서 론

백두대간의 개념은 신라 말엽부터 고려 초기를 거쳐 조선시대에 완성된 고유의 지형 해석 방법으로(Shin, 2004) 백두산 병사봉(2,744m)을 시작으로 두류산(2,309m), 금강산(1,638m), 오대산(1,563m) 등을 거쳐 지리산 천왕봉(1,915m)으로 이어지는 산계와 수계가 결합된 약 1,400㎞에 이르는 우리나라의 가장 큰 산줄기를 말한다.

신갈나무(Q. mongolica Fisch. ex Ledeb.)는 백두대간보 호지역 대표 수종으로 현존식생 면적의 약 53.71%(Korea Forest Sevice, 2015)를 차지하고 있으며, 우리나라 중부와 남부 전 지역에 분포하고 있다(Jung and Lee, 1965). 식물구계상 중부아구와 남부아구 고지대에 분포하고 있으며(Lee and Yim, 2002), 해발고 100m부터 1,800m까지 분포하고 (Jung and Lee, 1965), 높은 산지에서는 순림을 형성하기도 한다(Kim and Kim, 2011). 신갈나무는 생태적 지위폭(ecological niche breadth)이 넓은 수종으로 우리나라 산림에서 가장 대표적인 수종이며, 우리나라에 분포하는 동아시아지역 특산종으로 최근 전 세계적 기후변화 영향 평가를 위한 생물학적 지표로 널리 활용되고 있는 식물계절 관찰종으로 모니터링 되고 있어, 신갈나무군락의 발달단계에서 중요성이 커지고 있다(Kim, 2017).

신갈나무에 대한 식물군락 특성 연구는 1980년대 중반부터 2000년대 초반까지 여러 학자들에 의해 다양한 지역과 주요 산지를 대상으로 군락구조 특성, 신갈나무 분포, 생장특 성, 토양환경과의 관계, 해발고와의 관계 등의 연구가 활발하게 진행되었다(Kim, 2017). 식물사회학적 방법에 따른 식생 구조를 분석한 연구(Jang and Song 1997a; Song, 1997; Jang and Song, 1997b; Kim, 2017) 및 종조성 및 종다양성 등을 포함한 식생구조 특성에 관한 연구(Lim et al., 1986; Lee, 1992; Nam, 1992; Kim and Kim, 1995; Jang, 1996; Jang and Song, 1997; Kim, 2000; Park, 2007; Seol, 2008; Kim, 2009; Kim et al., 2011b; Jeong and Oh, 2013; Cheon et al., 2014; Jung, 2017; Kim, 2017; Park et al., 2019), 해발고도별 연구(Lee et al., 1994; Lee et al. 1998, Lim et al., 1986) 신갈나무와 토양과의 관계 연구(Chun, 1993; Lee et al., 1998a; 1998b; Park and Jang, 1998; Kang and Han, 2004; Um, 2014; Kim et al., 1999; Park and Jang, 1999), 신갈나무의 생장 연구(Seo and Park, 2010), 환경과의 상관관계 연구(Song, 1990; Song et al., 1995; Song et al., 1998) 등 다양한 연구가 진행되었다.

신갈나무와 관련된 다양한 연구가 진행되었으나 대부분 일부 지역을 대상으로 실시된 연구(Kang et al., 2020)로 약 701㎞에 달하는 긴 구간과 다양한 해발고의 산지를 연구한 사례는 드물다. 또한, 위도와 고도에 따라 아고산기후부터 난대기후까지 다양한 기후대가 분포하지만, 이들 간의 연결성을 고려한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 백두대간보호지역에 생육하는 신갈나무우점군락을 대상으로 지리적 종조성과 분포관계를 분석하여 향후 백두대간보호지역의 신갈나무군락 식생환경 및 기후변화에 대응을 위한 기초자료로 활용될 것을 기대한다.

연구방법

1. 연구대상지 및 연구범위

본 연구는 백두대간보호지역 일대의 식생 상황을 파악하 기 위해, 보호지역 내에서 식생의 특이성, 자연공원 및 보호 지역 지정 여부, 환경 조건 등을 종합적으로 고려하여 대상 지역을 선정하였다. 각 구간의 현존식생도 및 임상도를 분석 하여 식재지를 구분하였으며, 생태자연도 1등급 지역, 녹지 자연도 8등급 지역 이상에 대하여 조사를 실시하였다. 총 34개 주요 거점산 및 산봉우리(향로봉, 설악산, 점봉산, 갈전곡봉, 응복산, 오대산, 석병산, 청옥산, 덕항산, 함백산, 태백산, 조항산, 대야산, 장성봉, 희양산, 조령산, 포함산, 탄항산, 대미산, 소백산, 선달산, 속리산, 백학산, 용문산, 난함산, 백수리산, 대덕산, 덕유산, 남덕유산, 삼봉산, 백운산, 월경산, 고남산, 지리산)를 중점조사지(Figure 1)로 선정해 2011 년부터 2016년까지 식생조사를 실시하였다(Kim, 2017). 백두대간보호지역의 식생조사 구간은 중점조사지의 대표적인 산을 중심으로 보호구역 좌우 구간을 해발고가 하강하는 재 또는 고개까지로 설정하였다(Park and Oh, 2015), 백두대간보호지역 남한지역을 대상으로 수평적 분포특성을 파악하기 위해 위도 37°이상(A권역), 36~37°미만(B권역), 36°미만(C권역) 3개 권역으로 구분하였다. 총 496개의 방형구 (20m×20m)를 설치하였으며, 이 중 교목층의 상대우점치가 70이상인 신갈나무우점군락을 대상으로 연구범위를 설정하였다(Kim, 2017). 이에 따라 34개 중점조사지역 496개 방형구 중 141개 방형구의 식생조사 데이터를 이용하였다.

