산림토양

Abstract

황폐지 복구 토양 우리나라의 황폐지복구역사를 보면 고려시대에는 묘지 부근 산림의 벌채를 금함으로서 토사유실방지에 힘썼으나, 조선왕조 오백년의 장구한 세월이 지나는 동안 온돌용 화목을 구하기 위하여 임목을 과도하게 벌채하였으며 계속적인 임산물 약탈로 인하여 구한말경에는 상당한 황폐지가 도시 부근인 서울, 이천, 여주 등 전국 11개 지역에 산재하였다. 19 0 7년 서울 창의문(彰義門)밖 황폐임지에 풍치 유지를 위하 여 사 방조림한 후 상 류 수 원함 양 을 목적으로 조치원 부근의 금강 지류에서 간이사방사업을 실시함으 로써 본 격적인 사 방 공사가 시작되었 고 1919년부터 1921년까지 낙동강, 한강 등 8대 하천 유역의 황폐 산림을 조사하여 47만ha 중 황폐가 심한 11만7천ha에 대해서는 사방사업이 필요함을 밝혔다. 그 당시 사방사업은 간단한 공작물 설치와 조림이었다. 황폐지 복구 관련 시험연구는 1922년 임업시험장의 발족과 함께 사방조림 및 파종에 관한 시험을 착수하여 민둥산에 지피 식생을 속성 녹화하는데 기여하였다. 1926년부터 1932년까지 함흥 등 25개 지역의 황폐지 66.9ha에 대하여 소나무, 싸리, 오리나무류 등 사방 조림수종의 산지별 식재 및 실파 시험을 통하여 척박 임지 조림 및 파종법을 구명하여 사방조림에 대한 기술을 확립하였다. 1932년에는 기존 사방조림지의 갱신을 위한 물오리나무의 단간시험에서 동 수종의 맹아 작업법과 수확량을 조사 보고하였으며 1936년에는 사구고정, 방조림 조성 시험과 기존 사방지 관리방법 및 임간 나지 개량시험, 임간나지의 지력개량을 위한 비료목 식재 효과를 조사하였다. 林(1938, 1939) 등은 물갬나무류 비료목 혼식으로 인한 소나무림의 생장 촉진영향을 구명한 바 있다. 大平(1940) 및 萩原(1941)는 물갬나무 맹아의 생립 본수 및 갱신 벌채에 관한 시험에서 재적과 지조의 수확량이 가장 많은 맹아 본수 2~3본, 갱신 벌채의 적기는 2월, 벌채 적령은 10년이라 하였으며 산오리나무는 벌채 적기 1월, 벌채적령 14년임을 제시하였다. 萩原(1943)는 맹아 갱신을 목적으로 한 오리나무류의 벌채는 개벌이 가장 적합하고 택벌이나 간벌은 적합하지 않음을 증명하였다. 1956년 수원에 임목육종지장을 만든 이듬해 미국의 토양보전 전문가들이 내한하여 지피조성용 초류를 대량 도입하고 초종 적응시험을 실시함을 계기로 사방용 초목본종에 대한 연구가 시작되었다. 대부분의 초목본 종자는 늦어도 4월 하순 전에 파종하지 않으면 발아 및 생장이 불량하여 겨울철 한해가 심하고, 화본과와 콩과의 1㎡당 파종량은 0.3g이 적당하며, 시비량은 요소 16g, 중과석 43g, 염화칼륨 8g과 비토(肥土) 400g이 가장 효과적임과 화본과 초류 9종, 콩과 초류 252 이천용·정진현·손요환·변재경·구창덕 5종에 대한 혼파의 가부를 구분하여 보고하였으며, 또 붕괴지나 산사태지와 같이 파 종작업이 곤란한 곳이나 황폐가 심하여 초목류의 생장이 불량한 곳에서 단기간에 식생을 조성할 목적으로 식생판을 제작하여 사면에 길게 부착시키는 공법 시험과 절개지에서 기초공사로 생산되는 토사로 인한 연접지의 식생 피해를 방지하기 위하여 종자, 비료, 토사, 점토 등을 혼합하여 원추형의 식생정을 통하여 사면에 구멍을 뚫고 여기에 삽입하는 방법에 대한 시험을 실시한 바 있다. 沈 등(19 6 3)은 초목 혼파에 의한 지피물 조성 효과에 대한 시험 결과 보고에서 초류의 혼파는 시공 당년 지피조성 상황이 초목 혼파보다 양호하였으나 파종 2년차부터는 초류가 점차 고사하므로 초류와 목본을 혼파함이 효과적이며 나지에서의 ha당 점파 혈수는 40,0 0 0개소가 적정하고, 파종 수종으로는 아까시나무가 가장 좋으며 파종 5년 후에 ha당 20ton이 생산되었다. 