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문제 정의
- 본 연구에서는 재생종이 멀칭의 여름철 고온기 재배작물에 서의 적용가능성 평가연구의 일환으로 국내에서 자체 개발한 재생 멀칭지의 감자밭에서의 멀칭이 토양온도에 미치는 영향 을 토양표면 에너지수지 측면에서 플라스틱 비닐 멀칭 및 무 멀칭처리와 비교하였다.
제안 방법
- Ld는 천공과 감자군락으로부터 멀칭표면으로 들어오는 장파복 사이다. Ld의 계산을 위해서는 군락의 장파복사 투과율 및 군락온도 등으로부터 계산할 수가 있으나 본 연구에서는 연속적으로 측정된 멀칭표면위의 순복사를 이용하여 위의 식 (4)에 의해 L를 계산하였으며 계산된 Ld를 이용하여 다음의 식 (5) 에 의해 토양표면의 순복사를 계산하였다.
- 멀칭 표면 및 무멀칭 처리의 지표면 위 20cm에 순복사계(Campbell사, 모델 Q-6 Net radiometerX 설치하여 처리별로 순복사량을 측정하였다. 감자가 출아하여 군락이 형성된 이후에는 순복사계 중 하나는 군락위 20 cm에 옮겨 설치하여 군락의 순복사를 측정하였다. 처리별 지중열류는 지중열류판(Campbell사, 모델 HFP1)을 지중 8 cm에 설치하여 측정하였으며, 지표면에서의 토양열류(Go)는 지표 및 지중 5 cm 및 10 cm의 온도변화를 이용하여 다음과 같이 계산하였다.
- 01 mm)이었으며 이들의 광학적 특성은 Table 1과 같다. 멀 칭처리는 재생종이 멀칭, 흑색 플라스틱 필름 멀칭 및 무멀칭 처리였다. 한 시험구의 크기는 0.
- 일사량은 1m 높이에 수평면일사계(Campbell사, 모델 LI1200)를 설치하여 측정하였다. 멀칭 표면 및 무멀칭 처리의 지표면 위 20cm에 순복사계(Campbell사, 모델 Q-6 Net radiometerX 설치하여 처리별로 순복사량을 측정하였다. 감자가 출아하여 군락이 형성된 이후에는 순복사계 중 하나는 군락위 20 cm에 옮겨 설치하여 군락의 순복사를 측정하였다.
- 사용된 멀칭자재의 광학적 특성, 작물군락의 형성 등에 의하여 토양표면의 에너지 수지는 달라지며, 이러한 토양표면 에 너지 수지의 차이에 의해 변화되는 地中熱流가 토양온도 변화의 원인이 된다. 본 연구에서는 일사량, 멀칭표면의 순복사, 지중열류, 멀칭 내외면 온도, 토양온도 등을 연속적으로 측정하였으며, 실측된 자료를 이용하여 토양표면의 에너지 수지 및 지중열류를 추정하여 멀칭처리에 따른 토양온도 변화의 원인을 분석하였다.
- 감자가 출아하여 군락이 형성된 이후에는 순복사계 중 하나는 군락위 20 cm에 옮겨 설치하여 군락의 순복사를 측정하였다. 처리별 지중열류는 지중열류판(Campbell사, 모델 HFP1)을 지중 8 cm에 설치하여 측정하였으며, 지표면에서의 토양열류(Go)는 지표 및 지중 5 cm 및 10 cm의 온도변화를 이용하여 다음과 같이 계산하였다.
- 여기서 G8은 지중 8 cm에서 측정된 토양열류이며 Cy는 토양의 용적열용량, h는 토양깊이(8 cm)이고, h는 지표와 지중 5 cm 및 10cm의 평균온도, t는 시간이다. 측정된 자료는 data logger(Campbell사, 모델 CR10, USA)로 10초 간격으로 연속 측정하였으며 매 10분간의 평균치를 수집하였다.
