This study carried out farmland suitability analysis for southern-type garlic cultivation considering soil and temperature as well as water deficit conditions. The spatial extent was limited within the area derived by Kim et al. (2012) using just soil and temperature constraints. Daily soil moisture...
This study carried out farmland suitability analysis for southern-type garlic cultivation considering soil and temperature as well as water deficit conditions. The spatial extent was limited within the area derived by Kim et al. (2012) using just soil and temperature constraints. Daily soil moisture was simulated using a one-layer soil water balance model at a $100{\times}100m$ grid unit, and then annual water deficit was calculated from 2000 to 2010. The farmland suitability was classified as four steps: best suitable, suitable, possible, and low productive. As a result, total area of best suitable or suitable farmland was about 375,900 ha, and Gimje-si and Haenam-gun were appeared as the largest favorable area for southern-type garlic cultivation. The best suitable or suitable area at Haenam-gun, Goheung-gun, Shinan-gun, Namhae-gun, and Muan-gun, major production regions of southern-type garlic, were extracted as 20,187 ha, 13,018 ha, 4,715 ha, 1,319 ha, and 349 ha, respectively. On the other hand, the result showed that the adoption of sprinkler irrigation systems might be critical in cultivating the southern-type garlic at some regions having poor water balance.
This study carried out farmland suitability analysis for southern-type garlic cultivation considering soil and temperature as well as water deficit conditions. The spatial extent was limited within the area derived by Kim et al. (2012) using just soil and temperature constraints. Daily soil moisture was simulated using a one-layer soil water balance model at a $100{\times}100m$ grid unit, and then annual water deficit was calculated from 2000 to 2010. The farmland suitability was classified as four steps: best suitable, suitable, possible, and low productive. As a result, total area of best suitable or suitable farmland was about 375,900 ha, and Gimje-si and Haenam-gun were appeared as the largest favorable area for southern-type garlic cultivation. The best suitable or suitable area at Haenam-gun, Goheung-gun, Shinan-gun, Namhae-gun, and Muan-gun, major production regions of southern-type garlic, were extracted as 20,187 ha, 13,018 ha, 4,715 ha, 1,319 ha, and 349 ha, respectively. On the other hand, the result showed that the adoption of sprinkler irrigation systems might be critical in cultivating the southern-type garlic at some regions having poor water balance.
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문제 정의
이러한 작물의 재배지의 변화 속에서 기후변화에 따른 작물의 피해를 줄이고 보다 효과 적인 작물의 재배를 위해서는 작물의 재배적지 분석을 통한 재배지의 예측이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 난지형 마늘의 재배적지분석을 위하여 생육단계별 기온조건과 농촌진흥청의 토양조건 재배적지지도를 바탕으로 과거 10년간의 작물의 소비수 량과 부족수량을 격자단위의 일토양수분 모델로 모의함으로써 농업수리학적 조건에서의 재배적지를 분류하였다. 작물재배에 적합한 농업수리학적 조건을 가진 지역은 주로 호남지역과 남해안 지역에 분포하였다.
작물 재배지의 선택은 여러 가지 조건들을 고려하여 재배적지를 판단하고 지역에 맞는 합리적인 조건일 때 재배지로 선정하게 된다. 본 연구는 기온과 토양요인만을 고려했던 기존의 재배 적지 분석에 농업수리조건을 고려함으로써 난지형 마늘의 재배 적지 분류를 위한 의사결정 과정을 발전시키고자 하였다. 그러나 작물의 재배적지 분석의 궁극적 목표는 여러 가지 적지 조건을 계량하고 포괄하여 시의성을 갖게끔 하는 것이므로 향후 자연조건을 비롯하여 작물생리적 특성, 영농편의성, 그리고 시장경 제성 등 여러 가지 차원의 조건들을 객관적으로 판단하고 통합할 수 있는 기술의 개발과 연구가 계속되어야 한다.
