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ISSN : 1229-3857(Print)
ISSN : 2288-131X(Online)
Korean Journal of Environment and Ecology Vol.31 No.2 pp.174-187
DOI : https://doi.org/10.13047/KJEE.2017.31.2.174

A Study on the Restoration Effects of Vegetation Restoration Types

Hyun-Mi Kang2, Song-Hyun Choi3*, Dong-Hyo Kim4, Jae-Tak Song5
2Baekdudaegansoop Institute, Daejeon 34145, Korea
3Dept. of Landscape Architecture, Pusan Nat'l Univ., Miryang 50463, Korea
4Dept. of Biological and Environmental Science, Graduate School, Dongguk Univ., Goyang 10326, Korea
5Forest Research Institute, Supoollian, Seongnam 13595, Korea

a 이 논문은 2014년 강현미의 부산대학교 대학원 박사학위논문의 일부를 발췌, 보완하여 발전시킨 것임

Corresponding author: +82-55-350-5401, +82-55-350-5409, songchoi@pusan.ac.kr
January 23, 2017 February 2, 2017 February 14, 2017

Abstract

For the purpose of evaluating the restoration effect of vegetation, in this study, the areas where vegetation was restored had been monitored for 6 years, from 2008 to 2013. The areas were restored through some techniques by utilizing forest resources and nearby forest resources: biotope restoration method, forest topsoil paving method and small diameter trees planting method. Biotope restoration method is indicated the most similar properties to the existing natural forest just after they were restored because the forest likely to be deteriorated was transplanted. Forest topsoil paving method is expected that long-time will be taken for plants to grow to form the tree layer. However, the method is expected to acquire high restore the places of empty lands such as cutting areas. Community planting method is coverage can be increased for short time, relying on the sizes of planted trees, and the tree layer can be formed. Consequently, this method is expected to create high effect if the sizes of trees are considered after the right judgement of candidate site for restoration. This study is meaningful in that each type of restoration is monitored to observe the change of triggered by the succession process to forest. The study results can play as the reference data which can be utilized and applied to the area requiring vegetation restoration or to the area facing the damage of forest resources.


식생복원 유형별 복원효과 연구

강 현미2, 최 송현3*, 김 동효4, 송 재탁5
2(사)백두대간숲연구소
3부산대학교 조경학과
4동국대학교 대학원 바이오환경과학과
5수풀리안

초록

본 연구에서는 불가피하게 훼손될 산림자원과 주변 산림의 자연자원을 이용하여 비오톱이식공법, 산림표토포설, 소경목군락식재 등의 공법을 통해 복원된 식생복원지를 대상으로 복원시공이 완료된 2008년부터 2013년까지 6년에 걸쳐 모니터링을 실시하여 복원효과를 알아보고자 하였다. 복원 유형별 복원효과를 보면, 비오톱이식공법을 사용하여 복원된 지역은 훼손될 산림을 그대로 옮겨 복원한 것으로 복원 직후부터 기존의 자연산림과 가장 유사한 형태를 띠고 있어 단시간 내에 자연산림의 형태를 갖추어야 하는 복원 공사에서 유리할 것으로 판단된다. 산림표토를 이용한 복원은 수목이 성장하여 교목층을 형성하는데 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상되나 절개지와 같은 나지상태의 공간을 복원시키 기에 높은 효과를 얻을 수 있을 것이라 기대된다. 군락식재는 식재 수목의 크기에 따라 좀 더 짧은 시간 내에 피도를 높일 수도 있으며, 교목층을 형성할 수도 있으므로, 복원지역을 정확히 판단한 후 수목의 크기를 고려하여 이용한다면 높은 효과를 얻을 수 있을 것이라 기대된다. 본 연구는 식생복원 유형별 모니터링 조사를 통해 숲으로의 천이과정에서 나타나는 변화를 관찰하여 식생복원 유형별 자연자원을 이용한 생태복원 효과를 연구했다는데 의의가 있다. 그 결과는 식생복원이 필요한 지역이나 불가피하게 훼손되는 산림자원을 이용할 수 있다는 점에서 활용 및 응용이 가능한 기초자 료 역할을 수행할 수 있을 것으로 판단된다.


    서 론

    우리나라 국토면적의 63.2%를 산림이 차지하고 있다 (Korea Forest Service, 2016). 그러나 산업화가 진행되면서 국토의 개발이 급속히 진행되었으며, 산림은 도로, 골프장 등의 건설과 인구급증에 따른 택지 개발 등의 인위적인 원 인에 의한 훼손이 심각해졌다. 또한 최근 자주 나타나고 있 는 기상이변으로 가뭄, 폭우, 폭풍, 산사태, 병충해 등(Youn et al., 2005) 자연재해와산림형질 변경, 벌채, 벌목, 산불 등 산림 내에서 일어나고 있는 불법행위 등을 통해서도 산 림 훼손은 지속적으로 발생되고 있는 실정이다. 이에 따라 산림 및 자연환경의 훼손을 막기 위해 개발사업을 진행하기 전에 사전환경성검토제도 및 환경영향평가제도(Lee, 2011) 등 개발사업으로 인해 환경에 미칠 영향을 미리 평가하는 제도들이 시행 및 강화되고 있음에도 불구하고 자연생태계 훼손은 점점 더 심화되고 있다.

    훼손의 문제와 더불어 생태계 복원에 대한 관심이 증가하 고 있는데, 산림생태계에 대한 복원은 원생태계로의 회복을 의미하는 복원의 개념보다는 인공조림과 사방사업의 개념 으로 접근하고 있어 생물다양성은 오히려 감소되고, 이러한 결과로 산림생태계는 불안정한 구조를 갖게 되었으며, 숲이 단순화되고 있는 실정이다.

