26(5)-12 KE2012-72 이수동.pdf1.34MB

서 론

 한국은 국토의 약 65%가 산지를 형성하고 있으며, 이러한 산지는 자연자원의 보고이면서 중요한 생활터전으로 활용되어 왔다. 특히 우리나라의 산지 중 가장 크고 중추적 역할을 하는 것이 백두대간인데 한반도의 자연환경과 생태계의 근본을 이루는 축으로서 백두대간보호에관한법률에서는 백두산에서 시작하여 금강산, 설악산, 태백산, 소백산을 거쳐 지리산으로 이어지는 큰 산줄기로 1개 정간, 13개 정맥으로 구성되어 있다(Lee et al., 2007). 백두대간, 정간 또는 정맥 등의 용어는 이익의 성호사설, 이중환의 택리지, 신경준의 산경표(1990년경)를 통해 18세기에 이미 개념화되고 사용되어져 온 것을 확인할 수 있다(Yang, 1997).

 백두대간의 생태계는 우리나라 생물 다양성을 대표하는 자연환경 지역으로 보전 및 효율적 관리방안 제시를 위한 연구가 활발하게 진행되었다. 초기에는 정부, 시민단체, 학계 등을 중심으로 우리나라 산줄기 및 지리 인식체계의 정당성을 확립하는 차원에서 백두대간의 개념 형성과정에 대한 연구(KFRI, 2003; Yang, 1997)가 시작되었고 기초자료 축적을 위해 마루금 주변의 식생에 대한 연구가 진행되었다. 그 결과 군집의 분포는 해발고, 지형과 연과성이 깊은 상태로(Yun et al., 2010) 마루금을 중심으로는 소나무 등 침엽수림이, 완만하거나 북사면의 습윤지에는 신갈나무, 느릅나무 등 낙엽활엽수가 분포하는 것으로 나타나 습도와도 밀접한 관련이 있는 것으로 파악되었다(Kim et al., 2003; Shim, 2003; Choi et al., 2003; 2004; Cho et al., 2004; Park et al., 2009). 이 외에도 단절 및 이용에 따른 훼손이 증가하는 측면에서 식생복원의 필요성을 제기한 바 있으며(Oh et al, 2007; Lee et al., 2007), 복원시 정밀한 식생조사 또는 기존 조사결과를 바탕으로 한 자생종 활용이 추가적인 훼손방지를 위해 바람직하다고 하였다(Kwon et al., 2003; Shin, 2004; Kim et al, 2008; Lee et al., 2008).백두대간이 기초연구에서부터 응용을 위한 복원연구까지 폭 넓게 연구가 진행된 것에 비해 정맥에 관한 연구는 여전히 부족한 것으로 나타났다. 현재까지 낙동정맥을 대상으로 수행된 연구는 낙동정맥의 개념으로 접근하기 보다는 보전가치가 있는 가지산의 식물상, 가지산~능동산 구간의 식생구조를 파악한 것이 시초이며(Kim, 1998; Kim and Choi, 2004) 이후 보전가치가 있는 지역인 용소골(Cho and Lee, 2010), 애미랑제(Lee and Lee, 2011), 성시골(Lee et al., 2011)에 대한 식생구조 파악 연구가 수행되면서 본격화 되었으나 전체의 식생구조를 파악하기에는 미흡한 상태로 향후 보전 및 관리계획 제안을 위한 기초연구가 지속적으로 필요한 것으로 판단되었다.

