서 론

북한산국립공원은 1983년 우리나라에서 15번째로 지정 된 국립공원으로서 행정구역상 서울특별시, 고양시, 양주 시, 의정부시 등 4개의 지자체에 인접하여 있으며 연평균 탐방객수가 774만명(2012년 기준)에 이르는 대표적 도심형 국립공원이다. 또한, 대도시에 인접한 북한산국립공원은 과 도한 이용에 따른 양호한 생태계에 대한 보전 및 기후변화 에 의한 동식물생태계의 변화에 민감하게 대처해야 하는 보호지역이다.

1935년 국내 최초로 발병이 보고된 참나무시들음병은 2004년 성남 이배재에서 감염목이 다수 발생한 이후 수도 권지역을 중심으로 집중 발병하였다. 참나무시들음병은 산 림의 약 25%가 참나무류인 우리나라의 산림식생에 큰 피해 를 주고 있으며(Korea Forest Research Institute, 2010) 참 나무류의 비율이 60.1%인 북한산국립공원(Yeum et al. 2013)에서도 2006년 발생한 이후 피해가 급증하여 2011년 에는 정릉지구, 수유지구, 우이지구, 도봉지구, 원도봉지구 등 북한산의 주능선을 경계로 서울시가 인접한 동측에 집중 되었다(Bukhansan National Park Office, 2012). 참나무시 들음병이 공원 전 지역에 확산됨에 따라 지자체와 국유림관 리소 등을 중심으로 방제규모가 확대 되고 있으며 감염목에 대한 약제살포, 끈끈이롤트랩 설치, 벌채 및 훈증 등의 방법 이 사용되고 있다. 하지만 인위적 관리에 대한 생태계의 영 향을 최소화시켜야 하는 보호지역인 만큼 방제규모는 제한 적이며 생태계에 큰 변화를 줄 수 있는 벌채 및 훈증관리의 경우, 식생훼손으로 인한 외래종의 유입 및 확산 등 자연식 생에 대한 교란이 우려되고 있다. 북한산국립공원의 피해목 에 대한 벌채 및 훈증 관리현황은 2006년 소귀천계곡을 대 상으로 44주를 방제하였고 2012년 상반기까지 도봉지구와 우이지구, 원도봉지구를 중심으로 11,768주가 관리되었다 (Bukhansan National Park Office, 2012).

참나무시들음병 관련 선행연구로서 Um et al.(2009)은 참나무시들음병 발생지역의 임분구조에 대한 연구를 통해 참나무시들음병의 발생과 참나무속(Quercus spp.)의 우점 도, 천공률과 참나무속 수종들의 상관성을 규명한 바 있으 며 그 외 참나무시들음병에 관한 연구로서 매개충인 광릉긴 나무좀(Platypus koryoensis)의 분포, 형태, 생활상 등 생태 적 특성(Hong et al, 2006)과 공생균(Raffaelea spp.)에 대한 미생물학적 특성(Kim, 2007; Choi, 2010; Yoo, 2009; Park, 2009), 피해목의 내․외부 병징 및 피해특성(Choi et al., 2008; Hijii et al., 1991; Sone et al., 1995), 피해군집 특성 (Um et al., 2009) 등에 대한 연구와 일부 참나무시들음병 발생과 환경인자와의 상관성(An, 2009)에 대한 연구 등이 진 행되었다. 최근에는 NPRI(National Park Research Institute (2010), KFRI(Korea Forest Research Institute)(2008; 2010) 등을 중심으로 기존의 매개충 및 공생균의 생태적 특성을 기반으로 한 방제방법 등에 대한 연구가 진행된 바 있다. 하지만 대부분의 선행연구는 참나무시들음병의 매개 충, 곰팡이균에 대한 생활상 및 발병 기작 등에 집중되어 있어 벌채 및 훈증 관리 이후 식생복원 방향 설정을 위한 기초연구는 부족한 실정이다.

따라서, 본 연구는 북한산국립공원내 연도별 벌채 및 훈 증 관리된 지역을 대상으로 수관개방에 따른 외래종 및 도 시화 적응종의 유입 등 식생 변화를 관찰하고 아교목 및 관목층의 식생구조적 변화를 분석함으로서 향후, 바람직한 식생복원을 위한 기초자료를 구축하고자 하였다.

연구방법

1.연구대상지

북한산국립공원은 행정구역상 서울특별시, 고양시, 양주 시, 의정부시 등 4개의 지자체에 인접한 대표적 도심형 국립 공원으로서 이용객 수는 774만명(2012년 기준)이다. 연구 대상지는 참나무시들음병의 피해가 심각했던 주 능선의 동 측인 원도봉지구, 도봉지구, 우이지구 등을 대상으로 하였 다. 조사구 및 대조구는 2006~2011년 벌채 및 훈증 관리된 지역 중 현장 예비답사를 통해 관리년도가 명확히 확인되고 조사 및 관리가 용이한 탐방로 인접지역을 기준으로 설정하 였고 소귀천계곡, 무수골, 다락원, 원도봉, 도봉계곡, 도선사 등 6개 지역을 선정하였다(Figure 1).

2.조사분석방법

현장조사는 8월 17일에 예비답사를 실시하였고 9월 1~2일 조사구 및 대조구에 대한 식생군집조사를 실시하였다. 2013 년 조사구는 대조구 및 조사구 등 총 18개소(20m×20m)를 선정하였다. 우이지구 내 위치한 소귀천계곡 4개소(벌채 및 훈증 조사구 3개소, 대조구 1개소), 도선사 4개소(벌채 및 훈증 조사구 3개소, 대조구 1개소), 도봉지구 내 무수골 2개 소(벌채 및 훈증 조사구 1개소, 대조구 1개소), 도봉계곡(벌 채 및 훈증 조사구 2개소), 원도봉지구 내 다락원 3개소(벌 채 및 훈증 조사구 2개소, 대조구 1개소), 원도봉 3개소(벌 채 및 훈증 조사구 2개소, 대조구 1개소) 등이었다. 대조구 는 인접지역 중 동일한 식생군락 중 참나무시들음병 피해지 중 벌채 및 훈증 관리를 시행하지 않은 지역에 설정하였다. 현장조사 시 지형, 경사, 향 등 입지적 특성을 파악하였으며 교목층 수종의 벌채주수 및 벌채로 인한 수관개방 면적을 조사구 내부와 주변지역까지 조사하여 환경적 영향 요인을 고려하였다.

