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문제 정의
- 이에 본 연구는 해발고에 따른 잣나무천연림의 수종구성 및 임분구조와 생장특성을 구명하여 보호의 필요성이 있는 잣나무천연림의 해발고별 기초 생장자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 또한, 각 조사지별 임분구조를 파악하기 위해 교목층의 상대우점치 상위 5개 수종을 기준으로 교목과 아교목을 통합한 후 흉고직경은 4 cm 단위, 수고는 4 m 단위로 구분하여 수종별 직경급 및 수고급 분포특성을 분석하였다.
- 수고는 Vertex Ⅲ 수고측정기를 이용하여 조사하였으며, 수관면적은 4방향(0°, 90°, 180°, 270°)의 수관반경을 측정한 후 Bae and Kim(2000)이 제시한 부분원형계산법에 따라 산출하였다. 또한, 천연잣나무의 수령과 연륜생장 특성을 파악하기 위해 흉고부위에서 총 58개의 목편을 추출하여 매년의 연륜폭을 1/100 mm 단위로 측정하였다.
- 그리고, 조사지별 천연잣나무의 생장특성과 연륜생장량의 차이를 통계적으로 비교하기 위해 ANOVA와 Duncan 검정을 실시하였다. 연륜생장량은 수령 100년 이상의 우세목 연륜폭 측정 자료를 이용하였고, 자료간의 변이를 상대적으로 비교하기 위해 변이계수(CV)를 산출하였으며, 시계열자료의 우연오차에 의한 변동을 제거하기 위해 5년간의 이동평균을 산출한 후 각 조사지별 기본경향 및 추세를 분석하였다.
- 임분 전체의 생육상황을 파악하기 위해 각 조사지의 층위별 상대우점치 상위 5개 수종을 대상으로 ha당 임목본수, 평균흉고직경, 평균수고, ha당 흉고단면적 및 재적을 분석하였으며, 이 때의 흉고단면적과 재적은 표준임업시험실시 요령에 따라 산출하였다(Korea Forest Research Institute, 2002).
- 조사지별 생육상황과 임분구조를 파악하기 위해 2009년 5～8월과 2010년 8월에 임분조사를 실시하였다. 조사는 임분내 우세목의 수고에 따라 반경 10.0 m(314 m2 )와 12.62 m(500 m2)의 원형조사방법을 적용하였으며, 조사개소수와 면적은 Table 1과 같다. 조사항목은 수종, 흉고직경, 수고, 지하고, 수관면적 등이며 흉고직경은 전국산림자원조사요령에 의거 임업경영의 대상이 되는 6 cm 이상의 개체목을 모두 조사하였다(Korea Forest Service, 2000).
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2. 임분조사
조사지별 생육상황과 임분구조를 파악하기 위해 2009년 5～8월과 2010년 8월에 임분조사를 실시하였다. 조사는 임분내 우세목의 수고에 따라 반경 10.
- 62 m(500 m2)의 원형조사방법을 적용하였으며, 조사개소수와 면적은 Table 1과 같다. 조사항목은 수종, 흉고직경, 수고, 지하고, 수관면적 등이며 흉고직경은 전국산림자원조사요령에 의거 임업경영의 대상이 되는 6 cm 이상의 개체목을 모두 조사하였다(Korea Forest Service, 2000). 수고는 Vertex Ⅲ 수고측정기를 이용하여 조사하였으며, 수관면적은 4방향(0°, 90°, 180°, 270°)의 수관반경을 측정한 후 Bae and Kim(2000)이 제시한 부분원형계산법에 따라 산출하였다.
대상 데이터
- 조사지1(N 38° 06′59″～35″, E 128° 27′48″～36″)은 설악폭포와 대청봉 아래의 잣나무천연림으로 평균해발 1,300 m(1,200～ 1,450 m), 경사 15～40°의 남향 및 남서향사면에 위치하고 있다.
- 조사지는 한반도의 고산식물 분포상 북중부아고산 식생대로 분류되는 강원도 설악산의 잣나무천연림이며(Kong, 2002), 해발고에 따라 3개 지역으로 구분하였다. 조사지1(N 38° 06′59″～35″, E 128° 27′48″～36″)은 설악폭포와 대청봉 아래의 잣나무천연림으로 평균해발 1,300 m(1,200～ 1,450 m), 경사 15～40°의 남향 및 남서향사면에 위치하고 있다.