 낙동정맥은 13정맥의 하나로 백두대간 동쪽에 위치하는 정맥이며 영남지역의 녹지축 및 생태축으로 중요할 뿐만아니라 자연환경의 보고로서 지역의 보전과 발전의 구심점이나 그 중요성에 비해 기초자료 확보는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 향후 효율적 관리 및 복원방안을 제안하기 위한 기초자료를 제공하고자 낙동정맥 중 절구골 구간의 식생구조를 밝혀 종다양성 보전 및 효율적 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

연구방법

1. 연구대상지

 연구대상지인 절구골은 낙동정맥의 주요 구간 중 영양군에 백암산(白巖山, 1,004m)의 산줄기가 뻗어내려 형성된 경상북도 영덕군 북동쪽 칠보산(七寶山, 810.2m)과 등운산(騰雲山, 786m) 능선 아래에 형성된 계곡부이다. 지리적으로 북위 36°49'00.02″ ~ 36°49'22.13″와 동경 129°09'54.59″ ~ 129°09'38.50″ 에 위치하며, 행정구역상 경상북도 영양군의 일월면과 수비면 경계부에 해당한다. 기후를 살펴보면 최근 5년간(2005~2009년) 연평균기온은 12.2℃이었고, 월평균 최고기온과 최저기온은 각각 18.3℃, 6.9℃이었으며, 평균 연교차는 11.4℃로 나타났다. 월평균강수량 72.9mm, 연평균강수량 874.2mm를 기록하였다(http://www.kma.go.kr).

Figure 1. Location map of research site

2. 조사분석 방법

 낙동정맥은 매봉산에서 시작하여 부산 몰운대까지 약 359㎞ 구간으로 소유역에 해당하는 절구골 일대의 식생구조를 파악하고자 계곡부 약 3km 구간을 대상으로 10m×10m (100㎡) 방형구 29개소를 설정하여 2009년 7월에 조사하였다. 절구골을 대표할 수 있는 식생을 대상으로 방형구를 설정하였으며 방형구의 크기는 30°이상의 급경사라는 지형적인 한계로 인해 10m×10m으로 설정하였다. 조사는 분포에 영향을 미칠 수 있는 경사, 향, 해발고 등 지형구조와 층위별 출현종의 규격을 파악하였다. 식생구조는 층위별 우점종, 피도 등을 파악하고자 방형구법(Quadrat Method)에 의해 교목층, 아교목층, 관목층에 출현하는 전체 수종의 규격을 측정하였다. 교목층 및 아교목층은 흉고직경(DBH) 2cm 이상의 개체목에 대하여 수종명, 흉고직경, 수고, 지하고, 수관폭을, 2m 미만인 관목층은 수종명, 수고, 지하고, 수관폭을 측정하였다. 대표식생에 대해서는 교목층·아교목층에 출현하는 개체의 위치를 도면화하는 상세조사를 실시하여 수관투영도 및 층위구조도를 작성하였으며 이를 바탕으로 종간 분포 및 세력을 분석하였다.

 각 조사구내 출현하는 수종별 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis & McIntosh(1951)의 중요치(Importance Percentage: I.P.)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1997)를 층위별로 분석하였다. 상대우점치(I.P.)는 전체 출현종에 대하여 층위별로 (상대밀도+상대피도)/2로 산정하였고 층위별로 생태계에 미치는 영향의 정도가 다르므로 수관 층위로 가중치를 부여하여 (교목층 I.P.×3+아교목층 I.P.×2+관목층 I.P.×1)/6으로 평균상대우점치를 구하였다.

 식생조사 자료를 바탕으로 TWINSPAN Classification (Hill, 1979) 분석을 실시하였다. 상대우점치는 개별 조사구내에서의 종별 상대적 우세뿐만 아니라 장기적인 발전 방향을 파악할 수 있을 것이다. 종구성의 다양한 정도를 나타내는 척도인 종다양도는 Shannon의 수식을 적용하여 종다양도(Species diversity, H'), 균제도(Evenness, J'), 우점도(Dominace, D'), 최대종다양도(H'max)를 종합적으로 비교하였다(Pielou, 1975). Whittaker(1956)의 수식을 이용하여 유사도지수(Similarity Index, S.Z.)를 분석하였고 군집의 발전과정을 파악하고자 흉고직경급별 분포 분석을 실시하였다.

