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ISSN : 1229-3857(Print)
ISSN : 2288-131X(Online)
Korean Journal of Environment and Ecology Vol.38 No.6 pp.657-671
DOI : https://doi.org/10.13047/KJEE.2024.38.6.657

Habitat Types and Ecological Characteristics of Iris koreana Nakai, a Rare and Endemic Plant1a

I-Seul Yun2, Keum -Seon Jeong3, Seong-Yeob Byeon4, Dong-Pil Jin5, Chan-Beom Kim6, Hak-Koo Kim7, Jung-Hun Pi8*
2Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea
3Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea
4Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea
5Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea
6Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea
7Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea
8Korea Arboreta and Gardens Institute, Sejong 30106, Korea

a 이 논문은 한국수목원관리원에서 지원하는 과제번호(2021-KS-OB-02-02-01)에 의하여 연구되었음.




† co-first author


* 교신저자 Corresponding author: ecopjh@koagi.or.kr
30/10/2024 26/11/2024 26/11/2024

Abstract


This study aimed to develop a conservation model for the rare and endemic plant Iris koreana Nakai by examining the community structure of its native habitats and analyzing ecological information, including environmental factors, to facilitate effective conservation and utilization. From March to August 2021, a total of 15 native habitats of I. koreana were surveyed, resulting in the identification of four vegetation units and seven community types. Importance value analysis indicated three distinct trends: succession driven by Quercus serrata (vegetation unit 1), stabilization communities dominated by Q. serrata and Fraxinus rhynchophylla (vegetation unit 2), and competitive communities among co-occurring species (vegetation units 3 and 4). Non-metric multidimensional scaling (NMS) analysis suggested that soil environmental factors exhibited significant correlations. Based on the survey findings, a conservation model was proposed that focuses on dominant species and key environmental variables across different stratifications. It is anticipated that the implementation of this conservation model for establishing ex-situ conservation sites will enhance ongoing monitoring of population dynamics and microenvironmental factors, thereby contributing to the formulation of effective strategies for species conservation.


VEGETATION , PHYTOSOCILOGY , CONSERVATION , VEGETATION STRUCTURE , CONSERVATION MODEL

희귀·특산식물 노랑붓꽃의 자생지 유형 및 생태적 특성1a

윤이슬2, 정금선3, 변성엽4, 진동필5, 김찬범6, 김학구7, 피정훈8*
2한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 주임
3한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 팀장
4한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 대리
5한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 대리
6한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 팀장
7한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 주임
8한국수목원정원관리원 도시생물다양성실 실장

초록


본 연구는 희귀·특산식물인 노랑붓꽃(Iris koreana Nakai)의 자생지 군락구조를 파악하고 환경요인 등 생태적 정보 분석을 통해 실질적 보전 및 활용에 연계 가능한 노랑붓꽃의 보전모델을 제시하고자 수행하였다. 2021년 3월부터 8월까지 총 15개소 노랑붓꽃 자생지를 대상으로 식생유형을 분류한 결과, 총 4개 식생단위와 7개 종군 유형으로 분류되었다. 중요치 분석 결과, 졸참나무로 인한 천이 진행(식생단위 1), 졸참나무-물푸레나무에 의한 안정화 군락(식생 단위 2), 출현종 간 지위경쟁 군락(식생단위 3, 4)으로 총 3가지 경향이 예측되었다. NMS 분석 결과, 상관관계를 나타내는 요인은 토양환경으로 판단되었다. 조사 결과에 따라 층위별 우점수종과 주요 환경요인을 대상으로 보전모델을 제시하였다. 향후, 보전모델을 활용한 현지 외 보전원 조성을 통해 노랑붓꽃 개체군 동태 및 미세환경요인 등 지속적인 모니터링을 수행하여 종 보전을 위한 전략 수립에 기여할 것으로 기대된다.


식생 , 식물사회학 , 보전 , 식생구조 , 보전모델

    서 론

    붓꽃속(Iris L.)은 Linnaeus(1753)에 의해 처음 분류되었으며, 전 세계에 약 300여 종이 자생하고 있다(Yu, 2009). 붓꽃속은 유라시아, 북미, 그리고 지중해 지역을 중심으로 다양하게 분포하지만, 특히 한국, 일본, 시베리아 동부 등 북반구의 온대지역에 분포하는 것으로 알려져 있다 (Cronquist, 1981). 한국 내에서는 약 10~15분류군의 붓꽃 속 식물종이 자생하고 있으며(Park et al., 2006), 그 중 13분류군이 한국 적색목록으로 분류되어 있다(KNA, 2021).

