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문제 정의
- 본 연구는 내장산국립공원 내장산지구를 대상으로 식생 구조를 규명하고 20년간의 식생구조 변화를 비교·분석하여 향후, 내장산국립공원의 식생관리방안 수립을 위한 기초자료를 제공하고자 수행하였다.
제안 방법
- 개체들의 크기를 고려하여 수관층위별로 가중치를 부여한 평균상대우점치(M.I.P.: mean importance percentage)를 {(3×교목층 I.P.)+(2×아교목층 I.P.)+(1×관목층 I.P.)}/6으로 구하였다(Yim et al., 1980; Park et al., 1987).
- 군집별 종의 다양성을 분석하기 위해 종수 및 개체수, Shannon의 종다양도지수(H')(Pielou, 1975), 균재도(J'), 우점도(D), 최대종다양도(H'max)를 분석하였다.
- )를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1977)를 수관층위별로 분석하였다. 상대우점치(importance percentage: I.P.)는 (상대밀도+상대피도)/2로 계산하였으며 수관피도는 흉고단면적을 기준으로 하였다. 개체들의 크기를 고려하여 수관층위별로 가중치를 부여한 평균상대우점치(M.
- 식생조사를 토대로 각 수종의 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치(importance value: I.V.)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1977)를 수관층위별로 분석하였다. 상대우점치(importance percentage: I.
- 연구대상지의 20년간 식생구조 변화를 파악하고자, Lee(1991)의 연구결과 중 조사구 6, 7, 20 등 3개소와 동일 위치에 이번 연구(2010)에서 설치한 조사구 8, 9, 20을 대상으로 굴참나무와 단풍나무를 중심으로 평균상대우점치 등 층위별 수종 간 상대우점치 변화를 비교분석하였다.
- 조릿대 분포변화는 1991년 선행연구(Lee, 1991)를 통해 조사된 46개소와 2010년 조사구 21개소의 조릿대 분포비율을 비교하였으며 조릿대 분포비율과 종다양도와의 관계성을 확인하기 위해 2010년 조사구 21개소의 조사구별 조릿대 분포비율에 따른 종다양도를 분석하였다.
- 군집분류는 TWINSPAN에 의한 classification 분석(Hill, 1979b)과 DCA에 의한 ordination 분석(Hill, 1979a)을 이용하였고, 층위별로 상대우점치에 의한 종조성 특성을 고려하여 분류하였다. 조사구별로 표본목을 선정하여 지상으로부터 1.2m 높이에서 생장추(increment borer)를 이용하여 목편을 추출한 후 수령을 분석하여 군집별 생성의 역사성을 파악하였다. 군집별 종의 다양성을 분석하기 위해 종수 및 개체수, Shannon의 종다양도지수(H')(Pielou, 1975), 균재도(J'), 우점도(D), 최대종다양도(H'max)를 분석하였다.
- -P), 치환성양이온 등 토양의 화학성을 분석하였다. 토양산도는 유리전극법(1:1)으로 실시하였으며 1시간 교반 후 pH meter(TOA HM30V)로 3반복 측정하였다. 유효인산은 Bray No.
- 토양특성에 따른 굴참나무와 단풍나무의 출현특성을 분석하기 위해서 pH, 유기물함량(O.M.), 유효인산(Avail. -P), 치환성양이온 등 토양의 화학성을 분석하였다. 토양산도는 유리전극법(1:1)으로 실시하였으며 1시간 교반 후 pH meter(TOA HM30V)로 3반복 측정하였다.
- 현존식생도를 작성하기 위해 항공사진을 활용하여 침엽수 등과 토지이용지를 추출하였고 이를 기반으로 1/1,000 수치지형도를 이용하여 현장에서 식생 유형과 토지이용 유형별로 블록으로 구획하고 속성을 기록하였다. 현장 조사 결과는 Autocad Map 2004와 ArcMap 10프로그램을 이용하여 헤드업(Head-up) 디지타이징방법으로 도면화하였고, 현존식생 유형별 면적과 비율을 산출하였다.
- 현존식생 유형은 산림지역의 경우, 교목층 수종의 식생상관(vegetational physiognomy)을 바탕으로 분류하였고 사찰, 조경수목식재지 등 산림 외 유형은 토지이용현황을 기준으로 분류하였다. 현존식생도를 작성하기 위해 항공사진을 활용하여 침엽수 등과 토지이용지를 추출하였고 이를 기반으로 1/1,000 수치지형도를 이용하여 현장에서 식생 유형과 토지이용 유형별로 블록으로 구획하고 속성을 기록하였다.
