서 론

낙엽송(Larix kaemferi)은 지난 40여년간 20억본 이상이 조림된 우리나라의 대표적인 주요 조림수종이다(Bae and Lee, 2006; KFS, 2011). 그러나 1980년대까지 지속된 대면적 개벌과 단순림을 조성하는 조림정책은 조림수종의 생태적 특성이 조림지의 환경조건과 부합되지 않고 지속적인 무육 관리가 부실하여 전생수의 실생묘 등에 밀려 조림실패지가 늘어나고 있다. 인공림에 비해 천연활엽수림은 매우 복잡한 구조와 기능을 갖는다. 이러한 복잡한 구조와 기능을 발생시 키는 원인으로는 수종의 분포와 생육 양상의 차이, 경쟁 등 수종 내적 요인과 수종들의 생육과 직접적으로 관련된 광도, 바람, 수분, 토양무기질 등 주변 환경 요인들의 변이를 고려 할 수 있다(Kim et al., 1999; Rowe, 1984). 수종 내적 요인은 주변 환경 요인들에 대한 수종 등의 적응과정을 통해 변화되 며, 환경 요인들도 장기적으로 구성 수종의 영향을 받기 때 문에 수종과 환경은 상호의존적이라 할 수 있다. 인공림에 비해서 생태적으로 훨씬 복잡한 구조와 기능을 갖고 있는 천연활엽수림은 과거 오랫동안 활잡림으로 취급되어 별다 른 주목을 받지 못하였으나, 최근 그 환경적·경제적 가치의 재평가에 의해서 그 중요성이 부각되고 있다. 지역적 특성을 고려하지 않고 식재되었던 인공조림지의 천연활엽수와의 경쟁은 앞으로 더욱 심해질 것으로 판단되며 이러한 숲을 좀 더 효율적으로 관리하기 위한 여러 가지 다양한 산림작업 이 필요한 시기가 도래하였다고 판단된다.

국립공원 내 인공림은 자연식생과의 경관적 이질감을 야 기시키고, 단일종으로 구성된 단층 식생구조의 침엽수림은 낮은 광투과율과 타감작용으로 생물종다양성을 저하시키 고 있다. 국립공원의 인공림은 다층구조의 고유한 식물생태 계로 복원하여 생물다양성이 풍부하고 다양한 야생동식물 이 서식할 수 있는 공원으로 유지해야 자연보전과 현명한 이용이라는 국립공원 관리 목표에 부합된다고 할 수 있다 (Kim and Lee, 2012).

이처럼 인공림의 생태적 복원에 관한 연구는 도시림지역 에서 선행되었는데 식물군집구조분석과 토양분석을 기초로 잠재식생 및 생태적 특성을 파악하고, 생태적 천이단계의 목 표를 설정하여 인공림을 단계별로 간벌하여 급격한 식생구 조의 변화를 야기시키지 않으면서 생태적 천이를 유도해야 한다고 하였다(Lee et al., 1995). 일반적으로 간벌은 토양과 생육 환경을 개선시켜 임목의 생장을 증진시키는 것으로 알 려져 있으며(Hwang and Son, 2006; Park et al., 2007) 더불어 산림지역에서 Bae et al. 2010)은 간벌 후 토양 온도, 수분, 광 유효도, 직경생장 변화에 대해 연구하였으며, 잣나무 임분 의 총 수확량을 최대로 하기 위해 1차 간벌은 30% 정도, 2차 간벌은 50% 정도의 수준에서 시행하는 pathway 선정 연구 (Woo and Jang, 2009), 잣나무 및 전나무림에서 가지치기가 수관저유량, 임내우 및 차단손실량에 미치는 영향을 연구 (Kim et al., 2004), 간벌강도 및 주기에 따른 동적 흉고직경 생장예측 모형 개발 연구(Kim et al., 2012) 등 인공림의 식생 구조 연구는 일부 진행되었으나 벌채나 간벌이후의 활엽수 갱신에 대한 연구는 이루어지지 않았다.

본 연구는 국립공원 내 분포하는 인공조림지를 천연활엽 수림으로 임분전환 유도의 기초자료로 활용하고자 오대산국 립공원내 월정사지역 낙엽송 조림지를 대상으로 솎아베기 (간벌) 밀도에 따른 활엽수 천연갱신 변화양상을 연구하였다.