또한 도입 초종은 생육이 빨라 5, 6월에 지피가 조성되므로 우기의 토양 침식을 경감시킬 수 있고, 황폐지의 파식용으로 적당한 초류는 안고초, 솔새, 개솔새, 매듭풀, 차풀이며 음지에서도 생육이 가능한 것은 오차드그라스와 김의털이라고 하였다. 1967년 임업시험장에 산림토양과가 신설되어 사방 및 이수에 관한 연구를 전담하면서 황폐지 사방 효과에 대한 연구 를 기점으 로 시험 사업이 시작되었으며 황폐임지의 식생 천이가 나지→사방조림→임총→임지 개량으로 변해가며 황폐임지에 혼식된 소나무류는 오리나무에 피압되므로 오리나무의 간벌이 이루어져야 하고 황폐임지에 파식된 사방용 식생은 임관의 울폐도에 따라 내음성인 새와 싸리이외는 점차 사멸되기 때문에 임간나지 복구용 초류는 기름새, 김의털, 산거울, 새, 참싸리 등이 적합함을 발표하였다. 1968년 사방의 종합 시험과 사방 실연을 위하여 경북 금릉 대덕 연화의 집단 황폐지를 사방 시범 지역으로 정하고 2년간 퇴사량을 조사한 바 총퇴사량은 316㎥였다. 일반 파종법으로는 성공하기 곤란한 급경사 나지에 목면 망사를 이용한 식생대를 만들어 비토와 비료 및 종자를 혼합하여 가득 채운 다음 황폐지 사면에 구를 파고 말목으로 고정시켰는데 이것은 급경사 임지에 지피 식생 조성용으로 적절한 공법임이 밝혀졌다. 황폐한 해안사구지에 식재하는 곰솔과 아까시나무의 혼식비율과 식재법은 4:4가 효과적임을 구명하였고(李, 1970), 鄭(1973)은 경북 영일의 수분 이동이 곤란한 이암지대 황폐지를 복구하기 위하여 풍화가 촉진되는 토양의 물리적 성질 개량법을 구명하였다. 식혈과 수평구를 파고 인근에서 채취 용이한 이암 풍화토를 객토하면 경제성이 있으 므 로 현지 풍화토에 비료 처리 후 객토로서 사용하게 되었고 또한 25°이상 경사지의 효과 적인 파 종 공법으 로는 직경 2 0 c m 점파와 10cm 조파 및 거적덮기 파종공법이 효과가 컸고 30°이상 급경사지에는 종자유실이 많으므로 2 0°경사지보다 파 종량 을 3 0% 이상 증량 하여야 한다고 밝혔다. 李 등(1976)은 산지의 침식을 감소하고 저수를 높이기 위하여 경사가 25°미만으로 토심이 3 0 c m 이상되는 임지에서는 h a당 2 , 0 0 0개소에 수평구(1.0m×0.3m×0.2m)를 설치함으로서 유토량이 56% 감소하였다. 19 75년부터 사방지의 시비기술 및 사방 수 종의 식재배열에 관한 연구가 실시되어 산지사방시 설치하는 계단고를 낮게 하고 시비하면 피복효과가 높았으며 사방수종의 식재배열과 적정밀도는 리기다소나무와 물오리나무를 식재할 때 그 비율을 2:1로 하여 줄떼공 단상에 심고 단간에도 1열을 식재함이 좋으며 ha당 5,000본을 식재하는 것이 좋다고 보고하였다. 나지의 파종방법으로 산파 복토와 조파 공법이 가장 양호하고 중부 지방의 파종 시기는 해빙 즉시 파종이 좋은 성적을 보였고, 비탈면의 조기 녹화용으로 새 및 개솔새를 이식할 때는 한 혈당 적정 포기수는 15~20 포기를 심는 것이 생장면에서 유리하다고 하였다(柳 등, 1978). 사방지에서 파종한 초류 및 임목의 생육을 증진시키기 위하여 현지에서 채취 가 능한 토양에 유기물을 첨가시켜 비옥도를 높이고 토양의 물리적 성질을 개량하는 방법으로 현지토 100kg + 짚부숙 퇴비 20kg, 또는 현지토 100kg + 생초 부숙 퇴비 20kg을 사용하면 성적이 좋았으며 비토의 시용량은 1㎡당 6kg이 적량임을 보고하였다(崔 등, 1979). 