- 현존식생 유형은 산림지역의 경우, 교목층 수종의 식생상관(vegetational physiognomy)을 바탕으로 분류하였고 사찰, 조경수목식재지 등 산림 외 유형은 토지이용현황을 기준으로 분류하였다. 현존식생도를 작성하기 위해 항공사진을 활용하여 침엽수 등과 토지이용지를 추출하였고 이를 기반으로 1/1,000 수치지형도를 이용하여 현장에서 식생 유형과 토지이용 유형별로 블록으로 구획하고 속성을 기록하였다. 현장 조사 결과는 Autocad Map 2004와 ArcMap 10프로그램을 이용하여 헤드업(Head-up) 디지타이징방법으로 도면화하였고, 현존식생 유형별 면적과 비율을 산출하였다.
대상 데이터
- 연구대상지는 내장산국립공원의 내장산지구 내 서래봉(624m) 및 월령봉(427m)을 포함한 원적계곡 일대 유역권이었으며, 현존식생 조사면적은 1,486,800m2이었다(Figure 1). 현존식생과 식생구조 조사시기는 2010년 6월이었다.
- 조사구는 20m×20m(400㎡) 크기의 방형구 21개소를 설정하였으며 조사구 중 3개소는 20년간 식생구조 변화를 파악하기 위해 과거 Lee(1991)가 연구한 내장산지구의 식생구조 조사구와 동일한 위치에 설치하였다.
- 조사구는 해발 300m 이하에 설정하였으며 경사도는 4~33°, 주향은 남향 이었다.
데이터처리
- 21개 조사구에 대하여 TWINSPAN에 의한 classification 분석을 실시하였다. 제 1단계(level 1) 제 1 division에서는 느티나무(+), 단풍나무(+)의 출현유무에 따라 2개의 그룹으로 나누어졌으며, 제 2단계(level 2) 제 2 division에서는 산벚나무(+)의 출현유무에 따라 2개의 그룹으로 분리되었으며, 제 3 division에서는 나도밤나무(+)의 출현유무에 따라 2개의 그룹으로 분리되었다.
이론/모형
- , 1987). 군집분류는 TWINSPAN에 의한 classification 분석(Hill, 1979b)과 DCA에 의한 ordination 분석(Hill, 1979a)을 이용하였고, 층위별로 상대우점치에 의한 종조성 특성을 고려하여 분류하였다. 조사구별로 표본목을 선정하여 지상으로부터 1.
- 토양산도는 유리전극법(1:1)으로 실시하였으며 1시간 교반 후 pH meter(TOA HM30V)로 3반복 측정하였다. 유효인산은 Bray No. 1법에 따라 정량화하였고 치환성양이온 중 Ca2+, Mg2+는 EDTA법, K+는 원자흡광분광 분석기(SP-9, UNCAM Co., U.K.)로 정량화하였다.
성능/효과
- 1991년과 2010년 모두 조사구별로 조릿대의 피도를 분석한 결과, 1991년(조사구 46개소)의 조릿대 피도는 5∼100%였고, 2010년(조사구 21개소) 조릿대 피도는 4∼80%로 조릿대 분포면적은 20년간 다소 줄어든 것으로 판단되었다. 1991년과 2010년 동일조사구를 비교분석한 결과, 비교조사구 1(1991년 조사구 7과 2010년 조사구 9)에서는 조릿대 피도가 85%에서 65%으로 감소하였고, 비교조사구 2(1991년 조사구 6과 2010년 조사구 8)에서는 80%에서 78%으로 감소하였다. 하지만 비교조사구 3(1991년 조사구 20과 2011년 조사구 20)에서의 조릿대 피도는 10%에서 28%으로 증가하여 내장산지구 전체적으로는 감소하는 경향을 보였으나 일부지역에서는 다소 증가한 것으로 판단되었다(Table 7).
- 1991년과 2010년 모두 조사구별로 조릿대의 피도를 분석한 결과, 1991년(조사구 46개소)의 조릿대 피도는 5∼100%였고, 2010년(조사구 21개소) 조릿대 피도는 4∼80%로 조릿대 분포면적은 20년간 다소 줄어든 것으로 판단되었다.
- 제 1단계(level 1) 제 1 division에서는 느티나무(+), 단풍나무(+)의 출현유무에 따라 2개의 그룹으로 나누어졌으며, 제 2단계(level 2) 제 2 division에서는 산벚나무(+)의 출현유무에 따라 2개의 그룹으로 분리되었으며, 제 3 division에서는 나도밤나무(+)의 출현유무에 따라 2개의 그룹으로 분리되었다. TWINSPAN에 의한 classification 분석 결과, 총 4개 군집으로 분류되었으며, 군집 Ⅰ은 조사구 4, 5, 9(3개 조사구), 군집 Ⅱ는 조사구 8, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 20(8개 조사구), 군집 Ⅲ은 조사구 1, 6, 7, 15, 16, 18, 19, 21(8개 조사구) 군집 Ⅳ는 조사구 2, 3(2개 조사구)이 해당되었다(Figure 2).
