Ⅰ. 서 론
대나무아과(Bambusoideae)는 전 세계적으로 6속 250여종이 분포하고 대부분이 동아시아에 분포하고 있으며 우리나라에는 왕 대속(Phyllostachys), 조릿대속(Sasa), 해장죽속(Arundinaria), 이 대속(Pseudosasa) 4속의 대나무가 분포한다. 이중 조릿대류(Sasa spp.)는 왕성한 근경번식과 수평생장을 바탕으로 주변환경에 대 한 요구치가 낮아 벌채와 산불 등에 의해 나지가 된 산지에 침입 하거나 경사가 완만한 화산지형에 큰 군락을 형성하여 산악지의 교목림이나 관목림에 주요 하층식생으로 넓게 분포한다(Oshima, 1960). 이처럼 조릿대속은 폭 넓은 분포역으로 분포지역별, 입지 별 등 분포양상에 따라 줄기 밀도, 크기 등 생육학적 차이를 보이 고 이로 인해 수관형성, 부엽층의 발달 등 독특한 환경을 조성하 여 하부에 출현하는 종이나 치수에 서로 다른 영향을 주기 때문에 군락내의 종 다양성을 결정하는 중요한 요인이 된다(Kudo, 1984; Katagiri et al., 1982; Magurran, 1988; Yajima et al., 1997).
한라산에만 분포하는 제주조릿대(Sasa quelpaertensis)는 국내 에 분포하는 조릿대(S. borealis)와 비슷하지만 대부분 가지가 갈 라지지 않으며 키가 작고 절(node)의 형태에 차이가 있어 한라산 에서만 볼 수 있는 특산식물로 보고되고 있다. 그러나 제주조릿 대가 최근 한라산의 관목림 지대인 해발 1,400m이상 지역을 잠 식하면서 제주 지역 내에 서식하는 고유 식생인 구상나무(Abies koreana)나 털진달래(Rhododendron mucronulatum var. ciliatum), 산철쭉(Rhododendron yedoense for. poukhanense) 등 군락 갱신 과 생육에 영향을 주어 제주특산식물인 제주황기, 제주달구지풀, 두메대극 등 초본식물들이 점점 사라지고 있는 실정이다. 이는 기 후 변화와 1980년 중반 한라산에서 방목금지 등 환경변화에 의해 제주조릿대가 확장되어서인 것으로 추정되고 있다. 일본의 경우 도 조릿대류가 전체산림의 50%를 차지하고 있고 그중 북해도 지 역은 산림면적에 17.4%를 섬조릿대(S. kurilensis)가, 51.1%를 S. palmata가 차지하는 등 조릿대류가 산림면적의 89%를 차지하고 있다. 이로 인해 서식지내의 부엽층 발달, 토양수분 변화 등 독특 한 환경 변화가 발생하고 이는 하부에 출현하는 종이나 치수 발 달에 악영향을 주어 일본은 이들 조릿대류를 잡초로 간주하고 있 는 실정이다. 이러한 실정으로 인해 조릿대류의 확장을 막고 식 물 종다양성을 유지하려는 연구는 우리나라 뿐만 아니라 여러 나 라에서 진행되고 있다. 일본의 경우, 조릿대를 관리하기 위하여 조릿대 군락에 대한 종과 지역별 차이에 대한 생태학적 연구 (Oshima, 1960)를 바탕으로 조릿대를 조절하기 위해 말을 방목시 키거나 벌채를 하는 등의 방법을 통해 조릿대의 밀도를 조절하여 초본류나 목본류 상태를 개선하고 종 다양성을 유지하기 위해 노 력하고 있다. 또한 조릿대를 건강음료 자원으로 활용하거나 가축 사료화로 이용하는 등 산업화 연구도 병행하고 있다(Kawai et al., 1999; Kawai et al., 2000;Nakashizuka & Numata, 1980; Ogawa et al., 1986; Agata et al., 1979b). 따라서 본 연구는 말 방목을 통한 한라산 제주조릿대 관리방안과 말 사료화 방안을 모색하고 자 말 방목 밀도가 제주조릿대의 조절과 말의 생리적 변화 및 관 목 피해에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행하였다.
