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문제 정의
- 따라서, 본 연구의 목적은 계룡산국립공원 공원문화유산지구로 지정된 동학사, 갑사, 신원사의 사찰림을 대상으로 식물사 회학적 식생조사자료를 바탕으로 식생구조를 파악하여 생태적 특성을 구명함에 있다.
제안 방법
- , 2019). 각 군락유형에 대한 다양성, 경쟁 등을 분석하기 위하여 종다양도지수(Shannon and Weaver, 1949), 최대종다양도, 균재도, 우점도를 분석하여(Brower and Zar, 1977) 식생단위별 평균을 내어 분석하였다. CCA(canonical correspondence analysis)를 통해 식생단위별 무생물적 환경인자(해발고도, 사면경사도, 지형, 암석노출도, 토양노출도, 낙엽층깊이)와의 상관관계, 생물적 환경인자(교목층 평균식피율, 아교목층 평균식피율, 관목층 평균식피율, 초본층 평균식피율, 교목층 평균수고, 아교목층 평균수고, 관목층 평균수고, 초본층 평균수고, 교목층 평균흉고직경, 아교목층 평균흉고직경, 관목층 평균흉고직경, 평균출현종수)와의 상관관계를 정량적이고 객관적으로 파악하기 위하여 Bipolt cutoff R2은 0.
- 계룡산국립공원 공원문화유산지구 내 식생분류를 위해 동학사, 갑사, 신원사에서 조사한 총 29개소의 식생자료를 토대로 계층적 군집분석(hierarchical cluster analysis, HCA)을 통하여 산림군집을 분류하였다. 본 연구에서는 생태학자들이 폭넓게 사용하고 있는 최소분산연결법(Minimum Variance Method)을 이용하였다.
- )를 계산하였다. 또한 각 층위에 생육하고 있는 수종들의 개체크기를 고려하여 교목층 3, 아교목층 2, 관목층 1, 초본층 0.5의 가중치를 층위별로 부여하여 평균상대우점치(mean importance percentage, MIP)를 산출하였다.(Yim et al.
- 200으로 분석한 결과를 최초 1, 2축으로 나타내었다. 무생물적 환경인자 중 지형은 계곡(V)은 1, 사면하부(LS)는 3, 사면중부(MS)는 5로 서열척도화하여 분석하였다.
- 본 연구는 2018년 9월부터 2019년 5월 사이에 계룡산국립공원 동학사, 갑사, 신원사의 공원문화유산지구 내 식생을 대상으로 총 29개소의 방형구를 식물사회학적 방법(Ellenberg,1956; Braun-Blanquet, 1964)에 따라 사찰별 지형, 해발, 생태적 밀도 등의 여러 입지환경요인을 고려하여 선정하였으며, 식생조사법에 따라 조사구내에 출현하는 각 종의 피도(coverage)와 개체수를 조합시킨 우점도(dominance)계급을 층위별로 구분하여 판정 기록하였고, 생육상태는 종 개체의 집합 혹은 이산의 정도에 따른 군도(sociality)계급 등을 측정하였다. 방형구의 크기는 20m × 20m 로 설치하였다.
- Dufrene & Lengendre’s method로 계층적 군집분석에서 산출된 군집의 개수에 따라 수종별로 지표점수를 산출하여 Monte Carlo method로 수종별 지표점수의 통계적 유의성을 검증하였다. 식생유형분류를 통해 산출된 식생단위-층위별 각 출현종의 점유정도를 파악하기 위해 조사지내 출현종을 대상으로 Curtis와 McIntosh(1951)의 방법을 응용하여 상대빈도 (Relative Frequency, R.F.)와 상대피도(Relative Coverage, R.C.)를 합산한 중요치(Importance Value, I.V.)를 계산하였다. 또한 각 층위에 생육하고 있는 수종들의 개체크기를 고려하여 교목층 3, 아교목층 2, 관목층 1, 초본층 0.
대상 데이터
- 연구조사지는 환경부에서 지정한 전국의 공원문화유산지구 중에서 계룡산국립공원 내 지정문화재를 보유하고 있는 사찰부지의 공원문화유산지구인 동학사지구, 갑사지구, 신원사지구를 대상으로 하였다.
