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문제 정의
- 본 연구는 서울특별시 동국대학교 캠퍼스에 조성되어 있는 옥상녹화지역에서 식생의 입지별 귀화율과 출현 종 조사 그리고 토양의 물리·화학적 분석 및 탄소량 분석을 통해 옥상녹화지역의 식생현황과 토양환경에 대한 기초자료를 제공하기 위해 실시하였다.
제안 방법
- 토양조사는 2012년 9월에 실시하였다. 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 지표로부터 토양 단면을 내어 모래와 부엽토가 혼합되어 만들어진 상부 식생토양(Vegetation Soil)과 펄라이트가 다량 포함되어 있는 하부 배수토양(Drainage Soil)으로 구분하여 조사하였다. 토양의 물리적 특성을 파악하기 위해서 우선 토심을 측정하였으며 견밀도의 경우 미국에서 제조한 Pocket Penetrometer S-170 모델을 사용하여 3회 반복 측정하여 평균값을 이용하였다.
- 관속식물 목록은 Engler의 관속식물분류체계 (Melchior, 1964)에 따라 작성하였으며, 속 이하의 계급은 알파벳(alphabet)순으로 나열하고 학명과 국명은 국가표준식물목록에 준하여 작성하였다. 귀화식물은 대상지에서 출현하는 총 식물 종수에 대한 귀화식물 총 종수의 비율을 산정하여(Numata, 1975) 귀화율을 산출하였다. 대상지들이 조경공간이라는 특성 상 대상지마다 식재된 식물의 종수가 다르기 때문에 귀화율 산출에 필요한 총 종수 산정 시 옥상녹화 이후의 변화 상황만을 고려하기 위하여 식재종은 제외하고 이입종만을 대상으로 하였다.
- 조사 대상지내 출현식물 조사는 2012년 9월에 실시하였다. 동정 및 분류는 현지에서 실시하였으며, 현지에서 동정이 불가능한 경우 날짜, 위치 등의 현장기록과 함께 채집하여 Lee(2003), Lee(2006) 도감을 기준으로 동정 및 분류하였다. 귀화식물은 Park(2009)의 도감을 참고하였다.
- 면적 당 토양의 탄소량(content)을 파악하기 위해 토양의 가비중에 탄소함량을 곱한 후 환산하여 단위면적(1m2)당 깊이별 탄소량을 구하였다. 상록원의 경우 식생토양 토심 7cm 깊이에서 1.
- 서울 소재 동국대학교에 위치한 시공연도와 시공면적이 다른 4곳의 옥상녹화 조성지를 대상으로 시공 후 식생의 변화와 토양특성을 조사 하였다. 대상지의 시공 후 경과 연수는 최소 2년부터 최대 7년이다.
대상 데이터
- 귀화식물은 대상지에서 출현하는 총 식물 종수에 대한 귀화식물 총 종수의 비율을 산정하여(Numata, 1975) 귀화율을 산출하였다. 대상지들이 조경공간이라는 특성 상 대상지마다 식재된 식물의 종수가 다르기 때문에 귀화율 산출에 필요한 총 종수 산정 시 옥상녹화 이후의 변화 상황만을 고려하기 위하여 식재종은 제외하고 이입종만을 대상으로 하였다.
- 본 연구는 옥상녹화 지역 조성 후 식생현황 및 토양환경 특성을 파악하기 위하여 동국대학교 내 상록원, 동국관, 중앙도서관, 정보문화관 건물 옥상녹화지역을 조사지로 선정하였다. 상록원 내 옥상녹화 지역은 2005년에 조성되었으며 면적은 약 700m2이다.
- 토양의 화학적 특성 및 탄소고정량 추정을 위해 각 조사지별로 3개 지점에서 식생토양과 배수토양으로 나누어총 24개의 토양 시료를 채취하였다. 실험실로 운반된 샘플은 자연 건조한 후 토양의 이화학적 특성 분석에 사용하였다(National Institute of Agricultural Science and Technology, 2000).
- 조사 대상지내 출현식물 조사는 2012년 9월에 실시하였다. 동정 및 분류는 현지에서 실시하였으며, 현지에서 동정이 불가능한 경우 날짜, 위치 등의 현장기록과 함께 채집하여 Lee(2003), Lee(2006) 도감을 기준으로 동정 및 분류하였다.