결과 및 고찰

1. Classification 분석

 조사된 식생자료를 바탕으로 TWINSPAN에 의한 Classification 분석 결과 1~4 division의 지표종에 의해 5개의 군락으로 구분되었다. 제 Ⅰdivision의 eigenvalue 값은 46.9%이었으며 일본잎갈나무의 출현유무에 따라 2개 군으로, 제 Ⅱdivision의 eigenvalue 값은 43.8% 이었으며 습윤지성 낙엽활엽수인 고로쇠나무, 층층나무, 느릅나무 등에 출현하는 군과 신갈나무, 굴참나무 등 낙엽성 참나무류가 출현하는 군으로 분류되었다. 제 Ⅲdivision에서는 소나무가 출현하는 군과 당단풍나무가 출현하는 군으로, 마지막 제 Ⅳdivision은 eigenvalue 값이 32.7%이었고 굴참나무가 출현하는 군과 당단풍나무가 출현하는 군으로 구분되어 최종적으로 낙엽활엽수군락, 신갈나무군락, 굴참나무군락, 소나무군락, 일본잎갈나무군락으로 분류되었다.

Figure 2. TWINSPAN classification of twenty-nine plots in Jeolgu Valley

2. 일반적 개황

 Table 1은 절구골내 5개 군락의 일반적 개황을 나타낸 것으로 조사구는 해발 485~785m 사이에 위치하고 있으며, 경사도는 0~45°로 평지와 완만한 경사지, 급경사지로 조사구에 따라 큰 차이를 나타내었다. 참나무류군락은 주로 급경사지에, 일본잎갈나무군락은 완경사지에 분포하였다. 군락별로 살펴보면 소나무군락은 해발 485~730m, 경사도 0~33° 구간에 입지하였으며, 교목층은 수고 20~24m, 흉고직경 32~50cm로 소나무가 우점종이었다. 아교목층은 쪽동백나무와 물푸레나무가 주요 출현종으로 수고 5~9m, 흉고직경 4~9cm였으며 평지가 경사지보다 생육이 양호하였다. 낙엽활엽수군락은 해발 555~785m, 경사도 4~30°로 완만한 남서 계곡 하단부에 입지하였다. 교목층은 수고 15~16m, 흉고직경 18~35cm인 산벚나무, 소태나무, 들메나무, 신갈나무 등 습윤지성 낙엽활엽수와 참나무류가 출현하였고, 아교목층은 쪽동백나무, 고뢰쇠나무가 우점종으로 수고 5~8m, 흉고직경 4~7cm이었으며 관목층은 수고 1.0m 이하의 규격이었다. 굴참나무군락은 해발고 570~775m, 경사도 35~45°로 고지대의 급경사지에 분포하였다. 교목층은 수고 13~18m, 흉고직경 12~30cm로 굴참나무와 신갈나무가 경쟁상태이었다. 아교목층은 수고 4~9m, 흉고직경 3~9cm, 관목층은 2.0 이하의 수목이 출현하였다. 신갈나무군락은 해발고 555~700m, 평균경사 35~45°로 고지대의 급경사지 계곡사면에 분포하였으며 교목층 수고 13~16m, 흉고직경 12~22cm로 신갈나무가 주 우점종이었다. 아교목층 수고 4~9m, 흉고직경 4~9cm로 당단풍이 주요 우점종이었으며 쪽동백나무, 생강나무 등이 경쟁상태이었다. 일본잎갈나무군락은 해발고 570~595m, 경사도 5~15°로 완만한 경사지 계곡부에 위치하였으며 교목층 수고 25~27m, 흉고직경 30~32cm로 일본잎갈나무의 세력이 우세하였고 아교목층은 수고 4~7m, 흉고직경 4~6cm로 쪽동백나무가 우점하였다. 일반적으로 쪽동백나무는 신갈나무군락의 아교목층을 형성하는 것으로 보고(Kim and Kil, 2000)된 바 있으며 이는 주변에 신갈나무림이 입지해 있기 때문인 것으로 판단되었다.

