[논문]임분 안정성을 고려한 일본잎갈나무 임분밀도 관리의 적정 수준

박준형; 정상훈; 김선희; 이상태

doi:10.14578/jkfs.2020.109.2.202

임분 안정성을 고려한 일본잎갈나무 임분밀도 관리의 적정 수준
Optimum Stand Density Control Considering Stability in Larix kaempferi Forests 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.109 no.2, 2020년, pp.202 - 210

박준형 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 정상훈 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 김선희 (국립산림과학원 산림기술경영연구소) , 이상태 (국립산림과학원 산림기술경영연구소)

초록
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본 연구는 일본잎갈나무 임분의 안정성을 고려한 임분밀도 관리의 적정 수준을 탐색하기 위해 수행하였다. 분석에 활용된 조사 표본점 259개소의 자료를 통해 임분밀도관리도를 개발하였고, 이를 이용하여 상대수확량지수(Relative yield index: Ry)와 형상비(Height-to-diameter ratio: H/D)간의 관계 구명을 통해 임분밀도 관리의 적정 수준을 찾고자 하였다. 추정된 임분밀도관리도의 설명력(R²)은 0.600으로 나타났다. 상대수확량지수와 세장목의 출현비율의 관계 분석 결과, 일정임분밀도 이상에 도달할 경우 세장목의 비율이 급격히 증가하였고, 해당 곡선에서의 상대수확량지수(Ry)의 임계값은 0.63으로 분석되었다. 본 연구의 결과는 풍해, 설해와 같은 자연적인 피해를 저감 할 수 있는 임분 관리 전략 수립과 경제림의 생산력 향상을 위한 임분 시업체계 개발에 기여할 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigated the optimal levels of stand density control considering the stability of Larix kaempferi stands. A stand density management diagram was developed from 259 sample plots. Based on these data, we determined an optimal level of the stand density control by identifying the relationship between the relative yield index (Ry) and height-to-diameter ratio. The estimated r-square (R2) of the stand density management diagram is 0.600. The analysis of the relationship between Ry and the slender tree incidence showed that when the stand density exceeded a certain threshold and the ratio of slender trees rapidly increased. The critical value of Ry was 0.63. The results of this study are expected to contribute to the establishment of stand management strategies that can reduce damage from natural causes, such as wind and snow, and to develop stand practice systems for the improved productivity of commercial forests.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Descriptive statistics of analyzed data for 259 plots.
표 Table 2. The estimation of interaction equations for stand density diagram for Larix kaempferi stands.
그림 Figure 1. Comparison between measured value and estimated value in Larix kaempferi stands.
표 Table 3. The calculated result of K₁~K₄ parameters by relative yield index.
그림 Figure 2. Stand density management diagram for Larix kaempferi forests.
그림 Figure 3. The relation of Mean H/D ratio by relative yield index(Ry) on Larix kaempferi stands.
그림 Figure 4. The relation between relative yield index(Ry) and slender tree(H./D ≥ 80) on Larix kaempferi stands.
그림 Figure 5. The optimal control level for stand density considering the appearance ratio of slender tree in Larix kaempferi stands.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 일본잎갈나무 임분의 안정성을 높여 생산성 향상을 도모하기 위해 임분밀도관리도를 개발하고 임분 안정성의 지표가 되는 형상비와 관계 분석을 통해 합리적인 임분밀도 관리의 적정수준을 제시하고자 하였다.
상대수확량지수가 증가함에 따라 임내 형상비 80 이상의 개체목 비율이 증가하는 경향이 나타났고, 일정 수준의 밀도에 도달하면 급격히 증가하는 현상을 보였다. 따라서 이러한 경향에 대한 추세선을 그어 그 추세선의 변곡점을 찾아서 임분 밀도 관리의 적정 수준으로 지정하고자 하였다

