Journal Search Engine
Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.50 No.1 pp.73-81
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2016.50.1.73

Development of Vegetation Structure by Thinning Intensity of Quercus acuta Stands in Wando Region

Joon Hyung Park1, Nam Gyu Ju1, Byung Oh Yoo1, Kwang Soo Lee1, Seok Bong Yoo2, Su Young Jung1*
1Southern Forest Resources Research Center, National Institute of Forest Science, Jinju, 52817, Korea
2Forest Resources Research Institute of Jeollanam-do, Naju, 58213, Korea
Corresponding author: Su Young Jung +82-55-760-5023+82-55-759-8432suyoung.jung@korea.kr
August 17, 2015 November 9, 2015 January 22, 2016

Abstract

The objectives of this study were to determine the effects of thinning intensity on the changes of vegetation structure in Japanese Evergreen Oak(Quercus acuta Thunb.) stands in Wando-arboretum. The flora were composed of 24 families, 33 genera, and 36species in thinned sites. The dominant layer of control site showed higher number of plant species than that of treatment sites. On the while, the sub-dominant layer, shrub layer, and herbaceous layer treatment sites showed higher number of plant species than control site. According to the analysis of importance value, Q. acuta in the dominant layer, Q. acuta and Camellia japonica in sub-dominant layer, and Camellia japonica in shrub layer showed the highest importance values, respectively. The importance value of Trachelospermum asiaticum was the highest in the herbaceous layer. According to the results, species diversity was higher in descending order of heavy thinning, light thinning, and control. This result could be explained by increased light transmissions from higher thinning intensity than in other treatments. In this context, the results of this study may be useful for selecting appropriate tending methods in terms of forest management and biodiversity conservation.


완도지역 붉가시나무 임분의 솎아베기 강도에 따른 식생구조의 변화

박 준형1, 주 남규1, 유 병오1, 이 광수1, 유 석봉2, 정 수영1*
1국립산림과학원 남부산림자원연구소
2전라남도 산림자원연구소

초록

본 연구는 완도수목원 내 붉가시나무 천연림에 대한 솎아베기 강도에 따라 임분의 식생구조 변화를 분석하였다. 붉가시나무림 솎아베기 대상지에서 24과 33속 36종이 출현하였다. 그 중 대조구의 교목층 에서 타 처리구에 비해 출현종수가 많았으며, 아교목층 이하에서의 출현종수는 솎아베기 강도구, 약도 구, 대조구 순으로 나타났다. 식생 층위별 중요치 분석 결과, 교목층은 붉가시나무, 아교목층은 붉가시 나무와 동백나무의 중요치가 높았으며, 관목층에서는 동백나무가 주로 우점하고, 초본층은 마삭줄이 우 점하는 것으로 나타났다. 종 다양도 분석 결과는 솎아베기 강도구가 가장 높았고, 약도구, 대조구 순으 로 나타나, 솎아베기가 하층 식생의 경쟁을 유도하는 것으로 판단되었다. 본 연구 결과는 산림관리와 생물다양성의 보전에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.


    서론

    우리나라의 난대상록활엽수림은 과거 인위적 훼 손과 임분 교란으로 인해 남해안과 남해 도서지역, 제주도, 울릉도 등 인간의 간섭이 적었던 일부 지 역에서 현재까지 그 임분이 보존되어 있다(Korea Forest Research Institute, 2006). 하지만 최근 지구 온난화로 인한 남부지역 난대림의 생육분포 범위가 내륙으로 더욱 확대되고 있어 향후 난대상 록활엽수에 대한 관리의 중요성과 이들 자원가치에 대한 관심이 더욱 증대되고 있다.

    1999년 후반부터 난대상록활엽수림의 복원 및 보 전관리의 필요성이 대두되어 생태·환경적인 중요성 을 재평가 하게 되었으며, 또한 남부지역 해안림 등 임분교란 지역에서 적지에 한해 수종갱신 혹은 기존 임분구조 개선 대상수종으로서도 주목을 받고 있기 도 하다.

