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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 우리나라 서해안에 위치한 해안림을 대상으로 식생특성과 토양환경을 조사하여 군락을 분류하고 환경요인과의 상관관계를 분석함으로써 해안림의 보호와 관리 등을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 또한, 식생조사와 토양특성을 이용하여 environmental data matrix를 작성하였다. Classification은 Hill(1979b)의 TWINSPAN을 이용하였으며, 얻어진 자료는 0%, 2%, 5%, 10% 및 20%의 cut level을 사용하였다. 각 조사구에서 20% 이상의 중요치를 나타낸 수종을 그 조사구의 우점종으로 간주하였다.
- 각 조사구 내에 출현한 흉고직경 2cm 이상인 수목을 대상으로 상대밀도(relative density; RD), 상대피도(relative coverage; RC), 상대빈도(relative frequency; RF)를 계산하여 중요치를 구하였다 (Curtis & McIntosh 1951; Greig-Smith, 1983).
- 를 이용하여 각 조사구별로 종조성을 나타내는 vegetational data matrix를 작성하였다. 또한, 식생조사와 토양특성을 이용하여 environmental data matrix를 작성하였다. Classification은 Hill(1979b)의 TWINSPAN을 이용하였으며, 얻어진 자료는 0%, 2%, 5%, 10% 및 20%의 cut level을 사용하였다.
- 조사구는 곰솔림의 생태적 구조와 특성에 대한 많은 정보를 획득하기 위하여 20m×20m 크기로 설치하고, 조사구 안의 흉고직경 2cm 이상 수목을 대상으로 매목조사를 실시하였다.
- 조사구는 비교적 인위적 간섭을 덜 받은 지역을 대상으로 아교목층과 관목층의 식생상황을 고려하여 설정하였다. 조사지역별 조사구는 기지포 5개, 춘장대 5개, 장항 20개, 구시포 5개로서 총 35개이다.
- 합성치 Xij를 이용하여 각 조사구별로 종조성을 나타내는 vegetational data matrix를 작성하였다. 또한, 식생조사와 토양특성을 이용하여 environmental data matrix를 작성하였다.
- 흉고직경 2cm 이상의 매목조사에서 얻은 정량적 측정치를 이용하여 곰솔림의 구성 집단을 알아보기 위하여 TWINSPAN으로 분석한 결과 제1축에서 단풍나무(+), 복자기(+) 및 산벚나무 (+)의 출현에 의해 크게 두 개 그룹으로 나누어졌다. 제2축에서 졸참나무(+)와 신갈나무(+)의 출현에 따라 곰솔-산벚나무군락(조사번호 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 15, 17, 18, 28, 31)과 곰솔-아까시나무군락(조사번호 8, 13, 14, 16, 19, 20, 21, 22, 26, 32, 35)으로 분리되었고, 제3축에서 피나무(+)와 종가시나무(+)의 출현에 따라 곰솔-소나무군락(조사번호 27, 29, 30)과 곰솔-졸참나무군락(조사번호 23, 24, 25, 33, 34)으로 분리되었다(Figure 2).
대상 데이터
- Figure 1. Map of the surveyed region (I: Janghang, II: Goosipo, III: Gijipo and IV: Chunjangdae) in the west coast of South Korea.
- 각 조사구에서 3개의 지점을 임의로 선정한 뒤 표토층의 낙엽이나 나뭇가지를 걷어내고 약 500g의 토양시료를 채취하였다. 채취한 토양은 실험실로 옮겨 그늘진 곳에 얇게 펴서 완전히 건조시킨 뒤, 건조된 토양을 2mm 체로 걸러 자갈과 잔뿌리 등의 이물질을 제거하였다.
- 본 연구의 조사 대상지는 서해안에 위치한 충남 장항, 춘장대, 태안 기지포 및 전북 고창 구시포에 위치한 4개 해안림을 선정하였다. 이들 4개 지역 조사대상지의 위치는 Figure 1과 같다.
