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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.6 pp.109-118
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.6.109

Biomass Estimation for Moso Bamboo(Phyllostachys pubescens) Stands and Henon Bamboo(Phyllostachys nigra) Stands in Southern Korea

Kwang Soo Lee1, Su Young Jung1, Byung Oh Yoo1, Jun-Hyung Park1, Choonsig Kim2, Nam-Gyu Ju1*
1Southern Forest Resources Reserach Center, Korea Forest Research Institute, Jinju 660-300, Republic of Korea
2Department of Forest Resources, Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju, 660-758, Republic of Korea
Corresponding Author : Nam-Gyu Ju Tel: +82-55-760-5027 Fax: +82-55-759-8432corylopsis01@gmail.com
August 28, 2014 November 17, 2014 November 18, 2014

Abstract

This study was conducted to biomass estimation factors for each bamboo component from two age-sequence (current-year-old, more than 2-year-old) of Phyllostachys pubescens(PhP; Moso bamboo) and Phyllostachys nigra(Phn; Henon bamboo) stands. The dry weight of culm segment determined by relative heights of total bamboo height show us 1st to 4th culm segment(1st : 0~25%, 2nd : 25~50%, 3rd : 50~75%, 4th : 75~100%) by the results of cluster analysis for dry weight ratio. This result show that upper and lower part of 75% height estimation. Aboveground biomass estimation by W=aD+bD2 was more than 2-year-old from the bottom area against total culm height can be used in bamboo biomass(Phyllostachys pubescens 106.4ton/ha; Phyllostachys nigra 109.2ton/ha) higher than current-year-old (Phyllostachys pubescens 5.5ton/ha; Phyllostachys nigra 6.1ton/ha). Total underground biomass was (Phyllostachys pubescens43.41ton/ha; Phyllostachys nigra 38.1ton/ha) fewer than aboveground biomass.


남부지역 맹종죽과 솜대림의 현존량 추정에 관한 연구

이 광수1, 정 수영1, 유 병오1, 박 준형1, 김 춘식2, 주 남규1*
1국립산림과학원 남부산림자원연구소
2경남과학기술대학교 산림자원학과

초록

본 연구는 남부지역 맹종죽 및 솜대림의 죽령에 따른 현존량 추정 및 비교를 위해 당년생과 2년생 이 상의 죽림을 대상으로 10m ×10m 크기의 조사구 3개를 각각 설치하여 경급에 따라 선발하고 벌채하 였다. 부위별 건중량은 맹종죽과 솜대 모두 줄기>가지>잎, 죽령별로 2년생 이상>당년생 순으로 나타났 으며, 건중량비는 맹종죽 2년생 이상 0.62, 당년생 0.55, 솜대 2년생 이상 0.60, 당년생 0.57로 나타났 다. 줄기 건중량비를 이용한 절단 위치 선정 군집분석 결과 두 죽종 모두 수고의 75% 위치에서 상단부 와 하단부 두 집단으로 구분 후 절단하여 분석하면 현존량 조사가 효율적이라고 판단된다. 추정식 W=aD+bD2을 이용하여 추정된 지상부의 ha당 현존량은 맹종죽 2년생 이상 106.4ton/ha, 1년생 5.5ton/ha, 전체연령 113.3ton/ha, 솜대 2년생 이상 109.2ton/ha, 1년생 6.4ton/ha, 전체연령 106.0ton/ha로 나타났다. 지하부의 ha당 현존량은 맹종죽 지하경이 32.85ton/ha, 원뿌리 10.56ton/ha 로 지하경>원뿌리 순이였으며 지상부 현존량의 35.8%였다. 솜대는 지하경 16.89ton/ha, 원뿌리 21.06ton/ha로 원뿌리>지하경 순이였으며 지상부 현존량의 38.3%로 나타났다.