작물생육에 있어서 절대적인자인 물의 이용을 고려하는 것은 토양과 기온조건과 더불어 작물에 대한 영향을 엄밀히 분석하여 적지분석의 실효성을 높일 수 있다. 이에 본 연구에서는 난지형 마늘 재배적지 분류를 위하여 기존의 수행하였던 Kim et al. (2012)의 토양과 기온요인만의 재배적지 기준에 더하여 토양수분 물수지 평가를 통한 농업수리학적 조건을 고려하는 난지형 마늘의 재배적지 평가 방법을 제안하고 최근 10년간의 기상자료를 바탕으로 재배적지 분포를 분석하였다.
제안 방법
TAM은 농촌진흥청의 정밀토양도의 토양통별 포장 용수량 (1/3기압 수분장력, %)과 영구위조점 (15기압 수분장력, %) 자료를 이용하여 정리하였다. 그리고 강우량이 매우 적은 경우는 실제로 토양수분에 거의 영향을 미치지 못하므로 1일 강우량 5 mm를 최대 무효우량으로 한정하였다.
토양 물수지 모델에는 농촌진흥청 1:25,000 정밀토양도가 사용되었으며, 토양 물수지 모델에 사용된 토양 특성자료는 농촌진흥청의 흙토람에서 제공하는 토양통별 포장용수량 (1/3기압 수분장력, %)과 영구위조점 (15기압 수분장력, %) 자료를 처리하여 토양상별 생장유효수분점을 산출하였다. 그리고 구근작물인 마늘의 특성을 고려하여 근군역 깊이를 30 cm로 각 토양별 생장유효수분을 격자지도로 작성하였다.
농업수리적 적지를 판단하기 위해 격자단위의 물수지분석을 통하여 토양수분의 모의를 실시하였다 (Fig. 1). 이를 통해 난지형 마늘 재배에 소요되는 소비수량과 부족수량 등을 일단위로 추정 하였다.
1). 이를 통해 난지형 마늘 재배에 소요되는 소비수량과 부족수량 등을 일단위로 추정 하였다. 토양 내에서의 일정 기간의 물의 유입 및 유출량을 나타 내는 물수지 방정식은 포장의 지형적 조건이나 토양인자, 작물 등에 의해 좌우되며 밭에서의 물수지식은 Eq.
양호한 기상조건으로 소비수량이 커지면 작물이 생장하기에 좋은 환경이라고 할 수 있으며 부족수량이 큰 것은 작물이 요구하는 수분이 자연상태에서 제때에 공급되지 않기 때문에 작물이 스트레스를 받고 생장과 수확량에 부정적 영향을 미치게 되며 관개를 비롯하여 작물생산에 추가적인 비용을 야기 시키는 것을 의미한다. 이에 본 연구는 토양수분의 모의를 통하여 일별 소비수량과 부족수량 등을 산정한 후 평균 부족수량이 적은 지역을 농업수리학적 조건이 양호한 것으로 판정하여 적지를 분류하였다. 적지의 분류는 지역별 평균 부족수량을 기준으로 최적지 (Best Suitable, BS), 적지 (Suitable, S), 가능지 (Possible, P), 저위생산지 (Low Productive, LP)의 네 단계로 나누었다 (Table 1).
작물의 부족수량 (WD, water deficit)은 작물이 뿌리로부터 토양 중의 수분을 흡수하므로 토양수분이 위조점 밑으로 내려가면 물리적인 수분흡수가 불가능한 상태가 되기 때문에 계산한 토양 수분이 토양의 위조점보다 작은 경우로 간주하였다. 부족수량은곧 작물에 관개할 필요가 있는 필요수량이며 부족수량이 적을수록 작물의 필요수량이 줄고 그만큼 관개할 필요가 줄어든다.
이에 본 연구는 토양수분의 모의를 통하여 일별 소비수량과 부족수량 등을 산정한 후 평균 부족수량이 적은 지역을 농업수리학적 조건이 양호한 것으로 판정하여 적지를 분류하였다. 적지의 분류는 지역별 평균 부족수량을 기준으로 최적지 (Best Suitable, BS), 적지 (Suitable, S), 가능지 (Possible, P), 저위생산지 (Low Productive, LP)의 네 단계로 나누었다 (Table 1). 여기서 m은 시군별 연평균부족수량에 대한 평균값이고 σ는 시군별 연평균부족수량에 대한 표준편차이다.
