[논문]남한에서 만병초(Rhododendron brachycarpum D. Don ex G. Don) 개체군의 식생구조와 입지 특성

황용; 한무석; 김용율; 김무열

doi:10.13047/kjee.2014.28.6.751

남한에서 만병초(Rhododendron brachycarpum D. Don ex G. Don) 개체군의 식생구조와 입지 특성
Vegetation Structure and Site Characteristics of Rhododendron brachycarpum Population in South Korea 원문보기

한국환경생태학회지 = Korean journal of environment and ecology, v.28 no.6, 2014년, pp.751 - 761

황용 (국립산림품종관리센터) , 한무석 (국립산림품종관리센터) , 김용율 (국립산림품종관리센터) , 김무열 (전북대학교 생명과학과)

초록
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본 연구는 만병초 개체군을 식물사회학적 방법으로 군락을 분류하고, 토양을 분석하였으며, 식생과 환경과의 상관관계를 밝히고자 분포서열법을 사용하여 분석하였다. 만병초 개체군은 주로 한반도 백두대간의 고산지대와 울릉도에 분포하고 해발고는 872~1466m의 높이에 위치하고 있다. 만병초 개체군은 회솔나무 우점개체군, 함박꽃나무 우점개체군, 눈측백 우점개체군, 만병초 전형개체군으로 분류되었다. 토양의 이화학적 특성을 분석한 결과 유기물함량은 10.45~15.28%, 전질소함량 0.37~0.61%, 치환성 $K^+$는 $0.21{\sim}0.35cmol^+/kg$, $Ca^{2+}$는 $0.39{\sim}2.54cmol^+/kg$, $Mg^{2+}$는 $0.17{\sim}0.50cmol^+/kg$, 양이온치환용량 $18.28{\sim}22.81cmol^+/kg$이며, 토양 pH는 4.66~5.23인 것으로 조사되었다. DCCA를 이용한 만병초 개체군의 식생과 환경요인과의 상관관계를 분석한 결과 해발고도가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며 군락별 입지 특성은 회솔나무 우점개체군이 사면경사가 급하고 양료 중 전질소와 유기물함량이 낮은 지역에 분포하였고, 회솔나무 우점개체군에 비해 함박꽃 우점개체군과 눈측백 우점개체군은 사면경사가 낮고 전질소와 유기물의 양료가 높은 입지에 분포하였다. 눈측백 우점개체군은 해발고와 노암율이 높은 곳에 분포하는 것으로 나타났다. 만병초의 자생지는 약초채집으로 인한 훼손으로부터 취약한 상태이다. 따라서 개체군의 생육특성 파악과 자생지의 보전을 위한 구체적인 대책 마련이 요구된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to analyze the vegetation properties, soil characteristics and ordination of Rhododendron brachycarpum population in South Korea. Rhododendron brachycarpum were mainly distributed along the Ulleungdo and Baekdudaegan of the Korean penninsula and it's population was located at an elevation of 872m to 1466m. The Rhododendron brachycarpum population was classified into Taxus cuspidata var. latifolia dominant population, Magnolia sieboldii dominant population, Thuja koraiensis dominant population and Rhododendron brachycarpum typical population. The composition of soil properties in the same areas are as follows: organic matter, total nitrogen, available phosphorous, exchangeable $K^+$, exchangeable $Ca^{2+}$, exchangeable $Mg^{2+}$ contained, and soil pH. The capacities of these chemical properties of the soil ranged from 10.45~15.28%, 0.37~0.61%, $0.21{\sim}0.35cmol^+/kg$, $0.39{\sim}2.54cmol^+/kg$, $0.17{\sim}0.50cmol^+/kg$, $18.28{\sim}22.81cmol^+/kg$ and 4.66~5.23 respectively. The results of the correlation between communities and soil conditions of vegetation of Rhododendron brachycarpum by DCCA ordination method are as follows: Taxus cuspidata var. latifolia dominant population was found in the very steep sloped area that has low percentage of total organic matter and nitrogen than other populations. Magnolia sieboldii dominant population and Thuja koraiensis dominant population was found in the steep sloped area that has high percentage of total organic matter and nitrogen than other populations. Thuja koraiensis dominant population was found in the gentle sloped area that has high percentage of altitudinal and rock exposure. Current status of Rhododendron brachycarpum is very vulnerable with a collection of herbs constantly threatening the species' survival. Thus, concrete conservation plans to protect natural habitats should be set up as soon as possible.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

