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국립수목원은 행정구역으로는 경기도 포천시 소흘읍 직동리, 지리적으로는 북위 37°45', 동경 127°10'으로 중앙에는 소리봉(536.8m), 남단에는 천점산(해발 392m), 서쪽에는 용암산(해발 479.6m)이 주봉으로 광릉숲에 소재하고있다(Lee 2008). 천연림으로 알려진 광릉숲은 약 1,200ha로 소나무를 비롯하여 참나무류(Quercus sp.), 서어나무(Carpinus laxiflora), 물푸레나무(Fraxinus rhynchophylla) 등이 혼효하고 있다. 특히 소리봉 중심 34ha는 핵심보전지역으로 잘 보존되어 있으며, 중부지방 온대활엽수림의 극상에 가까운 매우 귀중한 숲이다(Kwon et al. 2014). 국립수목원 전문전시원은 식물의 특징이나 기능에 따라 25개로 구성되어 있으며, 총 102ha의 면적에 자생식물 1,142종(희귀식물 124종, 특산식물 138종), 재배식물 895종 외래식물 및 열대식물 2,586종이 식재·관리되고 있다(Korea National Arboretum 2021). 2010년 6월 개최된 유네스코 인간과 생물권계획(MAB: Man and the Biosphere Programme) 국제조정이사회에서 우리나라 최대의 산림의 보고인 광릉숲 내 일부 면적이 유네스코 생물권보전지역으로 선정 되었으며, 광릉 숲 생물종 보존과 귀화식물의 확산을 막기 위해 전문전시원 내 이입식물 파악을 통한 관리가 중요하다.

이입식물을 정의하는데 학자마다 의견이 분분하지만, 사전적 의미로는 섞여 있는 풀, 작물 외의 식물 또는 저절로 자라는 풀이라고 볼 수 있으며, 공통적으로 특별한 상황에서 원하지 않는 식물로 정원, 논밭, 공원 등에서 관리 범주를 벗어난 식물을 뜻한다(Liu et al. 2006;McNeely 2001). 이입식물의 역할이나 비중에 따른 이로움보다 자생종의 생육지 파괴 및 생태계 교란, 생물다양성 감소, 경관 훼손, 병해충 관리 필요, 수확량 감소 등 부정적인 영향이 많다는 견해가 일반적이며(Gaertner et al. 2009;Kelly et al. 2013;Pimentel et al. 2001;Shine et al. 2010;Weber et al. 2008), 최근에는 기후변화에 따른 이입식물의 확산을 가속화 할 수 있다는 우려로 부정적인 인식이 더욱 늘어나는 추세이다(Millennium Ecosystem Assessmnet 2007).

이입식물 방제의 기초자료가 되는 잡초 식생에 관한 국내 연구는 1958년 수원의 농경지 잡초 43과 184종(Han 1959)을 처음 발표한 후, 1972년 한국식물보호학회는 ‘한국 식물 병해충 잡초 명감’에 60과 461종을 발표하였다. 1999년 우리나라에서 발생하는 125과 1,448종의 잡초 중에서 자생잡초가 996종이고 귀화 잡초는 315종이며, 재배하는 식물이나 작물이 야생 상태로 발생하기도 하는 일출잡초가 167종이라고 보고하였다 (Kang 1999). 대부분 단일 지역 또는 특정 종에 대한 연구들이 일반적이며 최근에 전국 분포에 대한 연구와 생태지역별 분포가 고려되어 졌다. 국외 이입식물의 분포 관련 연구로는 분포 동향, 분포 지속 시기, 분포 개체군의 크기, 분포 범위, 생태적 유형, 생태적 크기, 확산 경향에 관한 연구들이 진행되었다(Carlson et al. 2008;Morse 2004). 또한 위험성이 나타나는 분포 범위, 침입 지역의 생물지리학적 단위 비율, 생육지 또는 생태계의 다양성(Warner et al. 2003), 잠재적 범위(Randall et al. 2008) 등 넓은 범위에 대한 연구들이 진행중이다.

