본 연구는 지리산 일대 천연림에서 점표본법인 사분법에 의해서 수집한 식생자료를 바탕으로 cluster분석법을 이용하여 산림형을 분류하였다. 연구 대상림은 신갈나무림형, 들메나무-거제수나무림형, 중생혼합림형, 구상나무림형, 서어나무림형, 졸참나무림형, 소나무림형, 굴참나무림형 등 8개의 산림형으로 분류되었다. 분류된 8개의 산림형들의 천이 진행 정도를 비교 평가하기 위하여 각 산림형별로 천이지수를 산출하였다. 연구 결과, 서어나무림형의 천이지수가 219.7로 산출되어 가장 높았고, 미미한 차이의 천이지수 218.3이 산출된 중생혼합림이 그 뒤를 이었으며, 소나무림형의 천이지수가 가장 낮았다. 산림형들의 천이지수와 종다양성지수와의 비례적인 관계는 찾기 어려웠다. 가정적으로, 천이지수가 높은 산림형은 극상림에 보다 가까이 근접한 것으로 사료된다. 그러나 추정된 천이지수는 천이 단계를 가늠하는 절대적인 기준으로 삼을 수는 없지만, 산림형들 간에 천이 계열 상의 위치를 비교 평가할 수 있는 참고자료의 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 지리산 일대 천연림에서 점표본법인 사분법에 의해서 수집한 식생자료를 바탕으로 cluster 분석법을 이용하여 산림형을 분류하였다. 연구 대상림은 신갈나무림형, 들메나무-거제수나무림형, 중생혼합림형, 구상나무림형, 서어나무림형, 졸참나무림형, 소나무림형, 굴참나무림형 등 8개의 산림형으로 분류되었다. 분류된 8개의 산림형들의 천이 진행 정도를 비교 평가하기 위하여 각 산림형별로 천이지수를 산출하였다. 연구 결과, 서어나무림형의 천이지수가 219.7로 산출되어 가장 높았고, 미미한 차이의 천이지수 218.3이 산출된 중생혼합림이 그 뒤를 이었으며, 소나무림형의 천이지수가 가장 낮았다. 산림형들의 천이지수와 종다양성지수와의 비례적인 관계는 찾기 어려웠다. 가정적으로, 천이지수가 높은 산림형은 극상림에 보다 가까이 근접한 것으로 사료된다. 그러나 추정된 천이지수는 천이 단계를 가늠하는 절대적인 기준으로 삼을 수는 없지만, 산림형들 간에 천이 계열 상의 위치를 비교 평가할 수 있는 참고자료의 역할을 할 수 있을 것으로 사료된다.
On the basis of vegetation data by point quarter sampling method, the natural forest of Jirisan(Mt.) was classified into eight forest types by cluster analysis. They were Quercus mogolica forest type, Fraxinus mandshurica - Betula costata forest type, Mixed mesophytic forest type, Abies koreana fore...
On the basis of vegetation data by point quarter sampling method, the natural forest of Jirisan(Mt.) was classified into eight forest types by cluster analysis. They were Quercus mogolica forest type, Fraxinus mandshurica - Betula costata forest type, Mixed mesophytic forest type, Abies koreana forest type, Carpinus laxiflora forest type, Quercus serrata forest type, Pinus densiflora forest type, and Quercus variabilis forest type. Then, succession index was estimated for each forest type so as to evaluate succession process comparatively among forest types. The results showed that Carpinus laxiflora forest type had highest succession index of 219.7, followed by Mixed mesophytic forest type with little difference of the index of 218.3. Pinus densiflora forest type had lowest index. Succession indices were hardly correlated with species diversity indices of forest types. We presumed that the higher value of succession index a forest type had, the closer toward the climax forest. However, the estimated index was not supposed to be absolute level of successional stage, but it could play a role of comparative assessment in the position of the seral stage among forest types.
On the basis of vegetation data by point quarter sampling method, the natural forest of Jirisan(Mt.) was classified into eight forest types by cluster analysis. They were Quercus mogolica forest type, Fraxinus mandshurica - Betula costata forest type, Mixed mesophytic forest type, Abies koreana forest type, Carpinus laxiflora forest type, Quercus serrata forest type, Pinus densiflora forest type, and Quercus variabilis forest type. Then, succession index was estimated for each forest type so as to evaluate succession process comparatively among forest types. The results showed that Carpinus laxiflora forest type had highest succession index of 219.7, followed by Mixed mesophytic forest type with little difference of the index of 218.3. Pinus densiflora forest type had lowest index. Succession indices were hardly correlated with species diversity indices of forest types. We presumed that the higher value of succession index a forest type had, the closer toward the climax forest. However, the estimated index was not supposed to be absolute level of successional stage, but it could play a role of comparative assessment in the position of the seral stage among forest types.