    우리나라의 난대상록활엽수림의 분포면적은 전 체 9,670ha로 추정되고 있으며, 총 임목축적은 983,164m3이다. 그 중 붉가시나무는 제주도에 1,024ha, 전라남도에 800ha 정도 분포해 있으며, 총 임목축적은 각각 112,412m3, 90,025m3로 난대 상록활엽수림 중 가장 넓은 면적과 임목축적량을 보유하고 있는 수종이다(Korea Forest Research Institute, 2014).

    2000년대 이전에는 난대상록활엽수인 붉가시나무 에 대한 연구가 활발하지 않았으나, 2000년대 초반 에 전남 보길도 붉가시나무림의 군락구조와 토양 및 입지인자와의 관계에 대해 구명한 바가 있으며(Kim et. al., 2000), 완도지역 붉가시나무림의 중요치, 흉고직경, 종상관성에 대해 분석한 바가 있다(Kim et. al., 2002). 이후 2000년대 중반에는 간벌강도 에 따른 특성 변화와 탄소고정량(Lee et. al., 2005; Hwang et. al., 2006)과 붉가시나무의 영급 별 현존량 확장계수에 대해 구명한 바 있다(Lee et. al., 2007). 최근에는 제주지역 붉가시나무의 수간 형태와 곡선식 추정이 이루어졌으며(Chung et. al., 2010), 개화특성 및 종실생산에 관한 연구가 수행되 는 등(Park et. al., 2014) 지속적인 연구가 수행되 었으나, 붉가시나무림의 솎아베기와 같은 산림시업 에 따른 식생구조의 변화에 대한 연구 자료는 여전 히 부족한 실정이다.

    본 연구에서는 붉가시나무림의 솎아베기 후 식물 상 및 식생구조를 비교하여, 상층 임분밀도 변화에 대응할 수 있는 식생관리의 체계적인 기법 구축을 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

    재료 및 방법

    1연구대상지

    완도 수목원은 전라남도 완도군 군외면 대문리 일 대를 포함하는 도유림 지역이다. 관리면적 2,050ha 에 붉가시나무, 구실잣밤나무, 동백나무 등 난대 상록활엽수를 포함한 난대성 식물과 소나무, 굴참 나무 등 온대성식물까지 다양한 식생분포를 보이고 있다. 완도 지역 평균기온의 30년 평년값은 14.1°C 이며, 최저기온은 10.8°C, 연 강수량은 1532.7mm이 다(Korea Meteorological Administration, 2015). 고도는 300~400m에 위치하였으며, 경사는 15~ 20°, 사면 방위는 남서향으로 나타났다(Table 1).

    2시험구 솎아베기 작업 및 식생조사

    솎아베기 작업은 임목조사를 통해 잔존본수 기준 으로 솎아베기 강도구와 약도구로 시행하였으며, 이 를 솎아베기를 하지 않은 대조구와 비교하였다. 솎 아베기 처리별 잔존본수는 강도구는 ha당 800본, 약도구는 ha당 1,150본으로 처리구를 조성하였다. 이 시험구는 1999년에 조성하였으며, 이때, 개체목 간 거리를 고려하여 솎아베기를 수행하였다.

    조사는 2013년 6월부터 9월까지 실시하였으며, 20×20m 크기의 표준지를 설정하고, 처리별 3반복 으로 상층임목 및 식생조사를 각각 실시하였다. 상 층임목조사는 흉고직경, 수고, 지하고, 수관폭, 수관 급, 형질급을 조사하였다. 식생조사는 처리구 내 출 현하는 모든 수종을 대상으로 Braun-Blanquet (1964)의 방법에 의해 교목층, 아교목층, 관목층, 초 본층으로 구분하여 조사하였다. 수종별 상대적인 우 점정도를 비교하기 위해 중요치(Importance value) 를 산출하였다(Curtis & Mclntosh, 1951). 종 다양 도 지수(Species diversity, H’)는 Shannon의 수식 (상용로그 적용)을 적용하였으며, 최대 종 다양도 (Maximum, H’max), 균재도(Evenness, J’), 우점도 (Dominance, D’)를 함께 산출하였다.

