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문제 정의
- 본 연구의 목적은 면봉산 일대 경북대학교 청송학술림을 대상으로 산림군집분류와 임분구조를 파악하여 향후 학술림의 효과적인 산림경영과 보전 그리고 연구대상지 일대 장기모니터링 대상지를 선정하기 위한 생태적 데이터베이스를 구축하는데 있다.
- 산림생태계를 면밀히 분석하기 위한 데이터베이스를 구축하는 연구 중 하나는 국가장기생태연구(ILTER; International Long Term Ecological Research)가 있다. 이는 특정 지역을 대상으로 장기간의 생태학적 연구를 시행하여 각 국의 network망을 형성하고 각 국가 상호 간의 협력체제를 구축하는 명목으로 시행되었다. ILTER network 는 1993년 미국 콜로라도 주에서 개최된 장기생태연구 총회에서 창립되어 우리나라를 비릇하여 미국, 영국, 캐나다 등의 30여국이 ILTER network에 가입되어 있다(ILTER, 2008).
제안 방법
- 각 방형구에서 흉고직경이 4 cm이상인 목본식물을 상층(Upper layer, 수고 8 m 이상)과 중층(Middle layer, 수고 8 m미만)으로 설정하고 흉고직경(DBH)과 수고를 측정하였다. Braun-Blanquet(1964)의 식물사회학적 방법을 이용하여 관목층(흉고직경이 4 cm 미만, 수고가 1 m ~ 3 m)과 초본층(1 m 이하의 높이)의 피도 및 군도를 측정하였다.
- Braun-Blanquet(1964)의 식물사회학적 방법을 이용하여 관목층(흉고직경이 4 cm 미만, 수고가 1 m ~ 3 m)과 초본층(1 m 이하의 높이)의 피도 및 군도를 측정하였다. 군집 분류는 쿨러스터 분석을 실시하였으며. 거리척도는 Sørensen을 이용하였고 유집 간 연결방법은 Ward의 방법을 이용하였다.
- 본 연구에서는 산림군집을 cluster analysis를 사용하여 분류하였다. 이는 다변량통계분석(multivariate statistics analysis)에 속하는 군집 분류 방법으로, 분류 대상을 유사한 집단끼리 모아 군집이나 클러스터를 만드는 분류방법 중 하나이다(Lee, 2002).
- 종다양도 지수(species diversity index)는 조사구 내의 종수와 해당 종의 수도를 고려한데 비하여 종풍부도(species richness)는 조사구내의 종수로 정의한다. 초본층의 경우 종의 수도를 측정하는데 어려움이 있어 이에 대한 오류를 줄이기 위해 종풍부도를 분석하였다(Table 4).
대상 데이터
- Survey sites located in Mt myeonbong (‘•’ boundary: KNU research forest).
- 거리척도는 Sørensen을 이용하였고 유집 간 연결방법은 Ward의 방법을 이용하였다. 군집분류는 목본류의 흉고단면적(basal area)과 수도(abundance)를 종합한 자료를 이용하였다.
- 기상은 연구대상지와 가장 가까운 기상관측소인 영천시의 최근 30년간(1981년~2010년) 연평균 기상관측값을 조사 하였다. 영천시의 기상을 살펴보면, 평균기온이 12.
- 본 연구대상지는 경상북도의 중부지역이며 태백산맥(太白山脈)을 주맥으로 소백산맥의 남단에 위치하며, 주변에 보현산(1,124 m)이 위치하여 상대적으로 해발고도가 높고 지형이 복잡하다. 행정구역상 위치는 경상북도 청송군 현동면 월매리이며, 북위 36° 10′ 42.
- 본 조사지의 방형구 설정은 경북대학교 청송학술림 내 조림지를 제외한 온대중부 식생형의 수종이 잘 반영되어있는 임분을 대상으로 지형적 특성(능선부, 사면부, 계곡부)에 따라 72개소의 방형구(20 × 20 m)를 설치하였다(Figure 1).