- 조사구는 해발 300m 이하에 설정하였으며 경사도는 4~33°, 주향은 남향 이었다. 교목층은 평균수고 15~20m, 평균흉고직경 24~47cm, 식피율 70~90%로 우점종은 소나무, 굴참나무, 개서어나무 등 이었으며, 아교목층은 평균수고 6~9m, 평균흉고직경 5~12cm, 식피율 20~80%로 우점종은 졸참나무, 개서어나무, 당단풍나무, 단풍나무 등 이었고, 관목층은 평균수고 1.5m이하, 식피율 25~95% 이었다. 전반적으로 교목층에서는 중대경목의 수목이 생육하고 있었고, 아교목층에서는 소경목이 차대를 형성하고 있어 대부분 다층구조를 이루고 있었다(Table 2).
- 8%) 등이 출현하였다. 군집 Ⅰ은 교목층에서 소나무와 굴참나무가 우점하는 군집이었으나 아교목층에서는 소나무와 굴참나무의 세력이 미약하였으며 개서어나무와 졸참나무가 경쟁하며 천이가 진행되는 것으로 판단되었다. 관목층에서는 쇠물푸레나무와 덜꿩나무의 세력이 상대적으로 우세하였다.
- 군집별 표본목의 수령 및 생장량을 분석한 결과, 군집 Ⅰ(소나무-굴참나무군집)의 소나무는 32년생이었고 생장량이 시간이 지남에 따라 감소하였고, 졸참나무는 36년생으로서 생장량이 감소하고 있으나 소나무와 비교해 상대적으로 생장이 양호하였다. 군집 Ⅱ(굴참나무군집)에서 굴참나무는 64년생이었고 초기 생장은 양호하였으나 지속적으로 연륜생장량이 감소하였고, 졸참나무와 경쟁관계를 갖고 있어 생장량 증가가 둔화될 것으로 판단되었다. 군집 Ⅲ(개서어나무군집)의 경우, 초기에는 졸참나무(46년생)의 생장량 증가폭이 컸으나 1980년대 이후부터는 개서어나무(45년생)의 생장량이 우세하였다.
- 군집 Ⅲ(개서어나무군집)은 4개의 조사구(2, 3, 5, 19)가 포함되었으며, 교목층에서는 개서어나무(I.P.: 27.7%)가 우점종이었고, 졸참나무(I.P.: 14.7%), 느티나무(I.P.: 13.9%), 굴피나무(I.P.: 9.7%) 등이 출현하였다. 아교목층에서는 단풍나무(I.
- 1%) 등이 출현하였다. 군집 Ⅳ는 교목층에서 느티나무, 단풍나무, 고로쇠나무, 층층나무 등 다양한 낙엽활엽수가 경쟁하였으며 아교목층에서도 아교목성상인 단풍나무가 우점하였으나 고로쇠나무, 비목나무, 층층나무 등이 경쟁하고 있어 낙엽활엽수군집을 유지할 것으로 판단되었다. 관목층에서는 단풍나무, 박쥐나무, 작살나무 등이 고루 분포하였다.
- 군집별 표본목의 수령 및 생장량을 분석한 결과, 군집 Ⅰ(소나무-굴참나무군집)의 소나무는 32년생이었고 생장량이 시간이 지남에 따라 감소하였고, 졸참나무는 36년생으로서 생장량이 감소하고 있으나 소나무와 비교해 상대적으로 생장이 양호하였다. 군집 Ⅱ(굴참나무군집)에서 굴참나무는 64년생이었고 초기 생장은 양호하였으나 지속적으로 연륜생장량이 감소하였고, 졸참나무와 경쟁관계를 갖고 있어 생장량 증가가 둔화될 것으로 판단되었다.
- 군집별로 상대우점치 분석 결과를 살펴보면(Table 3), 군집 Ⅰ(소나무-굴참나무군집)은 3개의 조사구(4, 9, 21)가 포함되었으며, 교목층에서는 소나무(I.P.: 39.3%)와 굴참나무(I.P.: 32.2%)가 우점종이었고, 졸참나무(I.P.: 23.9%)가 출현하였다. 아교목층에서는 개서어나무(I.
- , 2002)와 일치하였다. 단풍나무군집은 pH, 유기물함량, 치환성양이 온함량, 유효인산이 높을수록, 상대우점치가 높게 나타났으며, 주로 습윤한 사면과 계곡부에서 나타나 두 수종의 생육적지에 차이가 있었다.
