[논문]백두대간 보호지역 내 아고산 침엽수종(분비나무, 구상나무, 가문비나무)의 분포 현황과 임분 변화 특성

박고은; 김은숙; 정성철; 윤충원; 김준수; 김지동; 김재범; 임종환

doi:10.14578/jkfs.2022.111.1.61

백두대간 보호지역 내 아고산 침엽수종(분비나무, 구상나무, 가문비나무)의 분포 현황과 임분 변화 특성
Distribution and Stand Dynamics of Subalpine Conifer Species (Abies nephrolepis, A. koreana, and Picea jezoensis) in Baekdudaegan Protected Area 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.111 no.1, 2022년, pp.61 - 71

박고은 (국립산림과학원 산림생태연구과) , 김은숙 (국립산림과학원 산림생태연구과) , 정성철 (국립산림과학원 산림생태연구과) , 윤충원 (공주대학교 산림자원학과) , 김준수 (자연과숲연구소) , 김지동 (국립백두대간수목원) , 김재범 (국립산림과학원 산림생태연구과) , 임종환 (국립산림과학원 산림생태연구과)

초록
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백두대간 보호지역 내에 서식하는 분비나무(Abies nephrolepis), 구상나무(A. koreana), 가문비나무(Picea jezoensis)의 분포 현황과 쇠퇴 및 갱신 특성을 파악하기 위해 산림청의 전국 고산 침엽수종 실태조사 자료와 국립산림과학원의 아고산 침엽수종 생육 모니터링 자료를 활용하여 분석했다. 그 결과, 백두대간 보호지역 내의 분비나무, 구상나무, 가문비나무 분포면적은 전국 분포면적의 약 74%(8,035 ha)를 차지하고, 백두대간 내 아고산 칩엽수종 임분은 대부분이 백두대간 핵심지역에 분포하여 백두대간 지역이 아고산 침엽수종의 보전과 복원의 핵심적인 지역임을 확인했다. 그러나 주요 산지 내 아고산 침엽수종의 입목쇠퇴도는 전반적으로 증가하는 추세(4년간 태백산 분비나무는 77.3%, 덕유산 분비나무 29.6%, 지리산 천왕봉 구상나무 45.2%, 지리산 천왕봉 가문비나무는 2년간 47.8% 증가)를 보이고 새로 유입된 어린나무의 양이 소실된 어린나무 양보다 적어서 해당 숲의 존속에 문제가 있음을 확인했다. 한편 지리산 세석지역과 천왕봉에서는 일부 성목의 건강이 회복되고 어린나무 출현 빈도도 증가하는 경향을 보였다. 또한 과거 어린나무 출현빈도가 적고 성목 쇠퇴도가 높았으나 현재 쇠퇴도가 회복된 지역에서 어린나무 출현빈도도 증가한 것으로 나타나 성목의 쇠퇴도가 치수량의 변화와 상호 관련 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 아고산 침엽수종의 보전전략 수립 및 이행시 고려할 요인들에 대한 과학적인 근거를 제시하고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Data from an investigation of vulnerable conifer species in the subalpine zone in Korea obtained by the Korea Forest Service in 2017-2018 and monitoring research conducted by the National Institute of Forest Science since 2014 were used to analyze the status of distribution and growing condition of three major conifer species (Abies nephrolepis, Abies koreana, and Picea jezoensis) in the subalpine zone in the Baekdudaegan protected area. The distribution area of the studied species in the Baekdudaegan protected area was ca. 74% (8,035 ha) of the total distribution area in Korea, indicating that Baekdudaegan is a core area for conservation and restoration of subalpine conifer species. From decline index [A. nephrolepis in Mt. Taebaeksan and Mt. Deogyusan increased by 77.3% and 29.6%, respectively; A. koreana in Mt. Jirisan (Chunwangbong Peak) increased by 45.2% in four years; and P. jezoensis in Mt. Jirisan (Chunwangbong Peak) increased by 47.8% in two years] and seedling frequency (lower frequency of newly recruited seedlings than dead seedlings) results, the studied species are expected to face difficulties in sustainability. In contrast, at Mt. Seseoksan and Chunwangbong Peak in Mt. Jirisan, the health of trees and seedling frequency showed a partial tendency to recover and increase. In addition, we identified the relationship between the decline index and seedling frequency. These results will support the implementation of conservation strategies for vulnerable conifer species in the subalpine zone.

