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문제 정의
- 본 연구는 강원도 평창군 가리왕산 일대의 국유림경영 시범계획구에 분포하는 천연 활엽수림을 대상으로 이단림 조성을 위한 임분구조 조정방안을 제시하여 산림 생태 계경영에 필요한 정보를 제공하고자 하였다. 이를 위해 이단림 시범지를 선정한 후, 시범지 내에 30 m×30 m의 고정표본점을 3반복으로 설치하고 정밀 임분조사를 실시하였다.
- 본 연구는 강원도 평창지역 천연 활엽수림을 대상으로 임분구조 조정을 통해 이단림 조성의 가능성을 평가하기 위해 수행하였다. 이를 위해 이단림 시범지를 조성하고 정밀 임분조사 자료를 통해 얻어진 자료와 이단림 시업방안에 근거한 시뮬레이션 기법을 이용하여 시업전후의 임분통계량과 임분구조를 추정하여 비교하였다.
- 본 연구에서는 이단림을 조성하기 위해 시업후 임분통 계량, 직경생장률, 수고곡선식, 그리고 교목치수 분포 현황 등의 정보를 이용하여 목표임분형을 설정하고 목표임 분형 달성을 위한 임분구조 조정 방안을 수립하였다. 목표임분형의 설정에서는 이단림으로 조성되었을 경우 보유해야 할 상층과 하층의 임목본수 및 임목축적 그리고 이단림 조성에 소요되는 기간인 정리기를 제시하였다.
- 목표임분형의 설정에서는 이단림으로 조성되었을 경우 보유해야 할 상층과 하층의 임목본수 및 임목축적 그리고 이단림 조성에 소요되는 기간인 정리기를 제시하였다. 이와 함께 설정된 목표임분형을 달성하기 위해 해당 임분의 추가적인 조사와 동일한 모니터링 계획을 수립함으로써 현재의 임분구조를 조정하여 이단림으로 유도하기 위한 방안을 제시하였다.
제안 방법
- 09 ha)의 표본점을 3반복으로 설치하고 시업 전의 임분현황을 파악하기 위해 정밀 임분조사를 실시하였다. 각 표본점 내의 흉고직경 6 cm 이상의 모든 입목에 대해 수종명, 흉고직경, 수고, 지하고, 각 입목의 위치 (X-Y 좌표), 8방위 수관폭, 임령을 측정하고, 모든 측정대상 임목의 목편을 채취하여 최근 5년간의 직경 생장량을 측정하였다. 또한 각 표본점 내에 5 m×5 m의 교목치수 표준지를 설치하고 치수의 수종명, 흉고직경(또는 근원경), 그리고 수고를 측정하여 치수분포 상황을 파악하였다.
- 또한 각 표본점 내에 5 m×5 m의 교목치수 표준지를 설치하고 치수의 수종명, 흉고직경(또는 근원경), 그리고 수고를 측정하여 치수분포 상황을 파악하였다.
- 이를 위해 이단림 시범지를 조성하고 정밀 임분조사 자료를 통해 얻어진 자료와 이단림 시업방안에 근거한 시뮬레이션 기법을 이용하여 시업전후의 임분통계량과 임분구조를 추정하여 비교하였다. 또한 시업후의 임분통계량, 임분구조 특성, 직경 및 수고생장, 그리고 교목치수 분포 등을 종합적으로 고려하여 시간 경과에 따른 임분구조의 변화를 예측함으로써 이단림 조성에 필요한 임분구조 조정 방안을 제시하였다. 본 연구로부터 얻어진 결과는 천연 활엽수림의 친환경적 산림관리 방안의 기반 구축에 필요한 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 이단림 조성을 위해 선정된 176임반 2소반을 대상으로 30m×30 m(0.09 ha)의 표본점을 3반복으로 설치하고 시업 전의 임분현황을 파악하기 위해 정밀 임분조사를 실시하였다.