- 토양의 물리적 특성을 파악하기 위해서 우선 토심을 측정하였으며 견밀도의 경우 미국에서 제조한 Pocket Penetrometer S-170 모델을 사용하여 3회 반복 측정하여 평균값을 이용하였다. 토양의 화학적 특성 및 탄소고정량 추정을 위해 각 조사지별로 3개 지점에서 식생토양과 배수토양으로 나누어총 24개의 토양 시료를 채취하였다. 실험실로 운반된 샘플은 자연 건조한 후 토양의 이화학적 특성 분석에 사용하였다(National Institute of Agricultural Science and Technology, 2000).
- 토양조사는 2012년 9월에 실시하였다. 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 지표로부터 토양 단면을 내어 모래와 부엽토가 혼합되어 만들어진 상부 식생토양(Vegetation Soil)과 펄라이트가 다량 포함되어 있는 하부 배수토양(Drainage Soil)으로 구분하여 조사하였다.
이론/모형
- 귀화식물은 Park(2009)의 도감을 참고하였다. 관속식물 목록은 Engler의 관속식물분류체계 (Melchior, 1964)에 따라 작성하였으며, 속 이하의 계급은 알파벳(alphabet)순으로 나열하고 학명과 국명은 국가표준식물목록에 준하여 작성하였다. 귀화식물은 대상지에서 출현하는 총 식물 종수에 대한 귀화식물 총 종수의 비율을 산정하여(Numata, 1975) 귀화율을 산출하였다.
- 동정 및 분류는 현지에서 실시하였으며, 현지에서 동정이 불가능한 경우 날짜, 위치 등의 현장기록과 함께 채집하여 Lee(2003), Lee(2006) 도감을 기준으로 동정 및 분류하였다. 귀화식물은 Park(2009)의 도감을 참고하였다. 관속식물 목록은 Engler의 관속식물분류체계 (Melchior, 1964)에 따라 작성하였으며, 속 이하의 계급은 알파벳(alphabet)순으로 나열하고 학명과 국명은 국가표준식물목록에 준하여 작성하였다.
- 토양 중 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, pH 분석은 1：5법을 활용하였다. 토양 전질소 함량 분석은 Kjeldahl법으로, 유효인산 분석은 Lancaster법을 활용하였고, 치환성 양이온은 EDTA 적정법을 활용하였으며, 토양 내 탄소함량은 건조된 토양을 막자사발을 사용하여 미세분말 형태로 만든 후 탄소분석기(C-N corder)를 이용하여 분석하였다.
- 토양 중 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, pH 분석은 1：5법을 활용하였다. 토양 전질소 함량 분석은 Kjeldahl법으로, 유효인산 분석은 Lancaster법을 활용하였고, 치환성 양이온은 EDTA 적정법을 활용하였으며, 토양 내 탄소함량은 건조된 토양을 막자사발을 사용하여 미세분말 형태로 만든 후 탄소분석기(C-N corder)를 이용하여 분석하였다.
- 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 지표로부터 토양 단면을 내어 모래와 부엽토가 혼합되어 만들어진 상부 식생토양(Vegetation Soil)과 펄라이트가 다량 포함되어 있는 하부 배수토양(Drainage Soil)으로 구분하여 조사하였다. 토양의 물리적 특성을 파악하기 위해서 우선 토심을 측정하였으며 견밀도의 경우 미국에서 제조한 Pocket Penetrometer S-170 모델을 사용하여 3회 반복 측정하여 평균값을 이용하였다. 토양의 화학적 특성 및 탄소고정량 추정을 위해 각 조사지별로 3개 지점에서 식생토양과 배수토양으로 나누어총 24개의 토양 시료를 채취하였다.
성능/효과
- 4개의 연구대상지 모두에서 이입종의 산포형은 중력산포형이 가장 많았으며(평균 34.9%), 풍수산포형과 자동산포형이 뒤를 이었다 (26.9%, 15.1%). 따라서 이입종의 많은 부분은 조경수종 식재시 매토종자로서 함께 들어온 것으로 판단되며, 준공 이후에 풍수산포 종자가 바람에 의해 대상지로 이입된 것으로 추정된다.
- 8%이었으며 대상지에서 공통적으로 출현한 귀화식물은 개망초, 달맞이꽃, 미국가막사리, 붉은서나물, 애기땅빈대, 가죽나무, 아까시나무에 등이었다. 귀화식물 중 환경부 지정 생태계교란 종은 상록원에서 1종(미국쑥부쟁이), 동국관에서 3종(미국쑥부쟁이, 서양등골나물, 양미역취), 정보문화관에서 1종(서양등골나물)이 관찰되었다.