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문제 정의
본 연구는 cluster 분석에 의해서 분류된 지리산 일대 천연림의 산림 유형별로 천이지수(succession index)를 추정하여 산림 유형 간의 천이 진행 정도를 비교 평가하기 위하여 수행되었다. 어떤 특정한 산림을 구성하고 있는 수종들은 현존 천이 계열에 출현할 수 있는 생태·형태학적 특성을 지니고 생육하고 있다는 가정 아래, 이미 발표된 해당 산림 유형의 구성 수종별 극상지수(Kim, 1993; Lee, 2011; Kim et al.
, 2012)에 수종별로 산출된 상대밀도를 곱하여 표준화하였고, 이 값의 총합계치에 천이 진행 단계와 연관성이 있는 종다양성지수(Odum, 1969)를 곱하여 천이지수로 삼았다(Lim, 2015). 천이지수의 높고 낮음이 천이 계열의 진행 단계와 연관이 있는 것으로 판단하여 산림 유형 간의 천이 진행 정도를 비교 평가하는 것이 본 연구의 일차적인 목표이다.
가설 설정
, 2015). 산림 유형의 차이점은 발달 조건의 다양함에도 불구하고 궁극적으로 생육하고 있는 구성 수종의 차이 때문일 것이다. 산림천이 초기 단계의 산림에는 일찍이 이주하며, 번식력이 강하고, 초기 생장은 빠르지만, 내음성이 약한 선구 수종들의 구성 비율이 높을 것이고, 천이 후기로 갈수록 더디지만 꾸준히 이주하며, 생장이 느리나, 내음성이 강한 극상림에 출현하는 수종들의 구성 비율이 높아지는 바, 이러한 식생 침입 순서는 관찰과 연구를 통하여 알려져 있다(Daubernmire, 1968; Whittaker, 1975; West et al.
본 연구는 cluster 분석에 의해서 분류된 지리산 일대 천연림의 산림 유형별로 천이지수(succession index)를 추정하여 산림 유형 간의 천이 진행 정도를 비교 평가하기 위하여 수행되었다. 어떤 특정한 산림을 구성하고 있는 수종들은 현존 천이 계열에 출현할 수 있는 생태·형태학적 특성을 지니고 생육하고 있다는 가정 아래, 이미 발표된 해당 산림 유형의 구성 수종별 극상지수(Kim, 1993; Lee, 2011; Kim et al., 2012)에 수종별로 산출된 상대밀도를 곱하여 표준화하였고, 이 값의 총합계치에 천이 진행 단계와 연관성이 있는 종다양성지수(Odum, 1969)를 곱하여 천이지수로 삼았다(Lim, 2015). 천이지수의 높고 낮음이 천이 계열의 진행 단계와 연관이 있는 것으로 판단하여 산림 유형 간의 천이 진행 정도를 비교 평가하는 것이 본 연구의 일차적인 목표이다.
제안 방법
연구대상지에서 복잡 다양하게 발달한 천연림을 유사한 구조를 가진 그룹으로 묶어주기 위한 시도로서 cluster 분석을 실시하여 산림 유형을 분류하였다. 45가지의 교목 수종이 상층에 분포한 500개의 표본점 중에서, 상대 밀도가 1% 미만인 수종들로만 구성된 표본점 3개는 이상치(outlier)로 간주하여 제외하고 497개의 표본점을 대상으로 워드법을 이용하여 cluster 분석을 실시하였다 (Figure 2).
지리산은 넓고 방대한 지역이기 때문에 노고단 일원을 중심으로 한 지리산 서부와 천왕봉을 중심으로 한 지리산 동부로 나누어 식생조사를 실시하였다. 지리산 서부는 칠불사~토끼봉, 뱀사골~화개재, 피아골~임걸령, 심원계곡~ 돼지령, 성삼재~노고단 등에서 16.
대상 데이터
본 연구는 우리나라 최초로 지정되었고 가장 넓은 면적의 국립공원이 자리 잡은 지리산에서 수행되었다. 한라산을 제외하고 남한에서 가장 높고 넓은 면적에 걸쳐 있으며, 지형이 험준하고 식생이 다양한 점을 감안하여 연구 대상지로 정하였다(Korean National Parks Authority, 2011).