- 본 조사는 2014년 6월부터 10월까지 실시하였다. 조사구는 곰솔림의 생태적 구조와 특성에 대한 많은 정보를 획득하기 위하여 20m×20m 크기로 설치하고, 조사구 안의 흉고직경 2cm 이상 수목을 대상으로 매목조사를 실시하였다.
- 조사구는 비교적 인위적 간섭을 덜 받은 지역을 대상으로 아교목층과 관목층의 식생상황을 고려하여 설정하였다. 조사지역별 조사구는 기지포 5개, 춘장대 5개, 장항 20개, 구시포 5개로서 총 35개이다. 장항 해안림에 조사구를 가장 많이 설정한 이유는 다른 지역에 비해 아교목층과 관목층의 식생이 다양하여 해안 곰솔림의 생태학적 특성을 잘 파악할 수 있을 것이라고 판단되었기 때문이다.
이론/모형
- Ordination은 CA(Correspondence Analysis)의 확장인 CCA(Canonical Correspondence Analysis)를 사용하였으며(Hill, 1979a, b; Hill and Gauch, 1980), 다변량의 직접구배 분석방법으로서 Ter Braak(1987)의 CANOCO program을 이용하였다.
- 조사구는 곰솔림의 생태적 구조와 특성에 대한 많은 정보를 획득하기 위하여 20m×20m 크기로 설치하고, 조사구 안의 흉고직경 2cm 이상 수목을 대상으로 매목조사를 실시하였다. 식물의 동정은 원색 대한식물도감(Lee, 2003)을 참고하였고, 학명은 산림청의 국가 생물종 지식 정보시스템(www. nature. go. kr)을 이용하였다.
- 토양의 화학적 특성의 분석은 농촌진흥청(RDA, 1988)의 토양 화학성분분석법에 의하여 전질소는 Micro-Kjeldahl법, 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 정량하였다. 치환성 칼슘과 마그네슘은 원자흡광분광분석법, 칼륨은 염광분광분석법, 나트륨은 Brown법, 전기전도도는 Electric conductivity meter로 측정하였다. 토양의 pH는 1：5로 희석하여 pH meter로 측정하였다.
- 채취한 토양은 실험실로 옮겨 그늘진 곳에 얇게 펴서 완전히 건조시킨 뒤, 건조된 토양을 2mm 체로 걸러 자갈과 잔뿌리 등의 이물질을 제거하였다. 토양의 화학적 특성의 분석은 농촌진흥청(RDA, 1988)의 토양 화학성분분석법에 의하여 전질소는 Micro-Kjeldahl법, 유기물 함량은 Tyurin법, 유효인산은 Lancaster법으로 정량하였다. 치환성 칼슘과 마그네슘은 원자흡광분광분석법, 칼륨은 염광분광분석법, 나트륨은 Brown법, 전기전도도는 Electric conductivity meter로 측정하였다.
성능/효과
- 1) 곰솔림을 TWINSPAN으로 분석한 결과 곰솔산벚나무군락, 곰솔-아까시나무군락, 곰솔-소나무군락 및 곰솔-졸참나무군락 등 4개의 군락으로 분리되었다.
- 2) 전체 조사구에 대한 토양의 화학적 특성의 평균치는 pH 5.78, 전기전도도 0.071d S/m, 유기물 함량 0.869%, 전질소 농도 0.433g/kg, 유효인산 7.261mg/kg, 칼륨 0.107cmolc/kg, 칼슘 1.004cmol/kg, 마그네슘 0.453cmol/kg 및 나트륨 0.028cmol/kg로 나타났다. 특히, 염분농도의 지표인 전기전도도는 육상식물의 생육에 지장이 없을 정도로 낮았다.
- 3) 식물군락과 토양환경과의 상관관계를 CCA Ordination으로 분석한 결과, 곰솔-소나무군락이 pH가 낮은 곳에, 곰솔-졸참나무군락은 유기물․질소․전기전도도 및 나트륨이 많은 곳에 분포하였다. 또한, 곰솔-산벚나무군 락은 칼슘이 비교적 많은 곳에, 곰솔-아까시나무군락은 유기물․질소․전기전도도 및 나트륨이 비교적 적은 곳에 분포하였다.
