우리나라 소나무 및 일본잎갈나무의 지역별 형상비 추정
강진택 *⋅고치웅⋅임종수⋅이선정⋅문가현 국립산림과학원 산림산업연구과
Estimating Tree Shape Ratio by Region for Pinus Densiflora and Larix Kaempferi in Korea
Jin-Taek Kang *, Chi-Ung Ko, Jong-Su Yim, Sun-Jeoung Lee and Ga-Hyun Moon Division of Forest Industry Research, National Institute of Forest Science, Seoul 02455, Korea
요 약: 본 연구는 우리나라 소나무와 일본잎갈나무의 지역별 형상비를 고려한 임분 밀도 관리의 필요성과 관리 방안을 제시하기 위하여 수행되었다. 전국을 대상으로 소나무 2,112본, 일본잎갈나무 2,030본을 벌채하여 흉고직경 및 수고, 지하 고를 측정하고 지역별 형상비(수고/흉고직경)를 비교 분석하였다. 소나무의 형상비는 강원지방 소나무 72.3%, 중부지방소 나무 64.0%, 소나무 평균 70.8%로 강원지방소나무가 중부지방소나무에 비하여 높게 나타났다. 지역별로는 영주 78.4%, 영월 77.5%순으로 높게 나타났으며, 직경별로는 소경목 90.4%, 중경목 71.7%, 대경목 56.1%로 나타났다. 형상비는 밀도 가 높아질수록 수간의 직경에 대한 수고의 비율(형상비)이 높아지며, 70% 이하면 안정성이 높으나 80%를 초과하면 풍해 및 폭설피해로 위험해지기 때문에 일부 지역에서는 임분 밀도관리가 필요하다. 일본잎갈나무의 전체 평균 형상비는 90.6%
이며, 지역별로는 평창 108.5%, 영주 105.4%, 단양 100.5% 순으로 나타났다. 경급별로는 소경목 104.9%, 중경목 92.7%, 대경목 73.4%로 전체적으로 일본잎갈나무의 형상비가 80% 이상으로 풍해 및 폭설피해의 위험에 노출되어 있어 빠른 시일 내에 적정 임분 밀도의 관리의 시업이 요구되어 진다.
Abstract: This study was conducted to highlight the necessity for a stand density control management plan in consideration of the shape ratio of Pinus densiflora and Larix kaempferi in Korea. A total of 2,112 Pinus densiflora samples and 2,030 Larix kaempferi samples were cut, and their diameter at breast height (DBH), height, and clear length were measured for regional shape ratio (height/DBH) comparison and analysis.The shape ratio of Pinus densiflora was 72.3% in the Gangwon district, 64.0% in the central district, and 70.8% on average, indicating a higher percentage of Pinus densiflora in Gangwon than in the central area. Regionally, Yeongju had the highest percentage at 78.4%, with Yeongwol indicating 77.5%. Measured by diameter, results showed a presence of 90.4% for small diameter trees (6–16 cm), 71.7% for medium diameter trees (18–28 cm), and 56.1% for large diameter trees (30 cm). As density increased, the shape ratio of height to tree trunk diameter also increased; below 70% indicated a more stable trunk, while a result above 80% indicated trunks prone to wind hazards and snowstorms, and, therefore, the need for density control in partial areas. The overall shape ratio of Larix kaempferi was 90.6%. Pyeongchang indicated a 108.5% ratio, Yeongju 105.4%, and Danyang 100.5%, respectively.According to diameter class, small diameter trees showed 104.9% occurrence, medium diameter trees 92.7%, and large diameter trees 73.4%. The shape ratio of Larix kaempferi was higher than 80% overall, indicating vulnerability to wind hazards and snowstorms. Therefore, appropriate stand density management is required.
