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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.1 pp.67-77
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.1.67

Distribution Characteristics of Quercus mongolica in Relation to Topography and Soil in Mt. Joongwang, Gangwon Province

Tae Won Um*
Dept. of Forest Sciences, SangJi University, 83 Sangjidaegil, Wonju-si Gangwon-do(220-702), Korea
Corresponding author: Tae Won Um, TEL: +82-33-730-0527; FAX: +82-33-730-0503; E-mail: ecoregion@sangji.ac.kr
October 24, 2013 December 11, 2013 February 4, 2014

Abstract

The objective of this study was to investigate the growth characteristics of Quercus mongolica distributed in the deciduous stands at Mt. Joongwang located in Pyungchang-gun, Kangwon-do. Quercus. mongolica becomes increasingly dominant towards higher elevation. On steep slopes with a gradient above 30° that are fairly dry, dominance of Q. mongolica was estimated at 24.03% followed by Acer pictum subsp. mono and Acer mandshuricum. In addition, Q. mongolica was positively correlated with Tilia amurensis but negatively correlated with Betula costata, Acer pictum var. mono, Ulmus naciniata, Fraxinus mandshurica, Fraxinus rynchophylla, Acer mandshuricum and Cornus controversa. This study found that the distribution of Q. mongolica stands have maintained a relatively stable form for a period of time and will remain dominant by examining the distribution of diameter at breast height. Results also showed that the forest physiognomy of Q. mongolica are composed of more than 60% naturally regenerated stands.


강원도 중왕산 지역의 지형 및 토양요인에 따른 신갈나무의 분포 특성

엄 태원*
상지대학교 산림과학과

초록

본 연구는 강원도 평창군 중왕산 지역(Mt. Joongwang area located in Pyungchang-gun, Kangwon-do) 천연 활엽수림(natural deciduous stands)내 분포하고 있는 신갈나무(Quercus mongolica)의 입지특성(stand characteristics)을 알아보기 위해 실시되었다. 이 지역에 분포 (distribution)하는 신갈나무림(Quercus mongolica forest)은 해발고(elevation)가 높은 지역으로 갈수 록 우점(dominant)하였으며, 특히 남쪽 사면(south slope) 중 30°이상의 급경사지(steep slopes)로 상 당히 건조(drying)할 것으로 판단된 지역들에도 신갈나무의 중요도(importanct percentage)가 24.03% 로 우점(dominant)하고 있었으며, 고로쇠나무(Acer pictum supsp. mono), 피나무(Tilia amurensis)의 순으로 나타났다. 신갈나무(Quercus mongolica)는 피나무(T. amurensis)와 정의상관(positive correlations)을 나타냈으며 거제수나무(Betula costata), 고로쇠나무(Acer pictum subsp. mono), 난 티나무(Ulmus laciniata) , 들메나무(Fraxinus mandshurica), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla), 복장나무(Acer mandshuricum), 층층나무(Cornus controversa)와는 부의상관(negative correlations) 이 인정(proved)되었다. 신갈나무(Quercus mongolica)의 흉고직경급(D.B.H class) 분포(distribution) 에서는 비교적 안정적인 형태를 유지하고 있어 천이(succession)가 진행되는 일정기간 동안(an appointed period)은 신갈나무가 우점(major woody plant species)하는 숲으로 유지(maintenance)될 것이다. 신갈나무의 천연갱신(natural regeneration)은 임상(forest floor)으로 전광(total sunlight)의 60% 이상이 유입(incoming)되어야 천연갱신(natural regeneration)이 이루어지는 것으로 조사되었다.


