[논문]백두대간 보호지역 일본잎갈나무림의 현존식생 유형과 생태적 특성

오승환; 김준수; 조준희; 조현제

doi:10.14578/jkfs.2021.110.4.530

백두대간 보호지역 일본잎갈나무림의 현존식생 유형과 생태적 특성
Vegetation Types and Ecological Characteristics of Larix kaempferi Plantations in Baekdudaegan Protected Area, South Korea 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.110 no.4, 2021년, pp.530 - 542

오승환 (경북대학교 산림과학.조경학부) , 김준수 (자연과숲연구소) , 조준희 (자연과숲연구소) , 조현제 (자연과숲연구소)

초록
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백두대간 보호지역 일본잎갈나무림의 생태적 관리를 위한 기본 단위 설정을 위하여 총 119개 조사구에서 수집한 식생 정보를 바탕으로 TWINSPAN과 DCA ordination 분석을 통하여 현존식생의 유형을 분류하고 그 공간 배열 상태를 파악, 기술하였다. 현존식생 유형은 신갈나무-철쭉형, 신갈나무-조록싸리형, 층층나무-산뽕나무형, 신갈나무-까치박달형, 비목나무-찔레꽃형, 졸참나무-산초나무형, 졸참나무-조릿대형 등 총 7개 유형이 도출되었고 대개 위도, 해발고도, 성립 기간, 시업 이력, 주변 임분 특성, 교란 정도 등에 따른 종조성적 차이를 반영하고 있었다. 또한 일본잎갈나무림과 주변 잠재자연식생(신갈나무림와 졸참나무림)의 종구성적 유사성을 Jaccard 계수에 의해 비교한 결과, 식생유형 간 다소 차이가 있지만 신갈나무림과는 평균 0.21, 졸참나무림과는 평균 0.32로 나타나 아직 전반적으로 종구성이 이질적인 경향이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

To establish the basic unit for the ecological management of the Larix kaempferiplantations in the Baekdudaegan protected area, we classified the vegetation types using TWINSPAN and DCA ordination analysis based on the vegetation information collected from 119 plots and analyzed their spatial arrangement status. Vegetation types were classified into seven types, including Quercus mongolica-Rhododendron schlippenbachii type, Q. mongolica-Lespedeza maximowiczii type, Cornus controversa-Morus australis type, Q. mongolica-Carpinus cordata type, Lindera erythrocarpa-Rosa multiflora type, Q. serrata-Zanthoxylum schinifolium type, and Q. serrata-Sasa borealis type and they have usually reflected differences in the floristic composition according to latitude, elevation, establishment period, operation history, characteristics of the surrounding stands, and degree of disturbance. Furthermore, using the Jaccard coefficient to comparethe floristic composition similarity between Larix kaempferiplantations and surrounding potential natural vegetation (Q. mongolica and Q. serrata forests), although some differences depended on vegetation types, it was 0.21 on average with Q. mongolica forest and 0.32 with Q. serrata forest, indicating that the floristic composition was still heterogeneous.

주제어

표/그림 (11)