- 6 m3로 추정되어 임분밀도가 높은 편이다. 이단림 조성을 위해 형질이 불량한 임목들을 제거한 후, 수고가 11~14 m의 범위에 있는 임목들을 집중적으로 벌채하여 상층은 수고 15 m 이상으로 제한하고 하층은 수고 10 m 이하의 임목으로 구분하여 상층과 하층의 수고는 최소한 5 m 정도의 차이가 나도록 조정하였다. 이상의 시업을 수행한 후 추정한 임분통계량을 보면 ha당본수는 186본이 벌채되어 467본이 남았으며, ha당 임목축 적도 36.
- 시간이 경과하면서 이단림 시범지의 임분구조가 어떻게 변화할지를 예측하기 위해서는 흉고직경 생장 외에 수고의 변화 패턴을 이해해야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 시간경과에 따른 임분 내 각 입목의 수고변화를 예측하기 위해 시업 후 임분통계량에 근거하여 수고 곡선식을 조제하였다. 본 연구에서 사용한 수고곡선 모형은 일반적으로 흉고직경-수고의 관계를 통해 수고를 예측하는 지수 식으로 이 모형의 형태는 식 (2)와 같다.
- 이를 위해 이단림 시범지를 선정한 후, 시범지 내에 30 m×30 m의 고정표본점을 3반복으로 설치하고 정밀 임분조사를 실시하였다.
- 본 연구는 강원도 평창지역 천연 활엽수림을 대상으로 임분구조 조정을 통해 이단림 조성의 가능성을 평가하기 위해 수행하였다. 이를 위해 이단림 시범지를 조성하고 정밀 임분조사 자료를 통해 얻어진 자료와 이단림 시업방안에 근거한 시뮬레이션 기법을 이용하여 시업전후의 임분통계량과 임분구조를 추정하여 비교하였다. 또한 시업후의 임분통계량, 임분구조 특성, 직경 및 수고생장, 그리고 교목치수 분포 등을 종합적으로 고려하여 시간 경과에 따른 임분구조의 변화를 예측함으로써 이단림 조성에 필요한 임분구조 조정 방안을 제시하였다.
- 이를 위해 이단림 시범지를 선정한 후, 시범지 내에 30 m×30 m의 고정표본점을 3반복으로 설치하고 정밀 임분조사를 실시하였다. 이와 같이 조사된 표본점 자료에 근거하여 이단림 시범지의 시업전 임분통계량과 임분구조를 추정하고 이단작업의 특성에 맞는 시업방안에 따라 시업후의 임분통 계량과 임분구조의 변화를 시뮬레이션 기법을 통해 예측 하였다.
- 정밀 임분조사 자료에 근거하여 각 표본점의 ha당 본수, ha당 흉고단면적, ha당 재적, 평균 흉고직경, 평균 수고, 그리고 직경생장량 및 직경생장률과 같은 임분통계량을 산출하였다. 한편 임분구조 분석을 위해 수평구조, 수직구조, 그리고 3차원 공간구조를 분석하였으며(Shin and Oh, 1999), 이단림 작업방법을 적용한 시뮬레이션 기법으로 시업 후의 임분통계량과 임분구조의 변화를 예측하였다.
- 정밀 임분조사 자료에 근거하여 각 표본점의 ha당 본수, ha당 흉고단면적, ha당 재적, 평균 흉고직경, 평균 수고, 그리고 직경생장량 및 직경생장률과 같은 임분통계량을 산출하였다. 한편 임분구조 분석을 위해 수평구조, 수직구조, 그리고 3차원 공간구조를 분석하였으며(Shin and Oh, 1999), 이단림 작업방법을 적용한 시뮬레이션 기법으로 시업 후의 임분통계량과 임분구조의 변화를 예측하였다.
대상 데이터
- 본 연구의 대상지는 강원도 평창군 진부면과 대화면에 위치한 동부지방 산림관리청 평창관리소 관내의 국유경영 시범계획구의 176임반 2소반이다. 평창 국유림관리소의 제8차기 산림경영계획서에 의하면 이 소반은 영급의 27 ha의 면적이며, 신갈나무를 포함하여 물푸레나무, 고로쇠나무, 느릅나무, 다릅나무, 들메나무, 난티나무, 음나무, 그리고 피나무 등 14개 유용 수종의 분포하고 있는 천연 활엽수림이다(Korea Forest Research Institute, 2014).