2. 조사 및 분석 방법

식생조사는 중첩방형구법으로 보호구역내에 방형구를 설치하여 수관층위별 8m 이상 교목층, 2~8m 미만 아교목층, 2m 미만 관목층으로 구분하여 측정하였다. 교목층 20m×20m (400㎡), 아교목층은 교목층 조사구를 사분면으로 나누었을 때 군락구조를 대표할 수 있는 사분면중 한 곳을 선택하여 10m×10m(100㎡)으로 조사하였다. 관목층은 아교목층 조사구의 끝지점 중 하나를 포함하도록 하며, 주변 식생과 유사한 현재의 군락을 대표할 수 있는 곳을 선정하여 4m×4m(16㎡) 크기로 방형구 내의 목본수종을 대상으로 수종명과 규격을 조사하였다. 교목층과 아교목층은 출현하는 수목의 흉고직경을 기준으로 측정하였으며, 관목층은 수관폭(장변×단변)을 기준으로 조사하였다. 그 외 층위별 평균수고와 평균식피율을 조사 하였으며, 각 조사지의 환경요인을 파악하기 위해 해발고, 사면방향, 경사도 등을 현장에서 조사하였다(Kim, 2017;Kang et al., 2020). 신갈나무 특성 분석을 위해 환경요인 분석 중 사면방향은 각 대상지에서 8방위로 조사한 결과를 4방위(N, E, S, W)를 기준으로 하여 통합하였다. 북서방향과 남서방향의 각 사면은 우리나라의 남북으로 뻗은 산지와 편서풍의 영향으로 기온 변화 패턴의 유사성이 있으므로 (Lee and Heo, 1999), 북서방향은 북, 남서방향은 서, 남동 방향은 남, 북동방향은 동으로 통합하였다(Kim, 2013).

식생조사 자료를 토대로 각 수종의 상대적 우세를 비교하기 위하여 Curtis and McIntosh(1951)의 중요치(Importance Value; I.V.)를 통합하여 백분율로 나타낸 상대우점치(Brower and Zar, 1977)를 수관층위별로 분석하였다. 상대우점치(Importance Value; I.V.)는 (상대밀도 + 상대피도)/2로 계산 하였으며, 개체들의 크기를 고려하여 수관층위별로 가중치를 부여한 (교목층 I.V.×3 + 아교목층 I.V.×2 + 관목층 I.V. × 1)/6으로 평균상대우점치(Mean Importance Value; M.I.V.) 를 구하였다(Park, 1985). 식생조사 자료를 바탕으로 식물군락별 특성을 알아보기 위해 식물군락을 그룹화하여 지역별 식생 구조를 파악했으며, 동시에 TWINSPAN 에 의한 군집분석 (classification analysis)(Hill, 1979b)을 통해 141개 조사구의 식생조사 자료를 4개의 식물군락으로 그룹화하여 식생구조를 파악하였다. 그룹화된 군락의 분포 특성을 알아보기 위해 DCA ordination(Hill, 1979a)분석을 함께 실시하였다. 식생 자료를 토대로 지역 및 군락별 유사도를 비교 분석하였으며, 그룹화된 조사지별로 종구성의 다양한 정도를 나타내는 척도인 종다양도는 Shannon의 수식(Pielou, 1975)을 이용하여 종다양도(Species Diversity, H′), 균재도(Evenness, J′), 우점도(Dominance, D)를 계산하였다. 종다양도(species diversity)는 한 군락 내에 다수의 종들이 비슷한 개체로 출현하면 종다양도가 높고, 반대로 소수의 종이 출현하거나 소수의 종이 상대적으로 많은 개체수를 차지하는 군락은 종다양도가 낮다고 볼 수 있다(Lee et al., 2024). 이는 동시에 개체가 얼마나 고르게 분포하는가를 나타내는 균재도가 적용된 척도로 그 값이 1에 가까울수록 종별 개체수가 균일한 상태임을 나타낸다(Brower and Zar, 1977). 조사구 단위면적당(400m²) 분석을 통해 종수 및 개체수, 수고, 연륜분석을 실시하여 신갈나무군락의 식생환경 및 천이 양상을 살펴보았다.

