지속가능한 산림 발전을 위해 식생층위구조를 파악하는 것은 산림 자원 관리에 중요한 요소이다. 최근 기술의 발달로 드론, 딥러닝 등 신기술을 산림 부문에 접목한 활용이 늘어났으며, 이를 이용한 식생층위구조 추정이 가능해졌다. 본 연구에서는 드론-광학 및 LiDAR 영상을 융합하여 공주, 삼척, 서귀포 지역에 대해 식생층위구조를 파악하였으며, 각 92.62%(Kappa value: 0.59), 91.57%(Kappa value: 0.53), 86.00%(Kappa value: 0.63)의 정확도를 확인하였다. 딥러닝을 활용한 식생층위구조 분석 기술은 광학 및 LiDAR의 정보량이 많아질수록 모델의 성능을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 향후, 식생의 다양한 특성이 반영될 수 있는 복잡도 높은 모델과 충분한 샘플링을 통한 학습자료 구축이 동반되어 모델의 완성도가 높아진다면, 전국단위의 식생층위구조 지도를 구축하여 우리나라 정책·제도의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
내연산일대 산림식생의 생태적 관리를 위한 기초자료 제공을 목적으로 Z.-M.학파의 식물사회학적 방법으로 총 149개의 표본조사구에서 식생조사를 실시하여 식생유형을 구분하고 그 생태적 특성을 파악하였다. 산림식생은 종조성 측면에서 총 10개 유형으로 구분되었고 2개 군락군, 4개 군락, 6개 아군락 그리고 6개 변군락의 단위체계를 가지고 있었다. 상층 우점종에 의한 상관식생은 총 19개 유형으로 구분되었고 이 중 자연식생은 신갈나무군락, 소나무군락, 망개나무군락, 헛개나무군락 등 18개 유형 그리고 인공식생은 일본잎갈나무림 1개 유형이었다. 구성종의 중요치 분석 결과 잠재자연식생 요소인 신갈나무가 다른 구성종에 비하여 대부분의 임분에서 상대적으로 중요치가 높게 나타나 인위적 간섭이 없는 한 일부 입지를 제외하고 대부분 신갈나무군락으로의 변화가 예상되었다. 산림식생의 공간분포 특성을 파악하기 위하여 상층 우점종에 의해 1/5,000 대축척 현존상관식생도를 작성한 결과, 자연식생이 98.2%로 대부분을 차지하고 있었으며, 식생 패치수는 733개 그리고 패치당 평균면적은 3.93ha로 나타났다.
본(本) 조사(調査)는 낙엽송(落葉松) 인공성림지(人工成林地)에서, 간벌(間伐)이 가(加)해진 임분(林分)과 가(加)해지지 않은 고정표본구(固定標本區)에서 임목(林木) 개체간(個體間)의 생장상관(生長相關)을 가지고 개체간(個體間)의 경쟁효과(競爭効果)를 알아 보기 위하여 실시(實施)하였다. 1) 조사(調査)는 흉고부위(胸高部位)에서 increment borer에 의하여 채취(採取)된 core에서 연년생장(連年生長)과 총생장(總生長)을 조사(調査)하고 이에 의하여 인접임목개체간(隣接林木個體間)의 상관관계(相關關係)를 계산(計算)해서 확인(確認)하였다. 2) 경쟁효과(競爭効果)의 추정방법(推定方法)은 (1)$^rA_iA_j$, (2)$^rA_i\sum\limits_{k=1}^{n}A_k$, (3)$^rA_i\sum\limits_{k=1}^{n}A_k/R{_k}^2$을 사용(使用)했으며 이 방법(方法) 중(中)에서 $^rA-A_j$가 실용적(實用的)이었다. 3) 상관관계(相關關係)에 사용(使用)된 생장량(生長量)은 반경(半徑)과 단면적(斷面績)의 총생장량(總生長量)을 이용하였으며, 이들 생장량(生長量)의 상관(相關)에서 경쟁(競爭)이 일어나는 정도(程度)를 추정(推定)했다. 4) 식재후(植栽後) 10년까지는 상호경쟁(相互競爭)이 일어나지 않고 인접개체간(隣接個體間)의 상관(相關)은 높은 정(正)의 상관(相關)을 나타냈다. 5) 10년(年) 이후는 매년(每年) 상호(相互) 경쟁(競爭)이 일어나기 시작하다가 13~14년경(年頃)에는 심한 경쟁(競爭)이 일어나고 있는데, 이는 상관계수(相關係數)가 급격히 낮은 수치(數値)로 떨어짐으로써 알 수 있다. 6) 간벌림(間伐林)의 간벌후(間伐後)의 생장(生長)은 인접임목간(隣接林木間)에 제약(制約)없이 정상적(正常的)인 생장(生長)을 나타냈다.