Ⅱ. 재료 및 방법
1. 시험장소 및 재료
제주조릿대가 우점하는 방목시험지 내에는 졸참나무(Quercus serrata), 사람주나무(Sapium japonicum), 팥배나무(Sorbus alnifolia) 등 상층식생으로 자리잡고 있는 제주조릿대 자연 군락지(해발 650m) 2,700㎡에서 조성하여 2018년 6월 4일부터 6월 11일까지 7일간 제주조릿대 군락지 내 식생 변화 및 말의 건강 상태를 고려 하여 임간방목을 수행하였다. 방목 시험축은 제주산마(제주마×더 러브렛, 36개월 이상) 7두를 이용하였고 시험구 배치는 면적 900 ㎡(30×30m) 당 1.0AU(500kg), 1.5AU(750kg), 2.0AU(1,000kg) 로 경계를 구분하여 방목하였다. 방목시험 기간 동안 음수는 자 유롭게 먹을 수 있도록 하였고, 농후사료는 급여하지 않았다.
2. 말 방목 강도에 따른 제주조릿대의 생육특성 및 주변식생 조사
말 방목 전후 제주조릿대 생육특성을 비교분석하기 위해 방목 전 (2018. 6. 4.), 방목 5개월 후(2018. 11. 12.), 방목 12개월 후(2019. 6. 20.) 각 시험구내에서 1㎡(1m×1m) 면적 내에 제주조릿대 지상 부(Culm)를 채취하여 줄기수를 조사하였고 잎과 줄기를 구분하여 생체량 및 건중량을 측정하였다. 건중량 측정은 실험실에서 줄기 와 잎을 분리하여 3 cm 크기로 자른 후 드라이 오븐(HANBAEK, 모델명 HB-503LF)에서 65℃에서 48시간 동안 건조한 후, 줄기 와 잎의 건중량을 산출하여 제주조릿대 지상부 구성비를 비교 분 석하고 제주조릿대의 1개 줄기(culm)당 생체량 및 건중량을 측 정하여 벌채에 따른 전체적인 생육변화인 저해지수(inhibition index)로 산출하였다(Rho & Kil, 1986). 주변식생의 변화는 방 목 12개월 후 방목지역 내 제주조릿대군락 하층에 분포하는 30cm이하 식물을 대상으로 고정방형구(1×1㎡)에 출현 하는 식물 종을 대상으로 Shannom-Wiener(1963)의 종다양성 지수를 산출 하여 비교하였다. 종다양도 지수는 H'=-Σ(ni/N)ln(ni/N)으로 ni 는 각 종의 개체수, N는 관찰된 총 개체수를 의미한다.
3. 말 체중 및 혈액 중 물질 변화
말 체중 및 혈액 중 물질 변화는 방목지 투입전·후 비교분석을 하였다. 체중변화는 방목지 투입 전과 투입 후 계측기를 이용하 여 측정하였다. 면역 수치 조사는 말의 경정맥에서 20ml 주사기 를 사용하여 혈액을 채취한 후 항응고제 0.11 mol/L 혹은 3.2% sodium citrate와 검체의 비율이 1:9인 튜브에 담은 후 N Latex Ig E, Ig G, Ig M mono (Dade Behring Inc., Newark, DE, USA) 시 약과 BN II system (Siemens Healthcare Diagnostics Inc., Deerfield, IL, USA)을 이용하여 면역비탁법으로 측정하였고 간수치인 AST 와 ALT는 혈청 화학적 항목은 자동혈청화학분석기(Pronto evolution; BPC Biosed, Italy)를 사용하였다.
4. 시험 방목지 내 수목 분포 현황 및 피해율 조사
시험 방목지 2,700㎡를 1.0AU(2두), 1.5AU(2두), 2.0AU(3두) 조사구로 구분하여 900㎡ 조사구내에 분포하고 있는 모든 수목 에 대해 전수 조사를 실시하였고 수목 피해율은 수목의 피해 정 도에 따라 50% 미만, 50% 이상, 고사로 나누어 제시하였다.
