서 론

최근 급격한 지구온난화의 진행과 기후변동성의 증가로 인해 전 세계적으로 이상기후 현상이 빈번하게 발생하여 사회 전반에 그 피해와 영향이 증가하는 추세이며, 특히 2021년에는 3월 기준 역대 가장 높은 기온을 기록했으며, 장마가 짧아지고 늦여름에 많은 비가 오는 등 평년과는 다 른 이상기후가 빈번하게 발생하고 있다. 또한, 온실가스 배 출 정도에 따라 2041-2060년 동아시아 기온 상승폭은 2.1-3.3℃가량 증가할 것으로 전망된다(NIMS, 2021). 지속 적으로 진행되는 온난화가 임계점 이상으로 진행될 경우, 되돌릴 수 없는 생태계의 파괴와 멸종이 초래될 수 있다 (IPCC, 2014).

빠른 생활사를 가져 단기간 내에 환경압력에 대한 유전변 화를 보여 빠른 적응을 보이는 곤충과는 달리, 상대적으로 오랜 기간 같은 장소에서 생육하는 수목과 같은 종은 생육 환경에서 기후변화가 나타날 경우 진화적으로 대응하기 어 렵다(Hinckley and Tierney, 1992 ; NIER, 2007). 한랭기후 에 맞게 진화해온 한대성 식물은 기온상승으로 인해 광합성 으로 합성한 에너지보다 더 많은 에너지를 소모하여 생리적 스트레스를 받게 되고, 온대성 식물과의 종간 경쟁에서 밀 리는 등 위협적인 환경을 맞이할 것으로 보인다(Kwon et al., 2015).

또한, 백두대간 고산대의 한랭한 기온, 짧은 생육일수, 강한 바람, 불규칙한 적설심도 그리고 기후요소들의 심한 연교차 등의 기후요인과 척박한 토질, 주기적인 동결 및 해 빙으로 인한 여러 불리한 환경 조건 및 낮은 생산성과 느린 회복력 때문에 고산 생태계는 한번 파괴되거나 훼손되면 복구가 거의 불가능하므로 이용과 관리에 대해 신중한 태도 가 필요하다(KEI, 2015).

본 연구의 조사지인 두타산(1,353m)과 청옥산(1,404m) 은 행정경계 상 강원도 동해시, 삼척시, 정선군과 맞닿아 있는 태백산맥의 주봉임과 동시에 산림청에서 지정한 백두 대간 보호지역이며(KFS, 2019) ^｢산림보호법_｣제7조제1항 제5호에 의거, 산림 내 식물의 유전자와 종 또는 산림생태계 의 보전을 위하여 특별히 보존할 가치가 있는 산림을 지정 한 산림유전자원보호구역이기도 하다(Oh et al., 2009). 또 한, 우리나라 아고산 지대의 대표 수종 중 하나인 분비나무 가 자생하는 지역 중 하나이다.

조사지인 청옥산과 두타산의 산림식생을 연구한 논문에 서, 청옥산과 두타산의 산림식생은 신갈나무-철쭉군목 등 1개의 군목과 신갈나무-생강나무군단 등 2개의 군단, 졸참 나무-작살나무 아군단 등 1개의 군단과 신갈나무-산앵도나 무 군락 등 4개의 군락으로 구분되었다(Paik and Lee, 1994). 청옥산·두타산·중봉산지역의 식물상을 연구한 논문 에서, 해당 조사지역 내 관속식물은 청옥산 103과 324속 516종 2아종 81변종 10품종 1잡종으로 총 610종류, 두타산 104과 338속 568종 2아종 84변종 9품종 1잡종으로 총 664 종류가 분포하는 것으로 조사되었으며(Park and Yoo, 1998), 청옥산-두타산 남사면 일대의 식물상과 식생을 연구 한 논문에서 청옥산과 두타산 일대에 자생하는 관속식물은 100과 358속 573종 95변종 18품종으로 총 686분류군이 분 포하고 있으며, 남사면 일대의 산림식생은 신갈나무-철쭉군 목 등 1개의 군목과 신갈나무-생강나무군단 등 1개의 군단, 신갈나무 전형하위군락 등 5개의 군락으로 분류되었다 (Cho et al., 1999). 두타산 일대 천연림에서 요인분석에 의 한 산림유형을 분류한 논문에서는, 산림천이과정에 의한 소 나무 쇠퇴현상 등 수종 구성에 영향을 미치는 3가지 요인을 바탕으로 군집분석 후 산림유형을 분류한 결과 두타산 일대 의 천연림은 신갈나무-고로쇠나무-물푸레나무군집, 신갈나 무군집, 신갈나무-피나무군집, 소나무군집 등 총 4가지의 산림유형으로 구분되었다(Chung and Kim, 2012).