이입식물의 효과적인 관리와 평가를 위해서는 이입식물종들의 분포 특성이 고려되어야 하며, 분포 특성 파악하기 위해서는 정확한 분류와 생태, 생리, 지리 등 다양한 연구가 이루어져야 한다. 현재 국립수목원은 수목 위주로 식재된 전문전시원과 관람로에 다양한 이입식물이 활발히 생육하고 있고, 식재 식물보다 생육이 왕성하여 전시효과를 줄이거나 고사 시 미관상 좋지 않은 경관을 연출하여 이입식물을 제거하고 있다. 따라서 본 조사는 생물권보전지역에 위치한 국립수목원 전문전시원을 대상으로 이입식물 현황조사를 시행하였다. 이입식물 현황조사는 대상종 방제 및 효율적인 관리 방안마련에 필수적이며, 향후 이입식물 관리를 위한 기초 자료로 활용할 계획이다.

재료 및 방법

이입식물 조사 방법

본 조사는 2015년 4월부터 2023년 11월까지 9년간 7개의 전문전시원과 관람로 주변에 발생한 이입식물의 종을 월 1회 조사하였다. 관목의 보전과 언덕의 높이에 따라 계절별 다양한 경관이 연출되는 키작은나무언덕과 여러 감각을 통해 식물을 감상할 수 있는 주제로 조성된 손으로보는식물원은 조류의 이동이 많은 곳에 위치하고 있다. 선태식물부터 쌍자엽식물까지 식물 진화 과정을 소개하는 진화속을걷는정원, 관람객의 관심도가 높은 약용 식물의 정확한 이용정보를 제공하기 위해 조성된 약용식물원과 침엽수와 활엽수의 조화로움을 관찰할 수 있는 관상 수원, 과거 콘크리트로 포장된 바닥을 걷어내 개울과 도랑을 복원한 소리정원, 소리정원 옆 온대·난대식물의 보전을 위한 유리온실(난대온실)화단을 조사지역으로 선정하였다(Fig. 1).

이입식물 분석 방법

식물종 분류는 식물의 형태학적 근거를 기반으로 한 Engler 분류체계를 채택하였고, 귀화식물, 생태계교란야생식물 등을 나누어 기록하였다. IUCN 적색목록(Red List) Version 3.1을 적용하여 법정보호종을 구분하였으며, 이는 세계에서 가장 포괄적인 식물, 동물의 종 보전 상태를 기록하는 방법이다. 조사된 이입식물은 국가표준식물목록(Korea National Arboretum 2017)과 국가표준재배식물목록(Korea National Arboretum 2016)에 따라 정리하였으며, 동정은 원색대한식물도감(Lee 2003), 한국 내 귀화식물 현황과 고찰(Lee et al. 2011)등을 참고하였다.

조사된 이입식물의 분포 특성 및 이입경로를 파악하기 위하여 광릉숲의 식물상조사(Korea National Arboretum 2020) 결과와 비교 하였다. 귀화식물(외래종)에 의한 생태계교란정도를 알아보기 위해 Yim and Jeon(1980)의 도시화지수(UI: Urbanization Index)를 다음과 같이 산정하여 분석하였다.

결과 및 고찰

전문전시원 내 이입식물현황

본 조사에서 조사구내 이입식물 발생 현황은 자생식물은 299종(82.8%), 귀화식물 49종(13.6%), 재배식물은 13종(3.6%)으로 총 63과 214속 361종이 조사되었다(Table 1). 국화과가 63종(17.5%)으로 가장 많았고, 그 뒤를 이어 벼과, 사초과가 각각 48종(13.3%), 32종(8.9%), 마디풀과가 20종(5.5%) 순으로 과별 발생비율이 나타났다(Table 2). 우리나라 전체 이입식물 1,448종을 제시한 Kang and Shim(2002)의 연구와 비교했을 때, 자생식물의 비율은 37.3%, 귀화식물은 15.5%, 재배식물은 7.7%로 나타났다.