조사구내 벌채 및 훈증에 따른 식생구조 변화는 지역별 벌채훈증지역과 조사구내 출현 수종의 절대적이고 정량적 인 세력현황을 비교하기 위해 밀도 및 피도를 분석하였다. 밀도는 층위별 출현 수종의 주수를 산정하였고, 피도는 교 목층과 아교목층의 흉고직경을 바탕으로 산출된 흉고단면 적 합계와 관목층의 수관면적의 합으로 분석하였다. 조사구 내 하층의 세력 분석은 Curtis and McIntosh(1951) 방법을 활용하였으며 차대형성을 위한 아교목층의 상대우점치(I.P. : importance percentage)를 비교・분석하였다. 도시화적응 종은 북한산국립공원에 넓게 분포(Kwak, 2011)하는 팥배 나무로 한정하였으며

외래종은 일본목련, 아까시나무, 은사시나무에 대해 아교 목층 및 관목층의 상대우점치를 분석하였다. 토양이・화학 적특성 분석은 토성 등 토양의 물리적 특성과 pH, 유기물함 량(O.M.), 유효인산(Avail. -P), 치환성양이온 등 토양의 화 학성을 분석하였다. 토성은 micro-pipette법(Miller and Miller, 1987)법을 이용하여 미사, 점토, 모래의 비율을 산 정하여 분석하였으며 토양산도는 유리전극법(1:1)으로 실 시하여 1시간 교반 후 pH meter(TOA HM30V)로 3반복 측정하였다. 유효인산은 Bray No. 1법(Bray and Kurtz, 1945)에 따라 정량화하였고 치환성양이온 중 Ca²⁺, Mg²⁺는 EDTA법, K⁺는 원자흡광분광 분석기(SP-9, UNCAM Co., U.K.)로 정량화하였다.

결과 및 고찰

1.조사구 개황

소귀천계곡은 2006년 벌채 및 훈증관리된 지역이며 조사 구는 남동향의 20~22° 경사지 산림 사면에 3개소를 설정하 였다. 군집유형은 졸참나무-리기다소나무군집(조사구 1), 졸참나무군집(조사구 2), 신갈나무-졸참나무군집(조사구 3) 등이었으며 조사구 모두 신갈나무 1주가 벌채되었다. 이로 인한 조사구 1의 수관개방 면적은 20m×15m, 조사구 2와 조사구 3은 각각 30m×30m, 25m×30m이었으며 관리 후 6년이 경과하여 아교목층의 식피율(30∼60%)과 관목층의 식피율 (60∼90%)의 밀도 및 피도가 상대적으로 높았다. 대조구는 조사구 1 인접지역의 급경사 사면에 설정하였는 데 신갈나무군집이었으며 아교목층의 식피율은 15%로 다 소 낮았다.

무수골은 2008년 벌채 및 훈증 관리된 지역이었으며 조 사구는 북동향의 30° 급경사지 산림 사면에 1개소가 위치하 였다. 군집유형은 신갈나무-졸참나무군집(조사구 1)이었으 며 신갈나무 1주가 벌채되었다. 수관개방 면적은 12m×10m 로 계곡변 개방공간과 연결되었으며 관리 후 4년이 경과한 지역으로서 아교목층 식피율 60%, 관목층 식피율 60%로 하층 식생의 밀도가 높은 상태이었다. 대조구는 조사구 1 인접 지역의 급경사면에 설정하였고 굴참나무-신갈나무 군 집으로서 교목층의 식피율이 80%이었다.

다락원은 2010년 벌채 및 훈증관리된 지역이었으며 서향 의 13∼15° 완경사지 산림 능선에 2개소를 설치하였다. 군 집 유형은 신갈나무-소나무군집(조사구 1, 2)이었으며 교목 층의 신갈나무 3∼4주가 벌채되었다. 수관개방 면적은 능선 부 탐방로 개방공간과 연결되어 각각 20m×15m, 20m×10m 이었다. 관리 후 2년된 지역으로 아교목층과 관목층의 식피 율의 밀도 및 피도가 낮은 상태이었다. 대조구는 조사구 2 주변 지역의 험준지 능선부로서 조사구와 동일한 식생군집 에 설정하였고, 아교목과 관목층의 식피율은 40∼45%이 었다.

원도봉은 2010년 벌채 및 훈증관리된 지역이었으며 북한 산국립공원 도봉사무소 배후 지역으로 경사지 능선부 사면 에 2개소를 설정하였다. 군집 유형은 신갈나무군집(조사구 1)과 신갈나무-졸참나무군집(조사구 2)으로 능선부 탐방로 개방공간과 연결된 지역이었다. 교목층 신갈나무 대경목 3∼ 7주가 벌채되었으며 조사구 1, 2의 수관개방 면적은 각각 20m×15m, 30m×15m이었다. 관리 후 2년이 지난 지역으로서 아교목층의 식피율은 30∼35%, 관목층의 식피율은 40∼ 45%이었다. 대조구는 조사구 2의 인접 지역 경사지 사면에 설정하였고 사무소의 자원모니터링 고정조사구가 설치된 지 이었다. 아교목층의 식피율은 45%이었고 관목층의 식피 율은 40%로 조사구와 유사하였다. 대조구는 신갈나무 1주가 벌채되어 6m×6m 면적의 수관이 개방되어 있었다.