    이와 같은 생태계 복원의 문제점을 고려하여 자연생태계 내의 질적 복원을 목적으로 한 자연생태계 복원에 관한 연 구들이 이루어지고 있다. 이러한 연구는 먼저 유럽에서 Ruff(1974)가 자연천이 속도를 증가시키기 위한 시도로 ‘biotope planting’ 개념을 식재에 도입하면서 시작되었다 (Ian, 1979). 일본에서 Akira et al.(1989)은 여러 가지 녹화 기법 중 생태학을 기초로 한 ‘ecology 녹화’방법을 제시하 였는데, 이는 단기간에 대면적의 수림을 완성시킬 수 있는 기법이다(Kim, 2004). 이후 추가적인 연구를 통해 Numata et al.(1996)은 한 단계 발전한 식재기법으로 군락이식을 제 시하였다. 이는 식물군락 뿐만 아니라 이식대상이 되는 식 물군락지역의 토양까지 함께 이식하는 기법이라 할 수 있 다. 우리나라에서는 Oh(1998)가 자연식생구조를 재현하거 나 복원하는 식물군집의 조성에 목적을 둔 군락식재를 소개 하였다. 군락식재는 산림생태계 복원연구가 발달한 일본으 로부터 도입된 개념으로써, 일본에서 자연식생군락 개발 시 복원대책으로 활용되던 것이 우리나라의 군락식재로 나타 났다. 이후 자연생태계 복원에 대한 연구가 진행되면서 일 본에서는 식물뿐만 아니라 토양동물 등의 서식 공간 보전 및 보호의 문제점을 개선하기 위해 표토이식공법의 하나인 EU(Eco Unit, 표토이식중기)공법(Song et al., 2001)과 유 사한 TPM(Trans Planting Machine, 고목이식중기)공법이 개발(Yamabe et al., 2003)되어 조성수림을 지역 본래의 수 림환경으로 조기에 회복시킬 것으로 예상하였다(Song and Setsu, 2004). 이후 일본의 EU(Eco Unit)공법을 도입하여 2009년 우리나라에서 비오톱이식공법이라는 식재기법을 제안하였는데, 이는 자원재활용과 복원기간을 단축시킬 수 있는 식재기법이라 할 수 있다. 이와 같이 식재 및 조성기법 을 시작으로 주변의 훼손지나 산림 자원을 이용한 복원 공 법들이 연구(Na, 2004; Kim, 2006; Koh, 2007; Kim et al., 2015; Yi, 2016)를 통해 제시되고 있으나 이와 같은 공법을 통해 복원되는 지역은 아직까지 미미한 실정이다. 이처럼 다양한 복원이 유형별로 시도되고 있으나 복원효과에 대한 검증은 이루어지지 않고 있다. 식생복원은 단기간에 달성될 수 없으므로 지속적인 모니터링을 통해 복원효과를 검증할 필요가 있다.

    이에 본 연구에서는 불가피하게 훼손될 산림자원과 주변 산림의 자연자원을 이용하여 비오톱이식공법, 산림표토포 설, 소경목군락식재 등의 공법을 적용한 식생복원지를 대상 으로 식생복원 유형별 복원효과를 알아보고자 하였다. 이는 추후 식생복원이 필요한 지역이나 불가피하게 훼손되는 산 림자원을 이용할 수 있다는 점에서 활용 및 응용의 기초자 료 역할을 수행할 수 있을 것으로 판단된다.

    연구방법

    1.연구대상지 및 개황

    연구대상지는 강원도 원주시 지정면 월송관광단지 내 한 솔오크밸리에 위치하고 있다. 조사구는 대상지 주변 숲과 이질적이지 않도록 주변 숲과 유사한 낙엽성 참나무류숲으 로의 식생 유도를 위해 몇가지 식생복원기법을 도입하였다. 식재기법은 국내 최초로 도입된 비오톱이식공법(2개소-A, B)과 산림표토포설, 소경목군락식재이며 복원지역의 비교 를 위하여 복원지역에서 목표로 하는 숲과 비슷한 구조의 기존 산림을 대상으로 대조구를 함께 선정하였다.

    대조구는 복원지역과의 비교를 위해 인근의 산림 중 복원 지역이 목표로 하는 낙엽성 참나무류숲과 유사한 구조의 신갈나무-졸참나무군락을 기준으로 설정하였다.

    각 식재기법별 복원방법을 살펴보면, 비오톱이식공법은 일본에서 생태계 복원 시 사용되어지고 있는 EU(Eco Unit) 공법을 우리나라에서 “비오톱이식공법”이라는 이름으로 특 허출원한 공법(특허 등록번호: 100933883)으로 층위별(교 목층, 아교목층, 관목층, 지피층) 수목은 물론 초본식생과 표토, 토양동물 등 기존에 형성되어 있던 숲의 형태를 그대 로 이식하는 식재기법이라 할 수 있다. 국내에 최초로 도입 된 공법으로 전용굴취기를 이용하여 길이와 폭이 1.5~2m이 고 토심이 30~50㎝ 정도인 토양블럭을 굴취하여 옮겨 놓는 공법(Song et al., 2009)으로써 연구대상지에서는 훼손될 산림의 숲을 그대로 옮겨놓았다(Kang et al., 2017).