전체 발생 이입식물 361종을 생활형으로 구분하면 39.9%인 144종이 일년생 이입식물이었으며, 60.1%인 217종이 다년생 이입식물로 분류되었다. 일년생 이입식물은 식물의 생장 주기에 따라 하계 이입식물과 동계 이입식물로 구분할 수 있다. 하계식물(Summer annual plants)이란 봄에 발아하여 여름 동안 성장하고, 가을에 종자를 만드는 주기를 가지며, 동계식물(Winter annual plants)이란 겨울 동안 성장한 후 이른 봄에 꽃을 피운다. 본 조사에서 확인된 하계 이입식물은 바랭이(Digitaria ciliaris), 쥐꼬리망초(Justicia procumbens)를 비롯해 22과 98 종이었고, 동계 이입식물은 꽃마리(Trigonotis peduncularis), 개미자리(Sagina japonica)을 포함하여 14과 46종으로 조사되었다(Table 2).

선행 연구에 따르면 우리나라의 일년생과 다년생 이입식물의 발생 비율은 57.7:42.3이었으며(Park 1994), Ha et al.(2014) 에 의해 보고된 경기도 논 지역의 이입식물 발생 비율(65:35) 결과를 통해서 높은 일년생 발생 비율을 확인했다. 하지만 본 연구 조사결과는 일년생 이입식물보다 다년생 이입식물의 발생 비율이 높았다. 이는 논밭에 비해 개간의 정도에 따른 교란이 적고 인력에 의한 일년생식물의 뿌리제거 작업과 종자 결실 전 예초기 작업을 주기적으로 실시한 결과로 사료된다.

이입식물의 분포 특성 및 이입경로

출현한 이입식물의 종자 공급원 또는 이입 경로 특성을 분석하기 위하여, 광릉숲에 분포하는 식물상과 조사된 이입식물을 비교분석 하였다. 광릉숲의 식물상은 총 946종(121과 451속 810종, 7아종, 107변종, 22품종)으로 보고되었다(Cho et al. 2020). 조사된 이입식물 목록 중 85.6%인 309종이 광릉숲에 분포하는 식물로 확인되었으며, 광릉숲에 분포하고 있지 않지만 전문전시원 내 식재 식물이 확산된 경우가 17종이 조사되었다(Table 3, Fig. 2). 전문전시원 내 식재한 희귀식물 중 11종(CR 1종, VU 2종, NT 2종, LC 5종, DD 1종)과 희귀식물 이면서 특산식물인 3종이 확산된 것을 확인하였다. 희귀식물 또는 특산식물을 포함한 일부 식재 식물의 확산은 현지 외 보전 측면에서 고무적이나, 인위적인 도입에 따른 자연생태계로의 무분별한 확산을 방제하는 관리 방법 또한 필요할 것으로 사료된다.

종 공급 경로가 파악되지 않은 35종(10.0%)은 식물 식재 시 토양에 매토종자로 이입된 경우와 조류, 바람을 통한 자연적 발생 또는 관람객에 의한 것으로 판단된다. Park and Yoon (2013)의 연구결과에 따르면 탐방객의 활동에 따른 외래식물의 분포와 종자 이동의 상관관계가 있음이 밝혀졌으며 이에 따라 종자 제거 발판 설치 및 에어건(컴프레서 에어건) 등 설치가 필요할 것으로 판단된다.