도봉계곡은 2011년에 벌채 및 훈증관리된 지역이었으며 북서향 및 서향의 급경사면에 2개소가 설치되었다. 녹야원 입구에 인접한 사면지역으로서 군집유형은 신갈나무-소나 무군집(조사구 1)와 신갈나무-졸참나무군집(조사구 2)이었 고 조사구 1에서는 신갈나무 6주, 조사구 2는 신갈나무 1주가 각각 벌채되었다. 계곡부 벌채지 개방공간과 연결되었으며 조사구 1과 2의 수관개방 면적은 각각 30m×15m, 20m×10m 이었다. 식피율은 교목층 60∼70%, 아교목층 30∼50%, 관목 층 40∼60%이었으며 조사구 주변이 대부분 벌채 및 훈증관 리된 지역으로서 별도의 대조구는 설치하지 않았다.

도선사는 2011년에 벌채 및 훈증관리된 지역이며 조사구 는 동향의 급경사면에 3개소가 위치하였다. 군집유형은 신 갈나무(조사구 1)와 신갈나무-졸참나무(조사구 2,3) 등이었 으며 조사구 1에서는 신갈나무 4주가 벌채되었고 조사구 2 에서는 신갈나무 1주, 조사구 3에서는 신갈나무 6주가 각각 벌채되었다. 이에 따른 수관개방 면적은 각각 10m×8m와 8m×4m(조사구 1), 10m×5m와 10m×4m(조사구 2), 20m×15m(조사구 3) 등이었으며 식피율은 교목층 40∼70%, 아교목층 10∼60%, 관목층 40∼50% 등이었다. 대조구는 조 사구에 인접하였으며 아교목층에서 팥배나무가 고밀도로 생육하는 신갈나무군집이었다. 대조구의 식피율은 교목층 90%, 아교목층 70%, 관목층 30% 등이었다(Table 1).

1.식생구조

1)밀도 및 피도

소귀천계곡 조사구 1은 교목층에서 졸참나무와 리기다소 나무가 우점하는 군집이었다. 아교목층은 팥배나무가 높은 밀도로 생육하며 총 58주가 분포하였으며 관목층은 국수나 무, 팥배나무, 진달래 등 63주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 팥배나무, 당단풍나무 등 2,080cm²이었으며 관목층의 수관면적은 국수나무, 진달래, 당단풍나무 등 481,300cm²이었다. 조사구 2는 졸참나무가 우점하는 군집으 로서 아교목층에서는 팥배나무, 졸참나무 등 28주가 분포하 였으며 관목층에서는 산초나무, 국수나무, 진달래 등 79주 가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 당단풍나무 등 1,341cm²이었으며 관목층의 수관면적은 국수나무, 산초나무 등 740,500cm²이었다. 조사구 3은 신갈나무와 졸참나무가 우점하는 군집으로서 아교목층에서 졸참나무, 당단풍, 생강 나무, 팥배나무 등 21주가 분포하였고 관목층에서는 국수나 무, 조록싸리 등 126주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면 적은 졸참나무, 개옻나무 등 1,077cm²이었으며 관목층은 국수 나무, 진달래 등 1,188,000cm²이었다. 대조구는 신갈나무가 우점하는 군집으로서 아교목층에서 팥배나무, 당단풍나무, 산벚나무 등 6주가 출현하였으며 관목층에서는 국수나무, 산 초나무, 생강나무 등 81주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단 면적은 팥배나무, 당단풍나무, 산벚나무 등 672cm²이었고 관 목층의 수관면적은 국수나무, 당단풍나무 등 268,500cm²이었 다. 소귀천계곡 조사구는 벌채 후 수관이 개방된 채 6년이 경과한 곳으로서 대조구에 비해 아교목층의 밀도와 피도가 높았다. 관목층은 밀도는 유사한데 비해 수관면적이 대조구 에 비해 1.5∼3.0배 높은 것으로 분석되었다.

무수골의 경우, 조사구 1은 신갈나무와 굴참나무가 우점 하는 군집이었다. 아교목층에서는 졸참나무, 생강나무, 노 간주나주, 팥배나무 등 38주가 분포하였으며 관목층에는 국 수나무, 산초나무 등 75주가 생육하였다. 아교목층의 흉고 단면적은 쪽동백나무, 산벚나무, 졸참나무 등 1,305cm²이었 고 관목층의 수관면적은 국수나무, 생강나무, 산초나무 등 679,800cm²이었다. 대조구는 굴참나무와 신갈나무가 우점하 는 군집이었다. 아교목층에서 산벚나무, 노간주나무, 팥배 나무, 굴참나무 등 29주가 분포하였고 관목층에는 국수나 무, 산초나무 등 59주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면 적은 산벚나무, 노간주나무 등 1,042cm²이었으며 관목층의 수관면적은 국수나무, 진달래 등 426,800cm²이었다. 무수골 조사구 1 아교목층의 흉고단면적과 관목층의 수관면적은 대조구에 비해 높았는데 벌채 후 4년이 경과한 지역으로서 수관개방의 영향에 따른 것으로 판단되었다.

다락원 조사구 1은 교목층에서 소나무와 신갈나무가 우 점하였다. 아교목층에서 소나무, 신갈나무, 팥배나무 등 12 주가 생육하였고 관목층에는 붉나무, 신갈나무 등 37주가 출현하였다. 아교목층의 흉고단면적은 소나무, 신갈나무, 노간주나무 등 777cm²이었고 관목층의 수관면적은 진달래, 붉나무 등 100,900cm²이었다. 조사구 2는 신갈나무와 소나 무 우점하는 군집 이었다. 아교목층에서 소나무, 신갈나무, 팥배나무 등 총 15주가 분포하였고 관목층에서 신갈나무, 붉나무 등 35주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 소 나무, 신갈나무 등 929cm²이었고 관목층의 수관면적은 신갈 나무, 산초나무, 밤나무 등 122,600cm²이었다. 대조구는 신 갈나무와 소나무가 우점하는 군집으로서 아교목층에서 팥 배나무, 소나무 등 18주가 분포하였고 관목층에는 진달래, 팥배나무 등 37주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 팥배나무, 소나무 등 872cm²이었으며 관목층의 수관면적은 진달래, 작살나무, 참싸리 등 450,000cm²이었다. 다락원 조사 구는 교목층 신갈나무의 벌채과정에서 하층 수목이 훼손되 어 대조구에 비해 아교목과 관목층의 밀도와 피도가 현저하 게 낮았으며 벌채 후 수관이 개방된 채 2년이 경과하였으나 아교목층과 관목층의 밀도와 피도는 벌채 초기 상태에 머무 르고 있는 것으로 판단되었다.