제안 방법

따라서 일반적으로 적정 임분밀도 관리 수준은 형상비와 수관길이비를 기준으로 설정하는 경우가 많다. 본 연구는 일본잎갈나무의 내풍 임계치 H/D 80을 적용하여(Wonn and O’Hara, 2001; Moktan et al., 2015), 조사 표본점 내 형상비 80 이상 개체목 본수 비율과 임분밀도관리도의 상대수확량지수의 관계를 통해 임분 안정성을 유지할 수 있는 임분밀도 수준을 분석하였다. 상대수확량지수에 따른 형상비 80 이상 개체목 본수 비율의 변화량 예측식을 통해 두 변수 간의 관계에 근거한 적정 수준의 임분밀도 관리 기준을 제시하였다.
, 2015), 조사 표본점 내 형상비 80 이상 개체목 본수 비율과 임분밀도관리도의 상대수확량지수의 관계를 통해 임분 안정성을 유지할 수 있는 임분밀도 수준을 분석하였다. 상대수확량지수에 따른 형상비 80 이상 개체목 본수 비율의 변화량 예측식을 통해 두 변수 간의 관계에 근거한 적정 수준의 임분밀도 관리 기준을 제시하였다.
등평균직경곡선(Equivalent diameter curve: ED)은 각 흉고직경급일 때의 임분밀도와 임분 재적 값으로 구성되어 있으며, 식 1을 통해 예측된 임분재적과 이때의 임분 밀도를 이용하여 산출한다. 예측 모델은 평방평균흉고 직경(D_g)과 우세목 수고 및 임분밀도의 관계식이며(식 2), 평방평균흉고직경은 형상고 추정식(식 3)을 통해 산출하였다.
05 간격의 곡선을 작성하였다. 이를 위해 앞서 선정한 한계경쟁지수와 우세목수고곡선식의 추정 계수를 활용하여 각 상대수확량 지수곡선의 두 식 6과 7의 모수를 산출하였고(Table 3), 최종적으로 추정된 임분밀도관리도의 모든 구성 모형을 이용해 도식화하였다(Figure 2).
일본잎갈나무 임분을 대상으로 임분밀도 관리 방안 수 립에 활용되는 임분밀도관리도를 개발하고 이를 통해 임 분밀도 관리의 적정 수준을 분석하였다. 임분밀도관리도 의 등평균수고곡선식의 설명력(R²)은 0.
임분밀도관리도 구성 모델 분석을 위해 흉고직경(Diameter at breast height: DBH)과 수고(Tree height) 측정값을 이용하였다. 임분밀도관리도의 모델 개발에 활용하기 위해 각 표본점별 평균 흉고직경(Mean of DBH: D)과 평균 수고(Mean of tree height: H), 우세목 수고(Mean of dominant tree height: H_d), 형상고(Form height: HF), 임분흉고단면적(Stand basal area: D_g), 임분재적(Stand volume: V), 임분밀도(Stand density: N), 평방평균흉고직경(Quadratic mean DBH: D_q )을 산출하였다(Table 1).
임분밀도관리도 구성 모델 분석을 위해 흉고직경(Diameter at breast height: DBH)과 수고(Tree height) 측정값을 이용하였다. 임분밀도관리도의 모델 개발에 활용하기 위해 각 표본점별 평균 흉고직경(Mean of DBH: D)과 평균 수고(Mean of tree height: H), 우세목 수고(Mean of dominant tree height: H_d), 형상고(Form height: HF), 임분흉고단면적(Stand basal area: D_g), 임분재적(Stand volume: V), 임분밀도(Stand density: N), 평방평균흉고직경(Quadratic mean DBH: D_q )을 산출하였다(Table 1). 우세목 수고는 각 표본점에서 조사된 수고 값의 상위 30% 임 목의 평균 수고를 우세목 수고로 정의하였고, 형상고는 수간 재적에서 흉고단면적을 나눈 값을 활용하였다.
임분밀도관리도의 임분경쟁지수로 활용되는 상대수확량지수곡선은 최대밀도 상태인 임분에 대한 특정 밀도의 상대적인 비를 의미하므로(Ando, 1968; Shim et al., 1985; Nagahama, 2003), 최대밀도 상태를 상대수확량지수 1.0로 하여 이를 기준으로 1.0~0.3까지 0.05 간격의 곡선을 작성하였다. 이를 위해 앞서 선정한 한계경쟁지수와 우세목수고곡선식의 추정 계수를 활용하여 각 상대수확량 지수곡선의 두 식 6과 7의 모수를 산출하였고(Table 3), 최종적으로 추정된 임분밀도관리도의 모든 구성 모형을 이용해 도식화하였다(Figure 2).
풍해 등의 피해가 다량 발생하는 임목의 형상비 80을 기준으로(Wonn and O’Hara, 2001; Moktan et al., 2015)임분밀도 관리의 적정 수준 분석을 위해 벌채 본수라는 직접적인 인자를 고려하는 것이 필요하므로, 형상비 80 이상의 값을 지닌 개체목의 비율을 산출하여 상대수확량지수와의 관계를 분석하였다(Figure 4). 상대수확량지수가 증가함에 따라 임내 형상비 80 이상의 개체목 비율이 증가하는 경향이 나타났고, 일정 수준의 밀도에 도달하면 급격히 증가하는 현상을 보였다.

