가야산국립공원 소나무림 식생구조 특성 및 관리방안 연구 = A Study on Characteristics of Vegetation Structure and Management Planning of the Pinus densiflora Forest in Gayasan National Park

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 문화경관 소나무림이 생육하고 있는 가야산국립공원 홍류동 계곡 및 청량사 지역을 대상으로 식물군집구조를 조사하여 두 지역의 소나무림 군집 특성과 천이경향에 대해 비교 분석하여 소나무림 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
연구단계는 기존 연구 문헌을 통한 이론적 고찰, 연구대상지 개황, 자연환경, 홍류동 계곡 및 청량사 지역 식생구조 특성, 식생관리 방안으로 구분하였다. 연구대상지는 행정구역상 경상남도 합천군과 거창군, 경상북도 성주군에 속한 가야산국립공원 홍류동 계곡 및 청량사 지역을 선정하였고, 소나무림 식생구조 특성 분석은 현존식생, 식물군집구조, 식생구조 특성종합, 천이경향을 기준으로 하였다.
가야산국립공원 홍류동 계곡 및 청량사 지역을 중심으로 면적 약 2,395,105㎡를 연구대상지로 선정하였고, 자연생태 분야는 지형, 식생구조, 토양의 이화학적 특성 등을 분석하였다. 홍류동 계곡 및 청량사 지역의 표고범위는 350～800m로 표고차가 100m이고, 해인사보다 낮은 지역이었다. 경사는 홍류동 계곡 주변의 경사도가 4～27°에 분포하고 있으며, 대부분 경사도가 6～15° 범위내에 위치한 완경사지였다. 청량사 지역 주변의 경사도는 13～28°에 분포하고 있으며, 대부분 경사도가 23° 이상인 급경사지와 일부 15～20°의 주변산림이 마주보는 계곡부 및 능선사면에 위치한 경사지였다. 현존식생 분석결과, 소나무림(53.7%)이 홍류동 계곡과 청량사 지역을 중심으로 남사면, 북사면 급경사지에 폭넓게 식생하였고, 그 다음으로 졸참나무림(25.8%), 소나무-졸참나무림(6.7%), 졸참나무-소나무림(6.6%)의 순으로 식생하고 있었다. 굴참나무림은 0.7%, 굴참나무-소나무림이 0.1% 등으로 참나무류 중 졸참나무가 본 연구대상구역에서 소나무와 경쟁하고 있는 것을 알 수 있었다.
식물군집구조는 총 41개 조사구(400㎡)를 설정하여 TWINSPAN 분석과 평균상대우점치 분석을 활용해 소나무-졸참나무군집(Ⅰ), 소나무-노각나무군집(Ⅱ), 소나무-서어나무군집(Ⅲ), 소나무-느티나무군집(Ⅳ), 잣나무가 식재된 소나무군집(Ⅴ), 전나무가 식재된 소나무군집(Ⅵ) 등 총 6개 군집으로 구분하였다. 층위별 상대우점치 분석결과 소나무-졸참나무군집(Ⅰ)은 교목층에서 소나무(93.3%)가 우점하였으며, 그 밖에 굴참나무(2.4%), 상수리나무(1.8%)가 출현하였다. 아교목층에서는 졸참나무(17.8%)와 굴참나무(10.2%)가 우점하고 있었다. 소나무-노각나무군집(Ⅱ)는 교목층에서 소나무(97.5%)가 우점하였으며, 그 밖에 서어나무(1.0%)가 출현하였다. 아교목층에서는 노각나무(29.2%)가 우점하며, 졸참나무(14.2%)가 경쟁하고 있었다. 소나무-서어나무군집(Ⅲ)은 교목층에서 소나무(98%)가 큰 세력을 형성하고 있으며, 그 밖에 상수리나무(0.4%)가 출현하였다. 아교목층에서는 서어나무(37.2%)가 매우 큰 세력을 형성하고 있었고, 관목층에서는 비목나무(14.9%)가 우점하고 있었다. 소나무-느티나무군집(Ⅳ)는 교목층에서 소나무(97.8%)가 우점하였으며, 아교목층에서는 느티나무(31%)와 비목나무(17.2%)가 출현하였다. 관목층에서는 비목나무(21.2%)가 우점하고 있었다. 잣나무가 식재된 소나무군집(Ⅴ)는 교목층에서 소나무 100% 우점하고 있으며, 아교목층에서는 잣나무(43.5%)가 큰 세력을 형성하고 있었다. 전나무가 식재된 소나무군집(Ⅵ)은 교목층에서 소나무(90.3%)가 큰 세력을 형성하고 있으며, 아교목층에서는 전나무(27%)가 우점하고 있었다.
