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문제 정의
- (2011)과 Kim et al.(2012)의 버들개회나무 자생지 분포에 대한 연구를 보완하고, 버들개회나무의 개체군을 분류하여 분포지역 입지환경 및 토양특성을 밝혀 자생지에서의 복원 증식에 필요한 자료 확보와 한국 특산식물인 버들개회나무의 현지보전 및 복원 전략 수립에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.
- 산림토양은 산림생태계를 구성하는 많은 환경인자 중의 하나로서 임목의 분포, 생장 및 갱신에 매우 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Park and Lee, 1990). 본 연구에서는 버들개회나무의 분포와 토양환경과의 관계를 알아보고자 버들개회나무 개체군별 토양의 이화학적 특성을 분석하였다(Table 3).
제안 방법
- 각 조사구에서 출현하는 종 가운데 흉고직경 2㎝ 이상의 수목을 대상으로 매목조사를 실시하여 Curtis and Mclntosh(1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하였다. 또한 식물사회학적 조사를 위하여 출현종을 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하여 기록하였으며, 교목층의 평균 수고(m)와 평균 피도(%)를 기록하였다. 식물의 동정은 Lee(2014)의 도감을 참고하였고, 학명과 국명은 국립수목원의 국가식물표준목록(Korean National Arboretum and The Plant Taxonomic Society of Korea, 2007)을 따랐다.
- 조사된 자료는 일련의 표조작(Mueller-Dombois and Ellenberg, 1974)을 거쳐 개체군을 분류하였으며, 총합상재도표를 작성하여 개체군간의 종조성을 비교하였다. 분석용 자료는 수집된 식생자료에서 각종의 피도계급을 그 계급이 나타내는 식피율 범위의 중간 값으로 전환한 후 전체 출현종의 합에 대한 각종의 상대 값으로 구한 중요치(importance value)로 삼았다. 이 과정에서 출현 빈도 5% 이하의 종은 제외 하였다.
- 조사지역의 지형적 환경요인을 분석하고자 해발고 및 방위와 사면경사를 측정하였다. 조사된 자료는 일련의 표조작(Mueller-Dombois and Ellenberg, 1974)을 거쳐 개체군을 분류하였으며, 총합상재도표를 작성하여 개체군간의 종조성을 비교하였다. 분석용 자료는 수집된 식생자료에서 각종의 피도계급을 그 계급이 나타내는 식피율 범위의 중간 값으로 전환한 후 전체 출현종의 합에 대한 각종의 상대 값으로 구한 중요치(importance value)로 삼았다.
- 4㎜로 나타났다. 조사지역 입지의 특성을 파악하기 위해 위ㆍ경도, 해발고도는 GARMIN회사의 GPSmap 60CSx를 이용하여 지리정보를 수집하였고, SUUNTO회사의 clinometer를 이용하여 사면방위와 경사의 입지 환경요인을 측정하였다.
- 조사구 출현종의 우점도는 Braun-Blanquet(1964)의 우점도 7등급을 변형한 Dierssen(1990)의 9등급을 적용하였다. 조사지역의 지형적 환경요인을 분석하고자 해발고 및 방위와 사면경사를 측정하였다. 조사된 자료는 일련의 표조작(Mueller-Dombois and Ellenberg, 1974)을 거쳐 개체군을 분류하였으며, 총합상재도표를 작성하여 개체군간의 종조성을 비교하였다.
-
3. 토양분석
토양시료는 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 깊이 0~10㎝에서 채취하여, 자연 건조한 후 토양의 이화학적 특성을 분석하였다(National Academy of Agricultural Science, 2012). 토양의 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, 전질소함유량은 Kjeldahl법, 유효인산은 Lancaster법으로 정량하였으며, 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+는 초산암모늄침출법으로 정량 후 ICP(Inductively Coupled Plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다.