5. 통계분석
자료 분석은 SAS (Statistical Analysis System, Enterprise Guide 7.1, USA, 2003) program package를 이용하여 분산분석 을 실시하였으며, 각 평균간 유의성 검정은 Duncan의 다중검정 법(multiple range test)에 의하여 실시하였다(Duncan, 1955). Fig. 1
Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 말 방목 강도에 따른 제주조릿대 생육특성 및 주변식생 변화
일반적으로 가축들의 먹이량은 지역 환경과 동물의 체중에 따 라 먹이 요구량이 다르므로 제주조릿대 군락을 대상으로 말방목 강도의 변화를 주기 위해 동일한 방목면적(900㎡) 내 말 체중에 대해 1.0AU(500kg), 1.5AU(750kg), 2.0AU(1,000kg) 구분하여 방목을 진행하였고 말 방목 전·후 제주조릿대의 생육특성과 주변 식생 변화 분석하였다(Scarnecchia, 1985;Ruyle & Ogden, 1993). 제주조릿대 줄기수의 변화는 방목 전 45.7개/㎡에서 방목 5개월 후에는 1.0AU, 1.5AU, 2.0AU 시험구에서 각각 41.0개/㎡, 32.3개/㎡, 23.3개/㎡개로 약 10%, 29%, 49%가 감소하였고 말 방목 강도와 줄기수가 역의 상관(r=-0.902, P〈0.01)을 보이는 것으 로 분석되었다. 반면 방목 12개월 후에는 1.0AU 시험구 54.3개/ ㎡, 1.5AU 시험구 43.7개/㎡, 2.0AU 시험구 54.0개/㎡으로 1.0AU 시험구 19%, 2.0AU 시험구 18%가 증가되었고 1.5AU 시험구에 서 4%가 감소되었으며 방목 강도와 줄기수는 상관을 보이지 않 았다(Table 1). 이러한 결과는 제주조릿대 줄기의 생활사가 약 2 년 정도로 4월 초부터 9월 말까지 생장기를 거쳐 10월초부터 3 월 말까지 휴면기를 거친 후 고사가 되는데 방목 5개월 후에는 생장기를 거치지 못했기 때문에 감소되었고 12개월 후 6월 조사 시에 완전한 생장기를 거치지 않았지만 일정부분 다수의 줄기가 분지 형태로 출현이 시작되기 때문에 일부 시험구에서 줄기수 증 가되는 현상을 보이는 것으로 생각된다. 이러한 현상은 일본에 자생하는 Sasa senanensis가 말 방목 후 줄기(culm) 당 분지가 23.7배가 증가하였다고 한다는 내용과 비슷한 선행 결과에서 확 인할 수 있다(Hirayoshi, 1969).
식물 군락의 생물량(biomass)은 군락내 구성종들의 생장현상의 종합적인 결과라고 볼 수 있다(Patten, 1978). 말방목 전·후 제주조릿 대 지상부에 대한 생물량의 변화는 방목전 잎의 생물량은 151.3g/㎡ (DM; 57.4g/㎡)에서 방목 5개월 후 1.0AU, 1.5AU, 2.0AU 시험구 에서 각각 11.5g/㎡(DM; 6.4g/㎡), 9.7g/㎡(DM; 3.6g/㎡), 6.4g/㎡ (DM; 4.2g/㎡)로 약 94%가 감소하였고 줄기의 생물량은 방목전 262.7g/㎡(DM; 76.1g/㎡)에서 1.0AU 시험구 10.3g/㎡(DM; 4.1g/ ㎡), 1.5AU 시험구 8.1g/㎡(DM; 3.6g/㎡), 2.0AU 시험구 4.9g/㎡ (DM; 2.4g/㎡)로 약 97%가 감소되었으며 말 방목 강도와 제주조 릿대의 생물량은 역의 상관(r=-0.844, P〈0.01)을 보였다. 말방목 12개월 후 조사시에도 잎 생물량 약 60%가 감소한 반면 줄기 생 물량은 약 87%가 감소되어 말 방목이 제주조릿대의 잎보다 줄기 에 더 많은 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 말 방목에 따른 잎과 줄기 구성 비율을 분석한 결과, 말 방목전 지상부에 대한 잎 의 비율은 43.8%, 줄기의 비율은 56.2%에서 방목 5개월 후 잎 58.2%, 줄기 41.8% 분석되었고 말 방목 12개월 후에도 잎 68.6%, 31.4%로 잎이 구성비가 높았을 뿐만이 아니라 억제지수도 잎 0.11, 줄기 0.01로 잎이 높았다(Table 2). Kim(2009)도 낙엽활엽 수림대에 분포하는 제주조릿대를 인위적으로 매년 3년간 벌채시 줄기의 억제지수는 0.04인 반면 잎의 억제지수는 0.1로 본 연구 와 유사한 결과를 보였다.