연구방법

1연구대상지

조사대상지는 오대산국립공원내 월정사 인근 낙엽송 조 림지에 침입하여 생육하고 있는 활엽수를 제외하고 낙엽송 만을 대상으로 2009년 30%, 50%, 70%로 차이를 두고 각각 약 1ha 크기로 벌채한 뒤 2010부터 2013년까지 매년 6월과 9월에 년 2회 식생조사 및 치수 발생 및 고사량 변화 조사를 실시하였다. 오대산국립공원내 월정사 지구의 밀도 처리별 조사구는 Figure 1과 같다.

2조사방법

약 1.5ha 정도의 크기로 조성된 30%, 50%, 70%벌채지 내에 400m² 크기의 고정조사구를 각 벌채구당 2곳씩 설치 하였다. 또한 이 고정조사구 내에 200m² 크기의 치수변화 모니터링 조사구와 10m² 크기의 초본류 변화 모니터링 조 사구를 설치하였다. 조사구내 발생된 교목성, 관목성 활엽 수 치수에 각각 지정 번호와 소형 표시 깃발을 꽂아 년도별 발생량 및 고사량을 조사하였다. 또한 조사구의 환경인자인 해발고, 경사, 사면방위, 토양 A층 두께, 낙엽층의 두께, 토 양 pH 변화를 조사하였다.

3산림군집구조 분석

연구 대상지 벌채전·후의 산림군집구조를 비교하기 위하 여 각 벌채 밀도별 식생조사를 실시하였으며, 각 수종별 상 대밀도, 상대피도(흉고 단면적) 및 I.P., M.I.P를 계산하여 벌채 전과 벌채 후의 식생의 변화를 비교 분석하였다(Curtis and Mclntosh 1951; Greig-Smith,1983).

결과 및 고찰

1조사지의 임상 개황

조사구들은 해발 679~730m사이에 분포하며 경사는 32~38°의 급경사를 보이고 있는 지역에 위치하고 있다 (Table 1). 토양산도는 pH 4.4~5.1의 범위를 나타내며, 낙엽 퇴는 1~3㎝, 토양 A층은 1~2㎝로 조사되었다. 조사구가 경사가 급한 산복사면에 위치하고 있으나 조사지 전면으로 오대천이 흐르고 있으며 또한 조사지내에 소규모의 산간계 류가 자리하고 있어 30%, 50% 벌채지의 경우 충분한 토양 수분을 가진 것으로 판단되었다. 그러나 70%벌채지의 경우 약한 능선부에 위치하고 있었으며, 강도의 간벌로 인해 임 상(forest floor)의 나출이 심하여 상대적으로 다른 벌채지에 비해 토양수분이 건조한 것으로 판단된다.

각 밀도별 벌채지는 낙엽송만을 대상으로 벌채를 실시하 였으며, 대경목의 낙엽송이 벌채되는 과정 중 많은 양의 소 경급 활엽수들이 피해를 받았다.

2식생구조

1)30% 벌채 전 ․ 후 중요도 값의 변화

30%벌채 전과 후의 중요도 값을 살펴보면(Table 2) 평균 상대우점치 분석에서 낙엽송이 44.8%로 가장 높은 평균상 대우점치를 나타냈으며, 잣나무가 15.6%로 그 다음이었다. 낙엽송이 식재된 이후 지속적으로 활엽수가 침입하여 낙엽 송과 부분적으로 경쟁을 하고 있는 상태였다. 하층에는 조 릿대가 분포하고 있어 유입된 종자들이 발아하는데 방해요 인으로 작용하고 있었다. 벌채 후 낙엽송의 평균상대우점치 가 44.8%에서 24.4%로 감소했으며, 수종의 개체수도 31종 에서 16종으로 감소하였다. 이는 벌채와 임외 반출 과정 중 벌채목이 중층과 하층의 활엽수들에 상당부분 영향을 준 것으로 판단된다.

2)50% 벌채 전 ․ 후 중요도 값의 변화

50%벌채 전․후의 식생구조 차이를 Table 3에 나타냈다. 벌채 전 낙엽송이 평균상대우점치 44.1%로 우점하는 임분 이었다. 낙엽송과 함께 고로쇠나무가 상층에 1.8% 정도 나 타나고 있으며 중층과 하층에 34.0%와 16.5%의 비율로 나 타나 고로쇠나무가 침입하여 상층으로의 세력 확장이 진행 되고 있는 것으로 분석되었다. 더불어 중층과 하층에 개암 나무, 당단풍나무, 개회나무 등이 생육하고 있다.

