search
Contact Us
HOME

  • Crossref logo
  • Crossref Similarity Check logo
Journal Search Engine

to

Search Advanced Search Adode Reader(link)
Download PDF Export Citaion korean bibliography PMC previewer
ISSN : 1229-3857(Print)
ISSN : 2288-131X(Online)
Korean Journal of Environment and Ecology Vol.29 No.6 pp.907-916
DOI : https://doi.org/10.13047/KJEE.2015.29.6.907

Characteristics of Vegetation Structure in Chamaecyparis obtusa Stands1

Seok-Gon Park2, Hyun-Mi Kang3*
2Dept. of Landscape Architecture, Sunchon National Univ., Sunchon 57922, Republic of Korea
3Baekdudaegan Sup Research Institute, Daejeon, 34145, Republic of Korea
교신저자 Corresponding author: Tel: +82-70-7774-5236, Fax: +82-42-826-5235, mybab@lycos.co.kr
October 27, 2015 December 1, 2015 December 2, 2015

Abstract

The purpose of this study was to identify characteristics of vegetation structure, vegetation succession, and species diversity of artificially planted Chamaecyparis obtusa (CO) stands. The study was carried out by performing vegetation survey for eight CO stands located in Jeollanam-do Province, Korea. Analysis on vegetation classification and ordinations of the stands was conducted using the data from the vegetation survey, and as a result, the stands were classified into five types of communities. Community I showed a considerably lower index of species diversity when compared to other communities because the canopy of the dominant CO was so highly dense that the low-height vegetation was not able to develop or the low-height vegetation almost disappeared due to elimination of weed trees. Meanwhile, the Community II - IV had relatively higher indices of species diversity because various native tree species mixed with the low-height vegetation and competed with each other in the understory and shrub layers to some degree of stability or in their early stage of vegetationdevelopment. Community V, lastly, showed higher use intensity as a recreational forest, thus developing simpler vegetation structure on account of artificial intervention. There was positive correlation between photosynthetically active radiation entering the forest floor, number of observed species and index of species diversity. Such characteristics of vegetation structure in CO stands are closely associated with forest management and prescription for planting reforestation, thinning, and brush cutting in the past. There was a slight difference in vegetation structure and species diversity by communities, based on rotation time of the vegetational succession, process of disturbance frequency and disturbance, development, and maturity by planting CO stands. However, when compared to natural forests, the CO stands showed simpler vegetation structure. Because artificial forests are vulnerable in ecosystem service with lower species diversity, a drive for ecological management is needed for such forests to change into healthy ecosystems that can display functions of public benefit.

FOREST PRACTICES , BIODIVERSITY , ECOSYSTEM MANAGEMENT , ARTIFICIAL FOREST , ECOSYSTEM SERVICE

편백림의 식생구조 특성 분석1

박 석곤2, 강 현미3*
2국립순천대학교 조경학과
3(사)백두대간숲연구소

초록

본 연구에서는 인공조림된 편백림을 대상으로 식생구조 및 식생천이, 종다양성의 특성을 밝히고자 전남지역의 8곳에 편백림을 대상으로 식생조사를 실시하였다. 이 식생조사 데이터를 활용하여 군집분석 및 서열분석을 실시한 결과 5개 군락으로 단순화되었다. 군락Ⅰ은 다른 군락에 비해 종다양성지수가 상당히 낮았는데 이는 교목층에 우점한 편백의 수관이 울폐되어 하층식생이 발달하지 않았거나 잡초목(경쟁 자생수종) 제거로 하층식생이 거의 남아있지 않았기 때문이었다. 반면, 군락Ⅱ~IV는 하층에 다양한 자생수종이 유입되어 아교목층과 관목층에서 서로 경쟁하여 어느 정도 안정되거나 식생발달 초기라서 종다양성지수가 높은 편이었다. 마지막, 군락 V는 휴양림으로서 이용강도가 높아 식생구조가 단순하였다. 또한, 임상에 유입되는 광합성유효광과 출현종수·종다양성지수 사이에는 정의 상관관계 를 보였다. 이러한 편백림의 식생구조 특성은 과거 개벌 이후 묘목심기, 솎아베기, 풀베기 등의 산림시업과 밀접하게 관련된다. 편백림의 산림시업에 의한 교란빈도와 함께 식생천이프로세스 회전시간에 따라 군락별 식생구조와 종다양성 은 약간의 차이를 보였지만, 천연림에 비해 편백림은 단순한 식생구조를 보였다. 인공림은 생물다양성이 낮고 생태계 서비스가 취약하기 때문에 공익적 기능을 발휘할 수 있는 인공림으로 전환하는 한 가지 수단으로써 생태적 관리가
필요할 것이다.

