Influences of Recovery Method and Fire Intensity On
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KOREAN JOURNAL OF APPLIED ENTOMOLOGY 한응곤지 50(4): 267~278 (2011) ⓒ The Korean Society of Applied Entomology Kor. J. Appl. Entomol. DOI: http://dx.doi.org/10.5656/KSAE.2011.10.0.38 산불지 복원방법과 산불강도가 딱정벌레군집에 미치는 영향 권태성ㆍ박영규1ㆍ이철민* 국립산림과학원 산림생태연구과, 1한국유용곤충연구소 Influences of Recovery Method and Fire Intensity on Coleopteran Communities in Burned Forests 1 Tae-Sung Kwon, Young Kyu Park and Cheol Min Lee* Division of Forest Ecology, Korea Forest Research Institute, Seoul 130-712, Republic of Korea 1 Korea Beneficial Insects Laboratory, Jangam-ri, Iljuk-myeon Anseong-si, Gyeonggi-do 456-913, Republic of Korea ABSTRACT: This study was conducted to estimate the effects of fire intensity and recovery methods on coleopteran communities in three burned forests, Goseong, Gangneung, and Samcheok in Gangwon province, Korea. Four sampling sites were selected in each study area according to disturbance degree (DD) caused by fire intensity and recovery methods. DD in the study sites were categorized as 0 (no fire), 1 (weak fire), 2 (strong fire), and 3 (strong fire followed by human disturbance). Beetles collected by pitfall traps were classified into 3 functional guilds: detritivore, herbivore, and carnivore. Diversity and abundance were slightly higher in the burned sites (DD = 1-3) than in the unburned sites (DD = 0), although there was no statistical significance. Coleopteran communities differed according to fire intensity and recovery method. This suggests that recovery of burned forests using both natural recovery and reforestation may increase the diversity of coleopteran communities. Key words: Forest fire, Coleoptera, Recovery method, Litter, Disturbance intensity 초 록: 본 연구는 강원도 고성, 강릉, 삼척의 3개의 산불지에서 딱정벌레군집에 대한 산불강도와 복원방법의 영향을 평가하기 위해서 수행되었다. 4개의 조사지는 산불강도와 복원방법에 의해서 야기된 교란강도(Disturbance Degree, DD)에 따라 각 조사지역에서 선정되었다. 조사지의 교 란강도는 미피해지 (DD = 0), 지표화피해지 (DD = 1), 수관화피해지 (DD = 2), 수관화피해 후 인공복원 (DD = 3)로 구분하였다. 함정트랩법 으로 채집된 딱정벌레류는 부식자, 식식자와 포식자의 3개 기능군으로 분류되었다. 딱정벌레류의 종수와 풍부도는 통계적으로 유의한 차이는 없 었지만, 비산불지(DD = 0)보다 산불지(DD = 1-3)에서 다소 높았다. 딱정벌레군집은 산불의 강도나 복원방법에 따라 차이가 나타났다. 인공복 원과 자연복원 두 방법을 사용한 산불지의 복원은 산불지역에서 딱정벌레군집의 다양성을 증가시키는 것으로 판단된다. 검색어: 산불, 딱정벌레목, 복원방법, 낙엽, 교란강도 기후변화에 의하여 전세계적으로 대형산불이 증가하고 있다 에 축적되어 산불의 위험성이 높아지고 기후변화와 맞물려 산 (Beverly and Martell, 2005). 그리스, 보스와나, 오스트레일리 불이 대형화 되는 추세가 나타나고 있다. 1996년 강원도 고성지 아, 러시아, 이스라엘 등 세계 곳곳에서 초대형 산불로 인하여 많 역에서 3,762 ha의 대면적에서 산불이 발생한 데 이어(Korea 은 피해를 입고 있으며(Williams et al., 2011), 한국에서도 1990 Forest Research Institute, 1997), 2000년에는 강원도 고성, 강 년 중반 이후 대형산불이 자주 일어나고 있다(Lim et al., 2006 ). 