공간내삽과 시군별 통계작성을 위해서는 기상관측소 위치도와 시군행정경계도를 사용하였다. 토양 물수지 모델에는 농촌진흥청 1:25,000 정밀토양도가 사용되었으며, 토양 물수지 모델에 사용된 토양 특성자료는 농촌진흥청의 흙토람에서 제공하는 토양통별 포장용수량 (1/3기압 수분장력, %)과 영구위조점 (15기압 수분장력, %) 자료를 처리하여 토양상별 생장유효수분점을 산출하였다. 그리고 구근작물인 마늘의 특성을 고려하여 근군역 깊이를 30 cm로 각 토양별 생장유효수분을 격자지도로 작성하였다.
대상 데이터
가 음수로 계산될 경우 그 절대값을 부족수량 (Water Deficit, WD)으로 정의하였다. TAM은 농촌진흥청의 정밀토양도의 토양통별 포장 용수량 (1/3기압 수분장력, %)과 영구위조점 (15기압 수분장력, %) 자료를 이용하여 정리하였다. 그리고 강우량이 매우 적은 경우는 실제로 토양수분에 거의 영향을 미치지 못하므로 1일 강우량 5 mm를 최대 무효우량으로 한정하였다.
난지형 마늘에 대한 작물증발산량 산출과 토양 물수지 분석을 위하여 기상청에서 운영하는 전국의 기상관측소들 중 1980년부터 운영되어온 57개소 기상관측소에 대하여 2000년부터 2010 년까지의 일평균기온, 일조량, 상대습도, 일강수량 등을 수집하 였다. 그리고 Kim et al.
데이터처리
(2012)가 수행한 난지형 마늘의 격자형 재배적지지도 (100 m 공간해상도)를 사용하였는데 환경부 중분류토지피복지도로부터 논과 밭만 고려하였다. 공간내삽과 시군별 통계작성을 위해서는 기상관측소 위치도와 시군행정경계도를 사용하였다. 토양 물수지 모델에는 농촌진흥청 1:25,000 정밀토양도가 사용되었으며, 토양 물수지 모델에 사용된 토양 특성자료는 농촌진흥청의 흙토람에서 제공하는 토양통별 포장용수량 (1/3기압 수분장력, %)과 영구위조점 (15기압 수분장력, %) 자료를 처리하여 토양상별 생장유효수분점을 산출하였다.
이론/모형
난지형 마늘에 대한 작물증발산량 산출과 토양 물수지 분석을 위하여 기상청에서 운영하는 전국의 기상관측소들 중 1980년부터 운영되어온 57개소 기상관측소에 대하여 2000년부터 2010 년까지의 일평균기온, 일조량, 상대습도, 일강수량 등을 수집하 였다. 그리고 Kim et al. (2012)가 수행한 난지형 마늘의 격자형 재배적지지도 (100 m 공간해상도)를 사용하였는데 환경부 중분류토지피복지도로부터 논과 밭만 고려하였다. 공간내삽과 시군별 통계작성을 위해서는 기상관측소 위치도와 시군행정경계도를 사용하였다.
본 연구에서 난지형 마늘의 재배적지 조건은 크게 토양, 기온, 농업수리 등 세 가지이며, 토양조건은 농촌진흥청 흙토람 서비스(http://soil.rda.go.kr)에서 제공하는 자료를 따랐고 기온요인은 Kim et al. (2012)이 기존 난지형 마늘 재배 주산지로부터 추출한 조건을 적용하였다. 농촌진흥청은 정밀토양도에서 지형, 배수등급, 토성, 유효토심, 자갈함량, 경사 등의 토양요인으로부터 토양상별로 최적지, 적지, 가능지, 저위생산지, 기타지역으로 마늘의 재배적지를 나누었다.