산림시업 , 생물다양성 , 생태적 관리 , 인공림 , 생태계서비스

    서 론

    인공림은 단일 수종을 인위적으로 심어 형성된 산림으로 서 토지이용의 극적인 변화를 의미하며, 지역 생태계에 미 치는 영향이 크다(Nagaike, 2000). 목재생산의 효율과 수량 을 최대한 발휘하기 위해서 임목생산까지 묘목심기, 풀베기 (하예작업), 가지치기, 솎아베기(간벌) 등 일련의 작업이 행 해진 인공림은 단일 수종으로 구성된 동령림인 경우가 많 다. 단일종을 조림한 인공림은 하층식생의 종다양성이 현저 히 낮은 것을 여러 연구에서 지적하였다(Hunter, 1990). 인 위적으로 관리된 인공림은 병해충 피해 및 기후변화에 따른 극단적인 가뭄, 오염 등의 환경스트레스에 취약하다 (Richardson et al., 2007). 뿐만 아니라 단순종으로 과밀한 인공림은 수원함량 및 수질정화 기능, 야생생물의 서식처 제공이라는 생태계 서비스도 질적으로 낮다(Ohsawa, 2007; Gomi et al., 2008; Taki et al., 2010). 임목생산 측면에서도 조림목의 생육불량 및 병해충 발생에 의한 목재생산 기능까 지 저하될 수 있다(Hirobe et al., 2013; 재인용). 상기 문제 점으로 인해 세계적인 산림관리 기조는 생태계가 공급하는 생태적, 경제적 가치를 보전하거나 복원하고, 이를 높이기 위한 방향으로 전환되고 있다(Barbour et al., 1999). 이러한 기조 속에서 식물종의 다양성뿐만 아니라 생물다양성 전체 의 보전을 배려한 지속가능한 임업을 위하여 생태계의 자연 교란 재현을 기반으로 한 서식처의 다양성을 높이는 시업방 법을 북미에서는 ‘생태계 관리(ecosystem management)’, 유럽에서는 ‘친자연 임업(close-to-nature forestry)’이라 하 여 발전해 왔다(Igarashi et al., 2014).

    최근 사회적으로 휴양림에 대한 수요 증가로 전남, 경남 등의 남부지역에 편백 조림면적이 증가하고 있다. 산림청 산림통계연보에 따르면, 특히 전남지역에서 2003년 641ha 에서 2013년 1,347ha로 편백 조림면적이 2배 가까이 급증 하였다(Park et al., 2015). 한편, 편백은 상록성 침엽수로서 수관 울폐도가 높아 임상으로 투사되는 빛이 적고 낙엽의 타감효과로 인해 하층식생이 발달하지 않으며, 종다양성이 낮아 문제시 되고 있다(Kiyono, 1988). 또한, 편백순림에서 는 임상으로 집적되는 편백의 낙엽이 분해되기 어려워 물질 순환이 늦고, 토양으로의 양분공급이 감소된다(Takahashi, 2000). 임상에 쌓인 편백 낙엽은 빗물 충격에 쉽게 유실되어 (Ichikawa et al., 2002) 토양침식으로 이어져(Nakajima and Kaneko, 2012) 산림환경이 심각하게 훼손될 수 있다. 특히, Park et al.(2015)의 최근 연구에서 편백림의 토양양분과 하층식생간의 상관성 분석에서 편백림에 다양한 활엽수종 이 공생할수록 토양의 비옥도가 상승하였고, 편백의 개체수 는 토양요인에 미치는 영향이 미약하거나 오히려 편백의 개체수가 늘어날수록 토양의 보비력(CEC)을 저하시켰다고 보고하였다. 편백림에서의 숲가꾸기 일환으로 하층식생의 전면 제거와 편백순림으로의 관리보다 편백림의 식생구조 발달이 토양양분 축적 및 물질순환, 임목생산 측면에서 유 리할 것이라고 주장하였다. 일본에서도 최근 편백 등의 인 공림을 생태학적으로 안정된 산림 식생구조로 전환하기 위 해 하층식생 회복뿐만 아니라 다양한 활엽수를 도입하여 종다양성이 높은 혼효림으로의 전환을 시도하고 있다(Ito et al., 2006; Seiwa, 2013).

    상황이 이러하지만, 편백림과 같은 인공림에서 식생구조 와 종다양성에 관한 연구와 논의는 이차림 등의 식생유형에 비해 이루어지지 않는 편이다(Wallace and Good, 1995). 국내에서는 Goo and Lee(1991)가 효과적인 조림, 무육 및 갱신방법을 위한 차원에서 편백림의 식생구조를 연구하였 다. 최근 국립공원의 인공림을 중심으로 생물다양성이 풍부 하고 생태적으로 안정된 식생구조로 전환하기 위한 천연림 갱신연구가 진행되고 있다. 그 중에 Park et al.(2010)은 지 리산국립공원 인공조림지 개벌에 따른 빛환경 변화가 식생 회복에 미치는 영향에 대해 분석하였고, Kim and Lee(2012)는 국립공원에서 인공림을 천연림으로 갱신하기 위한 솎아베기 밀도를 제안하였다. Um(2015)은 일본잎갈 나무림의 솎아베기 30, 50, 70% 수준에 따른 천연갱신 양상 을 조사하였다. 하지만, 국내 인공림의 벌채나 솎아베기 이 후의 천연림으로 갱신 및 생태적 관리에 대한 연구는 부족 한 편이다(Um, 2015). 앞으로 생태계 서비스 향상을 위한 세계적인 산림관리 기조에 발맞추어 인공림에서 종다양성 을 높이기 위해 생태적 관리에 대한 활발한 논의가 필요할 것이다. 본 연구는 편백림을 중심으로 식생구조 및 식생천 이, 종다양성 등의 특성을 밝히고 생물다양성 보전 및 생태 계 서비스 증진 관점에서 인공림 관리방향을 논의하고자 한다.