崔 등은 1985년부터 1986년까지 대단지 황폐지를 화강암지대, 편마상 화강암지대, 이암지대로 구분하여 사방지 식생천이와 토양변화에 관한 연구를 실시한 결과 낙엽층의 발달상태는 시공 후 20년차에 영일은 평균 6.5cm, 합천은 4.0cm이고, 여주 이천은 3.4cm로서 강우량이 적은 영일에서 비교적 두껍게 형성되었으며, 같은 기간 동안 토심발달 정도는 영일이 평균 23cm, 합천은 30 cm, 여주 이천은 27cm로 역시 건조한 영일에서 가장 부진하다고 보고하였다. 시공년차에 따른 토성 및 양분함량 변화는 3개 지역 모두 시공년차가 경과됨에 따라 유효인산함량은 감소되며 점토함량, 유기물함량, 치환성염기, 양이온 치환용량, 염기 총량 등은 증가한 것으로 보아 사방시공으로 인한 토양개량 효과가 있었다. 전토심은 토양경도지수 15㎜, 견밀도 측정기로 3㎏/㎠까지의 깊이로 정의할 때 시공년차가 경과됨에 따라 증가하나 유기물함량은 평균 1.5% 내외로 일반 산림토양(2.95%)에 비하여 크게 낮았으며, 유효인산함량도 일반 산림토양(29.1ppm)에 비하여 아주 낮았다. 기타 치환성 K, Na, Mg함량도 각각 시공 산림토양 253 후 15년, 14년, 13년이면 산림토양수준에 도달하는 것으로 나타났다. 2 0 0 3년 한 라 산 산림생태계의 안정화 를 위하여 백록담지역의 훼손지 발생원인을 분석하고 지질 특성을 구명하기 위하여 현지조사를 통하여 훼손지의 훼손 원인과 유형을 구분하였으며 훼손유형별 토질 특성을 구명하여 복구대책을 제시하였다. 폐탄광지 토양 특수지역의 생태적 산림 조성 및 관리기술 개발을 위하여 1997년부터 1999년까지 폐탄광지 녹화식생 선발시험(녹화공법 및 보습제, 비료 시험) 결과 복·객토처리별 공정, 녹화수종별 잔존 율과 생장상황을 조사하였고 복구구조물 시험에서는 설치공정과 처리별 효과가 조사되었다. 이러한 연구 결과 를 종합 하 여 폐탄광지 복 구 유형을 구 분하고 복구공법을 표준화하여 폐탄광지 복구 모델을 제시 하였다. 산화지(山火地) 토양 2000년 4월 동해안에 발생된 산불로 23,448ha의 산림이 피해를 입었는데 토양을 조사한 결과 산불로 인하여 표층 토양의 용적밀도 (g/㎤)은 1~15% 증가하였고, 토양조공극률(pF2.7, %)은 4~20% 감소하였으며, 투수계수(cm/sec)는 2 0 ~ 5 6 % 감소하 였다. 또한 표층토양의 견밀도 (kgf/㎠)는 증가하는 것으로 나타났는데, 5cm 깊이 토양에서 토양견밀도는 산 불지역이 비산 불지역에 비해 0.1~10배 증가하였으며, 토양깊이 10cm에서는 0 . 4 ~1 . 2 배 증가하였고 , 토양깊이 15 c m에서는 0.2~0.5배 증가하여 산불 발생으로 토양 깊이 5cm까지 영향이 가장 컸으며, 토양 깊이 15cm까지 영향을 주었다. 따라서 표층 토양의 물리성을 회복시키기 위해서는 산화지 표층 토양을 조기에 식생으로 피복 시킴으로써 자연스럽게 토양의 물리성이 회복되도록 해야 할 것으로 판단된다. 산불이 유기물층에 미치는 영향을 보면 소나무림은 낙엽층 깊이가 평균 4.5cm 정도였으나 산화지 내에서는 낙엽층이 소실되고 재로 남아 평균 1.3cm로 약 70% 이상 깊이가 감소되었으며 낙엽내 유기물량도 약 67% 감소되는 것으로 나타났다. 낙엽층내 질소나 인산 같은 양분도 원래의 양에 비해 49~58% 정도 감소되었다. 토양 pH는 전지역에서 산불발생후 높아지는 경향을 보였다. 산불발생 후 5년 동안 조사한 고성지역의 결과에 따르면 상당한 양분의 손실이 지속적으로 발생하고 있기 때문에 산불발생지의 경우 양분 감소에 따른 산림 생산력의 저하가 예측되며 효과적인 산림관리가 실시 되지 않은 한 건전한 산림으로의 조성이 어려운 것으로 나타나고 있다. 