    I.서론

    죽림을 대상으로 한 현존량 추정에 관한 연구에 대한 중요성이 증대되고 있다. 이는 죽림을 탄소저 장원으로서의 기능에 대한 재평가와 향후 대체에너 지 자원으로서의 개발이라는 측면에서도 중요한 의 의를 갖고 있다(Park & Ryu, 1996).

    우리나라 죽림 중 우점수종의 하나인 맹종죽 (Phyllostachys pubescens, PhP(Moso bamboo))과 솜대(Phyllostachys nigra; Phn (Henon bamboo)) 는 중국 원산으로 주로 우리나라 남부에 심어져 있 고 왕대와 더불어 크게 자라는 죽종으로 알려져 있 으며, 죽순이 식용으로 이용되기 때문에 죽순대라 불리운다(Lee, 1986).

    죽림의 현존량과 관련한 국외 연구는 생체량, 순 물질생산량 및 토양과의 관계를 해석한 연구 (Christanty et al., 1996; Singh, 1999)와 죽림 내 양분 순환 및 생지 화학적 분석과 관련한 연구가 일 부 이루어 졌다(Mailly et al., 1997). 하지만 국내 의 경우 지금까지 수행된 임분 단위의 현존량과 관 련한 연구는 주로 침엽수종 및 참나무류가 그 주된 대상이었으며(Park & Moon, 1994; Park et al., 2003; Lee, 2004; Kim et al., 1999; Son et al, 2004), 죽림의 경우 왕대속 죽림을 대상으로 한 물 질생산 연구(Kim et al., 1984; Park & Ryu, 1996), 맹종죽 임분 내 지상부 생체량 및 지하부 양 분 함량 추정에 관한 연구(Hwang et al., 2005), 맹종죽 시험림의 현존량 추정에 관한 연구(Lee et al., 2012)등이 수행되었으나 맹종죽과 솜대림의 죽 령 및 죽종간 현존량 추정 비교에 관한 연구는 아직 까지 발표된 바 없다.

    이 연구는 과거 중요한 임산자원으로 활용되었던 맹종죽과 솜대림을 대상으로 최근 관심이 높아지고 있는 탄소저장량 및 격리량 평가를 위한 기초자료를 제공하기 위하여 죽령과 죽종에 따른 효율적인 지상 부 및 지하부 부위별 상대상장식과 현존량 추정을 위해 실시되었다.

    II.재료 및 방법

    2.1.조사지 개황

    연구 조사지는 전라남도 담양군 담양읍 가산리의 맹종죽 순림과 삼다리의 솜대 순림으로 경사는 15°이내, 방위는 가산리 SE, 삼다리 SW, 해발고도는 가산리 119m, 삼다리 82m 였다. 조사대상지는 죽령 별로 10m ×10m 크기의 3개 표준지를 각각 설정 였으며, 당년에 발생한 죽순을 1년생 그리고 2년생 이상의 대나무로 각각 구분하여 매목조사를 실시 하였다. 평균직경은 맹종죽림이 9.9cm, 솜대림 5.9 cm이었으며, 직경급 분포는 맹종죽림 5~13cm, 솜 대림 1~9cm로 나타났다. 조사본수는 맹종죽 2년 생 이상 5,900주/ha, 1년생 500주/ha로 총 6,400 주/ha였으며 솜대 2년생 이상 14,900주/ha, 1년생 1,300주/ha, 총 16,200주/ha로 직경급이 큰 맹종 죽의 본수가 적게 나타났다(Table 1).

