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문제 정의
- 본 연구에서는 전국을 대상으로 가시박과 털물참새피가 침입한 하천 수변부에서 식생 구조를 조사하여 이들 침입외래식물에 의하여 변형된 수변부 식생의 구조적 특성을 파악하고 이 결과를 바탕으로 합리적 식생 관리 방안을 제안하고자 하였다.
제안 방법
- 조사지점 사이의 식생구조를 비교하기 위하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen 2013)의 ‘decorana’ 함수를 이용하여 탈경향 대응 분석을 수행하였다. 2개 조사지점 이상에서 출현한 식물종의 피도 (S)를 log (S+1)로 전환하여 탈경향 대응 분석을 위한 입력 자료를 구축하였다. 한편, 조사지점의 식물상 특성과 식생구조의 관계를 분석하기 위하여, 각 조사지점별로 식물상으로부터 산출한 총출현종수와 총종수에 대한 절대습지식물, 임의습지식물, 외래종, 1·2년생, 목본 및 덩굴 종수의 백분율 및 식생구조에서부터 산출한 다양도 지수를 입력자료로 하여 Vegan package (Oksanen 2013)의 함수 ‘envfit’를 사용하여 유의한 요인을 탈경향 대응 분석 결과의 좌표 그래프에 화살표로 도시하였다.
- 각 조사지점에서 식물군집 구조를 파악하기 위하여 각 조사지점에서 방형구를 설치하고 출현종과 종별 피도를 조사하였다. 방형구는 털물참새피 조사지점에서는 5 m x 5 m 크기로, 가시박 조사지점에서는 가시박에 의하여 피압된 식물의 높이에 따라서 1 m x 1 m, 2 m x 2 m 또는 5 m x 5 m 크기로 조사지점마다 5개를 설치하였다.
- 목본 및 초본, 덩굴식물 등의 특성 분류는 KNA (2015)를 따랐다. 또한 출현식물의 습지 지표종 범주 (wetland indicator category)를 Choung et al. (2012)에 따라서 절대습지 (obligate wetland), 임의습지 (facultative wetland), 임의 (facultative), 임의육상 (facultative upland) 및 절대육상 (obligate upland) 식물로 분류하였다.
- 각 조사지점에서 식물군집 구조를 파악하기 위하여 각 조사지점에서 방형구를 설치하고 출현종과 종별 피도를 조사하였다. 방형구는 털물참새피 조사지점에서는 5 m x 5 m 크기로, 가시박 조사지점에서는 가시박에 의하여 피압된 식물의 높이에 따라서 1 m x 1 m, 2 m x 2 m 또는 5 m x 5 m 크기로 조사지점마다 5개를 설치하였다.
- 선정된 조사지점에서 식물상과 식생구조를 2014년 4월과 5월에 조사하였고, 7월부터 9월 사이에 식물상을 보완 조사하였다. 식물상 조사는 조사지점을 직접 답사하면서 출현식물을 기록하였다.
- 선정된 조사지점에서 식물상과 식생구조를 2014년 4월과 5월에 조사하였고, 7월부터 9월 사이에 식물상을 보완 조사하였다. 식물상 조사는 조사지점을 직접 답사하면서 출현식물을 기록하였다. 현장에서 동정이 어려운 식물종은 식물체를 채집하여 실험실에서 동정하였다.
- 조사지점 사이의 식생구조를 비교하기 위하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen 2013)의 ‘decorana’ 함수를 이용하여 탈경향 대응 분석을 수행하였다.
- 식물상에 의한 조사지점 사이의 관계를 파악하기 위하여 주좌표분석 (principal coordinates analysis, PCoA)을 실시하였다. 조사지점별 식물상 자료에서 3 조사지점 이상에서 출현한 종의 출현 자료로서 입력 자료를 구축하였다. 정리된 입력 자료를 이용하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen 2013)을 이용하여 ‘rda’ 함수로서 Bray-Curtis 거리 지수 (Bray and Curtis 1957)를 계산하고 ‘cmdscale’ 함수로서 주좌표분석을 실시하였다.
