[국내논문]강원도 남부지역에서 소나무림 벌채 후 초기 종조성 변화 Early Successional Change of Vegetation Composition After Clear Cutting in Pinus densiflora Stands in Southern Gangwon Province원문보기
강원도 남부 지역의 발달단계가 다른 소나무림 벌채지에서 16년 동안의 식생 변화를 연구하였다. 교란 후, 천이 궤적 및 환경 변화를 온도, 상대습도, 서열분석(Detrended Correspondence Analysis, DCA), Multiple Responses Permutation Procedure(MRPP) 및 지표종 분석(Indicator Species Analysis, ISPAN) 등을 통하여 분석하였다. 벌채 직후, 수관열림도는 대조구와 비교하여 세 배(1yr 68.3% 및 R1 23.0%)로 급격히 증가한 후 감소하였으나, 상대습도는 비교적 작은 변화(약 6% 감소)를 나타내었다. DCA 결과, 벌채 후 초기에는 종조성이 이질적으로 변화하였으나, 점차 벌채 이전(대조구)의 것과 유사하게 발달하였다. MRPP 결과, 각 발달 단계(1yr, 3yr, 10yr 및 16yr)의 종 조성은 대조구(R1, R3, R10 및 R16)의 것과 유의한 차이를 보였다. 1yr 및 3yr에서는 목본성 종이, 10yr 및 16yr에서는 초본 종들이 주요 종으로 분석되어, 교란 직후에는 목본성 종들이 활발한 재생을 나타내며, 이후 초본 식생이 발달하는 것을 보였다. 연구 대상지역의 천이는 초기 식물상 조성 모델로 설명할 수 있을 것으로 판단된다.
강원도 남부 지역의 발달단계가 다른 소나무림 벌채지에서 16년 동안의 식생 변화를 연구하였다. 교란 후, 천이 궤적 및 환경 변화를 온도, 상대습도, 서열분석(Detrended Correspondence Analysis, DCA), Multiple Responses Permutation Procedure(MRPP) 및 지표종 분석(Indicator Species Analysis, ISPAN) 등을 통하여 분석하였다. 벌채 직후, 수관열림도는 대조구와 비교하여 세 배(1yr 68.3% 및 R1 23.0%)로 급격히 증가한 후 감소하였으나, 상대습도는 비교적 작은 변화(약 6% 감소)를 나타내었다. DCA 결과, 벌채 후 초기에는 종조성이 이질적으로 변화하였으나, 점차 벌채 이전(대조구)의 것과 유사하게 발달하였다. MRPP 결과, 각 발달 단계(1yr, 3yr, 10yr 및 16yr)의 종 조성은 대조구(R1, R3, R10 및 R16)의 것과 유의한 차이를 보였다. 1yr 및 3yr에서는 목본성 종이, 10yr 및 16yr에서는 초본 종들이 주요 종으로 분석되어, 교란 직후에는 목본성 종들이 활발한 재생을 나타내며, 이후 초본 식생이 발달하는 것을 보였다. 연구 대상지역의 천이는 초기 식물상 조성 모델로 설명할 수 있을 것으로 판단된다.
Vegetation changes were studied for 16 yr in clearcut logged Pinus densiflora forests in the southern Gangwon-do province in Korea by applying chronosequence approach. Ambient temperature and relative humidity, Detrended Correspondence Analysis (DCA), Multiple Responses Permutation Procedure (MRPP),...
Vegetation changes were studied for 16 yr in clearcut logged Pinus densiflora forests in the southern Gangwon-do province in Korea by applying chronosequence approach. Ambient temperature and relative humidity, Detrended Correspondence Analysis (DCA), Multiple Responses Permutation Procedure (MRPP), Indicator Species Analysis (ISPAN) were used to examine successional trajectory and compositional changes. After clearcutting, canopy openness was increased abruptly at three folds (1yr 68.3% and R1 23.0%) and then decreased, but relative moisture was slightly decreased (6%) compare to control site. In the result of DCA, right after clear cutting, vegetation composition was developed heterogeneously compared to control sites, and then approached to control sites within 16 years. Based on MRPP, species composition of each developmental stages (1yr, 3yr, 10yr and 16yr) revealed signigicant differences to that of control vegetation (R1, R3, R10 and R16). Indicator species in 1yr and 3yr samples included various woody species rather than herbaceous species, but in 10yr and 16yr, herbaceous were more abundant. Earlier succession of pine forests likely can explain to Initial Floristic Composition (IFC) Model.
