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ISSN : 2288-1115(Print)
ISSN : 2288-1123(Online)
Korean Journal of Ecology and Environment Vol.53 No.4 pp.427-435
DOI : https://doi.org/10.11614/KSL.2020.53.4.427

Analysis of Climate and Topographical Factors of Economical Forests in Korea to Select the Restoration Safe Site of 5 Dominant Oak Species

Seung-Yeon Lee, Eui-Joo Kim, Eung-Pill Lee1, Kyu-Tae Cho, Jae-Hoon Park, Young-Keun Lee2, Sang-Hoon Chung3, Yong-Sik Hong4, Jin-Hee Park5, Seung-Se Choi1, Hae-Ran Kim1, Young-Han You*
Department of Life Science, Kongju National University, Gongju 32588, Republic of Korea
1National Institute of Ecology, Seocheon 33657, Republic of Korea
2National Insititute of Forest Science, Forest Technology and Management, Pocheon 11186, Republic of Korea
3National Institute of Forest Science, Forest Restoration and Resource Management Division, Seoul 02455, Republic of Korea
4Sejong National Arboreum, Sejong 30106, Republic of Korea
5Nakdonggang National Institute of Biological Resources, Sangju 37242, Republic of Korea
*Corresponding author: Tel: +82-41-850-8508, Fax: +82-41-850-0957 E-mail: youeco21@kongju.ac.kr
05/12/2020 10/12/2020 11/12/2020

Abstract


The most important thing to successfully restore an oak forest is finding suitable climatic conditions and topographic factors for the oak species to be introduced. In this study, in order to find suitable environmental conditions for the five dominant oak trees on the Korean Peninsula, we carried out analysing the information on the location of forest vegetation on the Korean Peninsula. The range of annual mean temperature of the five oak trees was narrow in the order of Q. mongolica (7.7~14.3°C), Q. variabilis (9.2~13.8°C), Q. acutissima (10.5~14.3°C), Q. serrata (11.4~13.7°C), Q. aliena (11.0~12.9°C). The range of annual precipitation of oaks was narrow in order of Q. mongolica (1072.7~1780.9 mm), Q. variablis (1066.6~1554.9 mm), Q. acustissima (1036.5~1504.8 mm), Q. serrata (1062.6~1504.7 mm). The range of altitude was in order of Q. mongolica (147~1388 m), Q. serrata (93~950 m), Q. variabilis (90~913 m), Q. acustissima (60~516 m), Q. aliena (55~465 m). The range of slope was in the order of Q. mongolica (8~56°), Q. variabilis (5~52°), Q. serrata (11~45°), Q. aliena (15~38°), Q. acustissima (16~37°). These results are considered to be very useful in the case of ecological restoration using deciduous oak trees on the Korean Peninsula.



참나무 5종의 생태 복원 적지 추정을 위한 경제림 육성단지의 기후와 입지 요인 분석

이 승연, 김 의주, 이 응필1, 조 규태, 박 재훈, 이 영근2, 정 상훈3, 홍 용식4, 박 진희5, 최 승세1, 김 해란1, 유 영한*
국립공주대학교 생명과학과
1국립생태원
2국립산림과학원 산림육성·복원연구과
3국립산림과학원 산림기술경영연구소
4국립세종수목원
5국립낙동강생물자원관

초록


    Kongju National University(KNU)
    Project No. 2017-0170-01

    서 론

    산림은 천연자연자원으로 중요한 육상 생태자원이며, 최 근 환경변화에 큰 영향을 받아 임업분야는 새로운 변화의 시대를 맞이하게 되었다 (Yang and Kim, 2002). 산림은 경 영이라는 측면에서 ‘지속 가능한 생산’에서 ‘지속 가능한 산림생태계’를 강조하는 방향으로 전환되었다 (Vogt et al., 1997).

    우리나라 활엽수림은 전체 산림면적의 32% (2,028,855 ha) 정도되며, 재적은 약 263,738,277 m3에 달한다 (KFS, 2019). 또한 수종구성이 다양하여 생물다양성이 높고, 경 제적 가치가 높게 평가될 수 있는 잠재적 가치를 지닌다 (Yang and Kim, 2002). 따라서 이러한 활엽수림의 입지환 경 특성에 따른 생육현황을 파악하는 것은 산림경영에 있 어 안정성을 유지하면서 동시에 경제적 가치를 높이는 데 있어 매우 중요하다.