조사대상인 분비나무는 우리나라 북중부 아고산 생태계 의 주요 구성종 중 하나이며(Kong, 2002), 산림청이 지정한 멸종위기 고산 침엽수종 중 하나이다(KFS, 2021). 현재 분 비나무 등 고산 침엽수종은 기후변화에 따른 생리적 스트레 스 요인 등으로 인해 그 세력이 쇠퇴하고 있으며, 강원도 북부 지역의 대표적 고산인 설악산에서도 분비나무 고사현 상이 지속적으로 발생 중이다(Kim et al., 2021).

본 연구는 강원 두타산과 청옥산의 분비나무림을 이원지 표종분석법 및 식물사회학적 방법에 따라 군락 특성을 파악 하고, DCA, 중요치 분석, 종다양도 분석, 흉고직경급 분석 등을 바탕으로 한반도 남한지역에 분포하는 타지역 분비나 무림과의 차이점을 분석하여 향후 본 조사지 분비나무림의 보전과 과학적 관리를 위한 자료를 마련하는 데 그 목적이 있다.

연구방법

1. 연구대상지

본 연구는 강원 지역의 분비나무 자생지 중 행정구역상 강원 삼척시, 동해시, 정선군에 위치한 두타산과 청옥산 내 임분 18개소를 조사지로 설정하였다(Figure 1). 조사지가 위치한 강원 동해시와 정선군의 최근 5년간 기상관측 자료 에 따르면, 2017-2021년 동해시, 정선군의 평균 기온은 약 12.2℃이며, 평균 최고기온은 17.4℃, 평균 최저기온은 7. 7℃이며 연평균강수량은 약 1,213.18㎜이다.

조사지의 고도는 1,126-1,330m이고 평균 고도는 약 1,213m이며, 경사는 15-45°, 평균 경사는 약 27°이다. 조사 지 내 미소지형은 평평한 지형, 오목한 지형, 볼록한 지형으 로 각각 구분하였고, 오목한 지형이 5개소, 볼록한 지형이 13개소로 나타났다. 조사지의 암석 노출도는 10%이하, 11-30%, 31-50%, 51-75%로 구분하였으며, 11-30%가 2개 소, 31-50%가 8개소, 51-75%가 8개소로 대부분의 조사지 가 암석지에 위치한 것으로 조사되었다. 조사지의 사면위치 는 산정, 산복, 산록, 계곡으로 각각 구분하였고, 조사 결과 산정이 10개소, 산복이 8개소로 나타났다.

2. 조사 및 분석방법

두타산-청옥산 내 분비나무가 자생하는 임분 18개소를 대상으로 조사구를 설정하였으며, 각 조사구는 반지름 11.3m, 면적 약 400㎡의 원형 방형구로 하였다. 현장조사는 2021년 5월부터 같은 해 10월까지 진행하였으며, 매목 조사 와 식생 조사를 실시하였다. 매목 조사는 조사구 내 흉고직 경 6㎝ 이상의 임목을 모두 조사하여 흉고직경을 측정하였 고, 식생조사는 Z-M학파의 식물사회학적 방법(Braun- Blanquet, 1964)에 따라 조사구에 출현하는 모든 종을 교목 층-아교목층-관목층-초본층의 층위별로 구분하고 각 종의 피도를 측정하여 기록하였다.

현장조사를 통해 얻은 데이터는 이원지표종분석법(TWo-Way Indicator SPecies ANalysis)을 통해 군집을 구분하였다. TWINSPAN에 의해 분류된 군집은 Braun-Blanquet의 식물 사회학적 방법에 따른 군집 분류 결과와 유사한 경향을 나타 내므로(Lee et al., 2000), 이를 통해 구분된 군집을 서열법 (Ordination) 중 하나인 DCA(Detrended Correspondence Analysis)를 이용하여 2차원 공간상에 나타내었다.

분류된 군집 내 흉고직경 6cm 이상의 모든 임목에 대한 상대밀도, 상대피도, 상대빈도를 구하고 이를 이용하여 상 대적인 생태적 지위를 나타내는 중요치를 산출하였으며, 분 류된 군집별 종풍부도(Species Richness Index; S), 종다양 도(Species Diversity Index; H’), 균재도(Species Evenness Index; J’), 우점도(Species Dominance Index; D’) 및 최대 종다양도(Maximum Species Diversity Index; H’max)를 산 출하였다. 또한, 분류된 군집 내 중요치에 따른 주요 수종을 설정하고, 흉고직경급 분포도를 작성하여 각 임분의 동태를 파악하였다.