데이터처리
- Dufrene & Lengendre’s method로 계층적 군집분석에서 산출된 군집의 개수에 따라 수종별로 지표점수를 산출하여 Monte Carlo method로 수종별 지표점수의 통계적 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 계룡산국립공원 공원문화유산지구 내 식생분류를 위해 동학사, 갑사, 신원사에서 조사한 총 29개소의 식생자료를 토대로 계층적 군집분석(hierarchical cluster analysis, HCA)을 통하여 산림군집을 분류하였다. 본 연구에서는 생태학자들이 폭넓게 사용하고 있는 최소분산연결법(Minimum Variance Method)을 이용하였다. 이 방법은 보통 워드법(Ward's Method)이라고도 하며, 각각의 군집 분석 단계에서 군집 사이의 분산을 최소화 한다는 기초적인 이론을 바탕(Everitt, 1974; Hartigan, 1975; Orloci, 1967)으로 하여 군집분류에 따른 정보의 손실을 최소화 할수 있는 장점이 있어(Ward, 1963) 본 연구에서는 계층적 군집분석 중 하나인 Ward법을 활용하였으며, 기준이 되는 거리를 Centroid 거리를 이용하여 계층적 군집분석을 실시하였다.
- 방형구의 크기는 20m × 20m 로 설치하였다. 식물분류와 동정은 원색식물도감(Lee, 2003), 나무생태도감(Yun, 2016)을 기준으로 하였으며, 국가표준식물목록(Korea Forest Service, 2010a)과 국가생물종지식정보시스템(Korea Forest Service, 2010b)을 기준으로 학명과 국명을 작성하였다.
- 식생유형분류를 통해 구분된 식생단위와 입지환경인자(무생물적 환경인자, 생물적 환경인자)와의 상관관계를 비교분석하기 위해 CCA ordination법에 의하여 분석한 결과를 각각 1축과 2축에 나타내었다(Figure 4, 5). 식생단위와 무생물적 환경인자(해발, 지형, 사면경사도, 암석노출도)의 상관관계는 Biplot cutoff R2, 0.
- 이 방법은 보통 워드법(Ward's Method)이라고도 하며, 각각의 군집 분석 단계에서 군집 사이의 분산을 최소화 한다는 기초적인 이론을 바탕(Everitt, 1974; Hartigan, 1975; Orloci, 1967)으로 하여 군집분류에 따른 정보의 손실을 최소화 할수 있는 장점이 있어(Ward, 1963) 본 연구에서는 계층적 군집분석 중 하나인 Ward법을 활용하였으며, 기준이 되는 거리를 Centroid 거리를 이용하여 계층적 군집분석을 실시하였다.
성능/효과
- 각 군락유형에 대한 다양성, 경쟁 등을 분석하기 위하여 종다양도지수(Shannon and Weaver, 1949), 최대종다양도, 균재도, 우점도를 분석하여(Brower and Zar, 1977) 식생단위별 평균을 내어 분석하였다. CCA(canonical correspondence analysis)를 통해 식생단위별 무생물적 환경인자(해발고도, 사면경사도, 지형, 암석노출도, 토양노출도, 낙엽층깊이)와의 상관관계, 생물적 환경인자(교목층 평균식피율, 아교목층 평균식피율, 관목층 평균식피율, 초본층 평균식피율, 교목층 평균수고, 아교목층 평균수고, 관목층 평균수고, 초본층 평균수고, 교목층 평균흉고직경, 아교목층 평균흉고직경, 관목층 평균흉고직경, 평균출현종수)와의 상관관계를 정량적이고 객관적으로 파악하기 위하여 Bipolt cutoff R2은 0.200으로 분석한 결과를 최초 1, 2축으로 나타내었다. 무생물적 환경인자 중 지형은 계곡(V)은 1, 사면하부(LS)는 3, 사면중부(MS)는 5로 서열척도화하여 분석하였다.
- 계룡산국립공원 공원문화유산지구 내 조사된 식생조사자료를 바탕으로 식생유형분류를 통하여 구분된 식생단위별 층위별 중요치를 Curtis와 McIntosh의 방법을 응용하여 식생단위별 중요치(I.V.: importance value)를 산출한 결과(Table 2), 교목층에서 느티나무가 모든 식생단위에서 가장 높게 나타났다. 이는 연구대상지인 동학사, 갑사, 신원사의 사찰림 위치가 각각 큰 계곡류에 위치하고, 느티나무의 생육적지가 주로 산지 계곡부인 것에서 느티나무의 중요치가 모든 식생단위에서 높게 나타난 것으로 사료되었다.
