지리산국립공원 임걸령 구상나무 고사목의 고사연도 분석
서정욱1*·정현민1a·이광희1b·박홍철2
1충북대학교 목재·종이과학과, 2국립공원공단 국립공원연구원
a현재소속: 전통건축수리기술진흥재단, b현재소속: 한국전통문화대학교 보존과학과
Dating the dead years of Korean fir (Abies Koreana E.H. Wilson) at Imgeollyeong in Jirisan National Park
Jeong-Wook Seo
1* , Hyun-Min Jeong
1a, Kwang-Hee Lee
1band Hong-Chul Park
21Department of Wood & Paper Science, Chungbuk National University, Cheongju 28644, Korea
2National Park Research Institute, Korea National Park Service, Wonju 26441, Korea
aCurrent address : Architectural Elements Research Team, Korea Foundation for the Traditional Architecture and Technology, Gyeonggi 10859, Korea
bCurrent address : Department of Conservation Science, Korea National University of Cultural Heritage, Buyeo 33115, Korea
요 약 :지리산국립공원 임걸령에서 고사한 구상나무 5본에 대하여 정확한 고사연도를 확인하고자 본 연구를 수행 하였다. 고사연도 조사는 연륜분석법으로 실시하였다. 고사한 구상나무 5본 중 2본은 쓰러져 뿌리가 노출된 상태
(FD)였으며, 3본은 서 있는 상태(SD)였다. 연륜분석법(크로스 데이팅)으로 FD 2본의 고사한 연도를 확인한 결과
2011년 늦가을부터 2012년 봄 사이였다. SD는 3본 중 2본이 고사연도 분석에 성공하였으며, 고사한 때는 2006년
과 2008년 늦여름에서 가을 사이었다. 정확한 고사원인 분석을 위해서는 고사연도에 대한 기초자료를 마련해야 할 것이다.
주요어 :아고산, 연륜연대학, 상록침엽수, 전나무속
Abstract :This study was fulfilled to verify the dead years of 5 Korean firs (Abies koreana E.H. Wilson) located at Imgellyeong in Jirisan National Park. We applied the dendrochronological method to date their dead years. Two of five Korean firs were fallen trees (FD) and the others were standing trees (SD). By the tree-ring analysis method, i.e. cross- dating in dendrochronology, it was verified that two FDs were dead between late autumn in 2011 and early spring in 2012. In the case of SDs, however, only two SDs were successfully verified that one was dead between late summer and autumn in 2006 and the other one between late summer and autumn in 2008. For the study on finding a reason inducing them to be dead the fundamental data about the death years should be established.
Key words :Sub alpine, Dendrochronology, Evergreen Needleleaf Tree, Abies
서 론
구상나무(Abies koreana E.H. Wilson)는 한국 특산종으로 지리산을 포함하여 한라산, 덕유산, 가야산, 백운산, 영축산, 금원산, 속리산에 분포하는 것으로 알려져 있다(국립수목원,
2016; 김태영과 김진석, 2018). 구상나무의 수직적 분포는
한라산, 지리산, 덕유산, 가야산, 속리산 등에서 해발고 1,000~1950 m이다(정태현, 1942; 국립생태원, 2014). 구상나
무 분포지역 중 구상나무가 군락으로 서식하는 지역은 지리 산과 한라산이며, 온도 상승이나 봄철 강수량 부족과 같은 기후변화로 인해 지리산과 한라산 구상나무의 생육이 쇠퇴 하거나 심한 경우 고사한 것으로 보고하였다(강상준 1984;
김갑태 등 1991; 김은식 1994; 박원규와 서정욱 1999; 구경 아 등 2001; 김남신과 이희천 2013; 김종갑 등 2017). 최근 항공 및 위성영상을 활용한 연구에 따르면 기후변화로 인해 지리산 구상나무 분포는 1981년 이후로 27년간 18% 감소하
*Corresponding author E-mail: [email protected]
[총설]
였으며(김남신과 이희천 2013), 제주도 구상나무 분포는
2006년 이후로 10년간 15.2% 감소한 것으로 조사되었다(김
종갑 등 2017).