- 5″사이에 위치한다. 연구 대상지는 경북대학교 청송학술림이며 면적이 약 634.3 ha 이다. 북쪽에 월매저수지가 있고, 서쪽으로 청송군 현서면 무계리, 남쪽으로는 포항시 죽장면 두마리, 동쪽으로는 포항시 죽장면 봉계리와 접하고 있다.
- 연구 대상지는 온대중부 낙엽활엽수림대로 주요수종은 참나무류, 측백나무, 버드나무, 고로쇠나무, 꼬리조팝나무, 개나리 등이 생육하며(Lee, 2009), 한국 식생군계는 신갈나무-생강나무 군단에 속하며 신갈나무-생강나무아군단의 삼림식생형을 따른다(Kim and Lee, 2006). 본 조사지의 방형구 설정은 경북대학교 청송학술림 내 조림지를 제외한 온대중부 식생형의 수종이 잘 반영되어있는 임분을 대상으로 지형적 특성(능선부, 사면부, 계곡부)에 따라 72개소의 방형구(20 × 20 m)를 설치하였다(Figure 1).
- 해발고도는 375 m에서 1,071 m로 분포한다. 연구대상지 일대에 길고 짧은 계곡이 곳곳에 형성되어 있으며, 지층은 경상계 산성화산암류, 경상계 안산암질암, 경상계 흑운모화강암으로 이루어져 있으며, 대표암석은 산성화산암류, 규장암질암, 유문암, 안산암, 흑운모화강암, 정장석, 사장석 및 석영으로 구성되어 있다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2014).
데이터처리
- 산림군집구조 분석 결과, 적절한 분류가 이뤄졌는지에 대한 검증으로 다중응답순열절차 검증(Multi Response Permutation Procedures-test, MRPP-test)을 실시하였다. MRPP-test는 군집의 종조성의 차이를 검증하는 분석방법으로 유의성과 해당그룹의 유사도지수(A)를 이용하여 적정 군집으로 분류하여 판단한다(McCune and Grace, 2002).
이론/모형
- 각 방형구에서 흉고직경이 4 cm이상인 목본식물을 상층(Upper layer, 수고 8 m 이상)과 중층(Middle layer, 수고 8 m미만)으로 설정하고 흉고직경(DBH)과 수고를 측정하였다. Braun-Blanquet(1964)의 식물사회학적 방법을 이용하여 관목층(흉고직경이 4 cm 미만, 수고가 1 m ~ 3 m)과 초본층(1 m 이하의 높이)의 피도 및 군도를 측정하였다. 군집 분류는 쿨러스터 분석을 실시하였으며.
- MRPP-test(Multiple Response Permutation Procedure-test)를 실시하여 적정 군집에 대한 판별을 실시하였으며, 거리척도는 Sorenson의 방법을 이용하였다. 군집별 환경인자의 차이점을 분석하였으며, Curtis and McIntosh(1951)의 방법을 이용하여 군집별 상층과 중층 그리고 관목층과 초본층 각각 두 그룹으로 나누었으며 종간 중요치(IP: Importance Percentage)를 상대빈도, 상대피도, 상대밀도를 통하여 환산하였다.
- 거리척도는 Sørensen을 이용하였고 유집 간 연결방법은 Ward의 방법을 이용하였다.
- MRPP-test(Multiple Response Permutation Procedure-test)를 실시하여 적정 군집에 대한 판별을 실시하였으며, 거리척도는 Sorenson의 방법을 이용하였다. 군집별 환경인자의 차이점을 분석하였으며, Curtis and McIntosh(1951)의 방법을 이용하여 군집별 상층과 중층 그리고 관목층과 초본층 각각 두 그룹으로 나누었으며 종간 중요치(IP: Importance Percentage)를 상대빈도, 상대피도, 상대밀도를 통하여 환산하였다. 상대피도의 경우 상층과 중층은 흉고단면적을 이용하였으며, 관목층과 초본층은 BraunBlanquet(1965)의 통합우점도 수치를 이용하였다.
