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점적관개 시 토성별 습윤.건조 특성 비교

Comparison of Wetting and Drying Characteristics in Differently Textured Soils under Drip Irrigation

생물환경조절학회지 = Journal of bio-environment control, v.18 no.4, 2009년, pp.309 - 315  

김학진 (부산대학교 바이오산업기계공학과) ,  손동욱 (부산대학교 바이오산업기계공학과) ,  허승오 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업환경부) ,  노미영 (국립원예특작과학원 시설원예시험장) ,  정기열 (국립식량과학원 기능성작물부) ,  박종민 (부산대학교 바이오산업기계공학과) ,  이중용 (서울대학교 바이오시스템소재학부) ,  이동훈 (성균관대학교 생명공학부)

초록
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본 연구에서는 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 점적관수 시 토성에 따른 물의 수분함량변화를 공간적, 시간적 변이의 차이를 구명하였다. 20cm의 간격의 노즐로 설치된 1열 점적관을 이용 관수 하였을 경우 양토와 사양토내의 수분은 중심을 따라 대칭 형태를 유지하면서 이동하였으나 수분확산 폭은 양토가 더 넓고 속도가 느린 경향을 나타내었다. 상대적으로 높은 모래성분 함량을 갖는 양질사토의 경우는 낮은 수분 보유력으로 인하여 위치별 수분함량의 변화는 상대적으로 낮았으며 그만큼 물 빠짐정도가 큰 것으로 나타났다. 관수개시점과 종말점을 고려하였을 때 사양토의 경우 20cm 깊이에서 관수개시 30분 후에 수분의 포화가 이루어졌으나 양토와 양질사토의 경우는 약 80분이 소요되어 효율적인 수분공급 측면에서 관수시간은 토성별로 달리해야 하는 것으로 나타났다. 깊이 10cm에서의 시간에 다른 토양수분의 감쇠특성은 지수함수의 형태를 나타내었으며 토양별 안정된 상태에서의 수분함량은 양토, 사양토, 양질사토 각각 17.6%, 6.2%, 4.2%로 예측되어 토성에 따라 잔여수분함량은 차이가 있음을 확인하였다. 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜과의 관계를 나타내는 수분특성곡선은 시험 토양의 경우 모두 높은 결정계수를 갖는 지수함수로 근사가 가능하여 수분퍼텐셜을 이용하여 측정하는 재배시스템에서 대응하는 수분함량 예측에 유용한 관계식을 얻었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Maintenance of adequate soil water content during the period of crop growth is necessary to support optimum plant growth and yields. A better understanding of soil water movement for precision irrigation would allow efficient supply of water to crops, thereby resulting in minimization of water drain...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 점적관수 시 토양내로 침투하는 물의 이동 형태를 함수율의 공간적, 시간적 변이를 토성별로 파악함으로써 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 본 연구를 수행하였다. 또한, 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜의 관계를 나타내는 토양특성곡선도 구명함으로써 토성별 수분과 퍼텐셜의 관계를 검증하고자 하였다.
  • 따라서, 점적관수 시 토양내로 침투하는 물의 이동 형태를 함수율의 공간적, 시간적 변이를 토성별로 파악함으로써 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 본 연구를 수행하였다. 또한, 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜의 관계를 나타내는 토양특성곡선도 구명함으로써 토성별 수분과 퍼텐셜의 관계를 검증하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 일정시간 점적관수 하였을 때 토양 내 이동하는 수분의 시간·위치별 변이를 조사하였고 건조 시 토양수분 함량과 퍼텐셜의 변화에 대하여 그 관계를 조사하여 토양특성곡선을 구하였다.
  • 본 연구에서는 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 점적관수 시 토성에 따른 물의 수분함량변화를 공간적, 시간적 변이의 차이를 구명하였다. 20cm의 간격의 노즐로 설치된 1열 점적관을 이용 관수 하였을 경우 양토와 사양토내의 수분은 중심을 따라 대칭 형태를 유지하면서 이동하였으나 수분확산 폭은 양토가 더 넓고 속도가 느린 경향을 나타내었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
과다관수는 어떤 문제를 야기시키는가? 작물재배를 위한 적정 관수관리는 작물의 수분스트레스와 물 사용량을 최소화하면서 작물생장에 필요한 양만 적소·적시에 투입하는 것을 의미한다. 필요이상의 과다관수는 토양 침식을 가중시키고 물의 이동과 용탈에 의해 지표수와 지하수의 오염을 발생시킬 가능성이 있다. 반면에 관수량 부족은 재배작물의 생산성과 품질을 저하시킬 수 있다.
정밀농업이란 무엇인가? 미세 또는 점적라인을 이용하는 정밀관수(Precision irrigation)는 작물 근권부 주변에만 물을 공급할 수 있기 때문에 토양증발 및 지하배수에 의한 손실이 적으면서 작물 생육에 필요한 양만 투입할 수 있는 장점이 있다. 이러한 정밀관수를 위한 시스템은 센서를 이용하여 토양 수분의 함량 또는 퍼텐셜을 측정하여 변량 관수를 하는 즉, 위치별, 시기별 필요한 시기에 필요 수분 양을 투입하는 정밀농업(Precision agriculture)개념을 기반으로 한다. 정밀관수시스템이 효율적으로 사용되기 위해서는 작물의 상태와 토양종류에 따라 관수시점(timing)과 관수시간(duration)이 결정되어야 한다(Fares and Alva, 2000a, b).
정밀농업의 효율적인 관수를 위하여 무엇을 결정해야 하는가? 이러한 정밀관수를 위한 시스템은 센서를 이용하여 토양 수분의 함량 또는 퍼텐셜을 측정하여 변량 관수를 하는 즉, 위치별, 시기별 필요한 시기에 필요 수분 양을 투입하는 정밀농업(Precision agriculture)개념을 기반으로 한다. 정밀관수시스템이 효율적으로 사용되기 위해서는 작물의 상태와 토양종류에 따라 관수시점(timing)과 관수시간(duration)이 결정되어야 한다(Fares and Alva, 2000a, b). 국내의 경우 토양종류 및 작물재배 시기별 필요 관수량 처방기준에 관하여 연구가 진행되어 왔으며 최근에는 토양수분 자동제어 시스템 개발을 위한 기초 연구(Lee 등, 2008)와 수분함량 측정을 위한 상용 센서의 검증(Hur 등, 2009) 등 정밀관수를 위한 기반연구가 활발히 진행되어 왔다.
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참고문헌 (8)

