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문제 정의
- 이에 본 연구는 우리나라의 기후와 지형적 특성에 따라 동북형, 금강형, 중부남부평지형, 안강형, 중부남부고지형, 위봉형 등 6개의 형질로 구분되는(Uyeki 1928) 소나무 주요 유형지별 개체군의 서식 환경을 조사ㆍ분석하여 생태적 특성을 밝히고, 식물군집구조를 파악하고자 한다. 이를 통해 우리나라 소나무 주요 유형지별 개체군 형질에 따른 군집을 분류하고, 토양환경 뿐만 아니라 지형적 특성 및 빛 환경조건과 소나무 개체군과의 상관관계 분석을 통해 환경에 따른 소나무 군집의 차이 및 관계를 규명하고자 한다.
- 이에 본 연구는 우리나라의 기후와 지형적 특성에 따라 동북형, 금강형, 중부남부평지형, 안강형, 중부남부고지형, 위봉형 등 6개의 형질로 구분되는(Uyeki 1928) 소나무 주요 유형지별 개체군의 서식 환경을 조사ㆍ분석하여 생태적 특성을 밝히고, 식물군집구조를 파악하고자 한다. 이를 통해 우리나라 소나무 주요 유형지별 개체군 형질에 따른 군집을 분류하고, 토양환경 뿐만 아니라 지형적 특성 및 빛 환경조건과 소나무 개체군과의 상관관계 분석을 통해 환경에 따른 소나무 군집의 차이 및 관계를 규명하고자 한다.
가설 설정
- T: importance percentage in tree layer, ST: importance percentage in subtree layer, S: importance percentage in shrub layer, H: importance percentage in herb layer, M: mean importance percentage.
제안 방법
- 4개의 군집으로 분류된 각 군집의 상대우점치와 평균 상대우점치를 분석하였다(Table 3). 군집 I (조사구 4, 5, 6)은 교목층에서 소나무(I.
- 군집 III (조사구 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13)은 소나무가 우점하는 가운데 쇠물푸레, 붉나무, 신갈나무 등의 낙엽활엽수가 경쟁하는 소나무-낙엽활엽 수혼효림으로 분류하였다. 마지막으로 군집 IV (조사구 1, 2, 3)은 소나무가 우점하는 가운데 아교목층에서 산벚나무와 관목층의 진달래가 높은 평균상대우점치를 보이는 소나무-산벚나무-진달래 군집으로 분류하였다(Table 1).
- 분류된 군집별 Shannon의 종다양도(Species Diversity: H’), 최대종다양도(H’max), 균재도(Evenness: J’) 및 우점도(Dominance: 1-J’)를 분석하였다.
- 소나무 개체군 내 빛 환경을 평가하기 위해 디지털카메라(Nikon D80s, Nikon Inc.)와 화각(시야각)이 180°인 어안렌즈(4.5 mm F2.8 EX DC, SIGMA Inc.)를 이용하여 임상 2 m 높이에서 수직방향으로 천공사진을 5회 반복하여 촬영하였다.
- 우리나라 소나무 개체군을 대상으로 TWINSPAN 분석에 의한 4개 군집의 일반적 개황을 알아보았다(Table 2). 군집 I은 해발고 354∼365 m에 위치하며 경사향은 남서사면에 위치한다.
- 소나무 개체군의 토양 화학적 특성을 조사하기 위해 각 조사지에서 임의로 3곳을 선정하여 낙엽과 부식층을 제거한 뒤 토양 시료를 채취하였다. 음건 후 H2SO4, 유기물(O.M), 토양산도(pH), 인산(P), 치환성양이온(Ex. K, Ex. Ca, Ex. Mg), 전기전도도(CEC) 및 전질소(T-N)를 분석하였다. 토양의 화학적 특성 외에 조사대상지의 해발고도, 사면방향, 경사도, 노암율 및 토성(모래, 미사, 점토의 구성비율)을 함께 분석하였다.
- 교목층, 아교목층, 관목층은 수종명, 흉고직경(DBH), 수고, 수관폭을 조사하였으며, 초본층은 식물사회학적방법(Braun-Blanquet 1964)에 따라 피도와 개체수를 조합한 우점도와 군도를 적용하였다. 이상의 자료를 토대로 상대우점도(Importance Percentage: I.P) 및 평균상대우점도(Mean Importance Percentage: M.I.P)를 산출하였다(Curtis and McIntosh 1951). 식생조사는 2010년 6월부터 2011년 10월까지 실시하였다.
- Mg), 전기전도도(CEC) 및 전질소(T-N)를 분석하였다. 토양의 화학적 특성 외에 조사대상지의 해발고도, 사면방향, 경사도, 노암율 및 토성(모래, 미사, 점토의 구성비율)을 함께 분석하였다. 이를 토대로 군집의 종다양도와 빛 환경을 비롯한 환경요인과의 상관관계를 Pearson의 방법에 따라 분석하였다.
