서 론
사찰림이란 사찰이 보유하고 있는 산림을 말하며, 우리나라 대부분의 사찰은 사찰 주변 토지와 임야를 소유하고 있다. 사찰 림의 본질은 종교림으로서 울창한 숲은 미적으로 조성하고 풍 치를 지속적으로 유지하여 사원의 존엄성을 더하고 이속정심 (離俗淨心)하는 불교신앙심을 고취시키는데 의의가 있으며 (Lee, 2012), 사찰림의 기능은 산림의 기능을 포함함과 동시에 수행의 공간이며 포교의 공간으로서 종교적 기능과 불교가 전 파된 이후로 일반 산림보다 사찰, 왕실 등의 관리적 노력이 왜란, 호란, 전쟁, 일제강점기와 6.25전쟁을 겪으면서도 보전 및 관리되어온 역사문화적 기능이 더해진다(Jang, 2019). 실제 로 사찰은 신라시대 말기 이후 구산선문의 발달과 함께 산지에 위치하는 경우가 많으며, 사찰의 특성상 승려들의 친자연적 삶 의 영위로 말미암아 사찰은 수려한 곳에 위치해 있고, 산림을 보호하는 데 크게 이바지하는 것으로 알려져 있다(Yi and Yi, 2002;Lee et al., 2011). 한국 사찰림은 국토 면적의 0.7%, 산림면적의 1%에 이르고, 종교림 및 사유림으로 분류되고 있 는 역사문화재 2,817건 중 1,180건(42%)을 차지하고 있어 문 화유산적 가치가 매우 높으며, 국립공원의 8.3%, 도립공원의 15.5%, 군립공원 13.6%에 이르는 등 역사문화적･생태적 가치 가 매우 높다(Chun, 2016).
우리나라 국립공원은 1967년 지리산국립공원이 처음으로 지정된 이후 2019년 현재까지 22개소가 지정되어 관리되고 있다. 국립공원은 자연공원 중 하나로 우리나라의 자연생태계 및 문화경관을 대표할만한 지역(자연공원법 2조)이며, 관리를 맡고 있는 공원관리청은 효율적인 관리를 위하여 공원자연보존 지구, 공원자연환경지구, 공원마을지구, 공원문화유산지구로 용도지구를 지정하고 있다. 이 중 공원문화유산지구는 ‘문화재 보호법’에 따른 지정문화재를 보유한 사찰과 ‘전통사찰의 보존 및 지원에 관한 법률’에 따른 전통사찰의 경내지 중 문화재의 보전에 필요하거나 불사에 필요한 시설을 설치하고자 하는 지 역이다(Kim et al., 2016). 공원문화유산지구의 지정은 국립공 원의 효율적 관리를 위하여 지정한 곳이기에 공원문화유산지구 에 관한 연구는 관리방안 제시가 요구된다. 관리는 공간 특성을 고려한 관리가 이루어져야 하며, 국립공원과 같이 자연생태계 나 자연 및 문화경관을 대표할만한 지역은 다양한 생물의 서식 처를 고려한 관리가 이루어져야 한다(Kim et al., 2016).
계룡산(845m)은 금남정맥에 위치하고 있으며 저산성 평야 지역에 높이 솟은 군봉으로 이루어진 산악이다. 계룡산국립공 원은 충남 공주시, 논산시 및 대전광역시 유성구에 걸쳐 있으며 1968년 국립공원 2호로 지정된 충청남도 유일의 산악형 국립 공원이다(Korea National Park Service, 2019). 계룡산은 일 찍부터 산악 신앙의 대상인 동시에 풍수도참설과 불교문화가 개화한 특별한 지역이었다. 계룡산에는 이미 백제시대로부터 사찰이 건립되었던 것으로 추측되고 있고, 신라시대에 계룡산 에서 가장 번창한 사원인 갑사와 계룡산 동편의 수려한 산세를 따라 조영된 동학사, 국가에서 산신에게 제사를 지냈던 중악단 이 위치한 신원사도 계룡산의 품에서 성장한 큰 절들이다(Park et al., 1999). 위에 계룡산국립공원 내 주요 사찰은 환경부에서 문화재의 보전 및 불사에 필요한 지역과 시설을 설정하여 공원 문화유산지구로 지정하여 관리하고 있지만 사찰별 각기 다른 식생구조에 따른 생태학적 보전 방안 마련이 미흡한 실정이다.