    I.서론

    임분의 지형적 특성은 배수, 토성, 온도, 광도 같 은 중요한 물리적 환경요소에 영향을 미친다. 지형 요소로는 경사도, 위도, 해발고 등과 계곡, 산복, 능 선 같은 지형적 위치와 사면방위 등이 있다. 이들 지형 요소들은 각각 산림의 물리 환경을 변화시켜 식생 발달에 영향을 미치며, 상호간에 크고 작은 영 향을 미치는 상호연관성을 띠고 있어, 지형은 전체 적인(holistic)것이라고 할 수 있다. 그러나 국부적인 산림(한 산림 또는 비교적 동질성의 인접 산림들)의 지형과 산림식생과의 관계를 구명하기 위해서는 식 생구성에 보다 큰 영향을 미치는 지형 요소를 규명 할 필요가 있으며, 이를 통한 산림의 구분 즉, 환경 과 식생 인자들의 차이에 의한 산림의 분류가 가능 할 것으로 판단된다.

    우리나라와 같이 산지 지형이 복잡하고 굴곡이 심 하여, 계곡, 산복, 능선의 구별이 뚜렷한 곳에서는 이러한 지형 변이가 태양광선 및 수분 조건의 양과 분배를 결정하는 중요한 요인으로 작용하여, 산림의 수종구성과 발달 상황에 영향을 미치는 것으로 보고 되고 있다(Kang et al., 2000; Lee et al., 2000; YAMAMOTO et al., 1995; Rowe, 1984).

    일반적으로 식생구성의 특징은 기후(해발고)와 지 형(수분 지수)과 관련이 깊다(Austin et al, 1984). 이러한 환경 요인은 크게 간접, 직접 그리고 자원 요인으로 나눌 수 있는데, 이 중 간접 또는 복합 환 경 요인 즉, 해발고 등은 식물의 생장에 간접적인 영향을 미치는 것이고, ㏗ 등의 직접 환경 요인은 식물의 생장에 생리적으로 직접적인 영향을 주는 환 경요인이다. 반면 질소는 식물의 생장에 필요한 자 원으로 간접적으로 이용되는 것으로 자원 요인이라 고 말한다. Kim & Yim(1992)은 토양 수분 함량과 토양 ㏗의 변화 등 직접 환경 요인과 자원 요인인 토양 유기물 함량과 질소 함량 등을 조사함으로써 입지 환경에 따른 식생의 분포와 변화를 파악할 수 있다고 보고하였다.

    현재 생육하고 있는 모든 수종들은 수종간 어느 정도 차이는 있으나 분포지의 입지와 기후에 적응하 여 생육하고 있으며, 오랜 시간에 걸쳐 생장하는 동 안에 각 수종들의 적응력과 다른 수종들과 경쟁을 통해 생존한 종들은 조화를 이루며 일정한 형태의 식물사회, 즉 임분을 이루게 되는 것이다. 이러한 까 닭으로 산림 입지 특성에 대한 연구는 각 입지별로 그곳에 가장 적합한 수종을 선택할 수 있게 할 뿐만 아니라 그 입지에 맞는 적정한 조림 방법도 제시할 수 있다(Life, 1993).

    산림내에서 자라는 여러 수종들은 복잡한 형태로 혼재되어 자라고 있지만 일반적으로 이들의 분포는 여러 환경 요인 즉, 미세기후, 지형, 토양 특성 및 식생들 상호간의 경쟁 등의 복합적인 작용에 의해 각 입지별로 서로 다른 식생으로 구성되어 있다고 판단 된다. Richter et al.(1994)은 입지에 대한 정확한 정 보는 산림의 효율적인 이해와 경영, 적절한 수종의 식재 및 산성비 등 여러 오염물질에 대한 피해와 대 책마련에 있어서도 중요한 자료임을 보고하였다.

    신갈나무(Quercus mongolica)는 참나무류에 속하는 우리나라의 대표적인 자생 활엽수종으로, 국내 총 임목축적량의 약 27%를 상수리나무(Q. accutisima)와 더불어 차지하고 있는 귀중한 자 원 수종이다. 특히 제탄, 버섯재배 자목 등 용재 로서 잠재적 효용성이 높은 수종이므로 참나무류 에 대한 생태특성을 체계적으로 파악하여 관리방 안을 수립할 필요가 있다(Lee et al., 2007).