- 본 연구의 대상지인 이단림 시범지는 임목본수가 적은 반면 상대적으로 큰 임목들로 구성되어 있다. 따라서 이단작업에서 상층과 하층으로 분리한 후 하층의 임목본수를 충분히 확보하기 쉽지 않을 것으로 분석되었다.
- 연구 대상지의 해발고도는 약 800~900 m의 범위에 있으며 비교적 험준한 산악지로 구성되어 있지만, 시범계획 구에 포함된 전체 소반 중에서는 상대적으로 해발고도가 낮아 생장상태가 양호한 편이다. 기후조건은 연평균기온이 6.
이론/모형
- 생장률을 추정하는 방법은 다양한데 Schneider식은 이령 천연림의 생장률 추정에 적합한 것으로 알려져 있다(Prodan, 1965). 본 연구에서는 식 (1)의 Schneider법에 의해 직경생장률을 추정하였다(식 1).
성능/효과
- 결과적으로 이단림 시범지의 목표임분형인 이단림을 조성하는데 필요한 시간은 20년 정도로 예측되었다. 상층 임목들은 충분한 공간 확보로 인해 재적생장률은 4% 이상을 유지할 것으로 보이며, 현재의 임목축적과 직경생장률 그리고 수고생장을 감안하면 본 연구에서 설정한 상층목의 목표 임목축적은 20년 이내에 달성할 수 있을 것으로 판단된다.
- 이단림 시업지에서 실제 벌채로 인해 감소된 수관면적의 합계를 보면 시업전의 이단작업 시범지는 고정표본점 면적의 2배인 5,400이었지만, 시업을 통해 약 28%가 감소하여 시업후에는 수관면적 합계가 3,874로 예측되었다. 결과적으로 이단작업 시범지의 공간구조는 시업을 통해 이단림에 적합한 방향으로 조정되었음을 알 수 있다.
- 수고의 관점에서 이단작업을 통해 벌채된 임목은 주로수고 11~14 m에 집중된 것을 확인할 수 있다. 그 결과 시업전의 수고분포는 어떤 특징을 찾을 수 없었지만, 시업을 통해 수고 10 m 이하와 15 m 이상의 두 개의 층으로 구분된 것을 알 수 있다. 시업후에도 상층과 하층의 분기점인 수고 11 m와 14 m에 일부 임목이 남아 있는데, 이들은 시간이 경과하면서 생장조건에 따라 상층이나 하층에 편입될 것으로 판단된다.
- 본 연구의 대상지인 이단림 시범지는 임목본수가 적은 반면 상대적으로 큰 임목들로 구성되어 있다. 따라서 이단작업에서 상층과 하층으로 분리한 후 하층의 임목본수를 충분히 확보하기 쉽지 않을 것으로 분석되었다. 실제로 시업후의 ha당 임목본수는 467본으로 예측되었는데 (Table 1) 상층의 150본 정도를 제외하면 하층의 임목본수는 ha당 약 310본 내외가 될 것으로 예측되었다.
- 5 m3가 존치되는 것으로 예측되었다. 또한 이단작업 시범지의 시업전 평균 흉고직경과 평균 수고는 각각 20.3 cm와 11.6 m이었으며, 이단작업 후의 평균 흉고직경과 평균 수고는 0.3 cm와 0.2 m가 감소하여 각각 20.0 cm와 11.4 m가 되는 것으로 추정되었다.
- 이단작업은 이와 같이 우량한 상층목을 수확함과 동시에 안정적인 후계림 조성이 가능한 이단림으로 유도하는 작업 방법이다. 본 연구에서 설정한 이단림 시범지의 시업후 상층목의 ha당 임목축적은 약 72 m3인 것으로 추정되었다. 앞에서 언급한 바와 같이 상층목의 수고는 최소 14m이기 때문에 평균 수고는 16~17 m 정도는 될 것으로 보인다.
