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문제 정의
- 본 연구는 습지보호지역인 장도습지에 대한 식생의 다양성과 공간적 분포 특성 파악을 통해 습지의 보전 및 복원 방안 마련의 기초자료 제공을 위해 이루어졌다. 종조성을 기반으로 하는 Z.
- 본 연구의 목표는 독특한 지리적, 기후적 환경 특성을 가지는 장도 습지보호지역 내에서 토양내 수분공급이 양호하여 핵심지역으로 평가되는 상류지역 일대에 대한 상세한 식물군락 조사와 현존식생도 작성 및 버드나무의 분산 특성 분석을 통해 식생 발달의 식물사회학적 특성을 규명하는 것이다. 특히 수분구배에 의해 다양한 식물군락이 발달하게 되는 습지에서 식물군락의 분포특성 규명은 서식처의 환경조건을 기반으로 발달하는 식물군락에 대한 식생관리(모니터링, 보존, 건전한 이용, 복원 등)의 생태학적 기반정보를 제공하게 될 것이다.
제안 방법
- 현장 식생조사는 식물생장 최성기를 고려하여 2007년 7월 18일부터 23일까지 이루어졌다. 강수량이 적은 기후 특성 및 섬 지역에서 대수층의 발달로 형성된 습지식생의 다양성과 풍부성 및 생태적 특성 규명을 위해 습지보호지역의 습생입지를 중심으로 식생 조사가 이루어졌다. 장축이 약 1 km인 습지보호지역 가운데 사면상부 약 250 m 구간 내에서 조사구가 선정되었으며, 습지보호지역 하단부와 가장자리의 후박나무, 구실잣밤나무 등으로 대표되는 산림식생에 대한 조사는 본 연구에서 제외되었다.
- 학파 (Zürich-Montpellier school)의 전통식물사회학적 방법(Braun-Blanquet 1965)에 따랐다. 균질(homogeneous)한 환경조건과 종조성을 가지는 입지를 대상으로 식생형을 고려한 최소면적에 대해 식물상 정보(flora data)와 환경 정보(environment data)를 기재하였다. 식물상 정보의 양적 기재는 수리분석(numerical analysis)에 유리하도록 9계급의 통합우점도(combined cover-abundance scale; Westhoff and van der Maarel 1973)로 표현하였다(Kim and Lee 2006).
- 또한 식생범례는 현장 선행답사를 통해 β수준에서 결정하였다.
- 식물군락의 분포와 환경요소의 상호관계 이해를 위해 연구지역에서 획득된 식생자료로부터 구분된 7개의 식생유형을 백분율 상대기여도(rNCD) 값으로 좌표결정하였다. 좌표결정된 결과는 식생유형의 환경요소(미세지형, 주변토지이용, 수분조건, 교란요소 등)와 상호 비교하여 식물군락과 환경요소 간의 경향성을 분석하였다.
- 또한 식생범례는 현장 선행답사를 통해 β수준에서 결정하였다. 식생도의 원자료(raw data)는 2007년 4월 24~29일 사이에 현장에서 줄자를 이용하여 5m 단위로 격자화한 후 모눈종이 위에 도식화함으로 정밀도를 높였다. 현존식생도는 과거의 항공사진(국립지리원; 1986년 5월, 2003년 11월 촬영)을 보조 자료로 활용하여 최종 완성되었다.
- 장도 습지에서 유일한 목본성 교목 식물군락을 형성하는 버드나무의 정착과 확산 과정을 이해하기 위해 버드나무 개체군의 연령구조를 분석하였다. 총 14개 지소(개체군)를 조사하였으며, 표본수는 평균수령에 대한 통계량을 고려하여 지소별로 3~5개체를 분석하였다.
