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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.47 No.6 pp.81-89
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2013.47.6.81

간벌에 따른 참나무림의 식생구조 및 임분특성 변화

박준형1, 김석권2, 이상태2, 이광수1, 김형호3*
1국립산림과학원 남부산림자원연구소, 2국립산림과학원 생산기술연구소, 3경상대학교 산림환경자원학과(농업생명과학연구원)

Thinning Effect on Vegetation Structure and Stand Characteristics of Oak Stands

Hyungho Kim3*, Joonhyung Park1, Suk Kwon Kim2, Sang Tae Lee2, Kwangsoo Lee1
3Department of Forest Environmental Sciences, Gyeongsang National University (Institute of Agriculture and Life Science), Jinju 660-701, Korea
1Southem Forest Research Center, Korea Forest Research Institute, Jinju 660-300, Korea
2Forest Practice Research Center, Korea Forest Research Institute, Pocheon 487-821, Korea
Received: OCT. 9. 2013, Revised: NOV. 25. 2013, Accepted: NOV. 28. 2013

Abstract

This study was performed to identify the thinning effect on stand vegetation structure and standcharacteristics of the oak stands, located in Bongjeon-ri, Seoha-myeon, Hamyang-gun. Stand datawere collected at 15 plots in 12 thinned stands and 3 unthinned stands, and tree ring growth ofcore samples (5 trees per each plot) was measured to analyze the growth difference betweenthinned and unthinned stands. Dominant trees of the tree layer of the thinned stands were Quercusmongolica, Quercus serrata and Quercus variabilis; the sub-tree layer were Styrax obassia, Cornuscontroversa, Alnus hirsuta, and Quercus mongolica; Sasa borealis was predominant in the shrublayer. DBH, crown length, and crown width were larger in thinned stands than in unthinnedstands, but tree height was higher in unthinned stands than in thinned stands. Average ring growthof the thinned and unthinned stands was 1.82 mm/year, 1.38 mm/year, respectively. Therefore,thinning improved the growth of DBH, crown width, and crown length in oak stands.

0090-01-0047-0006-10.pdf492.5KB

Ⅰ. 서론

 우리나라의 산림자원 조성은 세계적으로도 성공적으로 이루어졌다는 평가를 받고 있다. 과거에는 목재 생산과 같은 경제적 기능에 중점을 둔 산림정책을 실행 하였고, 이로 인해 그동안 산림의 경영과 관리는 단순 동령림 위주의 침엽수 임분에 집중되어 왔다. 그러나 이러한 단순림 위주의 산림정책은 병해충의 발생과 생태적 불안정 등의 문제점이 야기되면서 생태적으로 건전한 천연 활엽수림에 대한 관심과 중요성이 대두되고 있다.

 참나무류는 탄소 흡수 능력이 탁월하고 대체에너지원으로서의 가치가 높아지고 있으며, 버섯재배용 자목 이외에 톱밥, 숯 펄프용 칩 등 다양한 부분으로 이용되며 산림 바이오매스 산물로서도 그 활용도가 높다(Lee & Kim, 2009). 따라서 건전하면서도 부가가치가 높은 천연활엽수림을 조성하고 관리할 수 있는 경영방안에 대해 관심을 가져야 할 시점이며, 이를 위해 다양한 입지 유형별로 생육하고 있는 활엽수림내의 임목 생장에 대한 정보의 활용이 필수적이다(Shin et al., 2001). 또한 임목의 생장은 입지환경과 기후, 수종에 따라 그 특성이 다양하게 나타나기 때문에 그에 따른 경영관리가 필요하다

 국외에서는 참나무류를 대상으로 한 간벌효과에 대해 오래전부터 많은 관심을 가지고 연구가 수행되었다. 루브르참나무의 직경생장 및 수고생장에 대한 간벌 효과를 입증한 바가 있으며(Allen & Marquis, 1970), 페트라참나무와 루브르참나무의 간벌지의 비대생장효과(Kerr. et al., 1996)에 대해 재조명 한바가 있다. 그 외 참나무림 간벌지의 토양과 개체목내 수분의 관계에 대한 연구(Bré da et al., 1995), 참나무림 간벌지의 식생회복패턴과 효과 구명(Albrecht & McCarthy, 2006), 루부르참나무의 간벌 후 맹아지의 발달과 생장 및 인공차광효과(Wignall & Browning, 1988) 등 간벌 이후 임분의 생장변화 뿐만 아니라 입지환경 및 식생 변화 등 다각적인 연구를 수행하였다.