결과 및 고찰

1. 조사지 개황

백두대간보호지역 3개 권역(A, B, C권역) 중 신갈나무군락이 나타나는 중점조사지점을 대상으로 조사지 개황을 살펴보았다. 조사구는 해발고 504∼1,507m 까지 폭이 넓게 나타났으며, 모든 사면방향에서 조사되었다. 경사는 5∼50°의 완경사지부터 절험지까지 분포하였고 종수는 3∼26종이 출현하였다. 교목층 평균수고는 8.0∼20.8m, 아교목층은 2.0∼7.7m, 관목층은 0.2∼1.9m 범위였다. 평균흉고직경은 교목층이 10.2∼39.8 ㎝, 아교목층 1.3∼17.6㎝ 이었다. 개체수는 교목층 2∼70개체, 아교목층 1∼28개체, 관목층 1∼44개체가 조사되었다.

2. 식물군락구조

1) 군락분류

백두대간보호지역에서 조사된 식생조사 데이터를 TWINSPAN 기법을 적용하여 조사구별 주요종에 대해 종조성을 나타내고, 이를 바탕으로 4개 군락으로 유형화하였다(Table 1). 백두대간보호지역 신갈나무군락분류의 첫 번째 단계는 당단 풍나무(-), 미역줄나무(-), 고로쇠나무(-)가 출현하는 군(Group A)과 생강나무(+), 철쭉(+)이 출현하는 군(Group B)으로 구분되었다. 두 번째 단계에서 토양 및 지형특성에 따라 출현하는(Lee et al., 2004) 고로쇠나무(-), 거제수나무(-), 층층나무(-)가 출현하는 군락(Ⅰ)과 조록싸리(+), 미역줄나무(+)가 출현하는 군락(Ⅱ)으로 분리되었다. 생강나무(+), 철쭉(+)이 출현하는 군(Group B)은 진달래(-)가 출현하는 군락(Ⅲ)과 생강나무(+), 당단풍나무(+), 쪽동백나무(+), 굴참나무(+)를 식별종으로 하는 군락(Ⅳ)으로 구분되었다. 이상 TWINSPAN에 의한 군락분류 결과 백두대간보호지역 신갈나무우점군락은 총 4개 군락(군락Ⅰ~Ⅳ)으로 유형화하였다(Figure 2).

2) 서열분석 및 군락분포 분석

TWINSPAN 군락분석과 상호보완적인 방법으로 2차원 좌표상 식물군락의 분포경향을 알아보기 위해(Lee et al., 1994;Choi and Kang, 2006) 서열분석인 DCA기법을 적용하여 분석하였다(Figure 3). 군락 Ⅰ과 군락 Ⅱ는 제1축을 기준으로 우측에 좌표상 집중적으로 분포하는 경향을 보였다. 군락 Ⅲ과 군락 Ⅳ는 제2축을 기준으로 좌측하단과 상단에 분포해 다른 군락과 불연속성을 보여 출현한 식물군락의 종구성의 차이가 있음을 알 수 있었다. 군락 Ⅰ, Ⅱ는 해발고 1,000m 이상 지역에 주로 나타나며, 군락 Ⅲ, Ⅳ는 해발고 1,000m 미만 지역에 주로 나타나 제1축은 해발고에 따른 변화가 조사구의 종조성에 미치는 것으로 파악할 수 있다. 군락 Ⅲ과 군락 Ⅳ는 생강나무와 철쭉에 의해 구분이 된다. 생강나무와 철쭉은 산성 토양과 부식질이 많은 비옥한 곳의 음지 또는 반음지를 선호하는 수종(Korea Biodiversity Information System, 2025)으로 제2축은 토양조건 또는 빛 조건에 영향을 미치는 지형에 의해 배치된 것으로 판단된다.