Vegetation changes were studied for 16 yr in clearcut logged Pinus densiflora forests in the southern Gangwon-do province in Korea by applying chronosequence approach. Ambient temperature and relative humidity, Detrended Correspondence Analysis (DCA), Multiple Responses Permutation Procedure (MRPP), Indicator Species Analysis (ISPAN) were used to examine successional trajectory and compositional changes. After clearcutting, canopy openness was increased abruptly at three folds (1yr 68.3% and R1 23.0%) and then decreased, but relative moisture was slightly decreased (6%) compare to control site. In the result of DCA, right after clear cutting, vegetation composition was developed heterogeneously compared to control sites, and then approached to control sites within 16 years. Based on MRPP, species composition of each developmental stages (1yr, 3yr, 10yr and 16yr) revealed signigicant differences to that of control vegetation (R1, R3, R10 and R16). Indicator species in 1yr and 3yr samples included various woody species rather than herbaceous species, but in 10yr and 16yr, herbaceous were more abundant. Earlier succession of pine forests likely can explain to Initial Floristic Composition (IFC) Model.
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문제 정의
비교적 천이 초기의 궤적을 분석한 결과로써, 정확한 교란 후 식생의 발달을 관찰하기에는 부족하다. 그러나 본 연구는 각 단계의 교란지 인접 지역에서 대조 자료를 획득하여 해석의 신뢰성을 향상시켰다. 교란 후 식생의 발달을 분석하여 군집의 회복력 등을 엄밀히 분석하기 위해서는 벌채 이전의 식생 및 이후의 식생을 고정 조사지를 설치하여 관찰하는 것이 기본이지만, 우리나라에서는 본 연구와 같이 간접적인 분석 방법만이 이루어지고 있다.
그러나 넓은 면적으로 분포하고 있으며 자원으로서 효용성이 높은 소나무림에서의 벌채 또는 간벌 후 식생 재생 기작에 대한 연구는 미흡하다. 본 연구는 소나무림 벌채지의 초기 천이 경로 및 종조성 변화를 통하여 군집의 회복력 (resilience) 또는 저항성 (resistance)# 분석 하고자 한다.
제안 방법
and Meftbrd, 1999). DCA에서, 네 지역의 대조 구를 하나로(R) 묶어서 분석하였고, 벌채 이전의 식생 조성으로 삼았다. 군집 속성 변화는 각 단계별 평균을 구한 후 대조구의 것과 비교하였다.
각 방형구의 상단에서 수관열림도(Canopy Openness, %) 측정을 위한 어안렌즈 영상을 촬영하였다(Mikon D90, 렌즈 Sigma 4.5 mm; F2.8 EX DC CIRCULAR FISHEYE). 영상은 지상 1 m에서 획득하였고, 분석은 Gap Light Analyzer v2.
및 방형구법을 적용하여 실시하였다. 각 벌채지 및 인접 임분에서 등고선과 평행한 방향으로 일정 간격(10 m)Sl 20 m 선조사구를 설치하였다. 각 선에서 5 m 간격으로, 5개 소방형구(1 mx] m)로 구성된 방형구 (5)를 직각 방향으로 설치하였다.
각 벌채지 및 인접 임분에서 등고선과 평행한 방향으로 일정 간격(10 m)Sl 20 m 선조사구를 설치하였다. 각 선에서 5 m 간격으로, 5개 소방형구(1 mx] m)로 구성된 방형구 (5)를 직각 방향으로 설치하였다.
