이 연구는 풍도목 근분의 구조형태적 특성을 파악하고, 풍향에 대응하는 수목뿌리의 발달 특성 및 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 상관관계를 분석하고자 하는 목적으로 수행되었다. 이를 위해서 서울대학교 태화산 학술림에서 발생한 77 그루의 낙엽송과 24 그루의 잣나무 풍도목의 근분에 대한 현장조사를 실시하였다. 근분의 형태적 특성을 조사한 결과, 풍도목 근분은 타원형 혹은 원형의 평면형을 보이며, 측면에서 살펴보면 반 타원체의 형태를 보였다. 또한, 근분 내 뿌리의 발달 특성을 조사한 결과, 평균적으로 수목의 전도 방향에서 비전도 방향보다 뿌리의 개수가 더 많고, 뿌리 표면적이 더 큰 것으로 나타났다. 또한, 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 선형상관관계를 조사한 결과, DBH는 수고보다 근분 크기와 뿌리 표면적에 대해 상대적으로 강한 선형적인 상관관계를 보였다. 이러한 상관관계 분석 결과를 토대로 상관관계가 뚜렷한 수목 지상부와 지하부 특성 간의 단순선형회귀식을 수립하였다.
이 연구는 풍도목 근분의 구조형태적 특성을 파악하고, 풍향에 대응하는 수목뿌리의 발달 특성 및 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 상관관계를 분석하고자 하는 목적으로 수행되었다. 이를 위해서 서울대학교 태화산 학술림에서 발생한 77 그루의 낙엽송과 24 그루의 잣나무 풍도목의 근분에 대한 현장조사를 실시하였다. 근분의 형태적 특성을 조사한 결과, 풍도목 근분은 타원형 혹은 원형의 평면형을 보이며, 측면에서 살펴보면 반 타원체의 형태를 보였다. 또한, 근분 내 뿌리의 발달 특성을 조사한 결과, 평균적으로 수목의 전도 방향에서 비전도 방향보다 뿌리의 개수가 더 많고, 뿌리 표면적이 더 큰 것으로 나타났다. 또한, 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 선형상관관계를 조사한 결과, DBH는 수고보다 근분 크기와 뿌리 표면적에 대해 상대적으로 강한 선형적인 상관관계를 보였다. 이러한 상관관계 분석 결과를 토대로 상관관계가 뚜렷한 수목 지상부와 지하부 특성 간의 단순선형회귀식을 수립하였다.
The objectives of this study were to identify the root plate dimension of wind-uprooted trees and to analyze the relationship among wind direction, aboveground and belowground properties of the trees. The root plates of 77 Japanese larches (Larix kaempferi) and 24 Korean pines (Pinus koraiensis), wh...
The objectives of this study were to identify the root plate dimension of wind-uprooted trees and to analyze the relationship among wind direction, aboveground and belowground properties of the trees. The root plates of 77 Japanese larches (Larix kaempferi) and 24 Korean pines (Pinus koraiensis), which were uprooted by a typhoon in 2012, in the Taehwa Experimental Forest of Seoul National University, Korea, were investigated. The results showed the root plate shape could be assumed to be an oval or a circle in above view, and half an ellipse in side view, respectively. Also, the number and surface area of individual roots in root plates were greater in uprooting direction than in non-uprooting direction. The results of correlation analyses between aboveground and belowground properties indicated DBH had more significant correlation with belowground properties than tree height. Finally, simple linear relationships were derived for significantly correlated tree aboveground and belowground properties.
The objectives of this study were to identify the root plate dimension of wind-uprooted trees and to analyze the relationship among wind direction, aboveground and belowground properties of the trees. The root plates of 77 Japanese larches (Larix kaempferi) and 24 Korean pines (Pinus koraiensis), which were uprooted by a typhoon in 2012, in the Taehwa Experimental Forest of Seoul National University, Korea, were investigated. The results showed the root plate shape could be assumed to be an oval or a circle in above view, and half an ellipse in side view, respectively. Also, the number and surface area of individual roots in root plates were greater in uprooting direction than in non-uprooting direction. The results of correlation analyses between aboveground and belowground properties indicated DBH had more significant correlation with belowground properties than tree height. Finally, simple linear relationships were derived for significantly correlated tree aboveground and belowground properties.