Table 1. General description of the physical features and vegetation communities

(Table 1. Continued)

3. 상대우점치

 Table 2는 군락별 주요 출현종의 평균상대우점치(M.I.P.)를 나타낸 것으로 소나무군락의 교목층에서는 소나무(I.P.: 92.91%)가 우점종이었으나 아교목층과 관목층에는 출현하지 않았다. 아교목층에서는 쪽동백나무(I.P.: 57.28%)와 들메나무(I.P.: 17.33%)가, 관목층에서는 조록싸리(I.P.: 25.98%), 물푸레나무(I.P.: 14.48%)가 우점하였으나 들메나무, 물푸레나무를 제외하면 교목성상의 수종은 출현하지 않았다. 본 군락은 교목층 우점종인 소나무가 아교목층과 관목층에서 출현하지 않아 세력은 약화될 것이나 하층의 우점종인 쪽동백나무, 조록싸리 등이 아교목·관목성상으로 현상태를 유지할 것이다. 다만 낙엽활엽수와 경쟁하는 소나무군락은 하층에 참나무를 포함한 낙엽활엽수가 출현하는 경우 쇠퇴하는 것으로 밝혀진 바 있어(Lee et al., 1996; Um et al., 2009) 계곡부라는 입지적인 특성과 들메나무, 물푸레나무 등 습윤지성 낙엽활엽수가 하층에 출현하여 장차 이들 수종으로의 천이가 예측되었다.

Table 2. Importance percentage of the woody plants by the stratum in five community

(Table 2. Continued)

 계곡부와 북사면에서 분포하는 낙엽활엽수군락은 교목층에서 산벗나무(I.P.: 21.74%), 들메나무(I.P.: 17.24%) 등 낙엽활엽수와 신갈나무(I.P.: 16.26%) 등 낙엽성 참나무류가 경쟁하는 양상이었다. 아교목층에서는 아교목성상의 쪽동백나무(I.P.: 45.60%)가 우점종이었고 교목성상의 고로쇠나무(I.P.: 16.50%), 산벚나무, 층층나무 등이, 관목층에서는 다래(I.P.: 26.01%), 진달래(I.P.: 10.39%), 생강나무(I.P.: 10.17%) 등이 주요 출현종이었다. 일반적으로 들메나무가 우점하는 군락은 토지극상으로 판단하고 있으며(Choi et al., 1997) 본 군락도 계곡부를 중심으로 암반이 많은 전석지대에 출현하는 유사한 특성을 가지고 있어 당분간 습윤지성 낙엽활엽수가 우점하는 현상태를 유지할 것으로 분석되었다. 다만 다래 등에 의한 피압으로 식생훼손이 우려되어 양호한 식생환경 유지를 위한 덩굴성 식물 관리가 필요한 것으로 사료되었다. 굴참나무군락의 교목층에서는 굴참나무(I.P.: 69.65%)가, 아교목층에서는 쪽동백나무(I.P.: 40.13%)가 우점종이었다. 이 외에 교목층에는 신갈나무(I.P.: 18.43%)가, 아교목층에는 굴참나무와 신갈나무가 각각 상대우점치 19.43%, 17.22%로 우점종과 경쟁상태이었다. 관목층은 조록싸리(I.P.: 38.43%)가 우점하였으며, 생강나무, 쇠물푸레, 쪽동백나무 등이 출현하였다. 일반적으로 건조한 남사면에 입지하는 굴참나무군락은 지형과 수분 조건이 분포에 영향을 미쳐 본래 상태를 유지하는 것으로 연구된 바 있으며(Cho and Lee, 2010; Kim et al., 2010) 낙동정맥 절구골 또한 건조한 사면 지역에 출현하고 경쟁종의 세력이 미미하여 현상태를 유지할 것이다. 신갈나무군락의 교목층에서는 신갈나무(I.P.: 63.99%)가, 아교목층에서는 당단풍(I.P.: 24.30%)이, 관목층에서는 생강나무(I.P.: 11.61%), 당단풍(I.P.: 12.01%), 철쭉나무(I.P.: 14.78%)가 경쟁상태로 우점종이었다. 본 군락은 교목층과 아교층에서 신갈나무의 우점도가 높고 세력이 우세하여 당분간 현상태가 유지되겠다. 일본잎갈나무군락은 교목층에서 일본잎갈나무가 I.P. 96.91%로 우점종이었고 소나무(I.P.: 3.09%)가 일부 출현하였다. 아교목층에서는 쪽동백(I.P.: 30.59%)과 고추나무(I.P.: 31.22%)가, 관목층에서는 고추나무, 오미자가 우점하였고, 교목성상의 수종으로는 들메나무와 물푸레나무가 출현하였다. 본 군락은 양호한 식생으로의 유도를 위한 택벌 등의 관리(Oh and Park, 2002)와 경쟁에 의한 자연스런 천이를 예상한 바(Lee et al., 2011) 있으나 절구골에 있어서 일본잎갈나무군락은 일본잎갈나무의 세력이 우세한 반면, 하층에 교목성상 수종의 출현 및 세력이 미미하여 생물다양성 확보를 위해서는 관리를 통한 천이유도의 필요성이 있는 것으로 나타났다.