 국내의 경우 1990년 이후 참나무류를 비롯한 낙엽활엽수림에 대한 간벌작업이 조명되면서 참나무 간벌작업의 공정표를 제시(Kang, 1994) 한 바 있다. 2000년 이후에는 상록활엽수의 참나무류인 붉가시나무 간벌지의 지상부 탄소고정량, 토양특성변화 등에 대한 모니터링 연구가 수행되었으며(Lee et al., 2005; Hwang et al., 2006), 강원도 참나무림의 토양, 낙엽층, 고사목 내 탄소 저장량에 미치는 단기영향(Yang et al., 2009)과 간벌작업종별에 따른 양분유입차이(Jung et al., 2008), 입지환경, 탄소, 유기물의 동태와 같이 다양한 요인의 변화에 관한 연구도 수행되고 있다. 최근에는 천연활엽수림의 간벌강도에 따른 생장변화 모니터링 연구(Choi et al., 2009)와 간벌 주기에 따른 흉고직경 생장예측 모형(Kim et al., 2012) 등 생장 모니터링 및 생장모형 개발과 같이 다양한 접근법을 통해 연구되고 있다.

 그러나 참나무 임분을 포함한 천연활엽수림의 간벌에 따른 식생구조변화 및 생장특성과 그 효과에 대한 모니터링은 미흡한 실정이다. 따라서 이 연구는 참나무림을 대상으로 간벌시업지의 식생구조를 분석하고, 시업지와 비시업지를 대상으로 임분구조를 비교함으로써 간벌의 효과를 규명하기 위해 수행되었다.

Ⅱ. 재료 및 방법

2.1 조사지 개황

 경상남도 함양군 서하면 봉전리 산 159-1의 도유림 79ha 중 2004년 숲 가꾸기 사업을 통해 경급기준 30% 정량간벌이 이루어진 임분을 연구대상지로 하여 2010년에 조사를 실시하였다. 해발고는 800∼1000m, 사면방위는 남동·남·남서·서, 경사도는 12∼26˚, 지형위치는 산복, 유효토심은 60∼100cm로 비교적 깊은 것으로 나타났다(Table 1).

Table 1. The site characteristics of the study area.

2.2 식생구조

 간벌 시업지의 식생구조를 분석하기 위해 표준지 조사를 실시하였다. 교목층과 아교목층 조사는 20 × 20m 크기로 시업지 12개소의 표준지를 선정하여 출현하는 모든 종에 대하여 흉고직경, 수고, 층위별 울폐도 등을 조사하였으며, 관목층은 표준지내에 5 × 5m 크기의 조사구를 별도로 설치하여 조사구 내 출현종의 수고 및 피도를 조사하였다.

 또한 각 층위별 우점종을 파악하기 위해 상대밀도, 상대피도, 상대빈도를 이용하여 교목층, 아교목층, 관목층의 중요치(Importance value)를 Curtis and McIntosh(1951)의 방법에 따라 제시하였으며, 간벌 시업지의 식생 종다양성은 종다양도(Species diversity, H')·최대종다양도(Maximum species diversity, H'max)·균재도(Evenness, J')·우점도(Dominance, 1-J')를 이용하여 분석하였다.

2.3 임분구조

 간벌에 따른 임분구조 변화 분석을 하기 위해 식생구조분석시 선정된 시업지 12개소와 인근 비시업지 3개소를 선정하여 임황 및 지황을 조사하였다. 임황조사에서는 임목형질, 수종, 흉고직경, 수관급, 지하고, 수고를 측정하였고, 특히 임령 및 생장량 조사는 15개소의 표준지내에서 각각 흉고직경 기준표준목 5본씩을 선정하여 생장추에 의한 목편 채취를 통해 이루어졌다. 생장량의 간벌 효과 규명을 위해 간벌 후 연륜생장량을 독립 표본 t 검정(t-test)을 통해 비교 분석하였다. 또한 간벌시업의 유무에 따른 경급별, 수고급별, 형질급별 분포를 비교하였으며, 흉고직경과 수고·수관길이·수관폭·최근 5년간 연년직경생장량간의 관계를 분석하였다. 그리고 지황조사는 표고, 경사도, 방위, 지형, 유효토심을 대상으로 하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

3.1 간벌지의 식생구조

 간벌시업지의 출현 종의 수는 교목층 15종, 아교목층 11종, 관목층 20종으로 나타났다(Table 2). 층위별 종 구성을 살펴보면 교목층에서는 신갈나무, 졸참나무, 굴참나무, 산벚나무(Prunus sargentii), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla)의 순으로 중요치가 높았고, 아교목층에서는 쪽동백나무, 층층나무, 물오리나무, 굴참나무의 순으로 나타났다. 관목층의 경우 조릿대 중요치가 67.7%로 극단적으로 높게 나타나고 있다. 이는 간벌의 영향이 아니라 조릿대의 분포가 높게 나타났던 기존 임분구조에 따른 것으로 판단되며, 조릿대의 우점은 임분의 빛 환경이 극단적으로 악화됨으로써 향후 현 임분내 타식물의 침입을 방해할 뿐만 아니라 교목성 치수의 발생량을 줄일 것으로 보인다(Ishibashi, 1998; Kunisaki, 2004).