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문제 정의
이 연구에서는 바람에 대한 수목의 저항을 파악하기 위해 수목 근분 및 근분 내 뿌리의 구조형태학적 특징을 조사하였다. 구체적으로 풍해 피해지에 대한 현장조사 자료를 바탕으로 근분 개념을 도입하여 풍도목 근분의 형태적 특성을 파악하고, 뿌리 분포에 대한 바람의 영향을 규명하고자 하였다. 풍도목 근분에 대한 조사는 수목인발시험 에서 발생하는 수목과 토양에 대한 부차적인 피해를 발생 시키지 않으며, 바람에 의해 발생한 비교적 동일한 형태를 갖추고 있는 근분을 일반화하여 다루기 쉽다는 장점이 있다.
이 연구에서는 바람에 대한 수목의 저항을 파악하기 위해 수목 근분 및 근분 내 뿌리의 구조형태학적 특징을 조사하였다. 구체적으로 풍해 피해지에 대한 현장조사 자료를 바탕으로 근분 개념을 도입하여 풍도목 근분의 형태적 특성을 파악하고, 뿌리 분포에 대한 바람의 영향을 규명하고자 하였다.
풍도목 근분에 대한 조사는 수목인발시험 에서 발생하는 수목과 토양에 대한 부차적인 피해를 발생 시키지 않으며, 바람에 의해 발생한 비교적 동일한 형태를 갖추고 있는 근분을 일반화하여 다루기 쉽다는 장점이 있다. 한편, 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 상관관계를 분석하여 근분의 형태를 결정하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
가설 설정
각 요소는 근계의 중심에서부터 10 cm 지점에서 직경이 1 cm 이상인 뿌리만을 대상으로 Figure 3(b)와 같이 격자를 이용하여 측정하 였다. 측정된 뿌리의 직경과 길이를 토대로 뿌리를 원기둥의 형태로 가정하여 뿌리의 표면적을 계산하였다. 작업과정에서 손상이 적은 낙엽송 42 그루, 잣나무 17 그루 등 총 59 그루를 대상으로 근분 내 뿌리 조사를 실시하였다.
제안 방법
지상부 특성 인자로서 수고와 DBH를 선정하였으며, 지하부 특성 인자로서 근분의 두께(CND), 근분의 높이(RPH), 근분의 폭(RPW), 근분 내 뿌리 개수 및 근분 내 뿌리 표면적을 선정하였다.
정면방향에서는 풍도목의 수간을 중심으로 근분의 가장자리까지의 풍상측 반경(windward radius, WWR), 좌측 반경(left-side radius, LSR) 및 우측 반경(right-side radius, RSR)을 측정하였다. 또한, 측면에서는 근분의 두께(depth)를 수간의 중심(center depth, CND) 및 좌우측 반경의 1/2 지점(left-side depth, LSD 및 right-side depth, RSD)에서 각각 측정하였다. 마지막으로 후면에서는 근분의 높이(root plate height, RPH)와 전체 폭(root plate width, RPW)을 측정하였다.
또한, 측면에서는 근분의 두께(depth)를 수간의 중심(center depth, CND) 및 좌우측 반경의 1/2 지점(left-side depth, LSD 및 right-side depth, RSD)에서 각각 측정하였다. 마지막으로 후면에서는 근분의 높이(root plate height, RPH)와 전체 폭(root plate width, RPW)을 측정하였다.
근분의 형태적 특성을 파악하기 위하여 Figure 2와 같이 근분에 대한 형태인자를 정의하였다. 수목의 전도 방향을 기준으로 근분의 정면(수목 전도방향), 측면 및 후면에서 각각의 형태인자를 조사하였다. 정면방향에서는 풍도목의 수간을 중심으로 근분의 가장자리까지의 풍상측 반경(windward radius, WWR), 좌측 반경(left-side radius, LSR) 및 우측 반경(right-side radius, RSR)을 측정하였다.
연구대상지 내 낙엽송 77 그루, 잣나무 24 그루 등 총 101 그루의 풍도목을 대상으로, 수목의 지상부 및 지하부 특성에 대한 현장조사를 실시하였다. 수목의 지상부 특성을 파악하기 위하여 풍도목의 위치 좌표, 수고, 흉고직경 (DBH) 및 수목의 전도방향 등을 조사하였으며, 지하부 특성으로는 근분의 형태 및 크기, 그리고 근분 내 뿌리의 구조적 특성을 조사하였다.
