[논문]아까시나무 임분의 시계열적 생장 모니터링 및 벌기령 도출

김재엽; 김소라; 송정은; 성상민; 임종수; 손영모

doi:10.14578/jkfs.2022.111.4.613

아까시나무 임분의 시계열적 생장 모니터링 및 벌기령 도출
Periodic Growth Monitoring and Final Age at Maturity in a Robinia pseudoacacia Stand 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.111 no.4, 2022년, pp.613 - 621

김재엽 (한국산지보전협회 산지연구본부) , 김소라 (한국산지보전협회 산지연구본부) , 송정은 (한국산지보전협회 산지연구본부) , 성상민 (한국산지보전협회 산지연구본부) , 임종수 (국립산림과학원 산림ICT연구센터) , 손영모 (한국산지보전협회 산지연구본부)

초록
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본 연구는 5차, 6차, 7차 국가산림조사 자료 중 아까시나무가 우점종인 표본점을 수집하여, 산림조사 차수별, 기후대별(온대 북부, 온대중부, 온대남부, 난대지역), 해발고별(100 m 단위) 흉고직경, 입목본수, ha당 재적 및 지위지수의 변화를 구명하고자 하였다. 또한 용재로서 사용을 위한 기준인 벌기령을 산정하였다. 그리고 변화 구명은 통계처리 기법 중 분산분석과 Duncan 검정으로서 이행하였다. 흉고직경의 변화를 보면, 당연히 산림조사 차수에 따라 증가하였고, 기후대별로는 온대남부 지역에서 가장 생장이 좋지 않았으며, 해발고별로는 301-400 m 지점에서 가장 생장이 떨어지는 것으로 나타났다. ha당 입목밀도는 산림조사 차수별, 해발고에 따라서 서로 간 차이를 보이지 않았으며, 온대중부 지역에서 밀도가 가장 높고, 온대남부 지역이 가장 낮은 밀도를 보였다. ha당 임분재적은 산림조사 차수에 따라 증가하였고, 온대북부·온대중부 지역과 온대남부·난대 지역으로 크게 두 그룹으로 구분되며, 해발고 201-300 m에서 재적생장량이 가장 높았다. 지위지수는 ha당 임분재적 변화와 유사한 결과를 보여 주었다. 그리고 아까시나무의 ha당 재적변화를 알 수 있는 생장량 곡선은 Weibull 함수식으로 추정하였으며, 임분재적은 임령 50-60년에 이를 때 약 200 m³에 달할 것으로 예측되었다. 아까시나무를 밀원 자원이 아닌 용재로 이용하기 위한 기준인 재적수확최대벌기령을 계산한 결과 34년으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The study aim was to investigate changes in the diameter, number of standing trees, stand volume per ha and site index by the forest survey order, climate zone (northern temperate, central temperate, southern temperate, and warm temperate regions), and altitude in 100 m intervals) by collecting samples of Robinia pseudoacacia from the fifth, sixth, and seventh national forest survey datasets. The rotation cutting age, which is a standard used for wood, was calculated. The changes were statistically analyzed by performing ANOVA and the Duncan multiple test. Diameter growth naturally increased according to the forest survey order and was lowest in the southern temperate region by climate zone and lowest at the 301-400 m altitude. The number of standing trees per ha did not change according to the forest survey order and altitude, and the density was highest in the central temperate region and lowest in the southern temperate region. The stand volume per ha increased according to the forest survey order, and the climate zone was divided into two groups: ① northern temperate region and central temperate region, ② southern temperate region and warm temperate region. The stand volume growth was highest at the 201-300 m point. Thesite index showed results similar to the change pattern of the stand volume per ha. The growth curve, which can be seen by the change in stand volume per ha, was estimated by applying theWeibull formula, and the stand volume per ha was estimated to reach approximately 200 m3/ha at 50-60 years. The rotation of the highest production in volume, which is the standard for using trees as wood rather than honey sources, was calculated to be 34 years.