- 이입종의 대부분은 초본이었으며, 목본형 이입종은 가죽나무, 버드나무, 뽕나무, 소나무, 신나무, 아까시나무, 은사시나무, 낭아초, 산딸기, 좀깨잎나무, 찔레꽃, 풀또기, 담쟁이덩굴이 확인되었다. 귀화식물은 상록원 12종, 동국관 18종, 중앙도서관 16종, 정보문화관 12종으로 녹화면적이 넓어질수록 많아지는 경향을 보였다(Table 4).
- 귀화율은 상록원 26.7%, 동국관 26.9%, 중앙 도서관 24.2%, 정보문화관 21.8%이었으며 대상지에서 공통적으로 출현한 귀화식물은 개망초, 달맞이꽃, 미국가막사리, 붉은서나물, 애기땅빈대, 가죽나무, 아까시나무에 등이었다. 귀화식물 중 환경부 지정 생태계교란 종은 상록원에서 1종(미국쑥부쟁이), 동국관에서 3종(미국쑥부쟁이, 서양등골나물, 양미역취), 정보문화관에서 1종(서양등골나물)이 관찰되었다.
- 대상지의 시공 후 경과 연수는 최소 2년부터 최대 7년이다. 대상지별 전체 출현종은 상록원 26과 55속 65종, 동국관 53과 99속 112종, 중앙도서관 43과 77속 84종, 정보문화관 41과, 71속, 75종으로 나타났다. 식재면적이 넓어질수록 식물종의 수가 증가하는 경향을 나타냈으나 관리강도에 따라 차이를 보였다.
- 대상지의 전체 출현종은 상록원 26과 55속 65종, 동국관 53과 99속 112종, 중앙도서관 43과 77속 84종, 정보문화관 41과, 71속, 75종으로 나타났으며, 그 중 식재종은 상록원 18종(목본 12종, 초본 6종), 동국관 41종(목본 16종, 초본 25종), 중앙도서관 18종(목본 12종, 초본 6종), 정보문화관 20종(목본 16종, 초본 4종)으로 확인되었다(Table 2 and 3; Appendix 1).
- 본 연구 대상지 식생토양에서의 평균 pH는 5.22∼5.36의 범위로 나타났다.
- 동국대학교 옥상녹화지역 토양의 이화학적 특성을 분석한 결과는 다음과 같다(Table 5). 식생토양과 아래에 있는 배수토양을 포함한 전 토 심은 상록원에서는 약 20cm 깊이로 나타났으며, 동국관과 중앙도서관의 경우 약 10cm , 정보문화관의 경우 약 8cm로 가장 낮은 토심을 보이고 있었다. 상부 식생토양의 경우 상록원에서는 약 7cm 깊이로 동국관, 중앙도서관, 정보문화관의 2cm～3cm 깊이와 비교하여 보다 깊은 식생토양층이 조성되어 있는 것으로 나타났다.
- 식생토양의 평균 pH는 5.22∼5.36의 범위로 나타났으며, 배수토양에서는 평균 6.13∼6.39의 범위로 나타나 정상적인 토양 산도를 유지하고 있는 것으로 나타났다.
- 식재 이후 새롭게 이입된 식물종에 의하여 전체 출현종수는 식재 초기에 비해 약 2.7～4.7배 증가하였으며, 식재면적이 넓을수록 식재종과 이입종을 포함한 전체 출현종수는 커지는 경향을 보였다(Correlation coefficient = 0.972, p <0.05).
- 대상지별 전체 출현종은 상록원 26과 55속 65종, 동국관 53과 99속 112종, 중앙도서관 43과 77속 84종, 정보문화관 41과, 71속, 75종으로 나타났다. 식재면적이 넓어질수록 식물종의 수가 증가하는 경향을 나타냈으나 관리강도에 따라 차이를 보였다. 입지별 귀화율은 상록원 26.
- 따라서 이입종의 많은 부분은 조경수종 식재시 매토종자로서 함께 들어온 것으로 판단되며, 준공 이후에 풍수산포 종자가 바람에 의해 대상지로 이입된 것으로 추정된다. 이입종은 국화과에서 가장 많은 종이 출현(상록원 24.4%, 동국관 29.9%, 중앙도서관 27.3%, 정보문화관 25.5%)하였으며, 국화과, 벼과, 콩과에서 전체 출현종의 40% 이상(상록원 51.1%, 동국관 49.3%, 중앙도서관 43.9%, 정보문화관 45.5%)을 차지하였다. 이입종의 대부분은 초본이었으며, 목본형 이입종은 가죽나무, 버드나무, 뽕나무, 소나무, 신나무, 아까시나무, 은사시나무, 낭아초, 산딸기, 좀깨잎나무, 찔레꽃, 풀또기, 담쟁이덩굴이 확인되었다.
