Fertilization Effects on Soil Properties, Understory Vegetation Structure and Growth of Pinus densiflora Seedlings Planted after Forest Fires

산불피해지에 식재 조림된 소나무임분의 시비처리에 따른 소나무 묘목의 생장, 토양특성 및 하층식생 구조의 변화

  • 원형규 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 이윤영 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 정진현 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 구교상 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 이충화 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 이승우 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 정용호 (국립산림과학원 산림환경부) ;
  • 김춘식 (진주산업대학교 산림자원학과) ;
  • 김형호 (국립산림과학원 산림경영부)
  • Received : 2006.03.08
  • Accepted : 2006.04.20
  • Published : 2006.09.30

Abstract

This study was to investigate the growth of planted red pine (Pinus densiflora S. et. Z.) seedling, soil properties and understory vegetation structure after fertilizer treatments [unfertilized plot (control), CF plot (Combination Fertilizer), UF plot (Urea Formaldehyde Fertilizer)] in a Pinus densiflora stand planted after the forest fires in Gosung, Gangwon province. The height growth rates of seedlings in four years were 264% in unfertilized, 404% in CF, and 388% in UF plots, respectively. The root collar diameters were increased 340% in unfertilized, 454% in CF, and 427% in UF plots, respectively. No significant changes occurred in soil total nitrogen and potassium ion ($K^+$) with the fertilization. However, available $P_2O_5$, content in the soil surface (0-15 cm) increased with the fertilizer application. Soil organic matter increased significantly with fertilizer treatments, while gradual decrease occurred in unfertilized plots. Sodium ion ($Na^-$) decreased in all sites. Soil pH, CEC, calcium ion ($Ca^{2+}$) and magnesium ion ($Mg^{2+}$) contents were not significantly different among treatments. Although Shannon's species diversity index and species richness in understory vegetation did not change with fertilizer treatments, vegetation cover rates in forest floor increased significantly with the fertilization. These results suggest that the increase of pine seedling growth and vegetation cover rates with fertilization could enhance soil stabilization in forest tire areas.