    우리나라 산림의 활엽수림 면적은 지속적으로 증가추세 에 있기 때문에 활엽수림의 고부가가치 이용을 위한 유형별 관리 기술이 개발이 필요하다. Bae et al. (2003)은 천연활엽 수림의 임분유형에 따른 무육시스템에 관한 연구를 수행하 였고, Han et al. (2013)은 상록활엽수림의 분포 및 군집구조 에 관현 연구를 수행하였으며, 그리고 Yang and Kim (2002) 은 천엽활엽수림의 우세종 및 우점 가능 수종 평가에 의한 경영대상 수종 선정방안에 대해 연구를 수행하였다. 이러한 연구들이 진행되었지만, 침엽수림에 대한 연구에 비해 천연 활엽수림에 대한 연구는 매우 미흡한 실정이다.

    활엽수는 과거 침엽수보다 가치가 매우 낮게 평가되었 지만, 근래에 와서 목재 가공기술이 발달함에 따라 활엽수 목질 (조직밀도, 색채, 나뭇결 등)이 침엽수보다 우수하다는 평가가 되었고 이에 사람들의 수요가 증가하였다 (Hong, 2016). 수요가 증가함에 따라 목재 가격이 높아지고 있으 며, 이에 따라 조림비용 또한 상승하고 있어 활엽수 천연 갱신에 대한 중요성도 높아지게 되었다. 따라서 임업경영, 목재생산 등이 원활이 추진될 수 있는 경제적 가치가 높 은 수종을 대상으로 보다 가치있는 자원으로 육성하기 위 하여 자연림을 대상으로 생육특성과 입지환경을 분석하는 것은 매우 중요하다.

    현재 산림청에서는 전국 산림을 대상으로 지역, 지형, 위 치적으로 제약을 받는 산림보다는 임업경영, 목재 생산 등 이 원활이 추진될 수 있는 산림을 대상으로 집단화하여 경 제림육성단지 (국유림, 사유림)를 조성하였다. 이에 본 연구 는 경제림육성단지 내 참나무림의 입지특성, 생장특성 등 임분 관리를 위한 기초 정보를 구축하기 위해 진행하게 되 었다.

    재료 및 방 법

    1. 연구대상지역

    본 자료에서 사용한 자료는 한반도 경제림육성단지내 참나무 5종의 중요치 합이 25% 이상인 임분 (635개, Fig. 1)을 대상으로 군집분석 (cluster analysis)을 통해 분류된 지점의 것을 이용한 것이다 (NFIS, 2019). 이 자료에서 참 나무가 우점하는 숲은 갈참나무군락 (Qal), 굴참나무군락 (Qv), 굴참나무-소나무군락 (Qv-Pd), 굴참나무-졸참나무군 락 (Qv-Qs), 떡갈나무군락 (Qd), 상수리나무군락 (Qa), 신갈 나무군락 (Qm), 신갈나무-굴참나무군락 (Qm-Qv), 신갈나 무-소나무군락 (Qm-Pd), 졸참나무군락 (Qs), 소나무-굴참나 무군락 (Pd-Qv), 소나무-신갈나무군락 (Pd-Qm), 그리고 잣 나무-신갈나무군락 (Pk-Qm) 등 총 13개이다 (NFIS, 2019) 의 유형으로 분류되었다 (Table 1).

    2. 기후와 지형 요인 수집

    연평균기온과 연강수량은 기상자료개방포털 (https:// data.kma.go.kr)에서 1971∼2014년 동안의 종관기상관측 (ASOS)의 실측치를 활용해 QGIS 2.18 프로그램의 보간법 (interpolation)을 이용하여 추출하였고, 해발고도와 경사도 는 국가산림자원조사 NIFS (2019)의 현장조사 실측자료를 이용하였다.

    본 연구에서는 산림에 미치는 환경요인인 연평균기온, 연강수량, 해발고도, 그리고 경사도의 경제림육성단지 내 참나무 6종 우점 군락별 분포역을 분석하고자 하였다.