    이에 온대 중북부림에 속하는 강원도 평창군 중왕산 지역 일대(1,321ha) 천연활엽수림을 대상 으로 신갈나무의 분포 특성을 구명하기 위해 미 세지형에 따른 정확한 지형특성(해발고, 사면, 방 위)과 토양특성을 국소지역 수준에서 조사하여 신 갈나무의 분포와의 관계 및 천연갱신 양상을 알 아보고자 한다.

    II.재료 및 방법

    2.1.조사지의 개황

    연구 대상지는 우리나라 동북부에 위치한 강원도 평창군 진부면과 대화면에 걸쳐 있는 산림청 동부지 방산림관리청 평창 국유림 관리소 관할 지역이다. 그 위치는 북위 37°27′30″~37°30′30″, 동경 128°30′30″~128°33′30″에 있으며, 5개 임반 (123임반~127임반)의 1,321ha이다(Fig. 1).

    연구 대상지 산림 식생은 해발 625~1,375m 사이 에 산록부에서부터 아고산 산림대까지 수직적 분포 양상이 잘 나타나 있으며, 구성 수종은 약 79종으로 비교적 다양한 편이다(Forest Service, 1993).

    조사 지역의 주요 구성 수종은 능선을 포함한 대부분의 지역에서 신갈나무(Q. mongolica)가 우 점하고 있으며, 거제수나무(Betula costata), 피 나무(Tilia amurensis), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla), 고로쇠나무(Acer pictum var. mono), 복장나무(A. mandshuricum), 층층나무 (Cornus controversa), 까치박달나무(Carpinus cordata), 음나무(Kalopanax septemlobus) 등의 활엽수종이 분포하고 있으며, 침엽수종으로는 소 나무(Pinus densiflora), 전나무(Abies holophylla) 분비나무(Abies nephrolepis), 주목(Taxus cuspidata) 등이 자생하고 있다(Suh & Lee, 1998).

    초본류는 해발고 약 1,300m의 높은 고산지역과 신갈나무림 지역에는 단풍취(Ainsliaea acerifolia), 대사초(Carex siderosticta), 곰취(Ligulara fischeri), 참나물(Pimpinella brachycarpa) 순으로 중요치 가 높으며, 해발고 1,000m의 토양수분이 높은 활 엽수림 및 신갈나무림에는 주로 큰개별꽃 (Pseudostellaria palibiniana), 얼레지(Erythronium japonicum), 참나물(P. brachycarpa) , 벌깨덩 굴(Meehania urticifolia) 순으로 많이 나타나고 있다.

    2.2.지형특성 및 식생 조사

    조사지내 식생 구조 조사를 위하여 먼저 1 : 5,000 지도상에서 계곡, 사면, 능선으로 지형을 구 분하고, 이를 기준으로 조사지점을 해발고도 75m간 격으로 균일하게 분포하도록 설정하였다. 각 조사지 점에서 30m×30m의 방형구 352개를 설치하여, 방 위, 고도, 경사, 지형 특성 등을 조사하였으며, 조사 구내에 출현하는 흉고직경 2cm이상의 모든 수목의 흉고직경과 수고를 측정하여 Data matrix를 작성하 였다. 각각의 조사구의 해발고 분포는 625~1,375m 에 위치하고 있으며 800~1,300m 사이에 대부분의 조사구가 위치하고 있다. 방위는 북향이 154개의 조 사구로 가장 많았고 동향, 서향, 남향의 순서였다. 조사구가 위치한 지역의 경사는 평지인 0°부터 급 경사인 42°까지 분포했으며 평균 경사는 23°였으 며 대부분의 조사구는 11~30°내에 분포하고 있다.

