하천 하안대에서 입지 연령에 따른 선버들과 왕버들의 생물량 변화 Changes in Biomass of Salix subfragilis and S. chaenomeloides with Stand Ages in a Riparian Zone of a Sand-bed Stream원문보기
버드나무 속 식물은 하천 복원시 사용되는 대표적인 생물재료이고 하천에서 주요 관리대상이 되는 식물이다. 낙동강의 모래하천 하안에서 선버들과 왕버들의 수령에 따른 생장 변화를 파악하기 위하여, 이들의 생물량 추정을 위한 상대생장식을 유도하고 입지 연령에 다른 이들 군집에서 밀도, 줄기 높이, 기저면적 및 생물량을 조사하였다. 선버들은 발아한 후 3년과 왕버들은 6년까지 줄기 밀도가 급격하게 감소하여 자기 솎음이 강하게 일어났다. 두 식물의 줄기 높이는 선버들은 수령 15년에 7.5 m까지 왕버들은 수령 13년에 14 m까지 증가하였다. 또한 지상부 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 선버들은 수령 13년에 17 ton DM/ha까지 왕버들은 수령 13년에 1,110 ton DM/ha까지 증가하였다. 한편 본 연구에서 유도된 버드나무 속 식물의 상대생장식을 이용하면 이들 식물의 생물량을 객관적으로 추정할 수 있어서 하천에서 수목 관리하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
버드나무 속 식물은 하천 복원시 사용되는 대표적인 생물재료이고 하천에서 주요 관리대상이 되는 식물이다. 낙동강의 모래하천 하안에서 선버들과 왕버들의 수령에 따른 생장 변화를 파악하기 위하여, 이들의 생물량 추정을 위한 상대생장식을 유도하고 입지 연령에 다른 이들 군집에서 밀도, 줄기 높이, 기저면적 및 생물량을 조사하였다. 선버들은 발아한 후 3년과 왕버들은 6년까지 줄기 밀도가 급격하게 감소하여 자기 솎음이 강하게 일어났다. 두 식물의 줄기 높이는 선버들은 수령 15년에 7.5 m까지 왕버들은 수령 13년에 14 m까지 증가하였다. 또한 지상부 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 선버들은 수령 13년에 17 ton DM/ha까지 왕버들은 수령 13년에 1,110 ton DM/ha까지 증가하였다. 한편 본 연구에서 유도된 버드나무 속 식물의 상대생장식을 이용하면 이들 식물의 생물량을 객관적으로 추정할 수 있어서 하천에서 수목 관리하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
Willow plants are representative biomaterials used in river restoration and main target trees in stream managements. In order to understand the changes in the growth of Salix subfragilis and S. chaenomeloides with their stand ages, we investigated the density, height and basal area of stems and biom...
Willow plants are representative biomaterials used in river restoration and main target trees in stream managements. In order to understand the changes in the growth of Salix subfragilis and S. chaenomeloides with their stand ages, we investigated the density, height and basal area of stems and biomass at their different aged stands of the riparian zone of the sand-bed stream, the Nakdong River, Korea. We also developed allometric equations for estimating the biomass of these two species by establishing the relationship between diameter at breadth height and tree height with above-ground biomass. The stem density showed a sharp decrease for 3 years after germination for S. subfragilis and 6 years for S. chaenomeloides, resulting in strong self-thinning. The stem height of the two species increased to 7.5 m in 15 years for S. subfragilis, and to 14 m in 13 years for S. chaenomeloides. Aboveground biomass also increased rapidly at the early stage of growth. The biomass increased to 17 ton DM/ha in 13 years for S. subfragilis and to 1,110 ton DM / ha in 13 years for S. chaenomeloides. It is expected that the allometric equations of two Salix species derived from this study will be applied to the objectively estimating the biomass of willow plants for the management of floodplain trees in streams.
Willow plants are representative biomaterials used in river restoration and main target trees in stream managements. In order to understand the changes in the growth of Salix subfragilis and S. chaenomeloides with their stand ages, we investigated the density, height and basal area of stems and biomass at their different aged stands of the riparian zone of the sand-bed stream, the Nakdong River, Korea. We also developed allometric equations for estimating the biomass of these two species by establishing the relationship between diameter at breadth height and tree height with above-ground biomass. The stem density showed a sharp decrease for 3 years after germination for S. subfragilis and 6 years for S. chaenomeloides, resulting in strong self-thinning. The stem height of the two species increased to 7.5 m in 15 years for S. subfragilis, and to 14 m in 13 years for S. chaenomeloides. Aboveground biomass also increased rapidly at the early stage of growth. The biomass increased to 17 ton DM/ha in 13 years for S. subfragilis and to 1,110 ton DM / ha in 13 years for S. chaenomeloides. It is expected that the allometric equations of two Salix species derived from this study will be applied to the objectively estimating the biomass of willow plants for the management of floodplain trees in streams.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 교란이 지속적으로 발생되고 있는 모래하천 저수로에 정착하여 천이가 진행되고 있는 주요 버드나무 속 식물의 생물량을 파악하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 모래하천인 낙동강에서 수령에 따른 선버들과 왕버들의 생장 특성을 파악하기 위하여, 이들을 대상으로 상대생장식을 유도하고, 천이 진행에 따라서 이들 식물의 수고, 밀도, 기저면적 및 생물량을 추적하였다.