    연구 결과 및 고찰

    1솎아베기 처리별 임분 특성의 변화

    1999년 솎아베기 직후와 2013년의 상층 임분의 변화는 Table 2와 같다. 1999년 솎아베기를 통해 강도구는 평균흉고직경이 10.5cm, 평균수고 11.6m, 임분재적 34.2m3/ha로 조절하였다. 약도구의 경우 평균흉고직경 10.7cm, 평균수고 11.6m, 임분재적 46.7m3/ha이었으며, 대조구는 평균흉고직경 9.1cm, 평균수고 11.4m, 임분재적 129.7m3/ha이 잔존하 였다.

    그 후 2013년 처리구별 조사 결과, 강도구의 평균 흉고직경은 18.6cm로 약도구 17.6cm, 대조구 15.3cm에 비해 큰 것으로 나타났으며, 평균수고는 대조구가 14.3m로 가장 크고, 강도구와 약도구는 13.4m, 12.9m로 각각 나타났다. 임분재적은 강도구 에서 약 95.3m3/ha, 약도구 약 113.6m3/ha가 증가 한 것에 비해, 대조구에서는 약 146.7m3/ha가 증가 하여 솎아베기 미실행으로 임분밀도가 높은 대조구 의 재적생장이 가장 높은 것으로 나타났다.

    상대밀도는 상층임목의 상대적인 밀집정도를 나타 내며, 20~25사이는 경쟁이 없는 상태, 26~41은 약 한 경쟁으로 인한 솎아베기가 필요한 상태이며, 60 이상은 경쟁이 과하여 고사지가 발생하기 시작하는 단계를 의미한다(Ahn et. al., 2007). 1999년 솎아 베기 후 강도구가 4.3, 약도구 7.8, 대조구 20.4로 각각 조절되었다. 2013년에는 강도구는 20.9로 아 직까지 경쟁이 약하여 정상적인 생장이 가능한 수준 이었으며, 약도구는 29.7로 다소 경쟁이 발생하여 임내 밀도조절이 필요한 시점으로 나타났고, 대조구 의 경우 64.8로 나타나 임목생장에 어려움을 겪고 있는 상태인 것으로 사료된다.

    2솎아베기 처리별 식생구조의 변화

    솎아베기에 의한 임분밀도 조절 후 각 처리별 식 생구조의 변화를 관찰하기 위해 층위별 종 구성 상 태를 조사한 결과는 Table 3과 같다. 전체 24과 33 속 36종이 출현하였으며, 처리별로 살펴보면 강도구 는 21과 29속 32종이 나타난 것으로 조사되었고, 약도구 17과, 21속, 22종, 대조구 15과, 17속, 17종 이 출현하였다.

    층위별 중요치를 살펴보면, 교목층에서는 붉가시 나무가 강도구(83.4%)와 약도구(81.5%), 대조구 (76.5%) 모두에서 가장 중요치가 높았다. 이는 솎아 베기에 의해 교목층에 수관 갭(gap)이 발생하면서 주요 우세목인 붉가시나무의 잔존비율이 높아졌으 며, 이에 따라 강도구와 약도구가 대조구에 비해 붉 가시나무의 비율이 상대적으로 높게 나타난 것으로 사료된다. 그 외 구실잣밤나무(5.1~12.5%), 산벚나 무(3.6~6.0%), 자귀나무(3.2~8.7%), 서어나무 (3.0~5.1%)가 나타났다.

