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문제 정의
- 난대상록활엽수림의 자원화 및 고부가가치화를 위하여 최적 임분 관리기술 개발이 필요하며 이를 위해서 현존 임분에 대한 시업처리효과 분석 및 이에 대한 지속적인 모니터링이 우선 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 붉가시나무 임분의 솎아베기 후 처리강도에 따른 임목생장의 변화를 비교하고, 이를 통해 임분의 생육특성에 따른 적정임분밀도의 유지 및 최적 임분 관리기법 마련을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 1999년과 2013년에 조사된 자료를 이용하여 시기별 솎아베기에 따른 시험구 내 임분 의 생육특성 및 생장 차이를 비교 하였다. 분석 대상은 DBH(Diameter at Breast Height; DBH), 수고(Height), H/D율(Total Height/DBH Ritio; HDR), 흉고단면적(Basal Area; BA), 재적(Stand volume), 임분밀도(Stand density)에 대해 조사 시기별로 처리 간 평균치를 비교하였으며, 분산분석(ANOVA)과 사후검정(Duncan Test)을 통해 통계적인 차이를 검증하였다.
- 하지만 당시 난대상록활엽수림에 대한 솎아베기 기준이 마련되어 있지 않았으므로, 장기적인 임분관리계획과 참나무류의 평균흉고직경급별 간벌 후 잔존본수 기준, 임내 재적, 본수, 개체목 형질, 임목간 거리 등을 고려하여 처리별 솎아베기 강도를 결정하였다. 또한 임분 내 다간형태의 형질이 매우 불량한 임목들로 인해 선목 과정에서 다간 형태의 맹아목과 형질불량목, 열세목, 피압목 등을 모두 고려한 하층 솎아베기를 실시하였다. 이 때 솎아베기 처리는 강도구(ha당 800본), 약도구(ha당 1,150본), 대조구(ha당 3,000본) 3처리로, ha당 본수 대비 제거율은 강도구 약 75%, 약도구 약 68%가 제거되었다.
- 붉가시나무 임분의 솎아베기에 따른 임분 생장 변화 효과를 알아보기 위해 솎아베기 전후의 임분 흉고단면적의 총생장량(Figure 5)과 연년생장량(Figure 6)의 변화를 분석하였다. 총 생장량의 경우 1999년 솎아베기 이후 강도구와 약도구에서 각각 크게 감소한 이후 점차 증가하는 경향이 나타났다.
- 솎아베기 처리에 따른 수간 형상의 변화를 비교하기 위해 수간곡선을 추정하여 비교하는 방법을 사용하였다. 이 방법은 Doug and Lanteigne(2008)가 솎아베기에 따른 DBH와 수고생장의 효과를 비교하기 위해 사용한 방법으로 수간곡선식에 처리별 H/D율(HDR)을 적용하여 DBH와 수고를 고정했을 때 형상의 차이를 비교하였다.
- Kozak식은 미국, 캐나다 등에서 많은 사용 빈도를 보이고 있으며(Gal and Bella, 1994), 국립산림과학원에서도 주요 11개 수종의 입목재적표를 개발하기 위해 이를 이용한바 있으므로(Korea Forest Research Institute, 2012), 이 식을 본 연구의 분석에 활용하였다. 수식 추정에 사용된 변곡점(Inflection point)은 완도지역 붉가시나무의 변곡점을 0.25로 보고(Son et al., 2007)한 바가 있어 이를 활용하여 추정하였다.
- 시간의 흐름에 따른 솎아베기 이후 강도별 임목생장의 변화 과정은 수간석해를 통해 취득한 자료를 이용하여 개체목 단위와 임분 단위로 각각 구분하여 비교하였다. 개체목단위의 생장은 1999년부터 매년 DBH와 수고, 개체목 재적의 연년생장량(Current Annual Increment; CAI)과 H/D율의 연년 변화량을 ANOVA분석을 실시하여 처리별 비교하였다.
