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문제 정의
- 앞으로 생태계 서비스 향상을 위한 세계적인 산림관리 기조에 발맞추어 인공림에서 종다양성을 높이기 위해 생태적 관리에 대한 활발한 논의가 필요할 것이다. 본 연구는 편백림을 중심으로 식생구조 및 식생천이, 종다양성 등의 특성을 밝히고 생물다양성 보전 및 생태계 서비스 증진 관점에서 인공림 관리방향을 논의하고자 한다.
제안 방법
- 각 수종의 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치(Importance Value; I.V.)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1977)를 수관층위별로 분석하였다. 상대우점치(Importace Percentage;I.
- 각 식생조사구에서 임상의 빛환경을 평가하기 위해서 식생조사 방형구 내의 지표에서 높이 2m지점에서 어안(魚眼) 렌즈(4.5㎜ F2.8, Sigma Inc.)를 부착한 디지털카메라(EOS-40D, Cannon Inc.)를 이용해 산림 내부의 천공사진을 촬영하였다. 이 화상을 빛환경 분석프로그램인 Gap Light Analyzer Version 2.
- 교목층과 아교목층의 경우에는 100㎡(크기10m×10m) 내에서 각각의 수목을 대상으로 흉고직경을 측정하였으며, 관목층은 방형구를 사분면으로 나누어 대표적인 지역을 선정한 후 크기 25㎡(5m×5m)의 소방형구 1개소를 설치한 후, 방형구 내에 출현한 수목의 수관폭(장변×단변)을 조사하였다. 각 조사지에서 해발고, 사면방향, 경사도, 식피율 등의 환경요인을 조사하였다.
- 교목층과 아교목층의 경우에는 100㎡(크기10m×10m) 내에서 각각의 수목을 대상으로 흉고직경을 측정하였으며, 관목층은 방형구를 사분면으로 나누어 대표적인 지역을 선정한 후 크기 25㎡(5m×5m)의 소방형구 1개소를 설치한 후, 방형구 내에 출현한 수목의 수관폭(장변×단변)을 조사하였다.
- 그룹화된 군락별로 종구성의 다양한 정도를 나타내는 척도인 종다양성은 Shannon의 수식(Pielou, 1977)을 이용하여 종다양성지수(Species Diversity, H′), 균재도 (Evenness, J′), 우점도(Dominance, D)를 계산했고, 단위면적당(100㎡) 개체수 및 종수를 분석하였다.
- 상대우점치 분석 자료를 토대로 TWINSPAN에 의한 군집분석(classification analysis)(Hill, 1979b)과 DCA 서열분석(ordination analysis)(Hill, 1979a)으로 45개 조사구의 식생조사 데이터를 몇 개의 식물군락으로 그룹화하였고, 흉고 직경(DBH) 분석을 통해 식생의 수령 및 임분동태를 파악하여 식생천이의 양상을 추정하였다(Harcombe and Marks, 1978). 그룹화된 군락별로 종구성의 다양한 정도를 나타내는 척도인 종다양성은 Shannon의 수식(Pielou, 1977)을 이용하여 종다양성지수(Species Diversity, H′), 균재도 (Evenness, J′), 우점도(Dominance, D)를 계산했고, 단위면적당(100㎡) 개체수 및 종수를 분석하였다.
- 상대우점치(Importace Percentage;I.P.)는 (상대밀도+상대피도)/2로 계산하였으며, 개체들의 크기를 고려하여 수관층위별로 가중치를 부여한 (교목층 I.P.×3+아교목층 I.P.×2+관목층 I.P.×1)/6으로 평균상대우점치(Mean Importance Percentage; M.I.P)를 구하였다(Park, 1985).
- 식생조사구는 인공림의 특성상 교목층에 편백이 우점하는 편백림이지만, 군집분석의 한 기법인 TWINSPAN을 적용하여 군락별 종구성(Table 2)과 식별종을 중심으로 한 군락분리를 실시하여 군락유형별 환경요인 및 종구성 특성을 파악하였다(Figure 2). TWINSPAN분석에서 첫 번째 단계 에서는 담쟁이덩굴(+)의 출현 유무에 따라 출현하지 않는 그룹 A와 출현하는 그룹 B로 분리되었다.
