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문제 정의
- 본 연구는 46년생 잣나무 임분 내에서 서로 다른 강도의 간벌 실시 후 4년이 경과한 시점에서 토양 온도·수분, 임분 내 유입되는 광 유효도 및 직경 생장량을 측정하여 간벌 강도 차이에 따른 간벌 효과의 지속성을 구명하기 위하여 실시되었다.
제안 방법
- 시험지 임분 내 반경 10 m의 원형 고정 조사구 3개소를 설치한 후 간벌 실시 전후에 수고와 흉고직경 등을 전수 조사하였으며, 2004년 간벌 전후의 임분 상황은 Table 2에 제시하였다. 2004년 간벌 실시 후 직경생장측정기(band dendrometer, Austria)를 대조구 4개, T45 처리구 6개, T60 처리구 3개씩 흉고 직경 높이에 설치한 후 2008년까지 한 달 간격으로 0.01 mm 단위까지의 직경생장 변화량을 조사하였다.
- 2008년 6월 초 대조구를 포함한 각 간벌 처리구에 토양 온도(ECT, Decagon Devices, Inc.) 및 수분 센서(EC-5, Decagon Devices, Inc.)를 낙엽층을 제거한 토심 10 cm 깊이에 매설한 후 데이터 로거(Em5b, Decagon Devices, Inc.)에 연결하여 1시간 간격으로 토양 온도 및 수분을 측정하였다. 토양 온도 및 수분 자료는 토양 안정화를 위해 약 2개월 후인 2008년 8월부터의 자료를 유효한 것으로 간주하여 2009년 7월 15일까지 약 1년간의 측정 자료를 이용하여 처리간 비교를 실시하였다.
- 각 처리구 내에서의 PAR 측정값들은 측정일의 기상 조건이 서로 다르고, 동일 측정 지점의 측정 시간을 정확히 일치시키기 어려운 관계로 그 절대값들을 상호 비교하기에는 다소 어려움이 있기 때문에, 측정 시 주변의 임목들로부터 일사량의 방해를 받지 않는 나지에서의 PAR 값을 조사하여 각 처리구간의 평균 광 투과율과 상호 비교하였다. 그 결과 각 처리구는 나지에 유입되는 전광(100%)에 비해 광 투과율이 대조구, T45, T60 각각 10.
- 간벌 강도별 처리에 따른 임분 내 광 환경 변화를 측정하기 위하여 대조구 포함 각 간벌 처리구 내 3곳의 고정된 지점에서 2008년 5월부터 2009년 7월까지 동절기를 제외하고 한 달 간격으로 지표면과 수평을 유지하면서‘AccuPAR Ceptometer(Model LP-80, Decagon Devices, Inc.)’을 이용 photosynthetically active radiation(PAR, 400~700 nm)을 조사하였다.
- 임분 내 유입되는 광량은 하층식생 및 관목층 등에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에 측정 위치 인근의 하층 식생은 제거하였다. 방위계를 이용하여 4방향(동, 서, 남, 북)의 PAR를 측정(Qi )하였으며, 임분 내 광 조건의 상대값을 계산하기 위하여 임목의 영향을 받지 않는 나지에서도 동시에 PAR(Q0)를 측정하였다.
- 2004년 실시된 간벌 대상목은 피압목, 생장 및 형질 불량목, 우세 목의 생장을 방해하는 임목 등을 직경급이 낮은 임목에서부터 상위의 경급으로 올라가면서 흉고단면적 기준이 충족될 때까지 선정한 후 벌채하였다. 시험지 임분 내 반경 10 m의 원형 고정 조사구 3개소를 설치한 후 간벌 실시 전후에 수고와 흉고직경 등을 전수 조사하였으며, 2004년 간벌 전후의 임분 상황은 Table 2에 제시하였다. 2004년 간벌 실시 후 직경생장측정기(band dendrometer, Austria)를 대조구 4개, T45 처리구 6개, T60 처리구 3개씩 흉고 직경 높이에 설치한 후 2008년까지 한 달 간격으로 0.
- 시험지 잣나무 임분은 2차례(1982년, 1988년) 간벌이 실시되었으며, 2004년 흉고단면적 기준으로 45%(T45)와 60%(T60)를 제거하는 간벌을 추가로 실시하였다. 2004년 실시된 간벌 대상목은 피압목, 생장 및 형질 불량목, 우세 목의 생장을 방해하는 임목 등을 직경급이 낮은 임목에서부터 상위의 경급으로 올라가면서 흉고단면적 기준이 충족될 때까지 선정한 후 벌채하였다.
