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문제 정의
- 본 연구는 계방산 일대의 하층식 생구조와 분포양상을 밝히고 고도와 사면별 현존하는 지표종을 분석하여 선호하는 환경에 대한 자료를 제공하고자 한다. 이러한 하층식생의 분포 양상 및 지표종 자료는 보호구역 및 국립공원으로 지정된 이곳의 희귀·특산식물, 생태계 교란종, 귀화식물 등 여러 가지 유형의 식물종의 관리와 보전에 활용될 수 있을 것이다.
- 본 연구는 국립공원 및 유전자원 보호구역으로 지정된 계방산 일대의 하층식생 구조와 분포특성을 파악하여 향후 여러 가지 유형의 산림 생태계경영 중 하층식생의 관리에 필요한 자료를 제공하기 위해 실시하였다. 127개 조사지에서 출현한 식물은 총 350분 류군이 확인되었으며, 중요치 분석 결과, 관목층에서는 미역 줄나무, 당단풍나무, 노린재나무, 철쭉 등이 우점하며, 초본층에서는 조릿대, 오리방풀, 대사초, 터리풀 등이 우점하는 것으로 분석되었다.
제안 방법
- 계방산 일대 127개(20 × 20 m)의 정방형 조사구를 설치하고 조사 구 내 5 × 5 m 크기의 하층식 생조사구 3개를 설치하였다(Figure 1). 그리고 조사 구 내에 출현하는 흉고 직경 1 cm 이상의 종을 식별하고 흉고 직경을 측정하였다. 하층식 생조사구는 출현하는 관목층과 초본층 식물을 대상으로 Braun-Blanquet(1965)의 방법을 사용하여 피도와 군도를 기록하였다.
- 사면방위는 Yang and Kim(2002)의 방법에 의한 4개 사면방위의 구배로 나누었으며, NE (0-90°, 관목층 조사구 n=20, 초본층 조사구 n=21), SE (91-180°, 관목층 조사구 n=24, 초본층 조사구 n=25), SW (181-270°, 관목층 및초본층 조사구 n=51), NW (271-359°, 관목층 조사구 n=29, 초본층 조사구 n=30)의 4개의 그룹으로 나누어 분석을 하였다.
- 이에 고도는 Low (<1,000 m, 관목층 조사구 n=34, 초본층 조사구 n=35), Mid (1,001-1,300 m, 관목층 및 초본층 조사구 n=44), High (1,301 m>, 관목층 조사구 n=46, 초본층 조사구 n=48)의 3개의 그룹으로 나누었다.
- 종-면적곡선의 누적종수의 추정치는 Jackknife(Jack1) 분석 방법(Palmer, 1991)을 따랐으며, 관목층과 초본층으로 나누어 분석하였다. 중요치는 종간 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치(I.V.: Importance Value)를 백분율로 나타낸 상대중요치(Brower and Zar, 1977)를 관목층과 초본층으로 구분하여 분석하였으며 상대 우점치는(상대피도+상대빈도)/2로 계산하였다.
- 2006).초본층과 관목층의 공통적인 환경 요인으로는 흉고 직경을 사용한 기저면적(m2/ha), 고도, 경사, 방위 값을 사용하였다. NMS배열에서 Plexus diagram(Mueller-Dombois and Ellenberg, 2003)을 사용하여 상대적으로 연관성 있는 종의 관계를 2차원상에 표시(overlay) 하였다.
대상 데이터
- 계방산 일대 127개(20 × 20 m)의 정방형 조사구를 설치하고 조사구 내 5 × 5 m 크기의 하층식생조사구 3개를 설치하였다(Figure 1).
데이터처리
- Plexus diagram은 각종의 빈도값을 바탕으로 카이제곱의 거리 값을 사용하였으며, 1에 가까울수록 높은 수준의 연관성을 갖는다(McCune and Mefford, 2006). 하층의 종조성 분포특성과 각서식처별 경향을 분석하기 위해 MRPP (Multi-Response Permutation Procedures)-test 및 지표종 분석을 하였다.고도는 300 m단위, 세 그룹으로 나누었는데 이는 MRPP-test에 필요한 집단 기준 중명확하고 간결하게 나타낼 수 있는 다변량 분석의 최저 집단수(Mielke, 1984)에 기준하였다.