Key words: Pinus densiflora, Larix kaempferia, diameter at breast height, shape ratio (Height/DBH), wind hazard, stand density management
서 론
1)우리나라 산림의 영급구조는 지난 ’70년대의 산림은
* Corresponding author E-mail: [email protected] ORCID
Jin-Taek Kang https://orcid.org/0000-0002-4688-8450
대부분Ⅰ,Ⅱ영급에서 최근 Ⅳ영급 이상의 산림이 69.1%
로 주요 수종인 소나무, 일본잎갈나무가 벌기령에 도달 하여 벌채가 이루어지고 있다. 그러나 현재 산림의 대부 분을 구성하고 있는 4-50년생 산림의 이용가치가 높은 영급이나 경급에 해당하나, 우리나라의 산림의 67.1%를 차지하고 있는 사유림의 경우 산림소유 규모가 작고 영 세하여 임분밀도 관리를 위한 솎아베기 등의 시업이 적
JOURNAL OFKOREANSOCIETY OFFORESTSCIENCE ISSN 2586-6613(Print), ISSN 2586-6621(Online) http://e-journal.kfs21.or.kr https://doi.org/10.14578/jkfs.2019.108.4.600
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우리나라 소나무 및 일본잎갈나무의 지역별 형상비 추정 601
기에 제대로 이루어지지 않고 있는 실정이다. 특히, 국내 목재생산의 공급 확대를 위해서는 인공림에 대한 적기에 솎아베기 등의 적절한 밀도관리를 통한 고품질의 목재의 선순환체계 마련이 시급하다. 임목의 생장은 같은 수종 이라 할지라도 이와 같이 입지, 환경 및 유전적 요인에 따라 각각 다르게 나타난다(Lee et al., 2005). 소나무는 우리나라의 대표적인 수종으로 우리나라 전체 산림면적 중 30.7%로 가장 많은 분포면적을 가지고 있으며(Korea Forest Service, 2017; Lee et al., 2009), 우리나라 제주도 (북위 33° 20′에서부터 함경북도 언성군 증산(북위 43°
20′)까지 분포하고 있다(National Instiute of Forest Science, 2012). 소나무 역시 지리적 특성에 따라 수형의 변화가 심하며, 현재 우리나라에서는 소나무림을 지리적, 생태 학적으로 구분하여 강원지방소나무와 중부지방소나무 로 구분하고 있으며, 초두부의 형태 및 수간의 모양차이 가 있는 것으로 알려져 있다(National Instiute of Forest Science, 2012). 또한 일본잎갈나무(Larix kaempferi)는 소 나무와 함께 우리나라 주요 산림 수종으로 해안지방을 제외한 전국 대부분의 지역에서 분포하고 있으며, 1970 년대에 치산녹화사업이 시작되면서 본격적으로 식재되 어 온 수종이다(Lee, 1995; Jeon et al., 2007). 일본잎갈나 무는 침엽수종 중 소나무(1,342천ha, 30.7%) 다음으로 많 이 분포(272천ha, 6.2%)하고 있는 인공조림 수종(Korea Forest Service, 2017)으로 1910년대에 일본으로부터 도입 되어 우리나 대부분의 지역에서 잘 적응하여 자라고 있 는 수종이다(Yim, 1985). 주요 용도는 건축용 중에서도 내구성을 필요로 하는 갱목, 침목 등 토목 및 건축자재 등이 있으며, 선박, 제지용 펄프, 파티클보드 등 다양한 용도로 활용되고 있다(Yang, 2013). 최근에는 웰빙의 바 람으로 건축용 내장재 및 목조주택에 대한 수요가 증가 하고 있는 시점에서 시간의 흐름에 따라 목재의 이용가 치는 증대될 것으로 예측된다(Kang et al., 2016).
이와 같이, 소나무와 일본잎갈나무는 우리나라의 대표 적인 수종으로 전체 침엽수의 69.1%(Korea Forest Service, 2018)를 차지하고 있으며, 현재 국산재중 시장에서 유통 되고 있는 원목의 대부분을 차지하고 있다. 이처럼 두 수 종이 국내 목재시장에서 차지하는 비중이 높고 국내 목 재자급률에 상당한 부분을 차지하고 있다. 그러나 저렴 한 수입목재가 증가하면서 국산목재의 시장 경쟁력은 약 화되면서 임업경영은 어려운 상황이다. 수입목재와 경쟁 하기 위해서는 우량 국산목재의 생산 공급이 가능하도록 밀도조절을 통한 불량임분을 개선해야 한다. 현재 소나 무와 일본잎갈나무는 각종 산림 병해충 피해로 인하여
많은 면적이 줄어들었으며, 태풍, 설해 등 자연재해로 인 하여 피해가 증가하고 있는 추세이다. 따라서 소나무와 일본잎갈나무의 지속적 보속생산을 위해서는 밀도관리 등 임분의 경영관리는 상당히 중요하다. 특히, 임분밀도 는 소나무재선충병이나 솔껍질깍지벌에 등 병해충 발생 및 확산의 요인으로 작용할 수 있기 때문에 체계적인 시 업 관리를 통한 임분환경의 개선이 필요하다(Park et al., 2009; Kim et al., 2015). 임분의 밀도조절을 위해서는 간 벌이 매우 중요하며, 적절한 시기의 적정한 간벌은 수확 최대와 건전한 숲을 만드는 중요한 작업이다. 간벌(솎아 베기)의 기본지식은 수관구조와 수간의 생장관계, 생육 공간 즉, 입목밀도와의 관계이며, 입목밀도에 따라 수관 비율이 달라지며 임목의 생장과 개체목의 안정성에 관련 이 있다. 즉, 밀도가 증가할수록 수간의 직경에 대한 수 고의 비율(형상비)이 높아지고 수간이 가늘고 길어지며, 형상비가 70이상이면 위험해 진다(National Instiute of Forest Science, 2015). 또한 수고에 대한 수관의 비율(수 관율)이 개체목의 형상을 보여주는 중요한 지표이며, 수 관율이 낮아질수록 수고생장도 저하되며 근계발달에도 영향을 미쳐 뿌리발달이 불량해져 강풍과 폭설에 꺾이거 나 휘어져서 뿌리가 뽑히는 경우가 많다. 이와 같이, 밀 도가 높은 울폐된 임분의 개체목은 불량한 개체목이 증 가하여 수관율의 저하가 빠르고, 형상비가 높아짐으로써 풍해, 폭설 및 병충해 피해가 증가한다. 특히 수목의 형 상비와 수관크기는 임분의 건전성을 목표로 하는 산림자 원의 육성 관리에 있어서 중요한 지표가 될 수 있다(Kim et al., 2015; Park et al., 2017). 따라서 본 연구에서는 우 리나라 주요 침엽수종인 소나무와 일본잎갈나무의 형상 비 추정을 통하여 임분구조의 취약성을 분석하고, 이를 바탕으로 임분의 안정성 회복과 생산성 최대를 위한 적 절한 산림시업의 필요성을 제시하고자 한다.