지리적 분포역을 보이는 수평적 분포와 해발고의 특징을 보이는 수직적 분포를 분석한 결과(Table 2) 군락 Ⅰ은 A권역에서 18곳, B권역에서 5곳, C권역에 2곳이 나타났다. 군락 Ⅱ는 A권역에서 32곳으로 나타났으며, B, C권역에도 각각 8, 7곳이 나타났다. 군락 Ⅲ은 A권역에 8곳, B권역과 C권역에서 각각 18, 22곳으로 나타났다. 군락 Ⅳ는 A권역 5곳, B권역에서 14곳으로 가장 많이 나타났으며, C권역은 2곳으로 나타났다. 위도가 낮은 C권역에서 조사구가 적게 나타난 이유는 신갈나무는 남부지역에서 해발고에 따라 제한적으로 분포하기 때문인 것으로 판단된다(Hwang, 2016). 군락 Ⅰ은 주로 A권역에 분포하는 것으로 나타났으며, 최저고도는 설악산권 664m에서 최대고도는 태백산권 1,434m의 범위(평균 988m)로 나타났다. 군락 Ⅰ은 덕유산권에서 설악산권으로 위도가 높아지면서 평균 해발고가 높아지는 것으로 나타났다. C권역에서 B권역은 분포역이 좁아지며, B권역에서 A권역은 분포역이 넓어지는 것으로 나타났다. 군락 Ⅱ는 A권역에 주로 분포하는 것으로 분석 되었으며, 최저고도는 설악산권 530m이며, 최대고도는 지리산권 1,400m의 범위(평균 989m)로 나타났다. 군락 Ⅱ는 지리산권에서 설악산권으로 위도가 높아질수록 분포역이 넓어지는 것으로 나타났으나, 폭의 변화가 적고 각 권역별 분포역을 거의 일정한 수준으로 나타났다. 군락 Ⅲ은 B권역, C권역에 주로 분포하는 것으로 나타났으며, 최저고도는 속리산권 570m에서 최대고도는 지리산권 1,507m의 범위(평균 995m)로 4개 군락 중 가장 높게 나타났다. 위도가 높아질수록 B권역과 C권역은 분포역이 거의 일정하게 나타났으나 C권역은 분포역이 좁아지는 것으로 나타나 군락 Ⅰ과는 차이가 있었다. 군락 Ⅳ는 주로 B권역에 분포하는 것으로 분석되었으며, 최저고도는 소백산권 504m로 4개 군락 중 가장 낮게 나타났으며, 최대고도는 덕유산권 971m의 범위(평균 957m)로 나타났다. 군락 Ⅳ는 위도에 따른 분포역이 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 사면방향별 특성은 군락 Ⅰ은 북사면에서 11곳으로 가장 많이 나타났고, 다음으로 남사면과 동사면이 5곳으로 조사되었다. 군락 Ⅱ는 남사면과 동사면이 13곳으로 빈도가 높았고 다음으로 북사면이 11곳으로 나타났다. 군락 Ⅲ은 서사면이 14곳, 동사면이 10곳으로 나타났고, 다음으로 북사면 9곳, 평지 9곳, 남사면 6곳으로 고르게 분포하고 있었다. 군락 Ⅳ는 서사면이 8곳으로 나타났고, 다음으로 동사면 5곳, 남사면과 북사면이 각각 4곳으로 조사되었다. 사면방향별 특성을 살펴본 결과 각 군락 간의 사면방향별 뚜렷한 차이를 확인되지 않았다. 우리나라 신갈나무의 수직분포는 위도와 연관성이 있는 것으로 보고되었는데 (Hwang, 2016), 본 연구에서 군락별 위도에 따른 분포역이 차이가 나타나는 것으로 분석되었다.