    결과 및 고 찰

    1. 경제림육성단지 내 참나무 우점군락별 입지환경 분포역

    산림에서 일반적으로 수목은 주로 기온, 강수량, 바람 등과 같은 기후적 요인과 해발고도, 경사도, 토양 입지환 경 등과 같은 물리적 요인에 의해 영향을 받으며 (Schweingruber, 1988), 이로 인해 산림생태계를 구성하는 수목의 분포에 영향을 미친다 (Fang and Lechowicz, 2006;Yoon et al., 2013). 또한 Hong et al. (2019)은 DCCA 분석을 통해 임분의 분포에 영향을 미치는 주요 환경요인으로 해발고 도, 연평균기온, 연평균강수량, 그리고 경사도 등이 있다고 보고하였다.

    1) 연평균기온

    경제림육성단지 내 참나무 6종 우점 임분의 군락별 연평균기온 분포역을 분석한 결과, 갈참나무군락은 11.0~ 12.9°C, 굴참나무군락은 0.3~13.8°C, 굴참나무-소나무군 락은 9.2~13.5°C, 굴참나무-졸참나무군락은 10.4~13.7°C, 떡갈나무군락은 11.3°C, 상수리나무군락은 10.5~14.3°C, 신갈나무군락은 8.5~14.3°C, 신갈나무-굴참나무군락은 7.9~13.3°C, 신갈나무-소나무군락은 8.9~13.7°C, 졸참나 무군락은 11.4~13.7°C, 소나무-굴참나무군락은 10.0~ 14.4°C, 소나무-신갈나무군락은 10.2~13.4°C, 그리고 잣나 무-신갈나무군락은 9.0~13.9°C 이었다 (Fig. 2). 산림군락별 입지환경 분포역 범위를 비교한 결과, 연평균기온은 신갈 나무군락 (8.5~14.3°C)에서 가장 넓었으며, 떡갈나무군락 (11.3°C)에서 가장 좁았다 (Fig. 2).

    연평균기온을 기준으로 삼림대를 구분한 기존 연구에 의하면, 온대림은 5∼14°C (Jung and Lee, 1965;Yim, 1968) 와 5∼15°C 사이 (Uyeki, 1933)에 분포한다고 밝혔다. 또한 Yang (2001)은 온대림을 세분화하여 온대림 남부는 11∼ 13°C, 중부는 8∼11°C 그리고 북부는 5∼8°C로 구분하였 다. 본 산림군락들은 모두 온대림에 속하며, 갈참나무군락 은 온대림 남부에, 그 외 나머지는 온대림 중남부에 속하 였다.

    2) 연강수량

    경제림육성단지 내 참나무 6종 우점 임분의 군락별 연 강수량 분포역을 분석한 결과, 갈참나무군락은 1,077.7 ~1,398.0 mm, 굴참나무군락은 1,079.1~1,504.4 mm, 굴참 나무-소나무군락은 1,084.8~1,554.9 mm, 굴참나무-졸참 나무군락은 1,066.6~1,511.7 mm, 떡갈나무군락은 1,402.4 mm, 상수리나무군락은 1,036.5~1,504.8 mm, 신갈나무 군락은 1,084.6~1,726.1 mm, 신갈나무-굴참나무군락은 1,072.7~1,780.9 mm, 신갈나무-소나무군락은 1,075.3~ 1,621.3 mm, 졸참나무군락은 1,062.6~1,504.7 mm, 소나무- 굴참나무군락은 1,074.6~1,690.0 mm, 소나무-신갈나무군 락은 1,065.5~1,494.0 mm, 그리고 잣나무-신갈나무군락은 1,243.6~1,633.0 mm이었다 (Fig. 3). 산림군락별 입지환경 분포역 범위를 비교한 결과, 연강수량은 신갈나무-굴참나 무군락 (1,072.7~1,780.9 mm)에서 가장 넓었으며, 떡갈나 무군락 (1,402.4 mm)에서 가장 좁았다 (Fig. 3).