데이터처리
- 그리고, 조사지별 천연잣나무의 생장특성과 연륜생장량의 차이를 통계적으로 비교하기 위해 ANOVA와 Duncan 검정을 실시하였다. 연륜생장량은 수령 100년 이상의 우세목 연륜폭 측정 자료를 이용하였고, 자료간의 변이를 상대적으로 비교하기 위해 변이계수(CV)를 산출하였으며, 시계열자료의 우연오차에 의한 변동을 제거하기 위해 5년간의 이동평균을 산출한 후 각 조사지별 기본경향 및 추세를 분석하였다.
이론/모형
- 수고는 Vertex Ⅲ 수고측정기를 이용하여 조사하였으며, 수관면적은 4방향(0°, 90°, 180°, 270°)의 수관반경을 측정한 후 Bae and Kim(2000)이 제시한 부분원형계산법에 따라 산출하였다.
- 임분조사 자료를 토대로 조사지별 각 수종의 상대적 우세를 비교하기 위해 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치 (Importance Value; I.V.)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Importance Percentage; I.P.)를 교목층과 아교목층에 대해 분석하였고(Brower and Zar, 1977; Choi and Cho, 2009) 이 때의 상대우점치는(상대밀도+상대피도+상대빈도)/3의 식으로 계산하였다.
성능/효과
- 3개 조사지의 교목층과 아교목층을 구성하는 출현종수는 총 27종이며 잣나무, 신갈나무, 전나무, 피나무, 당단풍나무, 고로쇠나무, 산벚나무, 쪽동백나무, 층층나무 등 9개 수종이 3개 조사지에서 공통적으로 출현하고 있다(Table 3). 수종별 상대우점치를 분석한 결과, 조사지1의 교목층은 잣나무(I.
- 각 조사지의 층위별 생육상황을 분석한 결과, 조사지1의 교목층은 우점종인 잣나무와 신갈나무의 ha당 본수가 각각 285본과 193본으로 잣나무의 임분밀도가 높았다(Table 4). 그러나 평균흉고직경과 평균수고는 신갈나무가 더 큰 것으로 나타나 ha당 재적은 신갈나무가 107.
- 각기 다른 해발에서 자생하는 천연잣나무의 생장특성을 비교한 결과, 조사지간 유의한 차이가 있었다(Table 5). 평균해발고 1,300 m인 조사지1의 잣나무는 평균흉고직경과 수고가 각각 25.
- 평균연륜생장량에 대한 조사지별 변이 계수는 조사지1이 31%, 조사지2가 28%, 조사지3이 39%로 나타나 해발고가 가장 낮은 조사지3의 연륜생장 변동폭이 가장 컸다. 또한, 최근 10년간의 평균연륜생장량은 조사지1이 1.2 mm/yr, 조사지2가 0.8 mm/yr, 조사지3이 1.2 mm/yr의 생장량을 보여 해발고가 상대적으로 낮은 조사지2와 3에서 생장감소가 나타났고, 평균연륜생장량 대비 각각 46% 와 53%의 생장감소율을 보였다(Table 6).
- 이는 상대우점치와는 다른 결과인데, 두 우점종간 흉고직경과 임분밀도 차이가 주원인으로 판단된다. 또한, 해발고가 낮은 지역은 우점종인 잣나무의 생육상태가 부수종보다 양호하였으며 상대우점치와 경향이 일치하였다.
- 3개 조사지의 교목층과 아교목층을 구성하는 출현종수는 총 27종이며 잣나무, 신갈나무, 전나무, 피나무, 당단풍나무, 고로쇠나무, 산벚나무, 쪽동백나무, 층층나무 등 9개 수종이 3개 조사지에서 공통적으로 출현하고 있다(Table 3). 수종별 상대우점치를 분석한 결과, 조사지1의 교목층은 잣나무(I.P. 37.7%)와 신갈나무(I.P. 34.2%)가 우점하고 있으며, 아교목층은 전나무(I.P. 31.8%)와 잣나무(I.P. 23.1%)의 상대우점치가 높았다. 교목층의 신갈나무 상대우점치는 조사지1과 해발이 유사한 오대산 비로봉 일대의 신갈나무와 유사하며(Lee et al.
- 연륜생장패턴을 살펴보면 평균해발고 1,300 m의 조사지 1은 0.5～1.8 mm의 범위 내에서 비교적 고른 생장을 지속하고 있으며, 평균해발고 900 m의 조사지2는 0.7～2.4 mm 의 범위 내에서 조사지1보다는 빈번한 증감을 보이는데 최근 생장량의 감소가 타 조사지에 비해 컸다. 평균해발고 600 m의 조사지3은 1.