    본 연구의 대상인 노랑붓꽃은 우리나라 중부 이남에 분포하는 특산식물로(Oh et al., 2011;Jeong et al., 2017), 국내 부안, 정읍, 장성 등 전라남북도를 중심으로 5개 미만의 지소에서 자생지가 관찰된다(Pi et al., 2016a;KNA, 2021). 노랑붓꽃은 주로 계곡부를 중심으로 자생하는데, 이들 지역은 집중호우 등 자연 재해에 취약하여 계절에 따른 훼손의 위험이 높은 편이며, 심미적 가치가 매우 높은 식물로, 남획으로 인한 개체군 생존이 위험한 수준이다(Pi et al., 2016b). 이에 IUCN Red List에서는 노랑붓꽃을 멸종위기종 (Endangered; EN)으로 분류하고 있으며, 국내에서도 산림청과 환경부에 의해 각각 멸종위기 식물로 지정되어 보호받고 있다(ME, 2005;KNA, 2021).

    따라서 노랑붓꽃의 효과적인 보전을 위해서는 생태적 기능을 유지하고 복원할 수 있는 표준화된 과학적 기반의 보전 모델이 필수적이다. 이러한 보전 모델은 생물적 구성요소(예: 개체군, 종 다양성)와 비생물적 구성요소(예: 토양, 수분, 기후) 간의 상호작용을 고려한 생태학적 지식을 기반으로 개발되어야 한다. 이 과정에서 생물적 요소와 비생물 적 요소 간의 관계를 종합적으로 연구하고, 자생지의 보전 및 관리 전략을 마련하는 것이 중요하다. 특히 노랑붓꽃은 자생지가 매우 제한적이고 자연재해와 인위적 요인으로 개체군이 위협받고 있기 때문에, 이들의 생태적 특성을 철저히 분석하는 것이 성공적인 보전을 위한 중요한 전제 조건이다(Van Staden and Bredenkamp, 2005).

    노랑붓꽃에 관한 기존 연구는 주로 계통분류학적 연구(Park et al., 2002), 자생지의 식물상 및 식생 현황(Oh et al., 2011;Pi et al., 2016a), 자생지 환경과 개체군 특성 간의 상관관계(Pi et al., 2016b) 등에 초점을 맞추어 왔으나, 체계적인 보전을 위한 표준화된 모델은 아직 제시된 바 없다. 이에 따라 본 연구는 노랑붓꽃 자생지의 군락구조와 환경요인을 분석하여 자생지 특성을 반영한 현지 외 보전 모델을 제시하고자 한다.

    연구방법

    1. 조사지 개황

    본 연구는 2021년 3월에서 8월까지 노랑붓꽃 자생지가 확인된 전라북도 부안군(변산), 정읍시(내장산), 전라남도 장성군을 조사지로 선정하였으며 조사구 면적은 방형구법을 이용하여 10m×10m 크기의 방형구를 설치하여 총 3지역 15개소 조사구를 조사하였다(Figure 1).

    2. 식생조사 및 토양 분석

    식생조사는 식물사회학적 방법(Ellenberg, 1956;Braun- Blaunquet, 1964)에 따라 수행하였다. 방형구 내에 출현한 식생을 수직적인 공간구배를 고려하기 위해 4개의 층위(교목층, 아교목층, 관목층, 초본층)로 구분하여 각 층의 우점도 및 군도에 대해 조사하였으며 각 조사지의 환경인자(해발 고도, 경사, 노암율, 토양성분 등)의 입지환경을 조사하였다.

    토양시료는 각 조사구별로 낙엽층을 제거한 후, 0~10cm 깊이에서 채취하였으며, 실험실 내 자연 건조 한 후 토양의 이화학적 특성을 분석하였다. 토양 중 유기물함량은 Walkley (1934)의 Walkley-Black wet oxidation법으로 분석하였고, 전질소함량은 Allen(1931)의 micro-Kjeldahl법으로, 치환성 K, Ca, Mg는 1M ammonium acetate로 침출 시킨 후 ICP (inductively coupled plasma mass spectrometer)를 이용하여 분석하였다. 토양 산도(pH)와 전기전도도(EC)는 토양과 증류수의 비율을 1 : 5로 분석하였다.