- 이는 참나무류군집에서 개서어나무군집으로 발달하는 단계에 있음을 반증해 주었다. 본 군집은 개서어나무군집을 유지하며 극상림을 이룰 것으로 판단되었다. 군집 Ⅳ(낙엽활엽수혼효군집)의 경우 단풍나무(54년생)와 층층나무(47년생), 느티나무(53년생), 고로쇠나무(35년생)의 생장량을 보면, 종간경쟁이 진행되고 있는 것으로 판단되었다(Figure 4).
- 식생구조 분석 결과, 굴참나무는 낙엽활엽수혼효군집→개서어나무군집→소나무-굴참나무군집→굴참나무군집 순으로 평균상대우점치 값이 높았으며 단풍나무는 굴참나무군집→소나무-굴참나무군집→개서어나무군집→낙엽활엽수혼효군집 순으로 평균상대우점치가 높았다.
- 연구대상지의 현존식생 조사분석 결과 소나무군집 3개 유형, 비자나무군집 1개 유형, 졸참나무군집 2개 유형, 굴참나무군집 4개 유형, 느티나무군집 4개 유형, 산벚나무군집 1개 유형, 개서어나무군집 3개 유형 등 기타 지역을 포함하여 총 26개 유형으로 분류되었다. 맹아력이 강하고 척박한 건조지에서도 생육이 좋은 굴참나무군집(17.
- 6%)는 세력이 다소 증가하였다. 이차 천이식생인 참나무류의 세력은 그대로 유지하고 있었으며, 소나무는 도태되었고 온대림의 극상수종으로 알려진 개서어나무의 세력은 증가하여 장기적으로는 극상림으로 발달할 것으로 예측되었다. 비교조사구 2(1991년 조사구 7과 2010년 조사구 9)에서는 소나무(I.
- 조사구 간의 상이성을 바탕으로 조사구를 배치하는 ordination 분석결과 왼쪽에서부터 크게 3개 군집으로 분리되었는데, 군집 Ⅰ은 조사구 4, 9, 21(3개 조사구), 군집 Ⅱ는 조사구 5, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 20(9개 조사구), 군집 Ⅲ은 1, 2, 3, 6, 7, 15, 16, 18, 19(9개 조사구)이었다. DCA 제 1축과 제 2축의 eigenvalue가 각각 0.
- 토양의 화학적 특성으로서 굴참나무군집은 pH, 유기물 함량, 치환성양이온함량, 유효인산이 낮을수록 상대우점치가 높았으며, 주로 건조한 사면에서 나타났다(Table 6). 이는 굴참나무군집은 칼륨, 전 질소, 유효인산 등 양료가 적은 환경에 분포한다는 연구결과(Lee et al.
- 현존식생 및 식생구조 분석결과, 소나무 도태, 굴참나무 및 졸참나무 등 참나무류의 세력 확장, 개서어나무의 세력 증가, 낙엽활엽수 유지 등 20년 전 Lee(1991)의 천이경향 예측과 같이 극상림으로 천이가 발달하고 있는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 Lee(1991)의 연구결과를 활용한 식생구조 변화를 비교분석하는데 있어서 조사구 크기가 1991년에는 500m2, 2010년에는 400m2로 설정되어 면적이 달랐고, 고정조사구가 아닌 점에서 연구의 한계가 있었다.
후속연구
- 현존식생 및 식생구조 분석결과, 소나무 도태, 굴참나무 및 졸참나무 등 참나무류의 세력 확장, 개서어나무의 세력 증가, 낙엽활엽수 유지 등 20년 전 Lee(1991)의 천이경향 예측과 같이 극상림으로 천이가 발달하고 있는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 Lee(1991)의 연구결과를 활용한 식생구조 변화를 비교분석하는데 있어서 조사구 크기가 1991년에는 500m2, 2010년에는 400m2로 설정되어 면적이 달랐고, 고정조사구가 아닌 점에서 연구의 한계가 있었다. 향후 고정조사구 설치 등 지속적인 식생 모니터링과 함께 조릿대의 분포면적 변화, 식생경관 변화 등 국립공원 자연자원의 체계적인 관리를 위한 연구가 이루어져야 할 것이다.
- 본 연구에서는 Lee(1991)의 연구결과를 활용한 식생구조 변화를 비교분석하는데 있어서 조사구 크기가 1991년에는 500m2, 2010년에는 400m2로 설정되어 면적이 달랐고, 고정조사구가 아닌 점에서 연구의 한계가 있었다. 향후 고정조사구 설치 등 지속적인 식생 모니터링과 함께 조릿대의 분포면적 변화, 식생경관 변화 등 국립공원 자연자원의 체계적인 관리를 위한 연구가 이루어져야 할 것이다.
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