재료 및 방법
1. 대상 수종
소나무 및 일본잎갈나무의 형상비 추정을 위하여 이들 수종에 대한 전국적 분포면적을 추출하고, 면적비율에 따 른 표준목 벌채 및 시료 수집본수를 할당하기 위하여 1:5,000 임상도를 이용하였다(National Instiute of Forest Science, 2013). 본 연구에 사용된 자료인 1:5,000 임상도는 2008∼2012년까지 5년 동안 구축한 임상도이며, 임상도의 산림 정의에 따라 최소면적은 인공림 0.1 ha, 천연림 0.5 ha, 최소폭 20 m를 기준으로 판독한 자료이다(Figure 1).
임상도상에서 추출한 우리나라에 분포하고 있는 소나무 와 일본잎갈나무의 분포면적은 전체 산림면적중 소나무 는 1,342천 ha(30.7%), 일본잎갈나무는 273천 ha(6.3%)로 분포 현황은 Figure 1과 같다(Korea Forest Service, 2018).
2. 자료 수집 1) 데이터 수집
우리나라 대부분의 지역에 분포하고 있는 소나무와 일 본잎갈나무를 대상으로 전국을 27개 관리권역으로 구분 하여 임상도상의 지역별 분포면적 비율에 따라 지역편중 을 최소하여 위하여 권역별로 직경급분포를 최대한 고르 게 시료를 수집하도록 조사본수를 할당하였다. 지역별 조사본수 할당비율에 따라 소나무 2,112본, 일본잎갈나 무 2,030본을 벌채하여 수간고별 직경, 흉고직경, 수고, 지하고 등 임목의 생장특성을 조사하였다. 특히 우리나 라에서 소나무는 지리적, 생태학적으로 구분하여 강원권 역 및 경북 일부지역을 포함하여 강원지방소나무, 그 외 나머지 전체지역 전체에서 자라는 소나무를 중부지방소 나무로 명명하고 있다(National Instiute of Forest Science, 2012). 따라서 소나무의 경우 강원지방소나무와 중부지 방소나무로 구분하였다.
2) 현장 조사
27개 권역별로 할당된 시료를 수집하기 위하여 권역별 로 임상이 균일한 대상지를 선정하여 표준지조사를 실시 하고, 경급별(소: 6∼18 cm 미만, 중: 18 cm∼29 cm, 대:
30 cm 이상)로 표준목을 선정하여 벌채하였다. 벌채위치 는 지면으로부터 20 cm 높이에서 벌채하였으며 벌채목 의 가지를 제거한 후 전체 수고를 측정하고, 개체목의 수 간곡선 추정에 의한 재적산출과 형상특성을 분석하기 위 하여 수간고별 직경을 측정하였다. 개체목의 생장률 등 세부적인 생장패턴을 분석하기 위하여 수간석해용 원판 시료를 수집하고, 실험실에서 수간석해를 실시하였다.
3. 분석항목
형상비(H/D ratio)는 임분 간벌여부의 판단기준으로 중 요한 지표로서 임분밀도와 밀접하게 관련이 있으며, 일 반적으로 밀도가 증가할수록 수간의 직경에 대한 수고의 비율(형상비)이 높아지며, 아래쪽의 가지의 고사가 진행 되면서 수관율은 저하된다. 수관율이 저하되면 개체목의 생장도 저하되며 중심이 높아져 풍해 및 눈의 피해를 입 기 쉽다. 또한 밀도가 증가할수록 수간의 직경에 대한 비 율이(형상비)이 높아져 수간이 가늘고 길어진다(National
Larix kaempferi
Figure 1. Spatial distribution of Pinus densiflora and Larix kaempferi stand in Korea.