원도봉 조사구 1은 신갈나무가 우점하는 군집이었다. 아 교목층에서 팥배나무, 신갈나무 등 22주가 분포하였고 관목 층에서는 산초나무, 철쭉 등 76주가 생육하였다. 아교목층 의 흉고단면적은 신갈나무, 산벚나무 등 1,234cm²이었고 관 목층의 수관면적은 국수나무, 철쭉, 진달래 등 338,800cm²이 었다. 원도봉 조사구 2는 교목층에서 신갈나무와 졸참나무 가 우점하는 군집이었다. 아교목층에서 아까시나무, 팥배나 무, 졸참나무, 신갈나무 등 20주가 분포하였고 관목층은 산 초나무, 아까시나무 등 87주가 생육하였다. 아교목층의 흉 고단면적은 신갈나무, 아까시나무, 소나무 등 1,447cm²이었 고 관목층의 수관면적은 산초나무, 아까시나무, 쪽동백나무 등 518,100cm²이었다. 원도봉 대조구는 신갈나무와 졸참나 무 우점 군집으로 아교목층에서 아까시나무, 팥배나무, 졸 참나무, 신갈나무 등 20주가 분포하였고 관목층은 철쭉, 아 까시나무 등 68주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 신갈나무, 아까시나무 등 1,158cm²이었으며 관목층의 수관 면적은 철쭉, 팥배나무 등 572,100cm²이었다. 원도봉의 조사 구와 대조구의 아교목층 밀도는 18∼20주로 유사하였다. 원도봉은 벌채과정에서 아교목층의 참나무류 및 팥배나무 의 훼손이 적었을 것으로 판단되며 관목층에서는 조사구의 생육주수가 대조구 보다는 많았으나 피도는 다소 낮았는데 이는 벌채 과정에서의 관목층의 훼손 이후 수관개방에 따라 신규 관목의 유입이 있었기 때문으로 판단되었다.

도봉계곡 조사구 1은 신갈나무와 소나무가 우점하였다. 아교목층에서 신갈나무, 물푸레나무 등 10주가 분포하였고 관목층에는 국수나무, 진달래 등 47주가 생육하였다. 아교 목층의 흉고단면적은 리기다소나무, 신갈나무 등 254cm²이 었고 관목층의 수관면적은 철쭉, 진달래 등 244,300cm²이었 다. 도봉계곡 조사구 2는 신갈나무-졸참나무군집으로 아교 목층에서 졸참나무, 신갈나무, 물푸레나무 등 38주가 분포 하였고 관목층에는 국수나무, 생강나무 등 53주가 생육하였 다. 아교목층의 흉고단면적은 졸참나무, 물푸레나무, 신갈나 무 등 1,501cm²이었고 관목층의 수관면적은 진달래, 개암나 무 등 233,900cm²이었다. 도봉계곡은 조사구 1 아교목층의 생육주수 및 흉고단면적이 매우 낮았는데 교목층의 벌채과 정에서 아교목층 수목이 전반적으로 훼손되었기 때문인 것 으로 판단되었다.

도선사 조사구 1은 신갈나무군집으로 아교목층에서 생강 나무, 당단풍나무 등 3주가 분포하였고 관목층에는 국수나 무, 조록싸리 등 87주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면 적은 당단풍나무, 생강나무, 일본목련 등 122cm²이었고 관목 층의 수관면적은 국수나무, 조록싸리 등 8,373cm²이었다. 조 사구 2는 신갈나무와 졸참나무가 우점하는 군집이었다. 아 교목층에서 팥배나무, 생강나무, 산벚나무 등 26주가 분포 하였고 관목층에는 철쭉, 진달래, 국수나무 등 58주가 생육 하였다. 아교목층의 흉고단면적은 팥배나무, 리기다소나무, 생강나무 등 957cm²이었고 관목층의 수관면적은 철쭉, 산초 나무 등 461,300cm²이었다. 조사구 3 역시 신갈나무-졸참나 무가 우점하였고 아교목층에서 팥배나무, 당단풍나무 등 26 주가 분포하였다. 관목층에는 진달래, 생강나무, 작살나무 등 72주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 당단풍나 무, 팥배나무 등 1,185cm²이었고 관목층의 수관면적은 진달 래, 노린재나무 등 444,200cm²이었다. 대조구는 교목층에서 신갈나무가 우점하는 군집이었다. 아교목층에서 팥배나무, 산벚나무 등 64주가 분포하였고 관목층에는 철쭉, 국수나무 등 63주가 생육하였다. 아교목층의 흉고단면적은 팥배나무, 신갈나무 등 2,775cm²이었고 관목의 수관면적은 철쭉, 진달 래, 덜꿩나무 등 308,000cm²이었다. 도선사는 조사구의 아교 목층 밀도 및 피도가 모두 대조구보다 낮았으며 이는 교목 층 신갈나무를 벌채하는 작업과정에서 아교목층 수목이 전 반적으로 훼손된 것으로 판단되었다. 특히, 조사구 1에서의 훼손이 심각하였다(Table 2, Figure 2).

