관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농 기간동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개논은 영농초기에만 이루어졌으며, 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질 농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5 ${\sim}$ 6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면수의 유출을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.
관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농 기간동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개논은 영농초기에만 이루어졌으며, 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질 농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5 ${\sim}$ 6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면수의 유출을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.
The comparison of water balance and nutrient loading from paddy field with different irrigation management were carried out during 1999 ${\sim}$ 2002 at two different sites; one is irrigated with groundwater and the other is irrigated with surface water. For the surface water irrigated pa...
The comparison of water balance and nutrient loading from paddy field with different irrigation management were carried out during 1999 ${\sim}$ 2002 at two different sites; one is irrigated with groundwater and the other is irrigated with surface water. For the surface water irrigated paddy field, irrigation was performed continuously during growing season. Whereas, initial irrigation with groundwater was applied during initial growing season, and the ponded water depth was maintained by natural precipitation since initial irrigation. The runoff frequency of groundwater irrigated paddy field was less than that of surface water irrigated paddy field. The nutrient concentration of ponded water was high by fertilization at early cultural periods, so reducing surface drainage during fertilization period can reduce nutrient loading from paddy fields. Amount of irrigation water to surface water irrigated paddy field was higher than to groundwater irrigated paddy field and evapotranspiration was similar because it is influenced by climate. Overall input in and output from paddy field irrigated with goundwater were less than that with surface water. This study indicate that efficient water management can reduce surface drainage outflow, save water, and protect water quality. It might be important BMPs for paddy field.
The comparison of water balance and nutrient loading from paddy field with different irrigation management were carried out during 1999 ${\sim}$ 2002 at two different sites; one is irrigated with groundwater and the other is irrigated with surface water. For the surface water irrigated paddy field, irrigation was performed continuously during growing season. Whereas, initial irrigation with groundwater was applied during initial growing season, and the ponded water depth was maintained by natural precipitation since initial irrigation. The runoff frequency of groundwater irrigated paddy field was less than that of surface water irrigated paddy field. The nutrient concentration of ponded water was high by fertilization at early cultural periods, so reducing surface drainage during fertilization period can reduce nutrient loading from paddy fields. Amount of irrigation water to surface water irrigated paddy field was higher than to groundwater irrigated paddy field and evapotranspiration was similar because it is influenced by climate. Overall input in and output from paddy field irrigated with goundwater were less than that with surface water. This study indicate that efficient water management can reduce surface drainage outflow, save water, and protect water quality. It might be important BMPs for paddy field.
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문제 정의
본 연구는 경기도 여주군의 지하수 관개논의 20 이년에서 2002년 영농기간 동안 (5월~9월)의 모니터링 자료와 전라북도 진안군의 지표수 관개논의 1999년에서 2000년 영농기 간 동안 (5월 ~9월)의 모니터링 자료를 이용하여 관개방법에 따른 논에서의 영양물질 유출 특성을 파악하고자 한다.
제안 방법
비록 두 지역이 상이한 곳이라 할지라도 연구기간동안 이루어진 영농활동은 거의 유사한 시기에 이루어졌다. 5월 말에 경운 후 기비를 투여하고 이 앙이 이루어졌으며, 6월 중순에 이삭 비 그리고 7월 중순에서 말경에는 분얼비를 각각 투여하였고 10월에 수확하였다. 지하수 관개논의 공시품종은 일품벼로써 5월 말경에 재식거리 15x30 cm로 1주 4 본씩 기계이앙하였으며, 지표수 관개논의 공시품종은 화선찰벼 이며 5월 25일에 재식거리 15x30 cm, 1주 당 3본씩 기계 이앙을 실시하였다.
관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개 지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질 수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농기간 동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개 논은 영농초기에만 이루어졌으며 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다.
지표수 관개 논의 경우 유출구에 사각 weir을 설치하고 시험구내 자기수위계를 설치하여 유출량을 산정하였다. 유입구에 설치된 유량계를 이용하여 관개수량을 측정하였으며, 침투량계 및 증발산량 계를 이용하여 침투량 및 증발산량을 산정하였다.