    3. 통계분석

    식생유형분류를 위해 Pc-ord v7.02를 이용하여 Hill(1979) 의 TWINSPAN(Two-Way Indicator Species Analysis) 분석을 실시하였다. Ellenberg(1956)의 표조작법(Tabulation method)의 각 단계를 걸쳐 군락조성표 및 식생단위를 결정 하였으며(Müller-Dombois and Ellenberg, 1974;Toyohara, 1977), 구분되어진 식생단위별 수직적 임분구조는 Curtis와 McIntosh(1951)의 중요치(Importance Value, IV)를 이용하여 각 층위별 구성종의 상대적 중요도와 생태적 정보를 획득하였다.

    식생단위별 공동체의 유형 및 서식지 조건과 환경변화에 대한 생태적 지표로서 지표종 및 표징종(McGeoch, 1998;Carignan and Villard, 2002;Niemi and McDonald, 2004;De Cáceres et al., 2010)을 파악하고자 Dufrêne와 Legendre (1997)의 지표종 분석(Indicator Species Analysis, ISA)을 실시하였다. 지표종은 공동체의 유형 및 서식지 조건 또는 환경변화에 대한 생태적 지표로 사용될 수 있는 종으로, 집단의 서식지환경 또는 승계상태와 같은 생태계의 정성적 특성을 나타낼 수 있다(De Cáceres et al., 2010).

    각 군락 간 생태적 종조성의 차이 및 해발고도, 토양환경의 특징 등 생태적 구배에 의한 차이는 ordination 방법의 일종인 비정략적 다차원척도법(Non-metric Multidimensional Scaling, NMS)을 통해 파악하고자 하였다. Ordination 방법은 식생들을 한 개 또는 그 이상의 생태학적 구배에 의해 배열할 수 있으며(Goodall, 1954;Austin, 1976), 다변량 자료를 활용해 생태적 유형을 찾을 수 있는 분석방법으로 (Byeon and Yun, 2018), 모집단의 분포를 가정하기 어려운 생태학 자료에 있어 NMS는 적절한 분석방법이다(Anderson, 2001).

    결과 및 고찰

    1. 종조성에 따른 식물사회학적 식생유형분류

    노랑붓꽃 자생지 15개소의 산림식생조사 자료를 바탕으로 Z-M식물사회학적 방법에 의한 식생유형분류를 수행한 결과 1개 군락군(Community group), 2개 군락(Community), 2개 군(Group), 2개 소군(Subgroup)으로 총 4개 유형이 구분되었다(Table 1). 최상위 단위인 군락군 수준에서는 졸참나무군락군(Quercus serrata community group)으로 구분 되었으며, 군락 수준에서는 소나무군락(Pinus densiflora community), 갈참나무군락(Quercus aliena community)으로 구분되었다. 군 수준에서는 소나무군락 하위 단위로 합다리나무군(Meliosma pinnata var. oldhamii group), 당단풍나무군(Acer pseudosieboldianum group)이 세분되었고 소군 수준에서는 합다리나무군의 하위 단위로 층층나무소군(Cornus controversa subgroup), 굴참나무소군(Quercus variabilis subgroup)으로 세분되었다.

    1) 식생단위 1(졸참나무군락군-소나무군락-합다리나무 군-층층나무소군)