사찰림에 관한 연구는 사찰숲의 비전과 구상 수립, 산림 전 문인력 양성, 모델 사찰숲 운영 및 사찰숲에 대한 승가의 관심 을 강조한 연구(Chun, 2016)와 사찰림 관리자와 일반인의 인 식조사를 통한 불교수목원 조성방안을 연구한 Jogye Order of Korean Buddhism(2011)은 전통사찰의 가치에 대한 인식 조사를 위하여 전통사찰의 가치를 종교가치, 문화가치, 생태가 치, 휴양가치, 관광가치, 유산가치로 구분하여 전문가 집단에 의한 설문지를 개발하였다. 사찰림의 식생연구로는 가지산도 립공원 통도사지구의 식물군락과 환경요인의 상관관계를 살펴 본 연구(Lee et al., 2014), 경남 합천 해인사의 사찰림 식물상 및 조경식물의 식재특성에 관하여 연구가 이루어졌으며(Park et al., 2005;Hong and You, 2015), 전남 순천 조계산 송광사 사찰림의 생태문화적 가치에 대한 평가지표를 개발하고 적용하 는 연구가 이루어졌다(Jang, 2019). 그 외, 경주국립공원 불국 사 사찰림의 식생구조(Kang et al., 2012), 속리산국립공원 법 주사지구 소나무림 식생천이와 식생관리에 관한 연구(Lee et al., 2009), 오대산국립공원 월정사 전나무숲 식생구조에 관한 연구(Nam et al., 2000;Lee et al., 2008), 지리산국립공원 화엄사계곡 및 피아골계곡의 삼림군집구조에 관한 연구 및 야 영행위가 식생 및 토양에 미치는 영향에 관한 연구(Jo et al., 1987;Park et al., 1991), 식생구조 관리를 위한 한국 미황사 사찰림의 식생구조 및 종다양성 분석 연구(Lee et al., 2011), 청도군 운문사 문화경관림 식생구조 특성과 식생경관 회복 방 안 연구(Lee, 2012) 등이 이루어졌으며, 연구대상지인 동학사 의 경우, 계룡산국립공원 동학사-남매탑구간의 삼림군집구조 에 관한 연구(Choi and Cho, 2001), 계룡산 동학사계곡 남사 면과 북사면의 산림식생에 관한 연구(Kim et al., 2004) 등이 이루어 졌으며, 갑사의 경우, 계룡산국립공원 갑사 계곡 노거수 군집의 식생구조(Lee et al., 2001)에 관한 연구가 진행되었지 만, 신원사의 사찰림 식생에 관한 연구는 진행되지 않았다. 동 학사와 갑사의 사찰림에 관한 연구는 각각 이루어진 것이며 계룡산 공원문화유산지구 내 주요 사찰(동학사, 갑사, 신원사) 의 사찰림을 비교한 연구는 미흡하여 전체적인 식생구조를 밝 혀 생태적 보전관리 방안을 마련하는데 기초 자료를 제공할 필요가 있다.
따라서, 본 연구의 목적은 계룡산국립공원 공원문화유산지 구로 지정된 동학사, 갑사, 신원사의 사찰림을 대상으로 식물사 회학적 식생조사자료를 바탕으로 식생구조를 파악하여 생태적 특성을 구명함에 있다.