- 조사지점의 식생구조를 파악하기 위하여 종별 피도로 구성된 식생 자료을 이용하여 종다양도 지수를 구하고 탈경향 대응 분석 (detrended correspondence analysis, DCA)을 실시하였다. 종다양도 지수는 종별 피도 자료로부터 자연 로그를 이용하는 Shannon- Wiever 다양도 지수로 계산하였다 (Shannon and Weaver 1949).
- 하천 제외지에 도입되어 생태적, 경관적 문제를 야기하고 있는 가시박과 털물참새피 조사지의 식물상 특성을 주좌표 분석 (PCoA)으로 파악하였다 (Fig. 3). 식물종의 배열에서 외래종 분포지에 공통적으로 나타나는 출현빈도가 높은 식물종은 그래프의 좌측 중앙에 집중되었다 (Fig.
- 한편, 조사지점의 식물상 특성과 식생구조의 관계를 분석하기 위하여, 각 조사지점별로 식물상으로부터 산출한 총출현종수와 총종수에 대한 절대습지식물, 임의습지식물, 외래종, 1·2년생, 목본 및 덩굴 종수의 백분율 및 식생구조에서부터 산출한 다양도 지수를 입력자료로 하여 Vegan package (Oksanen 2013)의 함수 ‘envfit’를 사용하여 유의한 요인을 탈경향 대응 분석 결과의 좌표 그래프에 화살표로 도시하였다.
- 현장에서 조사한 식물상 자료로부터 총출현종수와 총종수에 대한 절대습지식물, 임의습지식물, 외래종, 1·2년생, 목본 및 덩굴 종수의 백분율을 구하였다. 식물상에 의한 조사지점 사이의 관계를 파악하기 위하여 주좌표분석 (principal coordinates analysis, PCoA)을 실시하였다.
대상 데이터
- 선정된 조사지점은 국립생태원이 수행하는 생태계교란종 모니터링 조사지에 포함된다 (NEI 2014). 가시박 조사지점은 이들이 주로 분포하는 남한의 중북부 지역에 한정되어 있었다. 가시박이 출현하는 지역은 주로 하천 고수부, 제방사면, 도로변 등인데 이중에서 하천 고수부, 제방 사면 및 상부를 포함하는 하천변에서 조사지점을 선정하였다.
- 가시박 조사지점은 이들이 주로 분포하는 남한의 중북부 지역에 한정되어 있었다. 가시박이 출현하는 지역은 주로 하천 고수부, 제방사면, 도로변 등인데 이중에서 하천 고수부, 제방 사면 및 상부를 포함하는 하천변에서 조사지점을 선정하였다. 이중에서 조사지점 S5는 강원도 춘천시 의암호의 호변에 위치한 곳이나 이곳 또한 하천변과 유사한 환경으로서 본 연구의 조사지점에 포함하였다.
- 1 및 Table 1). 선정된 조사지점은 국립생태원이 수행하는 생태계교란종 모니터링 조사지에 포함된다 (NEI 2014). 가시박 조사지점은 이들이 주로 분포하는 남한의 중북부 지역에 한정되어 있었다.
- 우리나라 하천에 분포하는 침입외래식물종으로서 환경부 지정 생태계교란생물인 가시박 (Sicyos angulatus)과 털물참새피 (Paspalum distichum var. indutum)가 우점하는 식물군집의 식물상과 식생구조를 전국적으로 각각 11지소를 선정하여 조사하였다 (Fig. 1 및 Table 1). 선정된 조사지점은 국립생태원이 수행하는 생태계교란종 모니터링 조사지에 포함된다 (NEI 2014).
- 가시박이 출현하는 지역은 주로 하천 고수부, 제방사면, 도로변 등인데 이중에서 하천 고수부, 제방 사면 및 상부를 포함하는 하천변에서 조사지점을 선정하였다. 이중에서 조사지점 S5는 강원도 춘천시 의암호의 호변에 위치한 곳이나 이곳 또한 하천변과 유사한 환경으로서 본 연구의 조사지점에 포함하였다. 각 조사지점에서 가시박은 교관목이나 장경초본을 덩굴로서 완전히 덮고 있었다 (Fig.