산림토양은 산림생태계를 구성하는 많은 환경인자 중의 하나로서 임목의 분포, 생장 및 갱신에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Park and Lee, 1990). 따라서 본 연구에서는 만병초의 분포와 토양환경과의 관계를 알아보고자 만병초 개체군별 토양의 이화학적 특성을 분석하였다[Table 6].
또한 백두대간의 덕유산, 지리산 지역 자생지에 대한 언급이 없으며, 내륙집단과 도서 집단에 대한 환경 및 입지특성에 대한 구체적인 정보에 한계가 있었다. 본 연구는 만병초의 개체군을 분류하고 내륙 집단과 도서집단의 입지환경 및 토양특성을 밝혀 자생지에서의 복원 증식에 필요한 자료를 학보하고 만병초의 현지보전 및 복원 전략 수립과 약용가치가 높은 희귀수종 자원보존 및 육종연구와 재배에 중요한 기초자료로 활용하는 것을 목적으로 수행하였다.

제안 방법

각 방형구 마다 입지특성을 파악하기 위해 위·경도, 해발 고도는 GARMIN社의 GPSmap 60CSx를 이용하여 지리정보를 수집하였고, SUUNTO社의 clinometer를 이용하여 사면방위와 경사의 입지 환경요인을 측정하였다.
각 조사구에서 출현하는 종 가운데 흉고직경 2㎝ 이상의 수목을 대상으로 매목조사를 실시하여 Curtis and Mclntosh (1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하였다. 또한 식물사회학적 조사를 위하여 출현종을 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하여 기록하였으며, 교목층의 평균수고(m) 와 평균피도(%)를 기록하였다. 조사구 출현종의 우점도는 Braun-Blanquet(1964)의 우점도 7등급을 변형한 Dierssen(1990)의 9등급을 적용하였다[Table 1].
조사구 면적은 중첩방형구법을 이용하여 교목층과 아교목층은 15×15m 크기로 관목층, 초본층은 10×10m 크기로 조사구를 설치하였다[Figure 1].
각 방형구 마다 입지특성을 파악하기 위해 위·경도, 해발 고도는 GARMIN社의 GPSmap 60CSx를 이용하여 지리정보를 수집하였고, SUUNTO社의 clinometer를 이용하여 사면방위와 경사의 입지 환경요인을 측정하였다. 조사된 자료는 일련의 표조작(Mueller-Dombois and Ellenberg,1974)을 거쳐 개체군을 분류하였으며, 총합상재도표를 작성하여 개체군간의 종조성을 비교하였다.
토양시료는 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 깊이 0~10㎝에서 채취하여, 자연 건조한 후 토양의 이화학적 특성을 분석하였다(Rural Development Administration, 2000). 토양의 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, 전질소함유량은 macro-Kjeldahl법, 유효인산은 Ascorbic acid에 의한 몰리브덴 청법으로 정량하였으며, 치환성 양이온 K⁺, Ca⁺, Mg⁺는 ICP(Inductively Coupled Plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다.
토양의 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, 전질소함유량은 macro-Kjeldahl법, 유효인산은 Ascorbic acid에 의한 몰리브덴 청법으로 정량하였으며, 치환성 양이온 K⁺, Ca⁺, Mg⁺는 ICP(Inductively Coupled Plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다. 토양의 pH는 1：5로 희석하여 측정하였고(Black et al., 1965; Bicklhaupt and White, 1982), 양이온치환용량(C.E.C.：Cation Exchange Capacity)을 구하였다.