3) 상대우점치 분석

TWINSPAN기법에 의해 분리된 4개 군락에 대해 상대우 점치 및 평균상대우점치 분석을 실시하였다(Table 2). 군락 Ⅰ은 교목층에서 신갈나무(I.V. 54.4)의 세력을 가장 넓게 형성하고 있었다. 아교목층에서는 당단풍나무(I.V. 24.7)가 우점하고 있으며 까치박달(I.V. 14.2), 철쭉(I.V. 12.8) 등이 출현하였다. 관목층은 출현종이 많아 상대우점치가 10 이상인 종은 나타나지 않았고 미역줄나무(I.V. 6.5), 당단풍나무(I.V. 6.0) 등의 종이 경쟁관계에 있었다. 평균상대우점치 결과, 교목층에서 우세한 세력을 형성하는 신갈나무(M.I.V. 28.5)가 가장 우세한 가운데 아교목층, 관목층에서 우세한 당단풍나무(M.I.V. 10.9)가 우점하고 있었다. 본 군락은 아교목층과 관목층에서 신갈나무의 상대우점치가 낮게 나타났고, 아교목층에서 당단풍나무가 우점하고 있으나 당단풍나무는 아교목성상 수종으로 차대를 형성할 수 없어(Choi, 2002;Lee et al., 2012) 당분간은 신갈나무 군락으로 유지될 것으로 보이나 아교목층과 관목층의 발달이 미미하여 당단풍나무, 까치박달, 피나무 등 낙엽활엽수혼효림과 경쟁관계를 유지할 것으로 판단된다. 군락 Ⅱ는 교목층에서 신갈나무(I.V. 78.4)가 우점하는 군락으로 피나무(I.V. 4.6), 물푸레나무(I.V. 4.2)가 동반 출현하였다. 아교목층은 당단풍나무(I.V. 36.4)와 신갈나무(I.V. 16.6), 물푸레나무(I.V. 10.9)가 출현하였다. 관목층에서는 미역줄나무(I.V. 26.0), 조록싸리(I.V. 12.2), 노린재나무(I.V. 10.6)의 세력이 우세하였다. 평균상 대우점치 분석 결과 신갈나무(M.I.V. 45.1)가 우세한 가운데 당단풍나무(M.I.V. 13.8), 물푸레나무(M.I.V. 6.6), 미역줄나무(M.I.V. 4.3), 피나무(M.I.V. 3.6) 등의 순으로 나타났다. 조현서와 최송현(2002)은 태백산 백천계곡을 대상으로 연구한 결과 소나무군락은 신갈나무군락을 거쳐 물푸레나무, 까치박달, 피나무 등의 낙엽활엽수로 전개될 것으로 판단하여 본 군락은 낙엽활엽수군락으로 천이가 예측된다. 군락 Ⅲ은 교목층에서 신갈나무(I.V. 77.3)가 가장 우세한 가운데 소나무(I.V. 5.8)가 일부 우점하고 있다. 아교목층은 신갈나무(I.V. 51.2)가 우점종으로 나타났으며, 철쭉(I.V. 19.2)이 일부 우점하고 있다. 관목층은 조록싸리(I.V. 13.7), 철쭉(I.V. 12.4), 노린재나무(I.V. 10.2)가 경쟁관계에 있었다. 각 층위별 결과를 종합한 평균상대우점치도 상대우점치와 동일하게 신갈나무(M.I.V. 56.5), 철쭉(M.I.V. 8.5)이 높게 나타나고 있다. 본 군락은 교목층과 아교목층에서 신갈나무군락의 상대우점치가 높고 관목층에서는 관목성상의 수종이 우점하여 신갈나무군락으로 유지될 것으로 보인다. 군락 Ⅳ는 교목층 에서 신갈나무(I.V. 58.9)가 우점종으로 나타났고, 굴참나무(I.V. 15.8)가 동반하여 출현하였다. 아교목층에서는 쪽동백나무(I.V. 35.7)가 우점하고 있으며, 당단풍나무(I.V. 14.7), 신갈나무(I.V. 14.0), 생강나무(I.V. 10.4)가 동반 출현하였다. 관목층은 생강나무(I.V. 18.8), 당단풍나무(I.V. 13.8), 노린재나무(I.V. 9.4)가 경쟁관계에 있었다. 평균상대우점치는 교목층에서 우세한 세력을 형성하고 있던 신갈나무(M.I.V. 34.8)가 가장 우세한 가운데 아교목층은 쪽동백나무(M.I.V. 14.5)가 우점하고 있었다. 본 군락에서 신갈나무는 아교목층에서 쪽동백나무와 경쟁관계에 있어 쪽동백나무군락으로 천이를 예측할 수 있으나 쪽동백나무군락 천이에 대한 연구는 미비하여 장기적 관찰이 필요할 것으로 보인다. 백두대간 신갈나무군락의 수평적 분포와 수직적 분포에서 분포역을 같이하는 종으로는 당단풍나무, 고로쇠나무, 물푸레나무 등이 출현하여 표징종으로 구분되었다. 백두대간 신갈나무군락의 군락별 상대우점치 결과 현존하는 신갈나무군락은 장기적으로 아교목층과 관목층의 낙엽활엽수종과의 경쟁이 예상되고, 해발고가 높은 지역에 위치한 신갈나무군락은 입지환경특성상 적응에 용이한 신갈나무가 극상림으로 유지되거나 상록침엽수와 동반 출현할 것으로 분석되었다. 또한, 아교목성상의 수종이 아교목층과 관목층의 우점도가 높더라도 차대를 형성할 수 없어 신갈나무군락으로 유지되거나 낙엽활엽수종과 경쟁할 것으로 예측되어 Lee et al.(2012) 의 결과와 일치하였다. 신갈나무의 우점치가 70 이상 지역은 천이경쟁관계를 형성하지 못하고 노령임분으로 발전될 것으로 분석되어 Choi(2002)의 연구결과와 일치하였다.

4) 종다양도 및 유사도지수

백두대간 신갈나무군락 조사구를 대상으로 위도별, 해발고별 종다양도 분석 결과(Table 3), 군락 Ⅰ의 A권역에 대한 해발고별 평균 종다양도는 0.8764∼1.1692로, 해발고가 낮은 600∼700m 구간에서 가장 높은 종다양도를 나타내고 있으며, 해발고 1,300∼1,400m 구간에서 가장 낮은 종다양도를 나타내었다. B권역은 해발고가 낮은 600∼700m 구간에서 가장 낮은 종다양도를 나타내고 있으며, 해발고가 높을수록 종다양도가 높아지다 해발고 900m 이상 지역에서 종다양도가 낮아지고 있었다. C권역은 해발고가 높아질수록 종다양도가 낮아지는 경향을 보였다. 군락 Ⅱ의 A권역은 해발고가 가장 낮은 해발고 1,300∼1,400m 구간에서 가장 낮은 종다양도를 나타내었다. B권역은 해발고가 낮은 600∼700m 구간에서 가장 낮은 종다양도를 나타내고 있으며, 해발고가 높을수록 종다양도가 높아지다 해발고 900m 이상 지역에서 종다양도가 낮아지고 있었다. C권역은 해발고가 높아질수록 종다양도가 낮아지는 경향을 보였다. 군락 Ⅱ의 A권역은 해발고가 가장 낮은 500∼600m 구간에서 가장 낮은 0.2853의 종다양도를 보이고, 해발고가 높아질수록 종다양도가 높아지는 경향을 보이다 800∼900m 구간에서 다시 0.6299로 낮아졌다. 이후 해발고가 상승에 따른 종다양도 상승경향을 보이다 해발고가 가장 높은 1,300∼1,400m구간에서 종다양도가 0.4409로 낮아졌다. B권역은 해발고가 낮아질수록 종다양도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, C권역은 평균 종다양도는 0.7452∼ 1.1313으로 해발고가 가장 낮은 900∼1,000m 구간에서 가장 높은 종다양도를 나타내고 있다. 군락 Ⅲ의 A권역의 가장 낮은 700∼800m 구간에서 가장 높은 0.7943의 종다양도를 보이고 해발고가 높아질수록 종다양도가 낮아지다 해발고가 가장 높은 1,300∼1,400m 구간에서 0.5268로 높아졌다. B권역은 해발고 500∼600m 구간에서 800∼900m 구간까지 종다양도가 높아지다 900m 이상지역에서 다시 낮아지는 경향을 보였다. C권역에서는 해발고 800∼1,000m까지 종다양도가 높아지다 1,000m 이상 지역에서 종다양도가 낮아지는 경향을 보였다. 군락 Ⅳ의 A권역의 평균 종다양도는 0.7219∼0.8677으로 나타났으며, 해발고 600∼700m 구간에서 가장 낮은 종다양도가 나타났다. B권역은 해발고가 가장 낮은 500∼600m에서 가장 높은 1.1031의 종다양도가 나타났으며, 해발고가 높아질수록 종다양도가 낮아지는 경향을 보였다. C권연은 해발고 900∼ 1,000m 구간에서 1,0767의 종다양도를 보였다.

