본 연구에서는 식생 복원 유형별 토양동물의 변화를 알아보기 위해 비오톱이식공법, 산림표토포설, 소경목군락식재, 다층구조군락식재를 적용한 조사구와 이를 비교할 대조구를 선정하였다. 토양동물의 변화를 통한 토양동물자연도 분석 결과, 대조구는 환경에 민감한 동물군과 둔감한 동물군이 골고루 출현하고 있어 토양동물자연도가 높게 확인되었다. 식재를 통해 복원된 조사구의 경우, 비오톱이식공법의 토양동물자연도가 대조구와 유사한 수준까지 도달해 있었으며, 이보다 낮은 수준이긴 하나 소경목군락식재, 다층구조군락식재지역의 토양동물 또한 점진적으로 회복되고 있었다. 가장 낮은 토양동물자연도를 보인 조사구는 산림표토포설지역으로 확인되었다. 이를 통해 비오톱이식공법이 식재를 통해 복원된 조사구가 다른 조사구에 비해 토양동물의 회복이 좀 더 빨리 이루어지고 있음을 파악할 수 있었다. 이는 산림 내부의 숲을 그대로 굴취한 후 이식하는 것으로 표토와 심토의 일부분이 함께 옮겨지기 때문으로 판단된다.
본 연구에서는 식생 복원 유형별 토양동물의 변화를 알아보기 위해 비오톱이식공법, 산림표토포설, 소경목군락식재, 다층구조군락식재를 적용한 조사구와 이를 비교할 대조구를 선정하였다. 토양동물의 변화를 통한 토양동물자연도 분석 결과, 대조구는 환경에 민감한 동물군과 둔감한 동물군이 골고루 출현하고 있어 토양동물자연도가 높게 확인되었다. 식재를 통해 복원된 조사구의 경우, 비오톱이식공법의 토양동물자연도가 대조구와 유사한 수준까지 도달해 있었으며, 이보다 낮은 수준이긴 하나 소경목군락식재, 다층구조군락식재지역의 토양동물 또한 점진적으로 회복되고 있었다. 가장 낮은 토양동물자연도를 보인 조사구는 산림표토포설지역으로 확인되었다. 이를 통해 비오톱이식공법이 식재를 통해 복원된 조사구가 다른 조사구에 비해 토양동물의 회복이 좀 더 빨리 이루어지고 있음을 파악할 수 있었다. 이는 산림 내부의 숲을 그대로 굴취한 후 이식하는 것으로 표토와 심토의 일부분이 함께 옮겨지기 때문으로 판단된다.
In this study, in order to examine the change of soil animals by vegetation restoration types, experimental sites with biotope restoration method, forest topsoil paving method, small diameter trees planting method and multi-layer community planting method were applied and the control site was select...
In this study, in order to examine the change of soil animals by vegetation restoration types, experimental sites with biotope restoration method, forest topsoil paving method, small diameter trees planting method and multi-layer community planting method were applied and the control site was selected. The naturalness of soil animals was analysed by studying the change of soil animals. It was confirmed that the control site has a high level of the naturalness of soil animals as it includes a mixture of fauna sensitive and insensitive to environment distributed widely over the site. The experimental site with biotope restoration method showed a similar level of the naturalness of soil animals as the control site. Furthermore, the naturalness of soil animals in the experimental sites with small diameter trees planting method and multi-layer community planting method also showed a progressive restoration although the level of the naturalness of soil animals is lower than the experimental site with the biotope restoration method. Therefore, it is confirmed that the experimental site with biotope restoration method shows a faster recovery of soil animal than other sites. This is because this method uses the portion of topsoil and subsoil that were dug from the intact forest during transplantation.
In this study, in order to examine the change of soil animals by vegetation restoration types, experimental sites with biotope restoration method, forest topsoil paving method, small diameter trees planting method and multi-layer community planting method were applied and the control site was selected. The naturalness of soil animals was analysed by studying the change of soil animals. It was confirmed that the control site has a high level of the naturalness of soil animals as it includes a mixture of fauna sensitive and insensitive to environment distributed widely over the site. The experimental site with biotope restoration method showed a similar level of the naturalness of soil animals as the control site. Furthermore, the naturalness of soil animals in the experimental sites with small diameter trees planting method and multi-layer community planting method also showed a progressive restoration although the level of the naturalness of soil animals is lower than the experimental site with the biotope restoration method. Therefore, it is confirmed that the experimental site with biotope restoration method shows a faster recovery of soil animal than other sites. This is because this method uses the portion of topsoil and subsoil that were dug from the intact forest during transplantation.