대상 데이터

임분밀도관리도 분석을 위해서는 최대밀도에 근접한 순림에서 조사한 자료가 필요하다(Ando, 1968; Nagahama, 2003). 따라서 분석을 위한 조사자료는 일본잎갈나무의 흉고단면적 점유율이 75% 이상이고, 상대밀도 50 이상인 표본점을 선별하여 총 259개소의 표본점 자료를 사용하였다.
본 연구에서는 일본잎갈나무의 임분밀도 관리의 적정 수준을 평가하기 위해 2006~20010년에 실시된 제5차 국가산림자원조사(National Forest Inventory: NFI)를 통해 전국 단위로 수집된 현지 표본점 조사자료를 이용하였다. 임분밀도관리도 분석을 위해서는 최대밀도에 근접한 순림에서 조사한 자료가 필요하다(Ando, 1968; Nagahama, 2003).

데이터처리

단목 재적은 식 1에서 추정된 임분 재적 값에 임분밀도를 나누어 산출하였다. 등평균수고선과 등평균직경곡 선의 구성 모델 식 1~3은 비선형 회귀 분석(Non-linear regression analysis)을 통해 계수를 추정하였고, 모델의 설명력(R²)과 모델의 치우침을 나타내는 Bias를 이용하여 모델의 적합성을 확인하였다.

이론/모형

임분밀도관리도의 경쟁지표로 활용되는 상대수확량지수(Relative yield index: Ry)는 상대경쟁지수(Relative competition index; Rc)와 한계경쟁지수(Full competition index: Rf)를 이용해 산출하였다. 상대경쟁지수는 임내개체목간 경쟁을 나타내는 지수이며, 경쟁이 없는 상태의 개체목 재적에 대해 일정 수준의 경쟁이 존재하는 임분의 개체목 재적의 비율로 나타낸다(Shim et al.

성능/효과

601로 비교적 높은 값이 나 타난 점은 백단위 이상인 임분 재적의 단위가 영향을 미친 것으로 보이며, 잔차 분포모양을 고려해볼 때, 모형의 활용에는 큰 무리가 없을 것으로 판단된다(Figure 1). 등평균직경곡선식의 설명력은 약 97%로 나타나 예측 정확도가 높은 수준으로 나타났고, 평방평균흉고직경 산출을 위해 활용되는 형상고 예측식의 설명력은 약 81% 수준으로 추정되었다.
87로 나타났다. 따라서 임분밀도 관리의 적정 수준은 Ry 0.63이며, 이때 임내 세장목 비율은 10.87%이하로 관리 가능하며, 이 접점을 지나는 변곡접선 함수식 ③은 y=113.6296x-60.42로 분석되었다 (Figure 5).
, 2015)임분밀도 관리의 적정 수준 분석을 위해 벌채 본수라는 직접적인 인자를 고려하는 것이 필요하므로, 형상비 80 이상의 값을 지닌 개체목의 비율을 산출하여 상대수확량지수와의 관계를 분석하였다(Figure 4). 상대수확량지수가 증가함에 따라 임내 형상비 80 이상의 개체목 비율이 증가하는 경향이 나타났고, 일정 수준의 밀도에 도달하면 급격히 증가하는 현상을 보였다. 따라서 이러한 경향에 대한 추세선을 그어 그 추세선의 변곡점을 찾아서 임분 밀도 관리의 적정 수준으로 지정하고자 하였다
일본잎갈나무의 임분밀도관리도 구성 모델 추정 결과 (Table 2), 등평균수고곡선 추정식의 설명력(R²)은 약 60%수준으로 나타났다. bais는 8.
09616으로 나타났다. 임분 안정성의 지표로 활용되는 개체목 형상비와 상대수확량지수의 관계는 정의 상관관계로 나타났으며, 이와 같은 현상을 반영하기 위해 임내 개체목 중 형상비 80 이상의 출현 비율과 상대수확량지수의 관계를 통해 분석한 임분밀도 관리의 적정 수준은 상대수확량지수(Ry) 값 0.63으로 나타났다.
일본잎갈나무 임분을 대상으로 임분밀도 관리 방안 수 립에 활용되는 임분밀도관리도를 개발하고 이를 통해 임 분밀도 관리의 적정 수준을 분석하였다. 임분밀도관리도 의 등평균수고곡선식의 설명력(R²)은 0.600으로 분석되었고, 한계경쟁지수는 0.09616으로 나타났다. 임분 안정성의 지표로 활용되는 개체목 형상비와 상대수확량지수의 관계는 정의 상관관계로 나타났으며, 이와 같은 현상을 반영하기 위해 임내 개체목 중 형상비 80 이상의 출현 비율과 상대수확량지수의 관계를 통해 분석한 임분밀도 관리의 적정 수준은 상대수확량지수(Ry) 값 0.
, 2016), 이를 이용하여 적정수준의 수관율이나 형상비를 유지하기 위한 생육공간의 지표로 활용된다(National institute of forest science, 2015). 임분밀도에 따른 생장인자의 변화 양상을 통해 적 정 생육공간의 수준을 알아보기 위해 상대수확량지수와 형상비의 변화 패턴을 분석한 결과(Figure 3), 상대수확량지수와 형상비는 정의 상관관계가 확인되었다. 개체목의 형상비는 수관 경쟁에 영향을 받으며, 임분밀도가 높아짐에 따라 증가하는 특성을 지니는 것으로 알려져 있 다(Park et al.