    강도구의 아교목층에서는 붉가시나무(36.4%)와 동백나무(24.0%)의 중요치가 높게 나타났으며, 약도 구의 경우 자귀나무(29.6%), 동백나무(18.5%), 황칠 나무(18.5%)순으로 나타났으며, 대조구는 붉가시나 무(53.2%), 동백나무(39.7%)의 중요치가 높았다. 대 조구의 경우 붉가시나무의 중요치가 타 처리구보다 높게 나타났지만, 대부분 높은 임분밀도로 인해 피 압 중인 열세목 위주로 분포하였다. 한편, 강도구는 약도구에 비해 붉가시나무의 중요치가 높게 나타났 으며, 솎아베기 후 상층 수관이 개방되면서, 하층에 분포해 있던 치수의 생장이 상대적으로 빠르게 진행 된 것이 원인이 된 것으로 판단된다. 동백나무의 경 우 모든 처리구에서 중요치가 높게 나타났으나, 생 육밀도가 강도구에서 가장 밀집하였으며, 대조구에 서는 다수의 붉가시나무 사이에서 생존해 있는 것으 로 조사되었다.

    관목층에서는 동백나무가 강도구(47.6%)와 약도구 (50.1%), 대조구(53.2%) 모두 가장 높은 중요치가 나타났다. 일반적으로 동백나무는 난대상록활엽수림 의 관목층에서 가장 많은 분포비율을 나타내는 대표 적인 수종으로, 전남 완도군 보길도의 붉가시나무림 관목층의 주 우점종이다(Kim et. al., 2000). 특히, 강도구의 경우 동백나무를 비롯하여, 광나무, 붓순 나무, 사스레피나무 등이 매우 번성하였으며, 대조 구는 상대적으로 관목층의 밀도가 낮은 상태였다. 대체로 상층울폐도가 높은 대조구에 비해 약도구와 강도구에서 다양한 종이 출현하고 밀집한 것으로 나 타났다. 산림의 수직적 구조는 광량과 밀접한 관계 가 있으며(Donald, 1963; Horn, 1971), 솎아베기를 통해 개방된 상층임관을 통해 유입되는 태양광량이 증가하면서 아교목층을 비롯하여 관목층과 초본층 식생의 생장이나, 밀도 등 발달정도의 차이가 발생 한 것으로 사료된다.

    초본층의 경우 마삭줄이 모든 처리구에서 50%이 상의 중요치가 나타났으며, 상당히 조밀하게 분포하 였다. 이러한 마삭줄은 우리나라 남부지역과 일본에 주로 분포하는 것으로 보고되고 있으며, 주로 난대 림 분포지역과 유사하며, 식물구계구분의 지표종이 라 할 수 있다(Park et. al., 2011). 초본층에서는 붉가시나무를 비롯하여 동백나무, 광나무, 사스레피 나무 등 목본성 치수의 피도가 높게 나타났으며, 개 고사리, 그늘사초, 맥문동을 제외한 초본식물은 거 의 확인되지 않았다.

    과거 전남 완도군 보길도의 붉가시나무림에서 교 목층은 붉가시나무(135.89)와 잣밤나무류(49.51)가 가장 우점하고, 관목층은 동백나무(72.46)와 광나무 (43.19), 초본층은 마삭줄(70.07)이 가장 우점한 것 으로 보고된 바가 있어 본 연구대상지에서 나타난 주요 우점종이 상당부분 중첩됨을 알 수 있다. 하지 만 동백나무(80.82)가 가장 우점한 아교목층에서는 다소 차이가 있었다. 2002년에 보고된 완도 붉가시 나무림의 층위별 식생 종 구성에서도 교목층과 아교 목층은 붉가시나무가 우점하며, 관목층에서 동백나 무가 우점하는 유사한 결과가 나타났다(Kim et. al., 2002). 한편 아교목층과 관목층 등에서 강도구, 약도구, 대조구 순으로 식생의 밀도가 높고 수고생 장이 우수한 특성이 나타났다. 이는 붉가시나무림의 임분밀도가 솎아베기에 의해 감소하게 되면, 하층식 생이 발달하고, 이에 따라 토양유기물 함량이 증가 하므로 기존에 존재하던 아교목층과 관목층의 붉가 시나무의 생장이 빠르게 증가하는데 도움이 된 것으 로 사료된다(Hwang et. al., 2006). 반대로 대조구 의 경우 솎아베기를 하지 않아 임관이 울폐되어 하 층식생 발달에 어려움이 발생하는 것으로 사료된다.