연구방법
1. 조사지 개황
계룡산은 행정구역상 서･북쪽면은 공주시, 남쪽면은 논산시 에 동쪽의 일부는 대전광역시에 속하나 대부분의 지역이 공주 시의 계룡면과 반포면에 걸쳐 있다. 지리적으로는 북위 36°18′ 02″∼36°23′38″, 동경 127°11′60″∼127°17′86″에 위치하고 총 면적은 61.148㎢로 국유지 40.76%, 공유지 6.02%, 사유지 43.21% 및 사찰 10.00%로 각각 구성되어 있으며, 지리산 (1967년)에 이어 1968년 국립공원 2호로 지정된 명산이다 (Korea National Park Service, 2019).
계룡산의 지질은 중생대의 백악기 말엽에 있었던 지각운동으 로 심성암의 관입에 의해 형성된 각종 화성암을 주구성암으로 발달된 계룡산괴로 석영, 장석, 운모 등 3대 광물로 구성된 화강 암이 탁월한 산지로서 기계적, 화학적 풍화작용에 저항이 약해 기암괴석이 발달하고 대체로 험준한 지형을 이루면서 지하수를 함유할 수 있는 조건이 미약하여 우기가 지나면 계류가 급격히 감소하는 특징을 보인다(Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2019).
조사지역 일대는 Kőppen의 기후 구분에 의하면 온대다우 기후지역(Cfa)으로 분류되며, 기상청의 기상자료개방포털의 계룡산(지점번호 659) 20년(1999년∼2018년)간의 방재기상 관측자료에 의하면 연평균기온은 약 8.29℃이었으며, 연평균 강수량은 약 1,014.2㎜ 정도로 강수량의 대부분이 7∼9월에 집중되었다. 또한 최난월의 연평균최고기온은 약 30.29℃, 최 한월의 연평균최고기온은 약 –18.11℃로 한서의 차가 심하였 다(Korea Meteorological Administration, 2019).
주요 계류로서는 천황봉 주능선으로부터 발원하여 은선폭포 와 동학사를 지나 용수천으로 동류하는 동학사 계곡류와 갑사 를 지나 계룡저수지와 노성천으로 서남류하는 갑사 계곡류가 있다. 또한 신원사를 지나 양화저수지와 노성천으로 합류하는 신원사 계곡류, 용화사를 지나 두계천으로 남류하는 용화사 계 곡류, 그리고 삼불봉 능선으로부터 발원하여 상·하신리를 거쳐 북동류하여 용수천으로 합류하는 상･하신 계곡류 등 5대 계류 가 주수계를 형성하고 있다.
연구조사지는 환경부에서 지정한 전국의 공원문화유산지구 중에서 계룡산국립공원 내 지정문화재를 보유하고 있는 사찰부 지의 공원문화유산지구인 동학사지구, 갑사지구, 신원사지구 를 대상으로 하였다.
2. 야외조사 및 분석방법
본 연구는 2018년 9월부터 2019년 5월 사이에 계룡산국립 공원 동학사, 갑사, 신원사의 공원문화유산지구 내 식생을 대상 으로 총 29개소의 방형구를 식물사회학적 방법(Ellenberg, 1956;Braun-Blanquet, 1964)에 따라 사찰별 지형, 해발, 생태 적 밀도 등의 여러 입지환경요인을 고려하여 선정하였으며, 식 생조사법에 따라 조사구내에 출현하는 각 종의 피도(coverage) 와 개체수를 조합시킨 우점도(dominance)계급을 층위별로 구 분하여 판정 기록하였고, 생육상태는 종 개체의 집합 혹은 이산 의 정도에 따른 군도(sociality)계급 등을 측정하였다. 방형구의 크기는 20m × 20m 로 설치하였다. 식물분류와 동정은 원색식 물도감(Lee, 2003), 나무생태도감(Yun, 2016)을 기준으로 하 였으며, 국가표준식물목록(Korea Forest Service, 2010a)과 국가생물종지식정보시스템(Korea Forest Service, 2010b)을 기준으로 학명과 국명을 작성하였다.