    앞서 보고하였듯이 남한은 온대림으로 구분되며 (Jung and Lee, 1965;Yim, 1968;Uyeki, 1933), 연강수량은 800~1,800 mm 정도이다 (Korea meteorological administration, 2019). 본 연구에서는 주로 고도가 높은 산지의 임 분 경우 연강수량이 낮고, 고도가 낮은 저지대의 남부쪽 또는 해양과 근접한 산림의 경우 연강수량이 높았다. 하지 만 연강수량에 의한 군락유형의 뚜렷한 구분은 없었는데 이는 군락별 임분의 넓은 지리적 분포로 인한 것으로 판 단된다. 따라서 연강수량은 군락유형의 구분을 짓는데 영 향력이 약한 것으로 판단된다. 또한 갈참나무 (Yim et al., 2012), 떡갈나무 (Kim et al., 2020), 그리고 졸참나무 (Yim et al., 2012)의 유식물을 이용하여 수분 구배에 따른 생육 을 비교한 연구에서도 수분이 영향을 끼치지 않는다고 보 고된 바 있다.

    3) 해발고도

    경제림육성단지 내 참나무 6종 우점 임분의 군락별 고 도 분포역을 분석한 결과, 갈참나무군락은 55~465 m, 굴 참나무군락은 99~823 m, 굴참나무-소나무군락은 90~913 m, 굴참나무-졸참나무군락은 158~850 m, 떡갈나무군락 은 610 m, 상수리나무군락은 60~516 m, 신갈나무군락은 230~1,388 m, 신갈나무-굴참나무군락은 147~987 m, 신갈 나무-소나무군락은 170~1112 m, 졸참나무군락은 93~950 m, 소나무-굴참나무군락은 32~900 m, 소나무-신갈나무림 은 185~998 m, 그리고 잣나무-신갈나무림은 136~881 m 이었다 (Fig. 4). 군락별 입지환경 분포역 범위를 비교한 결 과, 해발고도는 신갈나무군락 (230~1,388 m)에서 가장 넓 었으며, 떡갈나무군락 (610 m)에서 가장 좁았다 (Fig. 4).

    상수리나무군락은 남한 중부와 남부 지역의 대표적 도 시형 삼림이며 (Lee et al., 1993; Cho, 1997), 본 연구지역에 서는 인위적 교란이 심한 저지대의 인가 주변에 분포하였 다. Yang (2001)은 한반도 내 상수리나무가 고도 200∼400 m에 분포하며, 평균고도는 약 250 m라 보고하였는데 본 연구 결과와 유사하였다. 신갈나무군락은 해발고도가 높은 경기북부지역에 주로 분포하고 있었으며, 약 200~1,400 m 까지 넓게 분포하고 있었다. 이는 신갈나무군락이 환경적 응 범위가 넓다는 것을 의미하며, 또한 신갈나무는 건조한 산악 상부에서 극상림으로 발달하며 (Jang and Yim, 1985), 남한 중부와 남부 전 지역에 분포하고 있다고 보고된 바 있다 (Jung and Lee, 1965). Yang (2001)은 굴참나무림은 200∼400 m 사이에, 졸참나무림은 400∼800 m 사이에 분 포한다 보고 하였다. You et al. (1995)은 광릉 용암산에서 저지대의 인위적 교란으로 생성된 숲 틈 (forest gap)에 설 치류가 졸참나무의 도토리를 토양에 묻음으로써 졸참나무 가 우점한다 보고하였다. Byeon et al. (1998) 등은 굴참나 무림의 최적 고도는 400∼600 m이며, 고도 600 m 부근에 서는 졸참나무와 혼생하고, 350∼400 m에서는 소나무와 혼생한다고 보고된 바, 본 연구 결과와 유사하였다. Yang (2001)은 소나무 해발고도 분포역이 0~1,725 m로 남한 전 지역에 분포한다고 보고하였지만, 본 연구에서는 해발고도 1,000 m 이하인 지역에서 분포하였다. 그리고 소나무와 잣 나무 최우점군락은 교목층 및 하층식생에 주로 굴참나무 와 신갈나무가 우점하여 굴참나무군락 또는 신갈나무군락 으로 바뀔 것으로 예상된다.