    연구방법

    1.연구조사지 선정 및 개황

    전라남도청 편백조림 현황자료를 바탕으로 대규모로 조 림되거나 생육상태가 양호한 편백림을 연구대상지로 선정하 여 2012년 5월부터 2014년 8월까지 현지조사를 실시하였다. 연구조사지로서 고흥군 팔영산(조사지 번호: 1~6번), 광양 시 느랭이골(7~11번), 광주광역시 무등산국립공원 증심사 지구(12~14번), 순천시 낙안면(15~27번), 보성군(28~32번), 순천시 봉화산(33~35번), 장성군 축령산 및 병풍산(36~45) 등 8곳에서 총 45개의 식생조사구를 조사하였다(Figure 1, Table 1). 본 연구조사지와 거의 유사한 곳에서 연구된 Park et al.(2015)에 의하면, 인공림의 관리 특성상 교목층에는 편 백이 우점했고 아교목층에는 출현하는 수종이 거의 없거나 일부 출현하였다. 이에 비해 관목층에는 다양한 수종이 분포 해 식피율이 높았다. 순천지역은 다른 지역에 비해 수령이 약 30년으로 비교적 적은 편이며, 임목밀도가 2,267주/ha로 다른 조사지에 비해 높은 편이었다(보통 편백 2-4년생 묘목 1천5백~3천 주/ha 조림). 보성지역의 경우에는 솎아베기가 실시되어 임목밀도는 1,260주/ha로 중간 정도였지만, 과거 1 ~2년 사이에 풀베기 작업이 실시되어 보성과 순천은 타 조 사지에 비해 관목층의 식피율이 20%로 낮았다.

    2.식생조사 및 식물군집 구조분석

    연구조사지에서 식생조사는 산림 내부에 방형구를 설치 하여 교목층, 아교목층, 관목층으로 층위를 나누어 출현수 종을 매목조사하였다(Park, 1985). 하늘과 맞닿은 상층수관 을 이루는 수목을 교목층으로, 수고 2m이하의 수목을 관목 층으로, 이에 해당되지 않는 수목을 아교목층으로 구분하였 다. 교목층과 아교목층의 경우에는 100m2(크기10m×10m) 내에서 각각의 수목을 대상으로 흉고직경을 측정하였으며, 관목층은 방형구를 사분면으로 나누어 대표적인 지역을 선 정한 후 크기 25m2(5m×5m)의 소방형구 1개소를 설치한 후, 방형구 내에 출현한 수목의 수관폭(장변×단변)을 조사 하였다. 각 조사지에서 해발고, 사면방향, 경사도, 식피율 등의 환경요인을 조사하였다.

    각 수종의 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치(Importance Value; I.V.)를 통합하 여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1977)를 수 관층위별로 분석하였다. 상대우점치(Importace Percentage; I.P.)는 (상대밀도+상대피도)/2로 계산하였으며, 개체들의 크기를 고려하여 수관층위별로 가중치를 부여한 (교목층 I.P.×3+아교목층 I.P.×2+관목층 I.P.×1)/6으로 평균상대우점 치(Mean Importance Percentage; M.I.P)를 구하였다(Park, 1985).

    상대우점치 분석 자료를 토대로 TWINSPAN에 의한 군 집분석(classification analysis)(Hill, 1979b)과 DCA 서열분 석(ordination analysis)(Hill, 1979a)으로 45개 조사구의 식 생조사 데이터를 몇 개의 식물군락으로 그룹화하였고, 흉고 직경(DBH) 분석을 통해 식생의 수령 및 임분동태를 파악하 여 식생천이의 양상을 추정하였다(Harcombe and Marks, 1978). 그룹화된 군락별로 종구성의 다양한 정도를 나타내 는 척도인 종다양성은 Shannon의 수식(Pielou, 1977)을 이 용하여 종다양성지수(Species Diversity, H′), 균재도 (Evenness, J′), 우점도(Dominance, D)를 계산했고, 단위면 적당(100m2) 개체수 및 종수를 분석하였다.

    각 식생조사구에서 임상의 빛환경을 평가하기 위해서 식 생조사 방형구 내의 지표에서 높이 2m지점에서 어안(魚眼) 렌즈(4.5mm F2.8, Sigma Inc.)를 부착한 디지털카메라 (EOS-40D, Cannon Inc.)를 이용해 산림 내부의 천공사진 을 촬영하였다. 이 화상을 빛환경 분석프로그램인 Gap Light Analyzer Version 2.0을 이용하여 수관개방율 (canopy openness)과 광합성광량자속밀도(Photosynthetic Photon Flux Density; PPFD)를 추정하였다(Frazer et al., 1999). 태양광이 전혀 차단되지 않는 공간의 PPFD값에 대 한 상대값으로 조사지의 상대광합성광량자속밀도(rPPFD) 로 나타냈다. 수관개방율 및 상대광합성광량자속밀도의 빛 요인과 식생요인(조사구의 출현종수, 종다양성지수, 아교목 및 관목층의 개체수) 변수간 상관관계를 피어슨 상관계수 (Pearson′s correlation coefficient)로 분석하였다.

    결과 및 고찰

    1.군집분석(classification analysis) 및 서열분석 (ordination analysis)