아고산대 구상나무에 대한 선행연구에 따르면 태풍, 겨울 철 기온상승, 봄철 가뭄 등(김은식 1994; 박원규와 서정욱
1999; 구경아 등 2001; 김종갑 등 2017)이 고사원인으로 알
려져 있다. 이러한 결과는 구상나무 연륜연대기와 고사의 원인으로 제시된 여러 인자들과의 시계열적 관계 또는 통계 분석을 통해 밝힌 것이다. 하지만, 밝혀진 다양한 고사원인 으로 인해 얼마나 많은 구상나무가 고사했는지에 관한 체계 적인 연구는 부족한 상황이다. 그 이유는 구상나무가 고사 한 연도에 대한 기초자료가 없기 때문이다.
본 연구는 지리산국립공원 내 임걸령 지역에서 고사한 구 상나무 5본을 대상으로 고사연도 분석을 위한 연륜연대학적 방법을 제시하고자 수행되었다.
재료 및 방법 1. 연구지 및 시료채취
구상나무 고사목의 고사연도 분석을 위한 연구지역으로 지리산국립공원 내 임걸령을 선정하였다(Figure 1). 임걸령 은 지리산국립공원 노고단(1,507 m a.s.l.)에서 반야봉 방향 으로 약 2.8 km 떨어져 있으며, 해발고가 1,320 m이다. 임 걸령에는 자생하는 주요 침엽수는 구상나무 이외에 가문비 나무나무(Picea jezoensis)와 주목(Taxus cupidata) 등이 있다.
지리산국립공원 인근에 위치한 산청과 남원에서 측정한 기 온과 강수량 자료(1973-2015)에 따르면 연평균 기온은 12.5oC이며, 연평균 총강수량은 1,523 mm이다. 온도가 가장
높은 8월의 평균 기온은 25.2oC이며, 가장 낮은 1월의 평균 기온은 –0.8oC이다. 강수량의 경우, 가장 많은 강수가 발생 한 달은 8월로 351 mm이며, 가장 적은 강수가 발생한 달은 12월로 21 mm이다.
임걸령 지역 대표연륜연대기(tree-ring master chronology) 작성을 위하여 구상나무 11본을 선발하였으며, 고사 형태에 따른 고사목의 고사연도 분석을 위하여 서있는 고사목 3본 과 쓰러져 있는 고사목 2본을 선발하였다(Table 1). 생장편 채취는 등고선과 수평 방향으로 실시하였다. 침엽수가 경사 지에서 생육하게 되면 수목은 경사의 아래 방향으로 압축이 상재(compression wood)를 만들기 때문이다. 압축이상재에 있는 연륜은 등고선 수평방향으로 배열된 정상 연륜의 폭이 넓고, 세포의 모양도 다르다. 따라서 압축이상재에서 채취한 생장편으로 연륜분석을 할 경우에는 정상 연륜이 갖고 있는 일반적인 생육패턴 분석이 어렵다(Cook and Kairiukstis
1990). 고사목 중 쓰러져 있는 구상나무는 쓰러진 방향을 고
려하여 등고선과 평행한 방향으로 판단되는 위치에서 생장 편을 채취하였다. 모든 생장편은 흉고높이에서 채취되었다.
생장 중인 구상나무(이하, 생육목)에서는 수목 당 2개씩, 고 사목은 수목 당 1개씩 생장편을 채취하였다.
Figure 1. Map of experimental site.
Table 1. Information of sample trees and increment cores.
Type ID Number of
Diameter at breast height trees increment cores
Living Dead (standing)
Dead (fallen)
JRGAKL JRGAKSD JRGAKFD
11 03 02
22 03 02
36.7±7.6 36.3±2.8 27.0±4.2
2. 시료 준비 및 연륜폭 측정
연륜폭 측정에 앞서서 모든 생장편을 코어마운트에 목공 용 접착제를 이용하여 고정하였다. 고정 시 목재세포들이 상하로 주행하도록 하였다. 접착제 건조가 완료된 후에는 벨트사포를 이용하여 연륜경계가 뚜렷하게 보이도록 연마하 였다. 연륜폭 측정은 인접한 연륜경계들의 최단거리 방향으 로 실시하였다. 정확한 연륜폭 측정을 위해 실체현미경으로 연륜경계를 확인하면서 측정하였다. 연륜폭은 LINTAB 시스템
(Rinntech, 독일)을 이용하여 0.01 mm 단위까지 측정하였다.