- 연구조사지에서 식생조사는 산림 내부에 방형구를 설치하여 교목층, 아교목층, 관목층으로 층위를 나누어 출현수 종을 매목조사하였다(Park, 1985). 하늘과 맞닿은 상층수관을 이루는 수목을 교목층으로, 수고 2m이하의 수목을 관목 층으로, 이에 해당되지 않는 수목을 아교목층으로 구분하였다.
- 연구조사지에서 식생조사는 산림 내부에 방형구를 설치하여 교목층, 아교목층, 관목층으로 층위를 나누어 출현수 종을 매목조사하였다(Park, 1985). 하늘과 맞닿은 상층수관을 이루는 수목을 교목층으로, 수고 2m이하의 수목을 관목 층으로, 이에 해당되지 않는 수목을 아교목층으로 구분하였다. 교목층과 아교목층의 경우에는 100㎡(크기10m×10m) 내에서 각각의 수목을 대상으로 흉고직경을 측정하였으며, 관목층은 방형구를 사분면으로 나누어 대표적인 지역을 선정한 후 크기 25㎡(5m×5m)의 소방형구 1개소를 설치한 후, 방형구 내에 출현한 수목의 수관폭(장변×단변)을 조사하였다.
대상 데이터
- 연구조사지로서 고흥군 팔영산(조사지 번호: 1∼6번), 광양시 느랭이골(7∼11번), 광주광역시 무등산국립공원 증심사 지구(12∼14번), 순천시 낙안면(15~27번), 보성군(28~32번), 순천시 봉화산(33∼35번), 장성군 축령산 및 병풍산(36∼45) 등 8곳에서 총 45개의 식생조사구를 조사하였다(Figure 1, Table 1).
- 전라남도청 편백조림 현황자료를 바탕으로 대규모로 조림되거나 생육상태가 양호한 편백림을 연구대상지로 선정하여 2012년 5월부터 2014년 8월까지 현지조사를 실시하였다. 연구조사지로서 고흥군 팔영산(조사지 번호: 1∼6번), 광양시 느랭이골(7∼11번), 광주광역시 무등산국립공원 증심사 지구(12∼14번), 순천시 낙안면(15~27번), 보성군(28~32번), 순천시 봉화산(33∼35번), 장성군 축령산 및 병풍산(36∼45) 등 8곳에서 총 45개의 식생조사구를 조사하였다(Figure 1, Table 1).
데이터처리
- 수관개방율 및 상대광합성광량자속밀도의 빛요인과 식생요인(조사구의 출현종수, 종다양성지수, 아교목 및 관목층의 개체수) 변수간 상관관계를 피어슨 상관계수(Pearson´s correlation coefficient)로 분석하였다.
- )를 이용해 산림 내부의 천공사진을 촬영하였다. 이 화상을 빛환경 분석프로그램인 Gap Light Analyzer Version 2.0을 이용하여 수관개방율 (canopy openness)과 광합성광량자속밀도(Photosynthetic Photon Flux Density; PPFD)를 추정하였다(Frazer et al., 1999). 태양광이 전혀 차단되지 않는 공간의 PPFD값에 대한 상대값으로 조사지의 상대광합성광량자속밀도(rPPFD)로 나타냈다.
성능/효과
- 5개 군락에서의 주요 우점종에 대한 흉고직경급(DBH) 별 분석을 실시하였는데 전체적으로 편백은 DBH 2~47㎝에 걸쳐 분포하였으며, 군락별로 약간의 차이는 있으나 DBH 12~32㎝의 계급구간에서 집중적으로 분포하였다 (Table 3). 군락Ⅰ은 아직 솎아베기를 실시하지 않거나 잡초목(경쟁 자생수종)을 제거한 직전이라서 편백 이외에는 다른 수종의 출현이 낮았을 것이다.