Table 2. Importance value of woody plant at the study site.

 종다양도지수의 경우 교목층, 아교목층, 관목층에서 각각 0.842, 0.935, 0.597로 아교목층의 종다양도가 높게 나타났으며, 종다양도지수의 최대 가능치를 의미하는 최대종다양도지수는 각 층위에서 1.176, 1.041, 1.255로 관목층의 종다양도가 가장 큰 폭으로 증가할 수 있는 것으로 나타났다. 균재도는 아교목층(0.898)·교목층(0.716)·관목층(0.476)의 순으로 균재도가 높게 나타났다. 균재도는 1에 가까운 값을 나타낼수록 종별 개체수가 균일한 상태라 할 수 있다(Brower & Zar, 1977), 즉 아교목층에서는 특정한 종의 개체가 집중되지 않고 균일한 상태를 보이는 반면, 관목층에서는 조릿대의 우점수종이 출현하게 된 결과라고 판단된다. 또한 우점도는 값이 0.9이상일 때 1종이 우점하고, 0.3∼0.7일 때 2∼3종, 0.3이하일 때는 다수의 종이 우점한다(Whittaker, 1965)는 기존 연구결과에 따르면, 교목층과 아교목층 모두 우점도 0.3이하로 나타나 한 종이 우점하지 않고 층위별로 다수의 종이 우점한다는 것을 알 수 있다. 이에 비해 관목층은 0.524로 2∼3개체가 우점하는 것으로 나타났다(Table 3).

Table 3. Species diversity index by layers in study area.

3.2 임분구조의 변화

 Table 4는 간벌시업지와 비시업지의 임분구조분석 결과를 보여주고 있다. 평균 흉고직경은 시업지 17.8cm, 비시업지 16.5cm로 시업지의 흉고직경이 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 평균 수고 및 지하고는 각각 시업지 11.1m, 6.7m, 비시업지 13.8m, 7.8m로 시업지가 작은 것으로, 수관폭은 시업지 12.8m, 비시업지 5.0m로 시업지가 큰 것으로 나타났다. 평균임령은 약 37년으로 유사하였으며, 최근 5년간 연년 직경생장량은 시업지 3.1mm, 비시업지 2.7mm로 시업지의 생장량이 큰 것으로 나타났다.

Table 4. The stand growth characteristics of the study area.

 임분의 직경급별 본수분포를 살펴본 결과(Figure 1), 시업지와 비시업지 모두 정규분포에 가까운 형태를 보이고 있으나, 평균 경급을 중심으로 시업지의 본수가 많이 분포하고 있으며, 간벌시 임분의 주수종인 신갈나무의 제거로 인해 비시업지에 비해 시업지의 신갈나무 분포가 낮게 나타나는 특징을 보여주고 있다. 그리고 임분의 수고급별 본수분포에 있어서는 시업지의 경우가 보다 정규분포에 가까운 형태를 보이고 있는 것으로 나타났다(Figure 2).

Fig. 1. DBH distribution of trees in thinned stand and unthinned stand

Fig. 2. Height distribution of species in thinned and unthinned stands

 임분 형질급별 분포 분석결과를 Table 5에 제시하였다. 형질급의 구분은 제5차 국가산림자원조사의 현지조사 지침서(KFS, 2009)상의 형질급 구분기준을 적용하여 1급목을 우량목으로, 2급목을 보통목, 3급목을 불량목으로 하였다. 시업지의 임분 구성은 752본/ha 중 우량목이 646본/ha, 보통목이 72본/ha, 불량목이 34본/ha이었으며 비율은 각각 85.9%, 9.6%, 4.5%로 나타났다. 비시업지 임분구성은 1,417 본/ha 중 우량목이 1,084본/ha으로 76.5%, 보통목이 316본/ha으로 22.3%, 불량목이 17본/ha으로 1.2%인 것으로 나타났다. 따라서 간벌에 따른 임분의 변화는 간벌시업지가 비시업지에 비해 흉고직경과 형질이 양호하다는 것을 알 수 있다(Kim et al., 2001a; 2001b).

Table 5. tree traits distribution of species in thinned and unthinned stands.