주제어

표/그림 (15)

그림 Figure 1. National survey areas (a) of subalpine conifer forests (Kim et al., 2017) and Baekdudaegan Protected Area (b).
표 Table 1. Canopy density class of subalpine conifer trees.
그림 Figure 2. Distribution area of subalpine conifer tree species. Different colors in each bar indicate canopy density of the species. (AK: Abies koreana, AN: A. nephrolepis, PJ: Picea jezoensis)
그림 Figure 3. Ratio of distribution area in core/buffer zone in Baekdudaegan area. (AK: Abies koreana, AN: A. nephrolepis, PJ: Picea jezoensis)
표 Table 2. Status of the monitoring sites on coniferous tree species in major subalpine zone in the Baekdudaegan.
그림 Figure 4. Distribution of three conifer tree species in Baekdudaegan area.
표 Table 3. Distribution area of conifer tree species in Baekdudaegan area. (unit: ha)
그림 Figure 5. Change tendency of the Decline Index. (AN: Abies nephrolepis, AK: A. koreana, PJ: Picea jezoensis)
표 Table 4. Changes of the mean Decline Index of coniferous tree species in major subalpine zone in the Baekdudaegan.
그림 Figure 6. TWI in monitoring sites on conifer tree species.
표 Table 5. Changes of the mean crown vitality of coniferous tree species in Taebaeksan, Deogyusan and Jirisan mountains.
표 Table 6. Rate of change on the health condition(%) during four year.
그림 Figure 7. Frequency changes of seedlings. (AN: Abies nephrolepis, AK: A. koreana, PJ: Picea jezoensis)
표 Table 7. Frequency change of conifer tree species seedlings in major subalpine zone in the Baekdudaegan. (unit: n/ha)
그림 Figure 8. Relationship between the Decline Index changes and the seedlings's frequency changes. (AN: Abies nephrolepis, AK: A. koreana, PJ: Picea jezoensis)

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 백두대간 보호지역 내에 서식하는 아고산 침엽수종 3종(분비나무, 구상나무, 가문비나무)의 분포 현황과 쇠퇴 및 갱신특성을 파악하는 것을 목표로 하였으며, 산림청의 전국 고산 침엽수종 실태조사 자료와 국립산림과학원의 아고산 침엽수종 생육 모니터링 자료를 함께 이용하여 현황 파악이 가능했다.
본 연구에서는 백두대간 핵심지역 및 완충지역 내 현존하는 아고산 침엽수종의 분포 현황을 파악하고 대표 산지의 입목쇠퇴도와 어린나무 출현빈도의 변화 추이를 구명함으로써 해당 지역에서의 아고산 침엽수종 보전전략 마련의 과학적인 근거를 제시하고자 한다.
어린나무 출현빈도 변화에 영향을 주는 요인을 파악하기 위해 성목의 쇠퇴도 변화와의 관계를 살펴보았다. 지리산 천왕봉의 구상나무는 입목쇠퇴도가 증가한 곳에서 어린나무의 출현빈도가 감소하는 경향을 보인 반면[Figure 8(c)], 태백산의 분비나무와 덕유산의 구상나무의 경우 입목쇠퇴도가 증가한 곳에서 어린나무 출현빈도도 증가하는 경향을 보였다[Figure 8(a), (b)].