- 식물군락의 분포와 환경요소의 상호관계 이해를 위해 연구지역에서 획득된 식생자료로부터 구분된 7개의 식생유형을 백분율 상대기여도(rNCD) 값으로 좌표결정하였다. 좌표결정된 결과는 식생유형의 환경요소(미세지형, 주변토지이용, 수분조건, 교란요소 등)와 상호 비교하여 식물군락과 환경요소 간의 경향성을 분석하였다. 분석결과 제1축의 기여도(eigenvalue)는 매우 높은 값(47.
- 장도 습지에서 유일한 목본성 교목 식물군락을 형성하는 버드나무의 정착과 확산 과정을 이해하기 위해 버드나무 개체군의 연령구조를 분석하였다. 총 14개 지소(개체군)를 조사하였으며, 표본수는 평균수령에 대한 통계량을 고려하여 지소별로 3~5개체를 분석하였다. 개체군의 선택은 습지 내에 분포하는 버드나무 개체군들 가운데 임령 구분이 뚜렷하고, 규모가 큰 것으로 하였다.
- 식물상 정보의 양적 기재는 수리분석(numerical analysis)에 유리하도록 9계급의 통합우점도(combined cover-abundance scale; Westhoff and van der Maarel 1973)로 표현하였다(Kim and Lee 2006). 총 14개의 식생조사표가 획득되었으며 식물 종조성의 유사성과 환경 특성 등을 고려한 진단종군의 추출을 통해 식생단위를 유형화하였다. 분류된 식생단위는 수리분석을 통한 통합분류방법(hybrid sorting method; Becking 1957)으로 식물군락의 분포 특성과 서식처 환경조건의 상호관계 분석이 이루어졌으며, SYN-TAX200 (Podani 2001)을 이용한 간접분석 (indirect analysis)인 PCoA (Principal Coordinates Analysis)가 이용되었다.
대상 데이터
- 임의로 선택된 버드나무 개체의 수령과 직경은 지표면으로부터 10 cm 높이의 줄기를 잘라 실측하였다. 수령과 직경과의 상관성은 습지 내 동일 환경에 생육하는 버드나무의 유목에서부터 성목에 이르기까지 다양하게 조사 함으로서 온전한 분석이 가능하나, 분석의 목적이 버드나무의 확산 양상을 파악하는 것이기 때문에 개체군 내성목만을 대상으로 하였다.
- 연구지역에서 버드나무의 분포와 발달 특성 분석을 위해 습지 내 14개 지점의 버드나무 직경과 수령에 대한 특성 및 상관성을 알아보기 위해 각 지점별 3~5개체, 총 46개체가 조사되었다(Table 2). 기저직경과 나이테 분석에 의한 수령 측정을 통해 표준화된 계수로 추정된 기저직경과 수령간의 회귀식은 y=0.
- 현장 식생조사는 식물생장 최성기를 고려하여 2007년 7월 18일부터 23일까지 이루어졌다. 강수량이 적은 기후 특성 및 섬 지역에서 대수층의 발달로 형성된 습지식생의 다양성과 풍부성 및 생태적 특성 규명을 위해 습지보호지역의 습생입지를 중심으로 식생 조사가 이루어졌다.
- 현존식생도(actual vegetation map)는 현존하는 식생의 공간적 분포양식을 나타낸 입지도(立地圖)로서 현재 토지이용 방식에 대한 빠르고, 정확한 식생학적 공간분석 및 토지개발, 관리, 보전 등에 다양하게 이용될 수 있다 (Kim and Lee 2006). 현존 식생도의 작성은 국립지리원에서 제작된 최근의 1 : 5,000 축적의 디지털 수치지도를 이용하였다. 현존식생도는 습지공간에 해당되는 공간만을 대상으로 하였으며, 이는 주로 습지보호지역의 북방에 해당된다.