도시림은 도시생태계의 생물종다양성 유지와 증진에 많은 기회를 제공한다. 본 연구는 군락 및 경관생태학적 방법으로 서울, 인천, 대구, 울산, 그리고 청주 등 5개 도시역의 고립 임지 내 소나무림의 현존 상태를 진단하여 효율적인 보전방안을 모색하기 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 5개 조사지역은 각각 나름대로의 지역적 특성을 나타내고 있었는데, 소나무림의 임분 동태에서 보면 모든 지역에서 소나무 유식물의 발생이 오래전 단절된 상태로 나타났다. 종다양성 지수에 있어서는 청주가 평균 1.86으로 가장 높게 나타났으며, 대구는 1.35로 가장 낮게 나타났다. 외래종 비율은 대구가 15.8%로 가장 높은 반면, 청주가 4.9%로 가장 낮게 나타나 종다양성과는 상반된 경향을 보였다. 식생 경관분석 결과, 소나무 패치의 복잡성 정도 즉 프랙탈 지수에 있어서는 대도시보다 중소도시에서 보다 높게 나타났으나 통계적으로 유의성은 없었다. 소나무 패치의 복잡성은 종다양성 및 종풍부도와 유의한 상관관계를 보였으나 외래종 비율과는 그렇지 않은 것으로 나타났다. 종합적으로 보면, 도시 내 고립 임지의 소나무림을 재생하기 위해서는 군락과 경관생태학적 정보에 의거한 생태학적 관리와 더불어 신중한 인공갱신 전략이 필요하다고 생각된다.
본 연구는 향버섯이 발생하는 임지를 대상으로 식생구조와 토양 특성을 구명하여 임지 및 환경의 필수적인 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 연구대상지는 신갈나무가 우점하고 있는 신갈나무군락과 굴참나무, 신갈나무, 소나무 등이 혼재하고 있는 혼효림 형태인 굴참나무군락으로 구분되었다. 또한 전자의 군락에는 실새풀, 후자의 군락에는 애기나리와 대사초가 지표종으로써 유의한 수준으로 나타났다. 두 군락 모두 유효인산과 pH, 모래, 점토가 강한 상관성을 나타내었으며, 토양의 높은 유기물 함량과 약산성 pH는 향버섯 발생에 관련된 것으로 판단된다. 하위 층위에 나타나는 종들은 상위 층위에 출현한 종들이 실현 지위를 확보하고 있기 때문에 지속적으로 우점하는 것으로 나타났다. 해당 입지는 북-동의 방위로 비교적 습윤한 입지에 분포하였고, 낙엽층 깊이가 얇고 암석노출도가 낮아 토양이 발달한 것으로 보였다. 선정된 향버섯 발생지들은 교란 또는 외부 간섭으로부터 적응성이 높은 종을 중심으로 식생이 발달하고 있었다. 이와 같은 사실을 통해 향버섯이 발생할 수 있는 임분을 간접적으로 파악할 수 있으며, 인공재배 시 향버섯 발생 촉진을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 잣나무 인공림을 대상으로 간벌강도를 다양하게 실시한 후 흉고직경, 수고, 수관폭, 수간재적, 수간바이오매스, 고사목의 생장변화를 파악하고자 실시하였다. 1차 간벌은 19년생 때 입목본수의 29~69% 강도로 실시되었으며, 간벌 직후(19년생), 5년 후(24년생), 12년 후(31년생)에 3차에 걸쳐 입목조사가 수행되었다. 흉고직경생장의 경우 대조구에 비해 강도간벌구의 평균생장량이 간벌 5년 후 19.6~19.9%, 12년 후 13.3~24.7% 높았으며 유의적인 생장차이가 나타났다. 또한 간벌 후 초기생장량이 후기생장량보다 좋은 것으로 나타났다. 대경목 후보($DBH{\geq}25cm$) 본수를 비교한 결과, 강도간벌구에서 약 31%가 나타난 반면, 대조구에서는 단지 2%에 불과했다. 수고생장은 간벌강도에 따라 생장의 차이가 나타나지 않았으며, 평균수관폭 생장량은 강도간벌구가 대조구에 비해 5년 후 30.6~33.3%, 12년 후 35.0~40.0% 높았다. 단목재적의 평균 생장량은 강도간벌구가 대조구에 비해 간벌 5년 후 39.8~46.8%, 12년 후 23.0~52.0% 높았다. 단위면적당 최대 임분재적 및 바이오매스량은 무간벌표준지에서 간벌 후 12년 동안 $133m^3/ha$(51 kg/ha)에서 $344m^3/ha$(132 kg/ha)로 증가하였다. 수관폭, 재적, 바이오매스는 간벌강도에 따라 모두 유의적인 생장차이가 있는 것으로 나타났다. 고사목은 간벌 후 12년 동안 강도간벌구에서 전혀 발생하지 않은 반면 대조구에서는 27.9~37.8% 발생하였다. 2차 간벌시기를 결정하기 위하여 목편을 통해 연륜생장을 분석한 결과, 1차 간벌 후 10년 전후가 적합한 것으로 나타났다.