- 토양의 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, 전질소함유량은 Kjeldahl법, 유효인산은 Lancaster법으로 정량하였으며, 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+는 초산암모늄침출법으로 정량 후 ICP(Inductively Coupled Plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다. 토양의 pH는 1：5로 희석하여 측정하였고(Black et al., 1965; Bicklhaupt and White, 1982), 양이온치환용량(C.E.C.：Cation Exchange Capacity)을 구하였다.
대상 데이터
- 광대싸리 우점개체군은 총 6개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 329~518m(평균 412m)로 북동사면(NE)에 분포하였다. 사면 경사는 4~35°(평균 26°)에 노암율은 평균 11%에 분포하였다.
- 버들개회나무는 강원도 금강산, 정선, 홍천, 화천에 자생하며, 본 연구는 남한지역 중 인위적 간섭이 적은 자생지에서 실시하였다. 조사지역과 가장 가까운 곳에 위치하는 홍천, 인제, 영월 기상관측소에서 측정한 1981~2010년까지의 30년간 기상자료에 따른 조사지역의 연평균기온은 10.
- 본 연구 대상종인 버들개회나무는 강원도 지역의 해발고121~520m 계곡과 강변 사이의 노출된 경사면에 주로 분포하였다. 버들개회나무 개체군은 광대싸리 우점개체군, 당단풍나무 우점개체군, 족제비싸리 우점개체군, 쉬땅나무 우점개체군으로 구분되고, 토양의 이화학적 특성을 분석한 결과유기물함량은 1.
- 5㎜이다. 수술은 2개, 길이는 3.4~5.0㎜이며 약의 길이는 1.1~2.0㎜이다. 암술 길이는 2.
- 식물사회학적 방법에 의하여 분류된 버들개회나무 개체군과 해발고, 경사, 방위, 토양의 이화학 특성 등 11개의 환경요인으로 DCCA ordination 분석을 실시한 결과를 평면상으로 나타냈다(Figure 2). 분석결과에서 Mg2+, 해발고, K+ 등이 식생분포에 영향을 미치는 환경인자로 나타났다.
- 식생조사는 2012년 5월부터 2014년 10월까지 강원도 지역의 버들개회나무 자생지 중 가급적 인위적인 간섭이 적었던 것으로 판단되는 지점을 조사지로 선정하였다(Figure 1). 조사구 면적은 15×15m 크기로 조사구를 설치하였다.
이론/모형
- Ordination 분석은 CA (Correspondence Analysis)의 확장인 DCCA (Detrended Canonical Correspondence Analysis)로 환경인자를 직접 이용하였고(Hill, 1979), 자료의 분석은 Ter Braak and Šmilauer(1998)의 CANOCO (version 4.5)를 이용하였다.
- 조사구 면적은 15×15m 크기로 조사구를 설치하였다. 각 조사구에서 출현하는 종 가운데 흉고직경 2㎝ 이상의 수목을 대상으로 매목조사를 실시하여 Curtis and Mclntosh(1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하였다. 또한 식물사회학적 조사를 위하여 출현종을 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하여 기록하였으며, 교목층의 평균 수고(m)와 평균 피도(%)를 기록하였다.
- 식물 군락의 분류 이외에 각 조사구의 식생조사 자료를 토대로 종간 상대적 우세를 통합적으로 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하였다(Table 2). 그 결과는 전체 320종 가운데 물참대의 중요치가 87%로 가장 높게 나타났으며, 물푸레나무 44%, 박쥐나무 23%, 버들개회나무 18.
- 또한 식물사회학적 조사를 위하여 출현종을 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하여 기록하였으며, 교목층의 평균 수고(m)와 평균 피도(%)를 기록하였다. 식물의 동정은 Lee(2014)의 도감을 참고하였고, 학명과 국명은 국립수목원의 국가식물표준목록(Korean National Arboretum and The Plant Taxonomic Society of Korea, 2007)을 따랐다. 조사구 출현종의 우점도는 Braun-Blanquet(1964)의 우점도 7등급을 변형한 Dierssen(1990)의 9등급을 적용하였다.