릉, 삼척과 경북 울진에 이르는 영동지역에서 23,794 ha에 달하 한국의 산림은 산림녹화의 성공에 따라, 가연성 물질이 산림내 는 역사상 최대의 산불이 발생하여 극심한 생태계 교란과 경제 적 피해를 주었다(Ro et al., 2000). 산불에 의한 산림교란은 산불강도에 따라 생태계에 미치는 *Corresponding author: [email protected] 영향이 확연히 다르다 하층식생 만 피해가 발생하는 지표화 Received July 15 2011; Revised October 27 2011; . Accepted November 21 2011 (surface fire)와 모든 식생이 전소하는 수관화(crown fire)는 생 267 태계에 미치는 영향이 현저하게 다르다(Whelan, 1995). 또한, 재료 및 방법 산불은 식생, 낙엽 등을 태우고 토양성분도 변화시키기 때문에 산림에 서식하는 많은 종에 심각한 피해를 입힌다 (Whelan, 조사지와 교란강도(Disturbance Degree, DD) 1995; Henig-Sever et al., 2001; Kim and Jung, 2008). 토양절지 동물(Soil microarthropods)은 산불에 의한 직접적인 타격보다 산불강도나 인위적인 교란에 근거하여 DD에 따라 고성, 강 환경의 파괴에 의하여 더 큰 영향을 받는 것이 알려져 있다(Choi, 릉, 삼척에서 조사지를 선정하여 조사를 수행했다(Fig. 1). 이 지 1996). 그러나, 산불에 의해 야기된 산림식생의 종구성의 변화 역은 주로 소나무림으로 구성되어 있고 봄철에 건조한 높새바 는 생물다양성과 이질성을 증가시키고(Bengtsson et al., 2000; 람 때문에 과거로부터 산불피해가 남한에서 가장 심한 곳이다 Gandhi et al., 2001), 산불이 종구성에 긍정적인 영향을 주는 경 (Lee, 1994). 고성에서는 1996년 4월 23~25일에 산불이 발생하 우도 알려져 있다. Moretti et al. (2004)의 연구에 의하면, 남부 여 약 3,672 ha 의 산림이 피해를 받았다(Korea Forest Research 알프스 지역에서 딱정벌레와 거미는 산불빈도가 높을수록 종수 Institute, 1997). 삼척의 조사지역은 2000년의 대형 산불피해를 가 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 산불에 의한 교란강도 받은 곳이다. 이 산불은 2000년 4월 5~7일에 발생하여 고성, 강 (Disturbance Degree)에 따라 부식성 절족동물은 줄어들지만 식 릉, 삼척 지역에서 약 23,794 ha의 산림을 태웠다. 이 산불은 역 식성 절족동물은 증가했다 (Kwon et al., unpublished observation). 사상 가장 큰 산불로서 우리나라 전체 산림의 0.37% 에 피해를 우리나라에서는 2000년 산불 직후 피해림을 벌채후 조림하 주었다. 강릉은 2004년 4월에 약 430 ha의 피해를 받은 중형 산 던 전통적인 인공복원방법에 반대하여 자연의 복원력에 의존하 불지역이다. 여 식생을 회복시키는 방안이 강하게 대두되어, 산불지의 인공 각 조사지 내에서 산불강도나 인위적인 교란에 근거하여 DD 복원과 자연복원을 둘러싼 치열한 논쟁이 이어졌다(Choung et 에 따라 4개의 조사지로 나누어 조사하였다. 산불피해지에 인접 al., 2004). 이러한 논쟁의 결과로 2000년 산불을 계기로 산불지 한 소나무림은 외관상 교란이 없었기 때문에 DD를 0으로 산정 의 복원시 인공복원과 더불어 산불강도나 입지환경을 고려하여 하였다. 지표와 하층식생은 탔지만 교목층에는 큰 피해가 없는 자연복원도 사용하게 되었다. 인공복원시에는 조림하기 전에 지표화(ground fire, 약한 산불)의 피해를 받은 곳의 DD는 1로 피해목을 벌채하고 하층에서 자라는 관목류를 제거하게 되는 산정하였다. 교목을 포함한 모든 식생이 불타는 수관화(crown 데, 이는 교란의 관점에서 바라보면, 산불로 인한 교란에 추가되 fire, 강한 산불)의 피해지는 DD를 2로 산정하였다. 우리나라에 는 인위적인 교란으로 볼 수 있다. 서는 강한 산불 피해를 받은 피해지는 피해목을 제거하고 조림 딱정벌레류(Coleoptera)는 종수와 개체수가 많고(Triplehorn 을 한다. 조림 과정에서 고사목과 고사 가지의 제거, 하층식생의 and Johnson, 2005) 생태적으로 부식자, 식식자, 포식자, 화분매 벌채, 낙엽층의 감소와 같은 추가적인 교란이 일어난다. 따라서 개자, 균식자 등의 다양한 기능을 수행하며(Lee and An, 2001; 이처럼 조림이 실시되는 곳의 교란은 가장 높은 것으로 판단되 Hayashi, 2004; Triplehorn and Johnson, 2005), 온도와 습도 등 어 DD를 3으로 판정하였다. 의 환경변화에 민감하게 반응한다(Maleque et al., 2009). 딱정 조사가 실시되었던 2005년의 연평균기온과 평균강우량은 벌레류 중 딱정벌레과(Carabidae)(Niemelä et al., 2002; Magura 고성, 강릉, 삼척이 각각 11.9℃, 12.9℃, 12.1℃와 1,349 mm, et al., 2004)나 반날개과(Staphylinidae)(Gandhi et al., 2001), 1,650 mm, 1,433 mm였다(Korea Meteorological Administration, 하늘소과(Cerambycidae), 바구미과(Curculionidae), 방아벌레 2005). 