대상 데이터
- 군집 I은 해발고 354∼365 m에 위치하며 경사향은 남서사면에 위치한다.
- 소나무 개체군의 토양 화학적 특성을 조사하기 위해 각 조사지에서 임의로 3곳을 선정하여 낙엽과 부식층을 제거한 뒤 토양 시료를 채취하였다. 음건 후 H2SO4, 유기물(O.
- P)를 산출하였다(Curtis and McIntosh 1951). 식생조사는 2010년 6월부터 2011년 10월까지 실시하였다.
- 이들의 형질이 뚜렷이 나타나는 순림이 잘 보존된 균질에 가까운 식분을 형질별로 선정하되 대부분의 임상이 유령림인 위봉형(Ahn 2012)의 최소대상지인 3곳을 기준으로, 10×10 m 크기의 방형구를 총 18개 선정하였다(Fig. 1).
데이터처리
- 각 조사구별 평균상대우점치 자료를 토대로 Pearson 상관계수(Correlation coefficient)를 적용하여 소나무와 주요 수종들간의 관계를 파악하였다. 식물군집 내 수종 간 상관관계는 수종이 서로 같은 생육지를 선택하거나 같은 유기ㆍ무기환경을 요구할 경우 생기게 된다(Ludwig and Reynolds 1988).
- 군집의 분류는 상대우점치 분석 자료를 토대로 PC-ORD 5.0 프로그램을 통해 종간의 상호유의성을 통한 Detrended Correspondence Analysis (DCA) 방법을 적용 TWINSPAN 분석을 실시하여 군집을 분류하였다. 분류된 군집별 Shannon의 종다양도(Species Diversity: H’), 최대종다양도(H’max), 균재도(Evenness: J’) 및 우점도(Dominance: 1-J’)를 분석하였다.
- 소나무 군집과 환경요인과의 관계를 알아보기 위해 조사구별 종다양도지수(H'), 종수(No. of Species), 개체수(No. of Individuals), 토양산도(pH), 유기물함량(OM), 유효인산(P2O5), 치환성양이온(Ex. K Ca, Mg, Na), 전질소(T-N), 전기전도도(CEC), 수관개방율(Light open), 해발고도(Altitude), 방위(Aspect), 경사도(Slope) 및 토성의 비율(Sand, Silt, Clay) 자료를 토대로 Pearson 상관계수(Correlation coefficient)를 적용하여 분석하였다.
- )를 이용하여 임상 2 m 높이에서 수직방향으로 천공사진을 5회 반복하여 촬영하였다. 촬영한 화상을 Gap Light Analyzer Version 2.0을 이용하여 수관개방율(Canopy openness)을 산출한 후 평균값을 도출하였다.
이론/모형
- 5 m 미만을 초본층으로 구분하였다. 교목층, 아교목층, 관목층은 수종명, 흉고직경(DBH), 수고, 수관폭을 조사하였으며, 초본층은 식물사회학적방법(Braun-Blanquet 1964)에 따라 피도와 개체수를 조합한 우점도와 군도를 적용하였다. 이상의 자료를 토대로 상대우점도(Importance Percentage: I.
- 분류된 군집별 Shannon의 종다양도(Species Diversity: H’), 최대종다양도(H’max), 균재도(Evenness: J’) 및 우점도(Dominance: 1-J’)를 분석하였다. 소나무와 주요 수종간의 상관관계는 평균상대우점치를 이용하여 Pearson의 방법을, 군집별 유사도 지수는 Whittaker (1956)의 방법을 적용하였다.
- 식물군집구조는 방형구법(Quadrat method)을 이용하였다. 층위구분은 상층수관을 형성하는 수목을 교목층으로, 교목층 이하 수목 중 수고 2 m 이상을 아교목층으로, 0.
- 토양의 화학적 특성 외에 조사대상지의 해발고도, 사면방향, 경사도, 노암율 및 토성(모래, 미사, 점토의 구성비율)을 함께 분석하였다. 이를 토대로 군집의 종다양도와 빛 환경을 비롯한 환경요인과의 상관관계를 Pearson의 방법에 따라 분석하였다.
- 군집분류는 식생에 대하여 식생자료를 바탕으로 식별종(Differential species)에 의해 구분하는 것으로, 연구대상지 18개소에서 출현한 교목층, 아교목층의 수종을 대상으로 평균상대우점치를 분석하였다. 이후 Classification 분석 중 TWINSPAN 기법을 적용하여 군집을 분류하였다. TWINSPAN의 제 1, 2, 3 Division에 의해 4개의 군집으로 분리되었다.