- 2 m 이하 지점을 벌채점으로 하여 시료의 채취에 신중을 기하였다. 원판 채취는 0.2 m, 1.2 m, 3.2 m, 5.2 m 등과 같이 처음은 1m간격으로 절단 후 1.2 m 이후로는 2 m 결정간을 두고 채취하였으며, 최후의 것은 1m가 되도록 하였다. 연륜 폭의 측정은 채취한 원판의 4방향에 대해 심각등분법에 의해 이루어졌다(Kim, 1998).
- 이 방법은 Doug and Lanteigne(2008)가 솎아베기에 따른 DBH와 수고생장의 효과를 비교하기 위해 사용한 방법으로 수간곡선식에 처리별 H/D율(HDR)을 적용하여 DBH와 수고를 고정했을 때 형상의 차이를 비교하였다. 이를 위해 5년 단위로 측정한 표준목의 수간석해 자료를 이용하여 수간곡선을 추정하였으며, 각 처리별 H/D율을 이용하여 솎아베기 강도별 수간형상의 차이를 비교하였다. 이 때, 사용된 수간곡선 추정모형은 변량지수식(Variable exponent taper equation, or K2 equation)으로 명명된 Kozak이 개발한 모형이며(Kozak, 1998), 수식은 아래와 같다.
- 처리별 표준지 크기 20×20 m2(0.04 ha)의 각 3반복에 대해 1999년 6월, 2013년 9월에 시험성적 조사를 실시하였으며, 2013년 조사에서 개체목 생장의 정밀분석을 위해 각 처리구별로 산술평균직경법(Kim, 1998)에 의해 표준목을 5본씩 선정하고 이를 벌채하여 수간석해를 실시하였다.
- 5 m로 DBH 크기에 비해 아주 세장한 형태로 나타났다. 하지만 당시 난대상록활엽수림에 대한 솎아베기 기준이 마련되어 있지 않았으므로, 장기적인 임분관리계획과 참나무류의 평균흉고직경급별 간벌 후 잔존본수 기준, 임내 재적, 본수, 개체목 형질, 임목간 거리 등을 고려하여 처리별 솎아베기 강도를 결정하였다. 또한 임분 내 다간형태의 형질이 매우 불량한 임목들로 인해 선목 과정에서 다간 형태의 맹아목과 형질불량목, 열세목, 피압목 등을 모두 고려한 하층 솎아베기를 실시하였다.
대상 데이터
- 전라남도 완도군 군외면 대문리에 위치한 완도 수목원은 총 관리면적 2,050 ha에 구실잣밤나무, 붉가시나무, 동백나무 등 난대상록활엽수를 포함한 난대성 식물과 소나무, 굴참나무 등 온대성식물까지 다양한 식생분포를 보이고 있다. 그 중 본 연구 대상지는 붉가시나무가 우점한 임분으로 해발고는 300~400 m지점에 분포하고 있으며, 경사는 15~20o, 사면향은 남서사면으로 유효토심 23 cm의 토양배수가 양호한 지역이다. 완도 지역 평균기온의 30년 평년값은 14.
- 솎아베기 시험지 조성은 1999년에 실시하였다. 솎아베기 전 대상임지는 영급의 맹아목 위주로 구성된 붉가시나무 단순림이었으며, 다간형태의 임목이 밀집해 있는 ha당 3,000본 이상의 과밀 임분으로 나타났다.
데이터처리
- zMean±S.D. Means within columns followed by same letters are not significantly different at the 5% levels by Duncan's multiple range test.
- 시간의 흐름에 따른 솎아베기 이후 강도별 임목생장의 변화 과정은 수간석해를 통해 취득한 자료를 이용하여 개체목 단위와 임분 단위로 각각 구분하여 비교하였다. 개체목단위의 생장은 1999년부터 매년 DBH와 수고, 개체목 재적의 연년생장량(Current Annual Increment; CAI)과 H/D율의 연년 변화량을 ANOVA분석을 실시하여 처리별 비교하였다.
- 1999년과 2013년에 조사된 자료를 이용하여 시기별 솎아베기에 따른 시험구 내 임분 의 생육특성 및 생장 차이를 비교 하였다. 분석 대상은 DBH(Diameter at Breast Height; DBH), 수고(Height), H/D율(Total Height/DBH Ritio; HDR), 흉고단면적(Basal Area; BA), 재적(Stand volume), 임분밀도(Stand density)에 대해 조사 시기별로 처리 간 평균치를 비교하였으며, 분산분석(ANOVA)과 사후검정(Duncan Test)을 통해 통계적인 차이를 검증하였다.