제안 방법

그리고 조사구 내 어린나무의 묘고급을 총 4단계로 구분(10 cm미만, 10 cm이상 50 cm미만, 50 cm이상 100 cm 미만, 100 cm이상), ha당 본수로 환산한 전체 출현빈도 자료를 활용하여 어린나무 동태를 분석하였다. 또한 의미있는 변화가 감지되는 지역과 수종에 대해서는 그러한 변화가 지형습윤지수와 어떠한 관계에 있는지 추가 분석하였다.
아고산 침엽수종 분포지도에는 임분별 수종과 수관밀도등의 속성정보가 포함되어 있는데, 여러 침엽수종이 혼재해 서식하는 경우가 많기 때문에 수종을 판독하여 임분 내에서 가장 차지하는 면적이 넓은 침엽수종을 1수종, 그 다음으로 면적이 넓은 침엽수종을 2수종으로 구분하였다. 또한 1수종, 2수종 각각의 수관밀도를 파악하였다. 아고산 침엽수종은 낮은 밀도로 분포하는 경우도 많기 때문에, Table 1과 같이 수관밀도를 세분화하여 구분하였다.
그리고 조사구 내 어린나무의 묘고급을 총 4단계로 구분(10 cm미만, 10 cm이상 50 cm미만, 50 cm이상 100 cm 미만, 100 cm이상), ha당 본수로 환산한 전체 출현빈도 자료를 활용하여 어린나무 동태를 분석하였다. 또한 의미있는 변화가 감지되는 지역과 수종에 대해서는 그러한 변화가 지형습윤지수와 어떠한 관계에 있는지 추가 분석하였다. 지형습윤지수는 30 m × 30 m 해상도의 우리나라 수치지형도(digital elevation model, DEM)를 활용하여 산출하였다.
아고산 침엽수종 분포지도에는 임분별 수종과 수관밀도등의 속성정보가 포함되어 있는데, 여러 침엽수종이 혼재해 서식하는 경우가 많기 때문에 수종을 판독하여 임분 내에서 가장 차지하는 면적이 넓은 침엽수종을 1수종, 그 다음으로 면적이 넓은 침엽수종을 2수종으로 구분하였다. 또한 1수종, 2수종 각각의 수관밀도를 파악하였다.

대상 데이터

아고산 침엽수종은 낮은 밀도로 분포하는 경우도 많기 때문에, Table 1과 같이 수관밀도를 세분화하여 구분하였다. 본 연구의 대상수종인 구상나무(A. koreana, AK), 분비나무(A.

이론/모형

지형습윤지수는 30 m × 30 m 해상도의 우리나라 수치지형도(digital elevation model, DEM)를 활용하여 산출하였다.