    본 식생단위는 다른 식생단위에 비하여 출현종수가 가장 높게 나타난 반면, 해발고도, 교목층 식피율, 교목층 평균흉 고직경은 가장 낮게 나타났다. 상재도가 IV 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 굴피나무, 국수나무, 단풍나무, 생강나무, 새끼노루귀, 소나무, 개족도리풀, 마삭줄, 윤노리나무, 작살나무, 때죽나무, 노린재나무, 합다리나무, 나도밤나무, 무릇, 초피나무, 털대사초, 고깔제비꽃, 쥐똥나무, 은꿩의다리가 나타났으며, 우점도가 3 이상으로 나타난 종은 노랑붓꽃, 굴피나무, 주름조개풀, 단풍나무, 마삭줄, 합다리나무, 나도밤나무가 나타났다. 저지대 산지계류하천에 주로 분포하는 노랑붓꽃은 계곡부에 맞닿아 띠상으로 분포하거나 상부사면에 점의 형태로 분포하는 자생지 패턴을 나타낸다(Pi et al., 2016b). 해당 식생단위는 계곡부를 따라 인접한 경계면에 노랑붓꽃이 띠상으로 분포하는 전형적인 자생지 유형으로 여름철 장마 등으로 인해 지속적인 교란이 발생하여 2차 천이가 발생되는 지점이다. 2차 천이는 식물군집이 있던 곳에 교란으로 식물군집이 훼손된 후 다시 시작되는 천이이다(Abrams, M.D. and M.L. Scott, 1989;Oliver, C.D. and B.C. Larson, 1990). 본 식생단위에서는 2차 천이 대표 수종이며 해발 1,400m 이내의 산록과 계곡에서 분포 하는 층층나무(Masaki et al., 1994;Moon et al., 2008; Kim et al., 2020)가 주요 식별종으로 나타나 노랑붓꽃의 표준보전모델의 주요 수종으로 제시되어야 할 것으로 판단된다. 또한, 구성종으로 나타난 개족도리풀과 마삭줄은 우리나라 제주도 및 남부지방의 숲속에서 자라는 다년생식물로 노랑 붓꽃이 자생하는 변산 및 내장산 일대 주로 함께 초본층에 우점하는 종이다(Park et al., 2011).

    2) 식생단위 2(졸참나무군락군-소나무군락-합다리나무 군-굴참나무소군)

    본 식생단위는 다른 식생단위에 비하여 경사, 낙엽층 깊이가 가장 높게 나타났다. 상재도가 IV 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 비목나무, 둥굴레, 소나무, 개족도리풀, 마삭줄, 물푸레나무가 나타났으며, 우점도가 3 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 주름조개풀, 단풍나무, 비목나무, 소나무, 마삭줄, 때죽나무, 실새풀, 물푸레나무가 나타났다. 노랑붓꽃은 광량의 유입량이 높은 남사면에 주로 분포하는 것으로 보고된 바 있다(Pi et al., 2016a). 해당 식 생단위는 계곡부 상부 남사면에 점의 형태로 분포하며, 다른 식생단위에 비해 교란의 피해가 가장 적은 지역이다. 따라서 본 식생단위의 자생지 형태는 노랑붓꽃의 전형적인 분포 형태를 나타내며, 광량의 유입량이 높은 남사면에 주로 분하는 굴참나무(Yun et al., 2011;Bae et al., 2013)가 주요 표징종으로 나타났다. 또한, 합다리나무군에서 유의미하게 나온 나도밤나무는 기후변화 적응식물 중 남방계식물로 온대남부의 특징수종이다(Lee et al., 1989; Kim et al., 2019). 붓꽃속(Iris L.) 식물종 중 노랑붓꽃이 분포하는 자생지는 해양성 기후의 영향을 받는 대륙성 기후대로서(Choi et al., 2011) 남·북방한계 식물이 동시에 분포하는 특징이 있다(Bae et al., 2013). 추후, 기후변화에 따른 생태계의 변화가 예상되는 바, 노랑붓꽃 자생지의 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 사료된다.

    3) 식생단위 3(졸참나무군락군-소나무군락-당단풍나무군)

    본 식생단위는 다른 식생단위에 비하여 암석노출도, 아교목층 식피율이 가장 높게 나타났다. 상재도가 IV 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 굴피나무, 국수나무, 주름조개풀, 생강나무, 비목나무, 산벚나무, 청미래덩굴, 소나무, 작살나무, 때죽나무, 노린재나무, 사람주나무, 대사초, 감태나무, 쇠물푸레나무, 당단풍나무, 철쭉, 곰취가 나타났으며, 우점도가 3 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 굴피나무, 단풍나무, 소나무, 때죽나무, 노린재나무, 당단풍나무가 나타났다. 해당 지역은 노랑붓꽃 자생지 중 암석노출도와 아교목층 식피율이 가장 높은 식생단위로 구별된 것으로 판단되었으며, 내음성과 내한성이 강해 북향의 산록이나 계곡에서 주로 자생하는 아교목성 수종인 단풍나무(Ahn et al., 2016;Kim and Kim, 2016)와 계곡부 전석지대를 중심으로 분포하는 아교목성 수종인 때죽나무(Lee et al., 1999;Lee et al., 2021)가 우점하는 형태를 나타내었다.