각 조사지역에서 그곳과 인접 숲의 환경 및 식생을 선조사법 및 방형구법을 적용하여 실시하였다. 각 벌채지 및 인접 임분에서 등고선과 평행한 방향으로 일정 간격(10 m)Sl 20 m 선조사구를 설치하였다.
교란지의 기상 변화를 분석하기 위해 온도(Temperature, °C) 및 상대습도(relative humidity, %)를 측정하였다 (HOBO PRO Relative Humidity and Temperature Data Logger, Onset Computer Cooperation). 기상 요인의 측정은 R3 및 R16, 3yr 및 16yr 조사지 의 중심에서 11일 동안(9월 30일-10월 10일) 측정하였다.
DCA에서, 네 지역의 대조 구를 하나로(R) 묶어서 분석하였고, 벌채 이전의 식생 조성으로 삼았다. 군집 속성 변화는 각 단계별 평균을 구한 후 대조구의 것과 비교하였다. 식물 종은 생활형군(교목류, 아교목류 및 관목류)으로 구분한 후 단계 별 평 균을 분석하였다.
Onset Computer Cooperation). 기상 요인의 측정은 R3 및 R16, 3yr 및 16yr 조사지 의 중심에서 11일 동안(9월 30일-10월 10일) 측정하였다. 측정된 값들은 10시에서 16 시 사이의 값을 평균하여 분석하였다.
대조지역 및 각 교란 이후 발단 단계의 지표종을 분석하였다(Table 5). 벌채 이전 (대조구)의 지표종은 생강나무, 노박덩굴 및 개옻나무의 3종으로 나타났다.
설치에 의 한 연구가 필요하다. 본 연구에서 , 발달단계가 다른 벌채 지역과 대조 지역의 식생을 분석하여 환경, 식생 조성의 발달, 주요 구성종의 특성 등을 분석하였다. 비교적 천이 초기의 궤적을 분석한 결과로써, 정확한 교란 후 식생의 발달을 관찰하기에는 부족하다.
식물 종은 생활형군(교목류, 아교목류 및 관목류)으로 구분한 후 단계 별 평 균을 분석하였다. 본 연구에서는 단계별 측정 항목의 차와 같은 통계학적 유의성보다는 경향성 분석에 중점을 두었다. 다변량 및 단변량 분석은 PC-ord 4.
군집 속성 변화는 각 단계별 평균을 구한 후 대조구의 것과 비교하였다. 식물 종은 생활형군(교목류, 아교목류 및 관목류)으로 구분한 후 단계 별 평 균을 분석하였다. 본 연구에서는 단계별 측정 항목의 차와 같은 통계학적 유의성보다는 경향성 분석에 중점을 두었다.
대상 데이터
lyr 조사구를 제외한 나머지 조사지에서, 식목 작업 후 풀베기와 같은 관리 작업이 이루어지지 않은 지소를 선정하였다. lyr 조사지는 2008년 10월부터 2009년 2월까지 벌채 작업이 이루어졌고, 현장조사 시기까지 식목작업과 같은 관리 가 이루어지지 않았다.
7년 [1 yr]지역) 지역의 벌채지역을 연구 장소로 선정하였다(Figure 1). 각각의 조사지 인접 소나무림에서 대조 자료 (R)를 획득하였다(R1, R3, R10 및 R16). 조사지역 선정은 태백국유림관리소, 삼척국유림관리소 및 삼척시 산림조합의 자문을 구하여 선정하였다.
강원도 삼척의 소나무림 벌채지역 및 인접지에서 현장 조사를 실시하였다. 다양한 연령의 벌채지에서 인접지의 나이 및 입지 등이 유사한 지역(상관의 균질성, 사면 중부 등)을 선택하여(Inoiiye et al.