이론/모형
- 총 14개의 식생조사표가 획득되었으며 식물 종조성의 유사성과 환경 특성 등을 고려한 진단종군의 추출을 통해 식생단위를 유형화하였다. 분류된 식생단위는 수리분석을 통한 통합분류방법(hybrid sorting method; Becking 1957)으로 식물군락의 분포 특성과 서식처 환경조건의 상호관계 분석이 이루어졌으며, SYN-TAX200 (Podani 2001)을 이용한 간접분석 (indirect analysis)인 PCoA (Principal Coordinates Analysis)가 이용되었다. 분류된 식생단위에 대한 비교∙검토는 기여도(NCD: Net Contribution Degree)와 이를 이용하여 정량적 상대값을 나타내는 식물종의 백분율 상대 기여도(rNCD: relative Net Contribution Degree)로 이루어졌다(Kim and Manyko 1994).
- 분류된 식생단위에 대한 비교∙검토는 기여도(NCD: Net Contribution Degree)와 이를 이용하여 정량적 상대값을 나타내는 식물종의 백분율 상대 기여도(rNCD: relative Net Contribution Degree)로 이루어졌다(Kim and Manyko 1994). 식물종의 기준명은 이우철 (Lee 1996)에 따랐으며, 누락된 종은 이창복(Lee 2003)에 따랐다.
- 학파 (Zürich-Montpellier school)의 전통식물사회학적 방법(Braun-Blanquet 1965)에 따랐다.
- 현존식생도는 과거의 항공사진(국립지리원; 1986년 5월, 2003년 11월 촬영)을 보조 자료로 활용하여 최종 완성되었다. 현존식생도 작성은 ArcGIS 9.2 (ESRI inc. 2006) 프로그램을 이용하였다.
성능/효과
- 14개 조사지점 가운데 H 지점의 평균 수령이 가장 많았으며, 그 다음으로 B, I, E 지점 순서로 나타났다(Fig. 3). 특히 B 지점에서는 가장 오래된 것으로 추정되는 18년생의 개체가 관찰되었다.
- 참억새-찔레나무군락 (Rosa multiflora-Miscanthus sinensis community), 동백나무군락 (Camellia japonica community)은 습지의 가장자리 또는 지표수가 복류하여 건조한 토양환경이 형성되는 건생입지에 발달하고 있다. 7개 식물군락의 주요 진단종(dignostic species)은 버드나무, 기장대풀, 하늘지기, 참억새, 동백나무 등으로 나타났다. 출현 식물종 가운데 인동덩굴, 쑥, 쇠뜨기, 계요등 등의 출현빈도는 비교적 높았으나, 교란된 입지에 빈번하게 출현하는 식물들로서 진단종이 아닌 수반종으로 구분되었다.
- 총 14개 지소(개체군)를 조사하였으며, 표본수는 평균수령에 대한 통계량을 고려하여 지소별로 3~5개체를 분석하였다. 개체군의 선택은 습지 내에 분포하는 버드나무 개체군들 가운데 임령 구분이 뚜렷하고, 규모가 큰 것으로 하였다. 임의로 선택된 버드나무 개체의 수령과 직경은 지표면으로부터 10 cm 높이의 줄기를 잘라 실측하였다.
- 연구지역에서 버드나무의 분포와 발달 특성 분석을 위해 습지 내 14개 지점의 버드나무 직경과 수령에 대한 특성 및 상관성을 알아보기 위해 각 지점별 3~5개체, 총 46개체가 조사되었다(Table 2). 기저직경과 나이테 분석에 의한 수령 측정을 통해 표준화된 계수로 추정된 기저직경과 수령간의 회귀식은 y=0.821x이며, 양의 값으로 매우 유의하게 나타났다(F-value=91.134, p-value=0.000: Fig. 4). 결정계수(R2)는 0.
- 특히 장도 습지의 버드나무 개체군은 분반 (patch)별로 비교적 동령림적 구조를 형성하는 경향을 보인다. 따라서 장도 습지의 분반별 정착 시기와 공간적 분산 과정은 수령이 오래된 개체들을 분석함으로써 유추할 수 있었다.