    2.2.조사방법 및 자료분석

    매목조사 결과를 바탕으로 벌채 대상죽을 경급에 따라 선발하였으며, 대나무는 일반 임목과 달리 수 고별 현존량 차이가 많지 않기 때문에 임목 바이오 매스 분석처럼 1m 및 2m 단위로 절단하는 것 보다 일정 지점을 절단하여 분석하는 것이 효율적이므로 (Lee et al. 2012) 벌채 후 수고의 25%, 50%, 75% 지점을 기준으로 절단하였다. 벌채된 대나무는 죽 간, 가지, 잎 등으로 분리하였으며, 뿌리는 지하경 과 원뿌리로 분리하여 채취하였다. 부위별로 채취된 시료는 현장에서 생중량을 측정하였으며, 건중량 측 정을 위해 생중량 시료 일부를 실험실로 운반한 후 건조기에서 80℃로 항량에 이를 때 까지 건조하였 다. 건조된 시료는 각 부위별 건중량대 생중량 비를 환산하여 전체 건중량을 환산 추정하였다. 채취된 시료를 바탕으로 환산된 건중량을 상대생장식의 대 수회귀식의 흉고직경변수 모형인 logY = a+blogD 와 W=aD+bD2(Lee & Kim, 1988; Lee & Hwang, 2000)을 이용하여 맹종죽과 솜대의 생장함수를 계 산하였으며, 지상부 및 지하부 ha당 현존량을 추정 하였다. 또한 결정계수 값인 R2(coefficient of determine)와 추정치표준오차(SEE : standard error of estimate)의 통계량 값을 적용하였다 (KFRI, 2004).

    III.결과 및 고찰

    3.1.기관별 건중량

    대나무는 죽순이 발순 된 뒤, 당해연도에 거의 모 든 죽간, 가지, 잎 등의 생장이 이루어지므로 죽령 을 고려하여 경급별 건중량을 분석하였다.

    표본으로 채취된 맹종죽의 건중량은 전체 죽령급 에서 죽간의 평균이 11,849g으로 전체 현존량의 81.0%, 가지는 1,586g, 10.8%, 잎은 1,193kg, 8.2% 로 줄기>가지>잎의 순으로 나타났으며, 솜대의 경우 전체 죽령급에서 죽간의 평균이 5,482g으로, 전체 현존량의 81.2%, 가지는 807g, 12.0%, 잎은 463g, 6.9%로 줄기, 가지, 잎의 순으로 나타나 맹종죽림과 유사한 경향을 보였다. 이는 기존 연구의 왕대림 생 체량 비율(죽간 : 68.8%, 가지 : 16.9%, 잎 : 14.2%)과 달리 죽간의 비율이 높게 나타났으며(Lee et al., 2004), 맹종죽림의 지상부 생체량 비율(죽간 : 59.9%, 가지 : 16.3%, 잎 : 23.8%)과 다르게 나 타났다(Hwang et al., 2005). 이러한 차이는 지역 적인 차이 및 죽령에 따른 밀도의 영향으로 사료된 다. 2년 이상의 맹종죽의 경우 전체 건중량 14,996g 으로 당년생 14,259g보다 높게 나타났으나 유의적 차이는 나타나지 않았다. 솜대림 2년 이상의 전체 건중량은 7,741g으로 당년생 5,765g보다 높았으며, 죽종간 건중량은 솜대림이 맹종죽림에 비해 낮게 나 타났다(Table 2).

    2년생 이상과 당년생의 죽간 건중비는 맹종죽 0.65, 0.61, 솜대 062, 0.55로 나타나 죽령에 따른 차이를 보이고 있으며 전체 연령의 평균 건중비는 맹종죽 0.63, 솜대 0.59로 나타났다. 가지는 죽령에 따른 건중비가 맹종죽 2년 이상 0.66, 당년생 0.63, 솜대 2년 이상 0.63, 당년생 0.55로 나타났으며, 잎 은 맹종죽 2년 이상 0.50과 당년생 0.49, 솜대는 2 년 이상 0.48과 당년생 0.50로 두 죽종 모두 가지 보다 낮게 나타났다(Table 3). 또한 죽령에 따른 전 체 평균 건중비는 맹종죽 2년 이상 0.60, 당년생 0.57, 솜대 2년 이상 0.58, 당년생 0.53로 나타나 2년생 이상에서 건중비가 높아 죽령이 증가할수록 죽간 내 수분량이 적게 나타났다(Hwang et al., 2005). 이는 죽종에 관계없이 죽령 경과에 따른 경 화의 정도가 건중량에 영향을 미치는 것으로 사료된 다(Hwang et al., 2005; Lee et al., 2012).