그림 Figure 1. Study area (gray shaded area) and sample plots (black circles).
그림 Figure 2. Simplified TWINSPAN classification tree (dendrogram) of Larix kaempferi plantations in the Baekdudaegan protected area. 381 plant species × 119 relevés matrix. For each level of division number of group, numbers of relevés (in boxes) are shown. Type I~VII were defined as main vegetation types of Larix kaempferi plantations and each cluster is characterized by the species that are listed in its column(Aa: Actinidia arguta, As: Artemisia stolonifera, Ay: Athyrium yokoscense, Ca: Calamagrostis arundinacea, Cac: Carpinus cordata, Ccm: Carex ciliato-marginata, Cco: Cornus controversa, Ccr: Castanea crenata, Cj: Callicarpa japonica, Cs: C. siderosticta, Le: Lindera erythrocarpa, Lm: Lespedeza maximowiczii, Ma: Morus australis, Ou: Oplismenus un- dulatifolius, Qal: Quercus aliena, Qd: Q. dentata, Qm: Q. mongolica, Qs: Q. serrata, Rp: Rubus pungens, Rs: Rhododendron schlippenbachii, Sb: Sasa borealis, Si: Stephanandra incisa, So: Styrax obassis, Sps: Spodiopogon sibiricus, Ss: Symplocos sawafutagi, Tr: Tripterygium regelii, Tt: Toxicodendron trichocarpum, Zs: Zanthoxylum schinifolium, Vmv: Veratrum maackii var. japonicum). For full names of types I to VII, see Table 2.
그림 Figure 3. Detrended correspondence analysis (DCA) ordination diagram of 119 plots in the Larix kaempferi plantations. For full names of types Ⅰ to Ⅶ, see Table 2.
표 Table 1. Geographic and topographic positioning of each vegetation of Larix kaempferi plantations classified by TWINSPAN. For full names of VT Ⅰ to Ⅶ, see Table 2.
표 Table 2. Structural characteristics in each vegetation type of Larix kaempferi plantations classified by TWINSPAN.
표 Table 3. Species diversity indices in each vegetation type of Larix kaempferi plantations classified by TWINSPAN. For full names of VT Ⅰ to Ⅶ, see Table 2.
표 Table 4. Number of species(S) and family importance value index (FIVI) for the top 10 dominant families in each vegetation type of Larix kaempferi plantations. For full names of VT I to VII, see Table 2.
표 Table 5. Mean relative importance values (MIV %) of the five most dominant species in each vegetation type of Larix kaempferi plantations. For full names of VT Ⅰ to Ⅶ, see Table 2.
표 Table 6. Indicator species identified by indicator species analysis (IndVal) for each vegetation type (VT) of Larix kaempferi plantations, with the observed indicator value (IV) and significance level (P). Only significant indicator values (P < 0.05) are shown. Significant values, returned by the Monte-Carlo test, are the proportions of randomized trials with an an indicator value equal to or exceeding the observed indicator value (*P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001). For full names of VT I to VII, see Table 2.
그림 Figure 4. Proportion of species for four life-forms (dormancy, radicoid, disseminule and growth) of all plant species occurred in Larix kaempferi plantations.
표 Table 7. Similarity matrix based on Jaccard similarity coefficient and Pearson correlation coefficient (range of values from 0 to 1.0, with values closer to 1.0 indicating increasing similarity) among 7 vegetation types(I~VII) of Larix kaempferi plantations and with the two surrounding oak natural forests (Qm: Quercus mongolica forest, Qs: Quercus serrata forest). For full names of VT I to VII, see Table 2.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 상기의 점을 감안하여 한반도 산림생태계의 핵심축인 백두대간 보호지역에 식재되어 있는 일본잎갈 나무림의 현존식생 유형과 그 생태적 특성을 파악하여 향후 생태계로서의 기능 발휘 및 구조적 다양성을 제고하기 위한 생태적 관리 방안 수립에 필요한 기초자료를 제공하는데 있다.

제안 방법

TWINSPAN으로 분류된 백두대간 보호지역 일본잎갈나무림의 총 7개 유형(TypeⅠ~Ⅶ)별 지표종(indicator species)과 최상위 중요치를 갖는 우점종의 종명을 연명하여 식생유형의 명칭을 규정하고, 식생유형별 지리적 및 지형적 분포 경향과 종조성 및 구조적 특성을 Table 1~6을 바탕으로 기술하였다.