- 4) 주요 수종과 토양환경과의 상관관계를 CCA Ordination으로 분석한 결과 pH와 마그네슘이 많은 곳에는 붉가시나무와 단풍나무가 분포하고 있었고, pH와 마그네슘 및 칼슘이 낮은 곳에는 꾸지나무․팽나무․뽕나무․산벚나무 및 실거리 나무 등이 분포하고 있었다. 유기물, 질소, 나트륨 및 전기전도도가 높은 곳에는 참죽나무, 갈참나무, 복사나무, 이나무, 상수리나무 및 밤나무가 분포 하였다.
- 5) 전체 조사지역에서 출현한 수종은 48종이었고, 곰솔․아까시나무․산벚나무․붉나무․ 이나무․뽕나무 등이 4개 지역 해안림에서 공통적으로 출현하였다. 중요치는 곰솔 178.
- 군락별 중요치는 Table 4과 같다. 곰솔-산벚나무군락에서 출현한 종수는 30종으로 중요치는 곰솔 182.81, 산벚나무 43.25, 아까시나무 31.32, 팽나무 8.01, 소나무 5.74 및 뽕나무 5.36 순으로 나타났다. 이러한 결과는 일부 교목층과 아교목층에서 산벚나무와 아까시나무가 경쟁하고 있기 때문으로 판단된다.
- 이러한 결과는 아교목층에서는 아까시나무가 우점하고 관목층에서는 산벚나무, 졸참나무 및 신갈나무가 경쟁하고 있기 때문인 것으로 나타났다. 곰솔-아까시나무 군락의 특징으로서 꾸지나무, 단풍나무, 복자기나무 및 붉가시나무가 출현하고 있었다.
- 곰솔-산벚나무군락의 특징으로서 화살나무의 출현과 주연부 효과로 인하여 은행나무와 양버즘나무가 출현하고 있었다. 곰솔-아까시나무군락에서 출현한 종수는 25종이었으며 중요치는 곰솔 184.89, 아까시나무 39.37, 산벚나무 18.75, 졸참나무 12.71, 신갈나무 7.47 및 팽나무 6.92 순으로 나타났다. 이러한 결과는 아교목층에서는 아까시나무가 우점하고 관목층에서는 산벚나무, 졸참나무 및 신갈나무가 경쟁하고 있기 때문인 것으로 나타났다.
- 곰솔-졸참나무군락에서 출현한 종수는 18종이었으며 중요치는 곰솔 171.03, 졸참나무 30.45, 이나무 18.21, 아까시나무 16.93, 상수리 나무 15.38 및 밤나무 9.06 순으로 나타났다. 이러한 결과는 일부 아교목층과 관목층에서 이나무, 아까시나무 및 상수리나무가 경쟁하고 있으며, 앞으로 입지의 여건으로 보아 아까시나무의 중요치가 높아질 것으로 판단된다.
- 5로 나타났다는 Kim(2011)의 연구와 일치한다. 군락별 토양의 평균 pH는 곰솔-아까시나무군락이 6.51로 가장 높고, 곰솔-소나무군락이 5.11로 가장 낮게 나타났다. 곰솔-아까시나무군락에서 pH가 높게 나타난 이유는 시간이 경과함에 따라 아까시나무의 낙엽과 낙지가 축적되고 분해되어 부식층이 생성되었기 때문이다(Nakashima, 2005).
- 유기물은 토양 내 양이온치환능력, 보수력 및 토양구조 등 토양의 이화학적 성질에 큰 영향을 미치는 요소이다. 군락별 토양의 평균 유기물과 질소는 곰솔-졸참나무군락에서 각각 1.4%와 0.76g/kg로서 4개 군락 중에서 가장 높았으나 일반적인 산림 토양의 유기물은 평균 2.03%보다 낮게 나타났다. 이는 해안 토양은 산림 토양보다 질소 고정 비율이 낮아 유기물의 농도도 낮기 때문이다(Kim, 2012).
