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문제 정의
- 그러나 조림목에 미치는 다양한 벌채양식의 영향에 관한 연구가 거의 없을 뿐만 아니라 비슷한 환경조건에서 다양한 벌채가 행해진 장소도 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 인근에 위치하면서 다양한 벌채가 행하여진 보은군 장재리 산지의 조림지를 이용하여 벌채유형별 미기상환경 특성을 명확히 하고, 벌채유형별 상수리나무의 생장특성을 평가함으로써 조림목 생장에 유리한 벌채양식 선정과 조림지 환경과 벌채양식에 적합한 조림목 선정기준을 마련하는데 기초를 제공하고자 한다.
- 이 지역은 2006년 전 임분에 식재했던 리기다소나무와 낙엽송을 단목택벌(selective cutting; SeC), 대상개벌(strip clear cutting; StC), 모두베기(clear cutting; ClC)의 방법으로 벌채한 후 2006년 상수리나무 (Quercus acutissima)를 조림한 지역이다(Table 1). 본 연구는 이들 벌채지역 중에서 벌채유형에 따른 특성이 잘 나타나는 조림지를 조사지로 선정하여 실시되었다.
제안 방법
- 벌채유형별로 서식지 미기상 환경 변화를 조사하기 위하여 각 조사지역의 중앙지점의 흉고 높이에 온, 습도 센서(Thermo Recorder, T & D 72)를 설치하여 1시간 단위로 2012년 5월부터 2012년 10월까지 측정하여 각 조사지의 온ㆍ습도 변화를 측정하고, 이들 결과로부터 포화수증기압과의 차(Vapor Pressure Deficit; VPD)를 계산하였다.
- 벌채유형별로 서식지 미기상 환경 변화를 조사하기 위하여 각 조사지역의 중앙지점의 흉고 높이에 온, 습도 센서(Thermo Recorder, T & D 72)를 설치하여 1시간 단위로 2012년 5월부터 2012년 10월까지 측정하여 각 조사지의 온ㆍ습도 변화를 측정하고, 이들 결과로부터 포화수증기압과의 차(Vapor Pressure Deficit; VPD)를 계산하였다. 또한, 생육에 가장 영향을 주는 스트레스 환경을 보다 상세하게 평가하기 위하여 7월 말에서 8월 초에 걸쳐 벌채유형별로 Li-1400(Li-cor, USA)을 이용하여 광량, 기온, 지온의 일변화를 측정하였다.
- 벌채유형에 따른 상수리나무의 생장특성을 비교하기 위하여 2012년 5월 초순 벌채유형별로 건강한 나무 20본을 임의로 선별하여 생장 조사목으로 사용하였다. 2012년 6월과 9월에 조림수의 수고, 중원경(1.0 m 높이에서의 직경), 근원경(Root Collar Caliper)을 측정하여 조림목의 상대생장율(Relative growth rate; RGR)을 산출하였다. 또, 벌채유형별 상수리나무를 각각 5본씩 선정하여 당년지(current-year branch)의 상대생장율을 계산하였다.
- 0 m 높이에서의 직경), 근원경(Root Collar Caliper)을 측정하여 조림목의 상대생장율(Relative growth rate; RGR)을 산출하였다. 또, 벌채유형별 상수리나무를 각각 5본씩 선정하여 당년지(current-year branch)의 상대생장율을 계산하였다. 광이 잘 비치는 곳에 생육하고 있는 건강한 잎을 채집하여 상수리나무 잎의 물질분배 특성을 비교하였다.
- 또, 벌채유형별 상수리나무를 각각 5본씩 선정하여 당년지(current-year branch)의 상대생장율을 계산하였다. 광이 잘 비치는 곳에 생육하고 있는 건강한 잎을 채집하여 상수리나무 잎의 물질분배 특성을 비교하였다. 조림지에서 채집된 잎은 연구실로 운반하여 자동엽면적계(AAA-8, Hayashi Denkoh)를 이용하여 엽면적을 측정하고, 80℃ 건조기에서 48시간 건조시켜 건중량을 결정하여 비엽중(leaf mass per area; LMA)을 산출하였다.
- 광이 잘 비치는 곳에 생육하고 있는 건강한 잎을 채집하여 상수리나무 잎의 물질분배 특성을 비교하였다. 조림지에서 채집된 잎은 연구실로 운반하여 자동엽면적계(AAA-8, Hayashi Denkoh)를 이용하여 엽면적을 측정하고, 80℃ 건조기에서 48시간 건조시켜 건중량을 결정하여 비엽중(leaf mass per area; LMA)을 산출하였다. 자료분석은 SPSS v12.
