임도 개설 후 경과년수에 따른 식생 회복 경향

본 조사대상지는 충청남도 부여군 나령리 산36-1 일대에 위치하며, 면적 390 ha의 국유림 내 위치한 임도 시설이다(Figure 1). 과거 1998년에 완공되어 현재 개설 후 25년 경과된 3.7 ㎞의 기설 간선임도, 2021년 완공되어 2년 경과된 1.9 ㎞의 간선임도, 그리고 2022년 추가로 완공되어 1년 경과된 1.5 ㎞의 간선임도로 구성되어 있다.

Figure 1. Location of surveyed sites in Naryeong-ri forest road construction.

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조사대상지의 고도는 약 170-360 m이며, 사면은 북향, 남동향, 남향으로 분포하고 있다. 조사 지역의 기후조건을 파악하기 위해 조사 지역의 인근에 위치한 부여 기상관측소의 최근 30년(1994~2023)간 기상자료를 이용하여 기후도를 작성하였다. 부여 기상관측소 자료에 의하면 연평균 기온은 약 13.5°C이었으며, 연평균 강수량은 약 1327.33 mm로 강수량 대부분이 7월과 8월에 집중되었다. 또한 가장 더운 달의 일 평균 최고기온은 39.3°C, 가장 추운 달의 일 평균 최저기온은 −21.2°C, 절대 최고기온은 31.6°C, 절대 최저기온은 −15.3°C로 나타났다(Figure 2). 한반도 생태권역도에 의하면 남서산야권역에 위치하며(Shin and Kim, 1996), 생물기후구계도(bio-climatic division)는 중남부내륙형에 속한다(Yim and Kira, 1975). 조사대상지의 지질은 중생대 쥐라기 하부대동계 대동층군 하부 쥐라기의 아미산층, 상부 쥐라기의 월영산층으로 삽입된 사암과 역암질의 암상과, 상부 쥐라기의 옥마산층으로 교번된 사암과, 셰일이 삽입된 역암질층이 함유된 암상으로 구성되어 있다(Geo Big Data Open Platform, 2024).

Figure 2. Climate diagram of forest road in Buyeo-Gun. a : Station name, b : Height above sea level (m), c : Mean annual temperature (°C), d : Mean annual amount of precipitation (mm), e : Absolute maximum temperature (°C), f : Mean daily maximum temperature of the hottest month (°C), g : Number of years observation, h : average monthly precipitation exceeding 100mm (black area), i : Monthly means of precipitation (mm), j : Monthly means of temperature (°C), k : Humid period(lined), l : Mean daily minimum temperature of the coldest month (°C), m : Absolute minimum temperature (°C), n : Months with mean daily minimum temperature below 0°C, o : Months with absolute minimum temperature below 0°C

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본 조사는 2023년 6월부터 2023년 9월까지 수행하였으며, 나령리 일대에 개설된 임도는 선(line)적인 시설로써 노선으로부터의 거리에 따른 생태계 영향의 차별성 고려가 필요하다. 따라서 산림식생구조의 시간에 따른 변화 과정, 상호 간의 비교 등을 파악하기 위하여 조사 지역 내에 설치된 임도개설 후 25년 경과(1998년 개설임도), 2년 경과(2021년 개설임도), 1년 경과(2022년 개설임도) 임도의 각각 3개 조사 위치에서 임도면, 절·성토면, 상하부 임연부, 상하부 임분(대조구)의 7개 횡단 위치별로 구분하였고(Figure 3), 5 m × 5 m의 식생변화 모니터링구를 63개 선정하였다. 설치된 조사구의 조사는 Z-M학파의 식물사회학적 방법(Ellenberg, 1956; Braun-Blanquet, 1964)에 따라 출현하는 구성종의 우점도(dominance)와 군도(sociability)를 측정하였다. 층위는 교목층, 아교목층, 관목층, 초본층으로 구분하였고, 각 조사지의 해발고도, 방위, 경사, 암석노출도, 토양노출도, 낙엽층깊이, 층위별 평균 식피율, 층위별 평균 수고, 층위별 평균 흉고직경 등을 조사하였다(Kim et al., 1987). 또한, 조사지에 나타난 식생의 종 동정은 원색식물도감(Lee, 2003)과 나무생태도감(Yun, 2022)을 기준으로 하였으며 명명은 국가생물종지식정보시스템(Korea National Arboretum, 2024a)과 국가표준식물목록(KNA, 2024b)을 기준으로 학명과 국명을 작성하였다.

