서 론

기상관측 기간이 짧은 경우 장기적인 기후 변동을 이해하기 위해서는 다른 방법이 필요하다고 하였는데(Köse et al., 2017), 나이테는 기후와 생장량과의 관계를 분석하는 연륜연 대학에서 핵심 요소로서 대기후의 맥락을 해석할 실마리를 제 공할 수 있다(Allena et al., 2018). 장기적인 기후 변동을 이해 하기 위해서 다른 방법도 적용할 수 있으나 나이테를 기후 대체 물로 활용할 수 있다(Köse et al., 2017). 지난 40년 동안 북반 구 고위도에서 온도에 대한 수목의 성장 감수성 감소는 대기 구성과 지구 온난화의 인위적인 변화와 관련이 있다고 밝힌 바 있다(Schneider et al., 2013). 또한, 연륜 생장량은 건조, 습윤, 토양 조건 등 외부 환경 조건에 대한 적응 정도를 평가할 수 있으므로(Lee et al., 1993;Jo et al., 2011;Zhang et al., 2018), 20세기 동안의 환경 변화에 대한 근거를 충분히 제공할 수 있을 것이다(Köse et al., 2017). 따라서, 생태 복원지에 식재된 수목의 생장량을 파악함으로써 환경 변화 뿐만 아니라 변동 추이를 기초로 관리 기간도 제시할 수 있을 것으로 판단되 었다.

한편, 수목 생장에 악영향을 미치는 요인으로는 식재 부적기 의 공사, 환경적 요인, 생리적 요인, 인위적인 피해, 관리 부실 등으로 구분할 수 있다(Ahn and Kim, 1984). 수목 피해는 수관변형, 가지 및 수피 고사 등 수목건강도와 수세를 통해 판단할 수 있는데, 토양 환경 중에서는 답압, 습도가 수세와 높은 상관관계를 나타내기 때문에 생육 저하는 토양과의 연관 성이 높다(Lee et al., 2013). 답압으로 인해 발생하는 토양 경화는 미생물의 활동을 저해하여 생장불량을 초래할 수 있다 (Shin et al., 2014). 그 외에 고밀도의 식재는 물질생산 및 분배를 악화시켜 생육이 불량하게 될 수 있고 장기적으로는 수관이 겹칠 수 있기 때문에 저밀도가 생장에 유리하다고 하였 다(Lee et al., 2009). 결과적으로 식재된 수목을 효율적으로 관리하기 위해서는 수종, 규격, 상태, 훼손 여부에 대한 기준을 제시하는 것이 필요하다고 하였는데(Lee et al., 1993), 나이테 는 기후 및 토양 환경 조건을 반영하는 대체물로서의 가치 뿐만 아니라 생장량 분석을 통해 수종별 관리 시기를 제안하는 분야 에서도 활용 가능할 것으로 판단된다.

