[논문]산청군 고령토 광산 복원지와 인접 소나무 임분의 토양양분 저장량 및 잎 양분 농도 비교

김경태; 김춘식

doi:10.14578/jkfs.2022.111.2.234

산청군 고령토 광산 복원지와 인접 소나무 임분의 토양양분 저장량 및 잎 양분 농도 비교
Comparisons of Foliar Nutrient Concentrations and Soil Nutrient Stocks Between Restoration Areas and Adjacent Red Pine Stands in Opencast Kaolinite Mines in Sancheong-gun 원문보기

한국산림과학회지 = Journal of korean society of forest science, v.111 no.2, 2022년, pp.234 - 241

김경태 (경상남도산림환경연구원) , 김춘식 (경상국립대학교 환경산림과학부)

초록
AI-Helper

본 연구는 고령토 광산 식생 복원지와 인접 소나무 임분을 대상으로 토양양분 저장량을 비교하고 복원지 식생의 잎 양분 농도와 토양 특성과의 관계를 조사하였다. 경상남도 산청군에 위치한 고령토 광산은 복원 식생으로 목본은 상수리나무와 잣나무, 초본은 큰김의털과 비수리가 식재 또는 파종되었다. 한편, 일부 식생 복원지는 인접 산림으로부터 유입된 물오리나무, 아까시나무, 싸리류 등이 침입 식생으로 분포하였다. 토양 0~10 cm 깊이의 탄소 및 질소 저장량은 소나무 임분이 식생 복원지에 비해 유의적으로 높았으나(P < 0.05), 인, 포타슘, 마그네슘 저장량은 유의적인 차이가 없었으며, 칼슘 저장량은 식생 복원지가 높게 나타났다. 식생 복원지에 조성된 비수리 잎 내 질소 농도는 20.28 mg N g^-1로 큰김의털 5.67 mg N g^-1에 비해 약 3배 정도 높았으나, 포타슘 농도는 비수리가 9.07 mg K g^-1로 큰김의털 18.8 mg K g^-1에 비해 약 2배정도 낮았다. 침입 식생인 물오리나무, 싸리류, 아까시나무는 잣나무나 상수리나무 같은 식재 수종에 비해 잎 내 질소 농도가 2~4배 정도 높게 나타났다. 본 연구에 따르면 고령토 광산 식생 복원지의 열악한 토양 특성을 고려할 때 복원 수종으로 질소고정식물을 식재하거나 파종하고 토양 비옥도를 향상할 수 있는 산림 사업이 필요한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

We performed this study to determine the foliar nutrient concentration and the nutrient stocks of restoration areas and adjacent Pinus densiflora S. et. Z. (red pine) stands in opencast kaolinite mines in Sancheong-gun, Gyeongsangnam-do, southern Korea. We chose six sites to determine foliage nutrient concentrations and the nutrient stocks of soils (0-10 cm depth). The dominant vegetation planted in restoration areas comprised Quercus acutissima Carruth., P. koraiensis S. et. Z., Festuca arundinacea Schreb., and Lespedeza cuneata G. Don. Invading vegetation in the restoration areas comprised Alnus incana (L.) Medik., Robinia pseudoacacia L., and Lespedeza spp., among others. The carbon and nitrogen stocks at 10 cm soil depth were significantly higher in the red pine stands than those in the restoration areas, whereas those of phosphorus, potassium, and magnesium were not significantly different between the two areas. However, calcium stocks were significantly higher in the restoration areas than in the red pine stands. Nitrogen concentration in foliage was higher in L. cuneata (20.28 mg N g-1) than that in F. arundinacea (5.67 mg N g-1), whereas potassium concentration was twice as high in F. arundinacea (18.8 mg K g-1) as that in L. cuneata (9.07 mg K g-1). Foliar nitrogen concentrations in invasive vegetation such as A. incana, R. pseudoacacia, and Lespedeza spp. were twice or four times higher than those of Q. acutissima and P. koraiensis. Our results indicate the development of suitable vegetation and soil amendment treatments to improve poor soil environmental conditions in restoration areas are necessary following opencast kaolinite mining.