Figure 3. Seven surveyed plots along the cross section of forest road in the investigated area.

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야외조사를 통해 얻은 63개의 조사구의 식생자료를 바탕으로 MS-Excel을 이용하여 임도 개설 후 경과년수와 횡단조사구 위치에 따라 10개의 조사구 유형으로 구분 후, 분석을 실시하였다. 10개의 조사구 유형은 상하부 임분의 대조구(S), 25년 경과 임연부(25E), 25년 경과 절성토(25C), 25년 경과 임도면(25R), 2년 경과 임연부(2E), 2년 경과 절성토(2C), 2년 경과 임도면(2R), 1년 경과 임연부(1E), 1년 경과 절성토(1C), 1년 경과 임도면(1R)으로 구분하였다. 임도 개설 후 조사구 유형별 구성종의 상대적 점유정도를 파악하기 위하여 Curtis and Mclntosh(1951)가 고안한 상대밀도((Relative Density, RD), 상대피도(Relative Coverage, RC), 상대빈도(Relative Frequency, RF)를 합산한 중요치(Importance Value, I.V.)를 계산하였다. 조사구 유형별 각 군락에 대한 다양성, 우점도와 경쟁 등을 분석하기 위하여 종다양도지수(Shannon, 1948), 최대종다양도지수, 종균재도, 종우점도를 분석하였다. 구분된 조사구 유형 사이의 유사도를 분석하기 위하여 Sørensen의 유사계수(CCs)를 이용하여 구성종의 군락유사도를 분석하였다. 식생자료는 식물사회학적 방법 조사로 피도를 단계화하여서 조사하기 때문에 방형구 내 조사된 식물 종의 존재여부를 통한 데이터로 분석하는 것이 더욱 객관적이므로 각 변량 간 특성을 비교하기 위하여 Hill(1979)의 DCA(Detrended Correspondence Analysis)를 이용하여 서열분석을 수행하였다. 분석된 데이터를 바탕으로 이차원 공간에 각각의 조사 위치를 배열하여 조사구 유형 간 유연관계를 파악하였다. 분석 프로그램은 PC-ORD v7.10을 이용해 Biplot cutoff R2 0.200으로 분석하였다.

조사구 유형별 교목층(Table 1), 아교목층(Table 2), 관목층(Table 3), 초본층(Table 4)의 종구성 특성을 파악하기 위하여 중요치(I.V.: importance value)를 산출하였고, Total 값 기준 높은 값을 가지는 순서대로 나타내었다. 교목층 중요치는 25R, 2C, 2R, 1C, 1R을 제외한 5개의 유형에서 나타났다. 교목층 구성 종에 대하여 소나무(61.7%)가 가장 높게 나타났으며, 굴참나무(26.7%), 갈참나무(4.4%), 일본잎갈나무(3.1%), 떡갈나무(2.2%) 등의 순으로 나타났다. 절성토면에 소나무의 중요치가 높게 나타난 것은 교목성 양수 수종인 소나무가 임도 개설 후 초기식생인 1년생 및 다년생초본과 관목층의 천이단계를 지나 양수 수종이 우점하는 천이단계에 있는 것으로 판단된다(Byeon et al., 2018).