    산림표토포설은 표토이식기법을 응용하여 조성한 지역 으로 산림 내 매토종자를 포함하고 있는 토심 20㎝ 내외의 표토를 임의로 채취한 후 식재기반 위에 포설하여 조성한 곳으로써 포설하는 표토는 목표로 하는 낙엽성 참나무류숲 과 비슷한 숲의 구조를 가진 군락 중 신갈나무군락 훼손지 역에서 채취한 후 포설하였다(Kang et al., 2017).

    군락식재는 생태식재기법이라고 하며 산림공원이나 자 연공원과 같이 면적이 넓은 곳에 적당한 식재기법으로 정형 식재 및 자연풍경식재에서의 군식기법과 달리 조경식재에 생태학적 사고방식을 도입한 식재기법이다(Kwon, 1997). 이 중 대상지에 사용한 소경목군락식재는 목표하는 숲의 산림식생구조를 대상지 주변 숲에서 조사하여, 목표종과 대 상지 주변 숲에서 출현하는 자생종, 그리고 비료목 등을 혼 합하여 2m 내외의 소경목을 혼합하여 식재한 기법으로 자 연림의 층위구조와 같은 형태의 숲이 빠르게 이루어지도록 식재 수종을 선정하여 식재하였다.Figure 1

    식생복원에 사용된 수목 및 표토는 주변의 산림자원을 최대한 활용하였으며, 토양 답압 피해가 심각한 기존 토양 은 연화처리 한 후 식재기반 토양 조성을 위해 토양공급(마 사토) 및 개량제를 포설하여 식재기반을 조성한 후 식재하 였으며, 식재 후 식재기법에 따라 우드칩과 낙엽을 포설하 여 조사구를 조성하였다. 이렇게 조성된 식생 복원지 및 대 조구에 대해 복원공사가 시작된 2008년부터 2013년까지 식생변화 모니터링을 실시하였다. 조사는 식재가 완료된 9 월을 기준으로 조사하였으나 날씨의 영향으로 9월 조사가 어려울 경우 계절을 고려하여 10월 조사를 실시하였으며, 1차년(2009년)도 조사에서는 식재 후 생육상태 파악을 위 해 5월 추가조사를 실시한 후 9월 모니터링 조사를 실시하 였다.Table 1

    2.조사분석

    1)식생조사

    연구대상지 내 식생구조를 파악하기 위하여 식생조사를 실시하였다. 조사구는 복원 유형별 조사구와 이들의 비교 평가를 위하여 대조구로 나누어 조사하였다. 식생조사는 교 목층, 아교목층, 관목층으로 나누어 수관층위별로 조사를 실시하였다. 수관층위는 대조구를 중심으로 상층수관을 이 루고 있는 수목의 수고가 8m를 초과(8m<수고)하는 수목을 교목층, 2m를 초과하면서 8m 이하(2m<수고≤8m)의 수목 을 아교목층, 0.5m 이상이면서 2m 이하의 수목(0.5m≤수 고≤2m)을 관목층으로 구분하였다. 조사는 출현하는 전체 수종을 대상으로 교목층과 아교목층은 흉고직경을 관목층 은 수관폭을 측정하였다.

    2)식물군집구조

    각 조사구의 피도를 산출하기 위하여 AutoCAD 2013을 사용하여 수관투영도를 층위별로 모든 개체에 대해 도면화 하고 각 수목의 수관에 대한 수관투영도를 작성하였으며, 작성된 수관투영도를 토대로 피도를 산출하였다. 피도의 산 출에 있어서 수관이 겹치는 부분은 하나의 영역으로 수정하 였으며, 조사구를 벗어난 수관을 제외하고 조사구 내의 수 관부를 중심으로 피도를 산출하였다.

    또한, 식생조사 자료를 토대로 각 수종의 상대적 우세 를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치 (Importance Value; I.V.)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대 우점치(Brower and Zar, 1977)를 수관층위별로 분석하였다. 상대우점치(Importace Percentage; IP)는 (상대밀도+상대피 도)/2로 계산하였으며, 개체들의 크기를 고려하여 수관층위 별로 가중치를 부여한 (교목층 IP×3+아교목층 IP×2+관목층 IP×1)/6으로 평균상대우점치(Mean Importance Percentage; MIP)를 구하였다(Park, 1985). 식생자료를 토대로 유사도를 비교 분석하였고, 조사구별 종구성의 다양한 정도를 나타내 는 척도인 종다양도는 Shannon의 수식(Pielou, 1975)을 이용 하여 종다양도(Species Diversity, H′), 균재도(Evenness, J′), 우점도(Dominance, D)를 계산하였으며, 단위면적당(25㎡) 종수 및 개체수를 분석하였다.

    3)생장량

    생장량을 파악하기 위해 흉고단면적 변화 조사를 실시하 였으며, 이는 조사구별로 교목층과 아교목층에 해당하는 수 목에 대해 측정한 흉고직경(㎝)을 기준으로 흉고단면적(㎠) 을 산출한 후 이를 합산하여 연차별 변화량을 분석하였다 (Ki and Kim, 2012).

    4)고사목

    고사목 조사는 조사 시 가지와 수관의 상태를 확인하여 고사여부를 조사하였다.

    결과 및 고찰

    1.식생구조 변화

    1)피도 변화

    각 조사구의 피도 변화 조사는 교목층, 아교목층, 관목층 피도의 합을 기준으로 6년(2008~2013년)간 연도별 피도 변 화를 분석하였다(Table 2).