주제어

표/그림 (11)

표 Table 1. General characteristic of Robinia pseudoacacia sample plots.
표 Table 2. ANOVA procedure table between DBH growth and forest survey order, climate zone, altitude.
표 Table 3. Duncan test grouping for environmental variables affecting DBH growth.
표 Table 4. ANOVA procedure table between tree numbers per ha and forest survey order, climate zone, altitude.
표 Table 5. Duncan test grouping for environmental variables affecting standing tree numbers per ha.
표 Table 6. ANOVA procedure table between stand volume per ha and forest survey order, climate zone, altitude.
표 Table 7. Duncan test grouping for environmental variables affecting stand volume per ha.
표 Table 8. ANOVA procedure table between site index and forest survey order, climate zone, altitude.
그림 Figure 1. Volume growth curve and residual distribution using Weibull formula in Robinia pseudoacacia stand.
표 Table 9. Duncan test grouping for environmental variables affecting site index.
그림 Figure 2. Mean annual increment curve and current annual increment curve in Robinia pseudoacacia stand.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 5·6·7차 국가산림자원조사 표본점 조사자료 중 밀원식물인 아까시나무를 대상으로, 이 수종이 시간의 경과에 따라 그리고 생태적 위치 및 해발고 등에 따라 어떠한 생장변화가 일어나는 지를 파악하여, 향후 밀원식물로서의 존치 가능성, 입지 및 환경변화에 따른 생육 가능성 등을 탐지해 보고자 하였다. 또한 임분생장추정식과 재적수확최대벌기령을 제시하여 현존 아까시나무 임분의 전주기적 생장 형태와 용재로서의 이용 시점 등을 파악해 봄으로써, 아까시나무 임분의 관리에 대한 향후 경영의사 결정에 도움이 되고자 하였다.
본 연구는 5·6·7차 국가산림자원조사 표본점 조사자료 중 밀원식물인 아까시나무를 대상으로, 이 수종이 시간의 경과에 따라 그리고 생태적 위치 및 해발고 등에 따라 어떠한 생장변화가 일어나는 지를 파악하여, 향후 밀원식물로서의 존치 가능성, 입지 및 환경변화에 따른 생육 가능성 등을 탐지해 보고자 하였다
본 연구는 밀원식물로 널리 알려진 아까시나무에 대해 시계열적 국가산림조사 자료를 활용하여 수평적 및 수직적 생육 위치에 따른 직경과 본수, 재적의 변화, 지위지수가 주기 조사에 따라 얼마나 변하는지, 그리고 벌기령을 도출함으로써 이 수종에 대한 생태적, 생장적인 관리 기준으로 삼고자 하였다.

제안 방법

그리고 선정된 최적 생장식을 적용하여 임령별 생장곡선 도출 및 재적의 연평균생장량 및 연년생장량 등을 계산하였으며, 이 결과로서 아까시나무가 밀원식물 대상 수목으로서의 기능 뿐만아니라 생활 용재로서의 활용 가치 정립을 위하여 재적수확최대벌기령을 산정하였다.
지위지수(site index)는 임지생산력을 나타내는 산림경영 상 주요한 지표이므로, 이에 대한 산지별 정보를 획득하는 것은 중요한 일이다. 임지생산력은 개개 입목의 생장뿐만아니라 건강성, 활력도 등과 관계되므로 밀원식물인 아까시나무에 대한 표본점별 지위지수를 파악하고, 시기별, 지역별 등에 따라 지위지수가 변화하는 것이 바로 꿀생산 등과 관계되므로 이를 분석하였다.
흉고직경 등 4가지 생장 인자는 3개의 집단(5차, 6차, 7차 조사)간 물질적 생장량 변화 비교, 생장대별 수평적 비교를 위한 기후대별(난대, 온대남부, 온대중부, 온대북부) 생장 변화 검증, 수직적 비교를 위한 해발고별(100 m 단위) 생장변화 검증을 실시하였다. 이러한 분석은 3개 집단이상의 상호간 비교이므로 분산분석(Analysis of Variance, ANOVA)을 적용시켰으며, 유의수준 5%에서 분석의 타탕성을 검증하였다(Kim, 2000; Huh, 1994).

