환삼덩굴(Humulus japonicus) 우점지의 식생 조사 및 종 다양성 지수 분석을 위한 적정 식생지수 규명
최근 산지나 하천변 주변으로 침입성 덩굴식물이 사면이나 둔치를 우점하면서 넓은 면적을 덮고 있는 모습을 자주 볼 수 있다. 이 식물들은 빠른 생육과 넓은 피복 범위를 바탕으로 기존 식생을 덮어버림으로써 하부식생을 고사시켜 식생 내 생물다양성을 감소시키고 군락 구조의 단순화, 생태계 교란, 사면유실 유발, 침수피해 유발, 경관 훼손 등의 많은 문제점을 초래하고 있으며, 동·식물에게 직접적인 피해를 주기도 한다(Naveh, 1994; Oh et al., 2008). 침입성 덩굴식물에 의한 피해는 전국적으로 증가하고 있으며 가장 큰 피해를 주는 덩굴식물은 환경부에서 지정한 생태교란식물인 환삼덩굴과 가시박이며, 최근 외래 침입종으로 부각된 둥근잎유홍초와 미국나팔꽃도 피해를 증가시키고 있다. 그리고 동아시아가 원산지이며 국내에는 별도로 교란식물로 지정되지 않았지만 미국을 비롯한 유럽 등지에서 생태교란종으로 관리대상인 칡도 최근 문제가 크게 나타나고 있는 덩굴성 식물이다.
특히 환삼덩굴은 산지 및 하천변의 양지에 주로 서식하는 일년생 덩굴 초본으로서 형태적으로 줄기와 엽병에 밑으로 향한 가시가 있어 다른 식물을 피복하거나 감싸는데 유리한 특성을 가지고 있으며 경관 및 생물다양성을 훼손하고 경작지로 침입하여 작물의 생육에 영향을 줌으로써 피해를 입힌다. 또한 다량의 꽃가루를 날려 알레르기를 유발하는 등 인체에도 악영향을 미쳐 꽃이 피기 전에 신속한 제거 및 관리가 필요하다(Park et al., 1998; NIBR, 2019). 하지만 환삼덩굴의 생태계 내 식생에 미치는 영향 등의 정량적인 보고 및 연구가 미흡한 상황이며, 이를 평가할 방법 또한 정립되지 않은 실정이다.
따라서 본 연구는 하천 변에 침입한 일년생 덩굴성 침입식물인 환삼덩굴(Humulus japonicus)이 우점한 지역의 식생 내 식물 종 다양성 평가를 위한 식생지수 조사 및 분석 방법의 적정성을 규명하고자 수행하였다.
조사 대상지는 경기도 광주시에 위치한 경안천 하류 구간이며, 환삼덩굴 우점지의 식생 피해 조사를 진행하였다
식생 조사는 환삼덩굴의 생육이 왕성해지는 7월부터 노화가 시작되는 10월까지 3차에 걸쳐 조사하였다(7월: 환삼덩굴 생육이 왕성해지는 시기, 8월~9월: 환삼덩굴의 생육이 가장 왕성한 시기, 10월: 환삼덩굴의 노화가 시작하는 시기). 정사각 방형구(1m × 1m)를 활용하여 방형구 내 식물의 개체수(밀도), 피도를 반복 조사하였다(Table 1 and Fig. 1). 조사 초기인 7월에 출현한 식물 종 수는 최소 1종에서 많은 곳은 8종이 출현하여 총 10종 22.2본이 조사되었다. 환삼덩굴의 생육이 가장 왕성한 시기인 8-9월에는 2~6종으로 총 8종 23.2본 출현하였고, 환삼덩굴의 노화가 시작되는 시기에는 3~7종으로 총 10종 29.6본이 출현하였다(Table 1).
피도에서는 조사 초기(7월)에는 전체 123.3% 중 환삼덩굴이 98.4%, 그 외 식물이 24.9%가장 높게 나왔으며, 환삼덩굴의 생육이 가장 왕성한 시기인 8-9월에는 전체 106.7% 중 각각 99.8%와 6.9%로, 노화가 시작되는 시기에는 전체 107.2% 중 각각 99.2%와 8%로 조사되었다. 전체적으로 환삼덩굴 외의 식물의 생육이 저조하였으나 그 중 조사 초기에서 다른 식물의 생육상태 및 피도가 가장 높게 나타났다(Table 1).