주제어

표/그림 (6)

그림 Figure 1. Location of study site (a) of restoration areas and adjacent red pine stands in opencast kaolinite mines in Sancheong-gun. Quercus acurissima (b), Pinus koraiensis (c), Lespedeza cuneata (d) and Festuca arundinacea (e) planted in restoration area. Alnus incana (f), Lespedeza spp. (g), and Robinia pseudoacacia (h) invaded in restoration area.
표 Table 1. General characteristics of the study sites.
표 Table 2. Soil nutrient concentration of restoration area and adjacent red pine stands in opencast kaolinite mines in Sancheong-gun.
표 Table 3. Soil nutrient stocks of restoration area and adjacent red pine stands in opencast kaolinite mines in Sancheong-gun.
그림 Figure 2. Foliage nutrient concentrations (a: carbon, b: nitrogen, c; phosphorus, d: potassium, e: calcium, f: magnesium) of the vegetation (AL: Alnus incana, FA: Festuca arundinacea, LC: Lespedeza cuneata, LS: Lespedeza spp., PK: Pinus koraiensis, QA: Quercus acutissima, RP: Robinia pseudoacacia) in restoration area of opencast kaolinite mines in Sancheong-gun. Vertical bars represent standard error.
그림 Figure 3. Results of principal component analysis (AL: Alnus incana, FA: Festuca arundinacea, LC: Lespedeza cuneata, LS: Lespedeza s pp., PK: Pinus koraiensis, QA: Quercus acutissima, RP: Robinia pseudoacacia) of foliage nutrient concentration of the vegetation in restoration areas of opencast kaolinite mines in Sancheong-gun.

AI 본문요약
AI-Helper

성능/효과

경상남도 산청군에 위치한 노천 채굴 고령토 광산 복원지와 인접한 소나무 임분의 토양 탄소 및 질소 저장량은 복원지가 소나무 임분에 비해 유의적으로 낮았으나 칼슘 저장량은 복원지가 높았으며, 인, 포타슘, 마그네슘 저장량은 유의적인 차이가 없어 양분에 따라 다른 경향을 보였다. 복원지 토양에 가장 문제가 되는 양분은 질소로서 산림 복원용 자생식물로 식재 수종인 상수리나무나 잣나무의 잎 질소 농도는 매우 낮았으나 침입 식생인 아까시나무, 물오리나무, 싸리류는 잎 양분 농도가 높고 생육상태도 비교적 양호하였다.
본 연구 결과에 따르면, 고령토 광산의 식생 복원을 위해서는 산림 복원용 자생식물로 고시되지 않았지만 복원 초기 단계에 열악한 토양 특성을 개선할 수 있는 물오리나무나 아까시나무 같은 질소 고정식물을 복원용 식물로 고려할 필요가 있는 것으로 나타났다. 또한, 복원지의 토양 탄소 및 질소 저장량은 인접 소나무 임분의 약 17% 정도로 매우 낮게 나타나고 있어 광산 조성 전 토양을 보전하고 복원 시 활용하여 토양으로 부터 이들 양분 손실을 최소화할 필요가 있다.
경상남도 산청군에 위치한 노천 채굴 고령토 광산 복원지와 인접한 소나무 임분의 토양 탄소 및 질소 저장량은 복원지가 소나무 임분에 비해 유의적으로 낮았으나 칼슘 저장량은 복원지가 높았으며, 인, 포타슘, 마그네슘 저장량은 유의적인 차이가 없어 양분에 따라 다른 경향을 보였다. 복원지 토양에 가장 문제가 되는 양분은 질소로서 산림 복원용 자생식물로 식재 수종인 상수리나무나 잣나무의 잎 질소 농도는 매우 낮았으나 침입 식생인 아까시나무, 물오리나무, 싸리류는 잎 양분 농도가 높고 생육상태도 비교적 양호하였다. 한편, 비수리는 식생 복원을 위해 가장 많이 파종되었던 큰김의털에 비해 질소, 인, 칼슘 등의 양분 농도가 높고 생육도 양호하여 고령토 광산지의 식생 복원을 위해 권장할 만한 산림 복원용 자생식물 초종이었다.
그러나 식재되거나 파종된 상수리나무, 잣나무, 큰김의털 등은 잎 질소 농도가 낮고 생육상태가 불량하여 이들 지역에는 질소질 성분을 포함하는 토양 개량제 처리 등이 필요할 것으로 나타났다. 본 연구 결과에 따르면, 고령토 광산의 식생 복원을 위해서는 산림 복원용 자생식물로 고시되지 않았지만 복원 초기 단계에 열악한 토양 특성을 개선할 수 있는 물오리나무나 아까시나무 같은 질소 고정식물을 복원용 식물로 고려할 필요가 있는 것으로 나타났다. 또한, 복원지의 토양 탄소 및 질소 저장량은 인접 소나무 임분의 약 17% 정도로 매우 낮게 나타나고 있어 광산 조성 전 토양을 보전하고 복원 시 활용하여 토양으로 부터 이들 양분 손실을 최소화할 필요가 있다.
식생 복원지의 잎 양분 농도에 대한 주성분 분석 결과 가로축(Axis 1)은 잎 양분 농도 분산에 대하여 57.7%, 세로축(Axis 2)은 22.0%를 설명하였다. 식생 복원지의 큰김의털은 포타슘 농도와 강한 상관관계를 보였으며, 질소고정식물인 아까시나무나 싸리류의 경우 질소, 인, 칼슘, 마그네슘 농도와 밀접한 관계를 보였다.
토양 0∼10 cm 깊이의 탄소 및 질소 농도(Table 2)와 저장량(Table 3)은 소나무 임분이 복원지에 비해 유의적으로 높았으며, 인, 포타슘, 마그네슘 저장량은 식생 복원지와 소나무 임분 사이에 유의적인 차이가 없었다(Table 3). 탄소 및 질소 저장량과는 대조적으로 칼슘 저장량은 복원지가 소나무 임분에 비해 크게 나타났다.
토양 0∼10 cm 깊이의 탄소 및 질소 농도(Table 2)와 저장량(Table 3)은 소나무 임분이 복원지에 비해 유의적으로 높았으며, 인, 포타슘, 마그네슘 저장량은 식생 복원지와 소나무 임분 사이에 유의적인 차이가 없었다(Table 3)
복원지 토양에 가장 문제가 되는 양분은 질소로서 산림 복원용 자생식물로 식재 수종인 상수리나무나 잣나무의 잎 질소 농도는 매우 낮았으나 침입 식생인 아까시나무, 물오리나무, 싸리류는 잎 양분 농도가 높고 생육상태도 비교적 양호하였다. 한편, 비수리는 식생 복원을 위해 가장 많이 파종되었던 큰김의털에 비해 질소, 인, 칼슘 등의 양분 농도가 높고 생육도 양호하여 고령토 광산지의 식생 복원을 위해 권장할 만한 산림 복원용 자생식물 초종이었다. 그러나 식재되거나 파종된 상수리나무, 잣나무, 큰김의털 등은 잎 질소 농도가 낮고 생육상태가 불량하여 이들 지역에는 질소질 성분을 포함하는 토양 개량제 처리 등이 필요할 것으로 나타났다.

