서울시 도시림 식생구조 특성 및 생태적 천이 경향 연구

서지정보

ㆍ발행기관 : 한국환경생태학회 ㆍ수록지정보 : 한국환경생태학회 학술대회논문집 / 21권 / 2호
ㆍ저자명 : 곽정인

한국어 초록

서 론 우리나라 국토면적의 65%는 산림으로 이루어져 있으며 중요한 생태적 골격을 형성하고 있지만 일제시대와 한국전 쟁을 거치는 약 45년간 우리나라의 산림은 크게 훼손되었다. 휴전 이후에도 화전과 농촌연료 채취로 인해 산림황폐화가 지속되었으나(배재수와 이기봉, 2006) 1972년 산림개발법 이 제정된 이후부터 본격적으로 산림복원이 시작되었다. 치산녹화 사업은 황폐화된 우리나라 산림을 효과적으로 복원하였으나 당시 식재된 수목은 아까시나무, 리기다소나 무 등 외래수종이었다. 이로 인해 현재 서울시 산림면적 중 약 37%가 외래수종이 식재된 인공림이다(서울특별시, 2010a). 인공림은 낮은 종다양성과 토양환경의 악화, 단순 한 경관 및 유지관리 소홀로 인한 목재생산의 능력 저하 등의 문제를 갖고 있어(近田, 1992) 도시림의 생물다양성과 자연성을 저해하고 있다. 서울시는 외곽에 대규모 산림이 입지해 있으며 내부에 파편화된 소규모 산림이 산재해 있는데, 이들 산림은 서울 시 대부분의 녹지면적을 차지하고 있어 도시환경 완화측면, 생태적 측면, 휴양 측면에서 모두 가치가 높다. 그러나 서울 시의 급격한 도시화는 기온 상승, 강우량 증가, 상대습도 감소, 지하수위 하강을 초래하였고 자동차수의 급격한 증 가, 중국 해안의 산업단지 입지 등 오염배출원 증가는 대기 오염과 산성비 등에 의한 피해를 발생시켰다. 이러한 급격 한 환경변화는 1980년대 이후 산림 생태계의 쇠퇴경향을 발생하게 하였으며(이경재 등, 1992; 1993) 도시 산림의 생 물종 다양성을 감소시켰다. 환경변화에 의한 도시림의 생태적 변화에 관한 연구는 생활환경오염이 심화되었던 1980년대 후반부터 1990년대 초반에 걸쳐 집중적으로 진행되었다. 그러나 도시환경은 지 속적으로 변화하고 있고 지금까지 도시림에 대한 생태적 연구는 대체로 국지적으로 한정된 지역에서 실시되어 도시 전체적인 종합적 진단은 미진한 실정이다. 본 연구는 고밀도로 도시화되고 환경오염이 심화된 서울 시를 대상으로 도시림을 입지 특성에 따라 외곽 핵심 도시 림, 외곽 거점 도시림, 도심 핵심 도시림, 도심 거점 도시림 으로 구분하여 식생분포와 식생구조 특성을 분석하고, 주요 도시림의 시간 흐름에 따른 식생구조 변화를 분석하여 서울 도시림의 천이 경향을 파악하고자 하였다. 연구방법 1. 연구대상지 본 연구를 위한 연구대상지는 한국의 생물기후구계도(김종원, 2004)를 바탕으로 도시형 식생이 발달하는 서울시를 대상으로 하였으며 서울시를 포함한 중부내륙형 생물기후 구 중 강화도 마니산 정수사 입구의 참나무류림을 자연식생 군락의 대조구로 선정하였다. 세부연구대상지는 도심의 환 경오염물질 정도를 고려하여 도심부와 외곽으로 구분하였 고 이수동(2005)의 식생다양성 평가기준을 적용하여 외곽 핵심 도시림 4개소, 외곽 거점 도시림 4개소, 도심 핵심 도 시림 2개소, 도심 거점 도시림 3개소로 유형화하였다. 2. 조사분석방법 서울시 도시환경 변화는 도시환경 변화 원인으로 도시개 발 및 재개발 현황, 차량등록대수 현황을 분석하였고 도시 환경 측면에서 기온, 강수량, 상대습도, 지하수위 및 지하수 이용량, 대기오염 및 강우산도를 분석하였다. 분석에 필요 한 자료는 서울시통계연보(서울특별시, 2010b), 서울시도 시계획연혁(서울특별시, 2001), 서울특별시 홈페이지 자료 를 참고하였다. 도시림 식생분포는 대상지별 교목층 식생상 관을 바탕으로 현존식생도를 작성하여 식생유형별 면적비 율을 산출하여 도시림 유형별로 비교하였다. 