이론/모형
- MRPP-test의 거리 척도는 Sørensen의 방법을 사용하였으며(McCune and Grace, 2002; McCune and Mefford, 2006), 지표종 분석은 Dufrene and Legendre(1997)의 방법을 따랐다.
- 초본층과 관목층의 공통적인 환경 요인으로는 흉고 직경을 사용한 기저면적(m2/ha), 고도, 경사, 방위 값을 사용하였다. NMS배열에서 Plexus diagram(Mueller-Dombois and Ellenberg, 2003)을 사용하여 상대적으로 연관성 있는 종의 관계를 2차원상에 표시(overlay) 하였다. Plexus diagram은 각종의 빈도값을 바탕으로 카이제곱의 거리 값을 사용하였으며, 1에 가까울수록 높은 수준의 연관성을 갖는다(McCune and Mefford, 2006).
- 조사 기간은 2011년 5월부터 2013년 10월까지이며, 식물의 동정은 원색식물도감(Lee, 2003a; 2003b)와 한국의 나무(Kim and Kim, 2012)를 참고하였다. 식물종의 학명과 국명은 Korea National Arboretum and The Plant Taxonomic Society of Korea(2007)에 따랐다.
- 사면방위는 방위계(Sunnto, PM-5)를 이용하였으며, 고도는 GPS수신기(Garmin Oregon 300)를 이용하였다. 조사 기간은 2011년 5월부터 2013년 10월까지이며, 식물의 동정은 원색식물도감(Lee, 2003a; 2003b)와 한국의 나무(Kim and Kim, 2012)를 참고하였다. 식물종의 학명과 국명은 Korea National Arboretum and The Plant Taxonomic Society of Korea(2007)에 따랐다.
- 종-면적곡선의 누적종수의 추정치는 Jackknife(Jack1) 분석 방법(Palmer, 1991)을 따랐으며, 관목층과 초본층으로 나누어 분석하였다. 중요치는 종간 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치(I.
- 하층식생 조사구와 종의 관계를 파악하기 위해 비정규적 또는 불연속적이며 생태학적인 데이터에서 사용하기 적합한 NMS(다차원척도법: Non-metric Multidimensional Scaling)분석을 사용하여 2차원상에 배열하였다(McCune and Mefford. 2006).초본층과 관목층의 공통적인 환경 요인으로는 흉고 직경을 사용한 기저면적(m2/ha), 고도, 경사, 방위 값을 사용하였다.
- 그리고 조사 구 내에 출현하는 흉고 직경 1 cm 이상의 종을 식별하고 흉고 직경을 측정하였다. 하층식 생조사구는 출현하는 관목층과 초본층 식물을 대상으로 Braun-Blanquet(1965)의 방법을 사용하여 피도와 군도를 기록하였다. 사면방위는 방위계(Sunnto, PM-5)를 이용하였으며, 고도는 GPS수신기(Garmin Oregon 300)를 이용하였다.
성능/효과
- 본 연구는 국립공원 및 유전자원 보호구역으로 지정된 계방산 일대의 하층식생 구조와 분포특성을 파악하여 향후 여러 가지 유형의 산림 생태계경영 중 하층식생의 관리에 필요한 자료를 제공하기 위해 실시하였다. 127개 조사지에서 출현한 식물은 총 350분 류군이 확인되었으며, 중요치 분석 결과, 관목층에서는 미역 줄나무, 당단풍나무, 노린재나무, 철쭉 등이 우점하며, 초본층에서는 조릿대, 오리방풀, 대사초, 터리풀 등이 우점하는 것으로 분석되었다. 이 중 미역줄나무의 중요도가 높게 분석되어 지속적으로 모니터링해야 할 주요 수종으로 판단된다.