우리나라 소나무 및 일본잎갈나무의 지역별 형상비 추정 603
Species Diameter
class N Age (yr) DBH (cm) Height (m)
Min. Max. Mean Min. Max. Mean Min. Max. Mean
P. densiflora 2,112 35.4 57.4 43.0 17.7 32.4 23.7 9.5 21.1 15.6
P. densiflora in Gangwon
province
1,072 36.2 65.1 44.4 18.0 32.7 24.0 9.6 23.0 16.5
small 255 32.0 41.4 37.1 6.0 17.9 14.3 6.0 18.9 12.9
medium 497 36.1 50.0 43.1 18.0 29.8 23.3 9.4 23.8 17.0
large 320 40.6 104.0 52.9 30.0 50.4 34.5 13.4 26.2 19.5
P. densiflora in Central
province
1,030 34.5 49.7 41.7 17.3 32.1 23.4 9.4 19.2 14.8
small 238 26.0 46.4 33.2 6.0 17.9 13.9 6.1 16.6 12.3
medium 467 35.0 48.4 41.6 16.0 29.6 23.4 9.3 19.5 15.1
large 325 42.6 54.4 50.3 30.0 48.9 33.0 12.8 21.5 17.0
L. kaempferi
2,030 24.0 55.3 25.8 16.3 35.3 23.6 9.1 31.9 20.1
small 559 12.0 43.0 15.5 6.0 18.0 13.2 3.5 27.1 13.8
medium 1,038 24.0 53.0 23.4 14.9 36.2 23.1 8.8 32.6 21.3
large 433 36.0 70.0 38.4 28.0 51.7 34.6 15.1 36.1 25.2
Table 1. Data summary of stem analysis of Pinus densiflora and Larix kaemferi used in this study.
Figure 2. Collection of data from felled tree.
Instiute of Forest Science, 2015). 형상비는 개체목의 흉고 직경에 대한 총 수고의 비(수고/흉고직경)로 구하였다(식 1).
형상비(%) = 수고(m) ÷ 흉고직경(cm) × 100 (1)
4. 통계분석
현장에서 벌채된 각 개체목에 대해 측정한 데이터와 실험실에서 수간석해를 위해 수집된 원판 시료의 분석으 로부터 수집된 데이터를 정리하여 개체목별 임령, 수고, 직경, 지하고의 생장특성 데이터를 사용하였다. 데이터 통계분석을 위하여 SAS 9.4 통계 패키지를 이용하였으 며, 각 권역별 차이를 알아보기 위하여 Multiple Duncan’s Test를 실시하였다.
결과 및 고찰
1. 수종별 생장특성 분석
본 연구를 위하여 수집된 소나무와 일본잎갈나무의 경 급별 임령, 흉고직경 및 수고 현황은 Table 1과 같다.
본 연구의 조사자료는 표본목을 실제 벌채하여 측정한 값으로, 소나무는 평균 임령 43년으로 Ⅴ영급, DBH 23.7 cm 그리고 수고 15.6 m로 우리나라 평균의 생장특성을 보이고 있다. 제 6차 국가산림자원조사(NFI) 자료 분석결 과에 의하면, 우리나라 산림은 Ⅳ영급 이상이 69.1%로 구성되어 있으며 소나무 평균 임령 39년, 수고 12.2 m,
DBH 22.2 cm와 유사하게 나타났다(Korea Forest Service, 2017). 강원지방 소나무와 중부지방 소나무의 경우 임령 과 DBH는 유사하나 수고는 강원지방소나무가 16.5 m로 중부지방소나무보다 약 2 m 크다. 일본잎갈나무는 평균 임령 25.8년, DBH 23.6 cm, 수고 20.1 m로 나타났다. 제 6차 국가산림자원조사(NFI) 자료에서 일본잎갈나무의 평 균 임령 36년, DBH 23.7 cm, 수고 19.5 m로 임령에서는 다소 차이가 있으나 DBH와 수고는 거의 유사한 값을 보 였다. 일본잎갈나무는 1970∼80년대에 대부분 조림한 인 공조림수종으로 임령이 평균 40년에 도달할 것으로 예상 되며, 본 조사에서는 소경목을 임의로 적정 할당본수를 수집하였기 때문에 평균이 다소 낮게 나타난 경향이 있 는 것으로 판단된다. 현재 소나무(국유림 50년, 공·사유림 40년)와 일본잎갈나무(국유림 40년, 공·사유림 30년)의 경우 머지않아 많은 면적이 벌기령에 도달하기 때문에 밀도조절을 위한 솎아베기 등 목재생산을 위한 산림시업 이 필요할 것으로 판단된다.
2. 형상비
우리나라 전역에 분포하고 있는 소나무와 일본잎갈나 무의 지역별 형상비를 분석한 결과는 Figure 3과 같다.
본 연구에서는 우리나라 소나무의 평균 형상비는 70.8%
로 나타났으며, 지역별로 볼 때 충주, 영주, 영월, 양구, 울진, 정선, 평창, 홍천 순으로 높게 나타났다. 충주를 제 외하고 대부분 강원도 지역 소나무 형상비가 중비지방의 소나무보다 형상비가 높게 나타났으나, 지역간 형상비의 비교에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다(P>1.0000).
일부 지역에서는 형상비가 80%에 도달하는 경우도 있지 만 대부분 70% 수준을 유지하고 있으며, 형상비가 80%
를 넘지 않도록 밀도조절이 필요할 시기다. 특히 80%를 넘어섰거나 거의 도달한 임분에 대해서는 풍해 및 설해 등 자연재해로부터 임분의 안정성을 유지하기 위해서는 우선적으로 밀도조절이 필요하다. 강원지방 소나무와 중 부지방 소나무의 형상비 비교에서, 강원지방소나무의 형 상비는 72.3%, 중부지방소나무는 69.1%로 강원지방 소 나무가 중부지방 소나무보다 약간 높았으나 유의적인 차 이를 보이지 않았다(P>0.1938).