- 좌표결정된 결과는 식생유형의 환경요소(미세지형, 주변토지이용, 수분조건, 교란요소 등)와 상호 비교하여 식물군락과 환경요소 간의 경향성을 분석하였다. 분석결과 제1축의 기여도(eigenvalue)는 매우 높은 값(47.47)으로 나타났으며, 서식처의 수분조건 (moisture conditions) 과 매우 밀접한 상관성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 2). 공간의 좌측하단은 버드나무-기장대풀군락, 기장대풀군락 등의 습생식생이 위치하고 있으며, 이들 식물군락은 연구지역 내에 수분조건이 양호한 입지로서 장도습지의 완만한 계곡지형을 중심으로 발달하고 있다.
- 2012)은 장도지역 전체의 식생 조사를 통해 10개 상관형, 22개 단위식생을 구분하였다. 이 가운데 습지식생은총 7개 단위식생으로서 갈대군강(Phragmitetea)과 벼군강(Orizetea)에 귀속되는 비교적 자연성이 낮은 식물군락이 발달하고 있는 것으로 평가하였다.
- 터주 입지는 과거 주거지 등이 있던 입지로서 자연적인 천이가 이루어지고 있으나 아직은 주변 환경과 구분되고 있다. 이러한 결과들을 통해 장도 습지에 분포하는 전형적인 습지식생(버드나무-기장대풀 군락, 습생 초본식생)의 면적은 7,337.4 m2로 습지보호지역의 약 8% (전체 90,414 m2)인 매우 적은 공간을 구성하고 있는 것으로 나타났다. 이러한 습지의 핵심지역은 습지의 용출수가 지역 주민들의 생활용수로 이용됨에 따라 더욱 축소될 가능성도 배제할 수 없는 상황이다.
- 버드나무의 분포 확산은 1990년대 이후 휴경과 가축 방목이 통제되면서 습지 가장자리부터 중앙부로 확장된 것으로 드러났다. 이상의 연구 결과들을 토대로 보호지역 보전 및 복원 방안이 제시되었다.
- 이는 버드나무의 직경이 증가함에 따라 수령이 증가하는 경향으로 해석될 수 있는 것이다. 즉 버드나무 개체 가운데 직경이 큰 개체들을 분석함으로 버드나무 개체군의 형성시기를 유추할 수 있다는 것을 의미한다.
- 장도습지의 식생 관련 연구는 습지보호지역 지정의 기초 자료로서 환경부와 국립환경과학원(National Institute of Environmental Research 2004)의 연구가 최초이다. 총 6개 식생형 26개 식물군락이 기재되었으며 갯버들군락, 고마리-골풀군락이 습지식생으로 구분되었다. 그러나 현재 갯버들 개체가 관찰되지 않음으로서 갯버들은 버드나무의 오동정인 것으로 인정되고 있다.
- 학파의 식물사회학적 연구 방법에 의한 식생 조사 및 버드나무의 매목 조사, 좌표결정법에 의한 식물군락과 환경요소들 간의 관계 규명이 이루어졌다. 총 88종으로 이루어진 7개의 식물군락이 분류되었으며 습생식생과 건생식생으로 대분류되었다. 식물군락의 공간적 분포는 일차적으로 토양 수분조건에 의해 결정되고, 이차적으로 유기물 양에 의해 결정되는 것으로 드러났다.
- 7개 식물군락의 주요 진단종(dignostic species)은 버드나무, 기장대풀, 하늘지기, 참억새, 동백나무 등으로 나타났다. 출현 식물종 가운데 인동덩굴, 쑥, 쇠뜨기, 계요등 등의 출현빈도는 비교적 높았으나, 교란된 입지에 빈번하게 출현하는 식물들로서 진단종이 아닌 수반종으로 구분되었다.
- 이는 두 식물종이 매토종자로부터 발아하는 시점의 시간적 차이에 의한 것으로 나도바랭이새는 기장대풀의 최성기에 성장을 시작하기 때문으로 판단된다. 출현종은 총 6종이며, 수고 0.5 m 정도로서 왜생하며, 평균 피도는 90% 이상으로 밀생하는 식생이다. 본 군락은 입지의 건조화 정도에 따라 그 변화 속도는 달라지겠지만 향후 버드나무가 정착하여 버드나무-기장대풀군락으로의 천이가 예상된다.