- 식물의 동정은 Lee(2014)의 도감을 참고하였고, 학명과 국명은 국립수목원의 국가식물표준목록(Korean National Arboretum and The Plant Taxonomic Society of Korea, 2007)을 따랐다. 조사구 출현종의 우점도는 Braun-Blanquet(1964)의 우점도 7등급을 변형한 Dierssen(1990)의 9등급을 적용하였다. 조사지역의 지형적 환경요인을 분석하고자 해발고 및 방위와 사면경사를 측정하였다.
- 토양시료는 각 조사구에서 유기물층을 제거한 후 깊이 0~10㎝에서 채취하여, 자연 건조한 후 토양의 이화학적 특성을 분석하였다(National Academy of Agricultural Science, 2012). 토양의 유기물 함량은 Tyurin법으로 분석하였고, 전질소함유량은 Kjeldahl법, 유효인산은 Lancaster법으로 정량하였으며, 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+는 초산암모늄침출법으로 정량 후 ICP(Inductively Coupled Plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다. 토양의 pH는 1：5로 희석하여 측정하였고(Black et al.
성능/효과
- DCCA를 이용한 버들개회나무 개체군의 식생과 환경요인과의 상관분석 결과 해발고도와 Mg2+가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며(Table 4), 광대싸리와 당단풍나무 우점개체군은 pH, CEC, Mg2+가 높은 지역에 분포하였고, 당단풍나무 우점개체군의 경우 광대싸리 우점개체군보다 K+가 높은 곳에 분포하였다. 족제비싸리 우점개체군은 해발고가 높고, 유효인산과 K+, 노암율이 높은 곳에 분포하는 것으로 나타났다.
- 74인 것으로 조사되었다. 광대싸리와 족제비싸리 우점개체군은 pH, Ca2+ Mg2+이 높게 나타난반면, 당단풍나무와 쉬땅나무는 낮게 나타났다. 산림공간정보시스템과 토양환경정보시스템으로 당단풍나무와 쉬땅나무 우점개체군의 분포 지역을 확인한 결과 토양모재가 변성암인 반면, 광대싸리와 족제비싸리 우점개체군은 계곡과 하천의 물에 의해 Ca2+가 용탈되어도 토양모재가 석회로 구성된 퇴적암이기 때문에 Ca2+가 높게 나타난 것으로 판단되며, pH의 경우도 석회성분에 의한 H+의 중화로 약 알칼리성을 보이는 것으로 사료된다(Brady and Weil, 2009).
- 식물 군락의 분류 이외에 각 조사구의 식생조사 자료를 토대로 종간 상대적 우세를 통합적으로 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 방법에 따라 중요치를 산출하였다(Table 2). 그 결과는 전체 320종 가운데 물참대의 중요치가 87%로 가장 높게 나타났으며, 물푸레나무 44%, 박쥐나무 23%, 버들개회나무 18.5%, 가래나무 18.4%, 버드나무 11.6%, 개암나무 8.8%, 키버들 8.3%, 고추나무 7.4%, 신나무 6.3%, 고로쇠나무 6.1% 순으로 나타났다. 버들개회나무 개체군의 출현 수종은 습기가 많은 계곡주변에 주로 분포하는 물푸레나무, 박쥐나무, 가래나무, 고로쇠나무, 버드나무 등이 높은 중요치를 보이며, 숲과 계곡의 가장자리에 분포하는 물참대, 키버들, 광대싸리, 쉬땅나무, 조록싸리 등이 출현하는 것을 미루어 볼 때 버들개회나무는 수분공급이 원활한 지역을 선호하고 계곡과 물가의 노출된 사면을 좋아하는 수종으로 판단된다.
- 당단풍나무 우점개체군은 총 5개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 121~146m(평균 132m)로 북동사면(NE)에 분포하였고, 사면 경사는 20~38°(평균 27°)에 노암율은 평균 22%에 분포하였다.