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문제 정의
본 연구에서는 토양의 상태만을 판정하기 위한 연구는 아니나, 토양동물이라는 생물을 지표로 활용하여 숲의 상태와 연계하여 토양동물의 변화를 통한 토양동물자연도를 분석한 연구이다. 분석 결과, 대조구는 환경에 민감한 동물군과 둔감한 동물군이 골고루 출현하고 있어 토양동물자연도가 높게 확인되었다.
그러나 산림의 상태를 평가하기 위해서는 지상부의 식물 다양성뿐만 아니라 숲의 물질순환 등에 밀접하게 관련되는 토양동물이나 미생물 등이 서식하는 지하부의 생물다양성에 대한 연구도 필요 하다(Song and Setsu, 2004). 이에 본 연구에서는 토양동물 모니터링 조사를 통해 식생 복원 유형별 토양동물의 변화를 파악하였다. 본 연구의 결과는 토양미생물과 식생복원의 연관성을 밝혀 복원유형의 효과를 평가하는 척도로 사용될 수 있을 것이다.
제안 방법
또한, 각 조사구의 식생 등에 대한 산림환경 변화를 파악하기 위해 각 조사구별 피도조사를 실시하였다. 각 조사구별 피도는 각 수목의 수관에 대한 AutoCAD 2013을 사용하여 수관투영도를 작성한 후 작성된 수관투영도를 토대로 피도를 산출하였다. 피도의 산출에 있어서 수관이 겹치는 부분은 하나의 영역으로 수정하여 산출하였다.
또한, 각 조사구의 식생 등에 대한 산림환경 변화를 파악하기 위해 각 조사구별 피도조사를 실시하였다. 각 조사구별 피도는 각 수목의 수관에 대한 AutoCAD 2013을 사용하여 수관투영도를 작성한 후 작성된 수관투영도를 토대로 피도를 산출하였다.
산림표토포설은 표토이식기법을 응용하여 조성한 지역으로 산림 내 매토종자를 포함하고 있는 토심 20㎝ 내외의 표토를 임의로 채취한 후 식재기반 위에 포설하여 조성한 곳으로써 포설하는 표토는 목표 하는 숲의 구조를 가진 훼손지역에서 채취한 후 포설하였다.
식재기법별 토양동물의 변화를 모니터링하기 위해 토양은 답압의 피해가 심각한 기존 토양을 연화처리 한 후 식재 기반 토양 조성을 위해 토양 공급(마사토) 및 개량제를 포설하여 식재기반을 조성한 후 식재하였으며, 식재 후 식재기 법에 따라 우드칩과 낙엽을 포설하여 조사구를 조성하였다. 식생복원기법별 토양 조성은 비오톱이식공법의 경우 수분 증발을 억제시키고 영양분을 공급할 수 있도록 우드칩과 낙엽을 포설하였으며, 산림표토포설지역은 낙엽을 같이 포설하여 영양분을 공급하였고, 소경목군락식재, 다층구조군락식재지역은 우드칩과 낙엽을 포설하였다.
군락식재는 생태식재기법이라고도 하며 산림공원이나 자연공원과 같이 면적이 넓은 곳에 적당한 식재기법으로 정형식재 및 자연풍경식재에서의 군식기법과 달리 조경식재에 생태학적 사고방식을 도입한 식재기법이다(Kwon, 1997). 이러한 군락식재기법을 이용하여 목표하는 숲의 산림식생 구조를 대상지 주변 숲에서 조사하여, 목표종과 대상지 주변 숲에서 출현하는 자생종 그리고 비료목 등을 혼합하여 2m 내외의 소경목을 혼합하여 식재한 소경목군락식재기법과 연구대상지 인근에 이식되어 있던 잣나무와 물푸레나무등 기존의 이식목과 주변 숲에서 자생하는 수목들을 활용하여 층위구조를 형성한 다층구조군락식재기법을 적용하여 식재하였다. 각각의 식재기법에 사용된 수목과 표토는 주변의 자원을 최대한 활용하였다.