- 반면에, 유기물․질소․나트륨 및 전기전도도가 중간인 곳에 곰솔, 적은 곳에는 개복숭아, 붉나무 및 고욤나무 등이 분포하였다. 따라서 조사대상인 서해안의 4개 해안림에서는 토양의 양분이 식물종의 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 곰솔-산벚나무군락은 칼슘이 비교적 많은 곳에 분포하여 있고, 곰솔-아까시나무군락은 유기물․질소․전기전도도․나트륨이 비교적 적은 곳에 분포하고 있다. 따라서 조사대상인 서해안의 4개 해안림에서는 토양의 화학적 특성이 식생의 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 식생의 중요치에서는 교목층에서 우점하고 있는 곰솔을 제외하고 아까시나무의 중요치가 가장 높게 나타났다. 또한, 전체 조사지역에서 출현한 수종은 48종으로서 해안사구에서는 상당히 많은 편이었는데, 이것은 사구의 염분농도가 낮은 것과 관계가 있는 것으로 판단된다.
- Figure 4에서 보는 바와 같이 조사구에서 출현한 흉고직경 2cm 이상의 수종은 9개의 토양환경 요인에 따라 분포하고 있었다. 수종과 토양환경과의 상관관계를 보면 pH와 마그네슘이 많은 곳에는 붉가시나무와 단풍나무가 분포하고 있었고, pH와 마그네슘 및 칼슘이 중간인 곳에는 곰솔, 낮은 곳에는 꾸지나무․팽나무․뽕나무․산벚나무 및 실거리나무 등이 분포하고 있었다. 유기물․질소․나트륨 및 전기전도도가 높은 곳에는 참죽나무, 갈참나무, 복사나무, 이나무, 상수리나무 및 밤나무가 분포하였다.
- 이상의 결과를 종합하면, 서해안 4개 지역에 분포하고 있는 곰솔 해안림은 아교목층의 주요 식생에 따라 4개의 군락으로 구분 되었고, 토양의 양분은 산림토양에 비해 불량한 조건을 가지고 있는 것으로 나타났다. 식생과 토양환경과의 상관관계 분석에서는 특정한 토양 양료의 과다에 따라 식생의 분포와 식물종의 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 식생의 중요치에서는 교목층에서 우점하고 있는 곰솔을 제외하고 아까시나무의 중요치가 가장 높게 나타났다.
- 식생과 토양환경과의 상관관계 분석에서는 특정한 토양 양료의 과다에 따라 식생의 분포와 식물종의 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 식생의 중요치에서는 교목층에서 우점하고 있는 곰솔을 제외하고 아까시나무의 중요치가 가장 높게 나타났다. 또한, 전체 조사지역에서 출현한 수종은 48종으로서 해안사구에서는 상당히 많은 편이었는데, 이것은 사구의 염분농도가 낮은 것과 관계가 있는 것으로 판단된다.
- 유효인산의 평균 3.7mg/kg로 곰솔-산벚나무 군락에서 높게 나타났으며, 검출되지 않은 조사구도 있었다. Lee et al.
- 이들의 연구 결과을 종합하여 보면, 현재 우리나라 서해안 지역 곰솔림의 구조는 교목층에 주로 곰솔이 분포하고, 아교목층이나 관목층에 아까시나무, 팽나무 및 참나무류 등이 분포하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 곰솔 위주의 단순림 구조는 병해충에 대한 내성에 취약할 뿐만 아니라, 장기적으로는 영속성에 문제가 있다는 단점이 있다.
- 이러한 결과로 볼 때 조사대상 해안림의 토양은 높은 모래 함유량으로 인해 산림 토양보다 양분의 용탈이 심하여 정상적인 식물의 성장을 기대하기 어려운 조건이라고 할 수 있다. Jang et al.