- 2). 털물참새피 조사지점은 이들이 주로 분포하는 전라북도 정읍시 (Fig. 1의 P1) 이남의 전라남도와 경상남도의 한반도 남부지역에서 11 곳을 선정하였다 (Fig. 1 및 Table 1). 털물참새피의 서식지 유형은 유입하천을 포함하는 저수지 수변과 하천의 유속이 느린 저수로 또는 홍수터 습지의 물가에서 물 위를 덮고 있었다 (Fig.
- 털물참새피 조사지점은 전라도와 제주도 조사지점 (P1 –P5, P11)과 경상도 조사지점 (P6 – P10)으로 구분되었다.
데이터처리
- 현장에서 조사한 식물상 자료로부터 총출현종수와 총종수에 대한 절대습지식물, 임의습지식물, 외래종, 1·2년생, 목본 및 덩굴 종수의 백분율을 구하였다. 식물상에 의한 조사지점 사이의 관계를 파악하기 위하여 주좌표분석 (principal coordinates analysis, PCoA)을 실시하였다. 조사지점별 식물상 자료에서 3 조사지점 이상에서 출현한 종의 출현 자료로서 입력 자료를 구축하였다.
- 정리된 입력 자료를 이용하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen 2013)을 이용하여 ‘rda’ 함수로서 Bray-Curtis 거리 지수 (Bray and Curtis 1957)를 계산하고 ‘cmdscale’ 함수로서 주좌표분석을 실시하였다.
이론/모형
- 동정된 식물의 종명과 외래종, 생활사. 목본 및 초본, 덩굴식물 등의 특성 분류는 KNA (2015)를 따랐다. 또한 출현식물의 습지 지표종 범주 (wetland indicator category)를 Choung et al.
- 현장에서 동정이 어려운 식물종은 식물체를 채집하여 실험실에서 동정하였다. 식물종의 동정은 Lee (2003)와 Park (2009)을 참조하였다. 동정된 식물의 종명과 외래종, 생활사.
- 조사지점의 식생구조를 파악하기 위하여 종별 피도로 구성된 식생 자료을 이용하여 종다양도 지수를 구하고 탈경향 대응 분석 (detrended correspondence analysis, DCA)을 실시하였다. 종다양도 지수는 종별 피도 자료로부터 자연 로그를 이용하는 Shannon- Wiever 다양도 지수로 계산하였다 (Shannon and Weaver 1949). 조사지점 사이의 식생구조를 비교하기 위하여 R 환경 (R Development Core Team 2013)에서 Vegan package (Oksanen 2013)의 ‘decorana’ 함수를 이용하여 탈경향 대응 분석을 수행하였다.
성능/효과
- 1. (A.au, Acalypha australis; A.pr, Artemisia princeps; B.fr, Bidens frondosa; B.ja, Bromus japonicas; B.ju, Brassica juncea var. integrifolia; B.un, Bromus unioloides; C.ca, Conyza canadensi; C.co, Commelina communis; E.an, Erigeron annuus; E.ar, Equisetum arvense; H.du, Hydrocharis dubia; H.ja, Humulus japonicus; I.pe, Iris pseudoacorus; L.in, Lactuca indica var. laciniata; M.al, Morus alba; P.am, Phytolacca Americana; P.cm, Phragmites communis; P.ds, Paspalum distichum var. indutum; P.la, Persicaria lapathifolia var. lapathifolia; P.th, Polygonum thunbergi; R.ci, Rumex crispus; R.ps, Robinia pseudo-acacia; S.an, Sicyos angulatus; S.gl, Setaria glauca; S.la, Scirpus lacustris var. crebe; S.po, Spirodela polyrhiza; S.pr, Spiraea prunifolia for. simpliciflora; S.vi, Setaria viridis; T.an, Typha angustifolia; T.ar, Thlaspi arvense; T.bi, Trapa bispinosa var. inumai; Z.ja, Zoysia japonica).