귀화식물 분포 특성

산업의 발달로 인해 해외 교류가 활발해지고 물류 교류가 증가함에 따라 외래식물이 유입되면서 귀화식물(naturalized plant)이라는 용어가 사용되었다. 이는 Osada(1976)에 의해 ‘인간 활동에 의해 의식적 또는 무의식적으로 이입된 외래식물이 야생 상태로 된 것’이라 하였으며, Kang and Shim(2002)은 ‘원래는 그 지역에서 생육하지 않았으나 여러 원인에 의하여 이차적으로 도래 침입하여 그 나라의 환경조건에 순화하여 야생으로 살아가는 식물’이라고 정의한 바 있다. 국내의 귀화식물을 밝힌 Yim and Jeon(1980)과 Park(1994), Lee et al.(2011)의 선행 연구에서 각각 110, 181, 225분류군을 귀화식물로 보고 하였으며, 목본보다는 초본의 비율이 높았다.

귀화식물은 환경 및 인간에게 미치는 심각성이 표면화되면서 그에 따른 관심이 높아지고 있다(Jung 2014). 급속한 성장과 빠른 생식, 다량의 종자, 광조건 외의 광범위한 내성, 강한 재생력과 더불어 대부분 양지식물이며, 종자발아에 특별한 요구조건이 없고 종자의 산포와 산포 후의 정착에 유리한 생태적 특징을 가지고 있다(Kim 2000;Park et al. 2002).

이입시기

귀화식물의 이입시기는 Park(1994)이 보고한 3시기 구분법을 기준으로 하였으며, 이입 1기는 개항(1876년) 이후 1921년까지, 이입 2기는 1922년부터 1963년까지, 이입 3기는 1964년 이후 현재까지 기준으로 하였고, 국내·외 문헌을 통해 원산지를 조사하였다(Lee et al. 2011;Kim and Kim 2011;Rembold et al. 2017). 조사된 귀화식물 49종 중 이입 1기는 22종(45.0%), 이입 2기는 5종(10.0%), 이입 3기는 22종 (45.0%)로 나타났다(Table 4).

이입시기 1∼2기에는 국내에 조사된 보고 문헌들에 대한 자료가 미흡했으며, 제 2차 세계대전(1939∼1945)과 한국전쟁(1950 ∼1953)과 같은 전쟁으로 정확하고 충분한 식물조사 및 타국간의 교류 부족으로 확인된 귀화식물의 비율이 낮은 것으로 판단된다. 국내 귀화식물 증가량은 3기에 폭발적으로 나타났으며, 본격적인 국토 및 경제개발과 다양한 국가 간의 해외 교류가 활발한 시기로서 외래식물의 유입도 상당히 빈번해졌음을 알 수 있다.

원산지별 구분

국내 분포 귀화식물을 원산지별로 구분한 선행 연구에 따르면 유럽이 41.8%로 가장 많았으며, 다음으로 북아메라카 23.9%, 유라시아 8.7%, 아시아 7.7% 순이었다(Koh et al. 1996). 본 연구에서 조사한 이입식물의 원산지 분류 결과, 유럽과 북아메리카가 전체(49종) 중 각각 17종으로 69.4%를 차지하여 가장 높은 귀화율을 보였으며, 유라시아 6종(12.2%), 열대 아메리카 5종(10.2%) 순으로 선행연구와 유사한 결과가 나타났다(Table 4). 이는 이러한 지역들과 교류가 많다는 것을 의미하며 귀화식물의 관리 및 적절한 방제를 위해서 원산지에서의 생태적 특성과 비교 검토하여 체계적인 방제법을 규명하는 것이 필요하다.

분포 특성에 따른 구분

귀화식물의 귀화도 분포 등급을 적용하기 위해 Kariyama and Kobatake(1988)가 사용한 구분법으로 구분하였다(Table 5). 조사 결과 희귀하게 분포하는 귀화도 1에 해당하는 종류는 6종(12.2%), 국지적으로 분포하고 개체수도 많지 않은 귀화도 2는 7종(14.3%)으로 분류되었다(Table 4). 널리 분포하나 개체 수가 많지 않은 귀화도 3은 13종(26.5%)이었으며, 국지적으로 분포하나 개체수가 많은 귀화도 4는 3종(6.1%), 널리 분포하고 개체수도 많은 귀화도 5는 20종(40.8%)으로 가장 많이 나타났다. 이 중 귀화도가 4등급 이상이면서 이입시기가 3기인 식물인 단풍 잎돼지풀(Ambrosia trifida), 미국가막사리(Bidens frondosa), 종지나물(Viola papilionacea) 등 9종으로 빠르게 확산될 우려가 높은 귀화식물로 계속적인 모니터링이 필요하다.