    식생조사구는 인공림의 특성상 교목층에 편백이 우점하 는 편백림이지만, 군집분석의 한 기법인 TWINSPAN을 적 용하여 군락별 종구성(Table 2)과 식별종을 중심으로 한 군 락분리를 실시하여 군락유형별 환경요인 및 종구성 특성을 파악하였다(Figure 2). TWINSPAN분석에서 첫 번째 단계 에서는 담쟁이덩굴(+)의 출현 유무에 따라 출현하지 않는 그룹 A와 출현하는 그룹 B로 분리되었다. 두 번째 단계에서 그룹 A는 다시 산초나무(+), 작살나무(+), 때죽나무(+), 수 리딸기(+), 두릅나무(+), 비목나무(+)가 출현한 그룹과 출현 하지 않는 그룹으로 분리되었다. 산초나무(+) 등이 출현하 지 않는 군락은 청미래덩굴(-)을 식별종으로 갖는 그룹(I) 과 생강나무(+), 대팻집나무(+), 감태나무(+)를 식별종으로 갖는 그룹(II)으로 구분되었다. 산초나무(+) 등을 식별종으 로 하는 그룹은 조록싸리(-), 사스레피나무(-), 때죽나무(-) 를 식별종으로 갖는 그룹(III)과 수리딸기(+)를 식별종으로 하는 그룹(IV)으로 분리되어 총 5개 군락으로 유형화되었 다. TWINSPAN기법의 군락구분은 환경요인을 간접적으 로 반영하는 식별종(indicator species)에 의해 이루어진다 고 알려져 있다(Lee et al., 1994). 그러나 본 연구에서 식별 종으로 제시된 수종들은 군락별 환경요인을 간접적으로 대 변하는 수종이라 말하기 모호했으며, 5개 군락별로 각 환경 특성을 파악하기가 쉽지 않았다. 산초나무, 초피나무, 수리 딸기, 두릅나무, 조록싸리, 비목 등은 양수성 수종이거나 주 로 천이초기단계에 출현하는 수종(Jee and Oh, 2001)으로 서 대부분의 군락별 식별종은 편백림의 솎아베기 작업으로 임상층의 빛환경이 개선되어 유입된 자생수종으로 판단된 다. 교목층의 편백이 우점하는 가운데 하층식생이 발달하기 시작하는 초기상태라서 이러한 양상을 보였을 것이다.

    군집분석과 상호보완적인 방법으로 조사구간의 상이성 을 좌표상에 쉽게 알아볼 수 있도록(Lee et al., 1994) 분석 하는 서열분석(DCA기법)의 결과는 Figure 3과 같다. 지표 면을 덮는 마삭줄, 담쟁이덩굴, 송악 등이 출현하는 군락 V는 제 1축을 기준으로 오른쪽에 독립적으로 분포하여 다 른 군락들과 확연한 불연속성을 보였다. 그 외 4개 군락(I ~IV)은 일부 불연속적으로 분포하는 것처럼 보이나 제 1축 을 기준으로 4개 군락이 중앙에 연속적으로 분포하였다. 이 러한 현상은 하층식생이 발달 초기라서 군락별 종구성이 독립적이지 않고 서로 중첩되어 있기 때문일 것이다.

    2.군락별 상대우점치 및 흉고직경급별 분석

    군집분석으로 그룹화된 5개 군락에 대해 층위별 상대우 점치 및 평균상대우점치 분석을 실시한 결과, 5개 군락 모두 교목층은 인공림의 특성상 편백이 우점하였다(Table 2). 군 락 I의 교목층에서는 편백(I.P. 99.15%)이 우점하는 가운 데 기타 낙엽활엽수가 약간 출현하였다. 아교목층에서는 수 목이 출현하지 않았으나, 관목층에서는 비목나무(I.P. 45.51%)가 우점하는 가운데 청미래덩굴(I.P. 22.16%)이 뒤 를 이어 출현하였다. 이 군락은 주로 보성 및 순천지역에 해당되는 곳으로서 편백의 임목밀도가 지나치게 높거나 풀 베기 작업으로 인해 하층식생의 발달이 미흡했을 것이다.

    군락 II는 낙안 및 광양지역으로 아교목층에서는 온대 남부기후대 극상수종으로 알려진 개서어나무(I.P. 33.27%) 가 가장 높게 우점했고, 다음으로 생강나무(I.P. 13.83%), 개암나무(I.P. 13.02%), 진달래(I.P. 8.14%), 밤나무(I.P. 8.02%) 등 다양한 낙엽활엽수가 분포하였다. 이 군락은 자 연식생과 인접해 있으면서 하층식생의 발달로 인해 개서어 나무, 밤나무 등의 교목성 수목이 출현하여 향후 교목층의 편백과 경쟁 가능성이 있을 것이다.

    군락 III은 고흥, 광양, 낙안지역으로 아교목층에서는 때 죽나무(I.P. 22.26%), 밤나무(I.P. 15.95%), 굴참나무(I.P. 15.79%), 사스레피나무(I.P. 9.90%) 등의 다양한 낙엽활엽 수가 출현하여 서로 경쟁하는 양상을 보였다. 관목층에도 사스레피나무(I.P. 12.62%)가 가장 우점했고, 비목나무(I.P. 11.71%), 때죽나무(I.P. 8.14%) 등이 대동소이하였다. 이 군 락의 식별종은 앞에서 언급한 것처럼 산초나무, 작살나무, 수리딸기, 두릅나무 등으로 주로 식생발달 초기에 출현하는 수종이었다. 아교목층 및 관목층에 교목성 굴참나무, 졸참 나무, 밤나무 등이 출현하여, 군락 II에 비해 식생발달은 늦었지만 상당히 식생천이가 진행될 것으로 판단된다. 군락 IV는 아교목층에서 층층나무(I.P. 30.93%), 산벚나무(I.P. 25.81%), 편백(I.P. 15.52%), 비목나무(I.P. 14.35%) 등 다 양한 수종이 골고루 분포하였다. 이 군락은 군락 III과 비슷 한 양상을 보였으나 양수성 비목나무 등이 아교목층에 우점 하여, 군락 III에 비해 식생발달의 초기단계로서 아교목층과 관목층에서 다양한 천이초기종이 상호 경쟁하는 양상을 보 였다. 군락 V는 교목층에서 편백(I.P. 100.00%)만이 출현 하는 가운데 아교목층에서는 합다리나무(I.P. 83.21%)가 가 장 큰 세력을 형성하였으며, 관목층에서는 마삭줄(I.P. 75.57%)이 가장 우점하였다. 이 조사구는 무등산국립공원 증심사지구의 편백림으로서 광주시민들의 이용강도가 높아 아교목층 및 관목층의 식생발달이 억제될 것으로 보인다.