벌채 전 낙엽송의 평균상대우점치는 44.1%에서 벌채 후 35.4%로 감소하였다. 전체 수종의 개체수는 25종에서 21종 으로 약간 감소하였다.

3)70% 벌채 전 ․ 후 중요도 값의 변화

70%벌채 조사구의 식생구조는 벌채 전 낙엽송이 56%로 상당히 높은 값의 평균상대우점치를 나타냈으며, 그 외에 산벚나무가 단목 형태로 상층을 함께 우점하고 있다(Table 4). 상층으로의 진입 가능성이 있는 중층의 교목성 수종으 로 고로쇠나무, 거제수나무, 층층나무, 졸참나무, 전나무 등 이 생육하고 있었으나 각 수종의 평균상대우점치 1.3% 내 외로 낮은 값을 나타내 일정 시간 천이의 과정을 모니터링 할 필요성이 있다. 낙엽송의 평균상대우점치가 상층에서는 94%, 중층에서는 36%로 나타나 이로 인해 활엽수종의 침 입이 거의 발생되지 않는 지역이었다.

벌채 후 낙엽송의 평균상대우점치는 56%에서 31.3%으 로 감소하였으며 상층으로의 진입이 가능한 고로쇠나무, 층 층나무 등의 평균상대우점치가 상대적으로 상승하였다.

3벌채 밀도별 치수발생량 변화 및 고사율

각 벌채지별 3년간 치수발생량의 변화를 살펴보면(Table 5), 30%벌채구에서는 고추나무(131본) 등의 관목과 복자기 나무(22본), 층층나무(25본), 물푸레나무(31본), 귀룽나무 (66본) 등 교목성 치수들이 상당수 유입되고 있다. 그러나 유입된 목본류중 교목성 수종 대부분이 초본과의 경쟁에서 도태되어 고사하고 있으나 고추나무, 지렁쿠나무 등은 지속 적으로 높은 생존율을 보였다. 교목성 수종 중 귀룽나무와 물푸레나무의 경우 치수발생량 및 생존율이 높아 일정 시간 경과 후 하층 식생을 차지할 것으로 기대된다. 50% 벌채구 는 30% 벌채지에 비해 치수의 발생량과 초본류의 발생량이 상당히 저조한 것으로 조사되었다. 상층부에 활엽수가 군상 으로 존치되어 이들의 종자가 임상으로 유입되고 있지만 임상에 생육하는 조릿대의 영향으로 발생량이 감소된 것으 로 판단된다. 이처럼 낙엽송림의 활엽수림으로의 유도뿐만 아니라 활엽수의 천연갱신 유도시 임상에 생육하는 조릿대 의 제거는 필수적이라 판단된다. 발생된 치수 중 가장 큰 비율을 나타낸 것이 고추나무(151본)와 관목류인 국수나무 (39본)이며 교목성 수종 중에는 귀룽나무가 22본, 층층나무 14본, 물푸레나무가 13본이 발생되었다. 특이할 만한 것은 전나무 치수가 5본 생육하고 있었다. 70% 벌채구는 벌채 후 거의 전광에 가까운 광의 유입으로 조릿대가 번성하여 교목성수종의 발아량이 매우 저조한 것으로 조사되었다. 귀 룽나무, 층층나무 등 교목성 수종의 치수 발생량은 3년 동안 10개체 이하로 매우 저조하였다. 그러나 관목성 수종인 국 수나무의 경우 벌채 후 3년 경과한 2013년 308개체가 발생 되었다. 또한 강한 광을 선호하여 산림벌채후 발생된 공간 이나 임도의 절․성토면에 주로 발생되는 두릅나무의 개체수 가 2012년에 103개체, 2013년에 75개체로 나타났다. 두릅 나무의 경우 초기 생장이 우수하여 하층의 대부분이 두릅나 무로 잠식될 것으로 판단된다. 이처럼 강도의 벌채로 임상 으로 유입되는 전광에 가까운 광으로 인해 조릿대와 두릅나 무의 번성은 한동안 지속될 것으로 판단되며 이로 인해 원 래 목적으로 하였던 활엽수 치수의 발생이 거의 이루어지지 못할 것으로 보여진다. 이와 같은 결과는 Lefranҫois et al(2008)이 수관하부에 도달하는 광은 산림의 동적 활동에 중요한 역할을 담당하는데, 주로 기후 조건과 하늘에서의 태양 위치 그리고 상위 수관층의 특성 및 개체목 간 수관 사이의 틈 등에 의해 주로 영향을 받는다고 하였으며, Wang et al.(1995)이 개체목 제거로 인한 수관 소개로 임분 내 미기후 조건들을 변화시켜 남아있는 개체들의 생태․생리적 기능들에 영향을 미친다고 연구한 내용과 비슷하게 소규모 지역별로 다양한 수종의 유입이 이루어지고 있었으며, 계절 별․년도별로 상층 활엽수의 숲 틈으로의 급격한 생장 및 초 본과의 경쟁 등에 의한 광조건의 변화 등 활엽수종의 발생 과 고사가 빠르게 나타나고 있었다.