미국(美國) 서북부(西北部) Rocky 산맥(山脈) 부근(附近)의 삼림(森林)에서는 다극성상군락(多極盛相群落)의 이론(理論)에 기초(基礎)를 둔 Forest Habitat Types (H.T.) 분류법(分類法)이 개발(開發)되어 삼림(森林)의 지위판정(地位判定), 토지(土地) 이용구분(利用區分), 식물(植物)의 수직적(垂直的) 분포(分布)의 연구(硏究), 삼림(森林)의 다목적(多目的) 경영(經營)의 객관적(客觀的)인 지침(指針)을 마련하는데 많이 이용(利用)하고 있다. 필자(筆者)는 인공림(人工林)과 식생천이(植生遷移)의 초기단계(初期段階)에 있는 삼림(森林)이 많은 우리나라의 경우(境遇) 이 H.T. 분류법(分類法)을 응용(應用)해 볼만한 가치(價値)가 있을 것인지, 응용(應用)하는데 어떠한 이점(難點)이 있을 것인가를 알아 보기 위하여 Montana 대학(大學) 연습림(演習林)을 중심(中心)으로 식생자료(植生資料)의 수집(收集)에서부터 자료(資料)의 분석(分析) 검색표(檢索表)의 작성(作成), H.T. 도(圖)의 작성(作成) 및 분석(分析)된 각(各) H.T.에 대한 임업경영적(林業經營的) 해석(解釋)을 시도(試圖)하였다. 1) H.T. 분류법(分類法)은 삼림(森林)의 지위(地位)를 Climax Series, Habitat Types, Phases와 같은 단계적(段階的) 분류(分類)로 체계화(體系化)할 수 있었다. 2) 식별종(識別種)의 유무(有無)와 다소(多少)를 바탕으로 야외동정(野外同定)을 위한 검색표(檢索表)가 만들어지므로 삼림경영자(森林經營者)로 하여금 객관적(客觀的)이며 성력적(省力的)인 방법(方法)으로 H.T. 분류(分類)와 H.T. 도(圖)를 작성(作成)할 수 있었다. 3) 분류(分類)된 H.T.는 목재생산성(木材生産性), 목초(牧草) 및 야생동물(野生動物)의 먹이 생산성(生産性), 조림구역(造林區域) 및 조림수종(造林樹種)의 결정(決定), 작업종(作業種)의 적용(適用) 등(等) 삼림(森林)의 다목적경영(多目的經營)을 위한 객관적(客觀的)인 지침(指針)을 마련하는 데 이용(利用)될 수 있을 것으로 사료(思料)되었다. 4) 인공림(人工林)과 식생천이(植生遷移)의 초기단계림(初期段階林)이 많은 우리 나라와 같은 경우(境遇) 유적종(遺跡種)과 인접임분(憐接林分)을 이용(利用)한 외삽법으로서 H.T.분류(分類)가 가능(可能)할 것으로 예측(豫測)할 수 있었으며 잠재식생(潜在植生) 및 삼림(森林)의 수평적(水平的), 수직적(垂直的) 분포(分布) 연구(硏究)하는데도 객관성(客觀性)이 있는 방법(方法)으로 사료(思料)되었다.
본 연구는 LiDAR 센서의 산림자원조사 적용성 검토를 위하여 제주 절물자연휴양림을 대상으로 삼나무의 개체목 탐지, 흉고직경과 수고를 측정하여 전통적인 산림자원조사와 정확성과 효율성을 비교·분석하였다. 백팩형 지상라이다(Backpack Personal Laser Scanning; BPLS)는 Greenvalley International 사(社)의 Model D50을 사용하였다. 최적의 데이터 수집을 위하여 표준지의 밀도와 작업 효율성을 고려한 LiDAR스캔의 표본추출방법을 7가지로 구분하였다. 분석은 개체목 변수 측정의 정확성을 파악하고 요소작업별 시간과 전체 분석시간을 조사하여 효율성을 평가하였다. 분석 결과, 백팩형 지상라이다를 이용한 입목 탐지율은 모든 패턴이 100%로 나타났다. 정확성은 패턴5(흉고직경: RMSE: 1.07 cm, Bias: -0.79 cm, 수고: RMSE: 0.95 m, Bias: -3.2 m)와 패턴7(흉고직경: RMSE: 1.18 cm, Bias: -0.82 cm, 수고: RMSE 1.13 m, Bias: -2.62 m)이 현장조사 방법으로 얻은 결과와 비교하였을 때 통계적 정확성이 높은 결과를 보였다. BPLS와 현장조사를 이용하여 1 ha의 데이터를 처리하는데 걸린 시간을 환산한 결과 BPLS는 약 115분~135분이 소요되며, 현장조사방법은 375분~1,115분으로 BPLS를 이용한 방법이 더 효율적인 것으로 나타났다. 따라서 하층식생이 적고 비교적 관리가 잘 된 인공 침엽수림에서는 BPLS 장비를 활용하여 효율적인 산림자원조사가 가능하며, 앞으로 다양한 임분 조건에서 적용 가능성을 분석할 필요가 있다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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