    3.2.절단 위치별 건중량

    부위별 건중량 분포는 당년생에 비하여 2년 이상 이 높으며, 그 분포는 수고의 0~25% 지점인 1부 위> 25~50% 지점인 2부위> 50~75% 지점인 3부 위> 75~100% 지점인 4부위의 순으로 나타났다 (Fig. 1). 부위별 건중량비 분포는 당년생에 비하여 2년 이상에서 건중량비가 높아 수분 함량이 적게 나 타났으며, 1부위에서 3부위는 유사한 값을 나타내 나, 4부위의 건중량비는 다른 부위에 비하여 다소 높게 나타났다. 이는 죽령과 부위에 따른 경화의 정 도가 건중량비에 영향을 미치는 것으로 사료된다.

    줄기부위의 건중량비를 이용한 적절한 절단 위치 의 선정을 위한 군집분석 결과 2개 군집으로 구분되 었으며, 2과 3부위는 가장 근접한 하나의 군집이었 다. 수고의 0~75%인 1~3부위, 수고의 75~100%인 4부위 두 개의 군집으로 분류하는 것이 적절한 것으 로 나타났다(Figure 2). 이는 수고의 75%의 위치를 기준으로 상단부와 하단부로 구분 후 절단하여 분석 하면 맹종죽 현존량 조사가 효율적인 것으로 사료되 었다.

    3.3.현존량

    흉고직경을 독립변수로 한 죽령별 biomass 추정 식을 활용하여 생장함수를 계산한 결과 logY = a+blogD는 죽종과 죽령에 관계없이 죽간에서 높은 결정계수값(R2>0.94)을 보였으나 가지와 잎 부위에 서는 낮게 나타났다. W=aD+bD2은 죽종에 관계없 이 죽령별로 높은 결정계수값(R2>0.98)을 보였으며, 잎(맹종죽 : R2>0.75, 솜대 : R2>0.67)에서는 결정 계수값이 낮아설명력이 낮게 나타났다(Table 4). 이 는 입죽 밀도와 죽령간 차이에 따른 영향으로 사료 되며, 일반 수목의 지상부 현존량의 경우 경급의 증가에 따라 엽과 가지의 현존량이 증가하는 것과 달리 대나무의 경우는 경급의 증가에 따라 엽과 가 지의 증가가 크지 않음을 의미한다(Lee et al., 2012).

    W=aD+bD2을 이용한 지상부의 ha당 현존량 추정 결과 전체연령에서 맹종죽 113.5ton/ha, 솜대 106.1ton/ha, 2년생 이상 맹종죽 106.4ton/ha, 솜 대 109.2ton/ha, 1년생 맹종죽 5.5ton/ha, 솜대 6.1ton/ha로 채취된 시료의 건중량과 달리 죽종 및 죽령간 유의적인 차이가 나타났으며(Table 5), logY = a+blogD를 이용한 지상부의 ha당 현존량(맹종죽 전체연령 : 112.5ton/ha, 솜대 104.9ton/ha, 맹종 죽 2년생 106.4ton/ha, 솜대 108.7ton/ha, 맹종죽 1년생 5.6ton/ha, 솜대 6.1ton/ha)과 유사하게 나 타났다. 또한 기존 연구의 지상부 ha당 현존량 71.78ton/ha; 56.3ton/ha(Park & Ryu, 1996), 57.77ton/ha(Lee et al., 2012)보다 높게 나타났다. 이는 조사지의 입죽본수가 본 연구는 솜대림에서 6,400본/ha, 맹종죽림에서 16,200본/ha로 나타났으 나 Park & Ryu(1996)의 연구에서는 6,000-7,500 본/ha, Lee et al.,(2012)의 연구에서는 3,050본 /ha로 개체수에서 큰 차이를 보였기 때문으로 사료 된다.