이론/모형
- Kozak식은 미국, 캐나다 등에서 많은 사용 빈도를 보이고 있으며(Gal and Bella, 1994), 국립산림과학원에서도 주요 11개 수종의 입목재적표를 개발하기 위해 이를 이용한바 있으므로(Korea Forest Research Institute, 2012), 이 식을 본 연구의 분석에 활용하였다. 수식 추정에 사용된 변곡점(Inflection point)은 완도지역 붉가시나무의 변곡점을 0.
- 2 m 이후로는 2 m 결정간을 두고 채취하였으며, 최후의 것은 1m가 되도록 하였다. 연륜 폭의 측정은 채취한 원판의 4방향에 대해 심각등분법에 의해 이루어졌다(Kim, 1998).
- 이를 위해 5년 단위로 측정한 표준목의 수간석해 자료를 이용하여 수간곡선을 추정하였으며, 각 처리별 H/D율을 이용하여 솎아베기 강도별 수간형상의 차이를 비교하였다. 이 때, 사용된 수간곡선 추정모형은 변량지수식(Variable exponent taper equation, or K2 equation)으로 명명된 Kozak이 개발한 모형이며(Kozak, 1998), 수식은 아래와 같다.
- 솎아베기 처리에 따른 수간 형상의 변화를 비교하기 위해 수간곡선을 추정하여 비교하는 방법을 사용하였다. 이 방법은 Doug and Lanteigne(2008)가 솎아베기에 따른 DBH와 수고생장의 효과를 비교하기 위해 사용한 방법으로 수간곡선식에 처리별 H/D율(HDR)을 적용하여 DBH와 수고를 고정했을 때 형상의 차이를 비교하였다. 이를 위해 5년 단위로 측정한 표준목의 수간석해 자료를 이용하여 수간곡선을 추정하였으며, 각 처리별 H/D율을 이용하여 솎아베기 강도별 수간형상의 차이를 비교하였다.
성능/효과
- 1999년 평균 임령 30년생의 붉가시나무 임분 솎아베기 후 각 시험 처리구는 입목밀도의 변화에 따라 생장 특성이 다르게 나타났으며, 이에 따라 수간의 형상 또한 차이가 나타났다(Figure 3). 각 처리별 수간형상을 비교해 본 결과, DBH가 유사한 수준일 경우 대조구의 수고생장이 가장 우수한 반면, 강도구의 수고생장은 가장 저조한 것으로 나타났다. 수고가 유사한 수준일 경우, 강도구의 DBH생장이 가장 우수하였으나, 대조구에서는 가장 저조한 것으로 나타났다.
- 개체목의 재적생장량은 DBH 생장량과 다르게 솎아베기 4년 후인 2003년부터 유의적인 차이가 나타나기 시작하였으며(p<0.05), 강도구와 약도구의 차이는 나타나지 않았고, 대조구의 재적연년생장량과의 차이는 명확히 나타났다.
- 솎아베기 전 대상임지는 영급의 맹아목 위주로 구성된 붉가시나무 단순림이었으며, 다간형태의 임목이 밀집해 있는 ha당 3,000본 이상의 과밀 임분으로 나타났다. 또한 평균 DBH가 9.1~10.3 cm사이에 분포하였으며, 평균수고가 약 11.5 m로 DBH 크기에 비해 아주 세장한 형태로 나타났다. 하지만 당시 난대상록활엽수림에 대한 솎아베기 기준이 마련되어 있지 않았으므로, 장기적인 임분관리계획과 참나무류의 평균흉고직경급별 간벌 후 잔존본수 기준, 임내 재적, 본수, 개체목 형질, 임목간 거리 등을 고려하여 처리별 솎아베기 강도를 결정하였다.