- 1℃, 강수량은 1,660 mm로 나타나 온대중부 아 고산대의 기후특성을 보이고 있었다(Korea Meteorological Administration, 2010). 자동기상관측시스템 5개 지점의 해발고와 연평균기온간의 선형회귀식을 통해 3개 조사지의 연평균기온을 추정한 결과 -0.53℃/100 m의 기온체감율을 보였고 이에 따라 조사지1은 4.6℃, 조사지2는 6.8℃, 조사지3은 8.4℃로 추정되었다(Table 2).
- 한편, 조사지1의 수고급 분포 범위는 4～20 m이며 종형의 정규분포형태를 취하고 있다. 잣나무는 전체 수고급에 출현하나 주로 8～16 m급에 분포하며, 신갈나무가 8～20 m급에 분포하여 임관상층을 구성하는 것으로 보아 본 조사지는 중층에서 두 우점종간 수고경쟁이 계속되고 있는 것으로 판단된다. 특히, 평균해발고가 1,300 m인 본 조사지에서 수고 20 m가 넘는 신갈나무와 잣나무가 출현하였는데 이는 지리산 서부지역 해발고 1,000 m이상에서 수고 20 m 이상의 임목은 측정되지 않았다는 보고와는 차이가 있었다(Park et al, 2006).
- 평균해발고 1,300 m 지역의 잣나무는 신갈나무와 상대우점치는 유사하나 흉고직경과 수고분포에서 중･ 하위수준을 보인 반면, 평균해발고 900 m이하 지역은 잣나무가 우점종을 이루고 흉고직경과 수고가 신갈나무를 비롯한 부수종에 비해 상위를 점유하고 있다. 잣나무의 생장특성에도 해발고간 유의한 차이가 있는데 평균해발고 1,300 m 지역은 평균수령이 153년으로 가장 많은 반면, 흉고직경과 수고가 25.4 cm와 12.3 m에 불과해 평균해발고 900 m이하 지역에 비해 개체목의 평균단재적이 약 5배 정도 작았다. 연륜생장패턴도 차이가 있는데 해발고가 높은 지역의 잣나무는 소폭의 일정한 생장을 장기적으로 지속하는 반면, 해발고가 낮은 지역은 단기에 큰 폭의 생장을 하고 급격한 감소를 보이고 있다.
- 조사지2의 교목층은 잣나무와 신갈나무가 주로 분포하는데 각각의 ha당 본수는 127본과 199본으로 신갈나무의 임분밀도가 높았다. 그러나 평균흉고직경이 잣나무 44.
- 조사지3의 교목층은 우점종인 잣나무의 ha당 본수가 187본이고 평균흉고직경과 평균수고가 41.7 cm와 22.5 m이며 ha당 재적이 299.9 m3인 것으로 나타나 부수종인 전나무의 ha당 재적과 큰 차이를 보이고 있다. 아교목층은 전나무가 ha당 42본의 밀도로 생육하고 있으며, 잣나무는 ha당 7본 정도 출현하고 있다.
- 5%의 상대우점치를 보였고 잣나무는 출현하지 않았다. 조사지3의 교목층은 잣나무(I.P. 34.6%)가 우점종, 전나무(I.P. 15.2%)가 부수종으로 나타났으나 아교목층에서는 전나무(I.P. 41.0%)가 우점종, 쪽동백나무(I.P. 15.8%)와 당단풍나무(I.P. 13.9%)가 부수종으로 나타났으며 잣나무(I.P. 7.2%)의 상대우점치는 낮았다.
- 조사지별 연륜생장량을 분석한 결과, 조사지1의 평균연륜생장량은 1.1 mm/yr이고 조사지2가 1.5 mm/yr, 조사지3이 2.6 mm/yr의 생장량을 보여 3개 조사지간 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
- 조사지별 직경급 분포를 분석한 결과, 조사지1의 직경급 분포 범위는 8～72 cm이며 직경급 24 cm이하의 임분밀도가 높고 직경급이 커질수록 낮아지는 분포형태를 보여 전형적인 천연림의 직경급 분포 구조를 보이고 있다. 우점종인 잣나무와 신갈나무의 최대 직경급은 각각 52 cm와 72 cm로 나타났는데 잣나무는 주로 44 cm급 이하에서 연속적으로 분포하고 있는 반면 신갈나무는 전체 범위에서 연속적인 분포를 보이고 있다.