수목 생장량과 관련된 연구는 식재된 수목과 자연림을 대상 으로 연간 생장량, 관리 시기, 생장 위해 요인 등을 파악하기 위하여 수행된 바 있다. 생장량 연구로는 주요 조경수종인 느티 나무, 단풍나무, 왕벚나무, 은행나무, 소나무 및 잣나무를 대상 으로 연평균 생장량을 분석한 결과 0.84㎝라고 제시하였다(Jo and Ahn, 2012;Jo et al., 2013). 낙엽활엽수와 상록 침엽수를 구분하여 접근한 연구에서 전자에 속하는 단풍나무, 이팝나무, 은행나무, 살구나무, 느티나무 등은 연평균 0.72㎝, 후자에 속 하는 전나무, 소나무, 잣나무 등은 연평균 0.83㎝ 생장하는 것 으로 나타났다(Jo and Park, 2017). 굴취한 수목의 연간 생장 량은 느티나무 0.99㎝, 왕벚나무 0.91㎝, 은행나무 0.72㎝, 단풍나무 0.64㎝ 등이었고 산림에 자생하는 낙엽활엽교목은 0.67㎝인 것으로 분석한 바 있다(Jo and Ahn, 2012). 강원도 양구, 인제 및 경기도 광릉시험림, 충남 서천, 예산, 경북 영덕, 울진 등의 10개 지역에서 조사된 소나무의 연간 생장량은 0.17~0.35㎝(Chung et al., 2017)이었으며 Shin and Chun(1996)에 의하면 소나무의 연간 생장량은 0.32~0.41㎝ 로 나타났는데 4~5월 강수량의 증가가 생장에 긍정적인 영향 을 미치는 것으로 밝힌 바 있다. Seo et al.(2009a;2009b)의 경우 충북지방의 소나무는 0.15㎝, 충남지역은 0.19㎝로 분석 한 바 있는데, 3영급에서 성장이 가장 좋은 반면, 장령림(5~9영 급)에서는 큰 변동없이 일정한 상태를 유지하다가 노령림으로 갈수록 생장량이 줄어드는 패턴을 보인다고 하였다. 수목의 연 간 생장량은 수종과 지역에 따라 달라지는 것으로 나타났는데, 이는 수목의 생장은 외부 환경 조건에 영향을 받는다라고 한 Allena et al.(2018), Köse et al.(2017), Schneider et al.(2013)의 연구 결과에서도 확인할 수 있다. 수변녹지와 관련 해서는 본연의 기능 증진을 위해서는 조성 후에도 식재 수목 생장 추이, 위해 식물 유입 및 경합 등을 관찰하는 것이 필요하 다고 하였다(Jo and Park, 2016). 생장 불량의 외적인 원인으 로 과잉 복토에 따른 뿌리 호흡 장애, 뿌리분의 진흙 보토, 뿌리 분 과소 및 세근 부족 등을 지적한 바 있는데(Jo and Park, 2016), 외부 조건이 양호함에도 각각의 식재된 수목은 적응하 는데 일정 시간이 소요되는 것이 일반적이다. 식재된 수목이 활착되기 위해 소요되는 시간은 수종별로 차이가 있기 때문에 개별 수종에 대한 생장 변동 추이 분석을 통해 관리 기간을 설정할 필요가 있다. 이에 본 연구는 수변생태벨트 조성 지역에 식재된 소나무의 연간 생장량 변화 분석을 통해 적정한 관리기 간을 제안하고자 한다.

연구내용 및 방법

낙동강수계 수변생태벨트에 대한 토지매수는 2006년 4,517 ㎡를 시작으로 매년 105~2,512㎡씩 매수하였으며, 2016년까 지 매수된 토지 14.373㎢ 중 2018년까지 7.198㎢가 생태적으 로 복원되었다(www.me.go.kr). 수변생태벨트 조성사업은 상 수원 수질관리에 직접적인 영향을 미치는 공장⋅축사⋅식당 등 오염물질 배출원을 매입하여 녹지대를 조성하고 오염물질을 정화시키는 등, 완충지대로서의 역할을 수행하는 것을 말한다. 이용을 고려한 도심형을 제외하면 수질 정화 및 생물다양성 증진에 기여하기 위해 습지, 숲 등으로 복원되고 있다.

수계관리를 위한 토지매수는 2004년부터 이루어졌으며 복 원은 2005년부터 진행되었다. 초기에 조성된 부지는 시범 사업 으로서의 가치는 지녔으나 생장 불량, 고사 등 수종 선택의 문제점이 노출되어 연구대상지로서는 적정하지 않아 2006년 도 이후 조성된 복원지에 식재된 소나무를 대상으로 표본목을 선정하고자 하였다. 표본 식물종으로서 우리나라 역사, 문화의 주요한 식생경관요소로 문화경관(Cho et al., 2012)을 형성해 온 소나무를 대상으로 하였다. 숲으로 복원한 대상지 중 산청군 단성면 사월리 1271-2번지 일원(2006년), 산청읍 내리 78번지 일원(2007년), 산청군 단성면 호리 478-4번지 일원(2008년) 등이 조성된 지 약 10년 이상인 부지로 파악되었으나 습윤지성 낙엽활엽수림대를 조성하기 위하여 갈참나무, 귀룽나무, 느릅 나무, 이팝나무, 팽나무, 버드나무 등을 식재하였고 소나무는 식재하지 않았다. 따라서 비슷한 시기인 2008년에 면적 약 28,479㎡로 조성한 산청군 단성면 중촌리 839-1번지 일원에 갈참나무, 느릅나무, 소나무 등이 식재되어 있어 이 지역을 대 상으로 생장추를 활용하여 소나무 32주의 목편을 추출하였다.