    피도 변화를 층위별로 살펴보면, 교목층의 경우 6년간 평균 피도는 대조구 53.91%, 비오토이식공법-A 28.48%, 비오톱이식공법-B 14.18%로 나타났다. 대조구 주변 숲이 이식된 비오톱이식공법-A, 비오톱이식공법-B는 대조구에 비해 평균적으로 각각 25.43%, 39.73%p 낮게 나타나고 있 으나 모니터링 조사 후반부터 피도가 증가하고 있어 앞으로 생육과정을 통해 피도가 높아질 것으로 판단된다. 아교목층 의 경우 모니터링이 진행되면서 복원 유형별 변화 폭은 점 차 줄었으며, 2008년 조사 시 조사구간 피도 차이가 가장 큰 것은 대조구와 산림표토포설지역으로써 산림표토포설 지역은 식물이 출현하지 않아 54.48%p의 차이를 보였다. 그러나 2013년 조사에서도 피도 차이가 가장 큰 것은 대조 구와 산림표토포설지역이었으나 피도 차는 23.76%p로 6년 (2008~2013년)간 아교목층 피도 차가 30.72%p 줄어들었 다. 관목층의 경우 비오톱이식공법-A, 비오톱이식공법-B가 대조구와 유사한 피도를 나타내었다.

    전체 피도 분석결과, 조사구 중 조성 직후(2008년) 대조 구보다 높은 피도를 보이는 조사구는 없었으며, 비오톱이식 공법-A, 비오톱이식공법-B, 소경목군락식재 모두 낮은 피 도를 나타내었다. 6년간 피도가 크게 변하지 않은 조사구는 비오톱이식공법-A, 비오톱이식공법-B로 산림의 층위구조 를 그대로 옮겨 식재한 조사구로 천이에 의한 변화나 스트 레스로 인한 변화가 적었기 때문인 것으로 판단된다. 이에 비해 산림표토포설과 소경목군락식재 지역은 전체 피도의 변화 폭이 다른 조사구에 비해 상대적으로 높게 나타났다. 이 중 산림표토포설지역은 산림 내 매토종자의 발아율과 연관지어 살펴볼 수 있는데, 매토종자의 경우 방해기작이 작용한 후 투과되는 빛의 양이 증가하면 종자 발아율이 높 아지며 천이의 진행과 함께 낮아진다는 기존 연구결과(Yi et al., 2013)를 통해 이러한 변화를 파악할 수 있었다. 산림 표토포설지역에 포설된 표토 내 매토종자는 표토를 채취하 고 포설하는 과정을 방해기작으로 인식하여 발아한 것으로 판단된다.

    2)상대우점치 변화

    상대우점치 및 평균상대우점치 분석을 통해 조사구의 천 이과정을 예측하였다. 대조구의 경우 2차 천이식생인 참나 무류가 우세한 세력을 형성하고 있어 당분간 참나무류군락 이 유지될 것으로 판단된다. 비오톱이식공법-A의 경우 교 목층에서 신갈나무의 세력이 우세하며, 아교목층에서는 신 갈나무와 같은 참나무류인 졸참나무, 갈참나무가 상대적으 로 높은 우점치를 보이며 조사되고 있어 당분간 신갈나무가 우점하는 군락의 현상태를 유지하면서 점차 참나무류혼효 군락이 형성될 것으로 보인다. 비오톱이식공법-B의 경우 조 성 직후(2008년) 실시된 조사에서는 신갈나무와 굴참나무 가 우세하였으며, 이와 함께 졸참나무가 높은 비율로 출현 하면서 참나무류군락으로 확인되었다. 이후 2013년도 조사 에서는 신갈나무가 가장 우점하는 것으로 관찰되었으나, 조 성 직후와 마찬가지로 굴참나무와 졸참나무의 세력도 우세 하게 나타나고 있어 참나무류혼효군락을 유지하고 있는 것 을 확인할 수 있었으며, 이는 당분간 유지될 것으로 판단된 다. 산림표토포설지역의 경우, 복원 시 사용된 표토가 참나 무 숲 중 목표로 하는 숲과 비슷한 구조를 가진 신갈나무군 락에서 채취한 토양으로 신갈나무 매토종자가 많아 신갈나 무의 비율이 높게 나타나고 있었다. 소경목군락식재지역의 경우, 신갈나무와 보리수나무의 평균상대우점치가 높게 나 타나고 있으나, 보리수나무의 경우 아교목성상으로 자라는 나무로 천이가 진행되면서 평균상대우점치는 서서히 떨어 질 것으로 예상되며, 조사구의 목표 수종인 교목성상의 신 갈나무로의 천이가 예상된다.

    3)종다양도 변화

    종다양도 변화를 살펴본 결과, 종다양도지수가 가장 높게 나타나고 있는 것은 비오톱이식공법을 통해 복원된 비오톱 이식공법-A의 4차년(2012년)도 조사로 2.3372으로 나타났 다. 비오톱이식공법-A의 경우 가장 낮은 종다양도지수도 다른 조사구에 비해 상대적으로 높은 값을 나타내고 있는 것으로 확인되었다. 종다양도 분석에서 생육환경이 이질적 이고 복잡하거나 국소적 교란이 발생하게 될 경우 종다양도 가 높아지기도 한다는 기존의 보고(Krebs, 1985; Barbour et al., 1987)를 통해 비오톱이식공법-A를 판단해 보면, 교 목층의 수관이 열려있어 하부식생의 생육에 필요한 일조량 이 풍부하여 관목층의 식생회복이 두드러지면서 생겨난 국 소적 교란에 의한 것으로 파악되었다. 비교 대상이 되는 대 조구와 유사한 종다양도지수를 나타내는 조사구는 비오톱 이식공법-B로 대조구의 종다양도는 1.7423~1.9354이었으 며, 비오톱이식공법-B의 종다양도는 1.4789~1.6978로 다 른 조사구에 비해 종다양성이 유사하게 나타났다. 종다양도 지수는 우점도와 반비례하는 관계를 가지며 우점도가 높은 소수의 종들보다 우점도가 낮은 다수의 종들에 의하여 결정 된다(Ellenberg, 1956)는 기존의 연구를 통해 각 조사구의 종다양도지수를 살펴본 결과, 종다양도에 영향을 미치는 요 소는 우점도 외에 균재도 및 최대종다양도에 의한 영향도 있는 것으로 판단되었다.