    5개 군락에서의 주요 우점종에 대한 흉고직경급(DBH) 별 분석을 실시하였는데 전체적으로 편백은 DBH 2~47cm 에 걸쳐 분포하였으며, 군락별로 약간의 차이는 있으나 DBH 12~32cm의 계급구간에서 집중적으로 분포하였다 (Table 3). 군락I은 아직 솎아베기를 실시하지 않거나 잡초 목(경쟁 자생수종)을 제거한 직전이라서 편백 이외에는 다 른 수종의 출현이 낮았을 것이다. 군락II~IV는 조림된 편 백을 제외한 자생수종은 DBH 12cm이하로 중소경목으로 분포하였다. 편백 솎아베기 이후에 다양한 자생수종이 유입 되어 아교목층과 관목층에서 서로 경쟁하여 어느 정도 안정 되거나 식생발달 초기라서 이러한 흉고직경별 분포 양상을 보였을 것이다. 군락 V의 편백림은 수령이 약 76년생으로 성숙림에 들어섰고 편백 대경목이 주로 분포하였고, 휴양림 으로서 광주시민들의 인위적인 간접이 심해 합다리나무 등 의 특정 소경목이 나타났다.

    3.종다양도 및 종수, 개체수 분석

    평균 종다양도지수는 1.6409, 군락별 종다양도지수는 0.6871~2.1261로서 우점종이 편백이라는 동일조건 하에서 도 큰 차이를 보였다(Table 4). 또한 군락 III, IV는 2.1049, 2.1261로 다른 군락에 비해 높았고, 군락 I이 0.6871로 가장 낮았다. 편백의 임목밀도에 의한 임상의 빛환경, 풀베 기 및 솎아베기 시기, 입지조건 등에 따른 식생 유입정도 및 발달단계에 따라 종다양성에서 차이가 날 것이다. 특히, 군락 I과 성숙림인 군락 V는 타 지역에 비해 종다양성지 수가 낮은 경향을 보였는데 이는 풀베기 작업 또는 인위적 인 간섭으로 인해 종유입이 방해되었기 때문일 것이다.

    다른 지역의 편백림 종다양성지수를 살펴보면, 다도해해 상국립공원의 팔영산지구는 1.2545(Kang et al., 2013), 낙 남정맥 마루금 일대는 1.7420(Oh et al., 2014)으로 본 연구 와 비슷한 수준을 보였다. 전남지역의 천연림과 비교하면, 순천시 조계산도립공원 선암사골계곡 졸참나무군락과 개 서어나무군락의 종다양성지수는 각각 0.8221~0.9971, 0.8452~1.2312(Kim, 2012)로서 본 연구의 편백림보다 낮 은 경향을 보였다. 식생발달 또는 천이초기 단계에서는 종 다양성 및 개체수가 급격히 늘어나고, 식생이 성숙단계 및 극상단계로 갈수록 우점도가 높고 종다양도가 낮아지는 경 향(Choi et al., 1997)을 보인다고 알려져 있다. 본 연구의 편백림도 솎아베기 등의 산림시업으로 인해 자생수종이 유 입되어 식생이 발달하기 시작한 초기단계라서 천연림보다 종다양성지수가 높았을 것이다.

    각 조사구의 빛환경요인인 수관개방율(canopy openness) 및 상대광합성광량자속밀도(rPPFD)와 식생요인간의 상관관 계분석(Table 5)에서 rPPFD와 출현종수·종다양성지수 사이 에는 높은 정의 상관관계를 보였다(P<0.01). 수관개방율이 높아질수록 rPPFD는 상승하는 정비례 관계가 있지만, 임상 에서 출현하는 종수와 종다양성은 광합성에 유효한 빛만을 측정한 rPPFD와 밀접한 상관성이 있는 것으로 보인다.

    4.종합고찰

    군집분석인 TWINSPAN기법에서 식별종에 의한 군락별 환경요인을 파악하기 쉽지 않았고, 서열분석(DCA기법)에 서도 군락 V를 제외하고 대부분의 조사구들이 좌표상 연속 적인 분포를 보였다. 이는 편백림의 식생구조가 발달하기 시작한 초기단계라서 분리된 조사구별 종구성이 유사하기 때문일 것이다. 한편, TWINSPAN기법으로 분류된 군락 I 의 경우, 교목층 편백의 수관 울폐율이 높아 하층식생이 발 달하지 않았거나 잡초목(경쟁 자생수종) 제거 등의 풀베기 작업으로 하층식생이 거의 남아있지 않아 종다양성지수가 상대적으로 낮았다. 반면 군락 II, III은 아교목층에서 개서 어나무, 밤나무, 굴참나무 등의 교목성 수종이 출현하여 상 대적으로 식생천이가 진행될 것으로 보인다. 이에 비해 군 락 IV은 비목, 수리딸기 등의 양수성 수종이 우점하는 등 다양한 수종들이 상호 경쟁하는 식생발달 초기라서 종다양 성지수가 높았다. 마지막으로 군락 V는 편백 수령이 약 76년생으로 수확단계인 성숙림이지만, 휴양림으로서 광주 시민들의 이용강도가 높아 하층식생 발달이 방해되어 식생 구조가 단순하였다. 임상에 유입되는 rPPFD와 출현종수·종 다양성지수 사이에는 높은 정의 상관관계가 있는 것으로 분석되었다. 수관개방율이 클수록 rPPFD가 늘어나지만, 수 관개방율에 의한 임상으로 입사되는 광량(光量)보다 광합 성에 유효한 광질(光質)이 하층식생 발달에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