작물증발산량은 FAO Modified Penman법으로 구한 기준증 발산량 (reference evapotranspiration)에 Table 2와 같이 농어촌연구원에서 제주도 지역에서 조사한 마늘의 순별 작물계수를 적용하여 계산하였다.
성능/효과
기온과 토양요인만의 재배적지지도와 농업수리학적 요인의 재배적지지도를 중첩한 결과 기온과 토양요인만을 고려했을 경우의 최적지 혹은 적지 분류 지역 중 농업수리학적으로도 최적지 혹은 적지로 평가된 면적은 292,280 ha로 나머지 56.5 %는 농업수리학적으로 불리한 여건을 갖는 것으로 분석되었다. 지역별로 보면 군산시 84.
2007년과 2009년 겨울의 폭설로 인한 호남지역의 높은 강수량을 보여준다. 기존 재배적지에서 일부 동해안 지역과 경북, 경남, 전남, 그리고 전북 지역의 주요 시군별 10 년 평균 강수량은 남해안의 거제시와 남해군 그리고 완도군이 각각 888.1 mm/yr, 865.9 mm/yr, 778.8 mm/yr로 나타났고 동해안에선 강릉시 885.6 mm/yr, 동해시와 삼척시가 각각 843.8 mm/yr, 801.8 mm/yr로 나타났다. 호남지역에선 겨울철 강설의 증가로 2000년대 전반에 비해 후반에 강수량이 증가하는 것을 보였고 상대적으로 대구, 경북을 비롯한 내륙에선 강수량이 낮았다.
기후변화에 따라 전통적인 주산지에서 작물 생육에 장애가 일어날 수 있으며 기온상승으로 인한 증발산량의 증가는 작물 부족수량의 증가로 이어져 수확량과 품질을 낮추고 관리노동력과 자원 투입은 증가시키는 등 농가생산성과 수익에 악영향을 줄 수 있다. 이 때문에 여건변화를 반영하는 작물재배 적지분석이 필요하며 작물생리에 맞춰 적절한 제한요인들을 설정하고 경계를 객관화할 수 있는 기준과 방법에 대한 연구가 있어야 한다.
난지형 마늘 주산지의 경우 토양, 기온, 농업수리 요인을 모두 만족하는 최적지와 적지의 면적은 해남군 20,187 ha, 고흥군 13,018 ha, 신안군 4,715 ha, 남해군 1,319 ha, 그리고 무안군 349 ha 순으로 각각 분류되었다 (Table 7). 재배면적 조사 자료를 보면 2006년을 기준으로 신안군이 3,098 ha를 재배하였고 고흥군이 2,645 ha, 그리고 해남군은 1,954 ha이었다.
최적지와 적지의 면적이 가장 크게 분류된 지역은 김제시와 해남군이 각각 33,438 ha, 28,304 ha로 나타났고, 난지형 마늘 주산지인 무안군과 남해군에서의 최적지 혹은 적지 면적의 합은 각각 349 ha, 1,319 ha이었다. 실제 재배 면적 기록과 비교하여 무안군은 분석치의 4.6배, 반면 남해군은 1.4배로 나타났는데 농업수리학적으로 불리한 무안군에서 실제 재배면적이 넓은 것은 스프링클러 관개시스템의 적극적 운용에 의해서 가능하였음을 확인할 수 있었다.
일단위 토양수분을 모의한 결과, 최근 10년간 일평균 토양유 효수분은 호남지방을 중심으로 높은 결과를 보였다 (Table 3). 평균 토양유효수분이 크다는 것은 그만큼 작물이 가용할 수 있는 수분에 여력이 있다는 것이므로 물수지 측면에서 작물재배에 유리하다고 볼 수 있다.
작물증발산량으로 계산되는 연평균 소비수량은 기온이 높은 남해안 지역에서 가장 높게 나타났다 (Table 4). Fig.