대상 데이터

5년 주기로 조사된 동일 표본점의 5차, 6차, 7차 임분생장 자료 중 흉고직경, ha당 입목본수, ha당 재적 그리고 지위지수의 자료를 분석 대상으로 삼았다. 그 중 지위지수의 경우는 표본점의 임령과 우세목 수고를 이용, Kim et al.
본 연구에 사용된 자료는 5·6·7차에 걸쳐 수행된 국가산림자원조사(2006~2020년)에서 아까시나무 표본점으로 구분된 자료를 선택 취합하였다

데이터처리

이러한 분석은 3개 집단이상의 상호간 비교이므로 분산분석(Analysis of Variance, ANOVA)을 적용시켰으며, 유의수준 5%에서 분석의 타탕성을 검증하였다(Kim, 2000; Huh, 1994). 그리고 집단간의 유의차는 다중범위 검정법 중 하나인 Duncan test로서 알아 보았으며, 이러한 분석을 위한 통계처리 프로그램은 SAS(Statistical Analysis System)의 ver. 6.
흉고직경 등 4가지 생장 인자는 3개의 집단(5차, 6차, 7차 조사)간 물질적 생장량 변화 비교, 생장대별 수평적 비교를 위한 기후대별(난대, 온대남부, 온대중부, 온대북부) 생장 변화 검증, 수직적 비교를 위한 해발고별(100 m 단위) 생장변화 검증을 실시하였다. 이러한 분석은 3개 집단이상의 상호간 비교이므로 분산분석(Analysis of Variance, ANOVA)을 적용시켰으며, 유의수준 5%에서 분석의 타탕성을 검증하였다(Kim, 2000; Huh, 1994). 그리고 집단간의 유의차는 다중범위 검정법 중 하나인 Duncan test로서 알아 보았으며, 이러한 분석을 위한 통계처리 프로그램은 SAS(Statistical Analysis System)의 ver.

이론/모형

5차~7차에 걸쳐 조사된 아까시나무 군락지에 대한 각 표본점의 임령과 ha당 재적을 가지고 비선형 생장추정식을 도출하고자, Chapman-Richards model, Schumacher model, Weibull model 등을 적용시켰으며, 이중 적합도 및 찬차 등을 고려하여 최적식을 선정하였다(Chapman, 1961; Clutter et al., 1983; Richards, 1959; Schumacher, 1939; Weibull, 1952).
5년 주기로 조사된 동일 표본점의 5차, 6차, 7차 임분생장 자료 중 흉고직경, ha당 입목본수, ha당 재적 그리고 지위지수의 자료를 분석 대상으로 삼았다. 그 중 지위지수의 경우는 표본점의 임령과 우세목 수고를 이용, Kim et al.(2022)이 제시한 임령 30년 기준의 지위지수 추정식을 적용시켜 계산하였다.