- Figure 3에서 보는 바와 같이 곰솔-산벚나무군락, 곰솔-아까시나무군락, 곰솔-소나무군락 및 곰솔-졸참나무군락은 9개의 환경요인에 따라 분포하고 있었다. 이를 환경요인들과 CCA Ordination 분석 결과에 의한 상관관계를 살펴보면 곰솔-졸참나무군락은 pH가 낮고, 유기물․질소․전기전도도․나트륨이 많은 곳에 분포하고 있었다. 곰솔-산벚나무군락은 칼슘이 비교적 많은 곳에 분포하여 있고, 곰솔-아까시나무군락은 유기물․질소․전기전도도․나트륨이 비교적 적은 곳에 분포하고 있다.
- 이상의 결과를 종합하면, 서해안 4개 지역에 분포하고 있는 곰솔 해안림은 아교목층의 주요 식생에 따라 4개의 군락으로 구분 되었고, 토양의 양분은 산림토양에 비해 불량한 조건을 가지고 있는 것으로 나타났다. 식생과 토양환경과의 상관관계 분석에서는 특정한 토양 양료의 과다에 따라 식생의 분포와 식물종의 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 각 지역 수종들의 생태적 중요도를 파악하기 위해 전체 조사구 내에서 출현하는 흉고직경 2cm 이상인 수목을 대상으로 중요치를 구한 결과는 Table 3과 같다. 전체 조사구에서 출현한 수종은 48종이었고, 곰솔․아까시나무․산벚나무․붉나무․이나무․뽕나무 등이 4개 지역 조사구에서 공통적으로 출현하였다. 중요치는 곰솔 178.
- 토양의 전기전도도는 염분농도를 나타내는 지표로서 염분농도가 낮으면 전기전도도가 낮은 수치로 나타난다. 조사대상 해안림에서 군락별 평균 전기전도도는 곰솔-졸참나무군락이 0.11dS/m로 가장 높고, 곰솔-산벚나무군락이 0.05dS/m로 가장 낮게 나타났다. 일반적으로 산림토양의 전기전도도의 값이 0.
- 13cmol/kg로 곰솔- 졸참나무군락이 가장 높았다. 칼슘과 마그네슘은 곰솔-아까시나무 군락에서 각각 1.40cmol/kg, 0.66cmol/kg로 가장 높게 나타났다.
후속연구
- 따라서 생태적으로 안정되고 해안림의 다양한 기능을 발휘할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 앞으로 곰솔림의 생장특성, 식생천이 방향, 인위적 교란의 실태와 영향 등에 대한 추가적인 연구가 수행될 필요가 있다. 이러한 종합적인 연구결과들을 바탕으로 해안림에서 곰솔의 밀도관리, 하층식생 관리, 비배관리, 적정한 이용관리 등의 방안이 도출될 수 있을 것이다.
- , 2014). 그러므로 해안림이 다양한 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위해서는 생태학적 연구를 기반으로 한 적절한 관리방법의 개발과 적용이 지속적으로 시행되어야 할 것이다.
- 이와 같은 연구결과로 볼 때 서해안 4개 지역에 형성되어 있는 곰솔 해안림은 다양한 활엽수 종의 침입에 의해 다층구조의 혼효림으로 발전할 것으로 판단된다. 따라서 생태적으로 안정되고 해안림의 다양한 기능을 발휘할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 앞으로 곰솔림의 생장특성, 식생천이 방향, 인위적 교란의 실태와 영향 등에 대한 추가적인 연구가 수행될 필요가 있다.
- 그러나 앞으로 곰솔림의 생장특성, 식생천이 방향, 인위적 교란의 실태와 영향 등에 대한 추가적인 연구가 수행될 필요가 있다. 이러한 종합적인 연구결과들을 바탕으로 해안림에서 곰솔의 밀도관리, 하층식생 관리, 비배관리, 적정한 이용관리 등의 방안이 도출될 수 있을 것이다.
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