    이러한 편백림의 식생구조 및 종다양성, 식생천이는 산림 시업과 밀접하게 관련된다(Nagaike, 2000). 조림대상지를 개 벌하여 묘목 조림 직후에는 천이초기의 양수성 식물종과 외 래종 등이 단기간에 번식하여 우점하는데 이 식물종은 대부 분 토양 속에 저장된 매토종자집단에서 유래된다. 이때 조림 수종이 양수성 식물 등에 피압되지 않도록 제거하는 풀베기 작업을 실시한다. 이후 하층식생이 극단적으로 빈약해지는 유령림 단계를 걸쳐 장령림(조림이후 40년 전후)에 이르며, 수고생장의 정체에 따른 수관엽량의 감소, 솎아베기 등에 의 해 임상의 빛환경이 약간 호전되어 천이초기종과 주연부에서 유입된 자생종이 하층식생을 재생한다(Igarashi et al., 2014). 즉, 조림지 개벌과 풀베기 작업은 하층식생 발달을 초기상태 로 되돌리며, 편백의 생장에 따른 수관층 울폐는 하층식생 발달을 저해하거나 정체하게 만든다. 이 상태가 지속되다가 솎아베기 이후에 임상의 빛환경이 개선되어 양수성 식물 등 의 천이초기종이 유입으로 인해 다시 편백림의 하층식생 발 달이 진행되는 인공림에서의 식생천이 프로세스가 반복된다. Igarashi et al.(2014)가 지적한 것처럼, 천연림에 비해 인공림 은 산림시업에 의한 교란빈도가 높고 식생천이 프로세스의 회전시간이 짧기 때문에 식생구조가 충분히 발달할 시간이 부족하여 식생구조가 단순하게 된다.

    한편, 편백림과 같은 인공림의 문제점으로서는 생물종다 양성 및 바이오매스의 감소(Kiyono, 1988), 토양양분의 감 소(Takahashi, 2000), 토양침식(Nakajima and Kaneko, 2012) 등에 의한 산림환경이 훼손될 수 있다는 것이다. 이러 한 위험에서 벗어나고자 생물종다양성이 풍부한 인공림으 로 유도하는 생태적 관리로의 전환이 세계적인 산림관리 추세이다(Fujihara, 1996). 특히, 삼나무나 편백 등의 인공 림이 넓게 분포한 일본에서는 단순한 산림생태계 구조를 갖는 인공림을 생물다양성이 풍부한 산림으로 복원하고자 하는 것이 산림관리의 중요한 목표 중 하나이다(Seiwa, 2013). 인공림은 목재생산이 목적이기 때문에 조림수종에 따라 종다양성이 크게 달라진다. 더불어 조림방법과 임령, 수관구조에 따른 임상으로의 빛 투과율, 낙엽리터의 양적· 질적 공급, 종자공급원과의 거리 등의 차이가 종다양성에 영향을 미친다. 특히, 인공림의 식생구조는 조림이후 시간 경과와 함께 발달하는데 풀베기, 솎아베기 등의 목재생산을 위한 산림시업이 식생구조에 큰 변화를 준다. 이러한 시업 과 동반되는 식생구조 변화는 임내의 빛환경과 토양, 미기 상을 변화시켜 종다양성에 미치는 영향도 커진다(Nagaike, 2000). 최근 Seiwa(2013)의 인공림에서 생물다양성 복원에 관한 리 뷰논문에서는 일반적으로 실시하는 솎아베기 33%보다 67%의 솎아베기가 임상의 빛환경을 개선시켜 양수성 천이 초기종의 발아 촉진과 치수의 성장을 유도하여 종다양성이 높았다고 보고하였다. 더불어 단순한 솎아베기는 치수를 훼 손시킬 수 있고 높은 작업비용이 발생할 수 있으니 대상개 벌(帶狀皆伐), 열식간벌(列式間伐) 등이 유효한 방법이라 제안하였다.

    향후 경제림으로서 뿐만 아니라 생물다양성 등의 공익적 기능을 발휘할 수 있는 인공림으로 전환하는 한 가지 수단 으로써 인공림의 생태적 관리가 확립(Igarashi et al., 2014) 되어야 할 것이다. 이러한 측면에서 인공림의 숲가꾸기 일 환으로 하층식생을 일관적으로 제거하는 것은 종다양성 및 바이오매스 감소로 산림환경에 악영향을 미칠 수 있으니 (Park et al., 2015) 지양해야 할 것으로 본다. 또한 유령림, 장령림 단계에서 솎아베기 등으로 적절하게 임목밀도를 조 절하여 종다양성이 늘어나면, Park et al.(2015)이 주장한 것처럼 토양양분 축적 및 물질순환, 임목생장 측면에서 더 유익할 것이다. 생물다양성 보전 및 생태계 서비스 증진을 위한 인공림의 생태적 관리에 대한 활발한 논의 및 연구가 앞으로 필요할 것으로 본다.