- 토양온도는 토양표면, 5 cm, 10 cm, 20 cm 및 50 cm 깊이에 thennocouple(chromel-alumel, Φ=0.13 mm)를 설치하여 측정하였으며, 멀칭재료 내, 외면에도 thermocouple를 부착하여 멀칭 재료의 내, 외면온도를 측정하였다. 일사량은 1m 높이에 수평면일사계(Campbell사, 모델 LI1200)를 설치하여 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험은 1998년 8월부터 9월 사이에 서울대학교 농업생명과학대학 실험농장에서 수행되었다. 사용된 멀칭재료는 국내에서 개발된 재생 멀칭지(동일제지; 두께 0.
- 본 실험은 1998년 8월부터 9월 사이에 서울대학교 농업생명과학대학 실험농장에서 수행되었다. 사용된 멀칭재료는 국내에서 개발된 재생 멀칭지(동일제지; 두께 0.1mm, 평량 llOg/n?)와 시중에서 판매되고 있는 흑색 플라스틱 필름(두께 0.01 mm)이었으며 이들의 광학적 특성은 Table 1과 같다. 멀 칭처리는 재생종이 멀칭, 흑색 플라스틱 필름 멀칭 및 무멀칭 처리였다.
성능/효과
- 36 MJ m^dayT에 불과하였다. 멀칭처리에서는 사용된 멀칭재료 에 따라 차이가 있었는데, 흑색 폴리에틸렌 필름 멀칭의 주간의 경우에는 멀칭면과 토양표면사이의 현열 및 잠열 플럭스(H+LE)가 토양면으로 흐르게 되어 (-0.69 MJ m^day"1) 낮 동안의 지중열류는 나지나 종이멀칭처리에 비해 월등히 컸으며 이것이 지온을 높게 하는 요인이었다. 종이 멀칭에서는 토양표면 순복사가 다른 처리에 비해 크게 낮았고 지중열류도 주간에는 무멀칭에 비해 낮아졌으며 토양열류의 일 합계는 -0.
- 5는 8월 30일의 5 cm 및 50 cm 깊이의 토양 온도의 일변화를 나타낸 것이다. 5 cm 깊이의 토양온도는 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서 가장 높았으며, 주간의 경우에는 무 멀칭에서 종이멀칭처리에 비해 높았고 야간에는 종이멀칭의 지온이 무멀칭보다 높았다. 50 cm 깊이의 토양온도는 종이멀칭과 무멀칭에서는 거의 차이가 없었고 흑색 플라스틱 필름 멀칭에서는 다른 처리에 비해 높은 경향이었지만 그 차이는 적었다.
- 5 cm 깊이의 토양온도는 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서 가장 높았으며, 주간의 경우에는 무 멀칭에서 종이멀칭처리에 비해 높았고 야간에는 종이멀칭의 지온이 무멀칭보다 높았다. 50 cm 깊이의 토양온도는 종이멀칭과 무멀칭에서는 거의 차이가 없었고 흑색 플라스틱 필름 멀칭에서는 다른 처리에 비해 높은 경향이었지만 그 차이는 적었다.
- 4는 8월 30일의 일 최저기온 및 최고기온이 나타난 시각(각각 06:20, 15:00)의 각 처리에서의 깊이별 토양온도와 토양 표면 열 흐름 항목들의 값을 나타낸 것이다. 50 cm 깊이의 토양온도는 처리에 관계없이 약 25, C로 처리간 큰 차이가 없었으며, 토심에 따른 토양온도의 변화는 비슷한 추세를 보이기는 하였지만, 흑색 플라스틱 표면의 온도(20.4℃)가 다른 처리(종이멀칭 19.5℃, 무멀칭 18.9℃)에 비해 높았다. 종이멀칭 처리의 각 층위의 온도는 무멀칭에 비해 높았으나 그 차이는 크지 않았다.
- 1이다. 계산치와 실측치는 잘 일치하여 Table 1의 광학적 특성을 이용하여 멀칭 토양표면의 순복사를 계산하는 것이 가능할 것으로 판단되 었다.