아교목층은 교목층과 동일하게 25R, 2C, 2R, 1C, 1R을 제외한 5개의 유형에서 나타났다. 아교목층 구성 종에 대하여 굴참나무(18.0%)가 가장 높게 나타났으며, 굴피나무(10.0%), 벚나무류(9.7%), 신갈나무(9.6%), 쪽동백나무(8.2%) 등의 순으로 나타났다. 25E와 25R의 종조성이 S와 유사한 것으로 보아 임도 개설로 인한 교란을 받았으나 현재는 원생태계로의 식생 회복이 이루어지고 있는 과정이라고 볼 수 있다.

관목층은 임도면 유형을 제외한 7개의 유형에서 모두 나타났다. 개옻나무(11.9%)가 가장 높게 나타났으며, 때죽나무(8.9%), 덜꿩나무(8.5%), 비목나무(7.9%), 쪽동백나무(7.4%) 등의 순으로 나타났다. 2C와 1C는 벌채 초기 잔존 수목인 때죽나무와 쪽동백나무, 양수 수종인 싸리와 작살나무, 비목나무 등이 우점하고 있는 것으로 판단되었다(Oh et al., 2004).

초본층은 10개의 조사구 유형 모두에서 나타났다. 능수참새그령(9.1%)이 가장 높게 나타났으며, 비목나무(5.6%), 청미래덩굴(5.1%), 굴참나무(4.5%), 호밀풀(4.1) 등의 순으로 나타났다. 능수참새그령, 호밀풀은 임도 시공 후 초기 단계에 사면 파종하는 사면 녹화용 수종으로 주로 사용되고 있으며(Lee et al., 2003; You et al., 2019) 본 연구대상지에서 시행되었던 성토 녹화작업에 의한 결과로 추정된다. 1·2C에서 벼과 다년생초본과 더불어 소나무, 일본잎갈나무의 치수가 나타난 것으로 보아 일본잎갈나무와 소나무의 종자가 바람에 비산되어 종자가 유입되기 시작하였으며, 개방된 상관에 의하여 광량이 증가하였으므로 양수성 수종에 해당하는 수종의 치수 유입이 빠르게 진행된 것으로 판단된다(Kondo et al., 1999; Zhang et al., 2013; Kim et al., 2018).

나령리 임도 내 구분된 10개의 조사구 유형을 바탕으로 종다양도(H), 최대종다양도(Hmax’), 종균재도(J’), 종우점도(1-J’)의 4가지 지수로 종다양성 정보를 산출한 결과이다(Figure 4). 종다양도 지수를 살펴보면 0.693~1.855의 범위로 분포하고 있었다. 1·2C에서 각각 1.855와 1.674의 높은 값을 나타내었고, 1R과 25C에서 각각 0.693과 0.964의 낮은 값을 가졌다. 벼과, 국화과, 콩과 등 식생이 주로 출현하는 1·2C에서 높은 종다양도 값을 나타내는 것은 임도가 개설됨에 따라 사면 녹화공을 실시하고, 표토가 노출됨에 따라 귀화식물의 유입이 상대적으로 용이하였기 때문으로 판단된다. 또한, S와 개설 후 전 구간의 임연부의 경우 종다양도의 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 최대종다양도 지수의 경우 0.693~2.957로 분포하고 있었다. 25R에서 최대종다양도가 높게 나타난 것은 정상적인 생태천이 과정에서 과거 임도개설 당시 절성토사면에 직파한 녹화용 초본류가 소나무와 참나무류 등 목본식물의 이입으로 인하여 도태되었고, 상대적으로 상관이 개방되고 척박한 임도면에 초본류 식생이 유입되면서 나타난 결과로 판단된다. 균재도에서 1R은 임도가 개설되고 수관층이 열림에 따라 광조건이 충분하고 균재도가 1에 수렴하므로 종별 개체수가 균일하다고 판단될 수 있으나(Brower and Zar, 1977) 종조성을 확인해 보았을 때, 모든 조사구에서 동일하게 사면 녹화용 초본과 일부 귀화식물이 나타난 결과로 판단된다. 우점도의 경우, 1C과 임도면을 제외한 모든 조사구 유형에서 0.4~0.6 사이의 값을 가졌다. Whittaker (1965)에 의하면 종우점도는 0.9 이상일 때 1종 우점, 0.3~ 0.7일 때 1종 또는 2종, 0.1~0.3일때는 다양한 종이 분포한다고 하였는데, 본 연구 결과에서 1C과 임도면을 제외한 모든 조사구 유형에서 1종 또는 2종이 우점하고 있다는 것으로 판단할 수 있으며, 25C의 경우 시간이 경과함에 따라 식생이 회복되는 과정에서 교목층과 아교목층에서 소나무와 굴참나무의 우점도가 높아져 나타난 결과로 판단되었다.