    4)유사도지수 변화

    전체적으로 대조구와 식재를 통해 산림복원이 이루어진 조사구들의 유사도지수 분석결과, 대조구와 비오톱이식공 법-A는 35.46~49.01%, 대조구와 비오톱이식공법-B는 55.10~ 66.62%, 대조구와 산림표토포설지역은 5.63~14.13%, 대조 구와 소경목군락식재지역은 10.49~32.92%로 나타났다. 전 체적으로 대조구와 유사한 군집은 비오톱이식공법-A, B로 산림표토포설지역이나 소경목군락식재지역과 달리 기존에 형성되어 있던 숲에서 층위별(교목층, 아교목층, 관목층, 지 피층) 수목을 그대로 이식해 온 것이 작용한 결과로 판단된 다. 산림표토포설지역을 제외한 비오톱이식공법-A, B, 소 경목군락식재지역은 처음(2008년) 실시된 조사에서 대조구 와의 유사도지수가 가장 높게 나타났으며 시간이 경과하면 서 낮아지는 경향을 보이고 있다. 이는 식재를 통해 복원된 지역은 주변 수관이 열려있고 소경목군락식재지역의 경우 비료목으로 식재한 수목의 성장이 두드러지면서 국소적 교 란에 의한 것으로 파악되므로 추후 모니터링을 통해 좀 더 살펴볼 필요가 있을 것으로 판단된다.Table 3Table 4

    5)종수 및 개체수 변화

    대조구와 복원된 지역별 평균 종수 및 개체수 변화를 분 석하였다(Table 6, 7). 각 조사구의 평균 출현 종수 분석 결과, 층위를 형성해 가는 과정에서 일부 차이가 나타났다. 대조구의 경우 변화가 뚜렷하지는 않았으나 아교목층 수종 이 성장하면서 교목층으로 층위를 변경하여 교목층의 종수 는 늘어나고 아교목층의 종수는 줄어드는 현상을 보였다. 비오톱이식공법-A, B의 경우에는 종수의 변화가 크게 나타 나지는 않았으나 시간이 경과함에 따라 조금씩 변화를 보이 기 시작하였다. 산림표토포설지역은 3차년(2011년)도 조사 부터 관목층에서 종이 관찰되기 시작해 5차년(2013년)도 조사에서는 아교목층에서도 종이 관찰되기 시작하였다. 소 경목군락식재지역의 경우 모니터링이 진행되는 6년 동안 아교목층의 종수는 5배 이상 증가한 것으로 관찰되었다.Table 5

    각 조사구의 평균 개체수 분석 결과, 대조구의 경우에는 모니터링이 진행되는 동안 계속해서 개체수가 줄어들고 있 는 것을 볼 수 있었다. 복원지의 경우를 살펴보면, 비오톱이식 공법-A는 처음(2008년) 조사에서 11.3개체이던 것이 3차년 (2011년)도 조사에서는 14.0개체로 6차년(2013년)도 조사 에서는 18.0개체로 증가하였으며, 비오톱이식공법-B(11.8 개체(2008년) → 12.5개체(2011년) → 12.8개체(2013년)), 산림표토포설지역(0개체(2008년) → 29.0개체(2011년) → 99.0개체(2013년)), 소경목군락식재지역(17.5개체(2008년) → 19.5개체(2011년) → 28.0개체(2013년)) 또한 모니터링 이 진행되면서 개체수가 점점 늘어나고 있는 것을 확인할 수 있었다.

    2.생장량 변화

    1)흉고단면적 변화

    각 조사구의 평균 흉고단면적 변화를 관찰하였다(Table 8). 대조구의 경우 처음(2008년) 실시된 조사에서는 1개체당 교목층은 평균 77.91㎠, 아교목층은 평균 12.58㎠로 나타났 으나 6차년(2013년)도 조사에서는 교목층은 평균 124.42 ㎠, 아교목층은 평균 21.60㎠로 나타났다. 6년(2008~2013 년)간 1개체당 교목층은 평균 46.51㎠, 아교목층은 평균 9.02㎠의 흉고단면적 생장을 보였다.

    비오톱이식공법-A의 경우 교목층은 처음(2008년) 실시 된 조사보다 6차년(2013년)도 조사에서 1개체당 평균 흉고 단면적이 9.68㎠가 줄어든 것으로 나타나고 있다. 이는 아 교목층의 수목이 교목층으로 수고 생장을 하면서 층위 전이 는 하였으나 기존에 형성되어 있던 교목층의 평균 흉고단면 적보다 낮은데서 나타난 결과로 판단된다. 아교목층은 6년 (2008~2013년)간 1개체당 2.00㎠의 흉고단면적 생장을 나 타냈다.

    비오톱이식공법-B는 6년(2008~2013년)간 1개체당 교목 층에서 36.20㎠의 흉고단면적 생장을 보이고 있었으며, 아 교목층에서는 오히려 0.13㎠ 감소한 것으로 나타났다. 이는 아교목층에 높은 흉고단면적을 가지고 있던 수목이 교목층 으로 층위 전이를 하면서 평균 흉고단면적이 감소한 것처럼 보이나 개체수 대비 흉고단면적을 살펴보면, 흉고단면적이 생장하고 있는 것을 알 수 있다.