본 연구는 강원도 고성지역의 산불피해자에 소나무묘목 식재 후 시비처리 [무시비구(대조구), CF처리(Combination Fertilizer; 복합비료), UF처리(Urea Formaldehyde Fertilizer; 산림용고형복합비료)]에 의한 식재목의 생장반응 및 토양특성과 하층식생의 변화를 조사하였다. 식재된 소나무묘목은 시비처리 후 4년간 수고와 근원정의 상대생장에 있어서 식재초기에 비해 무시비구, CF처리구, UF처리구가 각각 264%, 404%, 388%와 339%, 454%, 427% 증가하여 무시비구에 비해 시비처리구의 생장이 높았다(p<0.05). 4년간 시비처리에 의한 토양 이화학적 특성 변화는 시비성분에 포함된 원소 가운데 질소와 칼륨은 모든 시비구에서 거의 변화가 없어 시비처리에 영향을 받지 않았으나 유효인산은 무시비구보다 시비처리구에서 증가하였다. 또한 유기물은 소나무식재묘가 양호한 생장을 보인 CF처리구와 UF처리구가 증가하였으나, 무시비구에서는 감소하였으며, 나트륨은 모든 처리구에서 감소하였다. 토양 pH, 양이온치환용량, 칼슘, 마그네슘 함량은 4년의 조사기간 동안 뚜렷한 변화가 없었으며 처리구간 차이도 없었다. 3년간의 시비처리에 의한 하층식생의 구조는 종다양성과 종풍부도에서 큰 변화가 없었으나 하층식생의 피도와 유기물층의 피도는 현저히 증가하여 토양 안정화에 크게 기여한 것으로 나타났다. 따라서 향후 산불피해지의 신숙한 산림생태계 회복을 위해서는 산지시비 같은 산림관리기술의 도입이 필수적인 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. 기상청. 2005. 기후정보. http://www.kma.go.kr/weather/climate/summ/sum_year_frame.html
  2. 김종갑, 오기철. 2001. 침엽수와 활엽수 산림에서 산불후 토양화학적 및 토양미생물학적 특성 변화. 한국생태학회지 24: 1-7
  3. 농업기술연구소. 1988. 토양화학분석법(토양, 식물체, 토양미생물). 농촌진흥청. 농업기술연구소. pp. 450
  4. 문형태. 2001. 산불이 곰솔림 산화지의 하층식생 구성과 쌀새 (Melica onoei Fr.)의 종자발아에 미치는 영향. 한국생태학회지 24: 131-136
  5. 문형태, 정연숙. 1996. 강원도 고성지역에서 산불이 소나무림 토양의 영양염류에 미치는 영향, 한국생태학회지 19: 375-383
  6. 산림청. 2000. 동해안 산불지역 정말조사 보고서 I. pp. 533
  7. 심학보, 김 원. 1998. 팔공산에서 식생과 토양에 미치는 산불의 영향. 한국생태학회지 21: 465-473
  8. 우보명, 권태호. 1983. 황폐산지에서의 산불이 삼림식생 및 토양에 미치는 영향에 관한 연구(I) -관악산 뱀골계곡에서의 초기연구-. 한국임학회지 62: 43-52
  9. 우보명, 권태호, 마호섭, 이헌호, 이종학. 1985. 황폐산지에서의 산불이 삼림식생 및 토양에 미치는 영향에 관한 연구(II). 한국임학회지 68: 37-45
  10. 우보명, 이헌호. 1989. 황폐산지에서의 산불이 삼림식생 및 토양에 미치는 영향에 관한 연구(IV). 한국임학회지 78: 302-313
  11. 이원규, 김춘식, 차순형, 김영결, 변재경, 구교상, 박재욱. 1997. 산불이 산림토양의 이화학적 성질에 미치는 영향. 한국생태학회지 20: 157-162
  12. 이원규, 최 경, 오민영. 1988. 산화에 의한 토양 및 식생의 변화. 임연연보 37: 35-49
  13. 이창복. 1993. 대한식물도감. 향문사. 서울 pp. 990
  14. 이창우, 이천용, 김재헌, 윤호중, 최 경. 2004. 고성 산불피해지의 토사유출 특성. 한국임학회지 93: 198-204
  15. 황정옥, 손요환, 이명종, 변재경, 정진현, 이천용. 2003. 비료의 성분 및 종류와 묘목파의 관계 연구. I. 생체량, SLA 및 엽록소 함량에 미치는 영향. 임산에너지 22: 44-53
  16. Beliaals, C. and Feller, M. 1998. Relationships between fire severity and atmospheric and leaching nutrient losses in British Columbia's coastal western hemlock zone forest. International Journal of Wildland Fire 8: 87-101 https://doi.org/10.1071/WF9980087
  17. Boerner, R.E.J. 1983. Nutrient dynamics of vegetation and detritus following two intensities of fire in the New Jersey Pine Barrens. Oecologia 59: 129-134 https://doi.org/10.1007/BF00388083
  18. Certini, G. 2005. Effects of fire on properties of forest soils: a review. Oecologia 143: 1-10 https://doi.org/10.1007/s00442-004-1788-8
  19. Covington, W.W. and Sackett, S.S. 1984. The effects of a prescribed bum in southwestern ponderosa pine on organic matter and nutrients in woody debris and forest floor. Forest Science 30: 183-192
  20. DeBano, L., Neary, D. and Ffolliott, P. 1998. Fire's effects on ecosystems. John Wiley & Sons, New York. pp. 333
  21. Doerr, S.H. and Cerda, A. 2005. Fire effects on soil system functioning: new insight and future challenges. International Journal of Wildland Fire 14: 339-342 https://doi.org/10.1071/WF05094
  22. Fisher, R.F. and Binkley, D. 2000. Ecology and management of forest soils. 3rd edition. John Wiley & Sons, New York. pp. 489
  23. Kim, C., Lee, W.K. Byun, J.K., Kim, Y.K. and Jeong, J.H. 1999. Short-term effects of fire on soil properties in Pinus densiflora stands. Journal of Forest Research 4: 23-25 https://doi.org/10.1007/BF02760320
  24. Ludwig, J.A. and Reynolds, J.F. 1988. Statistical ecology. Wiley Interscience, New York. pp. 337
  25. Meyer, V.F., Redente, E.F., Barbarick, K.A., Brobst, R.B., Paschke, M.W. and Miller, A.L. 2004. Plant and soil responses to biosolids application following forest fire. Journal of Environmental Quality 33: 873-881 https://doi.org/10.2134/jeq2004.0873
  26. Nagaike, T. 2002. Differences in plant species diversity between conifer(Larix kaempferi) plantations and broad-leaved(Quercus crispula) secondary forests in central Japan. Forest Ecology and Management 168: 111-123 https://doi.org/10.1016/S0378-1127(01)00734-4
  27. SAS. 1988. SAS/STAT User's Guide. Ed. 6.03. SAS Institute, Cary, NC. pp. 549
  28. Swindel, B.P., Conde, L.F. and Smith, J.E. 1986. Successional changes in Pinus elliottii plantations following two regeneration treatments. Canadian Journal of Forest Research 16: 630-636 https://doi.org/10.1139/x86-108
  29. Trammell, T.L.E., Rhoades, C.C. and Bukaveckas, P.A. 2004. Effects of prescribed fire on nutrient pools and losses from glades occurring within oak-hickory forest of central Kentucky. Restoration Ecology 12: 597-604 https://doi.org/10.1111/j.1061-2971.2004.00275.x