흉고직경급별 분포 및 수목생장량 분석에서는 DBH 17㎝이하의 소경목집단에서는 아교목층 우점종 수목의 출현빈도가 높았으며, DBH 37㎝이상의 대경목은 전체적으로 교목층에서 우점하고 있는 소나무의 분포비율이 가장 높았다. 수목생장량 분석에서 100년 이상된 소나무 대경목이 출현하여 홍류동 계곡과 청량사 지역이 고령 소나무림인 것으로 확인되었다. 전체 군집 모두에서 소나무는 대체적으로 1960년대 이전까지는 높은 생장율을 보였으나 현재는 생장율이 저조하나 안정된 상태를 유지하고 있었다. 아교목층 우점종 수목들은 초기 생장율은 소나무보다 저조 했으나, 현재는 꾸준히 안정된 상태를 유지하고 있었다. 따라서 이상의 결과를 종합하면 전체적으로 현재 교목층에서 우점하고 있는 소나무림으로 당분간 군집이 유지 될 것이나, 아교목층 우점종 수목으로의 장기적 천이경향이 예측되었다.
종수 및 개체수에서 종수가 가장 낮은 군집은 노각나무가 출현하는 소나무군집(Ⅱ)으로 해당 군집의 조사구는 대부분 계곡사면 전석지에 위치하며 관목층에서 조릿대의 하층목 피압이 진행중으로 다양한 수종 생육이 어려웠던 것으로 판단되며, 군집 Ⅲ(소나무-서어나무군집) 조사구 41의 경우 계곡인접 급경사면 전석지로 다른 조사구에 비해 종수 및 개체수가 낮았다. Shannon의 종다양도는 단위면적 400㎡당 0.3491～1.2326으로 조사구간 큰 차이를 보였고, 타 지역과 비교시 대체적으로 종다양도가 낮았다. 이는 전체 군집이 교목층 소나무 우점에 따른 타감작용과 관목층의 조릿대 피압에 따른 영향으로 판단된다. 군집별 유사도지수는 소나무-졸참나무군집(Ⅰ)과 소나무-노각나무군집(Ⅱ)간의 유사도지수가 84.8%으로 가장 높았는데, 군집간 상대우점치를 비교해보면 이들 두 군집에서 공통적으로 출현하는 수종이 노각나무, 졸참나무, 당단풍나무 등 이었으며, 소나무가 크게 우점하고 있어 유사도지수가 높았다.
토양의 이화학적 특성 분석결과, 토성은 자연군락 군집 Ⅰ～Ⅲ은 모두 양토였고 군집 Ⅳ만 사양토였으며, 식재된 군집 Ⅴ와 군집 Ⅵ은 미사질양토에 해당하였다. 토양 pH는 4.19～5.52로 소나무 생육에 적합한 약산성이었다. 활엽수혼효림으로 갈수록 pH, O.M, Avil.-P, CEC 등의 양료 상태가 양호하게 나타난다는 선행 연구결과들과 본 연구에서의 토양분석 결과는 일치하였다.
가야산국립공원 홍류동 계곡 소나무의 형태적 특성인 평균지하고율은 0.75로 중남부 평지형인 청도군 운문사 소나무림 0.75와 유사하였고, 평균수관지수는 1.03으로 중남부 고지형 치악산 및 속리산의 평균수관지수인 1.02와 유사하였다. 청량사 지역 소나무의 형태적 특성인 평균지하고율은 0.66으로 금강형인 울진 소광리의 평균지하고율 0.64와 유사하였고, 평균수관지수는 1.02인 중남부고지형인 치악산 및 속리산과 유사하여 두 개 지역이 독특한 형태를 보였다. 이상 가야산국립공원 소나무림 식생구조 특성을 종합하면 교목층에서는 소나무가 전체적으로 우점하고 있으며, 6개 군집에서 공통적으로 아교목층과 관목층에서 온대남부 대표수종인 감태나무, 비목나무, 대팻집나무, 노각나무, 정금나무, 쇠물푸레나무 등이 출현하였다. 관목층에서는 조릿대 피압이 홍류동 계곡에서만 공통적으로 발생하고 있었고, 소나무림 보존을 위한 낙엽활엽수림의 천이경향을 종합하면 홍류동 계곡 및 청량사 지역의 식생천이 과정은 장기적으로 소나무 → 졸참나무, 굴참나무 → 서어나무로 예측되었다.