계룡산국립공원 공원문화유산지구 내 식생분류를 위해 동학 사, 갑사, 신원사에서 조사한 총 29개소의 식생자료를 토대로 계층적 군집분석(hierarchical cluster analysis, HCA)을 통하 여 산림군집을 분류하였다. 본 연구에서는 생태학자들이 폭넓게 사용하고 있는 최소분산연결법(Minimum Variance Method) 을 이용하였다. 이 방법은 보통 워드법(Ward's Method)이라고 도 하며, 각각의 군집 분석 단계에서 군집 사이의 분산을 최소화 한다는 기초적인 이론을 바탕(Everitt, 1974;Hartigan, 1975;Orloci, 1967)으로 하여 군집분류에 따른 정보의 손실을 최소화 할수 있는 장점이 있어(Ward, 1963) 본 연구에서는 계층적 군집분석 중 하나인 Ward법을 활용하였으며, 기준이 되는 거리 를 Centroid 거리를 이용하여 계층적 군집분석을 실시하였다. 지표종분석(indicator species analysis, ISA)은 종의 풍부도와 빈도를 통해 특정 수종이 특정 그룹을 얼마만큼 대표할 수 있는 지에 대한 정도를 평가할 때 이용되며(Peck, 2010), Dufrene and Legendre(1997)은 지표종분석을 이용하여 계층적 군집분 석에서 적정 군집의 수를 결정하는 기준을 마련할 수 있다고 하였다. Dufrene & Lengendre’s method로 계층적 군집분석 에서 산출된 군집의 개수에 따라 수종별로 지표점수를 산출하여 Monte Carlo method로 수종별 지표점수의 통계적 유의성을 검증하였다. 식생유형분류를 통해 산출된 식생단위-층위별 각 출현종의 점유정도를 파악하기 위해 조사지내 출현종을 대상으 로 Curtis와 McIntosh(1951)의 방법을 응용하여 상대빈도 (Relative Frequency, R.F.)와 상대피도(Relative Coverage, R.C.)를 합산한 중요치(Importance Value, I.V.)를 계산하였 다. 또한 각 층위에 생육하고 있는 수종들의 개체크기를 고려하여 교목층 3, 아교목층 2, 관목층 1, 초본층 0.5의 가중치를 층위별로 부여하여 평균상대우점치(mean importance percentage, MIP) 를 산출하였다.(Yim et al., 1980;Cho and Lee, 2010;Lee et al., 2010;Han et al., 2016;Song et al., 2019). 각 군락유형 에 대한 다양성, 경쟁 등을 분석하기 위하여 종다양도지수 (Shannon and Weaver, 1949), 최대종다양도, 균재도, 우점도 를 분석하여(Brower and Zar, 1977) 식생단위별 평균을 내어 분석하였다. CCA(canonical correspondence analysis)를 통 해 식생단위별 무생물적 환경인자(해발고도, 사면경사도, 지형, 암석노출도, 토양노출도, 낙엽층깊이)와의 상관관계, 생물적 환 경인자(교목층 평균식피율, 아교목층 평균식피율, 관목층 평균 식피율, 초본층 평균식피율, 교목층 평균수고, 아교목층 평균수 고, 관목층 평균수고, 초본층 평균수고, 교목층 평균흉고직경, 아교목층 평균흉고직경, 관목층 평균흉고직경, 평균출현종수) 와의 상관관계를 정량적이고 객관적으로 파악하기 위하여 Bipolt cutoff R2은 0.200으로 분석한 결과를 최초 1, 2축으로 나타내었다. 무생물적 환경인자 중 지형은 계곡(V)은 1, 사면하 부(LS)는 3, 사면중부(MS)는 5로 서열척도화하여 분석하였다.