제안 방법
4). 각 부위별 생물량도 식물 전체의 생물량과 유사하게 수령에 따라서 변화하였다. 선버들의 단위면적당 생물량은 줄기 > 가지 > 잎의 순으로 컸다.
낙동강 사주 및 홍수터의 버드나무 속 임지에서 이들의 키를 고려하여 2 m × 2 m, 5 m × 5 m, 10 m × 10 m 또는 20 m × 20 m 방형구를 설치하고 개체수, 수고 및 흉고 직경을 기록하였다.
본 연구에서 유도된 상대생장식을 이용하면 다른 여러 하천에서 버드나무 속 식물의 생물량을 객관적으로 추정할 수 있을 것으로 기대된다. 낙동강의 사주와 홍수터에서 유도한 상대생장식을 이용하여 수령에 따라서 생물량을 추정하였다. 이들 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 왕버들이 선버들보다 많았다.
현장조사는 2009년 10월에 실시하였다. 두 종류 버드나무 속 임지에서 선버들은 1, 2, 3, 7, 13, 15 년생 임지를 왕버들은 1, 3, 6, 10, 13, 25 년생 임지를 선택하여 생장 특성과 생물량을 조사하였다. 수령은 나무를 직접 절단하거나 생장추 (increment borer)를 이용하여 나이테로 파악하였다.
주요 버드나무 속 식물의 생물량을 추정하는 상대생장식 (allometric function)을 구하기 위하여, 방형구에서 표본목으로 직경급별로 선버들 13 그루, 왕버들 17 그루를 선정하였다. 선정된 표본목의 줄기를 지면에서 절단하고 흉고직경, 수고 및 부위별 건물량 (dry matter weight)을 측정하였다. 식물 부위별 건물량을 측정하기 위하여 줄기, 가지 및 잎의 생물량 (fresh matter weight)을 측정하고, 이중 일부의 시료를 실험실로 운반하여 80°C에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후 수분함량을 구하여 생물량을 건물량으로 환산하였다.
두 종류 버드나무 속 임지에서 선버들은 1, 2, 3, 7, 13, 15 년생 임지를 왕버들은 1, 3, 6, 10, 13, 25 년생 임지를 선택하여 생장 특성과 생물량을 조사하였다. 수령은 나무를 직접 절단하거나 생장추 (increment borer)를 이용하여 나이테로 파악하였다.
식물 부위별 건물량을 측정하기 위하여 줄기, 가지 및 잎의 생물량 (fresh matter weight)을 측정하고, 이중 일부의 시료를 실험실로 운반하여 80°C에서 항량이 될 때까지 건조시킨 후 수분함량을 구하여 생물량을 건물량으로 환산하였다.
대상 데이터
본 연구의 조사 대상지역은 안동댐 하류의 낙동강으로서 경상북도 안동시 남후면 단호리에 위치한 단호교가 통과하는 구간 (36˚33'12"N, 128°35'19"E)이었다 (Fig. 1).
이곳의 식생 분포는 저수로에서 제방사면 방향으로 명아자여뀌, 달뿌리풀, 선버들, 왕버들이 주로 우점하였다. 이곳에서 선버들 (Salix subfragilis)과 왕버들 (S. chaenomeloides)의 생물량을 측정하기 위하여 연령이 다른 이들의 군집을 선정하였다. 이들 군집에서 버드나무 속 식물은 동년림을 이루고 있었다.
낙동강 사주 및 홍수터의 버드나무 속 임지에서 이들의 키를 고려하여 2 m × 2 m, 5 m × 5 m, 10 m × 10 m 또는 20 m × 20 m 방형구를 설치하고 개체수, 수고 및 흉고 직경을 기록하였다. 주요 버드나무 속 식물의 생물량을 추정하는 상대생장식 (allometric function)을 구하기 위하여, 방형구에서 표본목으로 직경급별로 선버들 13 그루, 왕버들 17 그루를 선정하였다. 선정된 표본목의 줄기를 지면에서 절단하고 흉고직경, 수고 및 부위별 건물량 (dry matter weight)을 측정하였다.