소귀천계곡, 무수골 등 벌채 및 훈증 처리 후 4년 이상 경과한 지역의 경우, 아교목층과 관목층의 밀도 및 피도가 대조구에 비해 높았으며 다락원, 원도봉, 도봉계곡, 도선사 등 벌채 후 3년이 지나지 않은 대상지는 벌채 및 훈증관리 시 아교목층과 관목층에서 대부분 훼손이 심하여 대조구에 비해 밀도 및 피도는 낮았다. 다만, 원도봉은 수관면적이 작은 유목이 유입되고 있음을 확인하였다. Kang and Choi(2000)는 월악산 문수봉일대의 신갈나무 Gap의 크기 및 Gap상에 형성된 임상의 변화 연구에서 초기 임상은 다양 한 수종의 유목이 이입되면서 밀도와 피도가 급격히 증가한 다고 하였는데 본 연구에서는 Gap이 인위적인 벌채에 의해 발생하는 경우에는 하층이 심하게 훼손되면서 3년 정도 경 과한 이후부터 아교목층의 성장과 관목층의 유입이 활발해 지기 시작하는 것으로 판단되었다.

2)아교목층 상대우점치

조사구의 아교목층 출현종의 상대밀도 및 상대피도에 기 반한 상대우점치를 분석하여 벌채 이후 아교목층의 교목성 상 수종 간 세력경쟁 현황을 분석하였다. 소귀천계곡 조사 구 1에서는 팥배나무가 우점하였으며 졸참나무, 물푸레나 무, 다릅나무 등이 일부 출현하였다. 조사구 2는 아교목층에 서 졸참나무의 상대우점치가 높게 나타났으며 벌채로 인한 신갈나무의 세력이 약화되어 향후 아교목층에 졸참나무의 세력이 확대될 가능성이 높았으나 수관개방 공간에서 생육 하는 팥배나무와의 세력 경쟁이 예측되었다. 소귀천계곡 조 사구 3은 아교목층에서는 졸참나무가 우점하였고, 팥배나 무 등이 주요 출현종이었다. 교목층 우점종인 신갈나무의 세력이 아교목층에서는 낮은 가운데 참나무시들음병에 상 대적으로 피해를 덜 받는 졸참나무의 세력이 아교목층에 형성되고 있어 장기적으로 졸참나무군집으로의 변화를 예 측할 수 있다.

무수골 조사구 1은 아교목층에서는 졸참나무가 우점하며 굴참나무, 산벚나무, 팥배나무 등이 고르게 분포하여 아교 목층에서의 세력경쟁이 있을 것으로 판단되며 한동안 참나 무류 중심의 혼효림으로 유지될 가능성이 높았다.

다락원 조사구 1은 아교목층에서는 소나무가 우점하였으 며 신갈나무, 팥배나무, 상수리나무 등이 동반 출현하였다. 대상지는 능선부의 건조한 토양환경에 입지한 지역으로 향 후 소나무의 세력이 유지될 것으로 예측되나 아교목층에 신갈나무와 도시화 적응종인 팥배나무의 확산을 지켜 볼 필요가 있었다. 다락원 조사구 2의 아교목층에서도 소나무 가 우점하였으나 신갈나무, 팥배나무, 졸참나무 등과 경쟁 하였다. 다락원은 대조구의 아교목층에서 팥배나무가 우점 하며 소나무, 신갈나무, 졸참나무 등과 경쟁하는 것을 감안 하면 향후 소나무는 다소 쇠퇴하며 도시화적응종인 팥배나 무와 신갈나무, 졸참나무 등이 세력을 확장할 것으로 예측 되었다.

원도봉 조사구 1은 아교목층에서는 팥배나무가 우점하였 으며 신갈나무, 산벚나무, 아까시나무, 물푸레나무 등과 경 쟁하였다. 대상지는 원래 신갈나무군집으로 교목층에서 신 갈나무 7주가 벌채되면서 도시화적응종인 팥배나무의 세력 이 상대적으로 높아진 상태이었다. 참나무시들음병에 의한 신갈나무의 쇠퇴가 지속될 경우, 아교목층에서 우점하고 있 는 팥배나무의 세력 확대가 예상되었다. 원도봉 조사구 2의 아교목층에서는 신갈나무가 우점하였고 아까시나무, 팥배 나무, 졸참나무 등이 경쟁하였다. 본 조사구에서는 교목층 의 신갈나무 3주가 벌채되었으나 아교목층에서 아직 신갈 나무가 우점하였으며 아까시나무 등의 외래종과 도시화적 응종인 팥배나무의 세력이 전반적으로 확대되고 있었다. 특 히 수관개방 공간을 중심으로 일본목련이 유입되어 외래종 의 침입에 따른 생태계 교란이 발생하였다.

도봉계곡 조사구 1은 아교목층에서 신갈나무가 우점하였 고 리기다소나무와 물푸레나무가 경쟁하였다. 대상지는 원 래 신갈나무-소나무군집으로 교목층에서 신갈나무 6주가 벌채되면서 교목층의 소나무의 상대우점치가 높은 상태이 었다. 조사구 1은 인접지역으로 신갈나무군집이 분포하고 있고 아교목층에서 신갈나무가 우점하고 있어 참나무시들 음병에 의해 신갈나무의 피해가 확대되지 않는 한 교목층에 소나무가 우점종으로 유지되다가 점차 신갈나무군집으로 천이가 진행될 것으로 판단되었다. 도봉계곡 조사구 2는 아 교목층에서 졸참나무가 우점하였으며 물푸레나무, 신갈나 무, 일본목련 등이 동반 출현하였다.