- 초본층의 Plexus diagram 분석 결과, 터리 풀은 개별 꽃, 참취, 풀솜대, 박새, 실새 풀과 연관성이 있는 것으로 분석되었으며, 벌깨덩굴은 투구꽃, 박새, 귀룽나무, 미나리냉이 등과 연관성이 있는 것으로 분석되었다.고도 별 지표종 분석 결과, 유의한 지표종은 전체 60종으로 나타났으며, 고도별 지표종 분석결과, 유의한 지표종은 전체 60종으로 나타났으며, 고도별 종조성 비교결과, 초본층과 목본층에서 고도별 종조성의 차가 있는 것으로 나타나 일정한 고도 차이가 하층종조성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 사면방위별 지표종 분석 결과 전체 30종으로 나타났으며, NE와 SW 간의 종조성의 차이는 관목층과 초본층 모두에서 나타나 두 개의 사면방위 간 종 조성은 이질적인 것으로 나타났다.
- 고도별 지표종 분석 결과, 유의한 지표종의종은 High에 22종, Mid에 나타나는 유의한 지표종은 10종, Low에 나타나는 유의한 지표종은 28종으로 나타났다(Table 3).지표값은 터리풀(52.
- , 2005) 중지리강활은 Mid, 할미밀망은 Low에 현존하는 종으로 분석되었다. 고도별종조성 비교결과, 초본층과 목본층에서 고도별 종조성의 차가 있는 것으로 나타났으며 (Table. 4), 관 목층 및 초본층에서 Low와 High 그룹 간 A값이 상대적으로 높게 나타났다. 이 결과는 두 그룹 간 종조성 차이는 이질적이며, 각각의 그룹이 포함하는 종들 간에 유사성이 높다고 할 수 있다.
- 미역줄나무는 아고산 및 고산지대 숲틈과 나 출지에 출현하는 선구수종으로 초본층에서부터 관목층까지 분포하며, 수간을 타고 아교목층 이상까지 빠르게 피복하는 종으로 향후 천이의 과정 및 산림생태계에서 기능적 역할을 밝히는 것이 필요할 것으로 사료된다. 관목층의 NMS 분석 결과, 1축과 2축의 종합 설명력은 30.5%로 나타났으며, 주요 종의 분포 범위는 고도별 영향이 있는 것으로 분석되었다(Figure 3, cut off environmental factors R2=0.3). 관목층에서 상대적으로 높은 고도에서식하는 종은 눈측백, 만병초, 가문비나무 등으로 나타났으며, 상대적으로 낮은 고도에서식하는 종은 당 단풍나무, 까치 박달, 다릅나무 등이 나타났다.
- 3). 관목층에서 상대적으로 높은 고도에서식하는 종은 눈측백, 만병초, 가문비나무 등으로 나타났으며, 상대적으로 낮은 고도에서식하는 종은 당 단풍나무, 까치 박달, 다릅나무 등이 나타났다. 관목층의 Plexus diagram(strong association line value>0.
- 관목층의 NMS 분석결과, 주요종의 분포범위는 고도별 영향이 있는 것으로 밝혀졌으며(R2>0.3), 높은 고도에 서식하는 종은 눈측백, 만병초, 가문비나무 등이다.
- 관목층의 Plexus diagram(strong association line value>0.3)에서 당단풍나무는 함박꽃나무, 청시닥나무, 참회나무 등 6종과의 높은 연관성이 있는 것으로 분석되었다.
- 관목층의 Plexus diagram에서 당단풍나무는 함박꽃나무, 청시닥나무, 참회 나무 등 6종과의 연관성이 높은 것으로 확인되었으며, 초본층의 NMS 분석결과, 관목층에 비해 상대적으로 고도의 영향을 더 받는 것으로 분석되었다(R2>0.6).
- 393%) 등이 우점하고 있는 것으로 분석되었다(Table 2). 관목층의 미역 줄나무는 대부분의 조사지에 출현하였으며, 특히 해발 1,000 m 이상의 상대적으로 높은 해발고에서 우점하는 것으로 나타났다. 미역줄나무는 일반적으로 덩굴성 목본이지만 흔히 덤불 형태로 자라며, 전국적으로 분포한다(Kim and Kim, 2012).