이 연구에서는 수목 근분 개념을 도입하여 풍도목의 근분 형태를 단순화하여 각 부분별 형태인자를 조사하고, 그결과를 통계적 방법을 이용하여 분석하였다. 연구 결과로서 풍도목 근분의 평면 형태는 타원형 혹은 원형으로, 측면 형태는 반타원체로 각각 분석되었다.
수목의 전도 방향을 기준으로 근분의 정면(수목 전도방향), 측면 및 후면에서 각각의 형태인자를 조사하였다. 정면방향에서는 풍도목의 수간을 중심으로 근분의 가장자리까지의 풍상측 반경(windward radius, WWR), 좌측 반경(left-side radius, LSR) 및 우측 반경(right-side radius, RSR)을 측정하였다. 또한, 측면에서는 근분의 두께(depth)를 수간의 중심(center depth, CND) 및 좌우측 반경의 1/2 지점(left-side depth, LSD 및 right-side depth, RSD)에서 각각 측정하였다.
한편, 근분 내에 존재하고 있는 뿌리의 구조적 특성을 파악하기 위해서 풍도목의 근분을 굴취하여 흙을 제거한 후, 수목의 전도방향을 기준으로 8방위로 구분하여 뿌리의 개수, 직경 및 길이를 측정하였다. 각 요소는 근계의 중심에서부터 10 cm 지점에서 직경이 1 cm 이상인 뿌리만을 대상으로 Figure 3(b)와 같이 격자를 이용하여 측정하 였다.
대상 데이터
연구대상지 내 낙엽송 77 그루, 잣나무 24 그루 등 총 101 그루의 풍도목을 대상으로, 수목의 지상부 및 지하부 특성에 대한 현장조사를 실시하였다.
이 연구는 경기도 광주군 도척면 상림리에 소재한 서울 대학교 태화산 학술림(37º 18'43"N 127º 18'44"W)에서 수행되었다.
측정된 뿌리의 직경과 길이를 토대로 뿌리를 원기둥의 형태로 가정하여 뿌리의 표면적을 계산하였다. 작업과정에서 손상이 적은 낙엽송 42 그루, 잣나무 17 그루 등 총 59 그루를 대상으로 근분 내 뿌리 조사를 실시하였다.
데이터처리
마지막으로 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 단순상관 관계를 분석하고, 이를 토대로 단순선형회귀분석을 실시하였다.
Table 5. Pearson correlation coefficient of aboveground and belowground properties.
풍도목 근분의 형태인자 간의 상관관계를 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)와 대응표본 t-검정을 이용하여 분석하였다. 또한, 수목전도 방향과 방위별 근분 내 뿌리의 개수와 표면적 간의 관계를 대응표본 t-검정을 이용하여 분석하였다. 마지막으로 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 단순상관 관계를 분석하고, 이를 토대로 단순선형회귀분석을 실시하였다.
마지막으로 수목의 지상부와 지하부 특성 간의 단순상관 관계를 분석하고, 이를 토대로 단순선형회귀분석을 실시하였다. 이상의 통계분석은 Microsoft Excel 2010 및 IBM SPSS 18 소프트웨어를 이용하여 수행하였다.
조사된 풍도목의 지상부 및 지하부의 특성은 통계적인방법을 이용하여 분석하였다. 풍도목 근분의 형태인자 간의 상관관계를 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)와 대응표본 t-검정을 이용하여 분석하였다.
조사된 풍도목의 지상부 및 지하부의 특성은 통계적인방법을 이용하여 분석하였다. 풍도목 근분의 형태인자 간의 상관관계를 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)와 대응표본 t-검정을 이용하여 분석하였다. 또한, 수목전도 방향과 방위별 근분 내 뿌리의 개수와 표면적 간의 관계를 대응표본 t-검정을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
또한, 근분 두께에서 CND에 대하여 LSD, RSD는 통계적으로 유의한 차이가 있는 반면에, LSD와 RSD 간에는 차이가 없는 것으로 나타났다.
308 m 2 로 조사되었다. 각 요소간 평균값을 단순 비교하였을 경우에는 잣나무가 낙엽송보다 근분 내 뿌리 개수, 직경, 길이 및 표면적이 모두 큰 것으로 나타났다.