성능/효과

4년간 평균 입목쇠퇴도가 증가한 태백산 분비나무의 수관활력도가 약 18% 감소하고(p<0.05), 평균 입목쇠퇴도가 감소한 세석의 구상나무는 수관활력도가 약 45% 증가하였으나(p<0.05), 덕유산의 구상나무, 지리산 천왕봉의 구상나무와 가문비나무의 수관활력도는 4년간 통계적으로 유의한 변화를 보이지 않았다(Table 5).
구상나무는 지리산, 덕유산, 분비나무는 설악산, 오대산-계방산, 태백산-청옥산-구룡산, 가문비나무는 지리산, 오대산-계방산에 주로 분포하고 있다. 구상나무는 속리산부터 지리산까지 분포하고 있고, 분비나무는 속리산 위쪽부터 고위도에 분포하는 것으로 나타났다(Table 3, Figure 4). 가문비나무의 분포 위도는 지리산부터 오대산까지 더 넓게 분포하고 있지만, 타 수종에 비해 분포면적이 협소했다.
그 결과, 백두대간 보호지역 내 분포하는 분비나무, 구상나무, 가문비나무 분포 면적은 8,035 ha로, 전국 분포면적의 약 74%를 차지하고, 백두대간 내 아고산 칩엽수종임분은 대부분이 백두대간 핵심지역에 분포하는 것으로 확인되었다. 즉, 백두대간지역은 아고산 침엽수종 보전과 복원에 핵심적인 지역이라는 것을 알 수 있었다.
그 밖의 설악산, 계방산의 분비나무, 가문비나무는 평균 입목쇠퇴도의 변화 정도가 통계적인 유의성을 보이지 않았다(p>0.05).
또한 지리산 천왕봉 구상나무의 경우 어린나무 출현빈도 변화량을 결정하는 요인이 보다 정량적으로 확인되었다. 어린나무 출현빈도(Seedling' Frequency, SF)의 변화(△SF)는 과거 어린나무 출현빈도와 성목 쇠퇴도(Decline Index, DI), 성목 쇠퇴도 변화량(△DI)에 따라 결정되었다.
9%가 백두대간 보호구역 내에 분포하고 있다 (Figure 3). 또한, 백두대간 내 아고산 칩엽수종 임분은 대부분이 백두대간 핵심지역에 분포(구상나무 97.2%, 분비나무 85.9%, 가문비나무 98.3%)하는 것으로 확인되었다.
밀도별로 보았을 때, 아고산 침엽수종의 수관밀도가 25%이상 차지하는 중ㆍ고밀도의 임분은 구상나무는 전체 구상나무 분포지 중 28.1%(1,498 ha), 분비나무는 6.6%(165 ha). 가문비나무는 54.
백두대간보호지역 내 분포하는 아고산 침엽수종 임분 전체 면적은 8,035 ha, 수종별로는 구상나무 5,336 ha, 분비나무 2,511 ha, 가문비나무 319 ha이었다(Figure 2). 전국 고산 침엽수종 실태조사에 따라 전국 고산 지역의 구상나무, 분비나무, 가문비나무 분포 면적은 약 10,878 ha였는데, 그 중 73.
백두대간의 주요 산지 내 아고산지역 교목성 침엽수종인 분비나무, 구상나무, 가문비나무의 평균 입목쇠퇴도의 변화를 분석한 결과(Table 4, Figure 5), 2016년 대비 2020년에 태백산 분비나무는 77.3%, 덕유산 분비나무는 29.6% 증가하였다. 지리산 전체 모니터링 조사구 내 구상나무와 가문비나무의 2015년 대비 2019년의 평균 입목쇠퇴도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나(p>0.
세 지역의 조사 시기별 어린나무의 전체 출현빈도의 변화를 종합하여 볼 때, 기간 내에 새로 유입된 어린나무의 양이 진계생장하거나 고사로 감소한 어린나무 양보다 적은 것으로 판단된다.
수간 건강 상태의 변화를 분석해본 결과(Table 6), 4년간 네 지역의 건전목의 70% 이상이 유지되었으나, 수간의 상태가 불량해지거나 고사하는 개체가 증가했다(p<0.05)
7%, 33%씩 감소하였다[Figure 7(c)]. 수종별 묘고급 분포에 따르면 구상나무는 매 조사 시기 마다 역J형의 분포를 보이고 있으나, 기간 내에 묘고 10 cm 미만의 개체수가 약 18.7% 줄었다. 가문비나무는 제1차기와 3차기 조사에서 종형을 띠고 있는데, 역시 묘고 10 cm 미만의 개체수는 16.
백두대간보호지역 내 분포하는 아고산 침엽수종 임분 전체 면적은 8,035 ha, 수종별로는 구상나무 5,336 ha, 분비나무 2,511 ha, 가문비나무 319 ha이었다(Figure 2). 전국 고산 침엽수종 실태조사에 따라 전국 고산 지역의 구상나무, 분비나무, 가문비나무 분포 면적은 약 10,878 ha였는데, 그 중 73.9%가 백두대간 보호구역 내에 분포하고 있다 (Figure 3). 또한, 백두대간 내 아고산 칩엽수종 임분은 대부분이 백두대간 핵심지역에 분포(구상나무 97.
그 결과, 백두대간 보호지역 내 분포하는 분비나무, 구상나무, 가문비나무 분포 면적은 8,035 ha로, 전국 분포면적의 약 74%를 차지하고, 백두대간 내 아고산 칩엽수종임분은 대부분이 백두대간 핵심지역에 분포하는 것으로 확인되었다. 즉, 백두대간지역은 아고산 침엽수종 보전과 복원에 핵심적인 지역이라는 것을 알 수 있었다.
지리산 전체 모니터링 조사구 내 구상나무와 가문비나무의 2015년 대비 2019년의 평균 입목쇠퇴도는 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으나(p>0.05), 지리산 내 세부 지역별로는 차이를 보이는 곳이 있었다
6%가 살아있으나 수간이 부러지거나 기울어져 4년 사이 수간 건강도가 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 지리산 천왕봉의 구상나무는 건전목 중 22.1%가 고사, 7.4%의 수간상태가 불량해졌고, 가문비나무는 11.9%의 수간상태가 불량해지고 8.6%가 고사하였다. 반면 조사 대상지 가운데 평균 입목쇠퇴도가 감소한 것으로 나타난 세석의 구상나무도 건전목 가운데 6.
성목의 쇠퇴도와 어린나무의 발생량 등에서 아고산 침엽수종 생육의 문제가 있음이 지속적으로 확인되고 있지만, 생육이 개선되거나 어린나무 발생이 증가하는 현상도 한편에서 나타나고 있는 점을 주목해야 한다. 지형적으로 수분조건이 상대적으로 양호한 지리산 세석지역의 쇠퇴도가 감소한 것과, 지리산 천왕봉 지역에서 과거에는 성목의 쇠퇴도가 높고 어린나무 빈도도 낮았던 지역이 성목의 쇠퇴도 회복과 함께 어린나무 발생량이 증가하는 특성을 보이는 것도 확인되었다. 이러한 성목의 건강 회복과 어린나무 발생 조건에 대한 명확한 영향요인은 아직 확실히 구명되지 않은 상태이며 이에 대한 해답을 얻기 위해 장기적인 모니터링이 수행되고 있다.
05). 태백산 분비나무는 건전목 중 13.7%가 고사, 신규고사목 중 약 55%가 선 채로 고사하였으며, 덕유산 구상나무는 건전목 중 5.9%가 고사, 4.6%가 살아있으나 수간이 부러지거나 기울어져 4년 사이 수간 건강도가 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 지리산 천왕봉의 구상나무는 건전목 중 22.