    4) 식생단위 4(졸참나무군락군-갈참나무군락)

    본 식생단위는 다른 식생단위에 비하여 해발고도, 초본층 식피율이 가장 높게 나타난 반면, 사면경사는 가장 낮게 나타났다. 상재도가 IV 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 국수나무, 주름조개풀, 단풍나무, 생강나무, 둥굴레, 청미래덩굴, 갈참나무, 담쟁이덩굴, 박쥐나무, 계요등, 산초나무, 물푸레나무, 쥐똥나무, 으름덩굴이 나타났으며, 우점도가 3 이상으로 나타난 종은 졸참나무, 노랑붓꽃, 주름조개풀, 단풍나무, 물푸레나무, 느티나무가 나타났다. 해당 지역은 내장산 국립공원 지역 내 분포하는 노랑붓꽃 자생지로 내장산 내 비교적 습한 사면에 분포하는 졸참나무군락과 계곡 주변의 습한 사면에 분포하는 갈참나무군락과 유사한 연구결과를 나타냈다(Kil et al., 2000). 또한 다른 식생단위에 비해 담쟁이덩굴, 으름덩굴 등의 덩굴성 식물이 높은 상재도와 우점도를 나타냈다. 본 식생단위는 다른 식생단위에 비해 상대적으로 높은 훼손 정도를 보인 지역이 하나의 식생단위로 분류되었으며, 다른 식생단위에 비해 유입 광량이 높아 이와 비례하여 덩굴성식물의 유입정도가 높은 것으로 판단된다.

    해당 군락은 탐방로 주변에 인접해 있는 노랑붓꽃 자생지로 인위적인 교란에 의해 훼손이 우려되는 지점이다. 인위적인 간섭으로 인한 생육환경의 변화와 주변 덩굴식물들의 영향으로 인해 노랑붓꽃의 개체군의 감소가 우려됨에 따라 노랑붓꽃의 현지 내 보전을 위한 세부적인 보호방안이 요구된다.

    2. 지표종 분석

    지표종 분석은 각 군집의 종들에 대한 지표값을 나타내며, 높은 값의 지표종은 군집 간에 오차가 거의 없는 현존하는 종을 나타낸다(Dufrene and Legendre, 1997). 조사지점 내 출현종을 대상으로 각 종군단위의 표징종 및 식별종을 파악하기 위해 지표종 분석(INSPAN: INdicator SPecies ANalysis)을 실시한 결과 19종이 유의성 있게 분석되었다 (Figure 2). 분석 결과, 군락군 단위에서 졸참나무군락군은 노랑붓꽃(100.0), 졸참나무(86.7), 주름조개풀(73.3), 국수나무(66.7), 생강나무(66.7), 비목나무(66.7), 단풍나무(60.0), 둥굴레(60.0)가 군락군 단위에서 60% 이상의 높은 지표값을 보여 노랑붓꽃 자생지의 주요 구성종으로 나타났다. 군락 단위는 소나무군락, 갈참나무군락으로 나뉘었으며, 소나무군락은 소나무(83.3), 개족도리풀(83.3), 마삭줄(75.0), 작살나무(75.0), 때죽나무(75.0) 5종이 유의한 종으로 나타났고, 갈참나무군락은 갈참나무(66.7), 담쟁이덩굴(66.7), 박쥐나무(66.7), 계요등(66.7), 산초나무(66.7) 5종이 유의한 지표종으로 나타났다. 군 단위는 소나무군락에서 나뉘어 합다리나무군과 당단풍나무군으로 구분되었으며, 합다리나무군은 나도밤나무(66.7), 무릇(66.7), 초피나무(66.7), 털대사초(66.7) 순으로 4종이 유의한 종으로 분석되었고, 당단풍나무군은 당단풍나무(66.6), 철쭉(66.7), 곰취 (66.7) 순으로 3종이 유의한 지표종으로 나타났다. 소군 단위는 합다리나무군에서 나뉘어 층층나무소군과 굴참나무소군으로 나뉘었으며, 층층나무소군은 가는잎그늘사초(50.0), 꼭두서니(50.0) 2종이 유의한 지표종으로 나타났고, 굴참나무소군은 유의한 지표종이 나타나지 않았다(p<0.05).