- )에 연결하여 1시간 간격으로 토양 온도 및 수분을 측정하였다. 토양 온도 및 수분 자료는 토양 안정화를 위해 약 2개월 후인 2008년 8월부터의 자료를 유효한 것으로 간주하여 2009년 7월 15일까지 약 1년간의 측정 자료를 이용하여 처리간 비교를 실시하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 조사 대상지인 잣나무 임분은 국립산림과학원 산림생산기술연구소 관할 광릉시험림 내 해발 180~200 m에 위치하고 있다(N 37° 44' 13.1", E 127° 10' 55.4").
데이터처리
- 수집된 자료는 ANOVA를 이용하여 간벌 강도별 처리에 의한 토양 온도·수분 및 PAR의 유의성을 검정하였으며, 각 처리간 차이가 인정될 경우 5% 유의 수준에서 Duncan's multiple range test를 수행하여 평균간 비교를 실시하였다(SPSS, 2000).
이론/모형
- 엽면적 지수(LAI, Leaf area index)는 ‘Beer-Lambert Law [LAI = -ln(Qi/Q0)/K]’를 이용하였으며, ‘K(light extinction coefficient of the canopy)’ 상수는 0.65값으로 계산하였다 (Wang et al., 1995; Lefrançois et al., 2008).
성능/효과
- 2 mm로 각각 조사되었다. 간벌 처리구(T45와 T60)가 대조구에 비해 직경생장량이 높았으며, 간벌 강도 처리에서는 T45가 T60에 비하여 높았다. 대조구와 T45에서는 경과 연수에 따른 직경생장량 변화가 거의 나타나지 않았으나, T60에서는 간벌 실시 직후 직경생장량이 일시적으로 감소하다가 그 이후 점차 증가하는 경향을 보였다.
- 간벌실시 후 band dendrometer를 이용하여 4년간 측정한 연평균 직경생장량은 대조구 0.4, T45 1.5, T60 1.2 mm로 각각 조사되었다. 간벌 처리구(T45와 T60)가 대조구에 비해 직경생장량이 높았으며, 간벌 강도 처리에서는 T45가 T60에 비하여 높았다.
- 2 mm으로 조사되어 간벌 처리구가 대조구에 비해 직경 생장량이 높았다. 결과적으로 간벌 후 4년이 경과한 시점에서도 토양 온도, 수분 및 임분 내 유입되는 광 유효도는 지속적으로 간벌에 의한 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 각 처리구 내에서의 PAR 측정값들은 측정일의 기상 조건이 서로 다르고, 동일 측정 지점의 측정 시간을 정확히 일치시키기 어려운 관계로 그 절대값들을 상호 비교하기에는 다소 어려움이 있기 때문에, 측정 시 주변의 임목들로부터 일사량의 방해를 받지 않는 나지에서의 PAR 값을 조사하여 각 처리구간의 평균 광 투과율과 상호 비교하였다. 그 결과 각 처리구는 나지에 유입되는 전광(100%)에 비해 광 투과율이 대조구, T45, T60 각각 10.8, 29.8 및 36.4%로 조사되었다. T60 처리구가 T45 처리구에 비하여 전체 조사 기간 내내 높은 광 투과율을 보였는데, 특히 상대 광 투과율은 11월에 측정한 결과에서 각 처리구간 가장 큰 차이를 보여, 같은 시기 처리구 내 측정한 PAR 값과는 그 경향이 반대였다(Figure 4).
- 5℃로 조사되어, 토양 온도의 최고값은 T45 처리구에서, 최소값은 대조구에서 나타났다. 대조 구에서의 토양 온도는 간벌처리구에 비하여 측정기간 내내 낮은 것으로 조사되었으며, 그 차이는 동절기에 더욱 명확하여 영하로 내려가는 것으로 나타났다. 간벌 강도별 처리구 간 비교에서 2008년도에는 그 차이가 거의 나타나지 않았지만 2009년 3월 이후부터 하절기로 접어들면서 T60 처리구가 T45 처리구에 비하여 토양 온도가 더욱 큰 폭으로 상승하였다(Figure 1).