본 연구는 2018년 7월에 목편 채취를 실시하였으며, 수목의 생장 상태를 측정⋅분석하였다. 식재 수목의 조성 당시 규격은 근원직경 4~10㎝인 소나무 뿐만 아니라 갈참나무, 느릅나무 등 낙엽활엽수를 혼합하여 식재하였는데, 생장 상태는 양호한 것으로 조사되었다. 조성된 지 약 10년이 경과하여 식재 후 소나무의 생장 상태를 분석하기에는 적합한 것으로 판단되었 다. 식재 수종 중 생장이 불량한 일부 개체목의 경우 복원지 환경에 적응하지 못한 도태목으로 판단하여 표본에서 제외한 후, 평균 흉고직경급 이상에 해당되는 교목층 수목에 대해서만 목편을 채취하였다. 식재한 수목으로 수고가 낮아 8m까지 측 정할 수 있는 수고측정기(SK逆目盛檢測桿)를 사용하였고 흉 고직경은 직경테이프를 활용하였다. 생장량 측정을 위해 지상 1.2~1.5m의 가슴높이에서 직경 5.15㎜인 하그로프 생장추 (MORA Sweden Haglof Tree Core)를 이용하여 목편을 추출 하였는데, 정확한 수령 파악이 가능하도록 수(pith)를 관통하도 록 채취하였다. 수령 측정은 정확한 생육 연도를 파악하고자 크로스 데이팅(cross-dating)을 실시하였으며, 인위적 간섭이 수목의 생장에 미치는 영향을 파악하기 위해 연륜연대학기법을 활용하였다(Fritts, 1976). 소나무의 경우 춘재와 추재의 구분 이 용이하여 이들의 결합을 1년 성장한 것으로 판단할 수 있다. 이를 바탕으로 채취한 목편을 모눈종이에 표기한 후, AutoCAD LISP 프로그램을 이용하여 연도별 생장량을 숫자 로 변환하여 통계분석에 활용하였다. 식재 전과 식재 후의 생장 량 차이가 통계적으로 유의한지를 확인하고자 일원배치분산분 석(One-way ANOVA)을 실시하였다. 생장량 차이가 통계적 으로 유의한 경우 연도별 생장량이 상이해지는 구간을 확인하 고자 사후분석(PostHocTest)을 실시하였다. 통계분석은 R3.6.1 프로그램을 활용하여 분석하였다. 생장량 차이, 통계 분석 자료 등을 바탕으로 식재 후 관리시기를 제안하고자 한다.

결과 및 고찰

1. 일반적 개황

소나무 표본목 32주의 규격 및 수령, 생장량을 살펴보면 (Table 1, Figure 2), 흉고직경급(DBH)은 평균 17.1(11~27) ㎝, 수고는 평균 6.8(4.5~10)m, 수령은 평균 15.7(14~20)년인 것으로 분석되었다. 2007년 식재 전 연간 생장량은 약 0.6(0.21~1.11)㎝이었으며 식재 후 1~2년차에는 약 0.3(0.08~1.69)㎝, 3~4년차에는 약 0.5(0.13~1.14)㎝, 5년차 이후 부터는 약 0.7(0.16~1.42)㎝ 이상 직경 생장한 것으로 분석되었다. 식재된 소나무의 연간 생장량을 0.8㎝ 이상이라고 제시한 Jo and Ahn(2012), Jo et al.(2013), Jo and Park(2017)의 연구결과와 비교하면 식재 후 4년차 까지는 미 치지 못하였으나 식재 전과 식재 후 5년이 지난 시점의 연간 생장량은 약 0.7㎝로 유사하였다. 자연 상태에서 생육하는 소 나무의 연륜 생장은 연간 0.17~0.35㎝(Chung et al., 2017), 0.32~0.41㎝(Shin and Chun, 1996), 0.15~0.19㎝(Seo et al., 2009a) 등으로 제시된 바 있으며, 유령목일수록 생장이 양호하다고 하였는데 식재 후 1년차와 유사하였으나 그 외의 기간과는 차이가 있었다. 이는 자연상태에서 다른 수종 또는 개체목과의 경쟁이 심한 것과는 달리 복원지는 초기에 토양 환경 및 수목의 밀도 관리가 어느 정도 이루어졌기 때문에 자연 림보다는 식재한 소나무의 생장이 양호한 것으로 분석되었다. 이러한 현상은 자연 상태와는 달리 외부 환경 조건의 영향을 덜 받기 때문인 것으로 판단되었다(Allena et al., 2018).