동일 수종의 동령림일 경우 임분의 임목밀도가 높아질 수록 아래가지가 고사가 진행되어 수고에 대한 수관길이 의 비율, 즉 수관율은 저하된다. 수관율이 저하되면 개체 의 생장도 저하되며, 또한 중심이 높아져 풍해 및 눈 피 해를 입기 쉬워진다(Cremer et al., 1983; Japan Forestry Figure 3. The shape ratio by region of Pinus densiflora and Larix kaempferi in Korea.
※ CJ: Chungju, YJ: Yeongju, YW: Yeongwol, YG: Yanggu, UJ: Uljin, JS: Jeongseon, PC: Pyeongchang, HC:
Hongcheon, BE: Boeun, MJ: Muju, YD: Yeongdeok, JE: Jeongeup, YS: Yangsan, CC: Chuncheon, SC: Suncheon, TB: Taeback, YY: Yangyang, SK: Samcheok, DY: Danyang, BY: Buyeo, IJ: Inje, HY: Hamyang, GN:
Gangneung, GM: Gumi, SW: Suwon, SO: Seoul.
우리나라 소나무 및 일본잎갈나무의 지역별 형상비 추정 605
Technology association 1998; Kato, 2009). 장령기에서는 수관율이 30%를 넘지 않도록 하고, 고령림은 50∼60%의 수관율이 적합하다(National Instiute of Forest Science, 2015). 또한 밀도가 증가할수록 수간의 직경에 대한 수고 의 비율, 즉 형상비가 높아진다. 형상비가 높아지면 수간 이 가늘고 길어지는데, 형상비가 80%를 초과하면 풍해 및 폭설피해로 위험해지고, 70% 이하이면 안정성이 높아 진다(Oda, 1992; Harada and Kawat, 2005; Sakamoto et al., 2010; Forestry and Forest Products Research Institute, 2011; Kim et al., 2015; National Instiute of Forest Science, 2015; Kunisaki 2015).
우리나라에서 소나무와 더불어 대표적인 침엽수이자 인공조림 수종인 일본잎갈나무의 형상비의 지역간 비교 에서 평창, 영주, 구미, 단양, 홍천순으로 높게 나타났으 며, 지역간 형상비의 비교에서는 유의적인 차이를 보였 다(P<0.0005). 특히 평창, 영주, 구미, 단양 지역들은 100%
이상의 높은 형상비를 보였으며, 전체 형상비는 평균 90.6%로 소나무의 70.8%에 비하여 상당히 높게 나타났 다. 형상비의 경우 80%이상인 경우 풍해, 설해 등으로 인 하여 부러지거나 넘어질 위험에 노출되어 있기 때문에, 현재 이러한 결과로 볼 때 일본잎갈나무의 경우 솎아베 기 등의 경영활동이 시급히 추진되어야 할 것으로 판단 된다. 특히, 사유림의 경우 솎아베기 등 밀도관리 등 경 영활동이 국유림에 비하여 활발히 이루어지지 않기 때문 에 임분이 불안정한 구조이며, 수관율의 저하 등으로 고 사, 피압으로 인한 불량목의 발생이 증가하고 경급저하 로 인한 대경재 생산이 떨어질 우려가 높다. 실제 국유림
및 사유림의 솎아베기 후 바람이나 눈에 의해 많은 나무 들이 피해가 발생하고 있다. 실제 유럽의 경우 풍·설해 피해를 입은 임분의 사례를 볼 때, 독일 가문비 숲에서도 풍·설해 피해 임분의 형상비가 80%, 미피해 임분은 63%
로 보고되고 있다(Korea Forest Service, 2000), 국내의 경 우 인위적 교란, 태풍, 산불 및 병충해 등에 의한 피해목 의 경우 직경급이 작고 형상비가 높은 형태를 보인다고 하였다(National Instiute of Forest Science, 2013a). 임분 의 관리에 있어서 형상비가 높은 개체목의 비율은 낮을 수록 좋으며, 임분 평균 형상비가 낮은 임분은 강도의 솎 아베기를 적용하더라도 임분의 안정성이 높다(Wonn and O’Haro 2001; Moktan et al., 2015; Park et al., 2017). 그 러나 이미 높은 형상비를 지진 개체목의 비율이 많은 임 분은 고강도의 솎아베기를 할 경우 오히려 태풍 피해는 최소 1∼20%까지 증가할 수 있으며(Valinger and Pettersson, 1996), 임분의 생산력 또한 낮아지는 부작용이 발생할 수 있으므로 적정 수준을 찾는 것이 중요하다.