    3. 식생단위별 중요치

    식물사회학적 식생유형분류를 통해 구분되어진 4개의 식생단위를 대상으로 층위구조를 파악하고자 중요치(Importance Value)를 산출한 결과는 Table 2와 같다.

    1) 식생단위 1(졸참나무군락군-소나무군락-합다리나무 군-층층나무소군)

    교목층은 합다리나무 34.6%, 소나무 18.0%, 굴피나무 15.6%, 단풍나무 6.6%, 층층나무 4.5%, 등으로, 아교목층은 나도밤나무 31.9%, 졸참나무 27.8%, 단풍나무 11.1%, 때죽나무 8.9%, 쇠물푸레나무 8.9% 등으로, 관목층은 윤노리나무 12.0%, 작살나무 11.4%, 초피나무 8.5%, 생강나무 8.2%, 국수나무 6.3% 등으로, 초본층은 노랑붓꽃 12.4%, 마삭줄 9.7%, 주름조개풀 8.1%, 털대사초 6.3%, 졸참나무 6.2% 등으로 나타났다. 해당 식생단위의 경우 노랑붓꽃 자생지의 주요 지표종으로 분석되어진 졸참나무가 교목층에서 3.2%로 다른 교목성 수종에 비해 낮은 점유정도를 나타낸 반면, 아교목층과 관목층에서는 다른 교목성 수종에 비해 높은 점유정도를 나타내었다. 따라서 본 식생단위는 향후 졸참나무에 의한 식생천이가 예상된다.

    2) 식생단위 2(졸참나무군락군-소나무군락-합다리나무 군-굴참나무소군)

    교목층은 소나무(27.3%)가 가장 높게 나타났으며, 졸참나무(21.6%), 물푸레나무(11.1%), 때죽나무(8.5%), 굴피나무(7.0%) 순으로, 아교목층은 졸참나무 (25.9%)가 가장 높게 나타났으며, 물푸레나무(14.1%), 때죽나무(10.5%), 사람주나무(10.5%), 산뽕나무(7.6%) 순으로, 관목층은 비목 나무(15.3%)가 가장 높게 나타났으며, 졸참나무(11.3%), 작살나무(6.5%), 단풍나무(5.2%), 윤노리나무(4.8%) 순으로, 초본층은 노랑붓꽃(13.4%), 마삭줄(9.7%), 주름조개풀(7.8%), 털대사초(4.8%), 졸참나무(4.8%) 순으로 나타났다. 본 식생단위는 교목층과 아교목층에서 다른 교목성 수 종에 비해 졸참나무와 물푸레나무가 높은 점유정도를 나타내어 이들 수종이 우점하는 군락으로 유지가 예상되어진다. 따라서, 본 식생단위는 다른 식생단위에 비하여 수종간의 지위경쟁 및 낮은 교란의 정도를 보여, 노랑붓꽃의 식생유형 중에 가장 안정화된 대표 유형인 것으로 판단된다.

    3) 식생단위 3(졸참나무군락군-소나무군락-당단풍나무군)

    교목층은 졸참나무(33.0%)가 가장 높게 나타났으며, 소나무(28.3%), 굴피나무(22.6%), 고로쇠나무(9.9%), 사람주나무(6.2%) 순으로, 아교목층은 때죽나무(33.6%)로 가장 높게 나타났으며, 졸참나무(18.3%), 당단풍나무(13.8%), 사람주나무(12.6%), 산벚나무(12.6%) 순으로, 관목층은 노린재나무(22.4%)가 가장 높게 나타났으며, 병꽃나무(8.6%), 작살나무(6.8%), 감태나무(6.8%), 윤노리나무(6.7%) 순으로 초본층은 노랑붓꽃(24.5%), 주름조개풀(7.7%), 대사초(7.6%), 단풍나무(6.9%), 애기나리(5.8%) 순으로 나타났다. 본 식생단위는 다른 지역에 비해 높은 암석노출도를 보이는 지역으로 강우량이 많을 경우 산사태 등으로 인한 하층의 훼손이 우려되는 점과 다른 식생단위에 비해 졸참나무, 소나무, 굴피나무, 때죽나무 등이 교목층과 아교목층에 높은 점유정도를 나타낸 점으로 보아 이로 인한 출현종 간의 높은 지위경쟁이 예상된다.