- 상대피도의 경우 상층과 중층은 흉고단면적을 이용하였으며, 관목층과 초본층은 BraunBlanquet(1965)의 통합우점도 수치를 이용하였다. 군집별, MRPP-test(Multiple Response Permutation Proceduretest)를 실시하여 적정 군집에 대한 판별을 실시하였으며, 거리척도는 Sorenson의 방법을 이용하였다. 군집별 환경인자의 차이점을 분석하였으며, Curtis and McIntosh(1951)의 방법을 이용하여 군집별 상층과 중층 그리고 관목층과 초본층 각각 두 그룹으로 나누었으며 종간 중요치(IP: Importance Percentage)를 상대빈도, 상대피도, 상대밀도를 통하여 환산하였다.
- 군집별 환경인자의 차이점을 분석하였으며, Curtis and McIntosh(1951)의 방법을 이용하여 군집별 상층과 중층 그리고 관목층과 초본층 각각 두 그룹으로 나누었으며 종간 중요치(IP: Importance Percentage)를 상대빈도, 상대피도, 상대밀도를 통하여 환산하였다. 상대피도의 경우 상층과 중층은 흉고단면적을 이용하였으며, 관목층과 초본층은 BraunBlanquet(1965)의 통합우점도 수치를 이용하였다. 군집별, MRPP-test(Multiple Response Permutation Proceduretest)를 실시하여 적정 군집에 대한 판별을 실시하였으며, 거리척도는 Sorenson의 방법을 이용하였다.
- )를이용하였으며 조사된 식물의 동정은 Lee(2003a; 2003b)의 원색 대한식물도감과 Kim and Kim(2012)의 한국의 나무 등으로 동정하였다. 양치식물은 한국 양치식물 도감(Korea Fern Society, 2005)로 동정하였으며 학명과 국명은 국립수목원에서 제시한 국가표준식물목록(Korea National Arboretum, 2014)을 따랐다.
- 통계프로그램은 SPSS(21.0 ver.)와 PC-ord(5.17 ver.)를이용하였으며 조사된 식물의 동정은 Lee(2003a; 2003b)의 원색 대한식물도감과 Kim and Kim(2012)의 한국의 나무 등으로 동정하였다. 양치식물은 한국 양치식물 도감(Korea Fern Society, 2005)로 동정하였으며 학명과 국명은 국립수목원에서 제시한 국가표준식물목록(Korea National Arboretum, 2014)을 따랐다.
성능/효과
- , 2012). 본 연구 대상지의 경사도와 종풍부도와의 회귀분석결과(Figure 5), 전체 층위에서 유의한 차이를 나타내었으며 경사도가 높아질수록 종풍부도가 감소하는 경향을 나타내었다. 경사도가 급할수록 낙엽 및 수분 등이 잔재하기 어려워 경사가 완만한 곳으로 축적되기 때문에, 토양유기물이 부족해지고 식물개체들이 수분스트레스를 받은 것으로 사료된다.
- 본 연구대상지를 대상으로 해발고도와 종풍부도와의 회귀분석결과(Figure 4), 해발고도가 높아질수록 상층과 중층에 대한 종풍부도가 낮아지는 경향을 보였으나 (p<0.001) 관목층과 초본층(p=0.245) 그리고 전체 층위 (p=0.859)에서는 유의성이 나타나지 않았다(p=0.245, 0.859).
- 본 연구의 결과 총 6개의 군집으로 분류되었으며 대표적인 군집은 신갈나무와 소나무군집으로 판단되었다. 군집간 환경인자의 경우 소나무군집은 주로 능선부, 신갈나무 군집은 사면부에서 대부분 발견되었으며 타 군집과는 상대적으로 높은 해발고도에서 생육하고 있었다.
- 분석결과 군집 분류가 모든 군집 간에 유의성있게 분석되어(p<0.001) 적정한 군집분류라고 판단하였다(Table 1).