소나무를 경급별로 구분하여 형상비를 비교 분석한 결 과는 Figure 4와 같다. 소나무의 형상비는 소경목 89.5%, 중경목 69.4%, 대경목 53.9% 순으로 경급이 증가할수록 낮게 나타났다(P>0.0001). 우리나라 소나무는 소경목이 80% 이상의 형상비를 보이고 있으나 중, 대경목으로 갈 수록 70% 이하로 안정된 형상비를 나타내고 있다. Park et al.(2017)은 임분내 수고급을 기준으로 상위 30%의 임 목을 추출하여 이들에 대한 흉곡직경, 수고, 임분밀도에 대한 평균 형상비의 변화를 분석한 결과, 형상비는 흉고 직경과 부의 상관관계에 가까운 분포형태를 보이며, 임 Figure 4. The shape ratio by diameter at breast height class of Pinus densiflora in Korea.
분밀도에 대해서는 정의 상관관계를 보인다고 보고하였 다. 대체적으로 안정적으로 보이나 소경목은 밀도관리가 필요하며 전체적으로 형상비가 70%를 넘지 않도록 솎아 베기 등 산림사업을 통하여 밀도관리가 필요하다. 일본 소나무의 경우 0.8 이상인 경우 과밀임분으로 규정하고 (Ando, 1962), 수량비수를 0.75∼0.8 사이에 도달할 경우 밀도관리의 적정시기로 보고 있다(Forestry and Forest Product Research Institute, 2011). 현재 우리나라에서는 소나무를 강원지역과 중부지역으로 나누어 강원지방소 나무와 중부지방소나무로 구분하여 사용하고 있다. 강원 지방소나무와 중부지방소나무의 비교에 있어서도 대경 목으로 갈수록 형상비가 낮아지는 경향을 보였으나, 강 원지방과 중부지방간의 유의적인 차이는 보이지 않았다 (Figure 5). 강원지방소나무와 중부지방소나무로 구분할 때에는 지리적, 생태학적으로 차이가 있고 생장 및 수형 의 차이도 있기 때문에 구분하여 사용했을 것으로 판단 되나, 본 연구에서 두 지역간의 소나무 형상비가 유의적 인 차이를 보이지 않는 것은 형상비는 수고와 흉고직간 의 비율로서 지리적 환경보다 해당 임분의 밀도와 더 관 계있을 것으로 판단된다(Reineke, 1933; Kira, 1953; Ando, 1968; Park, 2016).
일본잎갈나무도 소나무와 마찬가지로 소경목 104.9%, 중경목 92.7%, 대경목 73.4%로 경급별 형상비는 직경이 증가할수록 낮아지는 경향을 보였으며(Figure 6), 각 경 급간 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다(P<0.0001).
일본잎갈나무는 소경목과 중경목에서의 형상비가 상당 히 높기 때문에 조기에 임문의 밀도관리가 필요할 것으 로 판단된다. 소나무와의 형상비 비교에서 일본잎갈나무
Figure 6. The shape ratio by diameter at breast height class of Larix kaempferi in Korea.
Figure 7. Comparison of the shape ration by class of diameter at breast height between Pinus densiflora and Larix kaempferi.
의 평균 형상비가 90.3%로 소나무보다 훨씬 높으며, 특 히 소경목, 중경목의 형상비가 80%를 훨씬 초과한 상태 로 앞에서 언급한 바와 같이 형상비가 80% 이상인 경우 Figure 5. Comparison of the shape ration by class of diameter at breast height between
Pinus densiflora in Gangwon and Center districts in Korea.
우리나라 소나무 및 일본잎갈나무의 지역별 형상비 추정 607
풍해, 설해 등으로 인하여 부러지거나 넘어질 위험에 노 출되어 있다(Figure 7). 특히 일본잎갈나무의 중경목의 평균 수고가 21.2 m로 형상비가 92.7%로 높은 것으로 나 타났는데 솎아베기 등의 밀도관리를 위한 산림경영 활동 이 매우 시급한 상태이다. Fish et al.(2006)은 형상비가 높아지면 수관피압 현상이 나타나며 이는 곧 임내 피압 목이 증가할 것이라고 하였으며, Park et al.(2016)의 솎아 베기 시기가 이미 늦어 이 시기에 솎아베기를 하더라도 태풍, 설해 등으로 인하여 피해가 더 증가할 가능성이 있 다고 하였다. 따라서 현재 일본잎갈나무는 솎아베기 등 의 시업이 필요하며 적정한 시기에 미리 실행하여 밀도 조절을 함으로써, 솎아베기 후의 각종 자연피해를 최소 화하고 직경생장을 최대화하여 안정된 임분구조를 통한 우수한 품질의 목재를 생산할 수 있을 것이다.
결 론
본 연구는 우리나라 대표적인 주요 침엽수종인 소나 무와 일본잎갈나무를 대상으로 지역별 형상비 추정에 의한 산림구조의 취약성을 분석하여 향후 안정된 목재 생산을 위한 산림시업의 필요성을 제시하고자 하였다.