- 쉬땅나무 우점개체군은 총 4개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 519~520m(평균 520m)로 북동사면(NE)에 분포하였고, 사면 경사는 20~45°(평균 34°)에 노암율은 평균 43%에 분포하였다. 방형구당 27~39종(평균 33종)이 출현하였다. 교목층은 출현하지 않았고, 아교목층은 평균 20% 피도로 버들개회나무, 가래나무 등이 함께 출현하였다.
- 족제비싸리 우점개체군은 총 5개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 423~498m(평균 475m)로 북동사면(NE)에 분포하였고, 사면 경사는 25~45°(평균 35°)에 노암율은 평균 11%에 분포하였다. 방형구당 32~46종(평균 38종)이 출현하였다. 교목층은 출현하지 않았고, 아교목층은 평균12% 피도로 버들개회나무, 물푸레나무, 가래나무, 신나무, 버드나무 등이 함께 출현하였다.
- 사면 경사는 4~35°(평균 26°)에 노암율은 평균 11%에 분포하였다. 방형구당 40~51종(평균 46종)이 출현하였다. 교목층은 출현하지 않았고, 아교목층은 평균 22% 피도로 버들개회나무가 우점하였고 고로쇠나무, 물푸레나무, 신나무 등이 함께 출현하였다.
- 당단풍나무 우점개체군은 총 5개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 121~146m(평균 132m)로 북동사면(NE)에 분포하였고, 사면 경사는 20~38°(평균 27°)에 노암율은 평균 22%에 분포하였다. 방형구당 54~70종(평균 62종)이 출현하였다. 교목층은 평균 4%의 피도로 느릅나무와 당단풍나무가 출현하였다.
- 본 연구 대상종인 버들개회나무는 강원도 지역의 해발고121~520m 계곡과 강변 사이의 노출된 경사면에 주로 분포하였다. 버들개회나무 개체군은 광대싸리 우점개체군, 당단풍나무 우점개체군, 족제비싸리 우점개체군, 쉬땅나무 우점개체군으로 구분되고, 토양의 이화학적 특성을 분석한 결과유기물함량은 1.98~2.81%, 전질소함량 0.13~0.20mg/kg, 치환성 K+는 0.10~0.33cmol+/kg, Ca2+는 3.44~20.53cmol+/kg, Mg2+는 0.34~0.95cmol+/kg, 양이온치환용량 8.08~13.68cmol+/kg이며, 토양 pH는 6.28~7.74인 것으로 조사되었다. 광대싸리와 족제비싸리 우점개체군은 pH, Ca2+ Mg2+이 높게 나타난반면, 당단풍나무와 쉬땅나무는 낮게 나타났다.
- 버들개회나무 개체군의 유기물함량(O.M.; organic matter)은 쉬땅나무 우점개체군(2.81%)이 가장 높았으며, 족제비싸리 우점개체군(2.64%), 당단풍나무 우점개체군(2.24%), 광대싸리 우점개체군(1.98%)순으로 평균 2.42%로 나타났다. Jeong et al.
- 1% 순으로 나타났다. 버들개회나무 개체군의 출현 수종은 습기가 많은 계곡주변에 주로 분포하는 물푸레나무, 박쥐나무, 가래나무, 고로쇠나무, 버드나무 등이 높은 중요치를 보이며, 숲과 계곡의 가장자리에 분포하는 물참대, 키버들, 광대싸리, 쉬땅나무, 조록싸리 등이 출현하는 것을 미루어 볼 때 버들개회나무는 수분공급이 원활한 지역을 선호하고 계곡과 물가의 노출된 사면을 좋아하는 수종으로 판단된다.
- 본 조사결과 버들개회나무는 계곡과 강변 사이의 노출된 경사면에 장마철 태풍과 우수에 의한 지반 침강과 강풍에 의한 도복 가능성이 높은 곳에 분포하고 있었다. 자연재해에 의한 자생지 훼손과 종자 유실에 의해 종간 경쟁에서도 약해 스스로 분포역을 넓히지 못하고 주변 식생의 발달에 따른 피음에 의해 축소된 것으로 추정된다.