식물군락의 구조와 동태는 군락의 하부에 구성하는 종이나 치수 에 광선, 기온, 습도 등의 독특한 환경을 형성하여 하층식생의 생장 량이나 생존률에 크게 관여한다(Chanham, 1988). 따라서 하층식 생을 조사한 결과, 말 방목을 하지 않은 조사구에서는 무릇, 비목나 무, 덜꿩나무 등 5.7종/㎡이 출현하였고 출현 개체수는 9.3개체/㎡로 종다양도 지수 1.59로 분석되었다. 반면 말 방목이 진행된 1.0AU 시험구에서는 출현 종수 6.3종/㎡, 출현개체수 12.3개체/㎡, 1.5AU 시험구 출현 종수 6.7종/㎡, 출현 개체수 12.3개체/㎡, 2.0AU 시험 구 출현 종수 8.7종/㎡, 출현 개체수 16.0개체/㎡으로 종다양도지수 가 1.0AU 시험구 1.64, 1.5AU 시험구 1.76, 2.0AU 시험구 1.96로 말 방목 후 종다양도 지수가 증가되었고 말 방목 강도와 하층식생 의 종다양도 지수는 정의 상관(r=0.773, P〈0.01)을 보임을 확인할 수 있었다(Fig. 2). 이는 Kim(2009)이 제시한 제주조릿대 군락내 말 방목을 진행함에 따라 제주조릿대가 왜성화되어 제주조릿대 하 부에의 광선, 기온, 습도 등 환경이 개선됨에 따라 하부식생의 출현 종, 개체수가 증가된다는 보고와 일치하였다.
2. 제주조릿대 군락지 방목에 따른 말의 생리적 변화
Table 3은 제주조릿대 군락지에 방목된 말의 방목 전·후 체중 변화를 나타내었다. 제주조릿대 우점지에 7일간 방목 강도를 달 리하여 말을 방목한 결과, 1.0AU(500kg), 1.5AU(750kg), 2.0AU (1,000kg)에서 각각 90kg, 102kg, 128kg의 체중 감소가 나타났 다. 특히 2.0AU 가장 높은 체중 감소가 나타났다. 다음의 결과를 토대로 안정적인 제주조릿대 군락지에 말 방목을 실시하기 위해 방목축의 건강을 고려하여 추가적인 농후사료 급여가 필요할 것 으로 사료된다. Table 4와 5는 각각 제주조릿대 군락지에 방목된 말의 방목 전·후 간수치 및 면역 수치 변화를 나타내었다. 모든 시험구에서 간수치가 감소하는 경향을 보였으나, 특히 2.0AU에 서 간수치가 많이 감소하는 경향을 보였으나 정상 범위에 있었 다. 선행 연구에서 조릿대 섭취가 간수치 개선에 도움이 된다는 연구 결과가 있었는데, 강 등(2014)은 조릿대와 같은 과인 대나 무잎과 황금(黃芩) 복합물의 급여가 간 수치인 AST와 ALT를 개 선시켰다고 보고한 바 있다. 그러나 본 실험에서 시험축 모두 체 중 감량이 일어나 간 수치의 저하가 제주조릿대 섭취에 의한 효 과인지 영양소의 급여가 부족했던 것 때문인지 불분명하여 추가 적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 면역 수치 중 IgG의 경우 방목전 1.0AU(500kg), 1.5AU(750kg), 2.0AU(1,000kg) 시험구 에서 각각 127.5㎎/dL, 122.5㎎/dL, 121.3㎎/dL을 나타내었고, 방 목 후에는 각각 128.0㎎/dL, 122.0㎎/dL, 119.0㎎/dL를 나타내어 방목 전·후에 따른 큰 차이는 나타나지 않았다. 다른 면역 물질인 IgM의 수치의 경우 방목전 1.0AU(500kg), 1.5AU(750kg), 2.0AU (1,000kg) 시험구에서 각각 9.5㎎/dL, 16.5㎎/dL, 12.3㎎/dL을 나 타내었고, 방목 후에는 각각 9.5㎎/dL, 13.0㎎/dL, 13.6㎎/dL를 나 타내어 방목 전·후 혹은 시험구 간 차이가 나타나지 않았다. 