- 본 연구의 결과를 볼 때, 바이오매스 생산의 측면에서는 솎아베기를 하지 않는 것이 효과적인 방법이 될 것이다. 하지만 본 연구에서는 솎아베기를 통해 형질의 개선효과에 대한 가능성을 확인하였으며, 만약 유년기부터 체계적으로 적정 임분밀도 관리를 할 경우, 임분 생산량 또한 현 결과보다 향상될 수 있는 여지가 있다.
- 붉가시나무림의 솎아베기 강도 수준에 따른 그 생육 반응효과를 각 시험처리구별로 비교분석한 결과, 강도구에서의 연년 직경 생장량과 연년 재적 생장량이 가장 높게 나타났으며, 약도구 또한 비슷한 경향으로 나타났다. 흉고 단면적과 재적의 변화추이를 개체목 단위에서 볼 때 강도구에서 그 효과가 가장 큰 것으로 판명되었으나, 임분 단위에서는 대조구의 각 생장량에 미치지 못하고 있는 것으로 나타났다.
- 각 처리별 수간형상을 비교해 본 결과, DBH가 유사한 수준일 경우 대조구의 수고생장이 가장 우수한 반면, 강도구의 수고생장은 가장 저조한 것으로 나타났다. 수고가 유사한 수준일 경우, 강도구의 DBH생장이 가장 우수하였으나, 대조구에서는 가장 저조한 것으로 나타났다. 이는 솎아베기 처리 후 수간 하부의 직경생장량이 증대된 결과이며, 각 간벌 강도 처리 수준에 따라 수간 하부의 직경생장 차이가 발생하였음을 알 수 있었다.
- 또한 임분 내 다간형태의 형질이 매우 불량한 임목들로 인해 선목 과정에서 다간 형태의 맹아목과 형질불량목, 열세목, 피압목 등을 모두 고려한 하층 솎아베기를 실시하였다. 이 때 솎아베기 처리는 강도구(ha당 800본), 약도구(ha당 1,150본), 대조구(ha당 3,000본) 3처리로, ha당 본수 대비 제거율은 강도구 약 75%, 약도구 약 68%가 제거되었다.
- 수고가 유사한 수준일 경우, 강도구의 DBH생장이 가장 우수하였으나, 대조구에서는 가장 저조한 것으로 나타났다. 이는 솎아베기 처리 후 수간 하부의 직경생장량이 증대된 결과이며, 각 간벌 강도 처리 수준에 따라 수간 하부의 직경생장 차이가 발생하였음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 볼때 솎아베기가 수간 하부의 직경생장 차이를 나타내어 초살도를 증가시키기도 하며(Lee, 1993), 동일한 DBH일때 임분밀도가 높을수록 수고생장이 우수하고, 동일한 수고에서 흉고 직경 생장은 임분밀도가 낮을수록 우수하다는 Pitt and Lanteigne(2008)의 결과와 유사한 것으로 나타났다.
- 이는 솎아베기 처리 후 수간 하부의 직경생장량이 증대된 결과이며, 각 간벌 강도 처리 수준에 따라 수간 하부의 직경생장 차이가 발생하였음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 볼때 솎아베기가 수간 하부의 직경생장 차이를 나타내어 초살도를 증가시키기도 하며(Lee, 1993), 동일한 DBH일때 임분밀도가 높을수록 수고생장이 우수하고, 동일한 수고에서 흉고 직경 생장은 임분밀도가 낮을수록 우수하다는 Pitt and Lanteigne(2008)의 결과와 유사한 것으로 나타났다.
- 총 생장량의 경우 1999년 솎아베기 이후 강도구와 약도구에서 각각 크게 감소한 이후 점차 증가하는 경향이 나타났다. 임분 흉고단면적 연년생장량은 솎아베기에 따른 감소 이후 점차 증가하여 대조구의 연년생장량에 도달한 시점부터 생장 증가가 정체하여 함께 감소하는 추세가 나타났다. 솎아베기 효과 중 생장이 최대가 되는 시점은 50년생 이전에 가장 높으며, 이 시점을 넘어서게 되면 그 처리효과가 급격하게 줄어든다는 연구 보고(Tappeiner et al.