성능/효과

303)이었고 7개 식생유형 중 초본성 식물의 종다양도가 가장 높았다(Table 3). 과별 종수는 국화과가 17종으로 가장 풍부하였고, 백합과와 장미과(Rosaceae)도 각각 14종, 13종으로 비교적 풍부하였다(Table 4). 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 소나무과와 국화과가 모두 8.
306)가 가장 높게 나타났다(Table 3). 과별 종수에서는 국화과(22종)와 장미과(19종)가 가장 풍부하였고, 다른 식생유형에 비해 미나리아재비과(Ranunculaceae)가 아주 풍부한 것이 특징적이었다(Table 4). 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 소나무과(10.
521)으로 7개 식생유형 중 가장 단순하고 낮았다(Table 3). 과별 종수에서는 벼과(Poaceae), 녹나무과(Lauraceae), 참나무과, 단풍나무과, 때죽나무과(Styraceae), 노박덩굴과(Celastraceae), 수국과(Hydrangeaceae)등이 모두 2종으로 비교적 고르게 나타났다. 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 벼과(14.
3°내외의 대개 남향의 사면하부 또는 계곡부에 분포하고 있었다(Table 1). 교목층과 아교목층 수관의 평균 높이와 름은 7개 식생유형 중 가장 높고 큰 것으로 나타났는데, 평균 높이는 각각 24 m, 11 m, 름은 각각 31 cm, 15 cm이었다. 단위면적당 평균 총피도는 244%(목본성 239%, 초본성 5%)이었고, 7개 식생유형 중 초본성 식물의 총피도(5%)가 가장 낮았으나 식생층위 간에는 조릿대가 밀생하는 초본층(90%)이 가장 높게 나타났다(Table 2).
과별 종수에서는 국화과(22종)와 장미과(19종)가 가장 풍부하였고, 다른 식생유형에 비해 미나리아재비과(Ranunculaceae)가 아주 풍부한 것이 특징적이었다(Table 4). 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 소나무과(10.8)가 가장 높았고, 다음으로 장미과(6.8), 물푸레나무과(4.4) 등의 순이었으며, 종 기준에서는 상관 우점종인 일본잎갈나무(40.6)가 다른 유형에 비해 아주 높게 나타났고, 중용수인 층층나무(9.2)와 물푸레나무(6.7)가 상위 중요치를 갖는 것이 특징적이었고, MIV 상위 5종이 전체 MIV값의 64.5%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 산뽕나무 1종이었다(Table 6).
과별 종수에서는 장미과(11종)가 가장 풍부하였고, 다음으로 국화과(8종), 단풍나무과(Aceraceae: 7종) 등의 순이었다. 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 소나무과(14.3), 장미과(13.0), 단풍나무과(11.5)등의 순으로 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관우점종인 일본잎갈나무(25.
과별 종수는 국화과가 17종으로 가장 풍부하였고, 백합과와 장미과(Rosaceae)도 각각 14종, 13종으로 비교적 풍부하였다(Table 4). 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 소나무과와 국화과가 모두 8.7로 가장 높았고, 다음으로 백합과(7.9), 사초과(Cyperaceae: 6.2) 등의 순이었으며, 종 기준에서는 상관 우점종인 일본잎갈나무(35.4)를 제외하면 식생유형 Ⅰ과 마찬가지로 신갈나무(16.6)가 가장 높게 나타났고, MIV 상위 5종이 전체 MIV값의 68.5%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 대사초, 단풍취, 여로, 산박하, 조록싸리 등 5종이었고, 소형지상식물(Nanophanerophytes)인 노린재나무를 제외하면 대개 지중(Geophytes) 또는 반지중(Hemicryptophytes)의 휴면형을 갖는 식물들이었다(Table 6).