지하수 관개논의 경우 유입구와 유출구에 사각 weir를 각각 설치하였고 시험구내 자동수위계를 설치하여 논에서의 담수심과 관개수량을 측정하였다. 직경 22 cm의 침투량 계와 침투수 시료채취용 ceramic porus cup을 이용하여 침투수량 및 부하량을 산정하였으며, 증발산량은Penman-Monteith (Allen et al.
5월 말에 경운 후 기비를 투여하고 이 앙이 이루어졌으며, 6월 중순에 이삭 비 그리고 7월 중순에서 말경에는 분얼비를 각각 투여하였고 10월에 수확하였다. 지하수 관개논의 공시품종은 일품벼로써 5월 말경에 재식거리 15x30 cm로 1주 4 본씩 기계이앙하였으며, 지표수 관개논의 공시품종은 화선찰벼 이며 5월 25일에 재식거리 15x30 cm, 1주 당 3본씩 기계 이앙을 실시하였다.
담수심과 관개수량을 측정하였다. 직경 22 cm의 침투량 계와 침투수 시료채취용 ceramic porus cup을 이용하여 침투수량 및 부하량을 산정하였으며, 증발산량은Penman-Monteith (Allen et al., 1998)에 의해 산정된 잠재증발산량에 벼의 작물계수 (Kc) (김 등, 1994)를 곱하여 실제 증발산량을 산정 하였다 (Table 2). 지표수 관개 논의 경우 유출구에 사각 weir을 설치하고 시험구내 자기수위계를 설치하여 유출량을 산정하였다.
그러나 다행히 논은 담수의 기능을 가지고 있어 강우-유출반응을 다른 토지상태에 비해 감소시킬 수 있다. Fig. 2에서 보는 바와 같이, 관개용수량과 강우량에 의한 담수관리와 물꼬 높이의 관리를 어떻게 하느냐에 따라 논에서의 유출 특성은 상이하게 나타났으며, 우리나라의 5월에서 6월 중순 사이의 강우특성을 고려해 볼 때 효율적인 물관리 기법으로도 강우에 의한 논에서의 영양물질 유출을 억제시킬수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 현재 논에서의 중요한 비점오염 관리기법인 시비량 감소와 함께 효율적인 물관리 기법 또한 고려되어야 할 사항이다.
외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 위한 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리 기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다.
반면에 지하수 관개논의 경우 관개는 영농 초기인 6월 중순까지만 이루어지며 그 이후로는 필요 수량은 강우에 크게 의존하는 것으로 나타나 rain-fed paddy rice field의 성격을 부분적으로 가지고 있는 것으로 나타났다. 따라서 지하수 관개논의 경우 논에서의 저류 능력을 최대한 활용하였으며 논에서의 유출은 중간낙수나 큰 강우에만 발생하기 때문에 영농기간동안의 유출 빈도는 지표수 관개논에 비해 낮은 것으로 나타났다. 이러한 농민들의 물관리기법의 차이점은 관개용수원의 가 용성에 좌우되는 것으로 판단된다.
지표수의 영양물질농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5~6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표 유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다.
물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표 유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다.
43P kg ha-1 범위를 나타내었으며 대부분이 지표유출에 의해 손실된 것으로 나타났다. 윗논에서의 유입량이 8.47~28.4N kg ha-1, 0.67~ 1.57P kg ha-1 인 것을 감안해 볼 때 지하수 관개논에서의 지표유출은 지표수 관개논에서의 유출보다 낮은 것으로 나타났다. 2001년의 유출을 살펴보면, 5월의 지표 유출이 전체지표유출에 차지하는 비율이 질소의 경우 76%, 인의 경우 54%의 매우 높은 비율을 나타내고 있다.
3 mm로 각각 나타났다. 작물생산과 관계가 없는 강우 시 윗논으로부터의 유입을 차감한다면 전반적으로 지표수 관개논에 비해 유입량이 상대적으로 작은 것으로나타났다.
2와 같다. 지표수 관개논의 관개 및 지표유출특성을 살펴보면, 영농기간 동안 꾸준하게 관개가 이루어지는 것으로 나타났으며, 지표유출은 강우사상에 반응하여 유출이 일어나는 것으로 나타났다. 반면에 지하수 관개논의 경우 관개는 영농 초기인 6월 중순까지만 이루어지며 그 이후로는 필요 수량은 강우에 크게 의존하는 것으로 나타나 rain-fed paddy rice field의 성격을 부분적으로 가지고 있는 것으로 나타났다.