    4) 경사도

    경제림육성단지 내 참나무 6종 우점 임분의 군락별 경 사도 분포역을 분석한 결과, 갈참나무군락은 15~38°, 굴참 나무군락은 11~52°, 굴참나무-소나무군락은 5~46°, 굴참 나무-졸참나무군락은 10~42°, 떡갈나무군락은 37°, 상수 리나무군락은 16~37°, 신갈나무군락은 8~56°, 신갈나무- 굴참나무군락은 13~56°, 신갈나무-소나무군락은 10~51°, 졸참나무군락은 11~45°, 소나무-굴참나무군락은 6~49°, 소나무-신갈나무군락은 15~47°, 그리고 잣나무-신갈나무 군락은 8~45°이었다 (Fig. 5). 군락별 입지환경 분포역 범 위를 비교한 결과, 경사도는 신갈나무군락 (8~56°)에서 가 장 넓었으며, 떡갈나무군락 (37°)에서 가장 좁았다 (Fig. 5).

    Yang (2001)은 한반도의 신갈나무림이 평균 경사도 11~35°에서 분포한다고 보고하였고, Lee et al. (1999)은 백운산에서 신갈나무가 경사도가 높은 계곡부 또는 산정 부에 분포한다고 보고 하였다. 본 연구에서는 신갈나무림 의 경사도 분포역은 8~56° 더 넓었는데, 이는 신갈나무 가 지형에 대한 환경적응력이 더 높아진 것으로 판단된 다. 그리고 한반도에서 소나무가 우점하는 림은 경사도가 0~61°까지 분포한다고 보고되었는데 (Yang, 2001), 이는 본 연구결과와 유사하였다.

    2. 주요 환경요인의 참나무 생태 지위

    경제림육성단지내 참나무 6종의 환경 분포역을 분석한 결과, 갈참나무는 고도 55~465 m, 경사도 15~38°, 연평 균기온 11.0~12.9°C, 그리고 연강수량 1,077.7~1,398.0 mm에 분포하였다. 굴참나무는 고도 90~913 m, 경사도 5~52°, 연평균기온 9.2~13.8°C, 그리고 연강수량 1,066.6 ~1,554.9 mm에 분포하였다. 떡갈나무는 고도 610 m, 경 사도 37°, 연평균기온 11.3°C, 그리고 연강수량 1,402.4 mm에 분포하였다. 상수리나무는 고도 60~516 m, 경사 도 16~37°, 연평균기온 10.5~14.3°C, 그리고 연강수량 1,036.5~1,504.8 mm에 분포하였다. 신갈나무는 고도 147 ~1,388 m, 경사도 8~56°, 연평균기온 7.7~14.3°C, 그리고 연강수량 1,072.7~1,780.9 mm에 분포하였다. 졸참나무는 고도 93~950 m, 경사도 11~45°, 연평균기온 11.4~13.7 °C, 그리고 연강수량 1,062.6~1,504.7 mm에 분포하였다 (Table 2, Fig. 6). 환경요인 간 상관관계에 따른 경제림육 성단지내 참나무 5종 (떡갈나무는 출현한 임분수가 1개라 제외)의 공통 분포역을 분석하였다. 그 결과, 참나무 5종 의 공통 입지환경 분포역은 고도 184.1~467.6 m, 경사도 15.4~36.6°, 연평균기온 11.48~12.97°C, 그리고 연강수량 1068.1~1,395.3 mm이었다 (Fig. 6).

    굴참나무 (Cho et al., 2013), 떡갈나무 (Kim et al., 2020), 상수리나무 (Cho et al., 2013), 신갈나무 (Cho, 2014), 그리 고 졸참나무 (Cho et al., 2014)의 초기 유식물을 이용하여 생태적 지위를 비교한 결과, 광 조건에서는 굴참나무, 떡갈 나무, 상수리나무, 신갈나무, 졸참나무 순으로 넓었으며, 수 분 조건에서는 떡갈나무, 굴참나무, 상수리나무, 신갈나무, 졸참나무 순으로 넓었다. 본 연구에서 광 조건과 수분 조 건이랑 관련 있는 연평균기온과 연강수량을 통해 비교한 결과 상이한 결과를 나타내고 있었다. 이는 초기 유식물이 성장함에 따라 환경에 대한 내성이 달라지기 때문으로 판 단된다.