과별 종수에서는 백합과(9종)가 가장 풍부하였고, 다음으로 참나무과(6종), 사초과(Cyperaceae: 5종) 등의 순으로 풍부하였다. 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 참나무과(10.1)가 가장 높았고 소나무과(8.9)와 백합과(8.6)도 비교적 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관적 우점종인 일본잎갈나무(35.
과별 종수에서는 백합과(11종)가 가장 풍부하였고, 다음으로 참나무과(7종), 국화과(7종), 콩과(Fabaceae: 4종) 등의 순이었다. 구성종의 평균상대중요치(MIV)는 과 기준에서는 참나무과(16.9)가 가장 높았고 소나무과(11.4)와 백합과(8.5)도 비교적 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관 우점종인 일본잎갈나무(33.
교목층과 아교목층 수관의 평균 높이는 각각 16 m, 7 m, 평균 가슴높이 지름은 각각 26 cm, 8 cm이었다. 단위면적당 평균 총피도는 239%(목본성 205%, 초본성 34%)이었고 다른 식생유형에 비해 아교목층과 관목층이 비교적 높게 나타났다(Table 2). 유관속식물은 41과 63속 82종이 출현하였고, 단위면적당 평균종수와 종다양도는 각각 27종(목본성 17종, 초본성 10종), 2.
교목층과 아교목층 수관의 평균 높이는 각각 18 m, 10 m, 름은 각각 26 cm, 12 cm이었다. 단위면적당 평균 총피도는 271%(목본성 193%, 초본성 78%)로 다른 식생유형에 비해 월등히 높았으며, 특히 초본성 식물이 다른 식생유형에 비해 두 배 이상으로 아주 높게 나타났다(Table 2). 유관속식물은 60과 136속 197종이 출현하였고, 단위면적당 평균종수와 종다양도는 각각 28종(목본성 13종, 초본성 15종), 2.
백두대간 보호지역의 대표적인 인공식생인 일본잎갈나무림에서 수집한 총 119개 조사구의 식생자료를 바탕으로 그 현존식생 유형을 TWINSPAN을 통해 분석한 결과, 총7개 유형으로 분류되었다. Figure 2에서 보면 식생 유형 분류는 Level 3에서 정지되었고, 모든 구분 단계에서 고유값(eigenvalues)이 0.
단위면적당 평균 총피도는 244%(목본성 239%, 초본성 5%)이었고, 7개 식생유형 중 초본성 식물의 총피도(5%)가 가장 낮았으나 식생층위 간에는 조릿대가 밀생하는 초본층(90%)이 가장 높게 나타났다(Table 2). 유관속식물은 24과 26속 31종이 출현하였고, 단위면적당 평균 종수와 종다양도는 각각 16종(목본성 13종, 초본성 2종), 1.626(목본성 1.596, 초본성 0.521)으로 7개 식생유형 중 가장 단순하고 낮았다(Table 3). 과별 종수에서는 벼과(Poaceae), 녹나무과(Lauraceae), 참나무과, 단풍나무과, 때죽나무과(Styraceae), 노박덩굴과(Celastraceae), 수국과(Hydrangeaceae)등이 모두 2종으로 비교적 고르게 나타났다.
단위면적당 평균 총피도는 239%(목본성 205%, 초본성 34%)이었고 다른 식생유형에 비해 아교목층과 관목층이 비교적 높게 나타났다(Table 2). 유관속식물은 41과 63속 82종이 출현하였고, 단위면적당 평균종수와 종다양도는 각각 27종(목본성 17종, 초본성 10종), 2.138(목본성 1.931, 초본성 0.765)로 7개 식생유형 중 가장 풍부하고 높게 나타났으며, 특히 목본성 식물이 다른 식생유형에 비해 보다 풍부하였다(Table 3). 과별 종수에서는 백합과(9종)가 가장 풍부하였고, 다음으로 참나무과(6종), 사초과(Cyperaceae: 5종) 등의 순으로 풍부하였다.
단위면적당 평균 총피도는 234%(목본성 199%, 초본성 35%)이었다(Table 2). 유관속식물은 43과 71속 91종이 출현하였고, 단위면적당 평균 종수와 종다양도는 각각 22종(목본성 15종, 초본성 7종), 1.950(목본성 1.683, 초본성 0.716)이었다(Table 3). 과별 종수에서는 백합과(11종)가 가장 풍부하였고, 다음으로 참나무과(7종), 국화과(7종), 콩과(Fabaceae: 4종) 등의 순이었다.