    산림표토포설지역은 5차년(2012년)도 조사에서 9.00㎠ 로 전년도에 관목층의 수목이 층위 전이를 통해 생장하면서 나타난 결과이다. 이후 6차년(2013년)도 조사에서는 전년 도 대비 0.26㎠의 흉고단면적 증가를 보였다.

    소경목군락식재지역은 2m 내외의 수목을 식재한 지역으 로 조성 직후(2008년) 조사에서 1개체당 평균 2.26㎠의 흉 고단면적을 나타냈으나 2차년(2010년)도 조사에서는 전년 도에 아교목층을 형성하던 수목이 고사하거나 수고가 낮아 져 관목층으로 전이되면서 아교목층에 대한 흉고단면적이 산출되지 않았다. 이후 4차년(2011년)도 조사부터 아교목 층이 다시 조사되면서 6차년(2013년)도 조사에서는 1개체 당 평균 14.25㎠로 나타났다. 생태복원지의 경우 복원 직후 식재수목의 생장으로 흉고단면적이 증가하는 한편 고사목 의 발생으로 개체수가 감소하는 등의 원인이 동일 대상지 내에서 혼재되어 있기 때문에 자연상태의 수목 생장과는 차이가 나고 있다(Ki and Kim, 2012)는 기존의 연구 결과를 통해 복원지의 흉고단면적 변화를 설명할 수 있다.

    2)고사목 현황

    고사목 현황 조사는 조성 직후(2008년) 실시된 조사에서 는 수목의 고사 시기를 판단할 수 없으므로 고사목에 대한 개별 조사는 실시하지 않았으며 생육 중인 수목을 대상으로 조사를 실시하고 추가조사(2009년)부터 조사를 실시하였다 (Table 9).

    대조구는 추가조사(2009년)부터 고사목이 발생하여 모 니터링 기간 중 교목층 1개체, 아교목층 18개체, 관목층 9개 체, 총 28개체의 고사목이 발생하였다. 비오톱이식공법-A 는 3차년(2011년)도 조사에서 3개체, 5차년(2013년)도 조 사에서 2개체 총 5개체가 고사한 것으로 확인되었으며, 모 두 관목층의 수목이 고사한 것으로 조사되었다. 비오톱이식 공법-B는 3차년(2011년)도 조사에서 4개체, 5차년(2013년) 도 조사에서 2개체 총 6개체가 고사하였으며, 이중 아교목 층이 5개체, 관목층이 1개체로 파악되었다. 산림표토포설지 역은 치수에서 고사한 수목은 확인이 불가능 하므로 제외하 고 0.5m 이상 자라 관목층으로의 층위 전이 후 고사한 수목 을 기준으로 고사목을 파악한 결과 5차년(2013년)도 조사 에서 관목층 1개체가 고사한 것으로 확인되었다. 소경목군 락식재지역은 2차년(2010년)도 조사부터 고사목이 관찰되 었으며, 모니터링 기간 중에 고사한 수목은 아교목층 1개체, 관목층 11개체로 총 12개체가 고사한 것을 파악할 수 있었 다. 전체 조사구 중 고사목이 가장 많이 나타난 조사구는 대조구로 5년(2009~2013년)간 28개체가 고사하여, 복원지 에 비해 고사목이 현저히 많았다. 이 중에서도 아교목층의 고사목 개체수가 교목층이나 관목층에 비해 많이 조사되었 다. 이는 아교목층을 형성하고 있던 수목들이 생육을 위한 상호경쟁을 통해 일부 개체가 도태되는 과정에서 나타난 결과로 판단된다.

    3.종합고찰

    식생복원의 문제점을 고려하여 자연생태계 내의 질적 복 원을 목표로 산림자원을 이용한 복원기법들이 연구를 통해 제시되고 있다. 그러나 다양한 복원의 효과가 검증된 것은 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 불가피하게 훼손될 산림자원과 주변 산림의 자연자원을 이용하여 비오톱이식 공법, 산림표토포설, 소경목군락식재 등의 기법을 통해 복 원된 식생복원지를 대상으로 복원이 완료된 2008년부터 2013년까지 6년에 걸쳐 모니터링을 실시하여 식생복원 효 과를 연구하고자 하였다.

    복원 유형별 식생복원 효과를 파악한 결과, 비오톱이식공 법을 사용하여 복원된 지역은 훼손될 산림을 그대로 옮겨 복원한 것으로 복원 직후부터 기존의 자연산림과 가장 유사 한 형태를 띠고 있어 단시간 내에 자연산림의 형태를 갖추 어야 하는 복원 공사에서 유리할 것으로 판단된다. 그러나 이와 같은 복원기법은 훼손될 산림이 있어야만 가능하다는 한계점을 가지고 있다.

    산림표토포설을 통해 복원된 지역은 산림표토 내에 저장 되어 있던 매토종자와 함께 선구 수종의 출현으로 복원이 이루어진 다음해부터 식물이 출현하기 시작하였으며, 복원 후 2년이 경과하면서부터 식물의 피도가 올라가면서 조사 구 내의 피도는 50%에 가깝게 나타났다. 이와 같이 산림표 토를 이용한 복원은 수목이 성장하여 교목층을 형성하는데 오랜 시간이 걸릴 것으로 예상되나 절개지와 같은 나지상태 의 공간을 복원시키기에 높은 효과를 얻을 수 있을 것이라 기대된다.