가야산국립공원 홍류동 계곡 및 청량사 지역의 소나무림은 100년 이상된 고령 소나무가 독특한 수형으로 해인사, 청량사, 농산정 등 문화자원과 경관적으로 잘 어우러져 있기 때문에 소나무림의 지속적인 보호 관리가 필요하였다.

주요어: 극상림, 천이경향, 문화경관림, 온대남부수종, 계곡식생

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With a view to providing the basic data to manage the Pinus densiflora (Korean red pine) forest, this study was designed to explore the plant communities of the Hongryuedong Valley and Cheonryangsa Temple in the Gayasan National Park where the Pinus densiflora (Korean red pines) as a cultural landscape are inhabiting, in order to compare and analyze the community characteristics and successional trend of the Pinus densiflora (Korean red pine forests) in two areas.
This study consisted of the following steps: theoretical review of the existing studies, understanding on the target areas of this research, overview of natural environment, grasp on the characteristics of vegetation structure of the two areas (Hongryuedong Valley and Cheonryangsa Temple), and the methods of vegetation management. The selected target areas were the Hongryuedong Valley area and the Cheonryangsa Temple area of the Gayasan National Park administratively belonging to Hapcheon-gun and Geochang-gun of Gyoengsangnamdo province and Seongju-gun of Gyeongsangbukdo province. To analyze the characteristics of vegetation structure of the pine forest, the existing vegetation, the structure of plant communities, properties of vegetation structure, and the successional trend were explored.
About the 2,395,105㎡-areas of the Hongryuedong Valley and Cheonryangsa Temple of the Gayasan National Park were selected for the study, and their topology, vegetation structures, and the physico-chemical properties of soils were analyzed to grasp the natural ecosystem. The elevation range of two areas was measured at 350～800m with 100m-the elevation gain, lower than the Haeinsa Temple. In terms of slope, the gradient (degree of slope) of the Hongryuedong Valley area indicated 4～27°, but most gradients were within the range of 6～15°, proving that it's an area with gentle slope. The gradients of Cheonryangsa Temple area were distributed in the range from 13 to 28°, which were comprised of the most areas with steep slope (gradient > 23°) and some valley areas with 15～20° gradient (where the surrounding forests face each other) and ridges. The analysis results of the present vegetations showed that the Pinus densiflora forest inhabited in the north and south slopes (steep areas) of the Hongryuedong Valley area and the Cheonryangsa Temple area, ranking the first (53.7%), followed by the Quercus serrata forest (25.8%), the Pinus densiflora- Quercus serrata forest (6.7%), and the Quercus serrata-Pinus densiflora forest (6.6%). The results also revealed the Quercus variabilis forest (0.7%) and the Quercus variabilis-Pinus densiflora forest (0.1%), demonstrating that the Quercus serrata, among the Quercus (oak) trees, were competing against the Pinus densiflora in the studied areas.