- 2012)가 있으나 주민 의견이 상이하고, 과거 경작 이전에 비교적 수량이 풍부한 습원을 이루었을 것으로 추정되는 바(Park and Yang 2004) 버드나무의 자연적 분포는 가능했을 것으로 판단된다. 토지 이용 방식의 변화와 이상의 분석 결과들로 장도습지에서 버드나무의 동태적(dynamic) 시나리오를 종합적으로 추정할 수 있다. 장도습지는 시기적으로 크게 일제시대 이후 (1) 1920~1970년대의 논경작기, (2) 1980년대의 가축방목기, (3) 1990년 이후의 자연방치기로 대분류된다.
- 현존식생의 공간분포 분석 결과 습생 식물군락들은 주로 습지보호지역의 상부에 분포하는 것으로 나타났다(Fig. 3). 버드나무-기장대풀군락의 면적은 2,367.
후속연구
- 이를 위해 습지보호지역 이외의 공간(주로 습지의 북쪽 사면상부)에 부분적으로 발달하고 있는 습지에 대한 관리 확대 및 인위적 교란으로 변화된 수리∙수문 환경에 대한 복원 등이 요구된다. 결국 습지보호지역 지정의 목적에 부합하고, 체계적인 관리가 이루어질 수 있도록 단순 생물분포 현황 조사에 의한 습지 모니터링이 아닌 습지의 비생물적 환경조건에 대한 체계적인 조사를 바탕으로 하는 지속적인 조사가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 2006)에 전혀 제시되어 있지 않다. 따라서 본 연구를 포함한 모든 연구 자료를 통합 분석하여 생태적 관리 및 그에 따른 세부 실무 지침을 보완할 필요가 있다. 특히 장도습지보호지역 지정의 근거가 된 지형학적 특성과 다양한 야생동식물의 서식을 고려한다면, 이러한 지침서는 현장조사에 직접 참여한 전문가에 의해 보완되는 것이 가장 바람직할 것이다.
- 이러한 지침서에는 전술의 항공사진의 축척, 시기 등을 포함한 각 분류군별 조사 반복 기간 등이 제시되어야 할 것이다. 또한 습지시스템 영향권의 공간에 보전 및 복원 등과 관련한 각종 사업의 시행은 반드시 현장 조사한 전문가에 의한 자문을 득한 후 실시하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
- 따라서 습지의 가치를 재평가할 필요가 있으며, 이에 따라 장도 습지 활용의 실용적 대안들이 제시될 수 있을 것이다. 또한 실용 대안들에 의해 관리목표와 방향이 재설정되고 그에 따라 버드나무의 물리적 제거 등의 생태적 관리방안이 필요할 수도 있을 것이다.
- 이러한 연구는 추후 내륙의 유사입지에 대한 연구결과와 비교해볼 필요가 있다. 또한 초기 길이생장 이후 부피생장을 하면서 버드나무의 자기솎음 (self-thinning)현상이 관찰되나, 이에 대한 연구도 추후 깊이 다루어져야 할 것들이다. 이러한 연구들은 버드나무가 어떻게 확장되고, 안정화되어가는 가에 대한 중요한 정보를 제공하며 올바른 생태적 관리를 가능하게 할 것이기 때문이다.
- 5 m 이하이다. 본 군락은 수분과 토양 조건이 유지되면 현상태가 지속될 것으로 추정되지만 입지환경이 더욱 건조화 된다면 동백나무, 자금우, 후박나무, 구실잣밤나무 등과 같은 주변 산림 식물종의 정착이 증가할 것으로 예상된다. 본 군락은 흔히 한반도 내륙의 논 휴경작지의 천이 중기 이후에 형성되는 식물군락으로(Lee 2006), 장도습지의 습생식생 천이 과정도 전형적인 묵정논 형태와 유사한 것으로 평가된다.