지리산은 넓고 방대한 지역이기 때문에 노고단 일원을 중심으로 한 지리산 서부와 천왕봉을 중심으로 한 지리산 동부로 나누어 식생조사를 실시하였다. 지리산 서부는 칠불사~토끼봉, 뱀사골~화개재, 피아골~임걸령, 심원계곡~ 돼지령, 성삼재~노고단 등에서 16.4 km를 이동하며 총 300개 표본점을, 지리산 동부는 천왕봉, 제석봉, 칠선계곡을 중심으로 하여 11.5 km를 이동하며 200개의 표본점, 합계 500개의 표본점에서 식생조사를 실시하였다(Figure 1).
본 연구는 우리나라 최초로 지정되었고 가장 넓은 면적의 국립공원이 자리 잡은 지리산에서 수행되었다. 한라산을 제외하고 남한에서 가장 높고 넓은 면적에 걸쳐 있으며, 지형이 험준하고 식생이 다양한 점을 감안하여 연구 대상지로 정하였다(Korean National Parks Authority, 2011). 전반적인 식생은 소나무림이 주류를 이루면서 온대남부의 대표 수종인 서어나무, 졸참나무, 신갈나무와 잣나무, 분비나무 등 온대중부 및 아한대성 수종이 혼생하고 있으며, 수직 분포는 아고산대, 낙엽활엽수림대, 상록활엽수림대로 구분된다(The Korean Association for Conservation of Nature, 1993).
이론/모형
그리고 분류된 산림 유형별로 종다양성 분석을 위해 Shannon의 종다양성지수를 산출하였다. Shannon의 종다양성지수는 종의 수와 각 종마다 분포하는 개체수를 매개변수로 산출되며, 불확실성 이론과 밀접한 관계가 있다.
분류된 각 산림유형의 생태적 정보를 획득하기 위하여 Curtis와 Mcintosh(1951)에 의해 고안된 중요치(Importance value, IV) 산출방법을 이용하여 수종 구성을 파악하였다. 중요치는 산림 군집내 식물종의 영향력 또는 우세력을 평가하기 위한 것으로서 객관적으로 산림의 종구성을 파악할 수 있는 방법으로(Brower and Zar, 1977), 이는 상대밀도(Relative Density, RD), 상대피도(Relative Coverage, RC), 상대빈도(Relative Frequency, RF)의 합계를 의미한다.
, 2001). 수종 구성과 종다양성 지수 산출 방법은 Brower and Zar(1977)의 문헌을 참고하였다.
일정 상태의 산림천이계열에 출현하는 수종들은 해당 천이계열에 출현할 수 있는 생태형태학적 특징을 갖고 있다는 점(Horn, 1971)에 착안하여, 연구대상지의 산림 유형 별로 천이 진척 정도를 정량적으로 비교 평가하기 위하여 천이지수를 추정하였다. 천이지수는 특정 산림 유형을 구성하는 모든 교목 수종의 극상지수(Kim, 2012)에 그 수종의 수량적 우세 정도를 가늠하는 상대밀도를 곱하여 합계를 구한 값에 천이의 진척 정도와 관계가 있다고 알려진 해당 산림 유형의 종다양성지수를 곱하여 산출하였다(Lim, 2015).
일정 상태의 산림천이계열에 출현하는 수종들은 해당 천이계열에 출현할 수 있는 생태형태학적 특징을 갖고 있다는 점(Horn, 1971)에 착안하여, 연구대상지의 산림 유형 별로 천이 진척 정도를 정량적으로 비교 평가하기 위하여 천이지수를 추정하였다. 천이지수는 특정 산림 유형을 구성하는 모든 교목 수종의 극상지수(Kim, 2012)에 그 수종의 수량적 우세 정도를 가늠하는 상대밀도를 곱하여 합계를 구한 값에 천이의 진척 정도와 관계가 있다고 알려진 해당 산림 유형의 종다양성지수를 곱하여 산출하였다(Lim, 2015). 극상지수가 제시되지 않은 일부 활엽수종은 같은속(genus)에 속하는 수종들의 평균값으로 극상지수를 추정하였고, 침엽수종은 Kim(1992)의 연구 결과를 토대로 극상지수를 어림하였다.
표본점 500개에서 수집한 식생자료를 대상으로 cluster 분석법 중에서도 Euclidean 거리와 워드법(Ward’s method) 을 이용하여 연구대상지의 산림 유형을 분류하였다(Korea Forest Service, 2014). 이 분석법의 요지는 cluster 내의 구성원들은 가급적 유사하게, 그러나 cluster 간에는 가급적 상이하게 대상 요소들을 묶어 주는데 있다.