- 5%)을 차지하였다. 이입종의 대부분은 초본이었으며, 목본형 이입종은 가죽나무, 버드나무, 뽕나무, 소나무, 신나무, 아까시나무, 은사시나무, 낭아초, 산딸기, 좀깨잎나무, 찔레꽃, 풀또기, 담쟁이덩굴이 확인되었다. 귀화식물은 상록원 12종, 동국관 18종, 중앙도서관 16종, 정보문화관 12종으로 녹화면적이 넓어질수록 많아지는 경향을 보였다(Table 4).
- 17mg/kg의 범위로 나타났다. 조사지역 중 조성연도가 2005년으로 가장 오래된 상록원의 식생토양과 배수토양에서 상대적으로 낮은 유효인산 함량을 보였으며, 2008년～2010년에 조성된 다른 3개 지역은 상록원과 비교하여 매우 높은 유효인산 함량을 보이고 있다. 이러한 결과는 Jeong 등(2002)이 보고한 우리나라 산림토양의 평균 유효인산 함량(A층：25.
- 토양 내 탄소함량은 식생 토양에서 평균 2.93∼9.70%, 그리고 배수토양에서 0.50∼5.03%의 범위로 분포하였다.
- 토양 내 평균 탄소함량은 식생토양에서 2.93∼9.70%, 그리고 배수토양에서 0.50∼5.03%의 범위로 분포하였으며, 토양 중 유기물 함량이 높을수록 증가하는 경향을 보였다.
- 토양성분과 식물종수와의 상관관계분석에서 식생토양의 전질소, 유기물 그리고 배수토양의 전질소, 칼륨은 출현하는 식물종수와 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 보였다(Table 7). 질소, 유기물, 칼륨은 식물에서 유래되거나 옥상 식물의 관리를 목적으로 시비된 성분이 잔류하고 있는 것으로 판단된다.
- 토양의 유기물 함량은 식생토양에서 평균 5.03∼16.70%, 그리고 배수토양에서 0.87∼8.67%의 범위로 분포하였다.
- 토양의 유효인산 함량은 식생토양에서 평균 10.17∼189.77mg/kg의 범위로 나타났으며, 배수 토양에서는 6.70∼81.17mg/kg의 범위로 나타났다.
- 토양의 유효인산 함량은 식생토양에서 평균 10.17∼189.77mg/kg의 범위로 나타났으며, 배수토양에서는 6.70∼81.17mg/kg 의 범위로 우리나라 산림토양의 평균 유효인산 함량 보다 매우 높은 것으로 나타났다.
- 토양의 전질소 함량은 식생토양에서 평균 0.14∼0.50%, 그리고 배수토양에서 0.06∼0.14%의 범위에 분포하였으며, 모든 지역의 식생토양에서 보다 배수토양에서 낮게 나타났다.
- 03%의 범위로 분포하였으며, 토양 중 유기물 함량이 높을수록 증가하는 경향을 보였다. 토양의 화학적 특성 중 식생토양의 전질소, 유기물 그리고 배수토양의 전질소, 칼륨의 함량이 높아질수록 출현하는 식물 종수가 증가하는 양의 상관관계를 보이고 있었다.
후속연구
- 녹지 공간 확보가 어려운 도시에서 옥상 녹화가 실시될 경우 식생 도입으로 인한 탄소흡수 및 토양에서의 탄소축적으로 인해 대기 중 이산화탄소 증가 억제에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 미래에는 건축물로 포화된 도시지역에서의 인공녹지 조성으로 인한 탄소 고정 및 열섬현상 저감 등과 같은 다양한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
- 녹지 공간 확보가 어려운 도시에서 옥상 녹화가 실시될 경우 식생 도입으로 인한 탄소흡수 및 토양에서의 탄소축적으로 인해 대기 중 이산화탄소 증가 억제에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 미래에는 건축물로 포화된 도시지역에서의 인공녹지 조성으로 인한 탄소 고정 및 열섬현상 저감 등과 같은 다양한 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
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