도선사 조사구 1은 아교목층에서 일본목련만이 출현하였 는데 신갈나무의 벌채 작업 과정에서 기존 아교목층 식생이 대부분 훼손된 상태였으며 현재 수관개방 공간으로 일본목 련 분포하고 있어 주변 지역으로 추가적인 확산이 우려되었 다. 도선사 조사구 2는 총 2주의 참나무류가 벌채 및 훈증 관리된 지역으로 아교목층에서는 팥배나무가 우점종이었고 리기다소나무와 산벚나무, 신갈나무, 졸참나무 등이 동반 출 현하였다. 본 조사구는 신갈나무-졸참나무군집으로 벌채 및 훈증 작업으로 수관이 개방된 공간에는 하층식생이 훼손되 어 있는 상태이었다. 그리고 장기적으로는 현재 아교목층과 관목층에 참나무류 및 교목성상의 낙엽활엽수의 상대우점 치가 낮고 팥배나무의 상대우점치가 높아 참나무류와 팥배 나무와의 경쟁이 예측되었다. 도선사 조사구 3은 총 6주의 참나무류가 벌채 및 훈증 관리된 지역으로 아교목층의 팥배 나무가 우점하였고 산벚나무, 신갈나무, 졸참나무, 밤나무 등이 함께 출현하였다. 조사구 2와 마찬가지로 조사구 3도 신갈나무-졸참나무군집으로서 개방된 수관의 차대를 형성 할 수 있는 교목성상의 낙엽활엽수 세력이 아교목층에서 부 족하여 향후 팥배나무와의 경쟁이 예측되었다.

이를 종합해보면, 교목층에서 졸참나무와 신갈나무가 우 점하는 소귀천계곡은 아교목층에서 팥배나무가 우점하거 나 졸참나무와 팥배나무가 경쟁하였으며 교목층에서 신갈 나무와 굴참나무가 우점하는 무수골은 졸참나무, 굴참나무 등 참나무류와 팥배나무가 경쟁하였다. 다락원은 산림 능선 부 토지극상지역으로 소나무가 우점하였으나 팥배나무, 신 갈나무, 참나무류 등이 세력을 확장할 것으로 예측되는 지 역이었다. 교목층에서 신갈나무와 졸참나무등 참나무류가 우점하는 원도봉은 신갈나무, 팥배나무가 우점하면서 아까 시나무와 졸참나무, 산벚나무 등과 경쟁하였고 도봉계곡은 신갈나무, 졸참나무 등 참나무류가 우점하면서 물푸레나무, 리기다소나무, 산벚나무 등이 동반출현하였다. 도선사는 팥 배나무가 우점하면서 신갈나무, 졸참나무 등 참나무류와 산 벚나무 등과 경쟁하였다.

아교목층의 세력경쟁에 있어 소귀천계곡, 무수골 등 벌채 및 훈증 처리 후 4년 이상 경과한 지역과 다락원, 원도봉, 도봉계곡, 도선사 등 벌채 후 3년이 지나지 않은 대상지와의 뚜렷한 차이는 확인할 수 없었으나 전반적으로 신갈나무와 소나무군집인 다락원을 제외하고는 신갈나무, 졸참나무 등 참나무류 우점군집의 아교목층에서 도시화적응종인 팥배나 무와 참나무류 중 졸참나무의 세력이 우점하였다. 하지만 원 도봉에서는 신갈나무가 아교목층에서 지속적으로 우점하며 졸참나무, 팥배나무, 아까시나무 등과 경쟁하였다(Table 3).

Kwak(2011)은 서울시 도시림의 식생구조 특성 및 생태 적 천이연구를 통해 외곽 핵심 도시림인 북한산국립공원의 식생특성으로서 팥배나무, 일본목련 등 도시화적응종의 확 산과 더불어 일부 팥배나무로의 천이 경향을 분석하였고 참나무류의 천이는 신갈나무에서 졸참나무로 진행된 후 온 대 중부 기후의 극상림인 서어나무림으로의 천이가 중단되 었다고 하였다. 본 연구에서도 대조구를 포함하여 북한산국 립공원 전반에 걸쳐 도시화적응종인 팥배나무 아교목층에 서 세력을 크게 확장하는 것으로 분석되었으며 산림능선부 사면의 다락원과 도봉계곡 일부를 제외하고는 신갈나무가 우점하는 군집의 아교목층에서 졸참나무의 상대우점치가 높은 것은 Kwak(2011)의 연구와 일치하였다. 기존의 수관 개방에 따른 연구를 살펴보면, Park et al.(2007)은 설악산 점봉산 일대의 신갈나무군집에서 형성된 오래된 숲틈과 새 롭게 생겨난 숲틈에서 당단풍나무의 출현비율이 높았다고 하였으며 Kang and Choi(2000)는 월악산국립공원 문수봉 일대의 신갈나무 Gap의 크기 및 Gap상에 형성된 임상의 변화 연구에서 초기 임상의 경우 Gap이 형성된 곳에 유묘의 침입이 일어나 재생이 유지되는 것으로 분석하였다. 하지만 기존의 연구에서 수관개방지역에서의 신갈나무군집의 재 생 또는 대체가능성 등이 다양하게 분석되고 있으며 특히, 주변 대도시와 인접하여 대기오염 등의 환경영향에 의해 식생 구조 변화가 심하게 일어나는 지역(Lee et al., 2000)인 북한산국립공원의 경우, 자연성이 높은 지역과는 다른 하층 의 변화가 있을 것으로 판단되었다. 현재 6년이 지난 시점으 로 지속적인 모니터링을 통해 변화상을 면밀히 살펴보아야 할 것을 판단되었다.

3)도시환경적응종

소귀천 계곡에서 도시환경 적응종의 대표적인 수목인 팥 배나무는 조사구 1의 교목층과 조사구 1~3의 아교목층에서 출현하였으며 특히, 조사구 1의 아교목층에서는 66.9%로 우점하였다. 무수골에서는 팥배나무가 교목층과 아교목층 에서 일부 분포하였으며 다락원은 조사구 1과 2의 아교목층 에서 출현하였다. 원도봉조사구는 조사구 1과 2의 아교목층 에서 출현하였고 조사구 1에서는 36.3%로 높게 분포하였 다. 도봉계곡은 조사구 2의 아교목층에서 팥배나무가 일부 분포하였다. 2011년 집중 벌채된 도선사의 경우, 조사구 2 와 3의 아교목층에서 분포하였고 조사구 2에서는 우점하였 다(Figure 3). 지하수위 하강으로 인한 토양건조화(Han, 2005) 및 대기오염 물질 강하(Oh et al, 2005), 산성우로 인한 토양 산성화(Park et al., 1988)등에 의해 산림 식생 환경이 불량해지면서 대조구를 포함한 북한산국립공원 대 부분의 지역에서 도시화적응종인 팥배나무가 분포하는 것 으로 판단되며 벌채 및 훈증 관리된 조사구에서도 대부분 팥배나무의 세력이 확장되는 것으로서 분석되었다.