도시림 식생구 조 특성은 현존식생 분석결과를 바탕으로 면적비율 2%이 상의 유형을 대상으로 20m×20m(400㎡) 조사구 3개씩을 무작위 추출하여 통합분석하였다. 분석항목은 층위별 상대 우점치(Curtis & McIntosh, 1951), 평균상대우점치(Brower & Zar, 1977), 주요 수종의 흉고직경급별 분포, 종수 및 개 체수, 종다양도지수(Pielou, 1975)를 분석하였다. 도시림 식 생구조 변화는 도시림 유형별 비교식생군락을 선정하고 도 시림 식생구조 특성 분석과 동일한 항목에 대해 연도별 변 화를 비교하였으며 종구성의 변화를 분석하였다. 토양 이화 학적 특성은 토양 pH, 유기물함량, 유효인산, 치환성양이온 함량 등을 분석하였다. 결과 및 고찰 1. 서울시 도시환경 변화 도시환경 변화 원인 중 도시개발 및 재개발 분석결과 1960년부터 시행된 도시개발로 총 165.8㎢가 개발되었으 며 도시 재개발도 1978년 이후부터 13.7㎢ 면적의 사업이 진행되었다. 도시개발사업과 재개발사업으로 인해 1980년 부터 주택건설은 단독주택에서 고층 공동주택지로 유형이 변화하였다. 최근 대도시에서 대기오염의 주요 원인으로 제 시되고 있는 자동차의 등록대수를 분석한 결과, 총 자동차 대수는 2000년대 들어 천만대 이상을 유지하고 있었다. 서 울시 도시환경 변화 원인을 분석한 결과 서울시는 도시개발 에 의한 토지이용 변화, 고층 건축물 건설로 인한 고밀화, 차량 증가 등 도시환경 변화의 원인으로 주목되고 있는 변 화가 진행되고 있었다. 서울시 도시환경 변화를 분석한 결과 평균기온은 40년간 1.5℃ 상승하였고 강수량은 연도별 차이가 심하여 뚜렷한 경향은 없었으나 상대습도는 67.7%에서 61.1%로 감소하 고 있었다. 지하수는 사용량이 지속적으로 감소하고 있었으 나 지하수위는 지난 9년간 0.5m 하강하였는데 이는 불투수 포장면적 증가와 대규모 도시개발사업으로 인한 지하 터파 기가 원인으로 판단되었다. 대기오염에서 NO2 농도는 증가하였고 이에 따라 강우 pH 값이 낮아져 산성우가 발생하고 있었다. 서울시 도시환경 변화 스펙트럼을 바탕으로 서울시에서 발생할 수 있는 생태적 변화를 추정한 결과 토양 산성화, 이로 인한 도시환경 적응종의 세력 증가, 종수 및 개체수 감소, 외래종의 증가 및 확산, 적윤지성 및 호습성의 자생종 도태와 건조지성 자생종 세력 증가, 전체 종수 및 개체수 감소가 발생할 것으로 판단되었으며 이러한 식생의 구조적 변화는 생물다양성의 감소와 생태적 천이 중단을 야기할 것으로 예측되었다. 2. 서울시 도시림 식생분포 특성 서울시 도시림 유형별 식생분포 특성을 분석한 결과 자연 림은 외곽 핵심 도시림과 도심 핵심 도시림에서 가장 넓게 분포하였고 혼효림은 외곽 핵심 도시림과 외곽 거점 도시 림, 인공림은 외곽 거점 도시림과 도심 거점 도시림에서 면 적이 넓었다. 핵심 도시림과 거점 도시림의 식생분포 특성 의 차이는 자연림의 면적비율로 핵심 도시림이 거점 도시림 보다 자연림 면적이 넓고 인공림 면적은 협소하였다. 이러한 경향이 나타난 이유는 외곽 도시림의 경우 핵심 도시림이 거점 도시림보다 지형이 험준하고 표고가 높아 1970년대에 시행된 치산녹화사업 당시 아까시나무, 은사시 나무 등 외래수종을 주로 산림 주연부에 식재하여 산림 내 부에서 이차림이 발달하였기 때문이었다. 도심 도시림 중 핵심 도시림은 남산, 창덕궁으로 역사적으로 중요한 지역이 기 때문에 식생의 복원, 관리 등이 적극적으로 진행되어 자 연림의 면적이 넓었다. 거점 도시림은 표고가 낮아 외래식물군락이 넓게 조성되 었으며 시가화지역에 둘러싸여 있어 도시화와 이용 등의 영향을 많이 받은 것으로 판단되었다. 