험준한 지리산의 지형적인 특성을 고려하고 넓은 연구 대상지에서 효율적으로 표본을 추출하고 현존 식생의 정보를 최대한 살리는 점표본법인 사분법(point-quarter sampling method)을 이용하여 산림식생 자료를 수집하였다. 이 식생 조사 방법은 임의의 지점 P를 설정한 후 표본점의 지형적 위치, 고도, 경사도 등을 기록하고, 그 지점에서 4방위각(동, 서, 남, 북)으로 4등분하여, 각 등분 구역에서 상층, 중층, 하층별로 점 P와 가장 가까운 개체를 선정 하여 수종을 식별하고, DBH 혹은 수관폭 및 수고 등 필요한 제원을 실측하고, 그 개체로부터 P지점까지의 거리를 측정하는 방식으로 식생 조사를 실시하는 것이다 (Brower and Zar, 1977).
성능/효과
서어나무림형의 천이지수가 219.7로 산출되어 가장 높았고, 미미한 차이의 218.3이 산출된 중생혼합림이 그 뒤를 이었으며, 그 다음으로 구상나무림형, 들메나무-거제수 나무림형, 졸참나무림형, 신갈나무림형, 굴참나무림형의 순서였으며, 소나무림형의 천이지수가 101.9로 가장 낮은 값을 보였다. Kim(1993), Lee(2011), Kim et al.
수종 구성을 바탕으로 분류된 8개의 산림형들은 군집 구조적 차이 뿐 만 아니라 생태계 기능적 차이가 감지되었으며, 구성 수종의 차이는 천이 진행 정도의 차이와 연결된다고 판단하였다. 분류된 8개의 산림형에 대하여 천이 진행 정도를 객관적으로 비교 평가하기 위하여, 구성 수종의 극상지수(Kim et al.
이 현상은 현재의 신갈나무 구성비는 세대가 지남에 따라서 급격히 낮아지고 그 자리는 층층나무, 서어나무, 들메나무, 노각나무 등의 활엽수가 차지할 것으로 예상된다. 이러한 현상을 종합적으로 판단하여, 저자들은 우리나라와 같이 지형이 복잡 험준한 산림에서 계곡 인접 산기슭부터 산복 중턱 이상까지의 경사면에서는 중생혼합림형이 극상에 가장 근접하는 산림으로 추정한다.
중생혼합림형은 비록 천이지수는 서어나무림형보다 약간 낮지만, 숲틈천이(gap phase succession)에 의한 순환적 천이의 결과 극상지수가 다소 떨어지는 다수의 교목 수종들이 어우러져 출현하는 복잡 다양한 산림 군집 구조를 연출하였다. 이 산림형에서 신갈나무 상층목의 중요치는 14.
후속연구
, 1981; Shugart, 1984; Kim, 1993). 그러므로 어떤 유형의 산림에서 구성 수종들을 면밀히 관찰 분석하여 선구 수종(pioneer species)과 극상 수종(climax species) 등의 분포 정도를 파악하면 산림 유형별로 상대적인 천이의 진척 정도를 추정할 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산림천이의 단계별 식생 침입 순서는 어떠한가?
산림 유형의 차이점은 발달 조건의 다양함에도 불구하고 궁극적으로 생육하고 있는 구성 수종의 차이 때문일 것이다. 산림천이 초기 단계의 산림에는 일찍이 이주하며, 번식력이 강하고, 초기 생장은 빠르지만, 내음성이 약한 선구 수종들의 구성 비율이 높을 것이고, 천이 후기로 갈수록 더디지만 꾸준히 이주하며, 생장이 느리나, 내음성이 강한 극상림에 출현하는 수종들의 구성 비율이 높아지는 바, 이러한 식생 침입 순서는 관찰과 연구를 통하여 알려져 있다(Daubernmire, 1968; Whittaker, 1975; West et al., 1981; Shugart, 1984; Kim, 1993).
천이란 무엇인가?
시간이 흐름에 따른 변화는 자연생태계의 기본적인 속성이며, 장기적인 지질학적 변화부터 순간적인 변화까지 수많은 유형이 있을 것이다. 그 중에서도 생태계의 구조와 기능의 시차적인 발달과 변화를 천이(succession)라고 한다. 천이 과정이 산림 식생에서 이루어지거나 산림 군집에서 일어날 때, 산림천이(forest succession)라고 한다.
산림천이의 요지는 무엇인가?
천이 과정이 산림 식생에서 이루어지거나 산림 군집에서 일어날 때, 산림천이(forest succession)라고 한다. 산림천이의 요지는 한 시점에서의 산림형이 시간이 지남에 따라서 점차 다른 산림형으로 변화하여 궁극적으로 주위 환경과 조화를 이룸으로써 변화가 없는 극상림(climax forest)으로 진행하는 것이다. 이러한 산림형 변화의 핵심은 현재의 구성 수종이 다른 수종으로 대체되는 현상이다.
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