- 05). 대조구 포함 각 처리구에서의 연중 최고 및 최저 토양온도는 각각 대조구에서 21.2, -2.6℃, T45 처리구에서 22.3, 0.3℃, T60 처리구에서 22.1, -0.5℃로 조사되어, 토양 온도의 최고값은 T45 처리구에서, 최소값은 대조구에서 나타났다. 대조 구에서의 토양 온도는 간벌처리구에 비하여 측정기간 내내 낮은 것으로 조사되었으며, 그 차이는 동절기에 더욱 명확하여 영하로 내려가는 것으로 나타났다.
- 본 연구에서 측정 기간 중 평균 PAR는 대조구 44, T45143, T60 178 µmol/m2/sec로 조사되었으며, 평균값 검정에서 대조구 포함 각 처리구 간 통계적으로 유의한 차이가 인정되었다(p<0.05).
- 서로 다른 간벌 강도 시행 후 4년이 경과한 46년생 잣나무(Pinus koraiensis Siebold et Zuccarini) 인공림에서 간벌 강도가 토양 온도, 수분, 광 유효도(photosynthetically active radiation, PAR) 및 직경 생장량 변화에 미치는 초기 영향에 대하여 조사한 결과, 토양 온도는 대조구 포함 각 처리구 사이에서, 수분 함량은 대조구와 간벌 처리구간 통계적으로 그 차이가 인정되었다. 평균 PAR는 대조구, T45및 T60에서 각각 44, 143, 178 µmol/m2/sec로 조사되어 간벌 강도가 증가함에 따라 임분 내로 유입되는 광 유효 도는 증가하였으며, 간벌 후 4년간 측정한 연평균 직경 생장량은 대조구, T45 및 T60에서 각각 0.
- (2004b)은 낙엽송임분 내에서 서로 다른 간벌 강도 실시 후 4년이 경과한 시점에서의 토양 온도를 조사하였는데, 본수 기준 40% 제거구에서의 토양 온도가 가장 낮음을 보고하였고 이는 간벌 후 급격히 증가한 하층식생과 관련이 있다고 해석하였다. 이러한 사실들을 종합하여 볼 때 간벌에 따른 토양 온도의 변화는 간벌 강도와 더불어 잔존 임목 본수가 큰 영향을 주는 요인임을 알 수 있다.
- 조사 전체 기간에서 대조구는 연중 50 µmol/m2/sec 내외의 일정한 값을 나타내고 있었으며, T60이 T45보다 임분 내 유입 되는 PAR가 높은 것으로 나타났으나, 2009년 관측 자료의 경우 2008년에 비하여 그 차이가 크지 않음을 알 수 있었다.
- 측정 기간인 2008년 8월 1일부터 2009년 7월 15일까지의 대조구, T45 및 T60의 평균 토양 수분 함량은 각각 14.3, 16.1, 16.1%로 대조구와 간벌 처리구간에 통계적으로 그 차이가 인정되었다(p<0.05).
- 측정 기간인 2008년 8월 1일부터 2009년 7월 15일까지의 대조구, T45 및 T60의 평균 토양 온도는 각각 8.9, 10.0, 10.2℃이었다. 토양 온도는 간벌 실시 후 대조구에 비해 약 1℃ 이상 증가하는 것으로 조사되었으며, 간벌 강도별 처리구 사이에서는 그 차이가 크지 않았지만 통계적으로는 유의한 차이가 인정되었다(p<0.
- 05). 토양 수분함량은 여름에 가장 높고 겨울에 낮은 것으로 조사되어 일반적인 강수 패턴에 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 2008년 8월을 제외한 전 측정기간 동안 간벌 처리구의 토양 수분함량이 대조구 보다 높은 것으로 나타나 간벌 실시 후 4년이 경과한 시점에서도 간벌에 따른 수관의 강우 차단율 감소가 지속되는 것으로 나타났다(Figure 2).
- 토양 온도는 간벌 실시 후 대조구에 비해 약 1℃ 이상 증가하는 것으로 조사되었으며, 간벌 강도별 처리구 사이에서는 그 차이가 크지 않았지만 통계적으로는 유의한 차이가 인정되었다(p<0.05).