- 이들 결과는 비록 기후적으로는 같은 입지이지만 벌채 유형에 따라 미기상 환경이 크게 달라질 수 있고 이것에 따라 조림목의 수분스트레스가 다르게 작용할 가능성이 있다는 것을 보여주고 있다. 따라서 이들 결과를 더욱 상세하게 분석하기 위하여 벌채 유형별 조림지 광환경의 일변화를 측정하였다. Fig.
대상 데이터
- 조사는 전(前) 임분이 리기다소나무와 낙엽송이 식재되어 있었으나 다양한 벌채가 행하여진 후 상수리나무가 조림된 장소인 보은군 장안면 장재리 인근 산지에서 실시되었다. 다양한 형태의 벌채가 행해진 이 지역은 조림지가 서로 인접해 있고 해발고도도 비슷하여 벌채유형에 따른 조림목의 생육특성을 연구하기에 최적지로 여겨지는 장소이다.
- 벌채유형에 따른 상수리나무의 생장특성을 비교하기 위하여 2012년 5월 초순 벌채유형별로 건강한 나무 20본을 임의로 선별하여 생장 조사목으로 사용하였다. 2012년 6월과 9월에 조림수의 수고, 중원경(1.
- 한반도는 일반적으로 5월과 7월 하순에 강수량이 적어 많은 농작물이 한해를 입는 것으로 알려지고 있다. 본 연구가 실시된 2012년도의 강수패턴도 우리나라의 보편적인 강수 패턴과 유사한 경향을 나타내어 강수량이 적었던 5월과 7월 말부터 8월 초까지 식물에 심한 수분스트레스가 발생되었을 것으로 추정된다. 수분스트레스는 세포의 생장을 저하시키고, 식물의 기공을 닫게 함으로서 광합성 저하를 가져와 식물의 생장을 저해한다(Hsiao, 1973; Kramer, 1983).
- 본 논문은 2012년 국립산림과학원 산림생산기술연구소 일반연구사업 '주요 인공림의 수종 갱신을 위한 조림기술 개발'의 위탁과제인 '벌채 유형에 따른 조림목 생육 및 생리특성 구명'의 연구비 지원으로 수행된 연구 결과의 일부이며, 신유승에게 주어진 청주대학교 2012 - 2013년도 장학지원으로 수행되었다.
데이터처리
- 조림지에서 채집된 잎은 연구실로 운반하여 자동엽면적계(AAA-8, Hayashi Denkoh)를 이용하여 엽면적을 측정하고, 80℃ 건조기에서 48시간 건조시켜 건중량을 결정하여 비엽중(leaf mass per area; LMA)을 산출하였다. 자료분석은 SPSS v12.0 프로그램을 사용, 각 벌채유형별 조림지의 차이를 일원분산분석(One-way ANOVA)과 Duncan의 다중검정을 통하여 추정하였다.
성능/효과
- 전체적으로 7월말에서 8월초에 측정된 한 낮의 광량은 모두베기 지소와 대상벌채 지소가 단목벌채 지소가 보다 높게 나타났으며, 단목택벌지를 제외하면 한 낮의 광량은 1,600 μmol m-2s-1 이상의 높은 광량을 나타내었다(Fig. 3).
- 모두베기 지역에서 동물에 의한 손상으로 데이터의 일부 결손이 있었지만 전체적으로는 5월부터 기온이 상승하여 8월까지 높은 기온을 나타내었으며, 특히 비가 오지 않고 높은 기온이 지속되었던 7월 말에서 8월 초순에 가장 높은 기온을 기록하여 8월 7일에는 조사 기간 중 가장 높은 37.6℃까지 상승하였다(Figs. 1, 2). 그러나 가장 높은 VPD 값은 장기간 비가 오지 않고 비교적 높은 기온을 기록한 5월 23일에 나타났으며, 벌채 유형에 따른 변화에서는 모두베기 지소가 전체적으로 높은 기온과 높은 VPD를 기록하였다(Fig.
- 1, 2). 그러나 가장 높은 VPD 값은 장기간 비가 오지 않고 비교적 높은 기온을 기록한 5월 23일에 나타났으며, 벌채 유형에 따른 변화에서는 모두베기 지소가 전체적으로 높은 기온과 높은 VPD를 기록하였다(Fig. 2). 각 벌채 유형에서 기온의 전체적인 변화 패턴은 유사하였으나, 벌채지에 따라 기온 차는 크게 나타났다.
- 2). 이들 결과는 비록 기후적으로는 같은 입지이지만 벌채 유형에 따라 미기상 환경이 크게 달라질 수 있고 이것에 따라 조림목의 수분스트레스가 다르게 작용할 가능성이 있다는 것을 보여주고 있다. 따라서 이들 결과를 더욱 상세하게 분석하기 위하여 벌채 유형별 조림지 광환경의 일변화를 측정하였다.