- 계층적 군집분석(HCA)과 지표종 분석(ISA)의 결과로써 계룡산국립공원 공원문화유산지구 내 식생은 느티나무-으름덩굴황매화군락(Zelkova serrata – Akebia quinata – Kerria japonica community, VU1), 졸참나무-작살나무-까치박달군락(Quercus serrata – Callicarpa japonica – Carpinus cordata community, VU2), 소나무-산벚나무-쇠물푸레나무군락(Pinus densiflora –Prunus sargentii – Farxinus sieboldiana community, VU3), 총 3개의 군락으로 분류되었다(Figure 2, 3).
- 508로 가장 낮게 나타났지만 유의한 지표점수를 가지는 수종의 개수가 3개로 군락유형을 구분하였을 때 26종으로 가장 높게 나타나 3개의 군락으로 구분하였다. 계층적 군집분석으로 통해 구분된 식생단위별 지표종을 분석한 결과 (Table 1), 식생단위 1의 지표종은 느티나무, 으름덩굴, 황매화, 산갈퀴, 풍게나무, 길마가지나무, 말채나무, 미나리냉이, 까마귀밥나무, 별꽃, 사위질빵, 노박덩굴 등 12종으로 나타났고, 식생단위 2의 지표종은 졸참나무, 작살나무, 까치박달, 족도리풀, 병꽃나무, 물개암나무, 참개별꽃, 십자고사리 등 8종으로 나타났으며, 식생단위 3의 지표종은 소나무, 산벚나무, 쇠물푸레나무, 생강나무, 굴참나무, 개옻나무 등 6종으로 유의한 지표종이 각각 나타났다.
- 계층적 군집분석을 통해 구분된 식생단위를 기준으로 Shannon’s diversity(H′), 최대종다양도(Hmax′), 균재도(J′), 우점도(1-J′)를 분석한 결과이다(Table 3).
- 생태적으로 가장 의미 있는 적정 군집의 수를 결정하기 위하여 계층적 군집분석에서 산출된 2~5개의 클러스터에 대한 177개 수종별 지표점수(indicator index) 값의 평균 p값을 산출하였으며(Figure 2a), 군집별 유의수준(Monte Carlo, p<0.05)을 만족시키는 수종의 개수를 나타낸 결과(Figure 2b), 3개와 5개의 유형으로 구분되었을 때, 평균 p-value가 0.508로 가장 낮게 나타났지만 유의한 지표점수를 가지는 수종의 개수가 3개로 군락유형을 구분하였을 때 26종으로 가장 높게 나타나 3개의 군락으로 구분하였다.
- 식생유형분류를 통해 구분된 식생단위와 입지환경인자(무생물적 환경인자, 생물적 환경인자)와의 상관관계를 비교분석하기 위해 CCA ordination법에 의하여 분석한 결과를 각각 1축과 2축에 나타내었다(Figure 4, 5). 식생단위와 무생물적 환경인자(해발, 지형, 사면경사도, 암석노출도)의 상관관계는 Biplot cutoff R2, 0.200으로 하여 분석한 결과, 1축(63.3%)과 2축(30.0%)으로 나타내었다. 식생단위는 2는 해발과 음의 상관관계를 가지는 경향을 보였으며, 다른 식생단위는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다.
- 식생단위는 2는 해발과 음의 상관관계를 가지는 경향을 보였으며, 다른 식생단위는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다. 식생단위와 생물적 환경인자(교목층 식피율, 아교목층 식피율, 관목층 식피율, 초본층 식피율, 교목층 수고, 아교목층 수고, 관목층 수고, 초본층 수고, 교목층 흉고직경, 아교목층 흉고직경, 관목층 흉고직경, 평균출현종수)의 상관관계는 Biplot cutoff R2은 0.200으로 하여 분석한 결과, 1축(72.9%)과 2축(42.7%)으로 나타낸 결과, 식생단위와 생물적 환경인자와의 상관관계가 유의하게 나타나지 않았다. 이는 연구대상지가 자연식생이지만 사찰에서 오랜기간 시행해온 숲가꾸기 등 인위적 조성을 통해 교란 받아온 지역이기 때문인 것으로 사료되었다.
후속연구
- , 2001)에 관한 연구가 진행되었지만, 신원사의 사찰림 식생에 관한 연구는 진행되지 않았다. 동학사와 갑사의 사찰림에 관한 연구는 각각 이루어진 것이며 계룡산 공원문화유산지구 내 주요 사찰(동학사, 갑사, 신원사)의 사찰림을 비교한 연구는 미흡하여 전체적인 식생구조를 밝혀 생태적 보전관리 방안을 마련하는데 기초 자료를 제공할 필요가 있다.
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