Figure 3(a~d)은 식재 전 2년과 식재 후 10년간의 생장량 변화 추이를 그래프로 표현한 것이다. 대부분이 30년 이내의 수령으로 흉고직경은 최대 17.5㎝, 수고는 최대 9.0m로 생육 초기 상태의 수목인 것으로 분석되었다. 연간 평균 생장량의 경우 식재 전후를 비교한 것을 살펴보면, 1~2년차에서 가장 생장이 불량하였으나 3년차 부터는 양호해지기 시작하여 5년 차에는 완전히 회복되는 것으로 나타났다. 밀도를 분석한 그림 3(b~d)에서도 1~2년차에 생장이 불량하였다가 3~4년차에 어 느 정도 회복한 이후 5년차에는 정상적인 생육을 하는 것으로 확인되었다.

2. 식재 전과의 생장량 비교

소나무의 식재 전후 생장량 차이가 유의미한지를 확인하고 자 ANOVA 분석을 실시하였다. 유의미한 결과가 도출된 이후 연도별 차이를 확인하고자 사후분석(PostHocTest)을 실시하 였다. 식재한 직후인 2009년과 식재전과의 생장량을 비교한 결과(Table 2), 95% 신뢰수준에서 p-value가 0.0092로 집단 간 평균의 차이가 없다라는 가설을 기각할 수 있는 것으로 나타 나 사후분석을 실시하여 차이를 확인하였다.

사후분석을 실시한 결과(Table 3), 연도별 차이는 식재 직후 인 2009년(X_04)과 식재 전인 2007년(X_02)과는 99% 신뢰 수준에서 0.00076, 2008년(X_03), 2006년(X_01)과는 p-value가 각각 0.00189, 0.00795로 생장량의 차이가 없다라 는 가설을 기각할 수 있는 것으로 나타났다. 반면에, 식재 전 1~3년간인 2007년(X_02)과 2006년(X_01), 2008년(X_03) 과 2007년(X_02)간의 생장량은 0.48991~0.77219로 차이가 없다라는 가설을 기각할 수 없으므로 동일한 것으로 나타났다. 결과적으로 소나무는 식재 전까지 묘포장에서 양호한 생육 상 태를 나타내었으나 이식한 직후에 생장이 불량해진 것으로 확 인되었다.

3. 식재 후 생장량 변화 비교

식재한 당해 연도부터 10년간의 연도별 생장량 차이가 유의 미한지를 확인하고자 일원배치분산분석(Oneway ANOVA) 을 실시한 결과가 Table 4이다. 식재한 직후인 2009년과 식재 후의 생장량을 비교한 결과 99% 신뢰수준에서 p-value가 3.27e-05로 집단 간 평균의 차이가 없다라는 가설을 기각할 수 있는 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 식재 후 5년차 이후의 생장량을 비교한 결과 95% 신뢰수준에서 p-value 0.005 이하 로 생장량의 차이가 없다라는 가설을 기각할 수 있는 것으로 분석되어 결과적으로 생장량의 차이는 없는 것으로 나타났다.