결과 및 고찰
1. 계층적 군집분석(HCA)에 의한 식생유형분류와 지표 종 분석(ISA)
클러스터의 수는 정보의 손실과 수종간의 생태적인 관련성을 종합적으로 해석할 수 있는 단순함을 적절하게 절충하는 기준 이다. 계층적 군집분석이 지니고 있는 가장 큰 단점은 적정 클러스터의 수를 통계적으로 결정 할 수 없어 연구자의 주관적 인 판단에 의해 결과를 해석하는 것이다. 그러나 클러스터의 수는 군집분석의 결과에 가장 큰 영향을 끼치기 때문에 적합한 결과를 산출하기 위해서는 식생유형을 분류함에 앞서 통계적인 절차를 통해 객관적으로 적절한 수의 클러스터를 정하는 것이 필요하다(Chung and Kim, 2013). 생태적으로 가장 의미 있는 적정 군집의 수를 결정하기 위하여 계층적 군집분석에서 산출 된 2~5개의 클러스터에 대한 177개 수종별 지표점수(indicator index) 값의 평균 p값을 산출하였으며(Figure 2a), 군집별 유의 수준(Monte Carlo, p<0.05)을 만족시키는 수종의 개수를 나타 낸 결과(Figure 2b), 3개와 5개의 유형으로 구분되었을 때, 평 균 p-value가 0.508로 가장 낮게 나타났지만 유의한 지표점수 를 가지는 수종의 개수가 3개로 군락유형을 구분하였을 때 26 종으로 가장 높게 나타나 3개의 군락으로 구분하였다. 계층적 군집분석으로 통해 구분된 식생단위별 지표종을 분석한 결과 (Table 1), 식생단위 1의 지표종은 느티나무, 으름덩굴, 황매화, 산갈퀴, 풍게나무, 길마가지나무, 말채나무, 미나리냉이, 까마 귀밥나무, 별꽃, 사위질빵, 노박덩굴 등 12종으로 나타났고, 식 생단위 2의 지표종은 졸참나무, 작살나무, 까치박달, 족도리풀, 병꽃나무, 물개암나무, 참개별꽃, 십자고사리 등 8종으로 나타 났으며, 식생단위 3의 지표종은 소나무, 산벚나무, 쇠물푸레나 무, 생강나무, 굴참나무, 개옻나무 등 6종으로 유의한 지표종이 각각 나타났다.
계층적 군집분석(HCA)과 지표종 분석(ISA)의 결과로써 계 룡산국립공원 공원문화유산지구 내 식생은 느티나무-으름덩굴- 황매화군락(Zelkova serrata – Akebia quinata – Kerria japonica community, VU1), 졸참나무-작살나무-까치박달군락(Quercus serrata – Callicarpa japonica – Carpinus cordata community, VU2), 소나무-산벚나무-쇠물푸레나무군락(Pinus densiflora – Prunus sargentii – Farxinus sieboldiana community, VU3), 총 3개의 군락으로 분류되었다(Figure 2, 3).
2. 중요치분석
계룡산국립공원 공원문화유산지구 내 조사된 식생조사자료 를 바탕으로 식생유형분류를 통하여 구분된 식생단위별 층위별 중요치를 Curtis와 McIntosh의 방법을 응용하여 식생단위별 중요치(I.V.: importance value)를 산출한 결과(Table 2), 교 목층에서 느티나무가 모든 식생단위에서 가장 높게 나타났다. 이는 연구대상지인 동학사, 갑사, 신원사의 사찰림 위치가 각각 큰 계곡류에 위치하고, 느티나무의 생육적지가 주로 산지 계곡 부인 것에서 느티나무의 중요치가 모든 식생단위에서 높게 나 타난 것으로 사료되었다. 식생단위 1의 경우, 교목층에서 느티 나무(22.6), 소나무(19.1), 졸참나무(11.1)가 우점하고 아교목 층에서 느티나무(19.1), 당단풍나무(14.7), 까치박달(11.3)이 가장 높게 우점하여 당분간 교목층에서 우점도가 비슷한 느티 나무와 소나무의 지위경쟁이 예상되지만 아교목층의 느티나무 가 소나무(4.9)에 비하여 높은 중요치를 보이고 있어 천이경향 을 예측하였을 때, 향후 느티나무가 우점할 것으로 사료되었다. 식생단위 2의 경우, 교목층에서 느티나무(32.5), 소나무(25.6), 굴참나무(21.7)가 우점하고 아교목층에서 비목나무(15.8), 말 채나무(15.8), 굴참나무(15.8)가 복잡하게 혼효되어 있어 향후 지위경쟁이 이루어질 것으로 판단되었다. 식생단위 1과 2의 관목층에 황매화의 중요치가 높게 나타난 것은 사찰에서 풍치 림 조성 목적으로 인위적 조림을 하여 중요치가 높게 나타나 지속적인 교란이 발생하고 있는 것으로 판단되었다. 식생단위 3의 경우, 교목층에서 느티나무(27.6), 졸참나무(16.7), 소나무 (9.6)가 우점하고 아교목층에서 느티나무(17.4), 서어나무 (8.7), 말채나무(8.7)가 우점하여 천이경향을 예측하여 볼 때, 교목층을 제외한 전 층위에서 소나무가 나타나지 않았으며 계 곡부에 주로 자생하는 느티나무와 졸참나무가 교목층과 아교목 층에서 우점하여 향후 지위경쟁에 유리한 입지에 놓일 것으로 사료되었다.