- 평균 PAR는 대조구, T45및 T60에서 각각 44, 143, 178 µmol/m2/sec로 조사되어 간벌 강도가 증가함에 따라 임분 내로 유입되는 광 유효 도는 증가하였으며, 간벌 후 4년간 측정한 연평균 직경 생장량은 대조구, T45 및 T60에서 각각 0.4, 1.5, 1.2 mm으로 조사되어 간벌 처리구가 대조구에 비해 직경 생장량이 높았다.
- 또한, 간벌 쇼크(thinning shock)에 의해 T60 내 개체목의 직경 생장이 T45에 비하여 간벌 직후 일시적으로 둔화되었을 가능성도 있으며 (Harrington and Reukema, 1983), 이러한 영향은 간벌 직후 2006년까지 T60에서의 직경생장량 감소에도 일정 부분 영향을 준 것으로 판단된다. 한편, 간벌 실시 후 4년이 경과한 2008년의 경우 두 간벌처리구 간 직경생장의 차이는 거의 나타나지 않았으며, 직경생장 증가율이 향후 T45보다 T60에서 더 높을 것으로 추정되기 때문에 T60처리 구가 T45 처리구에 비해 향후 지속적으로 간벌에 의한 직경 생장 효과를 나타낼 것으로 판단된다. 그러나, 일반적으로 임목의 생장에 미치는 외적인 요인은 간벌 등을 포함한 임분 관리뿐만 아니라 기후, 지형 및 토양 조건 등이 상호 복합적으로 작용하여 그에 따라 상이할 수 있으므로 향후 이들을 종합적으로 고려하여 보다 면밀한 보완 연구가 수행될 필요가 있다.
후속연구
- 한편, 간벌 실시 후 4년이 경과한 2008년의 경우 두 간벌처리구 간 직경생장의 차이는 거의 나타나지 않았으며, 직경생장 증가율이 향후 T45보다 T60에서 더 높을 것으로 추정되기 때문에 T60처리 구가 T45 처리구에 비해 향후 지속적으로 간벌에 의한 직경 생장 효과를 나타낼 것으로 판단된다. 그러나, 일반적으로 임목의 생장에 미치는 외적인 요인은 간벌 등을 포함한 임분 관리뿐만 아니라 기후, 지형 및 토양 조건 등이 상호 복합적으로 작용하여 그에 따라 상이할 수 있으므로 향후 이들을 종합적으로 고려하여 보다 면밀한 보완 연구가 수행될 필요가 있다.
- , 2005), 간벌 직후가 아닌 일정 시간이 경과한 후 제반 환경인자 및 이에 따른 직경 생장량 변화에 미치는 영향 등 간벌 효과의 지속성과 관련한 연구는 많이 부족한 실정이다. 더욱이 잣나무의 경우 타 수종에 비하여 기상 변동에 상대적으로 민감하게 반응하는 것으로 보고된 바 있어 (한상섭과 박완근, 1988), 간벌 후 임분 내 유입되는 광조건의 변화뿐만 아니라 토양 온도 및 수분 변화 등에 따른 생장량 변화에 대한 조사가 필요하다.
- 본 연구는 다른 간벌 강도 시행 후 4년이 경과한 시점에서 여러 입지 환경과 직경 생장량의 변화를 분석한 결과이므로 향후 간벌 효과의 지속성과 관련한 보다 명확한 자료 습득을 위해서는 장기간의 면밀한 연구가 진행될 필요가 있을 것으로 사료된다. 또한, 간벌 강도에 의해서도 토양의 온도·수분 및 광조건이 상이해지고 직경 생장량 에도 차이가 발생하므로 임분 관리 시 이들을 종합적으로 고려한 다양한 간벌 기법이 각 임분에 적용되어야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구는 다른 간벌 강도 시행 후 4년이 경과한 시점에서 여러 입지 환경과 직경 생장량의 변화를 분석한 결과이므로 향후 간벌 효과의 지속성과 관련한 보다 명확한 자료 습득을 위해서는 장기간의 면밀한 연구가 진행될 필요가 있을 것으로 사료된다. 또한, 간벌 강도에 의해서도 토양의 온도·수분 및 광조건이 상이해지고 직경 생장량 에도 차이가 발생하므로 임분 관리 시 이들을 종합적으로 고려한 다양한 간벌 기법이 각 임분에 적용되어야 할 것으로 판단된다.
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