후속연구

온도상승 등 기후조건의 변화에 따라 적정 생육서식지의 범위가 점차 축소되고 있는 구상나무, 분비나무, 가문비나무 등 아고산 침엽수종의 경우, 종의 보전을 위해서는 현지내와 현지외 보전방안을 모두 함께 마련할 필요가 있다. 현지외 보전을 위해서는 유전다양성을 고려하여 다양한 지역의 종자를 충분히 채취하고, 현지의 생육환경 특성을 고려하여 적정한 지역에 현지외보존원을 조성하는 것이 필요하다.
성목의 건강과 관련해서는 지형, 토양, 미세기후 특성이 중요하며 어린나무 출현과 관련해서는 종자공급을 위한 성목의 상태, 종자 발아 및 활착에 적합한 숲바닥 환경, 어린나무의 활착, 생존과 생장에 적합한 미기상 환경 및 경쟁수종의 영향 등 다양한 요인이 고려되어야 한다. 이러한 세부적인 특성에 따라 현지내에서 장기적으로 보전해야 할 대상지를 선정하거나 생육환경을 개선하는 방향을 제시할 수 있다.
현지외 보전을 위해서는 유전다양성을 고려하여 다양한 지역의 종자를 충분히 채취하고, 현지의 생육환경 특성을 고려하여 적정한 지역에 현지외보존원을 조성하는 것이 필요하다. 현지내 보전을 위해서는 현재 생육이 양호하거나 입목의 건강이 회복되고 있는 지역의 특성을 보다 세부적으로 파악해야 한다. 성목의 건강과 관련해서는 지형, 토양, 미세기후 특성이 중요하며 어린나무 출현과 관련해서는 종자공급을 위한 성목의 상태, 종자 발아 및 활착에 적합한 숲바닥 환경, 어린나무의 활착, 생존과 생장에 적합한 미기상 환경 및 경쟁수종의 영향 등 다양한 요인이 고려되어야 한다.

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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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