개체수(밀도)를 이용하여 다양성 지수를 산출한 결과는 Table 2와 Fig. 2에서 확인할 수 있는데 모든 조사시기에 0.5 이상의 결과를 확인할 수 있었다. 식생 내 종 다양성 지수는 생육이 가장 왕성한 시기에 가장 높은 것으로 확인되었고 조사 초기와 노화가 시작되는 시기에는 비슷하였으나 이는 실제 조사시기 달관으로 확인한 식생의 피해정도가 일치하지 않았다(Fig. 1 and 2). 이는 환삼덩굴의 경우, 발생 개체수는 적더라도 차지하는 피도가 높아 상대적으로 낮은 개체수로 식생 내 영향성이 커져 다양성이 높아지는 효과가 나타나는 것으로 확인되었다. 따라서 식생 내 식물의 생육 특성에 따라 종 다양성에 영향을 끼치는 것으로 판단되었고 이를 보정하기 위해 개체수(밀도)를 이용한 종 다양성 지수 산출 외의 지수 적용을 검토하였다. Simpson’s Index 분석 시 여건에 따라 피도를 적용한 사례가 있었고(Tomascik et al.,1987) 이를 활용하여 피도를 이용한 식생 내 종 다양성지수를 산출하였다(Table 2 and Fig. 3).
Table 2
Comparison of Simpson’s diversity index (1-D) calculated using plant density and plant cover.
피도를 이용한 식생 내 종 다양성 지수는 조사 초기에 0.32로 가장 높게 나타났고 생육 성기와 노화가 시작되는 시기에는 각각 0.12 및 0.14로 지수가 현저히 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며 이는 조사 시 달관을 통해 관찰한 것과 유사함을 확인할 수 있었다(Fig. 1 and 3).
종합해보면 개체수와 피도에 의한 식생 내 종 다양성 지수를 비교하면(Fig. 4) 개체수를 적용한 종 다양성 지수는 0.6 전후였으며 환삼덩굴의 생육이 가장 왕성한 시기에 가장 높게 나왔고, 피도를 적용한 분석에서는 조사 초기에서 0.32로 가장 높게 나타났으며 나머지는 0.1대로 낮게 나타났다. 이것은 환삼덩굴에 의한 기존 식생의 피해를 고려한 식생 내 종 다양성은 개체수를 적용한 다양성 지수보다 피도값에 의해 산출된 다양성 지수에서 피해의 정도가 잘 나타났다고 판단된다.
따라서 환삼덩굴 우점지에서 식생 내 생물 종 다양성 분석 시 단순 개체수 기반의 해석은 한계가 있으며, 덩굴식물의 형태 및 생태적 특징을 고려하여 피도와 같은 생태적 특성을 반영한 식생 지수 활용이 필요하다고 판단된다. 아울러 향후 연구에서는 환삼덩굴 외 덩굴식물의 식생분석 후 비교와 덩굴식물 간의 경합구간에서의 비교도 필요함을 제안한다.
요약
최근 침입성 덩굴식물의 확산으로 인해 생태계 훼손 및 사면 유실 등 전국적으로 피해가 증가하고 있다. 본 연구는 경안천 하류에서 환삼덩굴(Humulus japonicus)을 대상으로 한 환삼덩굴 우점지의 식생지수를 조사하여 덩굴식물이 생물다양성에 미치는 영향을 분석하였다. 환삼덩굴의 생육이 왕성해지는 7월부터 10월까지 3회에 걸쳐 방형구(1m × 1m) 조사를 실시하였으며, 조사한 개체수와 피도 자료를 바탕으로 Simpson’s Diversity Index (1–D)를 산출하였다. 기존의 개체수(밀도) 기반 다양성 지수는 조사 시기별로 모두 0.5 이상으로 나타나, 환삼덩굴 우점에 의한 피해 정도가 실제보다 낮게 표현되는 한계가 확인되었다. 반면 피도 기반 다양성 지수는 모든 조사 시기에서 0.3 이하로 나타나, 조사 시 달관으로 확인된 환삼덩굴의 광범위한 피복과 식생 피해를 보다 명확하게 반영하였다.
이는 환삼덩굴과 같은 덩굴식물이 높은 피복율로 다른 식생을 덮어버리는 생태적 특성을 고려할 때, 단순 개체수 중심의 지표만으로는 실제 피해를 적절히 평가하기 어렵다고 판단된다. 따라서 환삼덩굴 우점지의 식생 종 다양성 평가에는 피도 기반 지표 등 생태·구조적 특성을 반영한 다양성 지수 활용이 필수적임을 확인할 수 있었다. 또한 향후에는 다른 주요 덩굴식물과의 비교 연구 및 경합 구조 분석이 필요할 것으로 판단된다.