3. 크로스데이팅 (cross-dating) 및 연륜연대기 작성 위연륜(false ring), 실연륜(missing ring), 분연속륜(dis-
continues ring)을 찾아 각 연륜에 정확한 생육연도를 부여하
기 위해 크로스데이팅(cross-dating)(Schweingruber 1988)을 실시하였다. 크로스데이팅은 연륜연대학에서 개발한 t-value (식 1)와 G-value(식 2)를 이용하였다. t-value는 연륜폭으로 작성된 시계열그래프(연륜연대기) 상호간 상관계수 값을 기 초로 개발되었으며, G-value는 두 연륜연대기 상호간 일치 도를 기초로 개발되었다(Baillie and Pilcher 1973; Ecsktein and Bauch 1969). 두 모델을 활용하기 위해 TSAPWin 프로 그램(Rinntch, 독일)을 이용되었다. 하지만 크로스데이팅의 최종 확인은 전통적인 연륜연대학적 방법에 따라서 연륜폭 그래프 상호간 일치도를 육안으로 관찰하여 결정하였다 (박원규 등 2003, 정현민 등 2017).
(식 1)
r = 두 연륜연대기 상호간 상관계수
n = 연륜연대기 상호간 공통된 구간
(식 2)
이면 , 이면 , 이면
크로스데이팅에 성공한 생육목 연륜연대기들의 평균값을 이용하여 각각의 연륜에 절대연도가 부여된 대표연륜연륜연 대기(tree-ring master chronology)를 작성하였다. 고사목은 연도가 부여되지 않은 유동연륜연대기(floating chronology) 로 작성되었다.
4. 고사연도 분석
크로스데이팅 방법을 기초로 각각의 연륜에 절대연도가 부여된 임걸령 대표연륜연대기와 고사목 유동연대기를 상호 비교하여 고사연도를 분석하였다. 고사연도 분석 결과는 t-
value와 G-value를 이용하여 1차적으로 확인하였으며, 최종
결정은 연륜연대기 상호간 일치도를 육안으로 확인하는 방 법으로 실시하였다. 일반적으로 t-value 3.5 이상, G-value 65% 이상이면 크로스데이팅이 유의한 수준에서 성공한 것 으로 판정한다(김요정 2003).
결 과 1. 크로스데이팅 및 대표연륜연대기 작성
T-value와 G-value를 이용하여 임걸령 생육목연륜연대기
상호간 크로스데이팅을 실시하였다. 그 결과, JRGAK07과
JRGAK08을 제외한 모든 연륜연대기가 상호간 일치도가 높
t = r n–2 1–r2
---
Gx y = 1n---–1
i=1 n–1
Gix+Giyxi+1–x
0 Gix = +1/2
xi+1–x
= 0 Gix = 0
xi+1–x
0 Gix = 1/2–
Figure 2. The tree-ring master chronology of Korean fir at Imgeollyeong.
Table 2. T- and G-values between individual time series and their mean time series.
Type ID Statistical values
T-value G-value (%)
Living
JRGAK01 JRGAK02 JRGAK03 JRGAK04 JRGAK05 JRGAK06 JRGAK07 JRGAK08 JRGAK09 JRGAK10 JRGAK11
9.9 5.6 10.5 4.8 12.614.8 6.1 8.3 8.0 9.7 8.3
7670 8072 7787 6160 6683 69
은 것으로 확인되었다. 따라서 임걸령 대표연륜연대기 작성 시 JRGAK07과 JRGAK08는 분석에서 제외하였다. 크로스 데이팅 성공 여부를 재차 확인하기 위해 작성된 대표연륜연 대와 각 생육목 상호간 t-value와 G-value를 계산하였다.
JRGAK07과 JRGAK08를 제외한 모든 연륜연대기가 연륜연
대학에서 요구하는 기준치인 t-value 3.5와 G-value 65% 이 상을 나타냈다(Table 2). 이상의 결과를 근거로 대표연륜연 대기가 성공적으로 작성되었음이 확인되었다(Figure 2).