- 종풍부도의 영향은 주로 수분스트레스의 영향이 큰 것으로 사료되나, 향후 본 연구대상지의 토양과 종풍부도 및 종다양성과의 관계를 면밀히 분석할 필요가 있다. 상층과 중층, 관목층과 초본층의 각각 두 그룹의 NMS 분석을 통한 종간 연관성을 살펴본 결과, 두 그룹 모두 2축과 3축에서 높은 설명력을 가지고 있었으며, 공통적으로 종풍부도에 영향을 끼치고 있었으며, 관목층과 초본층의 경우 해발고도와의 영향력이 추가적으로 나타났다.
- 신갈나무-소나무 군집은 대부분 능선부에 위치하나 사면부와 계곡부에도 고르게 분포하여 본 연구대생지를 대표 할 수 있는 군집으로 판단하였다. 현재는 상층부에 소나무가 우위를 차지하고 있지만 향후 중층의 신갈나무의 생장으로 상층부에서 서로 경쟁할 것으로 분석된다.
- 연구대상지의 산림군집 분류는 총 6개의 군집으로 설정하였으며 신갈나무-소나무 군집(Qm-Pd), 소나무 군집(Pd), 까치박달 군집(Cc), 물푸레나무-당단풍나무-고로쇠나무 군집(Fr-Ap-Api), 신갈나무-굴참나무 군집(Qm-Qv), 신갈나무 군집(Qm)으로 분석되었다(Figure 2).
- , 2014), 해발에 따른 임내 기온에 대한 민감성은 하층식생이 상층과 중층을 우점하는 식물보다 더 큰 것으로 판단된다. 종풍부도가 상대적으로 낮은 종의 연관은 산앵도나무-진달래-노루발-개옻나무-비비추-지리대사초 등이며, 종풍부도가 상대적으로 높은 지역의 종의 연관은 물푸레나무-큰참나물-미역줄나무-대사초-남산제비꽃-천남성-까치박달-노루오줌-국수나무방아풀 등으로 분석되었다.
- 종합하면 대부분의 군집에서 모든 층위가 뚜렷이 발달하였으며 산불과 교란의 흔적이 곳곳에서 발견된 것으로 보아, 2차림(secondary forest)형태로 조사되었다. 본 연구 대상지의 주 수종인 신갈나무와 소나무의 직경급 분포를 살펴보면 신갈나무는 역J자형을 보이며 소나무는 정규분포의 형태로 분석되어 향후 소나무가 쇠퇴하고 신갈나무로의 천이가 진행될 것으로 판단된다.
- 군집별 환경인자 분석한 결과 Table 3과 같다. 지형적 분포에서 신갈나무-소나무 군집은 산정 및 능선부, 사면부, 계곡부 골고루 분포되어 있었으며 소나무 군집은 주로 능선부, 까치박달군집과 물푸레나무-당단풍나무-고로쇠나무군집은 주로 계곡부에 신갈나무-굴참나무 군집과, 신갈나무 군집은 사면 부에서 주로 발견되었다. 흉고단면적의 경우 소나무 군집에서 35.
- 3%로 나타났으며, 종풍부도의 영향을 받는 것으로 분석되었다 (Figure 6). 철쭉-쇠물푸레나무-개옻나무-소나무는 비교적 낮은 종풍부도로 잔털벚나무-물푸레나무-당단풍나무는 높은 종풍부도를 가지면서 연관성을 가지는 것으로 분석되었다(strong association=0.3). 전자는 능선부에서, 후자는 계곡부에서 주로 관찰된 식물종으로 강원도 가리산 일대 소나무가 우점하는 능선지역의 종다양성이 낮았으며 충분한 수분을 요구하는 수종들이 분포하는 계곡의 종다양성이 높게 나타난 것과 유사한 결론을 도출하였다(Yang and Kim, 2002).