성능/효과

수종별 산림 내 지위지수는 본래 잘 변하지 않는 특징이 있으나, 5차, 6차, 7차 산림조사에 따라 변함을 알 수 있었다. 7차 산림조사의 결과가 아까시나무의 지위지수가 최대임을 알 수 있었으며, 이는 임령이 변화됨에 따라 우세목의 수고가 급격히 생장했음을 보여 주는 결과라 볼 수 있다. Kim et al.
Table 1에 의하면, 우리나라에 생육하는 아까시나무 군락은 최고 약 800 m까지 분포하고 있으나 주로 200 m 주변의 산지에 다수가 생육하고 있었으며, 위치한 군락지의 평균적인 경사도는 24°선, 그리고 군락에 접근할 수 있는 지표라 볼 수 있는 ‘지리(location locality)’ 즉, 도로(임도포함)로 부터는 약 320 m 떨어진 지역에 주로 분포하고 있는 것으로 나타났다.
그리고 해발고별로도 입목밀도의 변화는 나타나지 않는 것으로 분석되어, 아까시나무가 분포하는 산지의 높낮이에 따라 입목밀도는 별다른 차이가 없음을 알 수 있었다. 그러나 일종의 생태권역을 평면적으로 나누어 4개 기후대별(온대남부, 중부, 북부, 난대)로 입목밀도를 분석한 결과, 온대 중부권이 가장 높은 ha당 입목밀도(약 1,111,본)를 갖는 것으로 나타났고, 온대북부와 난대권역 간에 밀도 차이가 있는 것으로 나타났다. 다만 온대남부는 약 1,081본으로, 온대중부와 온대남부 간의 밀도는 유의적인 차이가 없는 것으로 분석되었다.
, 2006). 그리고 기후대별로는 온대 북부, 온대 중부, 난대 지역에서는 생장 차가 없으나, 온대 남부지역의 흉고생장은 앞선 3개 기후대보다는 저조한 것으로 나타났다. 해발고별로는 300 m 이하 지역에서는 흉고직경 생장이 거의 유사하나, 그 이상일 때는 생장이 떨어져, 향후 산지에서의 아까시나무 조성 시 의사결정에 참고해야 할 것이다.
그리고 해발고별로도 입목밀도의 변화는 나타나지 않는 것으로 분석되어, 아까시나무가 분포하는 산지의 높낮이에 따라 입목밀도는 별다른 차이가 없음을 알 수 있었다. 그러나 일종의 생태권역을 평면적으로 나누어 4개 기후대별(온대남부, 중부, 북부, 난대)로 입목밀도를 분석한 결과, 온대 중부권이 가장 높은 ha당 입목밀도(약 1,111,본)를 갖는 것으로 나타났고, 온대북부와 난대권역 간에 밀도 차이가 있는 것으로 나타났다.
기후대별로는 온대북부와 중부에서 아까시나무 임분의 지위지수는 차이가 없음을 알 수 있었으며, 난대지역과 온대 남부지역 역시 서로 간 지위지수의 차이는 없는 것으로 분석 결과 나타났다. 그리고 온대 중부권 이북과 온대 남부권 이남은 두 그룹 간 지위지수가 차이가 있는 것으로 분석되었다.
기후대별로는 온대북부와 중부에서의 재적생장은 차이가 없음을 알 수 있었으며, 온대 남부와 난대 지역 역시 서로 간 재적생장 차이는 없는 것으로 나타났다. 다만, 온대 중부권 이북과 온대 남부권 이남은 두 그룹 간 재적생장이 지역별로 나타나는 것으로 분석되었다.
아까시나무의 수평적인 생육기준인 기후대별 생장차이, 수직적인 생육기준인 해발고에 따른 생장차이, 그리고 시기별 생육기준인 산림조사 차수별(5년 주기, 5차·6차·7차 조사) 생장 차이를 비교한 결과, 당연히 각 기준별로 차이가 나타났다. 다만, ha당 입목밀도의 경우, 조사 주기별 변화를 분석한 결과, 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 해발고별로도 유의적인 차이가 없음을 알 수 있었다. 이것은 맹아갱신이 수없이 일어나는 아까시나무가 시간이 지남에 따라 개체목의 죽는 비율(고사율)도 그 만큼 일어나고 있음을 유추할 수 있었으며, 해발고에 따라서 본수 변화를 알 수 없다는 것은, 현재 아까시나무 군락의 생존 문제에 있어서 해발의 높낮이에는 그다지 영향을 받지 않음을 알 수 있는 결과였다.
산림청에서의 기타 활엽수에 대한 공·사유림 기준 벌기령을 40년으로 정하고 있는데, 이번 분석에서는 재적수확최대벌기령이 34년으로 계산되어, 산림청의 기준 벌기령을 사용하여도 시기적으로 경영효율적으로 최대의 재적수확을 가져오는 데는 별다른 문제가 없을 것으로 판단된다.
다만, 온대 중부권 이북과 온대 남부권 이남은 두 그룹 간 재적생장이 지역별로 나타나는 것으로 분석되었다. 아까시나무 산지의 높낮이별로는 해발 201~300 m 일 때가 재적생장이 가장 양호한 것으로 나타났으며, 그 외 해발고별로는 유의적인 재적생장 차이를 보이지 못하였다.
아까시나무의 수평적인 생육기준인 기후대별 생장차이, 수직적인 생육기준인 해발고에 따른 생장차이, 그리고 시기별 생육기준인 산림조사 차수별(5년 주기, 5차·6차·7차 조사) 생장 차이를 비교한 결과, 당연히 각 기준별로 차이가 나타났다
한편, 우리가 계산한 아까시나무 임분의 재적수확최대 벌기령이 34년이었는데, 산림청의 공 · 사유림의 기타 활엽수 벌기령(40년)과 별반 차이가 나지 않는 것임을 알 수 있다.