후속연구

한편, 비수리는 식생 복원을 위해 가장 많이 파종되었던 큰김의털에 비해 질소, 인, 칼슘 등의 양분 농도가 높고 생육도 양호하여 고령토 광산지의 식생 복원을 위해 권장할 만한 산림 복원용 자생식물 초종이었다. 그러나 식재되거나 파종된 상수리나무, 잣나무, 큰김의털 등은 잎 질소 농도가 낮고 생육상태가 불량하여 이들 지역에는 질소질 성분을 포함하는 토양 개량제 처리 등이 필요할 것으로 나타났다. 본 연구 결과에 따르면, 고령토 광산의 식생 복원을 위해서는 산림 복원용 자생식물로 고시되지 않았지만 복원 초기 단계에 열악한 토양 특성을 개선할 수 있는 물오리나무나 아까시나무 같은 질소 고정식물을 복원용 식물로 고려할 필요가 있는 것으로 나타났다.

참고문헌 (30)

Bauman, J.M., Cochran, C., Chapman, J. and Gilland, K. 2015. Plant community development following restoration treatments on a legacy reclaimed mine site. Ecological Engineering 83: 521-528.

상세보기
Bae, E.J., Kim, C.Y., Yonn, J.H., Lee, K.S. and Park, Y.B. 2018. Effect of silicate fertilizer application on Zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) field. Weed & Turfgrass Science 7(3): 247-257.

원문보기 상세보기
Binkley, D. and Fisher, R.F. 2020. Ecology and Management of Forest Soils. 5th ed. John Wiley & Sons Ltd. UK. pp. 440.
Buta, M., Blaga, G., Paulette, L., Pacurar, I., Rosca, S., Borsai, O., Grecu, F., Sinziana, P.E. and Negrusier, C. 2019. Soil reclamation of abandoned mine lands by revegetation in Northwestern part of Transylvania: A 40-year retrospective study. Sustainability 11(12): 3393.

상세보기
Cooke, J.A. and Johnson, M.S. 2002. Ecological restoration of land with particular reference to the mining of metals and industrial minerals: A review of theory and practice. Environmental Reviews 10(1): 41-71.

상세보기
Drysdale, R.A., Devlin, T.J., Lillie, L.E., Flectcher, W.K. and Clark, K.W. 1980. Nutrient concentrations in grass and legume forages of northwestern Manitoba. Canadian Journal of Animal Science 60(4): 991-1002.

상세보기
Feng, Y., Wang, J., Bai, Z. and Reading, L. 2019. Effects of surface coal mining and land reclamation on soil properties: A review. Earth-Science Reviews 191: 12-25.

상세보기
Hogberg, J.I., Pinno, B.D. and MacKenzie, M.D. 2020. Evaluating foliar nutrient concentration as an indicator of soil nutrients in reclaimed and natural forests in Alberta, Canada. International Journal of Mining, Reclamation and Environment 34(2): 75-87.