하 등은(2016) 조릿대의 잎과 줄기 추출물의 급여가 항산화 및 항염 증에 효과적임을 나타내었다. 그러나 본 연구에서는 제주조릿대 급여에 따른 이러한 효과를 확인할 수 없었는데 이는 체중 저하 가 발생할 만큼 영양소 급여가 부족한 상황이 영향을 끼칠 수도 있다고 판단되어 차후 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
3. 제주조릿대 군락지내 수목 분포 및 피해현황
말 방목 시험구의 수목 분포는 굴피나무(Platycarya strobilacea), 서어나무(Carpinus laxiflora), 비목나무(Lindera erythrocarpa) 등 23과 28속 40종 1,228개체가 분포하였고, 졸참나무(Quercus serrata)가 345개체로 전체 28.1%로 가장 분포비율이 높았으며 사 람주나무(Sapium japonicum) 11.1%, 덜꿩나무(Viburnum erosum) 9.9%, 꽝꽝나무(Ilex crenata) 7.6%순으로 분포하였다(Appendix 1). 각 시험구별 수목 분포는 1.0AU 시험구 20과 25속 33종 560 개체, 1.5AU 시험구 18과 20속 24종 331개체, 2.0AU 시험구 17 과 20속 25종 337개체가 분포하여 1.0AU 시험구가 수목 분포 비율이 높았다. 말을 임간 방목할 때 말의 행동 습성인 나무껍질 씹기(bark chewing)에 의해 피해목이 발생하는데 이러한 행동의 이유는 지금까지 정확히 밝혀지지 않았으나 먹이량, 수분, 영양분 의 결핍, 본능, 권태 등 여러 가지 원인에 의해 일어난다(Ralston et al., 1979; Ciani et al., 2001)고 한다. 외국인 경우 말에 의한 나무껍질씹기 현상은 성마인 경우 전체수목의 60.0% 정도 나타 나고, 어린 말인 경우 10.6% 나타났으며, 수목의 수고에 따라서는 50cm이하가 81.8%, 수고가 150cm 이상인 경우 15.3%로 나타난 다고 한다(Ainslie, 2005). 본 시험에서는 먹이량 부족에 대한 나 무껍질씹기 행동에 의한 피해를 분석한 결과, 전체 수목의 23.8% 가 피해목이 발생하였고 1.5AU 시험구에 피해목과 고사목이 비 율이 각각 23.3%, 5.74%로 가장 높았고 1.0AU 시험구 14.8%, 8.6%, 2.0AU 시험구 10.4%, 8.6%순으로 분석되어 먹이량 부족 에 따른 유의성이 없었다(Table 6). 시험구 분포수종 중 피해목 가 장 많이 발생한 수종은 졸참나무로 63개체가 발생하였고 단풍나 무 40개체, 팥배나무 29개체, 정금나무 25개체 순으로 발생하였으 며 시험구내 분포 개체수당 발생 비율로는 머귀나무(Zanthoxylum ailanthoides) 87.5%, 때죽나무(Styrax japonicus) 72.0%, 참개암 나무(Corylus sieboldiana) 66.7% 순으로 분석되었다. 이러한 수 종의 차이는 시험구의 분포수종 비율의 차이 때문이다(Appendix 2). 수종별 피해목 발생비율은 전체 40종 중 마가목(Sorbus commixta), 산딸나무(Cornus kousa), 자귀나무(Albizia julibrissin) 등 24종 발 행하여 60% 피해율을 보였다(Appendix 2).