- 이 결과는 두 그룹 간 종조성 차이는 이질적이며, 각각의 그룹이 포함하는 종들 간에 유사성이 높다고 할 수 있다. 또한 관목층에서 Mid와 High의 A값은 다른 그룹에 비해 상대적으로 값이 낮아 두 그룹 간 종 조성 차이는 있으나 각각의 그룹이 포함하는 종들 간에 상대적으로 이질적인 것으로 분석되었다. 일반적으로 산림에서는 고도에 따라 식물종 조성과 풍부도는 변화하는데 이러한 종조성의 변화는 환경요인(기압, 온도, 풍향 등)과 복잡한 상호관계에 놓여 있다(Thorsten et al.
- 3)에서 당 단풍나무는 함박꽃 나무, 청시닥나무, 참회나무 등 6종과의 높은 연관성이 있는 것으로 분석되었다. 또한 관목층에서 가장 높은 우점치를 가지는 미역 줄나무는 국수나무, 생강나무와 높은 연관성이 있는 것으로 나타났다. 초본층의 NMS 분석 결과, 1축과 2축의 종합 성명력은 37.
- 사면방위별 유의한 지표종은 SE 6종, NE 12종, NW 8종, SW 4종으로 분석되었다(Table 5).관목층에 출현하는 물참대(28.
- 고도 별 지표종 분석 결과, 유의한 지표종은 전체 60종으로 나타났으며, 고도별 지표종 분석결과, 유의한 지표종은 전체 60종으로 나타났으며, 고도별 종조성 비교결과, 초본층과 목본층에서 고도별 종조성의 차가 있는 것으로 나타나 일정한 고도 차이가 하층종조성에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 사면방위별 지표종 분석 결과 전체 30종으로 나타났으며, NE와 SW 간의 종조성의 차이는 관목층과 초본층 모두에서 나타나 두 개의 사면방위 간 종 조성은 이질적인 것으로 나타났다. 이는 두 사면 방위 간의 여러 가지 이질적 환경 요인에 기인한 것이라 사료되며, 이와 같은 결과는 사면방위가 식생종 조성의 뚜렷한 변이를 파악할 수 있는 주요 요인 중 하나라고 판단된다.
- 전체 조사지에서 출현한 관속 식물은 80과 203 속 303종 38변종 5품종 4아종 총 350분 류군으로 확인되었다(Table 1). 이중 양치식물은 10과 14속 22종(6.86%), 나자 식물은 3과 5속 7종(2.00%), 피자식물의 쌍자엽 식물은 59과 152 속 223종 30변종 3품종 3아종(74.00%), 단자엽 식물은 8과 32속 51종 38변종 5품종 4아종(17.14%)이 조사되었다. 이는 한반도 전체 식물 4,881종류(Korea National Arboretum and The Plant Taxonomic Society of Korea, 2007)의 7.
- 전체 조사지에서 출현한 관속 식물은 80과 203 속 303종 38변종 5품종 4아종 총 350분 류군으로 확인되었다(Table 1). 이중 양치식물은 10과 14속 22종(6.
- 중요치 분석 결과, 관목층에서 미역 줄나무(9.143%), 당단풍나무(7.594%), 노린재나무(6.347%), 철쭉(5.844%) 등이 우점하고 있는 것으로 분석되었으며, 초본층에서는 조릿대(8.653%), 오리방풀(2.936%), 대사 초(2.897%), 터리풀(2.828%), 오미자(2.393%) 등이 우점하고 있는 것으로 분석되었다(Table 2). 관목층의 미역 줄나무는 대부분의 조사지에 출현하였으며, 특히 해발 1,000 m 이상의 상대적으로 높은 해발고에서 우점하는 것으로 나타났다.
- 고도별 지표종 분석 결과, 유의한 지표종의종은 High에 22종, Mid에 나타나는 유의한 지표종은 10종, Low에 나타나는 유의한 지표종은 28종으로 나타났다(Table 3).지표값은 터리풀(52.6, High)이 상대적으로 높은 것으로 나타났으며, 그 다음으로는 넓은잎외잎쑥(40.0, Low), 조릿대(38.6, Mid), 개머루(36.8, Mid), 오리방풀(36.4, Mid), 박새(35.6, Low) 등의 순으 로 나타났다. 이러한 지표종의 서식처정보와 지표값은 희귀·특산식물의 보전 및 복원 등에 이용될 수 있는데, 희귀식물(Korea Forest Service, 2008) 중 금강제비꽃은 Mid, 꽃개회나무는 Low에 현존하는 종이며, 특산식물(Oh et al.