2. 고사연도 분석
구상나무 고사목 연륜연대기와 임걸령 대표연륜연대기와 비교하여 고사연도를 분석한 결과, 쓰러져 있는 고사목
JRGAKSD41과 JRGAKSD42의 최외곽 연륜의 연도가 2011
년으로 확인되었다. 연륜의 경계가 뚜렷하고, 조재와 만재가 완성된 것으로 보아 고사한 시기는 2011년 늦가을부터
2012년 봄 사이로 판단된다. 서 있는 고사목 JRGAKFD43과
JRGAKFD44의 최외곽 연륜의 연도는 각각 2006년과 2008
년으로 확인되었다. 최외곽 연륜에 만재가 완성되지 않아 당년 늦여름에서 가을 사이에 고사한 것으로 판단된다. 모 든 경우에서 t-value와 G-value는 크로스데이팅 성공 기준치 인 t-value 3.5와 G-value 65%이상을 나타냈다(Table 3). 통 계수치뿐만 아니라 연륜연대기 상호간 육안 비교에서도 신 뢰성 있는 일치도를 나타냈다(Figure 3). 하지만 JRGAKSD45 의 경우에는 대표연륜연대기와 신뢰성 있는 일치도를 확인 할 수 없어서 성공적인 고사연도 분석이 불가능하였다.
쓰러져 있는 구상나무 고사목 연륜생장의 특징은 정상적
으로 생육 중인 구상나무로 작성된 대표연륜연대기와 고사 한 연도까지 매우 유사한 생육 패턴을 보이는 것으로 확인 되었다(Figure 3, left). 반면, 서 있는 구상나무 고사목은
1970년대 초까지는 대표연륜연대기와 유사한 생육 패턴을
보이다가 이후부터는 생육곡선이 급격히 감소하는 특징을 나타냈다(Figure 3, right). 결국, 급격한 생육쇠퇴 후 회복에 실패하여 고사한 것으로 판단된다.
고 찰
대표연륜연대기 작성에 필요한 수목 선발을 위해 크로스 데이팅을 실시하였다. 생육목 11본 중 2중이 연륜연대학에 서 요구하는 t-value와 G-value 기준치를 충족하지 못하여 대표연륜연대기 작성에서 제외되었다. 동일한 수종이 유사 한 생육환경에서 자라더라도 토양 조건 및 기타 미세 생육 환경 차이로 인해 다른 수목과 차이가 있는 생육패턴을 가 질 수 있다. 이러한 수목을 대표연륜연대기 작성에 포함하 면 그 지역에서 공통적으로 나타나는 생육패턴을 상쇄하게 된다(박원규와 서정욱 2000). 따라서 향후 수행될 연륜을 이 용한 연구에서는 크로스데이팅이 반드시 수행되어야 할 것 이다.
구상나무 고사목 중 쓰러져 있는 JRGAKFD41과
JRGAKFD42의 생육패턴의 특징은 대표연륜연대기와 비슷
한 패턴을 보이다가 2011년에 중지된 것으로 확인되었다 (Figure 3, left). 이러한 생육패턴을 보인 이유는 생육 중 갑 작스런 물리적 피해로 구상나무가 쓰러져 고사한 것이기 때 문으로 판단된다. 일반적으로 고산지역은 바람이 강해 구상 나무와 같은 천근성 목본식물은 전도될 가능성이 심근성 목 본식물에 비해 상대적으로 높기 때문이다(전미나 2008; 이 호영 2013). 기존 연구에서도 태풍 등 강한 바람이 구상나 무의 쇠퇴 및 고사에 주요 원인 될 수 있음을 제시한 바 있 다(김은식 1994).
서 있는 고사목 JRGAKSD43과 JRGAKSD44의 최외곽 연륜의 연도가 각각 2006년과 2008년으로 확인되었으며
(Table 3), 1970년대 초부터 생육곡선이 급격히 감소하여
2000년대 중반까지 지속되다가 중지하는 것으로 확인되었다
(Figure 3, right). 이 경우는 쓰러져 있는 고사목과는 달리
Figure 3. Comparisons of dated inter-annual time series of dead trees with the tree-ring master chronology (left: fallen dead trees (Abies koreana E.H. Wilson), right: standing dead trees (Abies koreana E.H. Wilson).
Table 3. T- and G-values between the time series of individual dead trees (Abies koreana E.H. Wilson) and the tree-ring master chronology.