Table 5은 식재 연도인 2009년과 2010~2013년간의 생장 량 차이에 대한 ANOVA 검증 결과이다. 식재 후 1년차와 2년 차는 p-value 0.6329로 차이가 없다라는 가설을 기각할 수 없 었으나 3~5년차 까지는 각각 신뢰수준 95% 이상에서 0.0319~7.4e-06로 차이는 있는 것으로 나타났다. 2년차와 비 교해보면 3년차와는 p-value 0.0927로 차이가 없다라는 가설 을 기각할 수 없었으나 4~5년차 까지는 각각 신뢰수준 95% 이상에서 0.0161~4.8e-05로 차이는 있는 것으로 분석되었다. 3년차와 비교해보면 4년차와는 p-value 0.4547로 차이가 없다 라는 가설을 기각할 수 없었으나 5년차와는 신뢰수준 95%에 서 0.0122로 차이가 있는 것으로 확인되었다. 4년차와 비교해 보면 5년차와는 p-value 0.0743으로 차이가 없다라는 가설을 기각할 수 있는 것으로 나타났다. Table 6은 던칸(Duncan’s) 다중비교검정을 통해 생장시기를 그룹화한 결과, 식재 후 1~3 년차는 5년차와 다른 그룹으로 묶인 것으로 나타났다. 다만 4년차는 각각 3년차와 5년차와 그룹으로 묶인 것으로 확인되 었는데 이는 회복되는 단계로 인해 나타난 결과로 판단되었다. 결과적으로 식재 후, 3년차까지는 적극적인 관리 행위가 이루 어져야할 것이며 4년차의 경우 생장에 대한 모니터링을 통해 관리여부를 결정해야 할 것이다.

이상을 종합해보면 낙동강수변 생태벨트복원시 식재한 소나 무의 경우 식재한 연도에 생장량이 가장 불량한 것으로 나타났 으나 시간이 흐를수록 회복되는 것으로 나타났다. 식재 후 2년 차 까지는 생장이 상당이 불량한 것으로 나타났으며 3년차부터 회복되는 것으로 분석되었으나 5년차에 가서야 정상적인 회복 을 보이는 것으로 판단되었다.

4. 결론 및 제언

조성된 녹지 본연의 기능을 발휘할 수 있도록 하기 위해서는 조성 후에도 수목의 생장, 외래종 유입, 수종별 경쟁 등을 면밀 히 관찰한 후 적절한 관리를 실행해야 할 뿐만 아니라 실질적인 조성 및 관리방안도 지속적으로 제시할 필요가 있다(Jo and Park, 2016). 식재종의 생육을 양호하게 할 수 있는 방법으로 는 토양 개량, 생장지반에 부합하는 수종선정, 멀칭과 다층 식 재를 통한 건조 및 경합 초본 제어 등이 있으며, 소나무의 경우 인접 수종보다 큰 수목을 식재하거나 생장속도가 상대적으로 느린 활엽수종을 선정하여 수광 조건을 개선해야 한다(Jo et al., 2011;Jo and Park, 2016). 답압, 건조와 같은 토양환경은 수세와 높은 상관을 가지는데 과습으로 인한 생육저하 문제도 관심이 필요하다(Lee et al., 2013).

본 조사결과, 낙동강수계 수변생태벨트 복원지에 식재된 소 나무의 평균 규격은 흉고직경(DBH) 17.1㎝, 수고 6.8m, 수령 15.7년인 것으로 분석되었다. 식재 전 생장량은 평균 0.6㎝, 식재 후 1~2년차 0.3㎝, 3~4년차 0.5㎝, 5년차 이후 0.7㎝ 내외의 연간 직경 생장량을 나타내었다. 이는 식재된 소나무의 생장량 0.8㎝(Jo and Ahn, 2012;Jo et al., 2013;Jo and Park, 2017)와 비교해보면, 식재 후 4년차 까지는 미치지 못한 반면에, 식재 전과 식재 후 5년차와는 유사하였다. 자연 상태에 서 소나무의 생장량은 0.15~0.19㎝(Seo et al., 2009a), 0.32~0.41㎝(Shin and Chun, 1996;Chung et al., 2017)로 영급에 따라 차이는 있었으나 식재 후 1년차의 생장량과 비교 하면 식재한 소나무와 유사하거나 양호한 생장을 보였다. 이는 Allena et al.(2018)이 지적한 바대로, 자연 상태와는 달리 외 부 환경 조건의 영향을 덜 받기 때문에 자연림보다는 식재한 소나무의 생장이 양호한 것으로 분석되었다. 다만, 직경 생장량 이 연간 0.2㎝보다 작을 때에는 흉고직경이 증가함에 따라 고 사율이 감소하다가 연간 직경생장이 그 이상일때는 0에 가까운 최소 고사율(0.527%)을 유지하는 것으로 분석된 바 있다(Kim et al., 2011). 따라서 복원지에 식재한 수목의 연간 생장량이 1년차에 0.2㎝ 이하일 때는 고사하거나 생육 불량일 가능성이 많으므로 부지를 잘 조성한 이후 초기에 집중적인 관리가 필요 한 것으로 파악되었다.