또한 암적색산림토양군 지역의 경우 산불발생 후 과도한 양이온의 집적은 임목의 생육에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 산불피해지의 연차별 토사유출량 변화를 보면 산불 후 3년차까지 유출토사량이 급격히 감소하여 4년차 이후부터는 인위적 피해가 없으면 지피식생피복도가 거의 100%에 도달하고 유출토사량도 매우 적었다. 산불난 곳의 유출토사량을 억제하기 위한 공법으로는 편책공, 녹색마대공, 토양안정제처리구의 효과적이었다. 사 막 화 토양 중 국과 공 동으 로 1 9 9 6 년부터 2002년까지 모래폭풍의 특성, 항공파종시험, 내건성 수종선발 등을 연구한 결과 초당 7.5m 풍속의 모래 폭풍이 발생할 경우 약 86%의 모래가 지표로부터 높이 약 20cm사이에 분포하는 것으로 조사되었다. 모래유 송량 은 사 구의 식생피도 가 낮거나, 풍 속이 높을수록 많아지는데 이에 대한 사구별 풍속에 따른 모래유송량에 대한 회귀식을 유도하였다. 방풍림을 조성하고 풍속을 측정한 결과 바람맞이쪽으로 수고의 약 5배 거리까지는 풍속완화 효과가 크다가 그 후 점차 감소하였으며 수고의 약 20배 이상 거리에서는 풍속 완화 효과가 나타나지 않았다. 항공파종에 의한 사지고정 효과는 반건조지대까지만 있으며, 파종결과 유동사지의 75.2%가 고정사지로, 2 4. 8%는 반고정사지로 변하였다. 발아 율은 蒿 (A r t em i s i a s p h a e r o c e p h a l a )가 9 0%로 가장 높았으며, 沙打旺(Ast raga lus adsu rgens ) 85%, 楊柴 (He d y s a r u m mo n g o l i a c u m ) 8 0% 순이 었으며 활착률은 35~40%이었고, 파 종 2년 후의 평균수고는 楊柴 33㎝, 沙打旺 16㎝, 蒿 21㎝이었다. 비사방지 적정수 종선발시험 결과 檉柳(Ta m a r i x aust romon gol ic a )와 沙木蓼(At r aph a x is br ac teata )는 연 80% 이상 생장하였고, 沙棘(Hippophae rhamnoides )과 沙棗(Elaeagnus angustifolia )는 질소를 고정하며 잎면이 편린구조로 되어있어 수분증발 억제효과가 있 으 므 로 , 沙棘과 檉柳를 비 사 방지 수종으로 선발하였다. 중국 내몽고 口지역에서 토양개량 시험한 결과 질소가 묘목 생장에 가장 큰 영향을 주었다. 또한 건조지역의 토양수분보유를 높이기 위해 질소함량이 높은 현지식물인 油蒿(A r t em i s i a o r d o s i c a )의 이용가능성이 높았다. 목초지 조성에 적합한 초류를 선정하기 위해 실험실에서 벼과 식물 5종과 질소 고정식물 5종을 선발한 결과 벼과식물중 내염성이 큰 초종은 호밀풀>안고초, 그령, 김의털>우산잔디 순이었으며, 질소고정식물은 비수리>벌노랑이, 알팔파, 사원자>낭아초 순이었다. 이 초류를 중국 사막화지역에 254 이천용·정진현·손요환·변재경·구창덕 파 종한 결과 적응성의 높은 초종은 김의털, 그령, 알팔파, 벌노랑이었다(이 등, 2005). 국립산림과학원과 몽골 지리생태연구소가 공동으로 울란바토르부근에서 2001년부터 2005년까지 연구한 결과 모래고정시험에서 밀짚 시험구가 돌 시험구보다 모래고정 효과는 더 컸으나 현지여건상 경제적으로 돌을 사용하는 것이 유리하였다. 1×1m 모래고정구가 2×2m, 3×3m보다 효과적이었으며 쉽게 파괴되는 것을 방지하기위해 경사 18°이하에서 조성하는 것이 좋을 것으로 판단된다.