이렇게 그룹 지어진 각 그룹은 그룹별 가산점을 부여하여 각 그룹군의 평점을 합산(A그룹 군집수(10종)×5 + B그룹 군집수(14종)×3 + C그룹 군집수(8종)×1)하여 100점을 기준으로 토양동물에 의한 토양동물자연도를 산출하였다(Song et al., 2009).
, 2009) 이 있는 것으로 알려져 있는데 복원지에 포설한 우드칩과 낙엽은 멀칭의 효과를 대신할 수 있는 산림 재료라 할 수 있다. 이렇게 조성된 식생 복원지 및 대조구에 대해 복원공사가 시작된 2008년부터 2013년까지 토양동물 변화 모니터링을 실시하였다. 조사는 식재가 완료된 9월을 기준으로 조사하되 날씨의 영향으로 9월 조사가 어려울 경우 계절을 고려하여 10월 조사를 실시하였다.
이렇게 조성된 식생 복원지 및 대조구에 대해 복원공사가 시작된 2008년부터 2013년까지 토양동물 변화 모니터링을 실시하였다. 조사는 식재가 완료된 9월을 기준으로 조사하되 날씨의 영향으로 9월 조사가 어려울 경우 계절을 고려하여 10월 조사를 실시하였다.
토양동물 조사는 현장에서 샘플 토양을 채취하는 즉시 실시하는 Hand Sorting법과 샘플을 실내로 가져와 열과 빛을 이용하여 추출하는 Tullgren Device법을 병행하였다. 조사를 통해 조사된 토양동물의 출현 유․무를 파악하여 토양 동물자연도를 산출하였다(Table 2, Figure 2).
뿐만 아니라, 인간의 자연파괴나 환경오염에도 민감하여 자연생태 즉, 자연도를 나타내는 지표로서의 활용이 가능하다(Choi, 1997). 토양동물은 또한 식재공간에서 하부식생의 발달에 상응하여 토양동물이 점차적으로 정착해 갈 것으로 판단되어 이를 검증하기 위해 토양동물 조사를 실시하였다.
각 조사구별 피도는 각 수목의 수관에 대한 AutoCAD 2013을 사용하여 수관투영도를 작성한 후 작성된 수관투영도를 토대로 피도를 산출하였다. 피도의 산출에 있어서 수관이 겹치는 부분은 하나의 영역으로 수정하여 산출하였다.
대상 데이터
비교를 위해 설정한 대조구는 복원지역 인근의 산림으로 식재기법별 조사구와의 비교를 위해 복원지역이 목표로 하는 숲과 비슷한 구조의 신갈나무-졸참나무군락을 기준으로 선정하였다.
주변 산림은 굴참나무, 신갈나무, 졸참나무 등이 우점하는 낙엽성 참나무혼효림이며, 조사구는 이러한 주변 산림을 고려하여 낙엽성 참나무류 숲으로의 식생유도를 위해 몇 가지 식생복원기법을 도입한 곳이다. 식생 복원기법은 국내 최초로 도입된 비오톱이식공법과 산림표 토포설, 소경목군락식재, 다층구조군락식재이며 기존의 산림을 대상으로 복원지역을 비교할 수 있도록 대조구를 함께 선정하였다.
연구대상지는 강원도 원주시 지정면 월송관광단지 내 한솔오크밸리에 위치하고 있으며, 온대중부기후대에 속하는 지역으로 우리나라의 산림을 대표하는 낙엽활엽수림이 주로 분포하는 지역이다. 주변 산림은 굴참나무, 신갈나무, 졸참나무 등이 우점하는 낙엽성 참나무혼효림이며, 조사구는 이러한 주변 산림을 고려하여 낙엽성 참나무류 숲으로의 식생유도를 위해 몇 가지 식생복원기법을 도입한 곳이다.
이론/모형
5L씩 채취한 후 현장에서 육안으로 식별하는 Hand Sorting(몸집크기 2㎜이상 추출)법과 시료를 툴그렌(Tullgren) 장치에 넣은 후 열과 빛을 이용하여 72시간 동안 토양동물을 추출하여 식별하는 Tullgren Device(몸집크기 2㎜이하 추출)법을 병행하여 추출하였으며, 일본산 토양동물 분류를 위한 도해검색(Aoki, 1999)과 토양동물학(Choi, 2001)을 기준으로 동정하였다. 동정한 토양동물군을 환경변화에 민감하게 반응하는 정도에 따라 분류하는 토양동물에 의한 자연판정법(Aoki, 1994; 1999; Song and Setsu, 2004; Song et al., 2009)에 의해 토양동물 32종을 환경의 조건에 따라 출현하는 종을 A, B, C 3그룹으로 구분하여 토양동물자연도를 판정하는 방법으로 시행하였다(Park et al., 2010). A그룹의 토양동물(장님거미목, 왕지 네목, 육패류, 노래기강, 땅지네목, 개미사돈과, 애기지네강, 옆새우아목, 돌좀목, 육산갯강구의 10종)은 비교적 환경이 양호한 곳에서 주로 발견되는 것으로 환경저항성이 매우 낮아서 소멸되기 쉽다.