- 군락의 형성여부와 관계없이 일 최저기온 및 최고기온이 나타나는 시각의 토심에 따른 토양온도의 변화는 비슷한 경향을 보였으며, 일 최고기온이 나타나는 시각에 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서의 온도는 지표에 가까울수록 급격하게 높았으며, 그 증가추세는 종이멀칭이나 무멀칭에 비해 현저하였다.
- 06 MJ mNlayT로 토양밖으로 흐르는 것으로 나타났다. 멀칭처리 및 무멀칭처리에서 야간의 지중열류와 LE+H는 모두 토양으로부터 나가는 방향으로 흐르는 양상을 보였다.
- 69 MJ m^day"1) 낮 동안의 지중열류는 나지나 종이멀칭처리에 비해 월등히 컸으며 이것이 지온을 높게 하는 요인이었다. 종이 멀칭에서는 토양표면 순복사가 다른 처리에 비해 크게 낮았고 지중열류도 주간에는 무멀칭에 비해 낮아졌으며 토양열류의 일 합계는 -0.06 MJ mNlayT로 토양밖으로 흐르는 것으로 나타났다. 멀칭처리 및 무멀칭처리에서 야간의 지중열류와 LE+H는 모두 토양으로부터 나가는 방향으로 흐르는 양상을 보였다.
- 02MJnr2dayT로 무멀칭처리보다 많이 높았다. 종이멀칭 처리에서의 지표면의 순복사는 1.30 MJ m- 2dayT로 다른 처리에 비해 낮았고, 멀칭면과 지표면의 대류에 의한 에너지 교환에 의하여 지표면으로부터 1.36 MJ m-2day-1의 에너지가 손실되어 지중열류는 -0.06 MJ m^dayT로 흑색폴리에틸렌 필름 멀칭이나 무멀칭보다 낮았으며, 특히 주간의 상위층 토양온도가 다른 처리에 비해 많이 낮아졌다.
- 같은 날 일 최고기온이 나타난 시각(15:00)에서는 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리의 각 층위의 토양온도가 다른 처리에 비해 높았으며, 토심에 따른 온도의 변화가 커서 다른 처리에 비하여 지표면에 가까워짐에 따라 온도가 급격히 높아졌다. 종이멀칭처리에서의 층위별 온도는 무멀칭에 비해 큰 차이는 없었으나 주간의 상위층에서의 토양표면의 온도는 무멀칭보다 낮은 경향을 보였는데 그 원인은 종이멀칭처리에 서의 토양열류(종이멀칭 일합계 -0.06 MJ nKdayT, 주간 1.36 MJ m^day-1; 무멀칭 일합계, 0.36 MJ m^day'1, 주간 1.96 MJ/m2 day)가 무멀칭에 비해 적었기 때문인 것으로 판단되었다. 종이 멀칭처리에서의 주간의 이러한 지온 하강은 감자의 가을재배에서는 고온에 의한 괴경부패를 효과적으로 억제할 수 있었다고 하였다(이 등, 1998년).
- 순복사의 일변화는 작물 군락이 없을 때인 8월 30일의 결과와는 큰 차이가 있었다. 종이멀칭처리에서의 토양표면 순복사는 하루 동안 거의 변화되지 않는 양상을 보였으며, 무멀칭 처리에서는 군락에 의한 일사의 차단으로 순복사의 일사량에 대한 비율이 8월 30일에 비해 큰 폭으로 낮아졌으며, 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서의 순복사와 큰 차이가 없었다.
- 대부분의 단파복사가 작 물군락에 의해 차단됨으로써 지표면의 순복사는 멀칭처리 및 무멀칭처리에서 총 일사량의 약 20% 미만이었으며 일순복사 의 처리간 차이도 작물이 출아하지 않은 8월 30일의 경우에 비해 크게 적어졌다. 흑색 플라스틱 필름 멀칭처리에서의 토양열류는 다른 처리에 비해 크게 높았으며, 종이멀칭처리에서의 주간의 지중열류는 무멀칭 처리보다 다소 낮았지만 야간에는 토양으로부터 빠져나가는 토양열류가 무멀칭보다는 적었다.
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