    4) 식생단위 4(졸참나무군락군-갈참나무군락)

    교목층은 단풍나무(24.7%)가 가장 높게 나타났으며, 졸참나무(17.9%), 물푸레나무(16.3%), 갈참나무(15.2%), 느티나무(14.2%) 순으로, 아교목층은 단풍나무(53.5%)가 가장 높게 나타났으며, 갈참나무(16.4%), 물푸레나무(10.9%), 산뽕나무(10.9%), 고로쇠나무(8.4%) 순으로, 관목층은 쥐똥나무(8.8%), 단풍나무(8.6%), 졸참나무(8.6%), 고추나무(8.6%), 박쥐나무(8.6%) 순으로, 초본층은 노랑붓꽃(16.5%), 주름조개풀(14.0%), 담쟁이덩굴(5.0%), 으름덩굴(4.1%), 하늘말나리(3.8%) 순으로 나타났다. 해당 식생단위는 다른 식생단위에 비해 인위적인 훼손이 높은 지역이며, 초본층에서 덩굴성 식물의 중요치가 높게 나타났다. 덩굴성 식물은 다른 식물에 비해 온도에 적응할 수 있는 범위가 매우 넓으며, 광도가 증가함에 따른 광합성 능력이 증가량이 매우 높다. 따라서 노랑붓꽃 생육에 담쟁이덩굴과 으름덩굴 등은 악영 향을 미칠 것으로 예측되어지는 바, 관리방안 마련에 있어 반드시 덩굴성 식물의 제거가 고려되어야 할 것으로 판단된다(Shim et al., 1985;Park et al., 2004;Jeon et al., 2010).

    4. 토양환경

    노랑붓꽃 자생지에 대한 토양의 이화학적 특성을 분석한 결과(Table 3), 각 항목의 분포 범위는 토양산도(pH) 4.95~5.25, 전질소량(T.N.) 0.26~0.57%, 유효인산(P205) 16.25~37.25mg/kg, 치환성 칼룸(K) 0.33cmol＋/㎏~0.67cmol ＋/㎏, 치환성 마그네슘(Mg) 1.68cmol＋/㎏~2.08cmol＋/ ㎏, 치환성 나트륨(Na) 0.21cmol＋/㎏~0.28cmol＋/㎏로 나타났다.

    우리나라 토양의 대부분은 화강암과 화강편마암에 유래되어 평균산도 pH 4.30~5.08로 모든 토양의 pH가 5.50 이하 약산성 토양이다(Jeong et al., 2003;Lee and Koo, 2020). 노랑붓꽃 자생지 또한 평균 산도 5.07로 약산성토양 으로 나타났으며, 특히 교란정도가 상대적으로 교란정도가 높은 식생단위 3‧4의 평균 산도는 4.95, 교란 정도가 낮은 식생단위 1과 2는 5.0 이상으로 나타났다. 이와는 반대로 유기물함량(O.M.; Organic Matter)은 교란정도가 높은 식생단위 3‧4의 경우 11.33% 이상으로 나타난 반면에 교란정도가 낮은 식생단위 1과 2는 7.80% 이하로 나타났으며, 모든 식생단위는 우리나라 산림토양 A층의 평균 유기물 함량 비율 4.49%(Jeong et al., 2002) 보다 높은 수치였다. 이는 저지대 산지계류하천을 따라 주로 분포하는 특성에 따라(Pi et al., 2016b), 일반 산림토양에 비해 높은 유기물함량을 보인 것으로 판단된다.

    전질소량(T.N) 또한 유기물 함량과 마찬가지로 식생단위 3‧4의 경우 0.39% 이상으로 나타난 반면에, 식생단위 1과 2는 0.30% 이하로 상대적으로 낮게 났으며, 모든 식생단위는 우리나라 산림토양의 평균 전질소량 0.19%(Jeong et al., 2002)에 비해 높게 나타났다. 이는 유기물이 토양 내 모든 질소의 공급원(Miller and Donahue, 1990)으로 작용하여 전질소와 밀접한 상관관계를 가지는 것으로 알려져 있으며 (Kim et al., 1991), 본 연구 결과 또한 유기물 함량과 비례하여 밀접한 상관관계를 나타내었다.