이들 군집에서 버드나무 속 식물은 동년림을 이루고 있었다. 현장조사는 2009년 10월에 실시하였다. 두 종류 버드나무 속 임지에서 선버들은 1, 2, 3, 7, 13, 15 년생 임지를 왕버들은 1, 3, 6, 10, 13, 25 년생 임지를 선택하여 생장 특성과 생물량을 조사하였다.
데이터처리
은 흉고직경 (cm)이고 H는 수고 (m)이다. 상대생장식의 회귀식은 ORIGIN ver. 8.0 (OriginLab Corp. 2009) 소프트웨어를 이용하여 비선형 회귀분석(nonlinear regression analysis) 법으로 구하였다.
성능/효과
낙동강의 사주와 홍수터에서 선버들과 왕버들의 표준목으로부터 유도한 흉고직경 (D130, cm)과 수고 (H, m)에 따른 줄기, 가지 및 잎의 생물량 (Ws, Wb, Wl, kg DM/plant)의 상대생장식은 0.1% 유의수준에서 유의하였다 (Fig. 3, Table 1). 선버들의 각 부위별 상대생장식은 다음과 같다.
낙동강의 사주와 홍수터에서 선버들의 수고는 발아 후 첫해의 평균0.3 m에서 수령 15년에 7.5 m로 계속 증가하는 경향이었다 (Fig. 2 (a)).
2007). 따라서 낙동강의 본 연구지에서 버드나무 수령이 이들 지역보다는 짧았다.
또한 두 식물 모두에서 줄기와 가지의 생물량이 잎보다 많았다. 본 연구에서 추정한 버드나무 속 식물의 상대생장식을 다른 지역에서 것과 비교하면, 낙동강 선버들의 상대생장식에서 기울기 b는 우포늪과 박실지보다 작았다 (Table 2). 또한 낙동강 왕버들의 기울기 b는 우포늪과 비교하였을 때 줄기에서는 비슷하고 가지에서는 높고 잎에서는 낮았다.
수령에 따른 줄기 밀도 변화에서 선버들의 밀도는 3년까지 급격히 감소하였고, 그 후 서서히 감소하여 13년에는 400 개체/ha로 유지되었다 (Fig. 4 (b)).
001). 즉 왕버들의 수고는 수령 1 년에 0.4 m에서 13 년에 14 m로 증가하지만 그 후 25년까지 수고가 거의 증가하지 않았다. 낙동강의 사주에서 왕버들은 수령이 증가하면서 성장율이 감소하거나 사주 퇴적에 의하여 수고 증가가 거의 정체되는 것으로 생각된다.
한 개체에서 줄기와 가지에서 건물량으로 표시한 생물량은 큰 차가 없었으나, 선버들에서는 가지보다 줄기가 왕버들에서는 줄기보다 가지의 생물량이 다소 많았다 (Fig. 3). 또한 두 식물 모두에서 줄기와 가지의 생물량이 잎보다 많았다.
후속연구
우리나라 하천에서 대표적인 수목인 선버들과 왕버들의 생물량을 추정할 있는 상대생장식을 이들의 표준목으로부터 유도하였다. 본 연구에서 유도된 상대생장식을 이용하면 다른 여러 하천에서 버드나무 속 식물의 생물량을 객관적으로 추정할 수 있을 것으로 기대된다. 낙동강의 사주와 홍수터에서 유도한 상대생장식을 이용하여 수령에 따라서 생물량을 추정하였다.
이들 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 왕버들이 선버들보다 많았다. 본 연구에서 파악한 결과는 우리나라 하천에서 흔히 나타나는 선버들과 왕버들을 하천 복원의 생물재료로 이용하거나 과도하게 번무한 식생을 관리하는데 중요한 기초자료로 제공될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 자연하천의 중하류에 주로 나타나는 주요 목본 군집에는 무엇이 있는가?
국내 자연하천의 중하류에서 주로 출현하는 주요 목본 군집은 버드나무, 선버들, 물푸레나무 등이며 (Lee 2004, Kim et al. 2014), 특히 낙동강 중하류의 목본성 우점 식물종은 왕버들, 선버들 등의 버드나무 (Salix) 속이다 (Woo et al.
하천에서 목본성 식생은 어떤 문제를 가져올 수 있는가?
하천에서 식생은 야생생물의 먹이와 서식처 제공, 수질 정화 등의 생태계서비스를 제공하지만, 과도한 식생 번무에 의한 개방 사주의 감소는 이곳을 서식지와 번식지로 이용하는 도요, 물떼새류 등의 감소를 초래하기도 한다 (Hong 2005). 또한 목본성 식생은 유사의 침식을 억제하고 퇴적을 가속화하고 (Rood et al. 2011) 식물이 성장함에 따라서 물 흐름에 저항하여 수위상승 효과를 가져올 수 있기 때문에 (Cho et al. 2002), 최근에 제방의 수리적 안정성 확보를 위한 수리 모형 연구가 이뤄지고 있다 (Noh et al.