- 또한, 지상부 온도와 지온의 일변화에서도 모두베기 지소가 단목택벌 지소보다 기온을 높게 유지하였으며, 그 결과, 높은 VPD를 나타내고 있다. 그러나 지온의 경우에는 일부의 단목택벌 지소와 모두베기 지소가 비슷하게 변화하는 양상을 보여주고 있으며, 밤 12시 이후부터 아침7시경까지는 단목택벌 지소에서 모두베기 지소 보다 높거나 지하 10cm에 이르기 까지 높은 지온을 유지하고 있었다(Fig.
- 이것은 모두베기 지소에서는 밤사이의 기온저하에 의하여 천공을 향한 복사열로 많은 에너 지를 잃는 반면, 단목택벌 지소에서는 주위의 나무들에 의하여 열손실이 차단되기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 대상벌채와 모두베기의 경우, 단목택벌에 비하여 많은 광을 수광함으로써 기온이 높아지고, 높은 VPD로 인하여 조림목에 수분스트레스가 발생할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 특히, 하절기에 장기간 비가 오지 않는 시기에는 수분스트레스에 의해 생장이 제한 받을 것으로 예상된다.
- 벌채유형에 따른 수고생장을 보면, 모두베기 지소와 대상 벌채 지소가 단목택벌 지소의 상수리나무보다 생장이 저하되고 있는 것으로 나타났다(Fig 5a) (p<0.05).
- 일반적으로 조림한 지 오래된 조림목의 생장을 평가하는데는 수고와 흉고직경이 사용되지만 조림한 지 오래되지 않았을 경우 흉고직경 대신 근원경을 측정하는 것이 일반적이다(Song 등, 2012; Yang 등, 2013). 본 조사지는 조림 후 5년 정도 경과하여 흉고직경을 측정하기에는 어려움이 있어 중간정도 높이(약 1m)에서의 직경을 계산한 중원경과 근원경으로 생장을 평가하였으며, 그 결과, 벌채유형 간에 중원 경과 근원경 생장에는 유의차가 나타나지 않았다(Figs. 5b, 5c).
- 그러나 잎의 구조적 에너지 투자를 나타내는 비엽중 (LMA)을 비교해보면, 대상벌채와 모두베기에서 단목택벌에 비해 유의하게 높은 값을 나타내었다(Fig. 7) (p<0.05).
- 그런 면에서 다양한 벌채유형에 의해 달라질 수 있는 조림지 미기상 환경을 추적, 평가하는 것은 기초정보를 제공하는 중요한 작업이다. 속리산 인근의 조림지에서 환경특성을 조사한 결과, 조림지 미기상은 벌채유형에 따라 크게 다르다는 것이 확인되었다.
- 모두베기와 대상벌채 지역의 중심부에는 조림목의 생장기간인 여름철에 상대적으로 고온과 높은 VPD로 인하여 조림목에 심한 수분스트레스가 발생할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 대상벌채지역에서는 기온, 지온 그리고 광량이 잔존목과의 거리에 의해 영향을 받는 거리의존성이 존재하는 것이 확인되었다.
- 모두베기와 대상벌채 지역의 중심부에는 조림목의 생장기간인 여름철에 상대적으로 고온과 높은 VPD로 인하여 조림목에 심한 수분스트레스가 발생할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 대상벌채지역에서는 기온, 지온 그리고 광량이 잔존목과의 거리에 의해 영향을 받는 거리의존성이 존재하는 것이 확인되었다. 벌채유형에 따라서는 조림지 미기상 환경의 변화를 초래할 수 있고, 이러한 환경의 변화는 조림목에 스트레스 환경으로 작용할 수 있어 건전한 조림목 육성에 영향을 미친다.
후속연구
- 특히, 하절기에 장기간 비가 오지 않는 시기에는 수분스트레스에 의해 생장이 제한 받을 것으로 예상된다. 그러므로 이들 벌채 유형에 따른 서식지의 환경요인의 변화에 대한 보다 정밀한 연구와 조림목의 반응에 대한 보다 많은 정보의 축적이 필요할 것으로 판단된다.
- 따라서 높은 광에너지에 직접적으로 노출되는 대상벌채 지소와 모두베기 지소의 경우, 무강우 기간이 길어짐에 따라 식물에 심한 수분 스트레스로 인하여 잎의 생장이 저하되었을 가능성을 배제할 수 없다. 그러나 대상벌채 지소에서 당년지 당 잎의 수가 적었던 원인에 대해서는 보다 상세한 연구가 필요할 것으로 생각된다. 한편, 단목택벌에서는 평균생장율이 약 7.
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