백두대간 신갈나무군락의 수평적, 수직적 종다양도 분석결과 위도 37° 미만 지역에서 신갈나무의 우점도가 높을수록 종다양도가 낮아지는 경향을 보였다. 이는 백두대간 대덕산- 금대봉 구간의 식생연구에서 순군락이 종이 혼합된 군락보다 종다양도가 낮다는 연구결과(Kim et al., 2003)와 백두대간 댓재-백봉령 구간의 연구결과(Lee et al., 2012)와 일치하였다. 또한, 위도 37° 미만 지역에서는 해발고가 높을 수록 종다양도가 높아지다 낮아지는 경향을 보였는데, 이는 기온, 토양수분 등이 감소하여 그러한 조건 내에서 내성 범위를 가지는 종수가 감소하기 때문에 종다양도가 낮아진다는 Day and Monk(1974)의 보고에 의하여 설명될 수 있다(Park et al., 2000). 남한지역 백두대간 위도 37° 이상 지역의 경우 우점도와 해발고가 높은 지역에서 종다양도가 낮아지는 지역과 높아지는 지역이 혼재하여 나타났다. 위도 37° 이상 지역은 위도 37° 미만 지역보다 전반적으로 해발고가 높고 지형이 험준한 지역으로 인간간섭이 적어 교란의 정도가 낮고(Choung, 1988), 다양한 보호구역 지정 등에 따라 자연림의 온전한 생육기간 확보로 다양한 수종이 분포하는 것으로 분석되었다(Hwang, 2016). 권역별 유사도지수 차이를 살펴보면 군락 Ⅰ의 A권역과 군락 Ⅱ의 A권역이 60.5로 가장 높을 것으로 나타났으며, 군락 Ⅰ의 C권역과 군락 Ⅲ의 B권역이 유사도지수 11.9로 가장 낮게 나타났다. 권역별 유사도지수 분석결과 A, B권역의 유사도지수는 차이는 크지 않으나 A권역에서 C권역으로 갈수록 유사도지수가 낮아지는 경향을 보이고 있다. 권역별ㆍ해발고별에 따른 유사도지수를 살펴보면 권역별 해발고가 높아질수록 유사도 지수가 낮아지는 경향을 보였다.

5) 군락별 생장량 분석

군락 Ⅰ의 평균 종수 및 개체수 분석결과, 평균 출현종수는 교목층 6.5종, 아교목층 4.0종, 관목층 4.7종으로 나타났으며, 전체 출현 종수에 대한 평균 출현 종수는 15.2종이었다.

층위별 평균 출현 개체수는 교목층 24.2개체, 아교목층 8.8 개체, 관목층 8.2개체로 나타났으며, 전체 개체수에 대한 평균 출현 개체수는 41.2개체로 나타났다. 군락 Ⅱ의 평균 출현 종 수 분석 결과, 교목층 3.5종, 아교목층 3.4종, 관목층 4.8종으로 나타났으며, 전체 출현 종수에 대한 평균 출현종수는 11.8종이었다. 층위별 평균 출현 개체수 분석 결과 교목층 23.8개체, 아교목층 7.1개체, 관목층 9.5개체로 관찰되었으며, 전체 개체 수에 대한 평균 출현 개체수는 39.2개체로 나타났다. 군락 Ⅲ 의 평균 출현 종수 분석 결과, 교목층 3.1종, 아교목층 3.2종, 관목층 4.6종으로 나타났으며, 전체 출현 종수에 대한 평균 출현 종수는 10.8종이었다. 평균 출현 개체수 분석 결과, 교목층 은 20.8개체, 아교목층 7.9개체, 관목층 14.7개체가 확인되었으며, 전체 개체수에 대한 평균 출현 개체수는 42.0개체로 나타났다. 군락 Ⅳ의 평균 종수 및 개체수 분석결과, 평균 출현 종수는 교목층 4.1종, 아교목층 2.8종, 관목층 4.8종으로 나타났으며, 전체 출현 종수에 대한 평균 출현 종수는 11.7종이었다. 층위별 평균 출현 개체수는 교목층 20.5개체, 아교목층 6.1 개체, 관목층 10.6개체로 확인되었으며, 전체 개체수에 대한 평균 출현 개체수는 37.2개체로 나타났다. 종수 및 개체수는 위도에 따른 변화는 크게 나타나지 않았으며, 해발고 상승에 따라 낮아지는 것으로 분석되었다. 동일한 해발고의 경우 위도가 낮을수록 교목층의 개체수가 줄어드는 것으로 분석되었다.