    각 조사구에서 수집된 식생자료에 의하여 각 종의 상대적인 우점도를 나타내는 척도로써 Curtis & McIntosh (1951)의 상대우점치(Importance values, IV)를 (상대밀도+상대피도)/2로 계산하였으며, 종 다양도(Shannon index, H′)를 계산하였다(Curtis & McIntosh. 1951). 각 조사구에서 3반복으로 채취 된 토양은 2㎜ 체를 통과시킨 뒤 A층 토양과 B층 토양내의 전질소함량은 Kjeldahl분석법을 사용하였 고, 수분함량은 건조기에서 105℃로 24시간 건조시 켜 전․후의 무게차이를 측정하였다. 유기물함량은 연 소법을 사용하였고, ㏗(H2O, CaCl2) 측정은 pH-meter를 사용하였다. 수종간의 상관관계는 Chi-square 값으로 각 수종 간의 상관관계를 검정 하였다(Kent & Coker, 1992). 식생자료의 mapping 은 ArcView 3.3 프로그램을 이용하였다.

    III.결과 및 고찰

    3.1.신갈나무의 입지 특성

    천연활엽수 군집의 생태적 속성은 어떤 수종들이 어느 정도의 비율로 구성되었는가라는 점에서 시작 된다. 조사를 통하여 수집된 352개 표본구의 식생자 료를 이용하여 연구대상산림의 전체적인 수종 구성 을 지형별로 비교한 결과 신갈나무는 주로 능선지역 을 중심으로 분포하고 있었다. 능선지역에 출현하는 주요 우점종의 비율은 신갈나무가 38%로 압도적으 로 우점하고 있으며 물푸레나무(12%), 고로쇠나무 (11%), 다릅나무(9%), 피나무(8%) 순의 구성 비율을 나타냈다. 능선지역에 위치한 조사지의 대부분에서 신갈나무가 우점하고 있으며 순림으로 구성되어진 조사구도 많이 나타났다(Fig. 2).

    사면지역에 출현하는 주요 우점종의 비율은 신 갈나무(23%), 고로쇠나무(19%), 물푸레나무(12%), 피나무(10%), 다릅나무(6%) 순의 비율로 구성되어 있다.

    산정부근에 위치한 조사구의 주요 우점종의 비율 또한 능선지역과 마찬가지로 신갈나무가 47%로 높은 우점비율을 나타내고 있으며 단풍나무속의 복장나무 (12%), 고로쇠나무(11%)가 그 다음으로 우점하고 있 으며 물푸레나무(9%), 피나무(9%), 다릅나무(5%) 순 이었다.

    각 지형별 주요 수종의 비율을 보면 계곡에서 사 면을 거처 능선부위로 갈수록 신갈나무의 비율(계 곡 14.3%, 사면 24.2%, 능선 40.8%, 산정 49.7%)이 상당히 높게 나타난 것으로 보아 신갈나무는 내건성 이 강한 것으로 판단된다(Fig. 2).

    해발고에 따른 전체 수종 중 신갈나무의 비율은 700~800m사이에서 8.4%로 가장 낮은 비율로 나타 나고 있으나 해발고가 높아질수록 점차 신갈나무의 비율이 높아져 1,300m 이상에서는 25.7%의 높은 비 율을 나타냈다(Fig. 3). 이러한 결과는 낙엽성참나무 류 중에서 유일하게 해발고가 높은 곳까지 생육이 가능한 수종인 것을 보여주는 결과라 판단된다.

    신갈나무의 중요치를 바탕으로 조사구내 신갈나무 의 분포를 Figure 4에 나타냈다. 해발고 800m 이하 의 지역에서는 상당히 낮은 값을 보이다가 그 이상 의 해발고에서 점차 증가하여 해발 1,300m까지 증 가하는 경향을 보였으며, 1,300m 이상의 지역에서는 생육조건의 열악함 등으로 약간 감소하였다. 해발 900m에서 1,000m 사이에서 약간 감소하였다가 증 가하는 경향을 나타낸 것은 임도가 이 해발고에 개 설되어 성토와 절토 및 주연부효과 등으로 신갈나무 의 군집구조에 영향을 주었던 것으로 판단된다.