현장 조사 시 위치정보는 Garmin GPS 64s를 이용하였으 며, 경사는 Suunto 사의 경사계를 사용하였다. 식물종의 동 정은 원색대한식물도감 등(Lee, 1980; 2003; Lee, 1996; Park, 2009; Lee and Lee, 2018; Kim and Kim, 2018)을 이용하였고 국가표준식물목록(KNA, 2021)을 따라 국명 및 학명을 표기하였다. DCA, TWINSPAN 등 데이터 가공 및 분석은 Microsoft사의 Excel 2016과 생태학적 데이터의 다 변량 분석을 위한 Tool인 PC-ORD version7을 이용하였다.

결과 및 고찰

1. 군집 분류

두타산-청옥산의 분비나무 자생지 내 18개소의 조사지에 서 수집한 데이터를 이원지표종분석법(TWINSPAN)으로 분석한 결과, 신갈나무(-)와 철쭉(-)에 의해 구분된 조사지 는 각각 참당귀(+)와 각시괴불나무(-)에 의해 다시 한번 구 분되었으며, 그 결과는 다음 그림과 같다(Figure 2). Group 간의 환경 인자를 비교해본 결과(Table 1), Group Ⅱ에 속 하는 조사지 사면이 동, 서, 북사면에 위치한 반면, Group Ⅲ의 경우 서, 남, 북사면에 위치하여 조사지 사면이 위치한 방향에서 차이가 났으며, 식별된 식물종의 경우 Group Ⅱ 에서 식별된 식물은 약 20종, Group Ⅲ의 경우에는 약 21종, Group Ⅳ에서 식별된 식물은 20종으로 유사했으나, Group Ⅰ에서 발견된 평균 식물종수는 30종으로 Group Ⅰ이 나머 지보다 발견된 식물종수가 더 많은 것으로 조사되었다.

2. 군집 분석

1) DCA

분류된 군집을 2차원 공간상에 나열하고 각 단위의 거리를 통해 이질성의 정도를 나타내는 DCA(Detrended Correspondence Analysis)를 실시하였고, 그 결과는 다음과 같다(Figure 3). 군집 간의 거리가 가까운 것은 군집 간의 이질성이 적다는 것을 뜻하는데, Group Ⅰ, Group Ⅱ, Group Ⅳ가 Group Ⅲ에 비해 상대적으로 군집 간 이질성이 적은 것으로 나타났 다. 또한, 군집의 분포는 여러 환경요인 중 조사지의 해발고도 가 어느 정도 영향을 미치는 것으로 나타났다.

2) 종조성 분석

조사구 내에서 출현한 종 간의 상대적인 생태적 지위를 파악하기 위하여 중요치 분석을 실시하였다. 중요치는 조사 구 내에서 출현한 흉고직경 6cm 이상의 목본성 수종의 상 대밀도, 상대피도, 상대빈도를 구하여 산출하였는데(Curtis and McIntosh. 1951), 중요치 분석 결과는 다음 표와 같다 (Table 2).

전체 조사지 내 목본성 수종은 분비나무(21.68), 신갈나 무(17.62), 마가목(9.74), 사스래나무(7.61), 피나무(6.18) 등의 순으로 높은 생태적 지위를 가진 것으로 조사되었다. 이는 강원 북부지역의 오대산국립공원 분비나무군락의 군 락구조와 동태에 관한 논문(Chun et al., 2011)의 조사대상 지 중 두로봉 조사구에서 분비나무, 신갈나무, 사스래나무, 피나무 등의 순으로 높은 생태적 지위를 갖는 것과 유사한 결과가 도출되었음을 확인할 수 있었다.

각 군집 단위별로 목본 수종의 중요치를 확인하였을 때, Group Ⅰ의 경우 신갈나무(25.85), 분비나무(15.21), 고로 쇠나무(9.87), 함박꽃나무(6.02), 당단풍나무(5.39) 등의 순 으로 중요치가 높게 나타났으며, Group Ⅱ는 분비나무 (23.40), 마가목(13.77), 사스래나무(12.57), 함박꽃나무 (6.57), 신갈나무(5.66) 등의 순으로 중요치가 산출되었다. Group Ⅲ는 신갈나무(31.03), 분비나무(21.21), 피나무 (7.57), 마가목(6.00), 잣나무(5.58) 등의 순으로 높은 생태 적 지위를 가지고 있었으며, Group Ⅳ는 분비나무(22.73), 마가목(18.05), 신갈나무(17.18), 피나무(8.99), 고로쇠나무 (8.91) 등의 순으로 중요치가 도출되었다.