 직경과 수고의 관계에서 동일 직경급에 있어 비시업지가 시업지보다 수고가 상대적으로 높은 것으로 나타나 수고생장은 비시업지가 좋은 것을 알 수 있으며, 이는 동일 수고에 있어서 시업지의 경급이 큰 것으로도 해석할 수 있다(Figure 3). 흉고직경과 최근 5년간 연년직경생장량의 관계를 보면 시업지의 경우 직경급이 커질수록 양의 상관관계를 보이는 반면, 비시업지에서는 직경급이 커질수록 최근 5년간 연년직경생장량이 적어지는 음의 관계를 나타내고 있다(Figure 4). 비시업지의 경우 교목층과 아교목층의 경쟁심화로 인한 직경생장의 감소가 일어나고 있는 것에 기인하는 것으로 판단된다. 직경과 수관길이의 관계(Figure 5)와 직경과 수관폭의 관계(Figure 6) 역시 시업지가 비시업지에 비해 흉고직경이 커질수록 수관길이와 수관폭이 커지고 있음을 알 수 있다. Peterson et al.(1997)는 시업지의 직경생장 및 수관의 생장은 간벌로 인해 소개된 빈 공간을 채우기 위해 수관체적을 급격히 증가시킨다는 연구결과를 발표한 바 있다.

Fig. 3. Relationships between DBH and Height by thinned stands and unthinned stands.

Fig. 4. Relationships between DBH and tree ring growth during recent 5 years by thinned and unthinned stands.

Fig. 5.Relationships between DBH and crown length by thinned and unthinned stands.

Fig. 6.Relationships between DBH and crown width by thinned and unthinned stands.

3.3 간벌 여부에 따른 생장 특성 비교

 간벌시업지와 비시업지의 연륜생장량 변화를 살펴보면, 간벌이 시행된 2004년 이후 시업지의 생장추세는 2005년부터 생장량이 점차 증가하는 현상이 일어나고 있으나 비시업지의 경우에는 지속적으로 감소하는 추세는 보여주고 있다(Figure 7). 즉 비시업지의 경우 임령이 증가할수록 임내 경쟁이 심화되어 연륜생장량이 점차 감소하는 것으로 판단된다. Table 6에 나타난 간벌시업지와 비시업지의 간벌 이후 평균 연륜생장량은 각각 1.82mm, 1.38mm로 나타났으며 이를 독립표본 T검정으로 분석한 결과, 간벌시업지의 생장량이 비시업지에 비해 큰 것이 유의수준 내에 에서 인정되었다(p<0.05). 이는 비시업지의 경우 간벌시업지에 비해 높은 임분밀도로 생장량이 종내경쟁에 의해 감소한 것(Jeong & Shin, 2003)으로 판단되며, Ko & Park(2005)은 장성지역의 간벌 후 5년이 지난 편백 인공림의 간벌 효과 연구에서 비시업지에 비해 간벌구의 생장량이 높게 나타난 것으로 보고한 바 있다.

Fig. 7.Annual ring growth change by thinned and unthinned stands

Table 6. Result of t-test for growth within the thinned stand and unthinned stand.

Ⅳ. 결 론

 본 연구는 참나무림을 대상으로 간벌시업지의 식생구조를 분석하고, 시업지와 비시업지를 대상으로 임분구조를 비교함으로써 간벌의 효과를 분석하였다. 간벌시업지의 종다양도지수를 제시하였고, 특히 임분내 평균흉고직경 및 수관길이, 수관폭은 간벌시업지가 높게 나타났지만, 평균수고는 비시업지가 높은 것을 제시하였으며, 간벌 이후 평균 연륜생장량은 비시업지에 비해 시업지에서 0.44mm가 큰 것으로 분석되었다.

 다만, 연구대상지의 참나무림은 간벌당시 31년생 임분으로 추정할 수 있으며, 30% 정량간벌이 실시된 곳으로 다양한 조건에서의 간벌효과를 분석하는데에는 한계가 있다. 즉, 특정 임분의 간벌효과를 분석하기 위해서는 간벌방식(상층, 하층 간벌 등), 간벌횟수, 간벌시기, 간벌강도 등 다양한 조건 하에서 장기간의 모니터링을 필요로 하기 때문이다. 향후 간벌효과에 대한 규명을 보다 체계화함으로써 숲가꾸기 사업의 효과에 대한 기초자료 및 시업체계를 최적화하기 위한 근거자료로 활용할 수 있을 것이다.

Ⅴ. 감사의 글

 본 연구는 2013년도 국립산림과학원의 리서치 펠로우십 지원에 의해 수행되었습니다.

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