    5. Ordination 분석

    각 식생단위 간 과 환경인자간의 상관관계를 NMS 분석을 통해 판단한 결과는 다음과 같다(Figure 3). NMS 분석 결과 설명율(R2)이 높은 Axis 1(44.0%)과 Axis 2(22.7%)를 이용하여 나타내었다(Final stress = 9.59, Final instability < 0.000). 식생단위 간 상관관계를 살펴보면 식생단위 1은 pH와 정의 상관관계를 나타냈으며, 식생단위 2는 사면경사(Slope degree)와 정의 상관관계를 나타냈다. 식생단위 3은 전기전도도(EC), 유기물(OM), 전질소(TN)과 정의 상관관계를 나타냈으며, 식생단위 4는 사면방위(Aspect), 칼슘(K) 과정의 상관관계를 나타냈다. 즉 군락 유형별 식물종 구성과 가장 밀접한 상관관계를 가지는 요인은 사면경사, 사면방위, 전기전도도, 유기물함량, 전질소, 칼슘인 것으로 분석되었으며, 특히 유기물 함량, 전질소, 토양산도 등 토양환경이 가장 밀접한 상관관계를 가지는 것으로 예측되었다. 따라서, 보전 모델 개발을 위해서는 자생지 토양환경에 대한 표준값 또한 반드시 제시되어야 할 것으로 판단된다.

    6. 보전모델 제안

    노랑붓꽃의 자생지 군락유형 및 환경요인 비교를 통해 정리된 현지 외 보전 모델은 다음과 같다(Figure 4, Table 4). 해당 모델의 층위별 대표 수종은, 교목층에 소나무(27.3%), 졸참나무(21.6%), 물푸레나무(11.1%)로 구성되며, 아교목층은 대표적 계곡부 낙엽활엽수인 졸참나무(25.9%), 물푸레나무(14.1%), 때죽나무(10.5%)로 구성되었다. 관목층은 비목나무(15.3%), 졸참나무(11.3%), 작살 나무(6.5%)로 구성되며, 초본층의 경우 노랑붓꽃(13.4%), 마삭줄(9.7%), 주름조개풀(7.8%)로 구성되었다. 선행 연구 결과에 따르면, 노랑붓꽃 자생지의 평균 수관열림도는 11.9%이며, 노랑붓꽃의 생육 개체수가 많은 지역일수록 수관열림도와 유입광량이 높은 것으로 나타나 노랑붓꽃 생육에 가장 중요한 요인으로 광량을 제시하였다(Pi et al., 2016b). 따라서, 충분한 광량의 유입을 위해 사면방위는 남사면에 위치하도록 배치하고 교목의 피도 80.0% 내외, 아교목층 피도 40.0% 내외의 구성이 필요할 것으로 판단된다.

    본 연구는 희귀·특산식물인 노랑붓꽃의 자생지 군락구조를 파악하고 환경요인 등 생태적 정보 분석을 통해 실질적 보전 및 활용에 연계 가능한 노랑붓꽃의 보전모델을 제시하고자 수행하였다. 이를 통해 노랑붓꽃 자생지의 지속적인 관리 및 보전 방안 제시를 위한 기초자료 제공뿐만 아니라 자생지 특성을 반영한 현지 외 보전 모델을 제공하고자 하였다. 향후, 지속적인 모니터링을 통해 노랑붓꽃 자생지 세부환경요인(기후인자 등)에 대한 보완 및 검토가 수행될 예정이며, 본 모델을 반영한 현지 외 보전원 조성 및 적응성 검증을 통해 종 보전을 위한 전략 수립에 기여하고자 한다.

    Figure

    KJEE-38-6-657_F1.gif

    Map showing the sites of I. koreana habitat.

    KJEE-38-6-657_F2.gif

    Indicator species hierarchy of I. koreana communities. All species with an indicator value > 20% are mentioned for each site hierarchy where they are found.

    KJEE-38-6-657_F3.gif

    Correlation of regeneration type and environmental factor.

    KJEE-38-6-657_F4.gif

    I. koreana ex-situ conservation model (A: Conservation model, B: Graph of representative species by layer).

    Table

    Differentiated constancy table of forest vegetation

    Importance value of major species in each vegetation units

    Physicochemical properties of the soils used for I. koreana population growth

    Environment factors for the I. koreana ex-situ conservation model

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