Mortality
Type ID Statistical values The outmost T-value G-value year
(%) Fallen
Fallen Standing Standing Standing
JRGAKFD41 JRGAKFD42 JRGAKSD43 JRGAKSD44 JRGAKSD45
4.66.1 7.97.0 -
6572 6775 -
20112011 20062008 -
1970년대 초에 생육에 큰 피해를 입은 후에 30년 넘는 기간 동안 회복을 하지 못해 고사한 것으로 판단된다. 1970년대 초에 생육이 크게 감소한 원인에는 여러 연구에서 제시한 강풍이나 강수량 감소 및 온도 상승이 있겠으나(김은식 1994; 박원규와 서정욱 1999; 구경아 등 2001; 김종갑 등
2017), 대부분의 기상 자료가 연구지보다 고도가 낮은 먼 지
역에서 측정되어 정확한 원인 분석은 불가능하였다.
본 연구를 통해 임걸령 구상나무 고사목의 생육패턴과 고 사한 연도는 고사한 상태에 따라서 차이가 있음을 확인되었 다. 정확한 고사원인을 밝히기 위해서는 최소한 임분 단위 에서 많은 고사목이 향후 연구에서 조사되어야 할 것이다.
사 사
본 연구는 국립공원공단 국립공원연구원의「2016~2017년 국립공원 기후변화 생태계 모니터링」사업 지원비로 수행되 었습니다.
참고문헌
강상준. 1984. 지리산 아고산 침엽수림의 갱신. 한국생태학회지 7:
185-193.
구경아, 박원규, 공우석. 2001. 한라산 구상나무(Abies koreana W.) 의 연륜연대학적 연구 -기후변화에 따른 생장변동 분석-. 한국 생태학회지 24: 281-288.
국립생태원. 2014. 기후변화와 식물군락(I). 아고산 침엽수 군락.
p.134.
국립수목원. 2016. 한국 관속식물 분포도.
김갑태, 김준선, 추갑철. 1991. 반야봉지역 삼림군집구조에 관한 연구 – 구상나무림. 응용생태연구 5: 25-31.
김남신, 이희천. 2013. 아고산 지역의 구상나무 분포 변화에 관한 연구. 한국환경복원기술학회지 16: 49-57.
김요정. 2003. 소나무 연륜을 이용한 17세기 고건축의 연대해석.
충북대학교 대학원 석사논문.
김은식. 1994. 환경변화와 고산지대 수목생장 쇠퇴현상의 상관성
해석. 한국과학재단 연구보고서(KOSEF 921-1500-108-2).
김종갑, 고정군, 이형택, 김동순. 2017. 최근 10년(2006~2015년) 동 안 한라산 구상나무림의 공간분포변화. 한국환경생태학회지 31: 549-556.
김태영, 김진석. 2018. 한국의 나무. 돌베개.
박원규, 서정욱. 1999. 지리산 천왕봉지역 구상나무의 연륜기후학 적 해석. 제4기학회지 13: 25-33.
박원규, 서정욱. 2000. 소나무 연륜연대기를 이용한 영동지방의 5- 6월 강수량(253년간: A.D. 1746-1998) 복원. 제4기학회지 14:
87-99.
박원규, 손병화, 한상효. 2003. 창경궁 통명전 목부재의 연륜연대 측정 -방에서 마루로 변형된 시기규명을 중심으로-. 건축역사 연구 12(3): 53-63.
이호영. 2013. 설악산 분비나무군락의 식물사회학적 특성 및 기후 환경 병화에 따른 개체군 동태. 동국대학교, 박사학위논문, 184pp.
전미나. 2008. 오대산 국립공원에서 강풍에 의한 숲틈 형성과 식생 의 재생. 강원대학교. 석사학위논문. 67pp.
정태현. 1942. 조선 삼림식물도설. 조선박물연구회. 서울. p.683.
정현민, 김요정, 서정욱. 2017. 속리산 참나무류 도관내강면적연대 기와 기후인자와의 관계분석. 목재공학 45: 72-84.
Baillie MGL, JR Pilcher. 1973. A simple cross-dating program for tree-ring research. Tree Ring Bulletin 33: 7-14.
Cook ER, LA Kairiukstis. 1990. Methods of Dendrochronology.
Applications in the Environmental Sciences. International Institute for Applied Systems Analysis. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 394.
Eckstein D, J Bauch. 1969. Beitrag zur Rationalisierung eines dendrochronologischen Varfahrens and zur Analyse seiner Aussagesicherheit. Forstwissenschaftliches Centralblatt 88:
230-250.
Schweingruber FH. 1988. Tree Rings – Basic and Applications of Dendrochronology. Kluwer Academic Publishers.
(2018년 8월 21일 접수; 2019년 5월 27일 수정;
2019년 5월 28일 채택)