4)외래종

벌채 후 6년이 경과된 소귀천계곡은 일본목련이 조사구 1과 3의 관목층에 일부 출현하였다. 무수골(4년 경과)에서 는 조사구 1의 관목층에서 일본목련(2.4%)과 아까시나무 (0.7%)가 분포하였고, 원도봉조사구에서는 일본목련이 조 사구 1의 관목층과 조사구 2의 아교목층 및 관목층에서 일 부 분포하였다. 아까시나무는 조사구 1의 아교목층과 관목 층, 조사구 2의 교·아교목층, 관목층 모두에서 분포하였다. 도봉계곡은 조사구 1의 관목층과 조사구 2의 아교목층에서 분포하였고 아까시나무가 조사구 1의 관목과 조사구 2의 관목에서 출현하였다. 은사시나무는 조사구 2의 교목층과 아교목층에서 출현하였다. 도선사는 조사구 1에서 일본목 련만이 아교목층에서 분포하였다(Figure 4). 다른 지역에 비해 원도봉과 도봉계곡의 외래종 분포가 심하였으며 특히 원도봉은 대조구에서 아까시나무가 교・아교목층, 관목층 모두에서 세력을 확장하고 있어 외래종 분포에 대한 지속적 인 모니터링이 필요할 것으로 판단되었다.

5)토양이화학적 특성

소귀천계곡의 토양은 모래(50%~70%)함량이 다소 높은 양토와 사양토질이었으며 pH가 4.38~4.52로서 미경작 산지 토양의 4.8(Kim et al., 1993)에 비해 산성화(Korea Forest Service, 2000)가 진행된 토양이었다. 유기물함량은 2.11~4.08% 로서 산지토양의 6.4%에 비해 낮았으며 유효인산 역시 0.13~1.54mg/kg으로서 미경작산지토양의 평균인 5.60mg/kg 보다 낮은 수치를 나타내었다. 양이온 함량은 Ca²⁺과 Mg²⁺ 함량이 미경작 산지토양에 비해 현저히 낮았다. 무수골은 모래함량이 다소높은 사양토질이었으며 pH 4.53~4.57로서 미경작 산지토양의 4.8에 비해 다소 낮은 수치이었다. 유기 물함량은 1.50~3.67%로서 산지토양의 6.4%에 비해 낮은 수치를 나타내었으며 유효인산(1.37~2.08mg/kg), K⁺을 제 외한 양이온(Ca²⁺, Mg²⁺) 함량은 모두 미경작 산지토양에 비해 현저히 낮은 수치를 나타내었다. 다락원 역시 모래 (70%～90%)함량이 다소 높은 양질사토와 사양토질이었다. 수소이온농도(pH)는 4.44~4.61로서 미경작 산지토양의 pH 4.8에 비해 산성화된 수치를 나타내었다. 유기물함량은 (0.68~3.40%), 유효인산(0.98~1.24mg/kg), 양이온 함량(K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺)에서 모두 미경작 산지토양에 비해 현저히 낮은 수치를 나타내었다. 원도봉 역시 모래함량이 다소 높은 양질 사토와 사양토질이었다. 화학적 특성으로는 pH가 4.32~4.64 로서 미경작 산지토양의 pH4.8에 비해 다소 낮은 수치이었고 유기물함량은 1.36~5.51%로서 산지토양의 6.4%에 비해 낮 은 수치를 나타내었다. 유효인산(0.92~1.68mg/kg)과 K⁺을 제외한 양이온(Ca²⁺, Mg²⁺) 함량은 미경작 산지토양에 비해 현저히 낮은 수치를 나타내었다. 도봉계곡은 모래함량 50~70%의 사양토질이었다. 화학적 특성으로는 pH가 4.38~4.65로서 미경작 산지토양의 pH 4.8에 비해 다소 낮았 으며 유기물함량은 3.40~4.15%로서 산지토양의 6.4%에 비 해 낮은 수치를 나타내었다. 유효인산(0.91~1.67mg/kg)과 양이온(K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) 함량은 모두 미경작 산지토양에 비 해 현저히 낮은 수치를 나타내었다. 도선사는 모래함량이 높은 사양토와 미사가 다량 포함된 미사질양토이었다. pH는 4.35~4.45로서 미경작 산지토양의 pH 4.8에 비해 다소 낮은 수치이었으며 유기물함량은 2.25~4.15%로서 산지토양의 6.4% 에 비해 낮은 수치를 나타내었다. 유효인산(0.44~1.78mg/kg)과 양이온(K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) 함량은 모두 미경작 산지토양에 비 해 현저히 낮은 수치를 나타내었다(Table 4).

서울시 산림 토양의 상태는 대기오염의 수치를 통해 일부 추정이 가능하며 SO2의 경우, 환경기준치 강화로 1990년도 의 0.051ppm에서 2009년에는 0.005ppm으로 감소(Ministry of Environment, 2011)하였으나 지속적으로 배출되고 있으 며 NO₂의 경우, 자동차 증가와 함께 2009년에는 0.035ppm 으로 증가한 것으로 나타나 토양의 산성화에 영향을 주는 것으로 추정되며 산성강하물이 토양에 유입되면 NOx나 SOx와 같은 음이온이 Ca²⁺, Mg²⁺등의 양이온과 결합하여 용탈하며(吉田 and 川畑, 1988), 지속적으로 산성화 될 시 Al이나 Mn같은 식물유해금속을 융출시켜(Urich et al., 1980) 식물의 세근발생이나 신장생장을 억제하여 식물의 양분흡수를 저해한다(Rengel, 1922; Glass, 1979). 염기포 화도가 낮은 토양환경에서는 질소-인산, Ca²⁺-NH₄-K⁺사이 에서 상조작용이 잘 나타나기(김진우, 2004) 때문에 Ca²⁺과 K⁺에 의해 질소원인 NH₄⁺가 유용하게 흡수되지 못하는 토 양환경으로 판단된다. 또한, pH가 6.0으로 낮아질 경우, 질 산화에 관련된 토양미생물의 활성이 떨어지고 질산화 작용 이 늦어질 수 있기 때문에 역시 질소의 흡수의 제한이 있을 것으로 판단되었다(Lim, 2006). Lee(2000)는 pH가 낮을 경 우, 특히, 활엽수의 생육이 특히 부진하다고 하였으며 유기 물 함량 및 양이온함량이 적어 전반적으로 수목생육에 불량 한 환경으로 분석되었다.