- 군집간 환경인자의 경우 소나무군집은 주로 능선부, 신갈나무 군집은 사면부에서 대부분 발견되었으며 타 군집과는 상대적으로 높은 해발고도에서 생육하고 있었다. 환경인자에 따른 종풍부도의 차이는 물푸레나무-당단풍나무-고로쇠나무 군집, 계곡부, 북쪽사면에서 높은 종풍부도 수치를 기록하였으며, 해발고도가 높을수록 상층과 중층에서는 종다양도가 감소하며, 경사도가 클수록 모든층위에서 감소하는 것으로 유의성이 인정되었다. 종풍부도의 영향은 주로 수분스트레스의 영향이 큰 것으로 사료되나, 향후 본 연구대상지의 토양과 종풍부도 및 종다양성과의 관계를 면밀히 분석할 필요가 있다.
후속연구
- 한반도 삼림식생형에 따른 식물사회학적 식생분류 체계에서 한반도 낙엽활엽수림을 신갈나무-철쭉군목으로 정의한 것으로 보아(Kim and Lee, 2006) 본 군집은 우리나라 온대활엽수림의 전형적인 식생형태를 보인다고 사료된다. 낙엽 덩굴성 목본식물인 미역줄나무가 관목층과 초본층에서 종종 출현하여 덩굴류 식물로 인한 우점 개체목의 피해가 예상되어 생태적 안정성에 대한 모니터링이 필요할 것으로 판단된다.
- 종합하면 대부분의 군집에서 모든 층위가 뚜렷이 발달하였으며 산불과 교란의 흔적이 곳곳에서 발견된 것으로 보아, 2차림(secondary forest)형태로 조사되었다. 본 연구 대상지의 주 수종인 신갈나무와 소나무의 직경급 분포를 살펴보면 신갈나무는 역J자형을 보이며 소나무는 정규분포의 형태로 분석되어 향후 소나무가 쇠퇴하고 신갈나무로의 천이가 진행될 것으로 판단된다.
- 즉, 해발고도와 생물종의 지리적 범위사이의 상관관계가 성립한다(Stevens, 1992). 본 연구대상지의 종간의 내인관계도 이와 상응할 것이지만 면밀한 조사가 필요할 것으로 판단된다.
- 환경인자에 따른 종풍부도의 차이는 물푸레나무-당단풍나무-고로쇠나무 군집, 계곡부, 북쪽사면에서 높은 종풍부도 수치를 기록하였으며, 해발고도가 높을수록 상층과 중층에서는 종다양도가 감소하며, 경사도가 클수록 모든층위에서 감소하는 것으로 유의성이 인정되었다. 종풍부도의 영향은 주로 수분스트레스의 영향이 큰 것으로 사료되나, 향후 본 연구대상지의 토양과 종풍부도 및 종다양성과의 관계를 면밀히 분석할 필요가 있다. 상층과 중층, 관목층과 초본층의 각각 두 그룹의 NMS 분석을 통한 종간 연관성을 살펴본 결과, 두 그룹 모두 2축과 3축에서 높은 설명력을 가지고 있었으며, 공통적으로 종풍부도에 영향을 끼치고 있었으며, 관목층과 초본층의 경우 해발고도와의 영향력이 추가적으로 나타났다.
- 물푸레나무-당단풍나무-고로쇠나무 군집은 대부분 계곡부에 위치하며 경사가 대체적으로 완만하고 적윤한 토양으로 여러종이 이입하기 용이한 환경이 조성된 것으로 사료된다. 초본층에서 층층나무, 물푸레나무, 당단풍나무 등 교목성 수종들이 고루 분포하여 향후 모든 층위에서 복잡한 경쟁구도를 나타낼 것으로 판단된다.
- 신갈나무-소나무 군집은 대부분 능선부에 위치하나 사면부와 계곡부에도 고르게 분포하여 본 연구대생지를 대표 할 수 있는 군집으로 판단하였다. 현재는 상층부에 소나무가 우위를 차지하고 있지만 향후 중층의 신갈나무의 생장으로 상층부에서 서로 경쟁할 것으로 분석된다. 철쭉과 쇠물푸레나무, 진달래가 관목층과 초본층에서 주로 경쟁하고 있었으며 초본층의 산앵도나무의 경우는 예외적으로 많은 분포를 나타냈다.
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