군락 Ⅰ의 A권역, B권역, C권역은 해발고 상승에 따라 수고가 낮아지는 경향을 보였다. 해발고 600∼700m 구간에서 A권역 수고는 교목층 13.51m, 아교목층 4.83m, 관목층 1.14m로 나타났고, B권역은 교목층 12.55m, 아교목층 5.48m, 관목층 0.58m로 나타났다. 해발고 1,200∼1,300m 구간에서 A권역 수고는 교목층 11.67m, 아교목층 4.75m, 관목층 0.92m로 나타났으며, C권역은 교목층 9.78m, 아교목층 3.00m, 관목층 0.88m로 위도가 낮아질수록 수고가 작아지는 것을 볼 수 있었다. 군락 Ⅱ은 C권역을 제외한 두권역에서 해발고에 수고변화가 반비례하는 것으로 분석되었다. A, B, C권역의 해발고 900 ∼1,000m, 1,300∼1,400m 구간을 비교한 결과 위도가 낮아 질수록 교목층의 수고가 작아지는 경향을 보이는데 반해 아교목층, 관목층의 수고는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 군락 Ⅲ의 모든 권역은 해발고가 상승할수록 수고가 낮아지는 경향을 보이고 있다. 해발고 700∼1,000m, 1,300∼1,400m 구간에 대하여 권역별로 비교한 결과 위도에 따른 아교목층과 관목층의 변화가 작은 반면, 교목층은 같은 해발고에서 위도가 낮아 질수록 수고가 작아지는 것으로 분석되었다. 군락 Ⅳ는 B권역에서 해발고에 따른 수고는 반비례하는 것으로 분석되었고 위도별 수고의 차이는 볼 수 없었다. 백두대간 신갈나무군락의 생육특성 중 수고는 해발고가 상승할수록 줄어들었고 위도별 수고의 차이는 거의 나타나지 않았다.

백두대간 신갈나무군락 110개 생장편에 대한 평균흉고직경과 평균 연륜, 평균 생장량 분석을 실시하였다. 군락 Ⅰ의 A권 역에서 해발고 600∼1,500m까지 해발고가 상승할수록 평균 흉고직경이 줄어드는 경향을 볼 수 있었다. A권역과 B권 역의 해발고 600∼700m 구간과 1,000∼1,100m 구간에서 위도가 낮을수록 흉고직경이 작아지는 것을 볼 수 있었다. 해발고 1,000∼1,100m 구간과 해발고 1,100∼1,200m 구간에서는 각각 평균 흉고직경이 27.00, 26.00㎝였으나, 평균연령은 119.00, 65.60년생으로 차이를 보였다. 해발고 1,300∼1,400m 구간과 해발고 1,400∼1,500m 구간에서는 각각 평균 흉고직 경이 20.00, 20.33㎝로 나타났으나, 평균연령은 42.00, 96.67년생으로 나타났다. A권역과 B권역의 해발고 1,000∼1,100m 구간에서는 각각 흉고직경이 27.00, 20.50㎝였으나 평균연령은 119.00, 58.50년생으로 나타나났다. A, C권역의 해발고 1,000∼1,100m 구간에서 흉고직경이 각각 23.00, 15.00㎝로 나타났고, 평균 연령은 56.67, 35.00년생, 연평균 생장량은 0.15, 0.28㎜로 나타났다.