대상 데이터

2m)이 연봉을 이루며 북면과 서면의 경계로 잇대어 있으며, 성인봉 북쪽 바로 밑으로는 나리분지가 발달해 있다. 본 연구는 설악산(1,708m), 점봉산(1,424m), 개인산(1,341m), 계방산(1,577m), 오대산(1,563m), 태백산(1,567m), 함백산(1,572m), 지리산(1,915m), 울릉도 성인봉(984m)을 대상으로 만병초가 자생하는 천연림에서 실시하였다[Figure 1]. 만병초와 함께 출현한 종들을 살펴보면 교목은 분비나무, 주목, 회솔나무, 마가목, 당단 풍나무, 까치박달나무, 소나무, 곰솔, 신갈나무, 피나무, 너도밤나무, 우산고로쇠, 귀룽나무, 거제수나무, 개서어나무, 층층나무, 섬벚나무, 노각나무, 솔송나무, 야광나무 등이 출현하였고, 아교목은 당단풍나무, 함박꽃나무, 쪽동백나무, 두메오리나무 등이 출현하였다.
야외조사는 2013년, 2014년 6~7월에 조사하였고, 만병초가 자생하는 지역을 대상으로 설악산 5개소, 점봉산 3개소, 개인산 2개소, 계방산 4개소, 오대산 2개소, 태백산 3개소, 함백산 4개소, 지리산 1개소, 울릉도 10개소 등 총 34개의 조사구를 설정하였다. 조사구 면적은 중첩방형구법을 이용하여 교목층과 아교목층은 15×15m 크기로 관목층, 초본층은 10×10m 크기로 조사구를 설치하였다[Figure 1].
개체군별 중요치에서는 마가목, 당단풍나무, 피나무가 내륙과 도서 모두 전체적으로 고르게 분포하는 특징을 보였다. 조사지역의 상층수목은 고산형 수종인 마가목, 주목, 분비나무, 회솔나무 등 낙엽활엽수와 침엽수가 함께 나타나며 자생지 위치는 대부분 북사면에 노암이 있는 곳에 위치하였다. 관목층과 초본층의 구성은 비교적 습기가 많고 약간 반그늘인 서식환경을 선호하는 식물들이 확인되었고 Lee and Shim(2011)의 연구와 유사하였다.

이론/모형

Ordination 분석은 CA(Correspondence Analysis)의 확장인 DCCA(Detrended Canonical Correspondence Analysis)로 환경인자를 직접 이용하였고(Hill, 1979: Hill and Gauch, 1980), 자료의 분석은 Ter Braak and Smilauer(1998)의 CANOCO(version 4.5)를 이용하였다.
조사구 면적은 중첩방형구법을 이용하여 교목층과 아교목층은 15×15m 크기로 관목층, 초본층은 10×10m 크기로 조사구를 설치하였다[Figure 1]. 각 조사구에서 출현하는 종 가운데 흉고직경 2㎝ 이상의 수목을 대상으로 매목조사를 실시하여 Curtis and Mclntosh (1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하였다. 또한 식물사회학적 조사를 위하여 출현종을 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하여 기록하였으며, 교목층의 평균수고(m) 와 평균피도(%)를 기록하였다.
식물 군락의 분류 이외에 각 조사구의 식생조사 자료를 토대로 종간 상대적 우세를 통합적으로 비교하기 위하여 Curtis & McIntosh(1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하 였다[Table 3].
또한 식물사회학적 조사를 위하여 출현종을 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하여 기록하였으며, 교목층의 평균수고(m) 와 평균피도(%)를 기록하였다. 조사구 출현종의 우점도는 Braun-Blanquet(1964)의 우점도 7등급을 변형한 Dierssen(1990)의 9등급을 적용하였다[Table 1].
토양시료는 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 깊이 0~10㎝에서 채취하여, 자연 건조한 후 토양의 이화학적 특성을 분석하였다(Rural Development Administration, 2000). 토양의 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, 전질소함유량은 macro-Kjeldahl법, 유효인산은 Ascorbic acid에 의한 몰리브덴 청법으로 정량하였으며, 치환성 양이온 K⁺, Ca⁺, Mg⁺는 ICP(Inductively Coupled Plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다. 토양의 pH는 1：5로 희석하여 측정하였고(Black et al.