3) 종다양도 분석

조사지 내 종 다양성을 분류된 군락별로 구분하여 종풍부 도, 균재도, 종다양도, 우점도 및 최대 종다양도의 5가지 지수로 나타냈다(Table 3).

교목층에서 신갈나무-분비나무 순으로 우점하는 Group Ⅰ에서 종풍부도와 종다양도는 각각 30과 2.852으로 다른 그룹과 비교했을 때 가장 높게 나타났으며, 가장 낮은 수치 를 나타낸 것은 교목층에서 분비나무-마가목 순으로 우점하 는 식생을 가진 GroupⅡ로 종다양도는 2.5106으로 나타났 다. GroupⅠ에서 출현한 식물은 47종이며, GroupⅡ에서는 63종이 출현하여 오히려 출현한 종수는 GroupⅡ가 높았지 만, GroupⅠ에서는 모든 조사지에서 전체적으로 다양한 종 이 출현한 반면에 GroupⅡ에서는 특정 조사구에서 출현 종수가 매우 적기 때문으로 판단된다.

4) 흉고직경급 분석

흉고직경급 분포는 산림식생 구조의 간접적 표현이며, 식 생천이의 양상을 추론할 수 있으므로(Harcombe and Marks, 1978 ; Lee et al., 1998 ; Song et al., 2003) 조사지 내 출현한 목본성 수종 중 높은 중요치를 가진 교목성 수종 5종(분비나무, 신갈나무, 사스래나무, 피나무, 잣나무)을 중 심으로 각각의 흉고직경급 분포도를 나타내어 두타산-청옥 산 지역의 식생구조를 파악하고자 하였다(Figure 4).

목본성 수종 중 신갈나무-분비나무 순으로 우점하는 Group Ⅰ의 경우, 분비나무는 다른 그룹에 비해 대체적으 로 낮은 밀도를 보이지만 전반적인 직경급에서는 고른 분포 를 보이며, 신갈나무의 경우 10cm 이하의 어린나무 개체는 거의 식별되지 않았으나 20-25cm에 달하는 중간 직경급의 신갈나무가 많이 생육하고 있으며, 30-35cm 직경급의 개체 도 다소 생육하고 있는 것으로 조사되었다. 사스래나무와 잣나무는 Group Ⅰ에서 식별되지 않았으며, 피나무는 비교 적 낮은 밀도로 서식하고 있는 것이 조사되었다.

분비나무-신갈나무 순으로 우점하는 Group Ⅱ의 경우, 분비나무는 다소 왼쪽으로 치우친 단봉형 구조를 띠고 있으 며, 생육하는 개체 수도 많은 것으로 조사되었다. 이에 반해 신갈나무는 거의 생육하지 않으며, 20cm 이하 직경급의 사 스래나무가 다른 그룹에 비해 다수 생육 중이다. 피나무는 낮은 직경급에서 소수 생육중이며, 잣나무 또한 모든 직경 급에서 소수 식별되었다.

Group Ⅲ에서 분비나무는 Group Ⅱ와 유사하게 왼쪽으 로 치우친 단봉 형태의 그래프를 보이며, 분비나무 개체 수 가 다른 그룹에 비해 많으며, 특히 15-20cm 직경급의 분비 나무가 다수 분포 중인 것으로 조사되었다. Group Ⅲ에서 신갈나무는 다른 그룹에 비해 낮은 직경급에서 월등히 많은 수의 개체가 생육중이며, 중간 이상 직경급의 개체는 거의 식별되지 않았다. 사스래나무의 경우 어린나무와 중간 직경 급 개체가 소수 생육중이며, 피나무 또한 중간 이하 직경급 의 어린나무 개체가 생육중인 것이 조사되었다. Group Ⅲ 은 다른 그룹에 비하여 잣나무가 대부분의 직경급에서 식별 되었다.

Group Ⅳ의 경우 분비나무가 30cm 이하의 직경급에서 고르게 분포중이다. 신갈나무의 경우 45cm 이상의 대경목 이 생육중이지만 다른 직경급의 개체는 거의 식별되지 않았 으며, 사스래나무 또한 40-45cm 직경급에 속하는 개체만 발견되고 다른 직경급에서는 식별되지 않았다. 피나무의 경 우 어린나무 개체가 소수 식별되었고, 잣나무는 생육 중인 개체가 없는 것으로 조사되었다.