    소경목군락식재를 통해 복원된 지역은 목표하는 숲의 식 생구조와 비슷한 산림을 형성하고 있는 숲을 대상으로 조사 한 후 목표로 하는 숲과 주변 지역의 연계성을 고려하여 목표 종과 식재 종을 혼식하여 조성한 조사구로 식재 시 사용되는 수목의 상태에 따라 복원효과가 달라질 수 있다. 연구대상지의 복원 시 사용된 수목은 2m 내외의 소경목으 로 복원 직후 피도는 20%에 그쳤으나 복원 후 3년이 경과하 면서부터 피도가 늘어 5년이 경과한 후에는 조사구 내의 피도가 50%를 넘어섰다. 이와 같은 군락식재는 식재 수목 의 크기에 따라 좀 더 짧은 시간 내에 피도를 높일 수도 있으며, 교목층을 형성할 수도 있으므로, 복원지역을 정확 히 판단한 후 수목의 크기를 고려하여 이용한다면 높은 효 과를 얻을 수 있을 것이라 기대된다.

    본 연구는 식생복원 유형별 복원공법의 모니터링 조사를 통해 숲으로의 천이과정에서 나타나는 변화를 관찰하여 식 생복원지역을 대상으로 식생복원 유형별 자연자원을 이용 한 생태복원 효과를 연구했다는데 의의가 있다. 그 결과 식 생복원이 필요한 지역이나 불가피하게 훼손되는 산림자원 을 이용할 수 있다는 점에서 활용 및 응용이 가능한 기초자 료로의 역할을 수행할 수 있을 것으로 판단된다. 다만, 지금 까지 진행된 모니터링 결과는 변화가 활발할 것으로 예상되 는 5년간의 모니터링 자료로써 추후 장기적인 모니터링을 계속적으로 진행하여 안정화되어가는 숲의 구조를 면밀하 게 관찰할 필요가 있을 것으로 판단된다. 또한 이 연구는 낙엽활엽수 중 참나무류 만을 대상으로 모니터링을 진행하 였으며, 대상지가 위치한 지역 또한 온대중부기후대로 우리 나라의 넓은 지역을 차지하고 있는 지역이긴 하나 강원도라 는 지역적인 한계와 각 지역별 산림 토양 조건이 다르기 때문에 앞으로 이와 같은 복원이 이루어지는 지역을 대상으 로 추가 모니터링을 실시하여 비교 관찰할 필요가 있을 것 으로 판단된다.

    Figure

    KJEE-31-174_F1.gif

    Map of the surveyed sites

    Table

    Status of the surveyed sites
    *A: Control site, B: Biotope restoration method-A, C: Biotope restoration method-B, D: Forest topsoil paving method, E: Small diameter trees planting method
    **C: Canopy, U: Understory, S: Shrub, T: Total
    ***Qa: Quercus aliena, Ch: Corylus heterophylla, Rt: Rhus trichocarpa, Ss: Securinega suffruticosa, Qv: Quercus variabilis, Jr: Juniperus rigida, Sc: Symplocos chinensis f. pilosa, Pr: Pinus rigida, Fr: Fraxinus rhynchophylla, Cc: Castanea crenata, Ws: Weigela subsessilis, Eu: Elaeagnus umbellata, Ps: Prunus sargentii, Lo: Lindera obtusiloba, Qm: Quercus mongolica, At: Acer tataricum subsp. ginnala, Cm: Crataegus maximowiczii, Ks: Kalopanax septemlobus, Qs: Quercus serrata, Rm: Rhododendron mucronulatum, So: Styrax obassia, Sa: Sorbus alnifolia, Ea: Euonymus alatus f. ciliatodentatus
    Change of vegetation coverage among control site and restoration types
    *A: Control site, B: Biotope restoration method-A, C: Biotope restoration method-B, D: Forest topsoil paving method, E: Small diameter trees planting method
    Importance percentage of woody species
    *A: Control site, B: Biotope restoration method-A, C: Biotope restoration method-B, D: Forest topsoil paving method, E: Small diameter trees planting method
    **Qa: Quercus aliena, Ch: Corylus heterophylla, Rt: Rhus trichocarpa, Sg: Salix gracilistyla, Ss: Securinega suffruticosa, Si: Stephanandra incisa, Qv: Quercus variabilis, Jr: Juniperus rigida, Sc: Symplocos chinensis f. pilosa, Ae: Aralia elata, Pr: Pinus rigida, Fr: Fraxinus rhynchophylla, Cc: Castanea crenata, Ws: Weigela subsessilis, Eu: Elaeagnus umbellata, Rj: Rhus javanica, Rc: Rubus crataegifolius, Ps: Prunus sargentii, Mb: Morus bombycis, Zs: Zanthoxylum schinifolium, Lo: Lindera obtusiloba, Qm: Quercus mongolica, At: Acer tataricum subsp. ginnala, Cm: Crataegus maximowiczii, Ks: Kalopanax septemlobus, Lm: Lespedeza maximowiczii, Qs: Quercus serrata, Rm: Rhododendron mucronulatum, So: Styrax obassia, Lc: Lespedeza cyrtobotrya, Sa: Sorbus alnifolia, Ea: Euonymus alatus f. ciliatodentatus
    Various species diversity analysis among restoration types
    Similarity index among control site and restoration types
    Number of species analysis among restoration types (Unit: 25m2)
    *A: Control site, B: Biotope restoration method-A, C: Biotope restoration method-B, D: Forest topsoil paving method, E: Small diameter trees planting method
    **C: Canopy, U: Understory, S: Shrub, T: Total
    Number of individuals analysis among restoration types (Unit: 25m2)
    *A: Control site, B: Biotope restoration method-A, C: Biotope restoration method-B, D: Forest topsoil paving method, E: Small diameter trees planting method
    **C: Canopy, U: Understory, S: Shrub, T: Total
    Change of basal area among restoration types (Unit: cm2)
    *BA: Basal Area
    Dead trees analysis among restoration types