군락 Ⅲ의 A권역에서 해발고 800∼1,000m 구간까지 평균 흉고직경이 줄어들었으며, 해발고가 높은 1,300∼ 1,400m 구간에서는 평균 흉고직경 18.00㎝로 나타나 해발고 800m 구간과 12.00㎝차이가 나타났다. B권역에서는 해발고 500∼1,100m까지 평균 흉고직경이 증가하다 1,100∼ 1,300m 구간까지는 줄어드는 경향을 보였다. C권역에서는 해발고 600∼900m 구간까지 평균 흉고직경이 줄어들었고 900∼1,400m 구간까지 증가하는 것으로 나타났다. A, B, C권역의 해발고 700∼1,100m 구간과 1,300∼1,400m 구간에서는 위도가 낮을수록 평균 흉고직경이 작아지는 것으로 분석되었다. 평균연륜은 해발고와 위도의 차이에 따른 변화를 보이지 않았다. 연평균 생장량은 A, B, C권역에서 해발고가 높아질수록 줄어드는 것을 볼 수 있었다. A, B, C권역의 해발고 800∼900m 구간의 평균생장량은 각각 0.11, 0.13, 0.24㎜으로 나타났고, 해발고 1,300∼1,400m 구간의 평균 생장량은 각각 0.09, 0.12, 0.20㎜로 나타났다. 군락 Ⅳ는 A, B권역이 해발고 1,000m 미만 지역에서 생장편 분석이 되었다. 그 결과 해발고 500∼800m 구간에서 흉고직경이 증가하는 것으로 나타났다. 해발고 증가에 따른 연륜증가의 변화는 나타나지 않았다. A, B권역의 해발고 500∼600m 구간에서 평균흉고직경이 각각 18.50, 16.00㎝으로 나타났고, 해발고 700∼800m 구간에서는 평균흉고직경이 각각 30.50, 22.33㎝로 나타났다. 위도에 따른 흉고직경은 줄어드는 경향을 보였으며, 평균연령의 변화는 크지 않았다. 연평 균생장량은 A, B권역에서 해발고 500∼600m 구간에서 각각 0.14, 0.16㎜, 600∼700m 구간에서 각각 0.13, 0.22㎜, 700∼800m 구간에서 각각 0.17, 0.18㎜로 나타나 같은 해발고라도 위도가 낮을수록 연평균생장량이 증가하는 것으로 나타났다. 흉고직경은 해발고 상승에 따라 반비례하였고, 연륜은 해발고, 위도에 따른 차이를 보기 어려웠다. 연평균 생장량은 해발고가 높을수록 줄어드는 것으로 분석되었으며, 위도에 따른 차이는 나타나지 않았다. 신갈나무군락의 생육특성은 해발고에 따른 영향을 많이 받고 있으며, 위도에 따른 영향은 거의 나타나지 않는 것으로 분석되었다. 이는 해발고가 증가함에 따라 개체의 외형적 특성이 나타나는 것은 바람, 광량 등에 대한 적응결과라고 할 수 있으며 이러한 경향은 Reiners and Lang(1979), Vierck et al.(1983), Lim et al.(1986)과 일치한다.

결 론

본 연구는 ‘남한지역 백두대간 내 신갈나무가 우점하는 군락은 지리적 분포역의 특징을 보이는 수평적 분포와 해발고에 따른 수직적 분포에 따라 신갈나무군락의 구성수종 등의 차이, 즉, 종조성의 차이가 있을 것이다.’라는 전제를 두고 특성을 파악하였다. 백두대간 신갈나무군락은 장기적으로 낙엽활엽수 종의 경쟁이 예상되고, 해발고가 높은 지역에 위치한 신갈나무 군락은 입지환경특성상 적응에 용이한 신갈나무가 극상림으로 유지되거나 상록침엽수와 동반 출현할 것으로 분석되었다. 또한, 신갈나무의 우점치가 높은 지역은 노령임분으로 발전될 것으로 예측되었다. 백두대간 신갈나무군락의 표징종으로 구분된 종은 당단풍나무, 고로쇠나무, 물푸레나무 등으로 나타났다. 백두대간 신갈나무군락의 수평적, 수직적 종다양도 분석결과 위도가 낮은 지역은 신갈나무의 우점도가 높은수록 종다양도 가 높았다. 위도가 높은 지역은 해발고가 상승할수록 종다양도가 낮아졌다. 유사도지수 분석 결과 위도에 따른 변화는 크게 나타나지 않았으나, 위도가 낮아질수록 유사도 지수가 점진적으로 감소하는 경향을 보였다. 또한, 해발고가 상승 할수록 유사도지수가 낮아지는 경향을 보였다. 종수 및 개체수는 위도에 따른 변화는 크지 않았으며, 해발고 상승에 따라 낮아지는 것으로 나타났다. 동일한 해발고의 경우 위도가 낮을수록 교목층의 개체수가 줄어들었다. 생육특성 분석결과 수고와 흉고직경은 해발고 상승에 따라 줄어들었고, 위도별 차이는 거의 나타나지 않았다. 연륜은 해발고 및 위도에 따른 차이가 나타나지 않았으며, 연평균생장량은 해발고 상승에 따라 줄어들었으며, 위도에 따른 변화는 크게 나타나지 않았다.

본 연구에서는 각 군락별 해발고 분포 차이의 오류를 줄이기 위해 100m 구간으로 나눈 결과 조사구수가 해발고 구간별로 차이가 나는 점, 백두대간 특성상 모든 해발고 구간을 조사하지 못한 점과 해발고별 조사구수의 차이가 많이 나는 점, 북한 권역이 제외된 것이 연구의 한계였으며, 본 연구 결과는 백두대간 신갈나무 식생 변화와 북한권역이 포함되는 기후변화 연구 분야에서 중요한 기초 자료로 기여할 것으로 기대된다.