- 또한 관목층에서 가장 높은 우점치를 가지는 미역 줄나무는 국수나무, 생강나무와 높은 연관성이 있는 것으로 나타났다. 초본층의 NMS 분석 결과, 1축과 2축의 종합 성명력은 37.6%로 나타났으며, 관목층과 마찬가지로 고도에 영향을 받는 것으로 분석되었다(Figure 4, cut off environmental factors R2=0.6). 초본층의 Plexus diagram(strong association line value>0.
- 6).초본층의 Plexus diagram 분석 결과, 터리 풀은 개별 꽃, 참취, 풀솜대, 박새, 실새 풀과 연관성이 있는 것으로 분석되었으며, 벌깨덩굴은 투구꽃, 박새, 귀룽나무, 미나리냉이 등과 연관성이 있는 것으로 분석되었다.고도 별 지표종 분석 결과, 유의한 지표종은 전체 60종으로 나타났으며, 고도별 지표종 분석결과, 유의한 지표종은 전체 60종으로 나타났으며, 고도별 종조성 비교결과, 초본층과 목본층에서 고도별 종조성의 차가 있는 것으로 나타나 일정한 고도 차이가 하층종조성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 초본층의 Plexus diagram(strong association line value>0.3)에서 터리풀은 개별꽃, 참취, 풀솜대, 박새, 실새풀과 연관성이 있는 것으로 분석되었으며, 벌깨덩굴은 투구꽃, 박새, 귀룽나무, 미나리냉이 등과 연관성이 있는 것으로 분석되었다.
- 산림에서는 일반적으로 고도뿐 아니라 사면방위와 지형요소(산복, 능선, 계곡 등)는 식생 종조성의 뚜렷한 변이를 파악할 수 있는 주요 요인(Yang and Kim, 2002)으로 작용하는 데 사면방위별 종조성은 관목층에서 SE-NE, NE-SW에서 종조성의 차이가 있는 것으로 나타났으며, 초본층 종조성은 SE-SW, NW-NE를 제외한 사면 간에 종조성의 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 6).특히 NE-SW의 종조성의 차이는 관목층과 초본층 모두에서 나타나 두 개의 사면방위 간의 종조성은 이질적인 것으로 분석되었다. 이러한 사면방위별 하층식생의 종 조성의 변화는 방위에 따라 사면이 가지고 있는 경사, 광량, 상층식생의 구조 등 여러 가지 의 원인들이 복합적으로 작용한다고 할 수 있다.
- 희귀식물 꽃개회나무는 NE의 방위와 초본층에서 현존하는 종이며, 희귀·특산식물인 홀아비바람꽃은 NW의 사면방위와 초본층에서 현존하는 종으로 분석되었다.
후속연구
- , 2010)에서도 관목층 우점수종으로 밝혀졌다. 미역줄나무는 아고산 및 고산지대 숲틈과 나 출지에 출현하는 선구수종으로 초본층에서부터 관목층까지 분포하며, 수간을 타고 아교목층 이상까지 빠르게 피복하는 종으로 향후 천이의 과정 및 산림생태계에서 기능적 역할을 밝히는 것이 필요할 것으로 사료된다. 관목층의 NMS 분석 결과, 1축과 2축의 종합 설명력은 30.
- 이러한 하층식생의 분포양상 및 지표종 자료는 보호구역 및 국립공원으로 지정된 이곳의 희귀·특산식물, 생태계 교란종, 귀화식물 등 여러 가지 유형의 식물종의 관리와 보전에 활용 될 수 있을 것이다.
- 이와 같이 지표값과 여러 가지 속성들을 토대로 희귀·특산식물 뿐 아니라 고유종에 해를 끼치는 생태계 교란종 및 주의를 기울여야하는 귀화식물의 서식처 및 환경을 파악할 수 있으며, 그들의 관리에 한층 더 도움을 줄 수 있을 것이라 판단된다.
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