단위면적당 평균 총피도는 300%(목본성 262%, 초본성 38%)로 7개 식생유형 중 가장 높게 나타났다(Table 2). 유관속식물은 46과 86속 107종이 출현하였고, 단위면적당 평균 종수와 종다양도는 각각 18종(목본성 13종, 초본성 5종), 2.082(목본성 1.820, 초본성 0.811)이었고, 7개 식생유형 중 종균재도(0.730)가 가장 높았다(Table 3). 과별 종수에서는 장미과(11종)가 가장 풍부하였고, 다음으로 국화과(8종), 단풍나무과(Aceraceae: 7종) 등의 순이었다.
단위면적당 평균 총피도는 271%(목본성 193%, 초본성 78%)로 다른 식생유형에 비해 월등히 높았으며, 특히 초본성 식물이 다른 식생유형에 비해 두 배 이상으로 아주 높게 나타났다(Table 2). 유관속식물은 60과 136속 197종이 출현하였고, 단위면적당 평균종수와 종다양도는 각각 28종(목본성 13종, 초본성 15종), 2.083(목본성 1,599, 초본성 1.303)이었고 7개 식생유형 중 초본성 식물의 종다양도가 가장 높았다(Table 3). 과별 종수는 국화과가 17종으로 가장 풍부하였고, 백합과와 장미과(Rosaceae)도 각각 14종, 13종으로 비교적 풍부하였다(Table 4).
단위면적당 평균 총피도는 208%(목본성 186%, 초본성 22%)로 7개 식생유형 중 가장 낮았는데, 특히 초본층이 27%로 아주 낮았다(Table 2). 유관속식물은 72과 167속 360종이 출현하였고, 단위면적당 평균 종수와 종다양도는 각각 23종(목본성 13종, 초본성 10종), 1.708(목본성 1.507, 초본성 0.914)이었고, 7개 식생유형 중 목본성 식물의 종우점도(0.306)가 가장 높게 나타났다(Table 3). 과별 종수에서는 국화과(22종)와 장미과(19종)가 가장 풍부하였고, 다른 식생유형에 비해 미나리아재비과(Ranunculaceae)가 아주 풍부한 것이 특징적이었다(Table 4).
8%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 군집성이 강한 조릿대를 비롯하여 작살나무와 느릅나무 등 모두 3종이었다(Table 6).
7%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 다소 교란된 입지에 생육하는 떡갈나무, 밤나무, 갈참나무, 산초나무, 청미래덩굴, 쥐똥나무, 큰기름새 등 모두 7종이었다(Table 6).
5%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 대사초, 단풍취, 여로, 산박하, 조록싸리 등 5종이었고, 소형지상식물(Nanophanerophytes)인 노린재나무를 제외하면 대개 지중(Geophytes) 또는 반지중(Hemicryptophytes)의 휴면형을 갖는 식물들이었다(Table 6).
4%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 뱀고사리, 털대사초, 주름조개풀, 풀솜대, 으름덩굴, 찔레꽃, 개옻나무 등 모두 7종이었고(Table 6), 이 중 주름조개풀, 풀솜대, 으름덩굴, 찔레꽃 등 주로 동물산포형(animal-dispersal) 종자를 갖는 종들이어서 다른 식생유형에 비해 생물적 간섭을 지속적으로 받고 있는 유형으로 판단되었다.
1%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 풍산포형(wind-dispersal) 종자를 갖는 까치박달과 전나무 그리고 관목성인 국수나무 등 3종이었다(Table 6).
6) 등의 순으로 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관 우점종인 일본잎갈나무(31.2)를 제외하면 졸참나무(11.0)가 단연 높게 나타났고, MIV 상위 5종이 전체 MIV값의 50.8%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 군집성이 강한 조릿대를 비롯하여 작살나무와 느릅나무 등 모두 3종이었다(Table 6).