실시하였다. 다양한 연령의 벌채지에서 인접지의 나이 및 입지 등이 유사한 지역(상관의 균질성, 사면 중부 등)을 선택하여(Inoiiye et al., 1987; Pickett, 1989), 서식지 특성에 의한 이질적 식생 발달 가능성을 최소화하였고, 삼척시 하장면(벌채 후 3년 [3yr], 10년 [10yr], 16년 [16yr] 지역)과 도계읍(벌채 후 0.7년 [1 yr]지역) 지역의 벌채지역을 연구 장소로 선정하였다(Figure 1). 각각의 조사지 인접 소나무림에서 대조 자료 (R)를 획득하였다(R1, R3, R10 및 R16).
회복을 나타내었다(Figure 1). 본 연구의 대상이 된 벌채지역은 개벌 지역으로써, 매우 강한 수준의 교란이 발생한 곳이다. 이러한 교란 후 임지의 온 .
각각의 조사지 인접 소나무림에서 대조 자료 (R)를 획득하였다(R1, R3, R10 및 R16). 조사지역 선정은 태백국유림관리소, 삼척국유림관리소 및 삼척시 산림조합의 자문을 구하여 선정하였다.
주변 식생은 모든 조사구에서 소나무림이었고, 임분의 연령은 40~60년이었다. 현장 조사는 개발지 역(주거지 , 농경지 및 도로)에서 최소 100 m 이상 떨어진 장소에서 실시하였다. 조사 지소의 평균 해발, 사면방향 및 경사는 각각 690 m, 220° 및 18° 이었다(Table 1).
데이터처리
각 천이 단계에서, 종조성 변화는 Detrended correspon dence analysis(DCA, Hill and Gauch, 1980), Multiple response permutation procedure(MRPP) 및 지표종 분석 (Indicator species analysis, ISPAN)을 이용하여 분석하였다(McCune and Meftbrd, 1999). DCA에서, 네 지역의 대조 구를 하나로(R) 묶어서 분석하였고, 벌채 이전의 식생 조성으로 삼았다.
8 EX DC CIRCULAR FISHEYE). 영상은 지상 1 m에서 획득하였고, 분석은 Gap Light Analyzer v2.0 프로그램을 이용하였다. 촬영은 직사광의 영향을 최소화 할 수 있도록 흐린 날 또는 해 뜨기 전.
기상 요인의 측정은 R3 및 R16, 3yr 및 16yr 조사지 의 중심에서 11일 동안(9월 30일-10월 10일) 측정하였다. 측정된 값들은 10시에서 16 시 사이의 값을 평균하여 분석하였다.
이론/모형
식물의 동정은 이창복(1993), 국명 및 학명은 국립수목원 . 한국식물분류학회(2007)를 따랐다.
성능/효과
10yr에서는 큰까치수염 , 넓은잎외 잎쑥, 선밀나물, 참취, 큰기름새, 세잎양지꽃, 잣나무, 실새풀, 개갈퀴, 잔털제비꽃, 으아리, 수리취 및 뱀고사리 등의 초본 13종이 유의 한 지표종으로 분석되었고, 잣나무가 유일한 목본 식물이었다. 16yr에서는 둥굴레, 광릉갈퀴, 가는잎그늘사초, 대사초, 우산나물, 민둥갈퀴 , 노루오줌, 모시대, 맑은대쑥, 물개암나무, 노린재나무, 고깔제비꽃, 참조팝나무, 미역취, 잔대, 노루발, 나비나물, 잔털벚나무, 둥근털제비꽃, 꽃며느리밥풀 및 은분취 등 21종의 초본과 물개암나무, 노린재나무 등의 관목 종들이 유의 한 지표종으로 분석 되 었다.
lyi에서는 굴참나무, 싸리, 붉나무, 졸참나무, 고사리, 마타리 및 호랑버들의 7종이 지표종으로 분석되었고, 고사리, 마타리 및 호랑버들과 같은 열린 환경을 선호하는 종들이 포함되어있었다. 3yr에서는 식재종인 자작나무, 쇠물푸레나무, 소나무, 산딸기, 철쭉, 뚝갈, 진달래, 신갈나무, 산앵도나무, 멍석딸기, 두릅나무 및 기름나물의 12종이 유의한 지표종으로 분석되었으며, 교목 및 관목의 목본 식물이 대부분을 차지하였고, 멍석딸기, 두릅나무 및 기름나물과 같은 열린 환경을 선호하는 식물들이 포함되었다.