잣나무의 경우에는 DBH와 근분의 높이 및 근분 내 뿌리 표면적에서 뚜렷한 양의 상관관계가 나타났으나, 다른 변수들 간에는 뚜렷한 상관관계를 발견할 수 없었다. 두 수종 모두 수고보 다는 DBH가 지하부 특성 즉, 근분의 크기와 뿌리 표면적과 상대적으로 뚜렷한 상관관계를 가지고 있었다. 이러한 연구결과는 DBH와 근분 크기의 강한 상관관계를 보고한 선행연구(Lundström et al.
69 m이었다. 또한, LSD의 평균값은 낙엽송은 0.63 m, 잣나무는 0.62 m이었으며, RSD의 평균값은 낙엽송의 경우 0.65 m, 잣나무의 경우 0.63 m로 조사되었다. 마지막으로 수목의 전도방향의 맞은편인 후면에서 측정한 근분의 높이(RPH)의 평균 값은 낙엽송이 1.
연구 결과로서 풍도목 근분의 평면 형태는 타원형 혹은 원형으로, 측면 형태는 반타원체로 각각 분석되었다. 또한, 연구대상지의 풍도목은 전도방향이 비전도방향보다 근분 내 뿌리의 개수가 많고 표면적이 크게 나타났다. 마지막으로 풍도목의 지상부 및 지하부 특성 간의 상관관계를 조사한 결과, DBH-지하부 특성이 수고-지하부 특성보다 상대적으로 상관관계가 뚜렷하게 나타났으며, 이를 토대로 단순선형회귀식을 작성하였다.
마지막으로 수목의 전도방향의 맞은편인 후면에서 측정한 근분의 높이(RPH)의 평균 값은 낙엽송이 1.55 m, 잣나무가 1.71 m이었으며, 근분의 폭(RPW)의 평균값은 낙엽송이 2.23 m, 잣나무가 2.42 m로 각각 측정되었다.
또한, 연구대상지의 풍도목은 전도방향이 비전도방향보다 근분 내 뿌리의 개수가 많고 표면적이 크게 나타났다. 마지막으로 풍도목의 지상부 및 지하부 특성 간의 상관관계를 조사한 결과, DBH-지하부 특성이 수고-지하부 특성보다 상대적으로 상관관계가 뚜렷하게 나타났으며, 이를 토대로 단순선형회귀식을 작성하였다.
지상부 특성 인자로서 수고와 DBH를 선정하였으며, 지하부 특성 인자로서 근분의 두께(CND), 근분의 높이(RPH), 근분의 폭(RPW), 근분 내 뿌리 개수 및 근분 내 뿌리 표면적을 선정하였다. 분석 결과, 낙엽송의 경우에는 수고와 DBH 모두 각각 근분 높이, 근분 폭 및 근분 내 뿌리 표면적과 뚜렷한 양의 상관관계를 나타내었다. 잣나무의 경우에는 DBH와 근분의 높이 및 근분 내 뿌리 표면적에서 뚜렷한 양의 상관관계가 나타났으나, 다른 변수들 간에는 뚜렷한 상관관계를 발견할 수 없었다.
이 연구에서는 수목 근분 개념을 도입하여 풍도목의 근분 형태를 단순화하여 각 부분별 형태인자를 조사하고, 그결과를 통계적 방법을 이용하여 분석하였다. 연구 결과로서 풍도목 근분의 평면 형태는 타원형 혹은 원형으로, 측면 형태는 반타원체로 각각 분석되었다. 또한, 연구대상지의 풍도목은 전도방향이 비전도방향보다 근분 내 뿌리의 개수가 많고 표면적이 크게 나타났다.
Table 2는 근분의 각 부분별 형태인자를 조사한 결과이다. 전도방향의 정면에서 측정한 WWR의 평균값은 낙엽송이 0.98 m, 잣나무가 1.05 m이었으며, LSR의 평균값은 낙엽송 1.14 m, 잣나무 1.26 m이었고, 마지막으로 RSR의 평균값은 낙엽송이 1.09 m, 잣나무가 1.17 m으로 나타났다. 한편, 측면에서 측정한 근분 두께의 평균값은 CND의경우 낙엽송이 0.
조사 결과에 의하면 낙엽송은 타원형의 평면 형태이고 잣나무는 원형의 평면 형태를 갖는 것으로 나타났다. 하지만, 조사 과정에서 두 수종 모두 풍상측 반경 말단부가 접혀 있거나 불규칙하게 훼손된 근분이 많이 발견된 점을 감안하면 두 수종의 평면 형태를 타원형이나 원형 중 하나의 형태로 한정하기는 쉽지 않다.