5)도 비교적 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관 우점종인 일본잎갈나무(33.7)를 제외하면 졸참나무(7.8), 밤나무(6.3), 상수리나무(4.8) 등의 순으로 높게 나타났고, MIV 상위 5종이 전체 MIV값의 56.7%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 다소 교란된 입지에 생육하는 떡갈나무, 밤나무, 갈참나무, 산초나무, 청미래덩굴, 쥐똥나무, 큰기름새 등 모두 7종이었다(Table 6).
5)등의 순으로 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관우점종인 일본잎갈나무(25.7)를 제외하면 고로쇠나무(7.9)와 층층나무(6.2)가 단연 높게 나타났고, MIV 상위 5종이 전체 MIV값의 50.1%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 풍산포형(wind-dispersal) 종자를 갖는 까치박달과 전나무 그리고 관목성인 국수나무 등 3종이었다(Table 6).
6)도 비교적 높게 나타났다(Table 4). 종 기준에서는 상관적 우점종인 일본잎갈나무(35.2)를 제외하면 신갈나무(6.0)와 졸참나무(4.4)가 보다 높게 나타났고, MIV 상위 5종이 전체 MIV값의 53.4%를 차지하고 있었다(Table 5). 이 식생 유형에서 유의한 지표종은 뱀고사리, 털대사초, 주름조개풀, 풀솜대, 으름덩굴, 찔레꽃, 개옻나무 등 모두 7종이었고(Table 6), 이 중 주름조개풀, 풀솜대, 으름덩굴, 찔레꽃 등 주로 동물산포형(animal-dispersal) 종자를 갖는 종들이어서 다른 식생유형에 비해 생물적 간섭을 지속적으로 받고 있는 유형으로 판단되었다.
Level 3에서는 Division 2는 Division 4와 Division 5, 그리고 Division 3은 Division 6의 3개 하위 그룹으로 분리되었고, Division 4는 철쭉꽃이 출현하는 그룹(-)과 조록싸리, 다래, 대사초, 여로 등이 출현하는 그룹(+), Division 5는 산뽕나무가 출현하는 그룹(-)과 까치박달, 쪽동백나무, 국수나무 등이 출현하는 그룹(+), 그리고 Division 6은 털대사초와 뱀고사리가 출현하는 그룹(-)과 떡갈나무, 산초나무, 큰기름새 등이 출현하는 그룹(+)으로 최종 분리되었는데, 대개 미지형, 성립기간, 시업이력, 주변 임분 특성 등의 차이를 반영하고 있었다. 한편, TWINSPAN에 의한 식생분류를 보완하는 방법으로 분류된 각 식생그룹의 공간분포를 파악하기 위해서 조사구간의 이질성을 바탕으로 조사구를 배치하는 DCA 분석을 수행한 결과(Figure 3), 뚜렷하지는 않지만 대개 위도와 해발고도 차이가 영향을 미친 것으로 판단되었다. 제1축을 기준으로 보면 Type Ⅳ와 Type Ⅵ이 다소 불연속적으로 분포하였고, 나머지 Type들은 다소 연속적으로 분포하고 있었고, 제2축을 기준으로 보면 Type Ⅰ~Ⅳ는 일부 조사구를 제외하면 연속적으로 분포하였고, Type Ⅴ~Ⅶ은 다소 불연속적으로 분포하고 있었다.

후속연구

한편, 식생유형 간 구성종의 과 및 종수준에 있어서 MIV값의 차이가 다소 나타났는데, 이는 임분의 조성 시기, 크기, 개체 밀도, 미소환경, 인접 식생 특성, 그리고 교란 정도 등이 복합적으로 영향을 미친 결과로 판단되지만, 향후 매목조사에 의한 임분동태와 생장특성 관련 후속연구가 수행되면 보다 객관적인 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단되었다.

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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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