Figure 4. Species diversity index according to the survey plot types of the elapsed year after forest road construction.

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조사구 유형 사이의 유사성을 측정하기 위해서 Sorensen의 유사계수(CCs)를 나타내었다(Sorensen, 1948)(Table 5). Cox(1976)는 생태적으로 유사한 집단 간에는 유사도지수가 높게 나타난다고 하였으며, 두 지역 간의 유사도지수가 20% 이하일 때는 이질적인 군락이고 80% 이상이 되면 동질적인 군락이라고 하였다. 1이면 두 군락이 완전히 같고, 0이면 완전히 다르고, 50% 이상이면 구성종의 차이가 없는 동일 군락이라고 하였다(Buell et al., 1966). 본 연구 결과에서 S와 25E, 25C, 2E, 1E, 1C는 0.5~0.6 사이로 군락간 구성 종의 차이가 크지 않은 군락으로 나타났다. 또한 1E와 S의 군락유사도가 0.713으로 가장 높게 나타났는데, 이는 임도가 개설되고 얼마 지나지 않았기 임내 광량과 수관열림도의 영향을 크게 받지 않았기 때문에 나타난 결과로 판단된다. 25E, 25C와 S 간 유사도는 0.6~0.7사이로 유사도지수가 상당히 높으며, 구성종의 차이가 거의 없기때문에 나타난 결과로 판단된다.

Sorensen의 유사계수와 더불어 조사구 유형 간 거리를 정량적으로 확인해 보고자 탈경향대응분석(DCA)을 실시하였다(Figure 5). 군락 단위로 축의 평균 거리를 살펴보았을 때, DCA 제1축과 제2축의 eigenvalue가 각각 0.941, 0.573으로 나타났으며, 3개 축 전체 합 1.973의 76.7%에 해당하여 total variance에 대한 집중률이 높은 편이었다. S, 1·2·25E와 25C는 Axis1와 Axis2를 기준으로 하여 좌측 중앙에 밀집하는 경향을 보였는데, 이는 소나무, 굴참나무, 개옻나무, 진달래, 청미래덩굴 등의 종이 동일하게 분포하고 있기 때문으로 판단되었다. 1·2C가 Axis2를 기준으로 상단에 밀집하고 있는 것은 관목층과 초본층에서의 종조성이 유사하기 때문이며, 1·2·25R이 Axis1와 Axis2를 기준으로 우측 하단에 밀집하는 것은 초본층에서 능수참새그령, 호밀풀, 망초 등 벼과 혹은 국화과 식생이 분포하면서 종조성이 유사하게 나타났기 때문으로 판단된다.

Figure 5. DCA(Detrended Correspondence Analysis) ordination for survey plot types(♥ : Stand, ◆ : The elapsed 1 year after forest road construction forest edge (1E), ◈ : The elapsed 1 year after forest road construction cutting slope (1C), ◇ : The elapsed 1 year after forest road contstruction road (1R), ■ : The elapsed 2 years after forest road construction forest edge (2E), ▣ : The elapsed 2 years after forest road construction cutting slope (2C), □ : The elapsed 2 years after forest road contstruction road (2R), ● : The elapsed 25 years after forest road construction forest edge (25E), ◎ : The elapsed 25 years after forest road construction cutting slope (25C), ○ : The elapsed 25 years after forest road contstruction road (25R)).

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