국립수목원에 어느 정도 귀화식물이 분포하는지를 가늠하기 위하여 도시화지수(UI: Urbanization Index)를 산출하였다. 도시화지수는 국내에서 현재까지 보고된 귀화식물 총 종수(N=321)에 대한 대상지의 귀화식물 종수의 비율을 산정한 결과 15.0%로 나타났다. 이는 You et al.(2003)의 충북 백운산 지역(N 37°15', E 158°59') 연구의 5.3%보다 높았고, Oh et al.(2005)의 백두대간 지리산 만복대∼사리봉 구간(N 35°20'. E 127°43') 연구의 15.5%와 유사한 수준이었으며, Lee et al.(2002)의 서울시 중랑천(N 37°60', E 127°67') 귀화식물 연구 27.9%, Lim et al.(2004) 광주 도심하천(N 35°14', E 126°91')의 17.2%보다 낮은 수준이다. 귀화식물의 경우 현재도 유입이 진행 중이며 발생 범위가 확산하고 있어 지속적인 모니터링과 각각의 종에 관한 생태적인 특성 또는 환경을 고려한 합리적 관리 방안이 필요하다(Oh et al. 2009).

생태계교란 야생식물

환경부는 생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률에 따라 생태계에 미치는 위해가 큰 생물을 생태계교란 야생식물로 지정하고 있다(Ministry of Environment 2017). 생태계교란 야생식물 16종 중 본 연구에서는 돼지풀(Ambrosia artemisiifolia), 단풍 잎돼지풀, 애기수영(Rumex acetosella), 미국쑥부쟁이(Aster pilosus) 총 4종이 출현하였다(Fig. 3). 국화과에 속하는 중력산 포형의 돼지풀과 단풍잎돼지풀은 햇빛이 잘 드는 지역뿐만 아니라 습지와 같은 수분이 많은 지역에서도 생육하는 등 어디에서나 환경 적응력이 뛰어난 식물이며(Yang 2007), 꽃가루 공해 유발 잡초로 잘 알려져 생태계뿐만 아니라 인체에 강한 알레르기 반응으로 방문객의 이동이 많은 수목원에서는 우선적 제거가 필요하다.

미국쑥부쟁이는 꽃은 아름다우나 키가 크고 성숙한 개체는 옆으로 도복되어 다른 식물을 피압하여 태양광을 차단함으로써 주변 식물의 생육을 저해한다(You et al. 2010). 또한 바람에 의해 종자가 비산되어 원거리로 확산하여 번식하는 특성이 있어 바람과 물길 하류에 확산 방지가 필요하다. 애기수영은 뿌리줄 기를 옆으로 뻗으면서 빠르게 번식하는 영양번식을 하는 수종이다. 4월부터 왕성한 생장으로 주위 다른 식물보다 우세한 지위 를 차지하고 군락을 형성하는 특징이 있어 확산 초기에 제거하여야 한다.

이입식물 관리 방안과 계획을 세우기 위해 발생한 이입식물의 유입 경로, 현재 관리가 필요한 목표종을 파악하여야 한다. 따라서 이입식물의 분류, 생활사, 생리 및 생태 특성 파악은 매우 중요하며(Clout and Williams 2009;Kang 2023), 제거된 이입식물종의 지속적인 관리를 위해 제거 후 일정 기간 동안 제거된 종이 얼마나 재발생하는지에 대한 지속적인 모니터링이 필요할 것이다.