낙동강의 선버들과 왕버들의 생물량을 비교했을 때 어떤 것이 생물량이 더 많았는가?
낙동강의 사주와 홍수터에서 유도한 상대생장식을 이용하여 수령에 따라서 생물량을 추정하였다. 이들 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 왕버들이 선버들보다 많았다. 본 연구에서 파악한 결과는 우리나라 하천에서 흔히 나타나는 선버들과 왕버들을 하천 복원의 생물재료로 이용하거나 과도하게 번무한 식생을 관리하는데 중요한 기초자료로 제공될 것으로 기대된다.
참고문헌 (18)
Aylott, M.J., Casella, E. Tubby, I., Street, N.R., Smith, P., and Taylor, G. 2008. Yield and spatial supply of bioenergy poplar and willow short-rotation coppice in the UK. New Phytologist 178(2): 358-370.
Jo, H.J., Choe, H.G., and Lee, T.Y. 2002. A physical model test of flood level changes by the vegetation on the floodplain of urban river. Journal of Korea Water Resources Association 35(2): 203-211. (in Korean)
Han, D., Yoo, J.-W., Yoo, Y., Lee, E., and Park, S. 2010a. Aboveground primary productivity of Salix nipponica and secondary productivity of Sesarma dehaani at Janghang Wetland in Han River Estuary. Korean Journal of Limnology 43: 298-306. (in Korean)
Han, S.J., Kim, H.W., Kim, H.R., Kim, H.J., Han, D.U., Park, S.K., and You, Y.H. 2010b. Net primary production, annual accumulation of organic carbon and leaf decomposition in Salix plant community. Journal of Wetlands Research 12(1): 15-22. (in Korean)
Hong, S.B. 2005. A research for shorebirds on the southernmost of Nakdong estuary. The Korean Journal of Ecology 28(4): 199-206. (in Korean)
Karrenberg, S., Edwards, P.J., and Kollmann, J. 2002. The life history of Salicaceae living in the active zone of floodplains. Freshwater Biology 47(4): 733-748.
Kim, C.-S., Lee, P.-H., and Oh, K.-h. 1999. Productivity and production structure of Salix nipponica. Journal of Wetlands Research 1: 61-69. (in Korean)
Kim, E.J., Cho, K.H., and Kang, J.G. 2014a. The Study of correlation between riparian environment and vegetation distribution in Nakdong River. Journal of Korea Water Resources Association 47(4): 321-330. (in Korean)
Kim, H, Shin, B., and Kim, W. 2014b. A Study on hydromorphology and vegetation features depending on typology of natural streams in Korea. Korean Journal of Environment and Ecology 28: 215-223.
Kim, T.-G., Lee, P.-H., and Oh, K.-h. 2007. The actual vegetation map, standing crop biomass and primary productivity of Salix spp. in the Upo Wetland. Journal of Wetlands Research 9: 33-43. (in Korean)
Lee, Y.-K. 2004. Syntaxonomy and Synecology of the Riparian Vegetation in South Korea. Ph.D. Dissertation, Keimyung University, Daegu, Korea. (in Korean)
Niiyama, K. 2008. Coexistence of Salix species in a seasonally flooded habitat. In, Sakio, H. and Tamura, T. (eds.), Ecology of Riparian Forests in Japan: Disturbance, Life History, and Regeneration. Springer, Tokyo, Japan. pp. 165-174.
Noh, J.W., Lee, J.Y., and Ahn, K.H. 2011. Application of three-dimensional model to evaluate stream discharge capacity due to vegetation. Journal of Environmental Impact Assessment 20(1): 37-48. (in Korean)
Rood, S.B., Goater, L.A., Gill, K.M., and Braatne, J.H. 2011. Sand and sandbar willow: a feedback loop amplifies environmental sensitivity at the riparian interface. Oecologia 165(1): 31-40.
Woo, H. and Park, M. 2016. Cause-based categorization of the riparian vegetative recruitment and corresponding research direction. Ecology and Resilient Infrastructure 3: 207-211. (in Korean)
Woo, H., Park, M., Cho, K.-H., Cho, H., and Chung, S. 2010. Recruitment and succession of riparian vegetation in alluvial river regulated by upstream dams - focused on the Nakdong River downstream Andong and Imha Dams -. Journal of Korea Water Resources Association 43(5): 455-469. (in Korean)
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.