4. 흉고직경급별 분석

 Table 3은 군락별 우점종 또는 경쟁관계에 있는 수종의 세력 변화를 예측하기 위해 흉고직경급별 분포를 총 12개 등급으로 구분한 것이다. 소나무군락에서는 우점종인 소나무가 DBH 22~52cm 구간에 2~3주씩 19주가 분포하였으나 그 이하에는 출현하지 않았다. 반면, 경쟁종인 신갈나무는 중소경목으로 DBH 2~22cm 구간에 3주, 관목층에서 40주가 출현하였고, 아교목성상의 쪽동백나무와 쇠물푸레나무가 DBH 17cm 미만의 구간에서 출현하였으나 천이와의 연관성은 없었다. 본 군락은 소나무의 세력이 우세하여 당분간 현상태를 유지하겠으나 하층에 교목성상의 경쟁종으로 천이의 다음 단계인(Lee et al., 1996) 신갈나무의 세력이 다소 우세해질 것으로 판단되었다.

Figure 3. Crown projection and Stratification structure map of major community in Jeolgu Valley

Table 3. DBH distribution of major species each communities in Jeolgu Valley

 낙엽활엽수군락에서는 DBH 12~42cm 구간에 낙엽활엽수인 산벚나무, 느릅나무, 소태나무, 고로쇠나무, 층층나무 등과 신갈나무가 경급별로 1~5주씩 고르게 분포하였다. 본 군락은 습윤지성 낙엽활엽수와 참나무류가 경쟁하는 것으로 볼 수 있으나 신갈나무는 하층식생이 출현하지 않아 쇠퇴할 것으로 보인다. 또한 계곡부라는 입지적인 특성상 산벚나무, 들메나무, 느릅나무, 고로쇠나무 등이 우점하는 양호한 낙엽활엽수군락을 유지할 것으로 판단되었다. 굴참나무군락에서는 굴참나무가 DBH 12~22cm 구간에 37주로 집중 출현하였고 전체적으로는 DBH 2~47cm 구간에 65주 관찰되었다. 반면, 신갈나무는 DBH 27cm 이하의 구간에 33주, 관목층에 28주가 출현하여 고른 분포를 보였다. 하층에 쇠물푸레나무, 쪽동백나무, 조록싸리 등이 출현하였으나 아교목·관목성상이었다. 따라서 본 군락은 하층으로 갈수록 신갈나무의 개체수가 많아졌으나 남사면의 급경사지역이라는 입지조건(Kim et al., 2010)으로 인해 굴참나무가 우점하는 현 상태를 유지할 것이다. 완경사지에 입지한 신갈나무군락은 신갈나무가 DBH 2~27cm 구간에 43주 출현하였으며, 아교목성상인 당단풍, 쪽동백나무, 관목성상인 오미자 등이 주요 우점종이었다. 또한 완만한 경사지역으로 교목성상의 박달나무가 DBH 12~27cm 구간에 6주 생육하고 있으나 신갈나무의 세력이 우세하여 현상태를 유지할 것으로 판단되었다.