    Reference

    1. Akira K. , Misawa A. , Kondo M. , Koshimizu H. (1989) Frontier Techniques of Revegetation. (Inc.), Soft Science, (in Japanese)
    2. Barbour M.G. , Burk J.H. , Pitts W.D. (1987) Terrestrial plant ecology, The Benjamin/Cummings Publishing Co,
    3. Brower J.E. , Zar J.H. (1977) Field and Laboratory Methods for General Ecology, Wm. C. Brown Company,
    4. Curtis J.T. , McIntosh R.P. (1951) An Upland Forest Continuum in the Prairie-Forest Border Region of Wisconsin , Ecology, Vol.32 ; pp.476-496
    5. Ellenberg H. Waltel H. (1956) Grundlagen der Vegetationsgliederung 1. Aufgaben und Methoden er Vegetationskunde , Einfuhrung in die Phytologie IV,
    6. Ian C.L. (1979) Nature in cities, John Wiley & Sons,
    7. Kang H.M. , Song J.T. , Choi S.H. , Kim D.H. (2017) The Change of Soil Animals by Forest Ecosystem Restoration Types , Korean Journal of Environment and Ecology, Vol.31 (1) ; pp.62-71
    8. Ki K.S. , Kim J.Y. (2012) Monitoring of Plant Community Structure Change for Four Years(2007~2010) after Riparian Ecological Restoration, Nakdonggang(River) , Korean Journal of Environment and Ecology, Vol.26 (5) ; pp.707-718
    9. Kim O.K. (2004) The Transplantation Method of Natural Vegetation Community in Development Area-A Case Study of Young-In Dongbaek District-. Master’s Thesis, University of Seoul,
    10. Kim N.C. , Kin H.Y. , Choi M.Y. (2015) The Study on the Utilization of Soil Seed Bank for the Restoration of Original Vegetation , Journal of the Korea Society of Environmental Restoration Technology, Vol.18 (6) ; pp.201-214
    11. Kim S.H. (2006) Growth Change Monitoring of Naturally Regenerated Vegetation Types using Recycling Eco Revegetation Technique -A Case Study for the Rear-slope of Jangheung Multi-purpose Mam-. Master’s Thesis, Honam University,
    12. Koh J.H. (2007) A Study on the Potential Contribution of Soil Seed Bank to the Revegetation , Journal of the Korea Society of Environmental Restoration Technology, Vol.10 (6) ; pp.99-109
    13. (2016) 2015 Forest Basic Statistics,
    14. Krebs C.J. (1985) Ecology, Harper and Row, Publishers, Inc., ; pp.3-14
    15. Kwon J.O. (1997) Study on the ecological planting models by the analysis on the natural vegetation in middle district, Korea. Master’s Thesis, Graduate School University of Seoul,
    16. Lee Y.J. (2011) The Study on the Improvement of Prior Environmental Review System. Master’s Thesis, Kangwon National University,
    17. Na K.T. (2004) A Study on Trandplant Measurs Using the Root-stock of Native Trees. Master’s Thesis, Honam University,
    18. Numata M. , Nakamura T. , Hasegawa M. (1996) Nature to make the city-Nature and restore management luck tube of Ecological Garden, Shinzansha Publisher Co., Ltd., (in Japanese)
    19. Oh K.K. (1998) Concept and techniques of landscape and biotic planting design , Landscape Architecture Korea, Vol.128 ; pp.72-78
    20. Park I.H. (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,
    21. Pielou E.C. (1975) Mathematical ecology, John Wiley & Sons,
    22. Ruff A.R. (1974) Management techniques for natural areas: ideas for the future , Annual Symposium, Landscape Research Group,
    23. Song J.T. , Setsu T. (2004) The validity of floor vegetation and the soil fauna as an index of ecosystem recovery of reclamation forest , Journal of the Japanese Society of Revegetation Technology, Vol.30 (1) ; pp.21-26[in Japanese with English abstract].
    24. Song J.T. , Chung J.I. , Yoo K.J. , Cho W. , Choi S.H. (2009) Study on Development of Ecosystem Regeneration Technology Reusing Natural Resources - Example of Environment Center Development in Hansol Oak Valley - , Proceeding of Korean Society of Environment and Ecology Conference 19, ; pp.238-242
    25. Song J.T. , Setsu T. , Bae J. (2001) Studies on the Transplant of the Trees Using and Exclusive Machine , Journal of the Japanese Institute of Landscape Architecture, Vol.64 (5) ; pp.517-520[in Japanese with English abstract].
    26. Yamabe S. , Ogyra I. , Yamamoto M. , Kouno M. (2003) A Case Study for Forest Restoration Using Topsoil Layer Block , Technical reports of landscape architecture, Vol.2 ; pp.132-135
    27. Yi M.H. (2016) Studies on ecological restoration of Pine forest applied by seed bank in Korea. Ph. D Thesis, Yeungnam University,
    28. Yi M.H. , Shin H.T. , Park S.G. , Yoon J.W. , Kim G.D. , Sung J.W. , Park K.H. , Lee C.H. (2013) The A Study on Changing the Soil Seed Bank According to the Area , Symposium of The Plant Resources Society of Korea,
    29. Youn H.J. , Kim J.H. , Lee C.W. (2005) Analysis of cause and change of forest damage , Proceeding of Korean Forest Society the Summer Conference 337, Vol.338