상세보기
Jeong, G.Y. and Kim, S.J. 1994. Genesis of kaolin in the Sancheong district, Korea: Mineralogical and textural study. Journal of the Geological Society of Korea 30(3): 262-283.
Kalra, Y.P. and Maynard, D.G. 1991. Methods Manual for Forest Soil and Plant Analysis. Forestry Canada, Northwest Region, Northern Forestry Centre, Edmonton, Alberta. Information Report NOR-X-319E. pp. 116.
Kendle, A.D. and Bradshaw, A.D. 1992. The role of nitrogen in tree establishment and growth on derelict land. Arboricultural Journal 16(2): 103-122.

상세보기
Kim, C., Ju, N.G., Lee, H.Y. and Lee, K.S. 2013. Effects of fertilizer on growth, carbon and nitrogen responses of foliage in a red pine stand. Korean Journal of Soil Science and Fertilizer 46(1): 1-7.

원문보기 상세보기
Kim, C., Park, J.H., Cho, H.S., Ma, H.S. and Lee, K.S. 2015a. Physicochemical properties of organic and soil horizons in restoration area following forest landslide by creeping soils. Journal of Agriculture & Life Science 49(6): 27-35.

상세보기
Kim, C., Jeong, J., Park, J.H. and Ma, H.S. 2015b. Growth and nutrient status of foliage as affected by tree species and fertilization in a fire-disturbed urban forest. Forests 6(6): 2199-2213.

상세보기
Kim, K.T., Baek, G., Choi, B., Ha, J. and Kim C. 2020. Soil physical and chemical properties of kaolinite opencast mines and adjacent red pine forests in Sancheong-gun. Journal of Korean Society of Forest Science 109(4): 382-389.

원문보기 상세보기
Korea Forest Service. 2020. Notice of Korea Native Plant and Natural Material Provisions for Forest Restoration. No. 2020-55.
Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources. 2020. 2019 Yearbook of Minerals Statistics. pp. 213.
Korea Meteorological Administration. 2017. 2017 Annual Climatological Reports. pp. 323.
Lane, M., Hanley, M.E., Lunt, P., Knight, M.E., Braungardt, C.B. and Ellis, J.S. 2020. Chronosequence of former kaolinite open cast mines suggests active intervention is required for the restoration of Atlantic heathland. Restoration Ecology 28(3): 661-667.

상세보기
Larney, F.J. and Angers, D.A. 2012. The role of organic amendments in soil reclamation: A review. Canadian Journal of Soil Science 92(1): 19-38.

상세보기
Moon, D.H., Han, M.S., Cho, H.G., Kim, M.N. and Kim, J.S. 2016. Applicability as a Dancheong pigment raw materials of Korean low grade kaolin. Journal of the Mineralogical Society of Korea 29(4): 179-190.

원문보기 상세보기
Moon, H.S. and Haruki, M. 1999. Nutrient distribution and content in plant tissue, forest floor, and litterfall in four pioneer stands on volcano Mt. Showa-Shinzan. Japanese Journal of Forest Environment 41(1): 7-11.
National Institute of Forest Science. 2015. Case Study of Vegetation Restoration in Abandoned Mines and Quarry. Research Note 614. pp. 92.
SAS Institute Inc. 2003. SAS/STAT Statistical Software. Version 9.1 SAS publishing Cary, NC.
Showalter, J.M., Burger, J.A., Zipper, C.E. and Galbraith, J.M. 2005. Influence of physical, chemical, and biological mine soil properties on white oak seedling growth. Proceedings America Society of Mining and Reclamation. pp. 1029-1041.
Shrestha, R.K. and Lal, R. 2011. Changes in physical and chemical properties of soil after surface mining and reclamation. Geoderma 161(3-4): 168-176.

상세보기
Ter Braak, C.J.F. and Smilauer, P. 2018. Canoco Reference Manual and User's Guide: Software for Ordination (Version 5.10). Microcomputer Power, Ithaca, NY, USA, pp. 536.
Wilson-Kokes, L. and Skousen, J. 2014. Nutrient concentrations in tree leaves on brown and gray reclaimed mine soils in West Virginia. Science of the Total Environment 481: 418-424.

상세보기
Yi, M.J. 1998. Changes in aboveground biomass and nutrient accumulation of the Korean-pine (Pinus koraiensis) plantation by stand age at Kangwondo province. Journal of Korean Forestry Society 87(2): 276-285.
Zipper, C.E., Burger, J.A., Barton, C.D. and Skousen, J.G. 2013. Rebuilding soils on mined land for native forests in Appalachia. Soil Science Society of America Journal 77(2): 337-349.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format