- 5 m 정도로서 왜생하며, 평균 피도는 90% 이상으로 밀생하는 식생이다. 본 군락은 입지의 건조화 정도에 따라 그 변화 속도는 달라지겠지만 향후 버드나무가 정착하여 버드나무-기장대풀군락으로의 천이가 예상된다. 본 군락은 흔히 산지에 가까운 휴경 초기의 논에 우점하는 식분으로, 도서지역인 장도 습지에서도 과거 논경작과 방목 이후 방치되면서 현재까지 유지되어 온 것으로 추정된다.
- 이러한 습지의 핵심지역은 습지의 용출수가 지역 주민들의 생활용수로 이용됨에 따라 더욱 축소될 가능성도 배제할 수 없는 상황이다. 습지지보호지역의 핵심지역 면적이 지형, 수리학적 측면에서 상이할 수 있으나, 전체 습지보호지역의 8%에 그치고 있는 핵심지역의 확장은 향후 습지로서 온전한 관리를 통한 생태적 기능 발휘를 위해 필요할 것으로 판단된다. 이를 위해 습지보호지역 이외의 공간(주로 습지의 북쪽 사면상부)에 부분적으로 발달하고 있는 습지에 대한 관리 확대 및 인위적 교란으로 변화된 수리∙수문 환경에 대한 복원 등이 요구된다.
- 본 연구의 목표는 독특한 지리적, 기후적 환경 특성을 가지는 장도 습지보호지역 내에서 토양내 수분공급이 양호하여 핵심지역으로 평가되는 상류지역 일대에 대한 상세한 식물군락 조사와 현존식생도 작성 및 버드나무의 분산 특성 분석을 통해 식생 발달의 식물사회학적 특성을 규명하는 것이다. 특히 수분구배에 의해 다양한 식물군락이 발달하게 되는 습지에서 식물군락의 분포특성 규명은 서식처의 환경조건을 기반으로 발달하는 식물군락에 대한 식생관리(모니터링, 보존, 건전한 이용, 복원 등)의 생태학적 기반정보를 제공하게 될 것이다.
- 따라서 본 연구를 포함한 모든 연구 자료를 통합 분석하여 생태적 관리 및 그에 따른 세부 실무 지침을 보완할 필요가 있다. 특히 장도습지보호지역 지정의 근거가 된 지형학적 특성과 다양한 야생동식물의 서식을 고려한다면, 이러한 지침서는 현장조사에 직접 참여한 전문가에 의해 보완되는 것이 가장 바람직할 것이다. 이러한 지침서에는 전술의 항공사진의 축척, 시기 등을 포함한 각 분류군별 조사 반복 기간 등이 제시되어야 할 것이다.
- 이는 예덕나무, 장구밤나무, 붉나무, 자귀나무, 산초나무, 남오미자, 송악 등의 임연성 식물종과 동백나무, 광나무, 자금우 등의 난온대 상록활엽수림지역의 선구성 산림식생 구성종이 동시에 출현하기 때문이다. 향후 구실잣밤나무, 후박나무, 동백나무 등으로 이루어지는 상록활엽수림의 산림식생으로의 천이가 예상된다.
- 5%로서 유사입지에 발달하는 기장대풀군락에 비해 상대적으로 낮다. 향후 버드나무의 침투가 예상되지만 수분조건에 의해 그 빈도는 낮을 것으로 예상되며, 기장대풀군락에 비해 유기물 함량이 낮아 상대적으로 느린 속도의 천이가 이루질 것으로 예상된다.
- 이러한 식물군락의 발달은 습지토양 내에 숯이 발견(National Institute of Environmental Research 2007)된 것으로 추정되듯이 인위적인 화입과 염소 등의 가축 방목에 의한 것으로 추정된다. 향후 후술의 동백나무군락을 거쳐 종극적으로는 후박나무, 구실잣밤나무, 동백나무가 우점하는 난온대 상록활엽수림으로의 천이가 예상된다.
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