외곽 도시림과 도심 도시림간의 차이는 뚜렷하지 않았으나 외곽 도시림의 자연 림과 혼효림의 면적이 도심 도시림보다 상대적으로 넓었다. 3. 서울시 도시림 식생구조 특성 서울시 도시림의 주요 식생유형별 층위별 상대우점치와 주요 수종의 흉고직경급별 분포를 분석한 결과 도시림의 자생식물군락은 유형과 상관없이 대체로 생태적 천이가 중 단된 상태였다. 자생식물군락 중 천이가 예측된 군락을 살 펴보면 도심 핵심 도시림에서 산벚나무군락이 팥배나무군 락으로 천이 진행이 예측되었고 도심 거점 도시림에서는 신갈나무군락이 졸참나무군락으로, 상수리나무군락이 신 갈나무군락으로 천이 진행이 예측되었다. 도시환경에 적응성이 강한 팥배나무와 때죽나무는 군락 내 평균상대우점치가 0.1~22.1%이었고 특히 도심 핵심 도 시림에서 평균상대우점치가 높았다. 군락별 평균 Shannon 의 종다양도지수는 자생식물군락 1.1493~1.2570, 외래식물 군락 0.8832~1.2923이었고 외곽 도시림이 도심 내부 도시 림보다 비교적 종다양도지수가 높았다. 토양 화학성 분석결 과, 도시림 유형별 평균 토양 산도는 pH 4.60~pH 4.77로 산성토양이었다. 토양 산도는 외곽 도시림과 도심 도시림간 의 차이는 크지 않았으나 핵심 도시림이 거점 도시림보다 토양 pH 값이 높았다. 4. 서울시 도시림 식생구조 변화 서울시 도시림 유형별 과거조사자료를 바탕으로 식생구 조 변화를 고찰하였다. 천이 경향 분석결과 자생식물군락에 서는 극상수종의 출현이 없어 천이가 중단된 상태였고 외래식물군락에서는 신갈나무, 졸참나무 등의 참나무류림으로 의 천이 잠재성이 있었으나 도심 도시림의 경우 생태적 천 이가 중단된 상태로 판단되었다. 도시환경에 적응성이 강한 팥배나무와 때죽나무 평균상 대우점치는 최대 12.2% 증가하여 타 수종보다 증가율이 높 았다. 도시환경 변화에 의해 유입된 외래종인 일본목련, 가 죽나무, 족제비싸리 등은 최대 1.7% 증가를 보였다. 이러한 변화는 외곽 도시림보다 도심 도시림에서 뚜렷하게 나타났 다. 종구성 변화에서는 단풍나무, 고욤나무, 일본목련, 족제 비싸리 등 외래종이 출현하였고 이러한 변화는 도시온도 증가와 토양산성화에 의한 것으로 판단되었다. 지하수위 하 강과 상대습도 감소로 인한 건조화의 영향을 예측하였으나 실제 식생구조에서 건조화에 의한 종구성 변화는 나타나지 않았다. Shannon의 종다양도지수는 군락별로 전체는 다소 증가 하였으나 교목·아교목층에서는 최대 0.1340이 감소하였다. Shannon의 종다양도지수가 증가한 도시림 유형은 도심 거 점 도시림이었고 주로 외래식물군락에서 증가하였다. 그러 나 종다양도지수의 증가는 고욤나무, 물오리나무, 붉나무, 팥배나무 등 외래종과 아교목성상의 자생종 출현 때문이었 고 이러한 변화는 생태적 천이에 영향을 주지 못하는 것으 로 판단되었다. 토양 pH 변화에서는 외곽 핵심 도시림이 pH 5.40→pH 4.92, 도심 핵심 도시림 pH 4.73→pH 4.72, 도심 거점 도시 림 pH 4.59→pH 4.58로 다소 감소하거나 큰 변화 없이 산 성토양을 유지하였다. 5. 서울시 도시림 생태적 변화 종합 도시림의 식생구조 특성과 변화를 종합 고찰하여 서울시 도시림 유형별 생태적 특성과 이로 인한 생물다양성 감소 경향, 천이 계열을 정리하였다. 생태적 천이는 자생식물군 락의 생태적 천이가 중단되었다. 일부 군락에서 졸참나무 림, 팥배나무림으로의 천이가 예측된 바 있으나 극상림으로 의 천이 경향은 나타나지 않았다. 외래식물군락은 도심 거 점 도시림에서 생태적 천이가 중단된 것으로 판단되었다. 각각의 영향요인 관계를 종합하여 도시림의 생태적 변화 원인과 결과를 모식도로 제시하였다. 토지이용 및 토지피복 변화, 차량의 증가는 도시 기온 상승, 상대습도 감소, 지하수 위 하강, 대기오염 증가, 산성우 발생 등의 도시환경 변화를 야기하였다. 