3yr의 평균 온도는 20.2, 인접 숲 내부인 R3에서는 17.6 로써, 벌채지 기온이 숲 속보다 약 15% 높았고, 16yr는 14.4, R16에서는 16.5로 분석되어, 벌채지 기온이 약 13% 낮았다. 3直의 평균 상대습도는 51.
또한 다양한 방향으로 식생이 발달하는 것이 나타났다. MRPP 결과(Table 4), 각 벌채 구와 대조구의 종조성은 유의하게 차이가 있는 것으로 나타났다. 그리고 처리구와 대조구의 차이는 천이 초기 (3yr)에 가장 컸고, 이후 10yr 및 16"서 감소하는 것으로 나타났다(/ 통계 량 참고).
3yr는 자작나무, 10 yr는 잣나무, 16yr는 소나무가 각각 식재되어 있었다. 각 조사지의 구조를 분석한 결과, 평균3=5) 흉고단면적 (area of breast height, 折)은 차이 가 없었고(戶=0.24, ”=0.869), 평균 밀도(stems/ha)는 lyr(1570.0±103.1 stems/ha)이 가장 낮았다(斤3.64, p=0.045) (Table 2). 벌채지역의 주요 임분 재생 종은 신갈나무, 굴참나무 및 졸참나무 등의 참나무류 및 쇠물푸레나무 등 이었다.
이러한 회복능력은 활엽수림 간벌 이후, 종 조성 및 환경 회복 속도와 유사하다. 개벌 후 초기의 비교적 낮은 상대습도 변화 (약 6%)를 통하여 토양습도의 작은 변화를 유추할 수 있으며, 이것은 기존의 구성 종들의 생존과 종조성 회복에 긍정적인 영향을 주었을 것이다. 연구 대상지역에서, 풀베기와 같은 추가적 교란이 없었던 것역 시 식생의 회복에 도움을 주었을 것이다.
벌채 직후(lyr), 수관열림도는 약 세 배 증가하였고(1 yr 68.3% 및 R1 23.0%), 이후 점차 감소하였는데, 16년 경과 후에는 대조구의 절반 수준으로 나타났다(16yr 5.9% 및 R16 9.7%) (Table 3). 한편, 대조구의 환경은 인접 벌채지의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.
것으로 생각된다. 벌채 직후, 열린 서식처를 선호하는 마타리 , 고사리 및 호랑버들 지표종으로 분석되었다. 이후 3yi에서는 자작나무, 소나무, 신갈나무 및 쇠물푸레나무의 교목종, 철쭉, 진달래 및 산앵도나무의 관목종이 주요 지표종으로 분석되었는데, 산림성 목본 종 중심으로 군집의 구성종이 변화하는 것을 나타내었다.
이러한 교란 후 임지의 온 . 습도 및 수관 열림 도는 16년 이내에 교란 이전 수준을 회복하는 것으로 나타났다. 이러한 회복능력은 활엽수림 간벌 이후, 종 조성 및 환경 회복 속도와 유사하다.
벌채 직후, 열린 서식처를 선호하는 마타리 , 고사리 및 호랑버들 지표종으로 분석되었다. 이후 3yi에서는 자작나무, 소나무, 신갈나무 및 쇠물푸레나무의 교목종, 철쭉, 진달래 및 산앵도나무의 관목종이 주요 지표종으로 분석되었는데, 산림성 목본 종 중심으로 군집의 구성종이 변화하는 것을 나타내었다. 이것은 1년생 초본과 같은 침입종들의 역할이 천이 초기에 제한적이라는 것을 말한다.
현장 조사는 개발지 역(주거지 , 농경지 및 도로)에서 최소 100 m 이상 떨어진 장소에서 실시하였다. 조사 지소의 평균 해발, 사면방향 및 경사는 각각 690 m, 220° 및 18° 이었다(Table 1).
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