3. 종합고찰

본 연구는 백두대간 보호구역이자 산림유전자원보호구 역인 두타산-청옥산의 분비나무 자생지를 대상으로 임분 구 조를 파악하고자 한 논문이다. 두타산과 청옥산 조사지 내 분비나무림은 4개의 군집으로 분류되었으며, DCA 결과 분 류된 군집은 해발고도 등의 환경인자에서 차이를 보였으며, 이를 종합해보았을 때 Group Ⅰ, Group Ⅱ, Group Ⅳ는 상대적으로 군집 간 이질성이 적으며, Group Ⅲ은 다른 군 집에 비해 이질성이 큰 것으로 나타났다. 특히, 상대적으로 Group Ⅱ와 Group Ⅲ의 이질성이 확연한 것을 확인할 수 있었다.

종조성의 경우, 본 연구지의 분비나무림은 대체로 분비나 무, 신갈나무, 마가목, 사스래나무, 피나무 등이 우점하는 것으로 조사되었으며, 이는 오대산국립공원 분비나무군락 의 군락구조와 동태에 관한 논문(Chun et al., 2011), 황병산 일대 분비나무 개체군 군집구조에 관한 논문(Park et al., 2020), 남한 및 백두산일대 분비나무림의 군집구조에 관한 논문(Park et al., 2021) 등에서 분비나무 자생지에서 분비 나무, 신갈나무, 사스래나무, 마가목, 당단풍나무 등이 대체 로 높은 생태적 지위를 갖는 것으로 나타나는 것과 비교하 였을 때, 수종 구성은 매우 유사하였으나 수종별 중요치에 는 다소 차이가 있었다.

종다양도의 경우 본 연구의 분비나무림은 2.5106-2.8520 으로 조사되었으며, 강원 북부지역인 설악산국립공원 대청 봉-한계령 군집의 종다양도 2.1358-2.8016와 비교하여 비 슷한 수치를 나타내었고(Kim and Baek, 1998), 백두대간 닭목령 댓재구간 마루금 주변의 식생 종다양도 2.246- 3.305(Song et al., 2019), 오대산 국립공원 두노봉-상왕봉 지역의 주목림 및 분비나무림의 종다양도 2.8790, 2.2132 (Kim et al., 1996) 등과 비교하여 대체로 본 연구의 그룹이 비교적 낮은 종다양도를 나타내었다. 이는 두타산과 청옥산 의 분비나무림이 대부분 능선을 중심으로 한 매우 열악한 토양환경에서 생육하고 있기 때문으로 판단된다.

흉고직경급 분석 결과, 본 조사지의 Group Ⅰ은 분비나 무와 신갈나무의 경쟁이 예상되나 당분간은 분비나무군락 으로 유지될 것으로 판단되어 해당 지역 분비나무림에 대해 지속적인 관찰이 필요할 것으로 판단된다. Group Ⅱ는 현 재 교목층에서 분비나무가 우점 중인 임분이며, 낮은 직경 급에서 분비나무와 사스래나무가 경쟁하는 임분으로 나타 났는데, 이러한 결과는 Kim and Baek(1998)의 결과와 매우 유사한 것으로 확인되었다. Group Ⅲ은 현재 분비나무가 교목층에서 우점하는 침엽수림이나, 낮은 직경급에서 신갈 나무 개체가 우점하고 있어 시간이 지나면서 점차 신갈나무 와 분비나무의 경쟁이 예상되므로 해당 분비나무림에 대한 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 판단된다. Group Ⅳ는 교목층에서 관목층까지 모두 분비나무가 우점하고 있는 임 분이며, 당분간은 분비나무가 우점하는 현 상황을 계속 유 지할 것으로 판단되나 조사구 수가 적기 때문에 식생 변화 추이를 지켜봐야 할 것으로 판단된다.

강원도 두타산과 청옥산에 분포하는 분비나무림은 대부 분 능선부의 매우 가파른 경사지의 척박한 토양환경에 적응 한 군락으로 판단된다. 다만 최근 급격하게 변화하는 환경 에 따른 강원도 두타산과 청옥산 분비나무림을 지속적으로 유지하기 위해서는 장기 모니터링 연구와 함께 치수 보호를 위한 하층 제거 사업, 덩굴류 제거 사업 등의 숲가꾸기 작업 및 토양 환경 보전 방안이 모색될 필요가 있다.