- 붉가시나무 임분의 솎아베기에 따른 임분 생장 변화 효과를 알아보기 위해 솎아베기 전후의 임분 흉고단면적의 총생장량(Figure 5)과 연년생장량(Figure 6)의 변화를 분석하였다. 총 생장량의 경우 1999년 솎아베기 이후 강도구와 약도구에서 각각 크게 감소한 이후 점차 증가하는 경향이 나타났다. 임분 흉고단면적 연년생장량은 솎아베기에 따른 감소 이후 점차 증가하여 대조구의 연년생장량에 도달한 시점부터 생장 증가가 정체하여 함께 감소하는 추세가 나타났다.
- 붉가시나무림의 솎아베기 강도 수준에 따른 그 생육 반응효과를 각 시험처리구별로 비교분석한 결과, 강도구에서의 연년 직경 생장량과 연년 재적 생장량이 가장 높게 나타났으며, 약도구 또한 비슷한 경향으로 나타났다. 흉고 단면적과 재적의 변화추이를 개체목 단위에서 볼 때 강도구에서 그 효과가 가장 큰 것으로 판명되었으나, 임분 단위에서는 대조구의 각 생장량에 미치지 못하고 있는 것으로 나타났다. 솎아베기 당시 대상임분이 대부분 다간형태의 맹아목으로 구성되어 있어서 적정 임목간 거리를 조절하기 위해 형질이 우수한 수간만 남겨놓은 것이 과도한 임분밀도 조절로 이어졌고, 이로 인해 강도구와 약도구의 임분 흉고단면적 생장량이 저조하게 나타난 것으로 사료된다.
후속연구
- 현존하는 대부분의 붉가시나무림은 임분밀도가 높고, 다간 형태의 입목이 다수 분포하며, 또한 수간의 굴곡이 심한 형질 불량 임목의 비율이 높은 경우가 많아 체계적인 관리가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 난대상록활엽수림의 자원화 및 고부가가치화를 위하여 최적 임분 관리기술 개발이 필요하며 이를 위해서 현존 임분에 대한 시업처리효과 분석 및 이에 대한 지속적인 모니터링이 우선 이루어져야 할 것이다. 따라서 본 연구에서는 붉가시나무 임분의 솎아베기 후 처리강도에 따른 임목생장의 변화를 비교하고, 이를 통해 임분의 생육특성에 따른 적정임분밀도의 유지 및 최적 임분 관리기법 마련을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
- 하지만 본 연구에서는 솎아베기를 통해 형질의 개선효과에 대한 가능성을 확인하였으며, 만약 유년기부터 체계적으로 적정 임분밀도 관리를 할 경우, 임분 생산량 또한 현 결과보다 향상될 수 있는 여지가 있다. 솎아베기의 다양한 효과들에 대한 구명은 많은 시간이 소요되므로, 향후 장기적인 관점에서 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구의 결과를 볼 때, 바이오매스 생산의 측면에서는 솎아베기를 하지 않는 것이 효과적인 방법이 될 것이다. 하지만 본 연구에서는 솎아베기를 통해 형질의 개선효과에 대한 가능성을 확인하였으며, 만약 유년기부터 체계적으로 적정 임분밀도 관리를 할 경우, 임분 생산량 또한 현 결과보다 향상될 수 있는 여지가 있다. 솎아베기의 다양한 효과들에 대한 구명은 많은 시간이 소요되므로, 향후 장기적인 관점에서 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 우리나라 남부지역에 분포하고 있는 붉가시나무 현실림의 임령에 따른 생육특성을 고려해 볼 때 이들의 총생산량을 높이기 위해서 솎아베기를 실시할 경우 그 생장량의 회복 추이가 다소 기대에 미치지 못할 것으로 예측된다. 하지만 임분 내 개체목의 형질 개선의 관점으로 볼 때, 적정 수준의 솎아베기가 반드시 필요하며, 현 대상임지의 솎아베기보다 많은 본수를 잔존시킬 수 있도록 유령기 이후 1차 간벌시점을 조정하여야 하며, 또한 1차 간벌시점을 놓친 현실임분에 대해서는 솎아베기 횟수를 증가시켜 그 형질 및 임분구조를 점차적으로 개선하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
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