To study the plant communities, I decided 41 research plots (400㎡), and utilized the TWINSPAN analysis and the analysis of MIV (Mean Importance Value) to classify the communities to 6 groups: the Pinus densiflora-Quercus serrata community (Ⅰ), the Pinus densiflora-Stewartia koreana community (Ⅱ), the Pinus densiflora-Carpinus laxiflora community (Ⅲ), the Pinus densiflora-Zelkova serrata community (Ⅳ), the Pinus densiflora community with Pinus koraiensis planted (Ⅴ), the Pinus densfiloar community with Abeies holophylla planted (Ⅵ). The analysis of IV (Importance Value) by each layer showed that in case of the Pinus densiflora-Quercus serrata community (Ⅰ), the Pinus densiflora (93.3%) dominated the tree layer, and the Quercus variabilis (2.4%) and the Quercus acutissima (1.8%) were observed as well. The sub-tree layer of the community (I) was dominated by the Quercus serrata (17.8%) and Quercus variabilis (10.2%). In case of the Pinus densiflora-Stewartia koreana community (Ⅱ), the Pinus densiflora (97.5%) was a dominant species of the tree layer, and besides the Capinus laxiflora (1.0%) appeared.. The sub-tree layer of the community II was dominated by the Stewartia koreana against which the Quercus serrata was competiting. When it came to the Pinus densiflora-Carpinus laxiflora community (Ⅲ), the Pinus densiflora (98%) was the most widely observed in the tree layer and the Quercus acutissima (0.4%) appeared in the layer. In the sub-tree layer, the Carpinus laxiflora (37.2%) were the most common species while the shrub layer was dominated by the Lindera erythrocarpa. Regarding the Pinus densiflora-Zelkova serrata community (Ⅳ), the Pinus densiflora (97.8%) dominated the tree layer while the Zelkova serrata (31%) and the Lindera erythroacarpa (17.2%) appeared in the subtree layer. Its shurb later was dominated by the Lindera erythrocarpa (21.2%). As to the Pinus densiflora community with Pinus koraiensis planted (Ⅴ), the Pinus densiflora (100%) was the dominant species of the tree layer while the Pinus karainesis (43.5%) were widely obeserved. Concerning the Pinus densfiloar community with Abeies holophylla planted (Ⅵ), the Pinus densiflora (90.3%) was widely distributed in the tree layer while the Abeies holophylla dominated the subtree layer.
The plant distribution based on DBH (diameter of breast height) and the growth of plant were analyzed to demonstrate that the dominant species of sub-tree layer appeared most frequently in the communities of small-diameter trees (DBH < 17㎝) while the Pinus densiflora which was dominating the tree layer showed the highest distribution rate in the communities of big-diameter trees (DBH > 37㎝). During the analysis of tree growth, big-diameter Pinus densilfora trees with 100-year old and more were observed, confirming that the Hongryuedong Valley area and Cheonryangsa Temple area boasted old-aged pine forests. Before 1960s, the Pinus densilfora had shown a high growth rate as a whole in all communities, but now the rate is lower but stable. The dominant plants of sub-tree layer had lower initial growth rates than the pine trees, but now it's stable continuously. Consequently, the results allowed us to expect that the Pinus densiflora forest-which makes overall domination of tree layer-would be able to maintain its communities for a while, but would be succeeded by the dominant plants of sub-tree layer from a long-term perspective.
In terms of species numbers and population, the community with the lowest species diversity was the community II (the Pinus densiflora-Stewartia koreana community) whose research plots were usually erratic-stone areas located in the valley slopes and pressure on lower plants of the Sasa borealis was underway in the shrub layer, making it difficult for various species to survive. 41 research plots of the community III (the Pinus densiflora-Carpinus laxiflora community) were located in the erratic stone areas on steep slope adjacent to the valley, showing the lower numbers of species and populations compared to other research plots. The species diversity of Shannon was measured at 0.3491～1.2326 per 400㎡ (unit area), revealing a big gap between research plots and lower species diversity as a whole compared to other areas. It's apparently attributed to the following factors: one was the allelopathy created by the fact that the Pinus densiflora (the dominant species of tree layer) dominated the overall communities, and the other was the impact of the pressure on the Sasa borealis in the shrub layer. In terms of the similarity index by each community, the similarity index between the Pinus densiflora-Quercus serrata community (Ⅰ) and the Pinus densiflora-Stewartia koreana community (Ⅱ) was the highest at 84.8%. The comparison of IV (Importance Value) indicated that the plants commonly observed in two communities were the Stewartia koreana, the Quercus serrata, the Acer pseudo-sieboldrianum. The Pinus densiflora dominated the forest with rare competitors, enabling the similarity index high,
The physico-chemical properties of soils were analyzed to tell the soil textures of communities: the communities Ⅰ～Ⅲ were based on the loamy soils, the community Ⅳalone had sandy loam soils, and the community Ⅴand Ⅵ were applied to sil loam soils. The soil pH showed 4.19～5.52, low acid favorable to the growth of pine trees. The analysis results of soils in this study was line with the existing researches, arguing that as the forest turns to the broad-leaved mixed forest, the values of pH, O.M, Avil.-P, CEC are improved, enhancing the situations of soil nutrients.