조사지는 해안으로부터 약 1~12 km 떨어져 있었고, 고도 o o 과(Elateridae), 잎벌레과(Chrysomelidae)(Ohsawa, 2007)는 산 는 20~192 m였다. 고성의 조사지는 N38 18~20’, E128 27~30’ o o 불, 조림, 산림관리, 도시화 등 다양한 환경교란의 영향을 파악하 에 위치했으며, 강릉은 N37 35~36’, E129 01’이며, 삼척은 o o 기 위한 환경지표생물로서 널리 이용되고 있다. 국내에서는 N37 14~20’, E129 14~18’에 위치했다. 조사지의 경사는 대부 o o Kwon and Park(2005)에 의해서 산불 후 딱정벌레군집의 변화 분 3-30 였고, 삼척의 DD 2와 3는 약 50 로 급경사였다. 조사지 를 조사한 결과가 보고 되었으나, 산불강도와 산불지 조림으로 의 토양은 화강암으로부터 유래되었고 토성(soil textures)은 미 인한 딱정벌레군집에 대한 영향을 밝힌 연구는 국내는 물론 다 사질 양토(silt loam), 양토(loam) 또는 사질 양토(sand loam)였 른 나라에서도 수행되지 않았다. 따라서 본 연구는 산불강도와 다. DD가 0 또는 1인 조사지는 약 30-40년생의 소나무(Pinus 복구방법이 딱정벌레군집에 미치는 영향을 평가하기 위해 실시 densiflora Siebold and Zucc.)가 우점했다. 관목과 초본은 소나 되었다. 무 밑에서 적당히 자라고 있었고 DD 2 또는 3의 조사지에서는 소나무가 거의 발견되지 않았지만, 관목과 초본은 하층식생에 268 Kor. J. Appl. Entomol. 50(4): 267~278 (2011) Fig. 1. Study sites. Circle: unburned site in pine forest (Disturbance Degree, DD = 0), triangle: site in pine forest burned by surface fire (DD = 1), open rectangle: site burned by crown fire (DD = 2), and dark rectangle: site burned by crown fire and reforested afterward (DD = 3). Estimation logic for DD is shown in text. 서 잘 자라고 있었다. 다. 명명체계는 최근에 발행된 한국곤충목록(Paek et al., 2010) 에 따랐다. 종 수준까지 동정이 어려운 종들은 형태종으로 구분 식생의 층위별 피복율과 낙엽층 조사 하여 종 번호에 의해 종을 구별하였다. 본 연구에 사용된 표본은 국립수목원의 곤충표본실에 보관되어 있다. 2 함정트랩이 설치된 약 450 m (폭 10 m, 길이 45 m)의 조사구 내에서 식물종수(plant species richness), 교목층(tree layer), 관 딱정벌레류의 기능군 목층(shrub layer), 초본층(herb layer)과 고사목(dead wood)의 피복율(%)을 산정하였다. 낙엽층(Litter)의 깊이는 한 조사구에 딱정벌레류의 먹이습성은 포식자(Carnivore), 식식자(Herbivore), 서 함정트랩이 설치된 10곳에서 가급적 인접한 곳에서 측정하 부식자(Detritivore)의 3가지로 구분하였다. 포식자는 살아있는 였고, 그 평균치를 분석에 사용하였다. 동물을 먹는 것으로 식식자는 살아있는 식물을 먹는 것으로 정 의하였으며, 포식자와 식식자에 포함되지 않는 나머지를 부식 딱정벌레류 조사 및 분류동정 자로 규정하였다. 먹이습성의 구분은 Tanaka(1956), Matsumoto (1961), Cho(1969), Habu and Sadanaga(1963, 1965), Hayashi 딱정벌레류는 플라스틱컵(깊이 6.3 cm, 입구직경 8 cm, 바닥 et al.(1984), Kurosawa et al.(1985), Ueno et al.(1985), 직경 6 cm )을 이용한 함정트랩법으로 채집하였다. 각 조사지마 Ohbayashi et al.(1992), Kobayasi and Taketani(1994), Lee and 다 20개의 트랩을 2열로 10개씩 묻었다. 트랩 사이의 간격은 5 Chung(1997), Cho and Ahn(2001), Hong et al.(2001), Lee and m, 열사이의 간격은 10 m 이며, 보존액으로 증발이 잘되지 않으 An(2001), Hayashi(2004)와 Triplehorn and Johnson(2005)에 면서 곤충유인효과가 거의 없는 자동차부동액인 폴리에틸렌글 기재되어 있는 먹이습성 정보를 이용하였다. 단, 종 또는 속 수준 리콜을 사용하였는데 설치된 트랩의 30%를 채웠다. 함정트랩 에서 먹이 습성이 확실하지 않은 종들은 과(Family)의 대표적인 은 2005년 5월말에 설치한 후 10일 뒤에 회수하였다. 채집된 딱 먹이습성을 이용하였다. 정벌레류를 분리한 후 실체현미경하에 종 수준으로 동정하였 산불지의 딱정벌레군집 269 통계분석 622개체(31%)로 가장 많았으며, 바구미과가 322개체(15%), 밑 빠진벌레과(Nitidulidae)가 312개체(12%), 딱정벌레과가 240 딱정벌레군집을 비교하기 위해서 종수, 개체수, Shannon and 개체(12%), 풍뎅이과(Scarabaeidae)가 142개체(7%)로 전체 Weaver(1949)의 다양도지수(H’)를 이용했다.