토양동물 조사는 현장에서 샘플 토양을 채취하는 즉시 실시하는 Hand Sorting법과 샘플을 실내로 가져와 열과 빛을 이용하여 추출하는 Tullgren Device법을 병행하였다. 조사를 통해 조사된 토양동물의 출현 유․무를 파악하여 토양 동물자연도를 산출하였다(Table 2, Figure 2).
토양동물은 각각의 조사구에서 토심 5㎝ 내외의 표토를 최소 5지점 이상의 곳에서 1.5L씩 채취한 후 현장에서 육안으로 식별하는 Hand Sorting(몸집크기 2㎜이상 추출)법과 시료를 툴그렌(Tullgren) 장치에 넣은 후 열과 빛을 이용하여 72시간 동안 토양동물을 추출하여 식별하는 Tullgren Device(몸집크기 2㎜이하 추출)법을 병행하여 추출하였으며, 일본산 토양동물 분류를 위한 도해검색(Aoki, 1999)과 토양동물학(Choi, 2001)을 기준으로 동정하였다. 동정한 토양동물군을 환경변화에 민감하게 반응하는 정도에 따라 분류하는 토양동물에 의한 자연판정법(Aoki, 1994; 1999; Song and Setsu, 2004; Song et al.
성능/효과
2차년(2009년)도의 토양동물자연도가 낮게 나타난 것은 당해(2009년)년도 조사 시기를 전후하여 건조기가 지속되어 일시적으로 토양동물에 영향을 미친 것으로 판단된다. 6년간(2008~2013년) 실시된 조사에서 각 조사 시기별 토양동물자연도를 비교한 결과, 같은 시기의 조사에서 항상 가장 높은 토양동물자연도를 보이는 것으로 나타났다. 이는 환경에 민감한 동물군과 둔감한 동물군이 골고루 출현하므로 토양동물자연도가 높게 나타난 것이며, 이러한 결과는 안정된 숲을 형성하고 있음으로 나타난 결과이다.
그러나 표토의 채취 및 운반, 포설 과정에서 대부분의 토양동물이 사멸한 것으로 보여지며, 이에 따라 조성 직후(2008년) 실시된 조사에서 토양동 물자연도는 14점으로 조사되었다. 대조구에 비해 현저하게 낮은 토양동물자연도를 보이고 있으나, 같은 조건으로 식재 기반 위에 조성된 소경목군락식재나 다층구조군락식재 보다는 높은 토양동물자연도를 보였다. 다음해인 2차년(2009 년)도 조사에서는 1점이 줄어들어 13점으로 거의 변화가 나타나지 않았다.
대조구에서는 환경변화에 민감한 A그룹과 중간정도의 B 그룹, 열악한 환경에서도 자주 출현하는 C그룹의 토양동물이 식재를 통해 조성된 복원 대상지보다 전반적으로 많이 출현하였다. A그룹의 토양동물이 많이 출현하는 것은 임상 내부의 미기후 환경이 안정되어 있다는 것을 나타낸다.
본 연구에서는 토양의 상태만을 판정하기 위한 연구는 아니나, 토양동물이라는 생물을 지표로 활용하여 숲의 상태와 연계하여 토양동물의 변화를 통한 토양동물자연도를 분석한 연구이다. 분석 결과, 대조구는 환경에 민감한 동물군과 둔감한 동물군이 골고루 출현하고 있어 토양동물자연도가 높게 확인되었다. 이는 식생이 다양하고 임상내의 환경이 안정된 숲일수록 100점에 가까운 수치를 나타내며, 인간의 간섭 등으로 인한 자연의 훼손정도가 심할수록 0점에 가깝다(Song et al.