- 각 조사구의 빛환경요인인 수관개방율(canopy openness) 및 상대광합성광량자속밀도(rPPFD)와 식생요인간의 상관관계분석(Table 5)에서 rPPFD와 출현종수·종다양성지수 사이에는 높은 정의 상관관계를 보였다(P<0.01).
- 군락 Ⅲ은 고흥, 광양, 낙안지역으로 아교목층에서는 때죽나무(I.P. 22.26%), 밤나무(I.P. 15.95%), 굴참나무(I.P. 15.79%), 사스레피나무(I.P. 9.90%) 등의 다양한 낙엽활엽수가 출현하여 서로 경쟁하는 양상을 보였다. 관목층에도 사스레피나무(I.
- 군집분석으로 그룹화된 5개 군락에 대해 층위별 상대우점치 및 평균상대우점치 분석을 실시한 결과, 5개 군락 모두 교목층은 인공림의 특성상 편백이 우점하였다(Table 2). 군락 Ⅰ의 교목층에서는 편백(I.
- 군집분석인 TWINSPAN기법에서 식별종에 의한 군락별 환경요인을 파악하기 쉽지 않았고, 서열분석(DCA기법)에서도 군락 Ⅴ를 제외하고 대부분의 조사구들이 좌표상 연속 적인 분포를 보였다. 이는 편백림의 식생구조가 발달하기 시작한 초기단계라서 분리된 조사구별 종구성이 유사하기 때문일 것이다.
- , 1994). 그러나 본 연구에서 식별 종으로 제시된 수종들은 군락별 환경요인을 간접적으로 대변하는 수종이라 말하기 모호했으며, 5개 군락별로 각 환경 특성을 파악하기가 쉽지 않았다. 산초나무, 초피나무, 수리 딸기, 두릅나무, 조록싸리, 비목 등은 양수성 수종이거나 주로 천이초기단계에 출현하는 수종(Jee and Oh, 2001)으로서 대부분의 군락별 식별종은 편백림의 솎아베기 작업으로 임상층의 빛환경이 개선되어 유입된 자생수종으로 판단된다.
- TWINSPAN분석에서 첫 번째 단계 에서는 담쟁이덩굴(+)의 출현 유무에 따라 출현하지 않는 그룹 A와 출현하는 그룹 B로 분리되었다. 두 번째 단계에서 그룹 A는 다시 산초나무(+), 작살나무(+), 때죽나무(+), 수리딸기(+), 두릅나무(+), 비목나무(+)가 출현한 그룹과 출현하지 않는 그룹으로 분리되었다. 산초나무(+) 등이 출현하지 않는 군락은 청미래덩굴(-)을 식별종으로 갖는 그룹(Ⅰ)과 생강나무(+), 대팻집나무(+), 감태나무(+)를 식별종으로 갖는 그룹(Ⅱ)으로 구분되었다.
- 이에 비해 군락 Ⅳ은 비목, 수리딸기 등의 양수성 수종이 우점하는 등 다양한 수종들이 상호 경쟁하는 식생발달 초기라서 종다양 성지수가 높았다. 마지막으로 군락 Ⅴ는 편백 수령이 약 76년생으로 수확단계인 성숙림이지만, 휴양림으로서 광주 시민들의 이용강도가 높아 하층식생 발달이 방해되어 식생 구조가 단순하였다. 임상에 유입되는 rPPFD와 출현종수·종다양성지수 사이에는 높은 정의 상관관계가 있는 것으로 분석되었다.
- 산초나무(+) 등이 출현하지 않는 군락은 청미래덩굴(-)을 식별종으로 갖는 그룹(Ⅰ)과 생강나무(+), 대팻집나무(+), 감태나무(+)를 식별종으로 갖는 그룹(Ⅱ)으로 구분되었다. 산초나무(+) 등을 식별종으로 하는 그룹은 조록싸리(-), 사스레피나무(-), 때죽나무(-)를 식별종으로 갖는 그룹(Ⅲ)과 수리딸기(+)를 식별종으로 하는 그룹(Ⅳ)으로 분리되어 총 5개 군락으로 유형화되었다. TWINSPAN기법의 군락구분은 환경요인을 간접적으로 반영하는 식별종(indicator species)에 의해 이루어진다고 알려져 있다(Lee et al.