- 1. (A.fr, Amorpha fruticosa; A.pr, Artemisia princeps, B.ri, Bromus rigidus; C.ca, Conyza canadensi; C.su, Conyza sumatrensis; E.an, Erigeron annuus; E.ar, Equisetum arvense; H.ja, Humulus japonicus; P.cm, Phragmites communis; P.ds, Paspalum distichum var. indutum; P.lb, Pueraria lobata; S.an, Sicyos angulatus; T.bi, Trapa bispinosa var. inumai; T.re, Trifolium repens; Z.la, Zizania latifolia).
- 가시박과 털물참새피의 식생자료를 이용하여 탈경향 대응 분석 (DCA)를 실시한 결과에 따르면 제1축과 제2축의 고유값 (eigen value) 백분율이 각각 55.5%와 21.2%로서 두 축으로 전체 변이의 76.7%를 설명하였다 (Fig. 4).
- 또한 가시박이 있는 오른쪽 윗쪽으로 갈수록 총종수, 덩굴식물 및 1·2년생종 백분율이 높아서 인위적인 교란이 가해진 곳 임을 알 수 있었다.
- 절대습지 식물 (OBW)의 백분율은 털물참새피 군집이 가시박 군집보다 높았으나, 1·2년생, 목본 및 덩굴 식물의 백분율은 가시박 군집이 털물참새피 군집보다 높았다. 또한 조사지점별 총출현종수는 가시박이 평균 50 종류로서 털물참새피의 35 종류보다 많았다 (Table 3).
- 2002, Stroh 2006). 본 연구에서도 가시박이 침입한 식생보다 털물참새피 침입 식생에서 출현 식물의 종다양성이 낮았다 (Table 3).
- 식물종 특성 (traits)에 의한 식물상의 구조적 특성을 살펴보면, 임의습지 지표식물 (FACW)과 외래종의 총종수에 백분율은 가시박과 털물참새피 군집에서 유사하였다 (Table 2). 절대습지 식물 (OBW)의 백분율은 털물참새피 군집이 가시박 군집보다 높았으나, 1·2년생, 목본 및 덩굴 식물의 백분율은 가시박 군집이 털물참새피 군집보다 높았다.
- 이상의 결과를 종합하면 생태계교란생물로 지정된 가시박과 털물참새피는 하천 및 저수지 수변부의 교란지에서 주로 분포하였다. 이중에서 가시박은 고수부 상부와 제방사면의 목본식물이 분포하는 곳의 보다 다양한 환경에 침입하여 있었다.
- 식물종 특성 (traits)에 의한 식물상의 구조적 특성을 살펴보면, 임의습지 지표식물 (FACW)과 외래종의 총종수에 백분율은 가시박과 털물참새피 군집에서 유사하였다 (Table 2). 절대습지 식물 (OBW)의 백분율은 털물참새피 군집이 가시박 군집보다 높았으나, 1·2년생, 목본 및 덩굴 식물의 백분율은 가시박 군집이 털물참새피 군집보다 높았다. 또한 조사지점별 총출현종수는 가시박이 평균 50 종류로서 털물참새피의 35 종류보다 많았다 (Table 3).
- 종다양성, 식물상 특성과 식생구조의 상관 분석에서 절대습지 (Fig. 4 b의 화살표에서 OBW), 1·2년생 (ANBI) 및 덩굴 (VINE) 식물종수 백분율과 총종수 (NOSP)가 유의한 요인으로 선정되었다 (Fig. 4).
- 4). 털물참새피 조사지점이 있는 방향으로 절대습지지표 식물종 백분율이 높아서 물가에 가까운 생육지 환경임을 나타내었다. 또한 가시박이 있는 오른쪽 윗쪽으로 갈수록 총종수, 덩굴식물 및 1·2년생종 백분율이 높아서 인위적인 교란이 가해진 곳 임을 알 수 있었다.
- 4 b). 특히 털물참새피 조사지점은 서로 가까이 밀집하여 분포하였으나 가시박 조사지점은 분산되어 있어서 가시박의 조사지점간 식생구조의 차이가 크다는 것을 알 수 있었다. 종다양성, 식물상 특성과 식생구조의 상관 분석에서 절대습지 (Fig.
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