 일본잎갈나무군락에서는 일본잎갈나무가 DBH 12~42cm 구간에 42주가 출현하였으나 경쟁종의 출현은 없었다. 하층에 고로쇠나무, 물푸레나무 등이 우점하였으나 세력이 미미하여 현상태를 유지할 것이다. 다만 생물다양성 증진을 위해서는 가능한 간벌을 통한 관리가 필요할 것으로 판단되었다.

5. 종수 및 개체수

 단위면적 400㎡를 기준으로 군락별 종수 및 개체수를 분석한 결과(Table 4), 교목층에서는 43개체가 출현한 일본잎갈나무군락을 제외하면 21~24개체로 유사하였고 아교목층은 소나무군락 63개체, 신갈나무군락 53개체 등의 순이었다. 관목층은 일본잎갈나무군락이 480개체, 소나무군락이 328개체로 많은 개체가 출현하였다. 소나무군락과 일본잎갈나무군락의 하층식생 개체수가 많은 것은 다양한 종이 출현하여 천이가 활발하게 진행되고 있는 것으로 판단되었다. 종수는 신갈나무군락(29개체)과 낙엽활엽수군락(25개체)이 많았고 굴참나무군락은 15종으로 가장 적었다. 이는 습윤지성으로 계곡과 북사면에 입지하여 다양한 종이 출현하기 적합한 장소이기 때문이며 굴참나무군락은 건조한 남사면으로 이들 환경에 적응성이 강한 종을 제외하면 출현하지 않았기 때문인 것으로 판단되었다. 결과적으로 적정한 밀도의 군락에서 가장 많은 개체수가 출현하였고 소나무군락과 일본잎갈나무군락은 천이가 활발하게 진행되고 있으나 입지조건과 타감작용의 영향으로 종수는 적었던 것으로 판단되었다.

Table 4. Number of species and individuals in each community (Unit : 400m²)

6. 종다양도 및 유사도지수

 조사된 절구골의 군락별 종다양도는 0.9665~1.2450의 범위로 나타났다(Table 5). 신갈나무 군락의 종다양도가 1.2450로 가장 높게 나타났으며, 급경사 사면에 위치한 일본잎갈나무군락이 0.9665으로 가장 낮은 수치를 보였는데 이는 천이도중의 군집이 일반적으로 종다양성이 높은 경향이 있다(Kim et al., 2010)라는 연구결과와 일치하였다. 종다양도는 낙동정맥 용소골 계곡의 0.7914~0.9442(Cho and Lee, 2010), 애미랑제의 0.5738~0.8906(Lee and Lee, 2011)과 비교했을 때 0.9이상으로 높은 상태이었다. 절구골은 급경사인 지형조건으로 인해 사면지역에 분포하는 굴참나무보다는 계곡부에 입지한 군락의 종다양도가 높았고, 우점도(D)에서는 낙엽활엽수군락과 신갈나무군락이 각각 0.1369, 0.1369로 낮아 종간 경쟁으로 인해 종다양도가 높은 것으로 판단되었다.

Table 5. Various species diversity of each community in Jeolgu Valley

 Table 6은 절구골의 군락별 유사도지수 분석결과를 나타낸 것이다. 유사도지수가 군락간 20%미만이면 서로 이질적인 집단이고, 80%이상이면 서로 동질적 집단으로서(Whittaker,1956) 생태적으로 종 분포가 비슷할수록 유사도지수는 높게 나타난다. 5개 군락간의 유사도지수를 살펴보면, 신갈나무군락-굴참나무군락, 신갈나무군락-낙엽활엽수군락이 42.53%, 40.04%의 유사도지수로 가장 높게 나타났다. 한편 굴참나무군락-일본잎갈나무군락에서 18.86%로 유사도지수가 낮아 두 군락들간이 서로 이질적인 군락으로 판단되었다.

Table 6. Similarity index among five communities