후속연구

또한 본 연구의 분석법을 활용하여 임분 재적 수확 최대, 흉고 직경 생장 최대, 생물종다양성 증진 등과 같은 구체적인 경영목표를 달성하기 위한 시업 적용 시점 및 방법을 결정할 수 있다. 따라서 다양한 관점과 경영목표를 고려한 임분밀도 관리의 적정 수준에 관한 연구를 앞으로 지속적으로 수행한다면 보다 균일화된 임분 관리를 위한 시업체계 구축 및 관리의 지표로 활용될 것으로 기대된다.
63은 현실임분에서 적용 가능한 범위로 판단된다. 하지만 임분 수확량 증진이나 경영목표에 따라 해당 기준은 변화할 수 있으므로, 앞으로 다양한 경영목표를 반영한 적정 밀도 기준을 탐색하는 추가 연구가 수행되어야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	등평균수고곡선의 정의는?	등평균수고곡선(Equivalent height curve: EH) 은 우세목 수고와 임분밀도에 대한 재적 추정식으로 가장 기본적인 임분밀도와 개체목의 생장, 임분재적의 관계를 나타내는 곡선을 의미하며, 우세목 수고급과 임분밀도에 따른 임분재적을 이용한 추정식을 통해 예측하였다(식 1). 등평균직경곡선(Equivalent diameter curve: ED)은 각 흉고직경급일 때의 임분밀도와 임분 재적 값으로 구성되어 있으며, 식 1을 통해 예측된 임분재적과 이때의 임분 밀도를 이용하여 산출한다.
	임분밀도관리도 분석을 위해서 어떤 조사자료를 사용하였는가?	임분밀도관리도 분석을 위해서는 최대밀도에 근접한 순림에서 조사한 자료가 필요하다(Ando, 1968; Nagahama, 2003). 따라서 분석을 위한 조사자료는 일본잎갈나무의 흉고단면적 점유율이 75% 이상이고, 상대밀도 50 이상인 표본점을 선별하여 총 259개소의 표본점 자료를 사용하였다.
	일본잎갈나무가 우리나라에 도입된 시기에 어느 정도 면적을 차지하고 있는가?	일본잎갈나무[Larix kaempferi (Lamb.) Carriere]는 1904년 우리나라에 최초 도입된 이후 일제 강점기에만 한반도 내 숲의 14.5%에 해당하는 면적에 조림되었고, 1985년까지 연간 1만 ha 이상의 숲이 조성되었다(National Institute of Forest Science, 2012). 이후 일본잎갈나무 임분의 관리 방법과 기준 및 지표가 제시되어 표준적인 임분밀도 관리방법이 지속가능한 산림자원 관리 지침 및 매뉴얼(Korea Forest Service, 2005)에 수록되었다.

참고문헌 (17)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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