- 결과적으로 이단림 시범지의 목표임분형인 이단림을 조성하는데 필요한 시간은 20년 정도로 예측되었다. 상층 임목들은 충분한 공간 확보로 인해 재적생장률은 4% 이상을 유지할 것으로 보이며, 현재의 임목축적과 직경생장률 그리고 수고생장을 감안하면 본 연구에서 설정한 상층목의 목표 임목축적은 20년 이내에 달성할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 이 기간 동안에 충분한 하층목의 임목 본수를 확보할 수 있을지는 단정하기 어렵다.
- 수관층을 상층과 하층으로 구분하기 위해 우선적으로 고려하였던 점은 상층 임목본수의 충분한 확보이다. 상층의 형질불량목을 벌채한 후 수고를 15 m 이상으로 제한하였을 경우, 상층에 포함되는 임목의 본수는 ha당 135 본이 되어 다소 부족하지만, 수고 14 m를 포함하면 170본이 되어 이러한 기준에 부합되는 것으로 평가되었다. 하지만 이 임분을 이단림으로 조성하는 과정에서 하층에 남겨진 ha당 본수는 297본인 것으로 분석되었다.
- 시업전의 임분 현황을 분석한 결과 비교적 양호한 임상을 보유하고 있는 것으로 평가되었다. 하지만 이단림 시범지는 목표임분형과 차이가 있는 것으로 평가되어 시업을 통해 임분의 구조조정이 필요한 것으로 확인되었다.
- 시업후의 이단작업 시범지의 직경분포를 보면 흉고직경 20cm를 기점으로 상층과 하층의 두 개 수관층으로 구분되어 목표로 하는 이단림으로 유도될 것으로 평가되었다. 이러한 가능성을 더욱 높이기 위해서는 지속적인 모니터링과 함께 필요할 경우 추가적인 시업을 통해 이단림으로 유도하기 위한 조치가 필요하다.
- 이단림으로 유도하기 위해서는 임분 전체의 평균 수고보다는 상층과 하층의 목표 수고를 설정하고 상·하층의 확실한 구분을 위한 작업계획이 필요하다. 이단림 시범지의 수고분포 현황을 고려할 때 상층의 최저수고와 하층의 최고수고의 차이는 최소한 5m 이상을 유지하는 것이 필요한 것으로 평가되었다. Figure 2는 이단작업 시범지의 시업전과 시업후의 수고분포 변화를 비교한 결과이다.
- 즉, 시업전에는 수관울폐의 정도가 높은 편이었지만 이단작업을 통해 어는 정도 완화된 것을 확인할 수 있다. 이단림 시업지에서 실제 벌채로 인해 감소된 수관면적의 합계를 보면 시업전의 이단작업 시범지는 고정표본점 면적의 2배인 5,400이었지만, 시업을 통해 약 28%가 감소하여 시업후에는 수관면적 합계가 3,874로 예측되었다. 결과적으로 이단작업 시범지의 공간구조는 시업을 통해 이단림에 적합한 방향으로 조정되었음을 알 수 있다.
- Figure 3의 3차원 공간구조를 보면 시업전에는 임분의 수직구조가 천연림 특유의 다층으로 복잡한 형태를 유지하고 있지만, 시업후에는 인위적으로 중층을 제거함으로서 상층과 하층으로 구성된 이단의 수관층으로 유도되었음을 확인할 수 있다. 이단림 유도를 위한 시업을 통해 수관밀도도 완화되었는데 시업전후의 수관투영도를 보면 공간적으로 이단림에 적합하게 전체적으로 잘 정돈되었음을 알 수 있다.
- 이단작업 시범림의 평균수고는 시업전에 11.6 m였지만 시업후에는 11.4 m로 시업에 의한 평균수고의 변화가 거의 없는 것으로 분석되었다(Table 1). 이단림으로 유도하기 위해서는 임분 전체의 평균 수고보다는 상층과 하층의 목표 수고를 설정하고 상·하층의 확실한 구분을 위한 작업계획이 필요하다.