종합적으로 이 연구를 통해서 바람에 의한 수목 뿌리의 편향적 발달에 대해서 확인할 수 있었으며, 풍도목 근분의 형태를 단순화시켜 지상부의 특성으로부터 근분 크기를 대략적으로 추정할 수 있는 관계식을 도출하였다. 뿌리의 공간적 분포에 내재한 불확실성과 다양한 외부인자들의 복잡한 상호관계를 고려할 때, 근분 개념과 같이 수목 지하부의 형태를 단순화하는 것은 한계를 가지고 있다(Coder, 2010).
후속연구
보다 정확도가 높은 추정식을 도출하기 위해서는 많은 현장자료에 기반한 다중 회귀분석이 필요하다. 그럼에도 불구하고 수목 근분의 크기에 관한 자료가 미비한 현재 상황에서는 현장에서 수목 근분의 대략적인 크기를 추정하는데 이 연구에서 도출된 회귀식이 활용될 수 있을 것으로 생각된다.
그럼에도 불구하고 이러한 방법론은 바람에 대한 수목 저항의 역학적 관계를 명료하게 함으로써, 기존의 경험적 혹은 실험적 연구결과를 구체화시킬 수 있는 출발점이 될 수 있다. 이 연구의 결과 역시 바람에 대한 수목의 저항 혹은 반응을 역학적으로 해석하는 기초자 료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 다양한 수종에 대한 조사 결과와 수목인발시험 및 역학 모델링 결과가 축적된다면, 방풍림이나 비사방지림의 조성 계획 수립단계에서 효과적인 수종 선정 및 수목 배치에 대한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
이 연구의 결과 역시 바람에 대한 수목의 저항 혹은 반응을 역학적으로 해석하는 기초자 료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 다양한 수종에 대한 조사 결과와 수목인발시험 및 역학 모델링 결과가 축적된다면, 방풍림이나 비사방지림의 조성 계획 수립단계에서 효과적인 수종 선정 및 수목 배치에 대한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
, 2007)도 존재한다. 하지만, 이러한 추측에 대한 근거로서 연구대상지의 바람 특성, 특히 연중 풍향 및 풍도목 발생 당시의 풍향에 대한 특성 자료가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
바람에 의한 수목의 피해에 관련된 수목의 특성은?
바람에 의한 수목의 피해는 수목 지상부의 부러짐 (breakage) 혹은 휘어짐(bending), 그리고 수목이 뿌리째 뽑히는 전도(uprooting) 등의 형태로 나타난다. 수목 지상부의 파괴나 휘어짐은 수간부의 휨 특성과 관련이 있는 반면 전도의 경우에는 수목 뿌리의 인장 및 전단 특성과 밀접하게 관련되어 있다. 수목의 전도는 산림에서 발생하는 바람의 피해 중 가장 큰 교란을 초래하며, 바람의 세기 등 외부적 요인뿐만 아니라 뿌리의 형태 등과 같은 내부적 요인과도 밀접하게 연관되어 있다.
수목의 뿌리의 기능은?
수목의 뿌리는 생리적으로 토양 내 수분과 영양분을 흡수하는 기능뿐만 아니라, 구조적으로 토양과 함께 수목의 지상부를 고정하고 지지하여 외력에 저항하게 한다. 수목에 바람과 같은 외부의 충격이나 힘이 지속적으로 가해지면, 지상부를 충분히 지지하기 위하여 뿌리가 힘의 작용 방향에 따라 편향적으로 발달하기도 한다(Nicoll et al.
풍해로 인해 나타나는 문제는?
풍해(風害, windthrow damage)는 온대지역 산림의 주요 교란 요인 중의 하나이다(Achim and Nicoll, 2009). 풍해로 인하여 1차적으로 수목과 주변 환경의 파괴 및 교란이 발생하고, 풍해를 겪은 산림은 산사태나 산불 또는 충해에 대한 저항성이 약화되어 추가적인 피해를 입는다. 풍해가 산림에 미치는 영향은 공간적 규모에 따라 서로 다른 형태로 나타나지만(Ulanova, 2000), 풍해에 대한 취약성 평가를 수행하거나 피해경감 대책을 마련하기 위해서는 바람에 대한 개별 수목의 저항 혹은 적응의 기작에 대한 이해가 선행되어야 한다.
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