도시환경 변화는 도시림의 생태적 변화를 발생 시켰다. 대체로 생태적 천이는 도시림 및 식생군락 유형에 상관없이 중단된 상태였고 특히 자생식물군락 중 참나무류 군락과 도심 내부에 위치한 아까시나무림 등 외래식물군락 에서 이러한 경향이 두드러지게 나타났다. 6. 서울시 도시림 관리 제언 1) 자생식물군락 대조구인 강화도 마니산 정수사 입구의 상수리나무군락 은 까치박달군락으로의 생태적 천이가 예측되었으나 도시 림의 대표 자생식물군락인 신갈나무군락은 극상림으로의 천이 잠재성이 없는 상태였다. 따라서 서울시 도시환경과 토양 산성화를 고려할 때 현재의 낙엽참나무류군집 유지가 적절할 것으로 판단되었다. 관리 제언으로 참나무류 및 낙엽활엽수의 식재와 종자 파종으로 식생의 건강성을 유지하고 참나무시들음병 등 병해충에 의한 식생구조 쇠퇴 방지를 제안하였다. 종다양성 증진 관리는 대조구의 종다양도지수(H') 1.2666을 관리 목 표로 설정하여 종구성의 다양성을 증진시키고 생태계를 교 란하는 일본목련, 가죽나무, 잣나무 등의 관리를 제안하였 다. 2) 외래식물군락 외래식물군락의 관리는 도시림에 분포하는 인공림 중 대 표 유형인 아까시나무림을 대상으로 제시하였다. 외곽 도시 림과 도심 도시림의 지형구조에 따른 아까시나무림의 생태 적 천이계열을 분석하여 비교한 결과 외곽 도시림의 경우 대체로 신갈나무 또는 졸참나무군락으로의 천이 잠재성이 있었으나 도심 도시림의 경우 대부분 천이가 중단된 상태였 다. 분석된 천이계열을 바탕으로 외곽 도시림의 아까시나무 군락은 자연성과 생태적 건강성의 회복을 관리방향으로 설 정하였다. 생태적 천이 진행 및 유도관리는 아까시나무 밀 도관리, 숲가꾸기사업 중단, 식생복원모델 도입 등을 제안 하였다. 도심 도시림은 외곽 도시림의 지형별 천이계열을 목표식생군락으로 설정하여 생태적 천이가 중단된 지역을 대상으로 식생복원모델 도입을 통한 적극적인 식생복원을 제안하였다. 3) 도시화 지표종 제안 도시화 지표종은 도시림 식생구조 특성과 식생구조 변화 분석에서 나타난 종 중에서 도시환경의 영향에 따라 확산되 거나 세력이 증가하는 종을 대상으로 선정했으며 자생종으 로는 일반적으로 알려진 팥배나무, 때죽나무, 외래종으로는 고욤나무, 단풍나무, 가죽나무, 일본목련, 족제비싸리 등 총 7종을 관리 및 모니터링 대상종으로 선정하였다. 특히 가죽 나무, 일본목련, 족제비싸리는 도시환경 적응속도가 빠르고 급속도로 확산되는 성질이 있어 지속적인 확산방지 관리가 필요하였다. 인용문헌 김종원(2004) 녹지생태학. 월드사이언스, 304쪽. 배재수, 이기봉(2006) 해방 이후 가정용 연료재의 대체가 산림녹화 에 미친 영향. 한국임학회지 95(1): 60-72. 서울특별시(2001) 서울도시계획연혁. 1255쪽. 서울특별시(2010a) 도시생태현황도 정비·제작 -2차년도-. 464쪽. 서울특별시(2010b) 서울통계연보. 730쪽. 이경재, 최송현, 조재창(1992) 광릉 삼림의 식물군집구조(Ⅱ) -Classification 및 Ordination 방법에 의한 죽엽산 삼림의 식물 군집구조 분석-. 한국식물학회지 33(3): 173-182. 이경재 외 17인(1993) 도시 및 공업단지 주변의 Green복원 기술 개 발(Ⅰ). 환경처·과학기술처, 291쪽. 이수동(2005) 야생조류 이동을 위한 산지형 도시녹지의 연결성 평 가 및 연결기법 연구 - 서울시를 대상으로 -. 서울시립대학교 대 학원 박사학위논문, 258쪽. 近田文弘(1992) 富士山におけるブナ林の復元. in 自然林の 復 元. 130-137pp. Brower, J. 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참고 자료

없음