성능/효과
- DCA 분석 결과 DCA 제 1축과 제 2축의 eigenvalue가 각각 43.5%, 26.1%로서 total variance에 대한 집중률이 높아 본 기법의 이용이 타당하였다. 제 1축의 왼쪽에는 졸참나무와 신갈나무의 우점치가 높은 조사구(군집 I, II), 오른쪽에는 낙엽활엽수의 우점치가 높은 조사구(군집 III, IV)들이 배열되었다(Fig.
- 군집 I, II, III, IV 모두 소나무가 우점하며 아교목층에서 졸참나무, 신갈나무, 쇠물푸레, 졸참나무, 붉나무, 산벚나무 등이 출현하나, 이들의 세력이 크지 않아 당분간 소나무군집으로 유지될 것으로 판단된다(Table 3).
- 5016범위로 4군집 모두 다르게 나타났다(Table 5). 군집 III는 전체 군집 중 종다양도지수가 높았으며, 군집 II의 종다양도는 0.9171로 가장 낮았다. 이는 각 군집별 종수 및 개체수의 차이로 인한 결과이다.
- 2). 따라서 DCA 제 1축에서 종조성이 이질적으로 출현하는 것으로 보아 천이진행 상태는 서로 다른 것으로 나타났다. DCA 분석과 TWINSPAN 분석 결과 유사한 군집으로 분류됨에 따라 4개의 군집으로 분류함이 바람직하다.
- 분류된 4개의 군집 특성을 분석하기 위해 조사구별 평균상대우점치를 분석한 결과 18개 조사구 모두 소나무가 우점하였다. 군집 I (조사구 4, 5, 6)은 소나무가 우점하는 가운데 졸참나무가 높은 평균상대우점치를 보이는 소나무-졸참나무 군집으로 분류하였다.
- 소나무 개체군의 군집별 유사도를 분석한 결과(Whittaker 1956), 군집 I과 군집 II간의 유사도지수는 72.16%, 군집 I과 군집 III간의 유사도지수는 52.84%, 군집 I과 군집 IV간의 유사도지수는 65.345, 군집 II와 군집 III간의 유사도지수는 51.14%, 군집 II와 군집 IV간의 유사도지수는 64.77%, 군집 III와 군집 IV간의 유사도지수는 43.18%로 나타났다(Table 6). 군집간의 유사도지수가 20% 미만일 때는 이질적이며 80% 이상일 때는 동질적인 집단으로 분류하고(Whittaker 1956), 종 분포가 유사할수록 유사도지수는 높게 나타난다.
- 소나무 군집의 종다양도(Shannon) 분석 결과, 4개 군집의 종다양도지수는 0.9171∼1.5016범위로 4군집 모두 다르게 나타났다(Table 5).
- 식물군집 내 수종 간 상관관계는 수종이 서로 같은 생육지를 선택하거나 같은 유기ㆍ무기환경을 요구할 경우 생기게 된다(Ludwig and Reynolds 1988). 소나무는 가는잎그늘사초, 졸참나무, 삽주와는 정의 상관관계를 참취와 팥배나무와는 부의 상관과계를 보였다(Table 7). 가는잎그늘사초, 졸참나무, 참취 및 팥배나무는 상관관계가 0.
- 연구대상지에서 출현한 모든 수종을 대상으로 종수 및 개체수를 전수 조사한 결과 평균출현 종수와 개체수는 42.11±13.1종, 1181.9±544.3개체로 나타났다.
- 우리나라 소나무 개체군의 군집 분류 결과, 해발고도가 높은 군집 II, 내륙 지방의 군집 I과 III 해안가 연안의 저지대인 군집 IV로 차이를 보임에 따라 해발고도에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이는 경상북도 북부와 강원도 일부에 나타나는 갈색산림토양군은 군집 II, 서해안에 나타나는 적ㆍ황색산림토양군은 군집 IV, 기타 내륙의 군집 I과 III으로 분류되어 해발고도 뿐만 아니라 지역에 따른 산림토양의 이화학적 특성에 따른 차이가 소나무의 형태적 차이에 일정 영향을 미친다는 연구(Park and Lee 1990)와 일치한다.
- TWINSPAN의 제 1, 2, 3 Division에 의해 4개의 군집으로 분리되었다. 이들의 군집유형은 모두 소나무 우점으로 소나무 이외에 교목층과 아교목층에서 높은 상대우점치를 보이는 수종의 차이에 따라 분리되었다(Fig. 1).
- 전체적으로 43.18∼72.16%로 나타나 군집간의 이질성은 크지 않은 것으로 판단된다(Table 6).
- 조사구는 모두 산복사면에 위치하며 종수는 25∼31종이다.
- 조사구는 모두 산복사면에 위치하며 종수는 27∼50종이다.
- 조사구는 모두 산복사면에 위치하며 종수는 28∼66종이다.
- 조사구는 모두 산복사면에 위치하며 종수는 32∼48종이다.
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