The average rate of BH (branching height) of the Pinus densiflora forest naturally fostered in the Hongryuedong Valley area was 0.75, similar to the pine forest of Woonmoonsa Temple area, located in Cheongdo-gun, which represents the plain area of central and southern part of Korean peninsular. The average crown index of this area showed 1.03, similar to 1.02 which is the average crown index of Mt. Chiaksan and Mt. Sokrisan, representing high mountains of the central and northern areas. The average rate of BH (branching height) of the Pinus densiflora forest in the area of Cheonryangsa Templ was 0.66, similar to 0.64 of Sokwang-ri, Uljin with the Pinus densiflora for.erecta Uyeki (Japanese red pine trees). The average crown index in this area was 1.02, similar to that of Mt. Chiaksan and Mt. Sokrisan. Accordingly, these two areas proved very unique characteristics. Given the overall results of the vegetation structure of the Pinus densiflora forest of the Gayasan National Park, the conclusion can be made as follows: the Pinus densiflora dominates the tree layer as a whole. The Lindera glauca, the Lindra erythrocarpa, the Ilex macropoda, the Stewartia koreana, the Vaccinium oldham Miq, and the Fraxinus sieboldiana (which are representing species of the temperate-southern areas) are commonly observed in sub-tree and shrub layers of all 6 communities. The pressure onto the Sasa borealis in the shrub layer is commonly occuring in the Hongryuedong Valley area. Considering the succesional trends of the deciduous broad-leaved froest to conserve the Pinus densiflora forest, the vegetaional succession in is expected form the Pinus densiflora → the Quercus serrata and the Quercus variabilis → the Carpinus laxiflora for a long-term perspective.
The Pinus densiflora forest of the Hongryuedong Valley area and Cheonryangsa Temple area of the Gayasan National Park shows off very unique properties of pine trees with 100-year old and more, and the harmonized sceneries with the cultural resources such as the Haeinsa Temple, the Cheongrangsa Temple, and the Nongsanjeong Pavilion, requiring the continuous efforts to conserve the Pinus densiflora forest.


Keyword: Climax forest, Successional trend, Cultural landscape forest, Plant species of temperate-southern areas, Vegetation of valley

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 연구배경 및 목적 1
• 제 2 장 연구의 이론적 고찰 3
• 제 1 절 소나무의 식생구조 특성 및 관리방안 연구 3
• 제 2 절 온대남부지방 국립공원의 식생천이 연구 7
• 제 3 절 가야산국립공원 식생 특성 연구 11
• 제 4 절 문화경관림 및 사찰림에 관한 연구 14
• 제 3 장 연구내용 및 수행체계 17
• 제 4 장 연구내용 및 방법 19
• 제 1 절 연구대상지 선정 19
• 제 2 절 조사분석방법 20
• 1. 연구대상지 개황 20
• 2. 식생구조 21
• 3. 토양이화학적 특성 25
• 4. 소나무의 외형적 특성 28
• 제 5 장 결과 및 고찰 29
• 제 1 절 연구대상지 개황 29
• 1. 가야산국립공원 개요 29
• 2. 기후 및 기상 31
• 3. 지형 및 지세 33
• 제 2 절 식생구조 36
• 1. 현존식생 36
• 2. 식물군집구조 39
• 1) 조사구 개황 39
• 2) 군집분류 46
• 3) 군집별 식물군집구조 53
• 4) 식물군집구조 종합 79
• 제 3 절 가야산국립공원 소나무의 형태적 특성 83
• 1. 소나무의 형태적 특성 83
• 2. 홍류동 계곡 및 청량사 지역 소나무의 형태적 특성 84
• 제 4 절 가야산국립공원 소나무 문화경관림 관리방안 85
• 1. 관리목표 및 관리방향 85
• 2. 군집별 식생관리 방안 88
• 제 6 장 결론 90
• 인 용 문 헌 93