- 식물사회학적 방법에 의하여 분류된 버들개회나무 개체군과 해발고, 경사, 방위, 토양의 이화학 특성 등 11개의 환경요인으로 DCCA ordination 분석을 실시한 결과를 평면상으로 나타냈다(Figure 2). 분석결과에서 Mg2+, 해발고, K+ 등이 식생분포에 영향을 미치는 환경인자로 나타났다. 버들개회나무의 개체군 중 당단풍나무 우점개체군과 광대싸리 우점개체군은 Mg2+가 높은 곳에 분포한 반면 족제비싸리 우점개체군과 쉬땅나무 우점개체군은 낮은 곳에 분포하였다.
- 쉬땅나무 우점개체군은 총 4개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 519~520m(평균 520m)로 북동사면(NE)에 분포하였고, 사면 경사는 20~45°(평균 34°)에 노암율은 평균 43%에 분포하였다.
- 초본층은 10% 피도로 미나리냉이, 괭이밥, 고사리, 단풍취, 자귀풀, 청미래덩굴, 환삼덩굴, 황고사리, 민들레, 다래 등이 출현하였다. 우점개체군 구분종으로 광대싸리, 조록싸리, 산조팝나무, 붉은병꽃나무, 쌀새, 고로쇠나무, 복자기, 청나래고사리, 개감수, 동강고랭이 등이 나타났다.
- 초본층은 8% 피도로 산괴불주머니, 꼭두서니, 짚신나물, 개고사리, 황고사리, 큰도둑놈의갈고리, 진득찰, 노루삼, 전호, 터리풀, 가시여뀌, 혹쇄기풀, 큰물통이 등이 출현하였다. 우점개체군 구분종으로 당단풍나무, 좀깨잎나무, 떡갈나무, 느릅나무, 줄딸기, 박쥐나무 등이 나타났다.
- 쉬땅나무 우점개체군은 잔적층이 있는 곳에 분포하며, 토양의 입자가 크고 표면적이 작아 CEC가 낮게 나타난 것으로 판단된다(Brady and Weil, 2009). 유효인산의 경우 족제비싸리와 쉬땅나무가 우점개체군이 높은 수치로 나타났다. 이는 곡간지와 산륵경사지에 인접한 경작지로부터 집적된 인산이 표면유거와 침식과 같은 경로를 통해 유입되어 유효인산이 높은 수치로 나타난 것으로 사료된다.
- 초본층으로는 쌀새, 개감수, 동강고랭이, 그늘사초, 참쑥, 큰점나도나물, 줄딸기, 쥐오줌풀, 산괴불주머니, 짚신나물 등이 주로 나타났다. 전체 4개 지역 20개 조사구에서 출현한 320종을 대상으로 개체군을 분류한 결과 버들개회나무 개체군은 광대싸리 우점개체군(Securinega suffruticosa dominant population), 당단풍나무 우점개체군(Acer pseudosieboldianum dominant population), 족제비싸리 우점개체군(Amorpha fruticosa dominant population), 쉬땅나무 우점개체군(Sorbaria sorbifolia var. stellipila dominant population)으로 구분되었다(Table 1).
- 족제비싸리 우점개체군은 총 5개 조사구가 포함되었으며, 해발고도는 423~498m(평균 475m)로 북동사면(NE)에 분포하였고, 사면 경사는 25~45°(평균 35°)에 노암율은 평균 11%에 분포하였다.
- 가 높은 곳에 분포하였다. 족제비싸리 우점개체군은 해발고가 높고, 유효인산과 K+, 노암율이 높은 곳에 분포하는 것으로 나타났다.