- 두 번째 단계에서 그룹 A는 다시 산초나무(+), 작살나무(+), 때죽나무(+), 수리딸기(+), 두릅나무(+), 비목나무(+)가 출현한 그룹과 출현하지 않는 그룹으로 분리되었다. 산초나무(+) 등이 출현하지 않는 군락은 청미래덩굴(-)을 식별종으로 갖는 그룹(Ⅰ)과 생강나무(+), 대팻집나무(+), 감태나무(+)를 식별종으로 갖는 그룹(Ⅱ)으로 구분되었다. 산초나무(+) 등을 식별종으로 하는 그룹은 조록싸리(-), 사스레피나무(-), 때죽나무(-)를 식별종으로 갖는 그룹(Ⅲ)과 수리딸기(+)를 식별종으로 하는 그룹(Ⅳ)으로 분리되어 총 5개 군락으로 유형화되었다.
- 35%) 등 다양한 수종이 골고루 분포하였다. 이 군락은 군락 Ⅲ과 비슷한 양상을 보였으나 양수성 비목나무 등이 아교목층에 우점하여, 군락 Ⅲ에 비해 식생발달의 초기단계로서 아교목층과 관목층에서 다양한 천이초기종이 상호 경쟁하는 양상을 보였다. 군락 Ⅴ는 교목층에서 편백(I.
- 반면 군락 Ⅱ, Ⅲ은 아교목층에서 개서어나무, 밤나무, 굴참나무 등의 교목성 수종이 출현하여 상대적으로 식생천이가 진행될 것으로 보인다. 이에 비해 군락 Ⅳ은 비목, 수리딸기 등의 양수성 수종이 우점하는 등 다양한 수종들이 상호 경쟁하는 식생발달 초기라서 종다양 성지수가 높았다. 마지막으로 군락 Ⅴ는 편백 수령이 약 76년생으로 수확단계인 성숙림이지만, 휴양림으로서 광주 시민들의 이용강도가 높아 하층식생 발달이 방해되어 식생 구조가 단순하였다.
- 임상에 유입되는 rPPFD와 출현종수·종다양성지수 사이에는 높은 정의 상관관계가 있는 것으로 분석되었다.
후속연구
- (2015)이 주장한 것처럼 토양양분 축적 및 물질순환, 임목생장 측면에서 더 유익할 것이다. 생물다양성 보전 및 생태계 서비스 증진을 위한 인공림의 생태적 관리에 대한 활발한 논의 및 연구가 앞으로 필요할 것으로 본다.
- 하지만, 국내 인공림의 벌채나 솎아베기 이후의 천연림으로 갱신 및 생태적 관리에 대한 연구는 부족한 편이다(Um, 2015). 앞으로 생태계 서비스 향상을 위한 세계적인 산림관리 기조에 발맞추어 인공림에서 종다양성을 높이기 위해 생태적 관리에 대한 활발한 논의가 필요할 것이다. 본 연구는 편백림을 중심으로 식생구조 및 식생천이, 종다양성 등의 특성을 밝히고 생물다양성 보전 및 생태계 서비스 증진 관점에서 인공림 관리방향을 논의하고자 한다.
- 02%) 등 다양한 낙엽활엽수가 분포하였다. 이 군락은 자연식생과 인접해 있으면서 하층식생의 발달로 인해 개서어 나무, 밤나무 등의 교목성 수목이 출현하여 향후 교목층의 편백과 경쟁 가능성이 있을 것이다.
- 향후 경제림으로서 뿐만 아니라 생물다양성 등의 공익적 기능을 발휘할 수 있는 인공림으로 전환하는 한 가지 수단으로써 인공림의 생태적 관리가 확립(Igarashi et al., 2014) 되어야 할 것이다. 이러한 측면에서 인공림의 숲가꾸기 일환으로 하층식생을 일관적으로 제거하는 것은 종다양성 및 바이오매스 감소로 산림환경에 악영향을 미칠 수 있으니 (Park et al.
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