소나무와 일본잎갈나무의 형상비 분석을 위하여 실제 지역별로 경급을 고르게 할당하여 각각 2,112본, 2,030 본의 표준목을 선발·벌채한 후, 현장조사와 생장특성 분 석을 위하여 수간석해 시료를 수집하였다. 현장조사 자 료와 수집된 수간석해 시료분석 자료를 통하여 개체목 의 형상비를 지역 및 경급별로 분석한 결과, 소나무의 경우 27개 지역간 형상비의 비교에서는 유의적인 차이 를 보이지 않았으나 경급별 비교에서는 유의적인 차이 가 있는 것으로 나타났다. 또한 강원지방 소나무와 중부 지방소나무의 형상비 비교에서는 유의적인 차이를 보이 지 않았으나 대체적으로 강원지역이 높게 나타났다. 또 한 일본잎갈나무의 지역 및 경급별 형상비 비교에서 유 의적인 차이가 있는 것으로 나타났으며, 특히 평창, 영 주, 구미, 단양 등 일부 지역은 100% 이상의 높은 형상 비를 보였다. 소나무 및 일본잎갈나무 모두 경급이 증가 할수록 형상비는 감소하는 경향을 보였으며, 소나무는 소경목, 중경목 및 대경목의 대부분 경급에서 80% 이하 의 형상비를 보였으나, 일본잎갈나무는 소경목과 중경목 의 형상비가 90%를 초과하였다. 소나무와 일본잎갈나무 의 수종간 형상비 비교 결과 소나무는 평균 70.8%, 일본 잎갈나무는 90.6%로 일본잎갈나무의 형상비가 80%를 훨씬 초과하고 있으며, 풍해, 설해 및 병충해 등으로부터
피해를 받을 수 있는 매우 불안정한 임분상태인 것으로 나타나 임분의 밀도관리가 시급한 것으로 나타났다(Park et al., 2009; Kim et al., 2015).
이러한 임목의 형상비는 임분의 밀도에 상당한 영향을 받으며, 임목 형상비의 값은 해당 임분이 외부의 풍해, 설해, 병해충 등의 피해로부터 얼마나 안전한가를 나타 내는 지표이자 밀도관리의 기준이 될 수 있다. 소나무와 일본잎갈나무는 우리나라 남부지방에서 북부지방까지 고루 분포하고 있는 주요 침엽수종으로 침엽수의 69.0%
를 차지하며, 우리나라 전체 산림면적의 약 37.0%를 차 지하고 있는 아주 중요한 수종이다(Korea Forest Service, 2017; Korea Forest Service, 2018). 이러한 우리나라 주요 침엽수종인 소나무와 일본잎갈나무 임분의 건정성을 확 보할 수 있는 임분 밀도관리의 수치적 기준을 마련하고, 적정시기의 밀도관리에 의한 고사목, 병해충 피해목 등 불량목 발생을 최소화하는 합리적 산림경영 활동을 통하 여 고품질의 국산목재 생산기반 마련이 시급한 것으로 판단된다.
감사의 글
본 연구는 산림청 산림과학기술 연구개발사업(2017044 C10-1919-BB01)의 지원으로 수행되었습니다.
References
Ando, T. 1962. Growth analysis on the natural stands of Japanese red pine (Pinus densiflora Siebold & Zucc.). Ⅱ.
Analysis of stand density and growth, Bulletin Government Forest Experiment Station 210(147): 1-153.
Ando, T. 1968. Ecological studies on the stand density control in even-aged stand. Bulletin Government Forest Experi- ment Station 210(210): 1-153.
Cremer, K.W., Cater, P.R. and Minko, G. 1983. Snow Damage in Australian pine plantations. Australian Forest 46(1):
53-66.
Fish H., Lieffers, V.J., Silins, U. and Hall R.J. 2006. Crown shyness in lodgepole pine stands of varying stand height, density, and site index in the upper foothills of Alberta.
Canadian Journal of Forest Resources 36(9): 2104-2111.
Forestry and Forest Products Research Institute (Japan). 2011.
Guidelines and fundamental concepts for the management of pinus thunbergii coastal forests: control of the number of trees and utilization of invading broadleaved trees.
Tsukuba, Japan. pp. 55. (in Japanese)
Harada, K. and Kawata, Y. 2005. Discussion on the utilization of coastal forests for the tsunami reduction effects. Annual Journal of Coastal Engineering, Japan Society of Civil Engineers 52: 276-280. (in Japanese)
Japan Forest Technology Association. 1998. Fifty methods to investigate forest. Tokyo Shoseki Co., Ltd. Tokyo, Japan.
pp. 23. (in Japanese)
Jeon, B.H., Lee, S.H., Lee, Y.J., Kim, H. and Kang, H.M.
2007. Estimation of site index stem volume equations for Larix leptolepis stand in Jinan, Chonbuk. Journal of Korean Society of Forest Science 96(1): 40-47.
Kang, J.T., Son Y.M., Kim, S.W., Park H. and Hwang, J.S.
2014. Development of local stem volume table for Larix kaempferi using Kozak’s stem taper model. Journal of Agriculture & Life Science 48(6): 119-131.