    3종다양도 지수의 비교

    솎아베기 처리별 종다양도 지수는 Table 4에 나 타나 있다. 종다양도 지수는 구성종수와 개체수를 기준으로 산출되며, 임분의 안정도를 나타내는 지표 이다. 어느 지역의 종다양도가 높다는 것은 종간 경 쟁이 심한 것으로 생태적으로 건강하다는 의미를 가 지며, 서로 다른지역의 종다양성을 같은 척도로 비 교할 수 있다는 장점이 있다(Moon, 2001).

    솎아베기 처리별로 종다양도 지수를 비교하면 교 목층에서는 처리별 차이가 크지 않고 대체로 낮은 값이 나타나 특정 종, 즉 붉가시나무가 우점하고 있 음을 알 수 있다. 하지만 아교목층에서 강도구 (0.764)와 약도구(0.866)가 대조구(0.467)에 비해 상대적으로 높은 종다양도가 나타났으며, 관목층에 서도 강도구, 약도구, 대조구 순으로 나타났다. 또 한 종다양도 지수의 최대 가능치를 의미하는 최대종 다양도 지수에서도 전체 층위에서 대조구(0.477) 비 해 강도구(1.079)와 약도구(0.778)의 값이 높은 것 으로 나타났다. 이러한 결과는 솎아베기로 인해 수 관층이 개방됨에 따라 토양층의 이용가능한 수분과 영양소가 증가하는 경우가 발생하며, 이에 따라 임 내 하층의 식생 풍부도가 증가하고, 이로 인해 하층 에 광선호종이 유입되면서 식생의 변화가 나타나는 것으로 사료된다(Lindh et. al., 2004; Park et. al., 2013).

    1에 가까운 값을 나타낼수록 종별 개체수가 균일 한 상태로 정의하는 균재도의 경우(Brower & Zar, 1977) 층위별로 교목층을 제외한 모든 층위에서 0.6 이상으로 나타났으며, 우점도는 대부분 0.3이하로 다수의 종이 우점하는 것으로 나타났다. 이는 솎아 베기 효과에 의한 현상이 아닌 난대상록활엽수림에 서 나타나는 하층 식생의 특징으로 판단된다. 난대 상록활엽수림의 상층 임관 하부에 기회적으로 발생 한 출현종들 중 내음성이 강한 일부 종이 제한적인 생육을 하게 되며, 그에 따라 제한된 다수의 종이 우점하는 형태가 발생하는 것으로 사료된다(Park, 2012).

    붉가시나무림의 솎아베기 처리는 임내 태양광의 유입을 증가시키고, 이에 따라 임내 하층식생의 발 달을 유도하며 종간경쟁을 심화시켜 임분의 생태적 건강도를 높인다고 할 수 있다. 이러한 결과는 산림 관리적인 차원에서 솎아베기를 통해 상층임목의 생 육환경 개선효과 뿐만 아니라, 수관하층 식생의 종 의 양적인 증가와 종 구성의 다양화 등 생물다양성 보존의 관점에서도 긍정적인 효과가 예측된다.