후속연구

밀원식물로서 현재까지도 가장 각광받는 아까시나무이지만, 영구적으로 밀원식물로서의 역할을 할 수는 없으므로, 일정 시기가 되면 용재로서 활용할 수 있는 즉, 최적의 목재수확 시기에 대한 기준을 도출할 필요도 있다. 산림청에서의 기타 활엽수에 대한 공·사유림 기준 벌기령을 40년으로 정하고 있는데, 이번 분석에서는 재적수확최대벌기령이 34년으로 계산되어, 산림청의 기준 벌기령을 사용하여도 시기적으로 경영효율적으로 최대의 재적수확을 가져오는 데는 별다른 문제가 없을 것으로 판단된다.
다만 본 연구를 수행하면서 아쉬운 점은 국가산림조사 자료에 수많은 학술적, 산림경영적인 정보가 내재되어 있음에도 불구하고, 이를 이용하는 사람은 일부에 국한되어 있다는 사실이다. 앞으로 8차, 9차, 그 이상의 국가산림조사 자료의 질 높은 축적과 다양한 자료 활용을 기대한다.
(1992)은 최적수확 최대가 되는 시점에서의 연평균생장량의 곡선 변화가 그다지 크게 나타나지 않으므로, 주변의 경제적, 환경적인 상황을 고려하여 벌기령을 10~20년 당기거나 늦추어 벌채하여도 그 목적을 달성할 수 있다고 밝힌 바 있다. 이에 따라 아까시나무의 재적수확 최대를 기대하고자 한다면, 임령 34년을 기준으로 해당하는 산림 경영에 맞게 앞뒤로 융통성있게 벌기령을 정할 수가 있을 것이다. 한편, 아까시나무 임령이 34년 경일 때가 수고, 재적생장 및 수세도 가장 우세할 것이므로 밀원식물로서의 꿀 생산량도 가장 많은 시기일 것으로 예측하며, 이에 대한 연구는 추가적으로 이루어져야 할 것이다.
이에 따라 아까시나무의 재적수확 최대를 기대하고자 한다면, 임령 34년을 기준으로 해당하는 산림 경영에 맞게 앞뒤로 융통성있게 벌기령을 정할 수가 있을 것이다. 한편, 아까시나무 임령이 34년 경일 때가 수고, 재적생장 및 수세도 가장 우세할 것이므로 밀원식물로서의 꿀 생산량도 가장 많은 시기일 것으로 예측하며, 이에 대한 연구는 추가적으로 이루어져야 할 것이다.
그리고 기후대별로는 온대 북부, 온대 중부, 난대 지역에서는 생장 차가 없으나, 온대 남부지역의 흉고생장은 앞선 3개 기후대보다는 저조한 것으로 나타났다. 해발고별로는 300 m 이하 지역에서는 흉고직경 생장이 거의 유사하나, 그 이상일 때는 생장이 떨어져, 향후 산지에서의 아까시나무 조성 시 의사결정에 참고해야 할 것이다.

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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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