- 직경급 분포를 토대로 해발고별 수평적 임분구조의 특징을 살펴보면 해발고가 높은 지역은 신갈나무가 직경급의 상위를 점유하고 전체 범위에서 고른 분포를 보인 반면, 해발고가 낮은 지역은 잣나무의 상위 점유정도가 높고 하위수준까지 연속적으로 분포하고 있어 해발고간 차이가 있었다. 또한, 3개 조사지 모두 직경급 24 cm이하의 임분밀도가 높아 역 “J”형(inverted-J-shaped)의 분포 구조를 보이는데 이는 고유의 생활형이 아교목인 활엽수와 내음성 수종인 잣나무와 전나무 중･ 소경목이 24 cm이하 직경급에서 높은 밀도를 보이기 때문이다.
- 05). 평균연륜생장량에 대한 조사지별 변이 계수는 조사지1이 31%, 조사지2가 28%, 조사지3이 39%로 나타나 해발고가 가장 낮은 조사지3의 연륜생장 변동폭이 가장 컸다. 또한, 최근 10년간의 평균연륜생장량은 조사지1이 1.
- 평균해발고 1,300 m인 조사지1의 잣나무는 평균흉고직경과 수고가 각각 25.4 cm와 12.3 m를 보인 반면, 평균해발고 900 m이하인 조사지2와 3은 40 cm이상의 평균흉고직경과 20 m이상의 수고를 보여 차이가 컸으며, 이에 따른 개체목의 단면적과 재적도 4～5배 정도 차이가 났다(p<0.05).
- 4 mm 의 범위 내에서 조사지1보다는 빈번한 증감을 보이는데 최근 생장량의 감소가 타 조사지에 비해 컸다. 평균해발고 600 m의 조사지3은 1.2～5.0 mm의 범위를 보여 생장량의 증감폭이 가장 컸으며, 다수의 생장정점을 보여 조사지1의 완만한 생장패턴과 대조적이다. 상호비교가 가능한 1900년 대 이후에는 조사지간 생장량의 차이는 있으나 전반적인 생장패턴이 유사하게 나타났는데 특히, 조사지2와 3은 생장 저점과 정점이 나타나는 시기가 대체로 일치하였으며, 조사지1과 2는 1920년 이후의 생장패턴이 유사하였다(Fig.
- 해발고에 따른 우점종 및 부수종의 점유 특성을 보면 교목층은 해발고가 높을수록 신갈나무의 점유정도가 높아지며, 아교목층은 해발고에 따라 잣나무의 점유정도에 차이가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 설악산 대청봉 일대 잣나무천연림의 군락유형 연구결과와 일치하였다(Song and Yun, 2006).
- 해발고에 따른 전반적인 생육상황을 보면 해발고가 높은 지역은 우점종인 신갈나무의 생육상태가 같은 우점종인 잣나무 보다 우세하였다. 이는 상대우점치와는 다른 결과인데, 두 우점종간 흉고직경과 임분밀도 차이가 주원인으로 판단된다.
후속연구
- 이러한 결과는 천연 잣나무의 해발고별 기초 생장자료로서 의미가 있을 것으로 사료되며, 잣나무를 비롯한 한대수종의 해발고에 따른 임분구조와 생장특성을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 그리고, 범지구적 온난화 경향이 지속될 경우 점차 감소할 것으로 보이는 잣나무천연림의 관 리방안 마련을 위해 갱신특성 및 후계림 조성에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 이러한 결과는 천연 잣나무의 해발고별 기초 생장자료로서 의미가 있을 것으로 사료되며, 잣나무를 비롯한 한대수종의 해발고에 따른 임분구조와 생장특성을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다. 그리고, 범지구적 온난화 경향이 지속될 경우 점차 감소할 것으로 보이는 잣나무천연림의 관 리방안 마련을 위해 갱신특성 및 후계림 조성에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 그러나, 장기간에 걸친 임분내 다양한 생육환경의 변화는 천연림의 세대교체에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Youn, 2009). 특히, 후계림 발달에는 임관의 변화와 교란이 직접적인 영향을 미치는 점과(Mori et al., 2007), 음수수종은 모수의 그늘 아래서 타 수종의 간섭이 없을 때 후계림으로 연결이 용이하다는 점을(Szymura, 2005) 고려하면 본 연구대상지의 연속적이고 다층적인 임분구조의 변화와 치수 및 소경목 생육상황 등에 대한 장기간의 모니터링을 기반으로 세대교체 완성여부를 판단해야 할 것으로 사료된다.
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