- 6 m2로 대부분을 차지하고 있다. 이단작업 시범지의 시업전 임목축적은 141 m3 /ha이었지만, 시업후에는 약 25%의 임목축적이 감소하여 ha당 105.5 m3가 존치되는 것으로 예측되었다. 또한 이단작업 시범지의 시업전 평균 흉고직경과 평균 수고는 각각 20.
- 이단작업 시범지의 시업후 상층목의 임목본수는 ha당 170본으로 이단림의 기준에 부합되는 것으로 평가되었다. 하지만 이단림으로 유도하는 과정에서 하층에 남겨진 ha 당 본수는 297본으로 이는 하층의 적합한 본수인 ha당 500~600본과는 큰 차이가 있는 결과이다.
- 하지만 이단림 시범지는 목표임분형과 차이가 있는 것으로 평가되어 시업을 통해 임분의 구조조정이 필요한 것으로 확인되었다. 이단작업의 특성에 근거하여 시업방안을 수립한 후, 시뮬레이션 기법에 의해 시업후의 임분 현황을 추정하였는데 시업후에도 목표임분형을 달성하기 위해서는 상당한 시간이 필요한 것으로 평가되었다.
- 이단림 조성을 위해 형질이 불량한 임목들을 제거한 후, 수고가 11~14 m의 범위에 있는 임목들을 집중적으로 벌채하여 상층은 수고 15 m 이상으로 제한하고 하층은 수고 10 m 이하의 임목으로 구분하여 상층과 하층의 수고는 최소한 5 m 정도의 차이가 나도록 조정하였다. 이상의 시업을 수행한 후 추정한 임분통계량을 보면 ha당본수는 186본이 벌채되어 467본이 남았으며, ha당 임목축 적도 36.1 m3를 제거하여 105.5 m3로 감소하였다.
- 하지만 본 연구의 이단림 시범지는 상층의 임목본수를 150 본 내외 확보할 수 있는 상·하층의 분기점이 중경급인 16~24 cm의 범위인 것으로 확인되었다.
- 부족한 하층 임목의 본수는 교목치수의 진계를 통해 어느 정도 보완할 수 있을 것으로 판단되지만 경우에 따라서는 수하식재를 고려할 필요가 있다. 한편 시업후의 임분 현황을 고려하면 이단림 상층목의 목표 임목축적은 ha당 150 m3가 적합한 것으로 평가되었으며, 이를 달성하려면 20년 정도가 소요되는 것으로 예측되었다. 이상의 결과는 시뮬레이션 기법에 의해 추정한 시업후의 임분통계량과 임분구조 추정치에 근거한 것이다.
후속연구
- 이상의 결과는 시뮬레이션 기법에 의해 추정한 시업후의 임분통계량과 임분구조 추정치에 근거한 것이다. 따라서 앞으로 실제 시업이 이루어진 후에 시업후의 임분구조를 파악하기 위해 정밀 임분조사가 필요하며, 시업후 5년 간격의 재조사를 통해 이단림 시범지의 임분구조 변화를 점검할 필요가 있다.
- 하지만 이 기간 동안에 충분한 하층목의 임목 본수를 확보할 수 있을지는 단정하기 어렵다. 만일 교목 치수의 진계를 통해 후계림의 확보가 어렵다면 앞에서 언급한 바와 같이 음수의 성질이 강한 수종을 위주로 수하 식재한다면 문제를 해결할 수 있을 것이다.
- 또한 시업후의 임분통계량, 임분구조 특성, 직경 및 수고생장, 그리고 교목치수 분포 등을 종합적으로 고려하여 시간 경과에 따른 임분구조의 변화를 예측함으로써 이단림 조성에 필요한 임분구조 조정 방안을 제시하였다. 본 연구로부터 얻어진 결과는 천연 활엽수림의 친환경적 산림관리 방안의 기반 구축에 필요한 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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