낙동강 수변생태벨트 복원시 식재한 소나무의 생장량을 분 석한 결과, 식재한 연도에 가장 불량하였고 식재 후 2년차 까지 도 회복되지 않은 것으로 나타났으며, 3년차부터 회복되기 시 작하여 5년차에 가서야 정상적인 회복을 보이는 것으로 분석되 었다. 사후검정, 던칸(Duncan’s) 다중비교검정을 실시한 결과 에서도 식재 후 1~3년차가 유사한 생장량으로 하나의 그룹으 로 묶였으나 4년차는 3년차 및 5년차와 그룹이 묶이는 것으로 분석되었다. 따라서 소나무는 1~2년차 생장 불량 단계를 거쳐, 3~4년차 회복 단계, 5년차 정상 생장 단계를 거치기 때문에 활엽수와는 달리 최소 4년까지는 생장에 불합리한 환경 조건을 개선하기 위한 관리가 이루어져야 한다. 한편, 수목의 하자 원 인으로는 식재부적기의 공사, 환경적 요인에 의한 피해, 수목의 생리적 요인에 의한 피해, 인위적인 피해, 관리의 부실, 시공상 의 오류 등으로 구분된다(Ahn and Kim, 1984). 특히, 소나무 의 경우 복토, 답압 등은 모두 수세를 약화시켜 병충해의 감수 성을 높여 수명을 단축할 수 있다고 하였으므로(Jo et al., 2011) 이에 대한 관리는 필수적이다. 또한 숲을 복원한 경우 칡, 환삼덩굴, 며느리배꼽 등 덩굴성 식물에 의한 피압이 훼손 의 원인으로 작용하므로 초기에 관리가 필요한 것으로 판단되 었다. 수변녹지에 식재된 낙엽활엽수는 시공 3년 후에야 정상 적으로 활착되므로, 이 기간 동안은 하자 보수, 적습 유지, 위해 식물 제거, 지주목 처리 등의 관리가 필요하다고 하였는데(Jo and Park, 2016), 소나무의 경우 3~4년 정도의 관리가 필수적 인 것으로 확인되었다. 한편, 수목의 직경 생장은 습도 조건의 지역적 변동에 따라 다양하다고 하였는데(Suvanto et al., 2016), 소나무의 생장은 4~5월 강수량의 증가가 생장에 긍정 적인 영향을 미칠수 있기 때문에(Shin and Chun, 1996) 이 시기에 수분관리가 필요하다.

본 연구는 복원지내 수목을 식재한 이후, 연차별 생장량의 회복 과정을 바탕으로 소나무의 최소 관리기간을 제시하고자 하였다. 나이테는 과거의 온도, 강수량, 기타 압력을 포함하여 기후를 예측할 수 있는 기후 대체물로서 활용할 수 있다(Köse et al., 2017). 하지만, 수목의 생장은 기온, 기후 뿐만 아니라 토양, 수분, 종 또는 개체와의 경쟁 등에 영향을 받는 것으로 연구된 바 있으므로(Esper et al., 2018;Fan et al., 2009), 식재 수목에 대한 관리 방안을 제안하기 위해서는 다양한 요인 에 의한 영향을 파악하는 연구가 병행되어야 할 것이다.