2.종합고찰

북한산국립공원은 기후변화, 도시화, 인위적교란 등 환경 적 변화가 심한 지역으로 기온 상승, 토양건조화, 산성우 발생, 샛길 확대 등이 신갈나무의 활력 저하, 습윤지성 식물 종의 감소, 토양산성화 및 양이온 용탈, 식생교란 등을 일으 켰을 것으로 판단되며 참나무시들음병 발생지에 대한 벌채 및 훈증관리 이후 식생구조 변화 모니터링의 결과는 향후 피해지 식생복원 및 관리를 위한 방향성을 제시할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 북한산참나무시들음병 발생지에 대한 벌 채 및 훈증 관리 시기별 모니터링 결과를 통해 하층식생의 변화, 도시환경 적응종 유입, 외래종 유입, 덩굴식생의 유입 등의 경향을 확인하였다. 하층식생 교목성상 종 세력 경쟁 의 관점에서는 총 4개의 변화 경향이 도출되었다. 첫째, 벌 채작업의 영향으로 하층식생이 훼손되어 아교목층의 참나 무류 및 교목성상의 낙엽활엽수의 세력이 미미하였다. 2011년 이후 대규모의 벌채가 진행된 도봉계곡, 도선사는 하층식생이 크게 훼손되었다. 둘째, 아교목층에 졸참나무, 팥배나무 등이 우점하며 신갈나무, 산벚나무 등과 경쟁하고 있는 식생구조이었다. 주로 소귀천계곡, 무수골 등 신갈나 무와 졸참나무가 혼효된 군집에서 나타나고 있었다. 교목층 신갈나무의 벌채와 쇠퇴로 상대적으로 피해가 덜한 졸참나 무와 더불어 도시화적응종인 팥배나무의 세력이 강해질 것 으로 예측되었다. 셋째, 아교목층에 신갈나무가 계속 우점 하고 있으며 졸참나무, 팥배나무, 아까시나무 등과 경쟁하 고 있었다. 벌채 관리 이전 신갈나무가 우점하는 순림에 가 까운 군집으로 추정되었다. 원도봉 조사구가 해당되는 유형 이었고, 아교목층에 훼손되지 않고 남아있는 신갈나무를 중 심으로 천이가 진행되고 있었다. 넷째, 소나무와 신갈나무 가 혼효된 능선부 지역(다락원 조사구)에서 신갈나무 교목 이 벌채된 이후 아교목층에서 신갈나무, 소나무, 팥배나무 가 경쟁하고 있었다. 신갈나무의 쇠퇴와 능선부의 건조조건 에 강한 소나무의 확대, 소나무와 수관경쟁에 강한 신갈나 무의 확대, 도시환경 조건에 강한 팥배나무의 확대 등 다양 한 변화가 진행되었다.

팥배나무를 중심으로 한 도시환경 적응종은 수관개방 공 간을 중심으로 아교목층에서의 세력이 확대되었고 점차 참 나무류 교목과 수관 경쟁을 할 것으로 예상되었다. 벌채지 및 수관개방 공간 주변 팥배나무가 집중적으로 분포한 지역 에서 나타나는 현상이었다. 도선사, 원도봉, 다락원, 소귀천 계곡 등 여러 지역에서 팥배나무의 확대현상은 일반적인 경향으로 나타났다.

일본목련과 아까시나무 등의 외래종 유입 측면에서는 수 관개방 공간을 중심으로 일본목련 관목층에서 유입되는 현 상을 많이 볼 수 있었다. 조사결과에서도 도봉계곡, 원도봉, 무수골, 소귀천계곡, 도선사 등에서 벌채로 수관이 개방된 모든 지역이 일본목련이 유입될 수 있는 유리한 조건이었 다. 특히 벌채지 주변 기존에 이입되어 아교목으로 성장한 일본목련이 분포하는 지역(도봉계곡, 원도봉, 도선사)은 수 관개방 공간으로 일본목련의 세력이 확대되고 있었다. 덩굴 성 식생인 칡은 벌채된 지 6년이 지난 소귀천계곡에서 일부 관찰되었다. 토양 환경 변화의 관점에서는 6개 조사지역 18 개 방형구의 모든 토양이 산성화 되었고, 유기물함량, 유효 인산, 치환성양이온함량이 부족하여 안정적인 식생천이를 기대하기 어려운 것으로 판단되었다. 본 연구는 북한산참나 무시들음병 벌채 및 훈증지역에 대한 1차년도 모니터링으 로 지속적인 모니터링을 통해 식생구조의 변화 연구가 후 속되어야 할 것이다. 특히, 존치된 교목 수관의 울폐도 변화 에 따른 수관개방 면적 변화와 이에 따른 식생변화와의 관 계는 향후 중점적으로 모니터링 되어야 할 것으로 사료되었 다. 연구의 한계로서 벌채 및 훈증지역에 대한 식생구조의 변화는 관리연도별 대조구를 설정하여 비교하였으나 과거 벌채 시점에서의 고정조사구가 설치되지 않아 초기 식생구 조와의 정량적 비교에는 한계가 있었다.