    Figure

    KJEE-29-907_F1.gif

    Map of the surveyed sites

    KJEE-29-907_F2.gif

    The dendrogram of classification by TWINSPAN using forty-five plots in the Chamaecyparis obtusa(Pt: Parthenocissus tricuspidata, Zs: Zanthoxylum schinifolium, Cja: Callicarpa japonica, Sj: Styrax japonicus, Rc: Rubus corchorifolius, Ae: Aralia elata, Le: Lindera erythrocarpa, Sc: Smilax china, Lo: Lindera obtusiloba, Im: Ilex macropoda, Lg: Lindera glauca, Lm: Lespedeza maximowiczii, Eja: Eurya japonica)

    KJEE-29-907_F3.gif

    DCA(detrended correspondence analysis) ordination of forty-five plots in the Chamaecyparis obtusa (I: ◆, II: ■, III: ▲, IV: ●, V: ◇)

    Table

    General description of the surveyed sites in the Chamaecyparis obtusa communities (Park et al., 2015)

    *Co: Chamaecyparis obtusa, Qv: Quercus variabilis, Ch: Corylus heterophylla, Ct: Carpinus tschonoskii, Mo: Meliosma oldhamii, Lo: Lindera obtusiloba, Cc: Cornus controversa, Ej: Euscaphis japonica, Qa: Quercus acutissima, Eu: Eurya japonica, Le: Lindera erythrocarpa, Rt: Rhus trichocarpa, Ta: Trachelospermum asiaticum, Cj: Callicarpa japonica, Ps: Prunus sargentii, Sc: Smilax china, Ctr: Clerodendrum trichotomum,
    **: Standard error

    Importance percentage of major woody species by the stratum for each community in the Chamaecyparis obtusa

    *C: Importance percentage in canopy layer, U: Importance percentage in understory layer, S: Importance percentage in shrub layer, M: Mean importance percentage

    The DBH distribution of major woody species for each community in the Chamaecyparis obtusa

    a: D1<2(cm),
    b: 2≤D2<7,
    c: 7≤D3<12,
    d: 12≤D4<17,
    e: 17≤D5<22,
    f: 22≤D6<27,
    g: 27≤D7<32,
    h: 32≤D8<37,
    i: 37≤D9<42,
    j: 42≤D10<47,

    Various species diversity indices of each community in the Chamaecyparis obtusa (Unit: 100m2)

    The correlation between the vegetation factors of Chamaecyparis obtusa and the light factors of the forest floor

    *：significant at 5 and 1 % levels, respectively
    **：significant at 5 and 1 % levels, respectively

