새만금 간척지 곰솔과 졸참나무 수림대의 초기 수고 생장 모형 추정
Modelling the Initial Height Growth for Pinus thunbergii and Quercus serrata Tree Belts in Saemangeum Reclaimed Land
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본 연구는 새만금 간척지 개발에 따른 수림대의 조성 및 관리에 필요한 수목의 생장 정보를 제공하고자 수행하였다. 연구 대상지는 새만금 노출 간척지에 곰솔과 졸참나무로 조성된 수림대로써, 2012년도 11월에 식재하였으며, 2016년도 10월까지 조사한 4년간의 수고 생장 데이터를 이용하여 수고 생장 모형을 추정하였다. 수고 생장 모형 추정을 위한 데이터는 1년 단위의 모든 가능한 생장 측정 기간을 포함하는 데이터로 재배열하여 이용하였다. 또한, 수고 생장 모형의 추정은 수목의 생장 패턴과 유사한 누운 S자 형태를 나타내는 동형과 다형의 비선형 대수차분 방정식에 재배열된 데이터를 적합하여 최적의 수고 생장 모형을 추정하였다. 곰솔 수림대의 경우, 동형 방정식은 잔차의 패턴이 편의를 보였거나(Gompertz, Schumacher) 모형을 추정함에 있어서 문제점이 발생할 수 있는 것으로 분석되었다(Chapman-Richards, Hossfeld). 다형 방정식 중 Hossfeld 방정식을 제외한 나머지 방정식들은 재배열된 데이터와 우수한 적합성을 보였으며, 이를 이용하여 생장 모형을 전개한 결과 Chapman-Richards 다형 방정식이 곰솔 수림대의 초기 수고 생장 모형으로 가장 적절하였다. 이때 잔차의 평균은 -0.06㎝, 표준편차는 41.5㎝로 수고 추정에 있어서 고도의 정확도를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 졸참나무 수림대의 경우, 동형 방정식은 잔차 패턴의 편의(Gompertz, Schumacher), 모형 추정에 있어서의 문제점 발생 가능성(Chapman-Richards, Hossfeld)이 확인되었다. 다형 방정식 중 Hossfeld 방정식을 제외한 나머지 방정식들에서 재배열된 데이터와 우수한 적합성을 보였으며, 이를 이용하여 생장 모형을 전개한 결과 Gompertz 다형 방정식이 졸참나무 수림대의 초기 수고 생장 모형으로 가장 적절하였다. 이때 잔차의 평균은 0.5㎝, 표준편차는 46.2㎝로 고도의 정확도를 나타내는 모형인 것으로 분석되었다. 본 연구는 새만금 노출 간척지에 인공 조성된 수림대를 대상으로 하였다는 점에 있어서 기존 연구들과는 다른 중요성과 가치가 있으며, 추정된 모형은 곰솔과 졸참나무 수림대의 조성 초기의 합리적이고 과학적인 경영·관리에 필요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
Abstract
This study aimed to provide information on the growth status of tree belts for the establishment and management of forest zone in the development of the Saemangeum reclaimed land. The target location of this study was the tree belts established at the Saemangeum reclaimed land, and planted with Pinus thunbergii and Quercus serrata in November 2012. The height growth model was estimated using height growth data collected over four years from November 2012 to October 2016, and rearranged to include all possible growth measurements determined on a yearly basis. Moreover, the optimal height growth model was estimated by fitting the rearranged data to the non-linear anamorphic and polymorphic algebraic difference equations showing a lying S-shape that is similar to the growth pattern of trees. In case of both P. thunbergii and Q. serrata tree belts, the anamorphic algebraic difference equation exhibited a biased residuals pattern (Gompertz and Schumacher) or was likely to cause certain problem in estimating a model (Chapman-Richards and Hossfeld). All polymorphic equations, other than the Hossfeld equation, demonstrated excellent fit to the rearranged data. The results of development in the growth model revealed that the Chapman-Richards polymorphic equation was most suitable for the initial height growth model of the P. thunbergii tree belt, while the Gompertz polymorphic equation was most suitable for the Q. serrata tree belt. In case of both tree belts, the height estimation showed very high accuracy (P. thunbergii tree belt, -0.06 cm in average residuals and 41.5 cm in standard deviation; Q. serrata tree belt, 0.5 cm in average residuals and 46.2 cm in standard deviation). This study is significant and has value over other studies, as it targeted the artificial tree belts established at the Saemangeum reclaimed land. In addition, the estimated model can provide robust scientific data required for management and administration of the tree belts of P. thunbergii and Q. serrata during the initial establishment stage.
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