    지하부 ha당 현존량은 맹종죽 지하경 32.85ton/ha, 원뿌리 10.56ton/ha, 솜대 지하경 16.89ton/ha, 원 뿌리 21.06ton/ha로 나타났으며, 전체 지하부 현존 량은 맹종죽 43.4ton/ha(38.4%), 솜대 38.0ton/ha (35.8%)로 솜대의 지하부 현존량이 낮았으며(Table 6), 지상부 임목밀도가 높아 지하부의 현존량이 낮 게 나타난 것으로 사료된다(Lee et al.,2012). 이는 기존 연구인 Park & Ryu(1996)가 발표한 맹종죽 임분의 지하부 현존량 31.84ton/ha 보다 높았으며, Lee et al.(2012)의 지하부 현존량 53.35ton/ha보 다 낮게 나타났다. 이는 입죽 본수와 죽령에 따른 지하경의 차이로 인한 것으로 사료된다.

    IV.결 론

    과거 중요한 임산자원으로 활용되었던 맹종죽과 솜대림을 대상으로 최근 관심이 높아지고 있는 탄 소저장량 및 격리량 평가를 위한 기초자료를 제공 하기 위하여 죽령에 따른 효율적인 지상부 및 지 하부 부위별 현존량 추정 및 죽종간 비교를 위한 상대생장식 및 현존량을 조사하였다. 줄기의 건중 량비를 이용한 절단 위치의 선정을 위한 군집분석 결과 수고의 0~75%와 75~100%부위 두 가지 군 집으로 분류하는 것이 적절하다고 판단된다. 추정 식 logY = a+blogD에서 가장 높은 결정계수값을 나타냈으며, 지상부 ha당 현존량은 죽종 및 죽령 간 유의적인 차이가 나타났으며, 기존 연구인 왕 대림의 지상부 ha당 현존량보다 높았다. 지하부 ha당 현존량은 맹종죽림이 솜대림에 비해 높았으 며 지하경과 원뿌리에서 죽종간 상반된 경향을 나 타냈다. 본 연구결과 맹종죽 및 솜대 임분 전체연 령에서의 지상부 현존량은 맹종죽 113.5ton/ha, 솜대 106.1ton/ha로 기존에 보고된 국내 소나무임 분의 중남부평지형 93.5ton/ha, 중남부고지형 116.6ton/ha(Park & Lee, 1990)와 유사하게 나타 났으며, 탄소저장 및 격리 용도로 효율적인 사용 이 가능할 것으로 사료된다. 지하부 생체량은 임 목 밀도가 높아 낮게 나타난 것으로 생각되며, 탄 소 저장 용도로 사용시 지상부와 지하부의 적절한 비율에 대한 관찰과이 필요하다고 생각된다.

    Figure

    JALS-48-109_F1.gif

    Comparison of biomass in each culm segment. PhP : Phyllostachys pubescens, Phn : Phyllostachys nigra.s

    JALS-48-109_F2.gif

    Cluster analysis for dry biomass in culm segments of different culm age classes for bamboo. (a) : current-year-old, (b) : more than 2-yeart-old, (c) : total-year-old. (left : Phyllostachys pubescens, right : Phyllostachys nigra).

    Table

    Stand characteristics of bamboo stands.

    Aboveground biomass partitioning of sampled bamboo components of bamboo stands.

    Values in parenthesis are the proportion of total biomass.

    Aboveground dry weight ratio partitioning of sampled bamboo components of bamboo stands.

    Growth model estimation for each bamboo by allometric equation.

    Aboveground biomass partitioning per hectare of bamboo stands by allometric equations.

    Values in parenthesis are the proportion of total biomass.

    Underground biomass partitioning of bamboo stands.

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