    Figure

    Table

    Characteristics of site environment and stand growth in study area before 1999 thinning

    Current growth characteristics by thinning effects of Q. acuta stands in each treatment after controlling stand density in 1999

    Importance value of woody plants at the investigated stands by thinning intensity

    Note) A: heavy thinning, B: Light thinning, and C: Control

    Comparison on index of species diversity by thinning intensity

    Reference

    1. Ahn JM , Woo JC , Lee DS , Lee SH , Lee YJ , Lee WG , Yim YJ (2007) Forest Management , Hyangmunsa, ; pp.442
    2. Braun-Blanquet J (1964) Pflanzensoziologie 3 Aufl, ; pp.865
    3. Brower JE , Zar JH (1977) Field and laboratory methods for general ecology, Wm. C. Brown Publishers, ; pp.226
    4. Chung YG , Kim DH , Kim CM (2010) Development of stem profile and taper equation for Quercus acuta in Jeju experiment forests , J. Korean For. Soc, Vol.99 (1) ; pp.57-61
    5. Cutis JT , Mclntosh RP (1951) An upland forest continuum in the prairie-forest border region of Wisconsin , J. Ecol, Vol.32 ; pp.476-496
    6. Donald CM (1963) Competition among Crop and Pasture Plants, Academic press INC, ; pp.415
    7. Horn HS (1971) The Adaptive Geometry of Trees, Princeton University Press, ; pp.123
    8. Hwang JH , Lee ST , Park NC , Choi JC , Shin HC , Lee KJ , Lee KS (2006) Changes in soil chemical properties after thinning in Quercus acuta strand , J. Korean For. Soc, Vol.95 (6) ; pp.657-662
    9. Kim JY , Lee JS , Oh KI , Jang SK , Park JH (2000) Community ecological study on the Quercus acuta forests in Bogildo-Island , J. Korean For. Soc, Vol.89 (5) ; pp.618-629
    10. Kim SO , Chin SC , Oh CJ (2002) The Community structure of Quercus acuta forest at Wando Warm-temperate Forest Arboretum , J. Korean For. Soc, Vol.91 (6) ; pp.781-792
    11. Korea Forest Research Institute (2006) Warm temperate trees of Korea, ; pp.218
    12. Korea Forest Research Institute (2014) ; pp.-23Stock Biomass and Distribution for Major Species of Warm Temperate in Southern Korea
    13. (2015) Korea meteorological Administration , Climatological data, http://www.kma.go.kr/weather/climate/average_south.jsp (2015. 7. 17)
    14. Lee ST , Hwang JH , Lee KJ , Shin HC , Kim BB , Park MS , Jun KS , Cho HS (2007) Biomass Expansion Factors(BBFs) for Quercus acuta according to age classes , J. Kor. Env. Eco, Vol.21 (6) ; pp.554-558
    15. Lee ST , Son YM , Lee KJ , Hwang JH , Choi JC , Shin HC , Park NC (2005) Aboveground carbon storage of Quercus acuta stands by thinning intensity , Kor. J. Agr. For. Met, Vol.7 (4) ; pp.282-288
    16. Lindh B , Muir P (2004) Understory vegetation in young douglas-fir forest: does thinning help restore old-growth composition , For. Eco. Man, Vol.192 (2004) ; pp.285-296
    17. Moon HS (2001) Studies on the forest vegetation structure in subalpine zone of Mt. Deokyu national park , J. Agr. Life Sci, Vol.35 ; pp.47-54
    18. Park IH (2012) Structure and dynamics of Quercus acuta, Quercus acutissima and Pinus rigida forests in Wando Island , Kor. Soc. of Env. Eco, Vol.26 (3) ; pp.406-411
    19. Park IH , Kim SD , Park JW , Chae KS , Kim GT , Um TW (2014) Flowering characteristics and acorn production of Quercus acuta Thunb. in Wando Island , J. Korean For. Soc, Vol.28 (3) ; pp.326-330
    20. Park JH , Kim SK , Lee ST , Lee KS , Kim HH (2013) Thinning effect on vegetation structure and stand characteristics of Oak stands , J. Agr. Life Sci, Vol.47 (6) ; pp.81-89
    21. Park JS , Lee JH , Cho WB , Lee DH , Choi BU , Choi BH (2011) Distribution and anatomical characteristics of Trachelospermum asiaticum in Korea , J. Kor. Soc. Plant Tax, Vol.41 (2) ; pp.138-143
    오늘하루 팝업창 안보기 닫기