Ⅳ. 요 약
본 연구는 말 방목 강도가 제주조릿대 식생과 말의 생리적 변화 에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었다. 본 실험은 제주지역 고도 550m에서 수행되었으며, 제주조릿대 군락지 2,700㎡에서 말 을 각각 1.0AU(500kg), 1.5AU(750kg), 2.0AU(1,000kg)를 일주 일간 방목한 후, 말 방목에 따른 제주조릿대의 생육특성 및 주변식 생 변화 및 말의 생리적 특성 변화 그리고 수목 피해현황 등을 조 사하였다. 방목 강도에 따른 제주조릿대 줄기수의 변화는 방목 전 45.7개/㎡에서 방목 5개월 후에는 1.0AU, 1.5AU, 2.0AU 시험구 에서 각각 41.0개/㎡, 32.3개/㎡, 23.3개/㎡개로 약 10%, 29%, 49% 가 감소하여서 2.0AU 방목지가 다른 시험구와 줄기수가 역의 상 관(r=-0.902, P〈0.01)을 보이는 것으로 분석되었으나 방목 12개월 후에는 유의적인 차이를 보이지 않았다(P〈0.05). 또한 말 방목에 따른 생물량 감소에서는 1.0∼2.0AU 모든 시험구에서 방목 후 5 개월, 12개월의 생중량 및 건중량이 방목전보다 유의적으로 감소 함을 확인할 수 있었다(P〈0.05). 또한 다양도 지수는 1.0AU 시험 구 1.64, 1.5AU 시험구 1.76, 2.0AU 시험구 1.96로 말 방목 후 종다양도 지수가 증가되었고 방목 강도와 하층식생의 종다양도 지 수는 정의 상관(r=0.773, P〈0.01)을 보여, 방목 강도가 하층식생의 종다양도에 긍정적인 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다. 방목된 말의 체중 및 생리적 변화를 조사한 결과, 방목된 모든 시험축이 체중이 감소하여 1.0AU 시험구, 1.5AU 시험구, 2.0AU 시험구에 서 각각 95kg, 102kg, 128kg의 체중이 감소하여 제주조릿대 군락 지에 말을 방목할 때 말의 건강을 위해 추가적인 사료 급여가 필 요할 것으로 사료된다. 그 외 말의 방목 전·후 간 수치와 면역 수 치는 모두 정상 범위 내에 있었으며 처리에 따른 차이도 나타나지 않았다. 전체 수목의 23.8%가 피해목이 발생하였고 1.5AU 시험 구에 피해목과 고사목이 비율이 각각 23.3%, 5.74%로 가장 높았 고 1.0AU 시험구 14.8%, 8.6%, 2.0AU 시험구 10.4%, 8.6%순으 로 분석되어 먹이 부족에 따른 유의성이 없었다(p〉0.05). 결론적으 로 제주조릿대 군락지에 말 방목을 실시한 결과, 방목 후 1년차까 지 제주조릿대를 감소시키는 효과를 확인할 수 있었으며, 특히 2.0AU의 방목이 제주조릿대의 줄기수 감소 및 종다양성 증가 측 면에서 가장 우수함을 확인할 수 있었으나 말의 체중 감소와 관목 피해를 고려할 때 말의 건강과 관목 피해를 최소화 할 수 있는 방 목 방법에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.