더불어 각 벌채구별 평균 고사율은 30% 벌채구에서 9.43%, 50% 벌채구에서 12.72%, 70% 벌채구에서 8.33%로 나타 났다. 각 벌채구별 고사율은 통계적 유의성이 인정되지 않 아 별도의 표시는 하지 않았지만 약 10%내외의 고사율을 보였다(Figure 2)Table 6.

밀도처리별 발생된 총 개체수를 Figure 3에 나타냈다. 30% 벌채구의 경우 벌채 1년 경과 후 91개체의 목본류가 나타나고 있었으며, 이후 급격히 증가하여 2012년에 303개 체, 2013년에 470개체가 발생하였다. 50% 벌채구의 경우 벌채 1년 후인 2011년 106개체에서 2012년 315개체로 급 격히 증가하였으며 이후 2013년에는 468개체까지 증가하 였다. 70% 벌채구의 경우 30%나 50% 벌채구와는 다른 경 향을 나타냈는데, 2011년 190개체가 나타났으나 2012년 804개체로 폭발적인 증가를 보였다. 그러나 2013년에는 오 히려 개체수가 감소하여 674개체가 나타났다.

처리구별 통계적 유의성은 인정되지 않았으나 년도별 개 체수 변화는 어느 정도 나타남을 알 수 있었다. 이렇게 밀도 벌채구별 차이는 통계적 유의성이 나타나지 않았지만, 새롭 게 발생된 치수의 수종별 차이는 벌채구별로 다양한 경향을 나타냈다. 이처럼 다양한 변화를 나타내는 것은 간벌 후 임 분의 생장에 수종, 경급, 임분밀도 등에 따른 생물적 인자들 과 표고, 지형, 토성, 국지 기상 등의 비생물적 인자들이 복합 적으로 영향을 미치고 있기 때문으로 판단된다(Hamilton, 1981; Nowak, 1996). 복잡한 환경요인이 처리구에 작용하 는 만큼 밀도별 벌채 후 3년이라는 단기간에 임내로 유입되 는 활엽수의 변화상을 정확히 판단하기에는 부족한 것으로 생각된다.

처리구별 초본류의 변화는 30% 벌채구에서는 2013년에 10종 578개체가 나타났으며 그 중 황새냉이(97개체), 광대 수염(211개체), 여뀌(185개체)의 밀도가 높은 것으로 조사 되었다(Tabel 6). 50% 벌채구에서는 2013년에 9종 193개 체가 나타나고 있으며 이 중 오리방풀(51개체), 뽀리뱅이 (129개체)의 밀도가 높은 것으로 조사되었다. 70% 벌채구 에서는 2013년 1종 2개체만이 나타나 초본류의 발생이 거 의 없는 것으로 나타났다. 이는 강한 강도의 벌채로 임상이 전광에 노출됨으로 인해 수분의 부족이 가장 큰 요인인 것 으로 판단된다. 더불어 조릿대와 두릅나무의 번성이 초본류 의 발아에 영향을 준 것으로 판단된다. 초본류의 발생 경향 은 다양한 주변 환경에 민감하게 반응하므로 토양수분, 토 양온도, 광량의 변화 등 다양한 환경요인에 대한 보다 정확 한 모니터링이 수반되어야 할 것으로 판단된다.