- 토양 pH는 쉬땅나무 우점개체군, 당단풍나무 우점개체군, 족제비싸리 우점개체군, 군광대싸리 우점개체군 순으로 높게 나타났다. 평균 7.
- 그러나 본 연구 결과 유효인산은 토양의 타 화학적 성질에 비해 편차가 크게 나타나 토양의 pH나 유기물함량과의 뚜렷한 관계가 나타나고 있지 않으며, Lee(1981)도 동일한 산림지역에 유효인산의 변이가 매우 크게 나타나는 것으로 보고하고 있다. 토양 pH와 밀접한 관계가 있는 치환성양이온 K+, Ca2+, Mg2+의 경우 개체군별로 차이를 보이는 것으로 나타났다. K+는 족제비싸리 우점개체군이 가장 높은 수치로 조사되었으며, 광대싸리 우점개체군이 가장 낮은 값으로 조사되었다.
후속연구
- 더불어 자생지 보전을 위해서는 환경변화에 대한 취약성을 줄이고 자생지의 개체군 크기를 확대시킬 수 있는 효율적인 보전방안의 마련이 필요하며, 동태분석 모니터링과 종자의 산포, 공간적 유전구조, 종자발아, 증식과 같은 기초 연구가 필요하다. 금강산을 포함한 북한지역에서 확인된 버들개회나무 자생 집단에 조사가 진행된다면 한국 특산식물인 버들개회나무의 유전적 다양성까지 고려된 복원 증식과 현지보전 및 복원 전략 수립이 수행될 수 있다고 판단된다.
- 버들개회나무의 식생구조와 입지특성, 유전적다양성을 규명하려면 금강산 지역의 자생지에서 수집된 자료와 정보가 추가되어야 한다. 더불어 자생지 보전을 위해서는 환경변화에 대한 취약성을 줄이고 자생지의 개체군 크기를 확대시킬 수 있는 효율적인 보전방안의 마련이 필요하며, 동태분석 모니터링과 종자의 산포, 공간적 유전구조, 종자발아, 증식과 같은 기초 연구가 필요하다. 금강산을 포함한 북한지역에서 확인된 버들개회나무 자생 집단에 조사가 진행된다면 한국 특산식물인 버들개회나무의 유전적 다양성까지 고려된 복원 증식과 현지보전 및 복원 전략 수립이 수행될 수 있다고 판단된다.
- 따라서 버들개회나무의 보전을 위해서는 자연스럽게 집단이 생장할 수 있도록 피음에 영향을 주는 주변식물을 정리하고, 자생지 주변의 샛길을 막는 보호펜스 설치와 경작지 주변 개체들의 종자와 유묘를 확보하고 동시에 유전다양성 분석을 통해 유전적으로 구별되는 개체군의 크기를 평가하여 보전전략을 수립해야 할 것으로 판단된다.
- 본 연구의 연구결과로 강원도 남부지역 버들개회나무의 현지보전 및 복원 전략 수립에 필요한 기초자료 구축으로서 의의가 있다고 사료된다. 따라서 향후 버들개회나무의 보전과 관리를 위해서는 동태분석 모니터링과 종자의 산포, 공간적 유전구조, 종자발아 및 증식과 같은 기초 연구가 필요하다고 판단된다.
- 산림유전자원보호구역이 아닌 홍천과 임계면의 경우 경작지에 인접한 개체들이 있고 경작지 주변부 식물인 참쑥, 서양민들레, 질경이, 쇠비름, 쇠무릎, 참새귀리 등이 출현하며, 버들개회나무의 근맹아가 경작지로 뻗어 나오기 때문에 경작지 주변부 가지치기에 의한 직접적인 피해를 받고 있었다. 또한 버들개회나무가 강원도 남부지역에 제한된 분포를 하고 현지에서 종자발아보다 근맹아에 의한 무성개체를 형성하는 특성을 가지므로 집단 간, 집단 내 유전변이를 조사한 후 유전적으로 구별되는 개체군 파악이 필요하다.
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