3. 종다양도분석
계층적 군집분석을 통해 구분된 식생단위를 기준으로 Shannon’s diversity(H′), 최대종다양도(Hmax′), 균재도(J′), 우점도(1-J′)를 분석한 결과이다(Table 3). 식생단위 3의 종다양 도가 0.939로 가장 높게 나타났고, 식생단위 2의 종다양도가 0.785로 가장 낮게 나타났다. 균재도 역시 식생단위 3이 0.695 로 가장 높았고, 식생단위 2가 0.615로 가장 낮았다. 가지산 통도사 사찰림의 소나무림의 Shannon의 종다양도 값이 0.76~0.91(Lee et al., 2014)인 것에 비하여 본 대상지의 종다양 도가 상대적으로 높게 나타났고, 서울 종묘의 갈참나무림 0.90~0.95(Lee et al., 1987)은 군집 구조의 발달 과정상 성숙도 가 유사한 경향을 보였으며, 오대산 상원사 지역의 전나무, 피나 무, 신갈나무가 우점종인 산림이 1.0~1.2(Lee et al., 1996), 오대산 월정사 지역의 전나무림이 1.10~1.27(Lee et al., 2008), 전남 해남 미황사 지역의 졸참나무, 굴참나무, 붉가시나무가 우점종인 산림의 종다양도가 1.69~2.60(Lee et al., 2011)으로 본 연구대상지에 비하여 종다양도가 상대적으로 높게 나타났다. Table 4
4. 입지환경과의 상관관계
식생유형분류를 통해 구분된 식생단위와 입지환경인자(무생 물적 환경인자, 생물적 환경인자)와의 상관관계를 비교분석하기 위해 CCA ordination법에 의하여 분석한 결과를 각각 1축과 2축에 나타내었다(Figure 4, 5). 식생단위와 무생물적 환경인자 (해발, 지형, 사면경사도, 암석노출도)의 상관관계는 Biplot cutoff R2, 0.200으로 하여 분석한 결과, 1축(63.3%)과 2축 (30.0%)으로 나타내었다. 식생단위는 2는 해발과 음의 상관관계 를 가지는 경향을 보였으며, 다른 식생단위는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다. 식생단위와 생물적 환경인자(교목층 식피율, 아교목층 식피율, 관목층 식피율, 초본층 식피율, 교목층 수고, 아교목층 수고, 관목층 수고, 초본층 수고, 교목층 흉고직경, 아교목층 흉고직경, 관목층 흉고직경, 평균출현종수)의 상관관계 는 Biplot cutoff R2은 0.200으로 하여 분석한 결과, 1축(72.9%) 과 2축(42.7%)으로 나타낸 결과, 식생단위와 생물적 환경인자와 의 상관관계가 유의하게 나타나지 않았다. 이는 연구대상지가 자연식생이지만 사찰에서 오랜기간 시행해온 숲가꾸기 등 인위 적 조성을 통해 교란 받아 온 지역이기 때문인 것으로 사료되었다.