  1. Fares, A. and A.K. Alva. 2000a. Evaluation of capacitance probes for optimal irrigation of citrus through soil moisture monitoring in an entisol profile. Irrig. Sci 19:57-64 

  2. Fares, A. and A.K. Alva. 2000b. Soil water components based on capacitance probes in a sandy soil. Soil Sci. Soc. Am. J. 64:311-318 

  3. Hur, S.O., S.K. Ha, and J.G. Kim. 2009. Verification of TDR and FDR sensors for volumetric soil water content measurement in sandy loam soil. Korean J. Soil Sci. Fert. 42(2):110-116 (in Korean) 

  4. Lee, D.H., K.S. Lee, and Y.C. Chang. 2008. Development of an automatic water control system for greenhouse soil water content management. J. of Biosystems Eng. 33(2):115-213 (in Korean) 

  5. Lee, G.Y., S.H. Kim, K.H. Kim, and H.S. Lee. 2005. Analysis of soil moisture recession characteristics on hillslope through the intensive monitoring using TDR. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 7(1):79-91. (in Korean) 

  6. Roh, H.M., J.P. Kwon, S.H. Kim, and S.H. Yoo. 2000. A numerical method of three-dimensional soil water distribution for drip irrigation management under cropped conditions. J. Korean Soc. Agric. Chem. Biotechnol. 43(2):116-123 

  7. Thompson, R.B., M. Gallardo, T. Aguera, L.C. Valdez, and M.D. Fernandez. 2006. Evaluation of the watermark sensor for use with drip irrigated vegetable crops. Irrig. Sci. 24:185-202 

  8. Yoo, S.H., G.H. Han, B.S. Bae, and M.E. Park. 1999. Monitoring of water content and electrical conductivity in paddy soil profile by time domain reflectometry. J. Korean Soc. Sci. Fert. 32(4):365-374 

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