    결 론

    본 연구는 한국 전체 산림을 대상으로 조사한 객관적인 자료를 이용하여 경제림육성단지 내 참나무림의 임분 관 리를 위한 기초 정보를 구축하기 위해 유형을 분류하고, 입지환경조건을 분석하였다. 환경분포범위는 신갈나무림 이 가장 넓었고, 떡갈나무림이 가장 좁았다. 이는 신갈나무 가 지형적 요인 및 기후요인과 관련된 환경적응 범위가 넓 다는 것을 의미하며, 추후 경제림육성단지 내 신갈나무의 우점범위가 넓어질 것으로 예상된다. 반면 떡갈나무는 환 경적응범위가 매우 좁아 추후 경제림육성단지 내에서 쇠 퇴되어 관리가 필요하며, 본 연구의 참나무 공통 분포역 자료를 이용하여 경제림육성단지를 관리 시 유용할 것으 로 판단된다.

    저자 정보

    이승연 (국립공주대학교 박사), 김의주 (국립공주 대학교 박사과정), 이응필 (국립생태원 연구원), 조규태 (국 립공주대학교 겸임교수), 박재훈 (국립공주대학교 박사), 이 영근 (국립산림과학원 연구관), 정상훈 (국립산림과학원 연 구사), 홍용식 (국립세종수목원 연구원), 박진희 (국립낙동 강생물자원관 연구원), 최승세 (국립생태원 연구원), 김해란 (국립생태원 연구원), 유영한 (국립공주대학교 교수)

    저자기여도

    개념설정: 유영한, 김해란, 이승연, 홍용식, 방 법론 및 분석: 이승연, 홍용식, 김의주, 이응필, 조규태, 박재 훈, 김해란, 실험 및 자료제공: 이승연, 홍용식, 이응필, 이영 근, 김의주, 원고 초안작성: 이승연, 홍용식, 정상훈, 원고교 정 및 검토: 최승세, 박진희, 김해란, 이영근, 유영한, 조규태

    이해관계

    이 논문에는 이해관계 충돌의 여지가 없음.

    연구비

    이 논문은 2017년 공주대학교 교내 학술비 연구지 원에 의하여 연구되었음(Project No. 2017-0170-01).

    Figure

    KSL-53-4-427_F1.gif

    The map showing investigated stands which are dominated by six oak species in economical forest growing sites in Korea (N=635).

    KSL-53-4-427_F2.gif

    Boxplot showing annual mean temperature distribution range of 13 communities which are dominated by six oak species in economical forest growing sites. The x-mark represent average values, boxes 25~75% of values, whiskers extend to the highest value within 1.5 times the inter quartile range, and dots are values outside the range defined by the whiskers.

    KSL-53-4-427_F3.gif

    Boxplot showing annual precipitation distribution range of 13 communities which are dominated by six oak species in economical forest growing sites. The x-mark represent average values, boxes 25~75% of values, whiskers extend to the highest value within 1.5 times the inter quartile range, and dots are values outside the range defined by the whiskers.

    KSL-53-4-427_F4.gif

    Boxplot showing altitude distribution range of 13 communities which are dominated by six oak species in economical forest growing sites. The x-mark represent average values, boxes 25~75% of values, whiskers extend to the highest value within 1.5 times the inter quartile range, and dots are values outside the range defined by the whiskers.

    KSL-53-4-427_F5.gif

    Boxplot showing annual slope distribution range of 13 communities which are dominated by six oak species in economical forest growing sites. The x-mark represent average values, boxes 25~75% of values, whiskers extend to the highest value within 1.5 times the inter quartile range, and dots are values outside the range defined by the whiskers.

    KSL-53-4-427_F6.gif

    Environment distribution range of five species oak in economical forest growing sites according to the correlation between environmental factors (Q.al=Quercus aliena, Q.v=Quercus varibilis, Q.a=Quercus acutissima, Q.m=Quercus mongolica, Q.s=Quercus serrata).

    Table

    Forest community name and distribution ratio of 13 communities which are dominated by six oak species in economical forest growing sites.

    Environment distribution range of six species oak in economical forest growing sites.

    Reference

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