성능/효과

K⁺는 회솔나무 개체군이 가장 높은 수치로 조사되었으며, 눈측백 우점개체군이 가장 낮은 값으로 조사되었다. Ca²⁺과 Mg²⁺는 함박꽃나무 개체군이 가장 높은 수치로 조사되었으며, 회솔나무 우점개체군이 가장 낮은 값으로 조사되었다. 그리고 회솔나무 우점개체군을 제외한 다른 개체군들은 Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺의 순으로 높게 나타났다.
* A: Taxus cuspidata var. latifolia dominant population, B: Magnolia sieboldii dominant population, C: Thuja koraiensis dominant population, D: Rhododendron brachycarpum typical population, The other 156 species were omitted by author.
이들 개체군의 종조성은 울릉도형(A)과 내륙형(B~D)으로 구분되었다. 각 각 중요치를 산출한 결과 울릉도형(A) 만병초 자생지에서는 마가목의 중요치가 21.76%로 가장 높 게 나타났으며, 만병초 17.68%, 당단풍나무 11.36%, 너도밤나무 10.48%, 섬벚나무 6.19%, 회솔나무 6.12%, 피나무 5.27%, 곰솔 4.25%, 우산고로쇠 4.21%, 쪽동백나무 3.91%, 두메오리나무 2.94% 순으로 나타났다[Table 4].
1%가 고르게 분포하였다. 개체군별 중요치에서는 마가목, 당단풍나무, 피나무가 내륙과 도서 모두 전체적으로 고르게 분포하는 특징을 보였다. 조사지역의 상층수목은 고산형 수종인 마가목, 주목, 분비나무, 회솔나무 등 낙엽활엽수와 침엽수가 함께 나타나며 자생지 위치는 대부분 북사면에 노암이 있는 곳에 위치하였다.
식물 군락의 분류 이외에 각 조사구의 식생조사 자료를 토대로 종간 상대적 우세를 통합적으로 비교하기 위하여 Curtis & McIntosh(1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하 였다[Table 3]. 그 결과는 전체 181종 가운데 마가목의 중요치가 33.71%로 가장 높게 나타났으며, 만병초 32.42%, 주목 22.13%, 분비나무 18.28%, 나래회나무 16.55%, 미역줄나무 14.10%, 당단풍나무 12.52%, 꽃개회나무 12.52%, 너도밤나무 12.19%, 시닥나무 11.09%, 귀룽나무 10.06%의 순으로 나타났다.
반면 눈측백과 함박꽃나무 우점개체군은 전질소와 유기물의 함량이 회솔나무 우점개체군보다 높은 곳에 분포하였다. 그리고 눈측백 우점개체군은 다른 우점개체군 보다 상대적으로 노암율이 높았다. 이들 개체군의 종조성은 울릉도형(A)과 내륙형(B~D)으로 구분되었다.
내륙형(B~D) 만병초 자생지에서는 주목의 중요치가 14.13%로 가장 높게 나타났으며, 분비나무 22.41%, 만병초 7.53%, 마가목 5.82%, 미역줄나무 5.41%, 시닥나무 4.84%, 꽃개회나무 4.52%, 신갈나무 4.27%, 나래회나무 4.13%, 부게꽃나무 4.07%, 귀룽나무 3.55%, 철쭉 3.21%, 함박꽃나무 2.46%, 산철쭉 2.29%, 당단풍나무 2.13%, 눈측백 1.9%, 피나무 1.85%, 거제수나무 1.83%, 소나무 1.44%, 홍괴불나무 1.37%, 붉은병꽃나무 1.15% 순으로 나타났다 [Table 5].
그 다음으로 분비나무, 만병초, 함박꽃나무, 신갈나무 순으로 나타났다. 눈측백 우점개체군은 전체 52종이 출현하였으며 주목이 16.6%로 가장 높게 나타났다. 그 다음으로 마가목, 분비나무, 만병초, 부게 꽃나무 순으로 나타났다.
