지리산 아고산지대 구상나무 고사 지역의 토양 특성

Abstract

Korean fir (Abies koreana) which grows in the subalpine zone of Korea, has been declining since the 1990s. The mortality of Korean fir in Mt. Jiri reached 23% as of 2018, which was the highest mortality of Korean fir among national parks in Korea. Subalpine zone is expected to be more vulnerable to climate change. The objective of this study was to understand the relationship between the Korean fir dieback in Mt. Jiri and physicochemical properties of the forest soils. A total of 9 plots were selected, which were categorized as three high, three medium, and three low plots by the mortality of Korean fir in the plots. Soil samples were collected to a depth of 30 cm and analyzed for a variety of physicochemical properties including soil texture, mineralogy, pH, exchangeable cations, concentrations of soil organic carbon and total nitrogen, and isotope ratios (δ13C, Δ14C, δ15N). Plots with high mortality had higher sand proportion (%) than those with medium or low mortality plots. Soil depth was also the shallowest at the high mortality plots, suggesting that the soils with high mortality plots could be prone to drought stress. Not only physical properties of soils but also chemical properties of soils contrasted between the high mortality plots and the others. In general, lower soil pH, higher C/N ratio, lower δ15N, and older soil organic carbon were correlated with higher mortality of Korean fir, suggesting that decomposition of soil organic matter at the high mortality plots could have been slowed compared to those at the other plots. These results demonstrated a strong relationship between the physicochemical properties of the soils and dieback of Korean fir at Mt. Jiri, although further studies are still needed to clarify causation between the two.

구상나무(Abies koreana, Korean fir)는 국내 아고산지대에 자생하는 침엽수로, 1990년대부터 고사 현상이 보고되었다. 국내 국립공원 중 구상나무 개체수가 가장 많은 지리산의 고사목 발생률은 2018년 기준 23%에 달하며, 아고산지대는 기후변화에 더욱 취약할 것으로 예상된다. 이 연구에서는 지리산 내 구상나무 집단 고사 지역 토양의 물리적, 화학적 특성을 측정함으로써 토양 환경과 구상나무 고사의 연관성을 파악하고자 하였다. 지리산 노고단 ~ 반야봉 능선부를 대상으로 400m2의 정방형 조사구를 총 9곳에 설치하고, 구상나무의 고사율에 따라 상, 중, 하로 구분하였다. 상 조사구는 해발 1,500~1,600m의 남사면 및 서사면에, 중 및 하 조사구는 해발 1,300~1,400m의 북사면에 위치하였다. 토양 시료는 30cm 깊이까지 채취하였으며, 토심이 30cm보다 낮은 경우 모재층 위까지 채취하였다. 토양 시료는 풍건 및 전처리 후 용적밀도, 석력 함량, 토성, 유효양이온치환용량, 염기포화도, 토양 pH, 토양 유기탄소 및 전질소 농도, δ13C, Δ14C, δ15N 등을 측정하였다. 측정을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 고사율에 따라 상, 중, 하로 분류한 집단 간 토양 특성의 차이를 확인하기 위하여 일원배치 분산분석을 수행하였고, 각 조사구별 고사율과 토양 특성 사이의 상관관계를 확인하기 위하여 피어슨 상관분석과 단순선형회귀분석을 이용하였다. 구상나무의 고사율이 높게 조사된 조사구는 상대적으로 토양 발달이 덜하였으며, 모래 비율이 높고 미사 비율이 낮은 토성을 가진 것으로 나타나 토양 수분 함량에도 차이가 날 것으로 예상된다. 또한, 고사율이 높을수록 토양 pH는 낮고, 탄질비는 높았으며, 토양 유기물의 δ15N 값이 낮고, 탄소연대는 더 높은(즉, 오래된) 경향을 보였다. 연구 결과를 종합하면, 고사율이 높은 조사구의 토양 환경은, 고사율이 낮은 조사구에 비교하여 식생 및 미생물 서식과 생장에 적합하지 않을 수 있음을 시사하며, 토양의 물리적, 화학적 특성이 구상나무 고사와 연관되었을 가능성을 보여준다.