나타내었는데, 이는 식재목이 이식되기 전 유묘 생장단계에서 주어지는 포지의 좋은 환경이 직경생장에 영향을 미친것이라 생각되며, 2-5년 사이에 생장량이 천연갱신 임분보다 적은 이유는 인공조림에 따른 생육환경의 급변과 이식 스트레스로 인해 초기 직경생장에 부정적 영향을 끼쳤을 것으로 생각된다.
- 주요 치환성양이온 함량은 두 임분 모두 Ca2+가 가장 많이 존재하는 것으로 나타났으며, 다음으로 Mg2+>K+>Na+순이었다(Table 1).
- 줄기당 침엽의 비율(N/S)과 줄기당 가지의 비율(B/S)도 두 지역 모두 인공조림된 임분이 천연갱신된 임분보다 유의적으로 높은 값을 나타내었으며(p<0.01, 0.05), 가지당 잎의 비율(N/B)도 인공조림된 임분이 유의적(p<0.01, 0.05)으로 높은 값을 나타내었다.
- 천연갱신된 임분의 각 부위별 구성비는 대기지역에서 줄기(34.5%) > 가지(26.8%) > 침엽(24.2%) > 뿌리(14.5%) 순으로 나타났으며, 보광지역은 줄기(33.4%) > 침엽(26.3%)> 가지(25.0%) > 뿌리(15.4%)의 순으로 나타나, 줄기의 구성비가 가장 높게 나타났으며, 뿌리의 구성비가 가장 낮은 것으로 나타났다(Table 3).
후속연구
- 뿌리 대 지상부 건중량비, 줄기당 침엽의 비율, 줄기당 가지의 비율, 가지당 잎의 비율은 두 지역 모두 인공조림 임분이 천연갱신 임분보다 그 값이 높게 나타났다. 따라서 매년 많은 면적이 조림되고 있는 현 국내 여건을 고려할 때 추후 다양한 수종과 영급을 대상으로 천연림과 인공림의 생장 특성과 뿌리발달 특성에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다. 또한 인공조림을 실시할 경우 야기되는 임목의 초기 수고생육의 저하, 각 부위별 구성비의 불균형 등을 해결할 수 있는 식재방법 등에 대한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이다.
- 따라서 매년 많은 면적이 조림되고 있는 현 국내 여건을 고려할 때 추후 다양한 수종과 영급을 대상으로 천연림과 인공림의 생장 특성과 뿌리발달 특성에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다. 또한 인공조림을 실시할 경우 야기되는 임목의 초기 수고생육의 저하, 각 부위별 구성비의 불균형 등을 해결할 수 있는 식재방법 등에 대한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이다.
- 이러한 결과는 인공식재 후 활착 스트레스와 생육환경의 급변 등 뿌리의 초기생장에 불리한 요인으로 인하여 나타난 결과로 생각되며, 사막이나 수목한계선과 같은 열악한 환경에서 임목 전체에서 뿌리가 차지하는 비율이 높아진다는 보고(Rodin and Bacilevich, 1967; Caldwell and Fernandez, 1975; Rundel, 1980)가 이를 뒷받침하고 있다. 또한 천연갱신 임분과 인공조림 임분간의 초기 뿌리 생장이 수목의 후기생 장에 지속적으로 미치는 영향을 파악하기 위해서는 다양한 영급에 대한 조사가 이루어져야 할 것이다.
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