4, 5와 같다. 지표수 관개논의 영양물질 총 유입량은 159.4~185.4N kg ha-1, 13.6~14.0P kg ha-1 범위로나타났으며, 지하수 관개논은 128.3~ 155.0 N kg ha-1, 20.6~21.6P kg ha-1 범위로 나타났다. 지하수 관개논과지표수 관개논 모두 시비량이 총 유입량에 차지하는 비율이 가장 높은 것으로 나타났다.
지하수 관개논과지표수 관개논 모두 시비량이 총 유입량에 차지하는 비율이 가장 높은 것으로 나타났다. 지표수 관개논의 유출특성을 살펴보면, 총 유출량은 72.8~46.4N kg ha-1, 1.13 ~1.12P kg ha-1 범위로 나타났으며 지표유출이 차지하는 비율이 질소의 경우 63.3~62.4%, 인의 경우 84.0~ 88.6% 범위를 나타내었다.
지표수 관개논은 영농기간 동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개 논은 영농초기에만 이루어졌으며 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5~6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다.
6P kg ha-1 범위로 나타났다. 지하수 관개논과지표수 관개논 모두 시비량이 총 유입량에 차지하는 비율이 가장 높은 것으로 나타났다. 지표수 관개논의 유출특성을 살펴보면, 총 유출량은 72.
지하수 관개논의 유출특성을 살펴보면, 총 유출량은35.4~37.84N kg ha-1, 1.25~1.43P kg ha-1 범위를 나타내었으며 대부분이 지표유출에 의해 손실된 것으로 나타났다. 윗논에서의 유입량이 8.
0 mm로 나타났다. 지하수 관개논의 지표유출의 경우 지표수 관개논과 큰 차이가 없는 것으로 보이나, 실제 강우시 윗논으로부터의 월류에 의한 유입은 시스템을 거쳐 바로 유출이 되기 때문에 윗논으로부터의 유입량만큼 지표유출량을 감산하여 고려 한다면 지 하수 관개 논에 서 의 지 표유출량 이 나 총유출 량은 지표수 관개논보다 작은 것으로 나타났다.
일반적으로 논에서의 영양물질 농도변화는 시비에 영향을 받는 것으로 나타났으며 특히 질소의 경우 그 변화의 폭이 질소에 비해 높은 것으로 나타났다. 특히 다량의 시비가 집중적으로 이루어지는 영농초기의 경우 영양물질농도가 매우 높은 것으로 나타났다. 질소의 경우 일반적으로 10~20mg L-1, 높게는 약 60 mg L-1 를 나타내었으며, 인의 경우 0.
논에서의 비점오염관리를 위한 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리 기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농 초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면 수의 유줄을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.
후속연구
그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 위한 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리 기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농 초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면 수의 유줄을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다.
특히 농경지 중 대부분을 차지하는 논의 경우에는 관개와 낙수라는 특수한 물관리가 이루어지기 때문에 다른 비점오염원보다 유출특성이 상이하며, 같은 논이라 할지라도 비료 시용량, 시비방법, 시비시기, 관개용수 및 강우의 양과 성분 등이 영양물질 유출량에 영향을 준다 (윤 등, 2002). 따라서, 여러 조건에서 논에서의 영양물질 유출특성을 파악하여야만 합리적인 논에서의 원단위 산정이 가능하리라 판단된다.
2에서 보는 바와 같이, 관개용수량과 강우량에 의한 담수관리와 물꼬 높이의 관리를 어떻게 하느냐에 따라 논에서의 유출 특성은 상이하게 나타났으며, 우리나라의 5월에서 6월 중순 사이의 강우특성을 고려해 볼 때 효율적인 물관리 기법으로도 강우에 의한 논에서의 영양물질 유출을 억제시킬수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 현재 논에서의 중요한 비점오염 관리기법인 시비량 감소와 함께 효율적인 물관리 기법 또한 고려되어야 할 사항이다.
특히 영농 초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면 수의 유줄을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.
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