만병초 개체군은 회솔나무 우점개체군, 함박꽃나무 우점개체군, 눈측백 우점개체군, 만병초 전형개체군으로 구분되었다. 만병초는 고산에 자생하는 취약종으로 해발고 872~1,466m 사이의 계곡부, 능선의 노암지와 급경사지의 입지 특성을 보여주었다.
토양의 이화학적 특성에 있어 유기물함량은 양이온치환용량, 보수력, 토양구조 등에 큰 영향을 미치며, 전질소와 유효인산의 대부분을 공급한다. 만병초 개체군의 유기물함량은 눈측백 우점개체군이(12.91%) 가장 높았으며, 함박꽃나무 우점개체군(12.78%), 회솔나무 우점개체군(11.76%) 순으로 평균 12.45%로 나타났다. Jeong et al.
만병초개체군의 토양분석결과 유기물함량 10.45~15.28%, 전질소함량 0.37~0.61%, 치환성 K⁺ 0.21~0.35cmol+/kg, Ca²⁺함량 0.39~2.54cmol⁺ /kg, Mg²⁺ 0.17~0.50cmol⁺ /kg, 양이온치환용량 18.28~22.81cmol⁺ /kg으로 조사되었다. 토양 pH는 4.
사면 경사는 40~80°(평균 51°)에 노암율은 평균 30%에 분포하였다. 방형구당 12~18종(평균 15종)이 출현하였다. 교목층은 평균 13%의 피도로 마가목이 주로 우점하였고 우산고로쇠, 피나무, 너도밤나무, 신갈나무 등이 함께 출현하였다.
5%에 분포하였다. 방형구당 평균 20~29종(평균 22종)이 출현하였다. 아교목층은 평균 18% 피도로 마가목이 우점하였고 부게꽃나무, 분비나무가 함께 출현하였다.
사면경사는 30~80°(평균 42°)에 노암율은 평균 42%에 분포하였다. 방형구당 평균 27~42종(평균 36종)이 출현하였다. 교목층은 평균 9%의 피도로 분비나무가 주로 우점하였고 주목과 까치박달나무가 함께 출현하였다.
사면경사는 28~60°(평균 37°)에 분포하였다. 방형구당 평균 34종(31~43종)이 출현하였다. 교목층은 평균 2%의 피도로 분비나무가 주로 우점하였다.
본 연구에서 확인된 만병초 자생지는 주민 및 관광객에 의해 고정적이고 지속적인 피해를 받지 않는 입지 조건에 의해 개체군이 형성 된것으로 사료되며 험악한 입지조건에 의해 종자로 발생한 어린 개체 수가 적었다. 최근 생물다양 성협약(Convention on Biological Diversity; CBD)에 의해 지구 환경변화와 더불어 종다양성 등 자원화에 대한 중요성이 높아지고 있다.
식생분포에 영향을 미치는 환경인자들 중에서 해발고, 경사, pH, 전질소, 유기물 등이 우점개체군 분포와 상관관계가 높은것으로 나타났다. 식생과 환경과의 상관관계를 분석 해보면, 회솔나무 우점개체군은 pH와 경사가 상대적으로 높았지만 다른 우점개체군과는 달리 낮은 고도에 분포하였다.
초본층은 16% 피도로 퍼진고사리, 다람쥐꼬리, 뱀톱 등이 함께 출현하였다. 우점개체군 구분 종은 산앵도나무, 홍괴불나무로 나타났다.
초본층은 28% 피도로 관중, 대사초, 나래박쥐나물, 큰개별꽃 등이 출현하였다. 우점개체군 구분종으로 도깨비부채, 노루오줌, 각시서덜취, 개시호 등이 나타났다.
초본층은 35% 피도로 왁살고사리, 개고사리, 뱀고사리, 큰두루미꽃, 큰졸방제비꽃, 우산제비꽃 등이 출현하였다. 우점개체군 구분종으로 섬조릿대, 섬노루귀, 선갈퀴, 너도밤나무, 바위수국, 등수국, 일색고사리, 큰두루미꽃, 울릉산마늘 등이 나타났다.
우점개체군은 계방산, 개인산, 오대산, 지리산 등에서 총 9개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 1,172~1,555m(평균 1387m)로 분포하였고, 주로 북사면에 나타났다. 사면경사는 30~80°(평균 42°)에 노암율은 평균 42%에 분포하였다.