가장 낮은 토양동물자연도를 보인 조사구는 산림표토포설지역으로 확인되었다. 이를 통해 비오톱이식공법이 식재를 통해 복원된 다른 조사구에 비해 식생과 토양 동물의 회복이 좀 더 빨리 이루어지고 있음을 파악할 수 있었다. 이는 산림 내부의 숲을 그대로 굴취한 후 이식하는 것으로 표토와 심토의 일부분이 함께 옮겨지기 때문이다.
그러나 이후 실시된 3차년(2010년)도 조사부터 토양동물자연 도가 증가하면서 4차년(2011년)도 조사에서는 조성 직후 (2008년) 조사된 수준과 유사한 상태를 보였다. 이를 통해 아교목층과 관목층의 식생이 회복과 더불어 토양동물 또한 이식 초기 수준으로 회복된 것을 파악할 수 있었다. 이후 5차년(2012년)도, 6차년(2013년)도 조사에서 토양동물자 연도가 각각 51점, 54점으로 대조구와 유사한 수준에 도달하고 있어 식생회복과 토양동물의 회복이 이루어지고 있음을 파악할 수 있었다.
식재를 통해 복원된 조사구의 경우, 비오톱이식공법 지역의 토양동물자연도가 대조구와 유사한 수준까지 도달해 있었다. 이보다 낮은 수준이긴 하나 소경목군락식재, 다층구조군락식재지역의 토양동물 또한 점진적으로 회복되고 있었다. 가장 낮은 토양동물자연도를 보인 조사구는 산림표토포설지역으로 확인되었다.
이를 통해 아교목층과 관목층의 식생이 회복과 더불어 토양동물 또한 이식 초기 수준으로 회복된 것을 파악할 수 있었다. 이후 5차년(2012년)도, 6차년(2013년)도 조사에서 토양동물자 연도가 각각 51점, 54점으로 대조구와 유사한 수준에 도달하고 있어 식생회복과 토양동물의 회복이 이루어지고 있음을 파악할 수 있었다.
후속연구
이에 본 연구에서는 토양동물 모니터링 조사를 통해 식생 복원 유형별 토양동물의 변화를 파악하였다. 본 연구의 결과는 토양미생물과 식생복원의 연관성을 밝혀 복원유형의 효과를 평가하는 척도로 사용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양의 역할은?
토양은 생태계 에너지순환에서 유기물 분해를 통해 식생에 영양소를 공급한다는 면에서 매우 중요한 역할을 수행한다. 이러한 토양 중에는 다양한 동물군이 복잡한 먹이사슬을 형성하면서 독특한 생태계를 형성하고 있다(Son and Choi, 2000).
국내에서 연구된 토양동물에 대한 기존 연구에 포함되지 않지만 필요한 연구는?
국내에서 연구된 토양동물에 대한 기존 연구 대부분이 토양미소절지동물에 관한 연구로 자연림에 대한 연구보다는 조림지역이나 산불지역을 대상으로 실시된 연구이며, 토양동물 변화를 관찰한 연구는 거의 없다. 그러나 산림의 상태를 평가하기 위해서는 지상부의 식물 다양성뿐만 아니라 숲의 물질순환 등에 밀접하게 관련되는 토양동물이나 미생물 등이 서식하는 지하부의 생물다양성에 대한 연구도 필요 하다(Song and Setsu, 2004). 이에 본 연구에서는 토양동물 모니터링 조사를 통해 식생 복원 유형별 토양동물의 변화를 파악하였다.
토양동물의 감소가 일으키는 현상은?
그러나 각종 유기물의 분해와 무기화를 수행하는 주역으로서 토양동물군집의 구성, 구조 및 요소 간 상호작용에 대한 지식은 다른 고등 동․식물에 비해 지극히 빈약한 실정이다(Lee, 1996). 토양동물은 토양의 수분 함량과 먹이가 서식을 좌우하는 결정적인 요소이므로 이들의 감소는 토양동물의 역할인 유기물의 분쇄(분해)와 경운작용이 줄어들면서 생태계의 물질순환 고리가 차단되므로 산림의 자연성이 열악해지는 요인이 된다(Choi, 1996). 따라서 토양동물이 자연환경과 밀접한 관계를 유지하면 동물의 개체 수와 종수가 증가하고, 자연적․인위적인 자연 파괴에 의해 토양동물의 생태계도 위협받게 된다(Son and Choi, 2000).
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