    Reference

    1. Barbour RJ , Johnston S , Hayes JP , Tucker GF (1997) Simulated　stand characteristics and wood product yields from Douglas-fir plantations managed for ecosystem objetives , Forest Ecology and Management, Vol.91 ; pp.205-219
    2. Brower JE , Zar JH (1977) Field and Laboratory Methods for General Ecology , Wm. C. Brown Company, ; pp.-194
    3. Choi SH , Song KJ , Lee KJ (1997) The vegetation structure of Fraxinus mandshurica community in Mt. Minjuji, Youngdong-gun, Chungcheongbuk-do , Korean J. Environ. Ecol, Vol.11 (2) ; pp.166-176(in Korean with English abstract)
    4. Curtis JT , McIntosh RP (1951) An upland forest continuum in the prairie-forest border region of Wisconsin , Ecology, Vol.32 ; pp.476-496
    5. Frazer GW , Canham CD , Lertzman KP (1999) Gap Light Analyzer (GLA): Imaging Software to Extract Canopy Structure and Gap Light Transmission Indices from True-Colour Fisheye Photographs, Users Manual and Program Documentation , Simon Fraser University, Burnaby, British Columbia, and the Institute of Ecosystem Studies, Millbrook, ; pp.-31
    6. Fujihara M (1996) Development of secondary pine forests after pine wilt disease in western Japan , Journal of Vegetation Science, Vol.7 ; pp.729-738
    7. Gomi T , Sidle RC , Ueno M , Miyata S , Kosugi K (2008) Characteristics of overland flow generation on steep forested hillslopes of central Japan , Journal of Hydrology, Vol.361 ; pp.275-290
    8. Goo GH , Lee KY (1991) The structure of vegetation in Chamaecyparis obtusa plantations , Journal of Korean Forest Society, Vol.80 (4) ; pp.393-407(in Korean with English abstract)
    9. Harcombe PA , Marks PH (1978) Tree diameter distribution and replacement processes in southeast Texas forests , Forest Science, Vol.24 (2) ; pp.153-166
    10. Hill MO (1979a) DECORANA - a FORTRAN Program for Detrended Correspondence Analysis and Reciprocal Averaging , Ecology and Systematics, Cornel Univ, ; pp.-520
    11. Hill MO (1979b) TWINSPAN - a FORTRAN Program for Arranging Multivariate Data in an Ordered Two-way Table by Classification of the Individuals and Attributes , Ecology and Systematics, Cornel Univ, ; pp.-990
    12. Hirobe M , Itohara M , Kondo J , Otoda T , Akaji Y , Makimoto T , Sakamoto K (2013) Community structure of understory trees and light and soil environments in a Japanese cypress plantation 4 years after line thinning : a comparison between slope directions , The Society of Applied Forest Science, Vol.22 (1) ; pp.7-14(in Japanese with English abstract)
    13. Hunter ML Jr (1990) Wildlife, Forest, and Forestry , Principles of Managing Forest for Biologic Diversity, Prentice-Hall, ; pp.-370
    14. Ichikawa T , Fumitaka F , Terumasa T , Yoshito A (2002) Effects of the conversion of the forest management type from natural deciduous broad-leaved forests to artificial Japanese cypress and Japanese cedar forest on soil fertility , Japanese Journal of Forest Environment, Vol.44 (2) ; pp.23-29(in Japanese with English abstract)
    15. Igarashi T , Makino S , Tanaka H , Masakia T (2014) Alternative management system for the restoration of biodiversity in plantation forest of Japan , Bulletin of the Forestry and Forest Products Research Institute, Vol.13 (2) ; pp.29-42
    16. Ito S , Ishigami S , Mizoue N , Buckley GP (2006) Maintaining plant species composition and diversity of understory vegetation under strip-clearcutting forestry in conifer plantations in Kyushu, southern Japan , Forest Ecology and Management, Vol.231 ; pp.234-241
    17. Jee YK , Oh KK (2001) Change of vegetation structure for 6 years(1994 - 1999) at the harvested forest area(1) -A case of (Mt.) Baegwoonsan research forest at Kwangyang City , Journal Korean Forest Society, Vol.90 (6) ; pp.673-682(in Korean with English abstract)
    18. Kang HM , Choi SH , Park SG (2013) Vegetation structure of the Paryeongsan (Mt.) zone in Dadohaehaesang National Park , Korean J. Environ. Ecol, Vol.27 (4) ; pp.473-486(in Korean with English abstract)
    19. Kim JY , Lee KJ (2012) Vegetational structure and the density of thinning for the inducement of the ecological succession in artificial forest, National Parks -In case of Chiaksan, Songnisan, Deogyusan, and Naejangsan , Korean J. Environ. Ecol, Vol.26 (4) ; pp.604-619(in Korean with English abstract)
    20. Kim JY (2012) he structure of the plant community in Seonamsagol(Valley), Jogyesan(Mt.) provincial park, Suncheon City , Korean J. Environ. Ecol, Vol.26 (4) ; pp.593-603(in Korean with English abstract)
    21. Kiyono Y (1988) Analyses of factors affecting the dynamics of coverage and number of species in understories in Chamaecyparis obtusa plantations , Journal of the Japanese Forestry Society, Vol.70 (10) ; pp.455-460(in Japanese with English abstract)
    22. Lee KJ , Choi SH , Cho HS , Lee YW (1994) The analysis of the forest community structure of Tokyusan national park: Case study of Paekryunsa-Kumpotan , Korean Journal of Korean Applied Ecology, Vol.7 (2) ; pp.135-154(in Korean with English abstract)
    23. Nagaike T (2000) A review of ecological studies on plant species diversity in plantation ecosystems , Journal of the Japanese Forestry Society, Vol.82 (4) ; pp.407-416(in Japanese with English abstract)
    24. Nakajima G , Kaneko N (2012) The effect of Japanese cypress plantation on soil biochemical characteristics converted from deciduous forests , Journal of the Japanese Forest Society, Vol.94 (3) ; pp.112-119(in Japanese with English abstract)
    25. Oh KK , Kang HM , Park SG (2014) Charatcteristics of vegetation structure on the ridge of the Naknam-Jeongmaek , Korean J. Environ. Ecol, Vol.28 (6) ; pp.725-740(in Korean with English abstract)
    26. Ohsawa M (2007) The role of isolated old oak trees in maintaining beetle diversity within larch plantations in the central mountainous region of Japan , Forest Ecology and Management, Vol.250 ; pp.215-226
    27. Park IH (1985) A Study on Forest Structure and Biomass in Baegwoonsan Natural Ecosystem , Seoul Natinal Univ. Graduate School Dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy, ; pp.-42(in Korean with English abstract)
    28. Park SG , You HC , Oh CJ , Choi WK (20152) Analysis of the correlation between site environmental factors and tree ring growth in Chamaecyparis Obtusa stands in Jeonnam Province , Korean J. Environ. Ecol, Vol.9 (5) ; pp.766-773(in Korean with English abstract)
    29. Park SG , Oh KK , Shin HT (2010) Effects of light condition on the vegetation restoration by clear cutting in a Larch Plantation , Proceeding Korea Society of Environment and Ecology Conference, Vol.20 (2) ; pp.122-126(in Korean)
    30. Pielou EC (1975) Mathematical Ecology , John Wiley & Sons, ; pp.-385
    31. Richardson DM , Rundel PW , Jackson ST , Teskey RO , Aonson J , Bytnerowicz A , Wingfield MJ , Proches ? (2007) Human impacts in pine forests: past, present, and future , Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, Vol.38 ; pp.275-297
    32. Seiwa K (2013) Steps in recovering biodiversity of conifer plantations: an effective combination of edge and thinning effects(Feature Ecological process around ‘the boundary’ between forest stands) , Japanese Journal of Ecology, Vol.63 (2) ; pp.251-260(in Japanese with English abstract)
    33. Takahashi T (2000) Effects of supply of deciduous broad-leaved litter to the forest floor on the soil fertility of a Japanese cypress (Chamaecyparis obtusa) forest , Japanese Journal of Forest Environment, Vol.42 (1) ; pp.23-28(in Japanese with English abstract)
    34. Taki H , Inoue T , Tanaka H , Makihara H , Sueyoshi M , Isono M , Okabe K (2010) Responses of community structure, diversity, and abundance of understory plants and insect assemblages to thinning in plantations , Forest Ecology and Management, Vol.259 ; pp.607-613
    35. Um TW (2015) Change of tree species and stand structure on the different thinning intensities of Larix kaemferi plantation1a -In Odaesan National Park , Korean J. Environ. Ecol, Vol.29 (4) ; pp.580-589(in Korean with English abstract)
    36. Wallace HL , Good JEG (1995) Effects of afforestation on upland plant communities and implications for vegetation management , Forest Ecology and Management, Vol.79 ; pp.29-46
    Copyright © Korean Society of Environment & Ecology (KSEE). All right reserved.