    각 조사구별 신갈나무의 중요치를 기초로 하여 지 형 및 해발고에 따른 분포 특성을 Figure 5에 나타 냈다. 주로 해발고가 낮은 지역과 계곡, 사면 지역보 다는 해발고가 높은 능선과 산정지역에 신갈나무의 중요치가 높게 나타나고 있는 것을 알 수 있다.

    그러나 상대피도의 변화만 볼 때에는 해발고가 높 아질수록 지속적으로 증가하는 경향을 나타내고 있 어 밀도는 낮아지는 반면 피도는 유지가 되는 것으 로 조사되었다. 이는 해발고가 높아지면서 일반 활 엽수종의 생육 범위가 좁아지고, 고산지역에 생육할 수 있는 일부 수종만이 생육하면서 신갈나무의 형태 적인 특성으로 상대피도 값이 해발고에 따라 증가되 어진 것으로 판단된다(Fig. 6).

    다양한 환경인자 중 신갈나무의 분포에 영향을 미 치는 요인을 알아보기 위해 환경인자와 신갈나무간 의 상관관계를 분석하였다(Table 1). 신갈나무는 여 러 환경인자중 해발고에 따라서만 영향을 받고 있었 으며 기타 다른 환경요인에는 유의성이 인정되지 않 았다. 즉 신갈나무는 해발고가 높은 지역으로 갈수 록 우점하고 있으며 고로쇠나무, 복장나무도 비슷한 경향을 보였다. 또한 남쪽 사면 중 경사가 30°이상 의 급경사지로 상당히 건조할 것으로 판단된 지역들 에 신갈나무가 우점하고 있어 주근이 발달하는 뿌리 의 형태상 건조척박함에 잘 견디는 것으로 보여진다.

    χ2 검정에 의한 신갈나무와 상층을 우점하는 주요 교목성 수종간 상관관계에서 신갈나무는 피나무와 정의 상관관계를 나타내어 유사한 입지 조건에서 자 라는 수종으로 분석되었으며, 거제수나무, 고로쇠나 무, 난티나무, 들메나무, 물푸레나무, 복장나무와는 부의 상관관계를 나타내어 서로 다른 입지를 선호하 며 생육하고 있다(Table 2).

    3.2.신갈나무의 흉고직경급 분포

    신갈나무를 비롯한 교목성 우점수종의 흉고직경급 분포는 역 J형으로 매우 안정된 직경급 분포를 보이 고 있는 반면 해발고가 높아짐에 따라 세력이 커지 는 신갈나무의 흉고직경급 분포는 어린치수의 발생 이 상당히 적은 것을 보여주고 있다. 이제 소경급으 로 진입한 11~20cm급의 신갈나무의 개체수가 가장 많으며 이후 역 J형을 보여주며 안정적인 형태를 유 지하는 것으로 보여 진다. 그러나 10cm 이하의 신갈 나무 치수 개체수가 적어 일정기간동안은 신갈나무 가 우점하는 임분으로 유지되어지겠지만 그 이후 시 간이 경과할수록 신갈나무의 세력이 일부 쇠퇴하고 다른 활엽수와 혼효되는 신갈나무혼효림으로 발전되 어 질 것으로 판단된다(Fig. 7).

    3.3.신갈나무의 치수발생 특성

    신갈나무의 치수는 광과 수분에 상당한 영향을 받 는 것으로 판단된다. 상층울폐도가 60% 이상인 지역 에서는 신갈나무의 치수발생량이 5본 ~ 15본 이내로 발생되었으나, 임도주변 또는 산림작업에 의해 상층 울폐도 값이 20%내외로 떨어지면 20본 ~ 40본 내 외의 신갈나무 치수가 발생되었다. 신갈나무 치수는 모수로 부터의 거리에 따른 영향은 없는 것으로 조 사 분석되었다.

    임내에 발생된 신갈나무 치수의 경우 신갈나무림 내 하층에 우점종으로 분포하는 조릿대와의 경쟁에 서 밀려 고사되는 경우가 대부분이었으며, 상층 울 폐가 어느 정도 소개되었다고 하더라도 산림작업 후 초기 3~5년 정도는 초본과의 경쟁으로 피압되어 고 사되는 경우가 많이 나타났다.