유기물이 토양 중 양이온치환용량의 30∼70%를 제공하며 또한 부식에 기인하여 치환성양이온이 토양에 공급되므로, 본 연구지역의 유기물함량이 높았기 때문에 양이온치환용량이 높은 수치를 보이는 것으로 판단된다.
Ca²⁺과 Mg²⁺은 만병초 전형개체군, 함박꽃나무 우점개체군, 눈측백 우점개체군 순으로 나타났으며, 경사는 회솔나무 우점개체군, 눈측백 우점개체군, 함박꽃나무 우점개체군 순으로 나타났다. 전질소와 유기물은 눈측백 우점개체군, 함박꽃나무 우점개체군, 회솔나무 우점개체군 순으로 나타났다.
전체 34개 조사구에서 출현한 182종을 대상으로 개체군을 분류한 결과 만병초 개체군은 회솔나무 우점개체군(Taxus cuspidata var. latifolia dominant population), 함박 꽃나무 우점개체군(Magnolia sieboldii dominant population), 눈측백 우점개체군(Thuja koraiensis dominant population), 만병초 전형개체군(Rhododendron brachycarpum typical population)으로 구분되었고, 식생표에서 만병초 개체군의 종조성은 울릉도형과 육지형으로 구분할 수 있었다[Table 2].
조사지의 기후분포는 조사지역과 가장 가까운 곳에 위치하는 인제(설악산, 점봉산, 개인산), 홍천(오대산, 계방산), 태백(태백산, 함백산), 산청(지리산), 울릉(성인봉) 기상관 측소에서 측정한 지난 1981∼2010년까지의 30년간 기상자료에 따른 조사지역의 연평균기온은 8.7∼12.8℃이며, 연 강수량은 1,210.5∼1556.6mm로 나타났다.
토양 pH는 회솔나무 우점개체군, 함박꽃나무 우점개체군, 눈측백 우점개체군 순으로 높게 나타났다. 평균 4.
토양 pH와 밀접한 관계가 있는 치환성양이온 K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺의 경우 개체군별로 차이를 보이는 것으로 나타났다. K⁺는 회솔나무 개체군이 가장 높은 수치로 조사되었으며, 눈측백 우점개체군이 가장 낮은 값으로 조사되었다.
그 다음으로 만병초, 당단풍나무, 너도밤나무, 회솔나무 순으로 나타났다. 함박꽃나무 우점개체군은 전체 126종이 출현하였으며 주목이 27.8%로 가장 높게 나타났다. 그 다음으로 분비나무, 만병초, 함박꽃나무, 신갈나무 순으로 나타났다.
회솔나무 우점개체군은 울릉도에만 분포하고 총 10개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 691~976m(평균 872m)로 분포하였고, 주로 북사면에 나타났다. 사면 경사는 40~80°(평균 51°)에 노암율은 평균 30%에 분포하였다.
회솔나무 우점개체군은 전체 37종이 출현하였으며 마가목이 21.76%로 가장 높게 나타났다. 그 다음으로 만병초, 당단풍나무, 너도밤나무, 회솔나무 순으로 나타났다.

후속연구

최근 생물다양 성협약(Convention on Biological Diversity; CBD)에 의해 지구 환경변화와 더불어 종다양성 등 자원화에 대한 중요성이 높아지고 있다. 원예 조경 및 약용식물로 가치가 높은 자생 만병초 보전을 위해서는 속리산, 덕유산, 지리산을 포함하는 백두대간의 남부지역의 추가 조사가 필요하며 험지에 위치한 자생지 복원과 모니터링에 대한 기술 개발이 필요하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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