Kato, A. 2009. Characteristics for Sugi (Cryptomeria japonica D. Don) stands and trees with high snow accretion damage risk in Toyama Prefecture. Forest Resources and Mathematical Modeling 8: 45-61. (in Japanese with English abstract).
Kira, T., Ogawa, H. and Hozumi, K. 1953. Interaspecific competition among higher plants Ⅰ: Competition-yield- density interrelationship competitionship in regularly dispersed populations. Journal of the Institute of Polytechnics, Osaka City University Series D 4: 1-16.
Kim, S.W., Chun, K.W., Park, K.H., Lim, Y.H., Yun, J.U., Kwon, S.M., Youn, H.J., Lee, J.H., Teramoto, Y. and Ezaki, T. 2015. The Necessity and Method of Stand Density Control Considering the Shape Ratio of Pinus thunbergii Coastal Disaster Prevention Forests in South Korea. Journal of Korean Forest Society 106(4): 457-464.
National Instiute of Forest Science. 2012. Economic tree, Pinus densiflora. pp. 250.
National Instiute of Forest Science. 2013a. Distribution of major species based on digital forest type map (1:5,000) in Korea.
pp. 15.
National Instiute of Forest Science. 2013b. Investigation on the site condition, soil and vegetation of coastal prevention forests in the island areas of Gyeonggi and Chungcheong regions. Contract research report of KFRI. Seoul, Korea.
pp. 113. (in Korea)
National Instiute of Forest Science. 2015. Thinning and Forest Type of Target. pp. 162.
Korea Forest Service. 2000. Forest & Forestry Technique(Ⅲ):
forest creation. Daejeon, Korea. pp. 509. (in Korea) Korea Forest Service. 2017. Assessment of Korea’s Forest
resources at 2011-2015. pp. 220.
Kunisaki, T. 2005. Pattern of snow accretion damage in an old Sugi (Cryptomeria japonica D. Don) Plantation at the base of Mt. Iwate, Northern Japan. Journal of the Japanese Forest Society 87(5): 426-429. (in Japanese with English abstract)
Lee, C.B. 1995. Dendrology. Hyangmun Press. pp. 88.
Lee, K.S., Kim, S.K., Bae, S.W., Lee, J.H., Shin, H.C., Jung, M.H., Moon, H.S. and Bae, E.G. 2009. Vegetation type and stand structure of Pinus densiflora forests in Kangwon northern region in Korea. Journal of Agriculture & Life Science 43(6): 7-17.
Lee, S.T., Yoon, S.L., Park, E.H., Kim, J.K. and Jung, Y.G.
2005. The dendrochronological characteristic of Pinus densiflora in Gyeongbuk region. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 7(4): 289-295.
Moktan, M.R., Kwon, J., Lim, J.H., Shin, M.H., Park, C.W.
and Bae, S.W. 2015. Wind stability of commercially important tree species and silvicultural implications, Daegwallyeong Korea. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 17(1): 58-68.
Oda, T. 1992. Tending, density management and regeneration techniques. pp. 395-408. In: Murai, H., Ishikawa, M., Endo, J., and Tadaki, R. (Eds.) The coastal forest in Japan: its multiple functions and use. Soft Science, Inc. Tokyo, Japan.
(in Japanese)
Park, C.M., Kim, S.W. and Park, S.H. 2009. Study on growth characteristics of Pinus thunbergii windbreak forests around Goosipo Beach, Gochang-gun. Korean Journal of Environment and Ecology 23(4): 365-375. (in Korean with English abstract)
Park, J.H., Jung, S.Y., Yoo, B.O., Lee, K.S., Park, Y.B. and Kim, H.H. 2017. The Production Objectives and Optimal Standard of Density Control Using Stand Density Management Diagram for Pinus densiflora Forests in Korea. Journal of Korean Forest Society 104(3): 411-420.
Park, J.H., Lee, K.S., Yoo, B.O., Park, Y.B. and Jung, S.Y.
2016. Development and validation of the stand density management diagram for Pinus densiflora Forests in Korea.
Korean Forest Society 105(3): 342-350.
Reineke, L.H. 1933. Perfecting a stand-density index for even-aged forests. Journal of Agricultural Research 46(7):
627-638.
우리나라 소나무 및 일본잎갈나무의 지역별 형상비 추정 609
Valinger, E. and Pettersson, N. 1996. Wind and snow damage in a thinning and fertilization experiment in Picea abies in southern Sweden. Forestry 69(1): 29-33.
Wonn, H.T. and O’hara, K.L. 2001. Height: diameter ratios and stability relationships for four Northern Rocky mountain tree species, Society of American Foresters 16(2):
87-94.
Yang, A.R., Hwang, J.H., Song, S.W. and Cho, M.S. 2013.
The comparison of soil properties and early growth of Pinus
densiflora and Larix kaempferi seedlings in Harvested Larix kaempferi and Pinus rigida stands.
Yim, K.B. 1985. Silviculture theory. Hyangmun Press. pp. 491.
Manuscript Received : September 3, 2019 First Revision : October 4, 2019 Second Revision : October 31, 2019 Accepted : November 1, 2019