    치수로 발생이 되었더라도 일정량의 광이 유입되 어야 생육이 가능 하지만 교목성 수종의 수관 확장 등에 의한 피압으로 하층에서 발생된 치수가 중층으 로 도약하지 못하고 대개 1~3년생일 때 고사되어지 는 것이 관찰되었다(Fig. 8, 9). 이는 숲내에서 1~3 년생 치수는 상층밀도에 따라 다양하게 발견되나 약 5년생 이상의 신갈나무는 거의 발견되지 않았다.

    이처럼 발생 초기에 고사되어 유묘로 성장하지 못 하는 신갈나무에 대해서는 경제적인 목적을 가지고 성장시키겠다고 하면 천연갱신이나 조림 후 풀베기 등 적극적인 산림작업을 통한 경쟁해소 및 초기 관 리가 시행되어야 할 것이다. 또한 신갈나무의 천연 갱신을 유도한다고 하면 상층의 수관을 최소 60%이 상 제거하여 숲바닥으로의 광유입이 되어야 천연갱 신이 성공할 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 숲바 닥으로의 광유입으로 인해 신갈나무림의 하층에 분 포하는 조릿대의 번성이 신갈나무의 천연갱신을 방 해할 가능성이 상당히 높다. 이 문제점은 추후 지속 적인 연구가 필요하리라 생각된다.

    우리나라 활엽수림내에서 우점종으로 생육하고 있 는 신갈나무는 현재 근주맹아에 의해 성목으로 성장 한 것이 대부분이어서 심재부가 부후되거나 동공현 상으로 목재로서의 가치는 이미 상실한 것으로 판단 된다. 이러한 신갈나무림을 그대로 유지시킬 것이 아니라 기후변화 등에 대비하기 위해 다양한 활엽수 종의 조림을 적극 고려해야 할 때이며 특히 참나무 류의 조림에 더욱 많은 노력을 기울여야 할 것으로 생각된다.

    Figure

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    Location map of study site.

    JALS-48-67_F2.gif

    Percentage of dominant tree species at each topography.

    Bc Betula costata, Ap Acer pictum subsp. mono, Ul Ulmus laciniata, Ud Ulmus davidiana var. japonica, Ma Maackia amurensis, Fm Fraxinus mandshurica, Fr Fraxinus rhynchophylla, Am Acer mandshuricum, Qm Quercus mongolica, Ks Kalopanax septemlobus, Cc Cornus controversa, Ta Tilia amurensis.

    JALS-48-67_F3.gif

    Percentage of dominant tree species at each elevation.

    JALS-48-67_F4.gif

    Importance percentage of Q. mongolica at different elevation.

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    Q. mongolica population showing the highest I.V. value

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    Relative coverage of Q. mongolica at different elevation.

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    D.B.H class of Q. mongolica at study site (EA/ha).

    JALS-48-67_F8.gif

    Q. mongolica mother tree and seedling distribution at upper layer coverage below 20%(20m×20m).

    (○ : mother tree, ◇ : seedling)

    JALS-48-67_F9.gif

    Q. mongolica mother tree and seedling distribution at upper layer coverage below 60%(20m×20m).

    (○ : mother tree, ◇ : seedling)

    Table

    Correlations between Q. mongolica and site factors and soil properties

    * ** ***Correlation is significant at the 5%, 1% and 0.1% level

    Correlations between major deciduous tree species

    * ** ***Correlation is significant at the 5%, 1% and 0.1% levelBc Betula costata, Ap Acer pictum subsp. mono, Ul Ulmus laciniata, Ud Ulmus davidiana var. japonica, Ma Maackia amurensis, Fm Fraxinus mandshurica, Fr Fraxinus rhynchophylla, Am Acer mandshuricum, Qm Quercus mongolica, Ks Kalopanax septemlobus, Cc Cornus controversa, Ta Tilia amurensis

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