6 % (13,622 ha)의 순으로 토양과 기온요인 재배적지 면적 대비 양호한 재배여건을 보여주었다. 최적지로 분류된 결과만 고려하면 기온과 토양요인만으로 352,590 ha 면적이었지만 본 연구의 농업수리학적 고려에서는 222,386 ha에 그쳤다. 한편 통계상 국내 마늘 재배면적은 약 28,278 ha (2011년 기준) 에 불과하므로 재배면적을 확대할 수 있는 여지는 충분한 것으로 사료된다 (KOSIS, 2012).
작물재배에 적합한 농업수리학적 조건을 가진 지역은 주로 호남지역과 남해안 지역에 분포하였다. 최적지와 적지의 면적이 가장 크게 분류된 지역은 김제시와 해남군이 각각 33,438 ha, 28,304 ha로 나타났고, 난지형 마늘 주산지인 무안군과 남해군에서의 최적지 혹은 적지 면적의 합은 각각 349 ha, 1,319 ha이었다. 실제 재배 면적 기록과 비교하여 무안군은 분석치의 4.
후속연구
본 연구는 기온과 토양요인만을 고려했던 기존의 재배 적지 분석에 농업수리조건을 고려함으로써 난지형 마늘의 재배 적지 분류를 위한 의사결정 과정을 발전시키고자 하였다. 그러나 작물의 재배적지 분석의 궁극적 목표는 여러 가지 적지 조건을 계량하고 포괄하여 시의성을 갖게끔 하는 것이므로 향후 자연조건을 비롯하여 작물생리적 특성, 영농편의성, 그리고 시장경 제성 등 여러 가지 차원의 조건들을 객관적으로 판단하고 통합할 수 있는 기술의 개발과 연구가 계속되어야 한다.
기후변화에 따라 전통적인 주산지에서 작물 생육에 장애가 일어날 수 있으며 기온상승으로 인한 증발산량의 증가는 작물 부족수량의 증가로 이어져 수확량과 품질을 낮추고 관리노동력과 자원 투입은 증가시키는 등 농가생산성과 수익에 악영향을 줄 수 있다. 이 때문에 여건변화를 반영하는 작물재배 적지분석이 필요하며 작물생리에 맞춰 적절한 제한요인들을 설정하고 경계를 객관화할 수 있는 기준과 방법에 대한 연구가 있어야 한다. 기존의 국내 작물 적지분석에는 주로 기후와 지형요인들이 이용되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
마늘의 종류는 재배 기온에 따라 어떻게 나뉘는가?
마늘은 우리나라 중부와 남부지방에서 널리 재배되는 대표적인 월동 작물인데 고추 다음으로 많이 생산되는 대표적인 조미 채소로 2011년 전국적으로 재배된 면적이 24,035 ha이고, 총생산량은 295,002 ton에 달한다 (FAO, 2009). 마늘의 종류는 크게 남해안 및 제주도 등 기온이 높은 지역, 즉 신안, 무안, 해남, 고흥, 남해 등 국내 마늘 재배면적의 80 %를 차지하는 난지형 마늘과 의성, 단양 등 비교적 기온이 낮은 중부지방을 중심으로 재배되는 한지형마늘로 나뉜다 (Ha et al., 2003; Shin et al.
2006년 기준으로 난지형 마늘 주산지에서 마늘 재배면적 조사 결과 신안군, 고흥군, 해남군의 재배면적은 얼마인가?
난지형 마늘 주산지의 경우 토양, 기온, 농업수리 요인을 모두 만족하는 최적지와 적지의 면적은 해남군 20,187 ha, 고흥군 13,018 ha, 신안군 4,715 ha, 남해군 1,319 ha, 그리고 무안군 349 ha 순으로 각각 분류되었다 (Table 7). 재배면적 조사 자료를 보면 2006년을 기준으로 신안군이 3,098 ha를 재배하였고 고흥군이 2,645 ha, 그리고 해남군은 1,954 ha이었다. 적지분석 결과와 비교해보면 농업수리학적 관점에서 해남군과 고흥군에선 난지형 마늘 재배를 위한 적지가 여전히 많은 것을 알 수있다 (DATC, 2007).
2011년 우리나라 마늘의 재배 면적 및 총생산량은?
마늘은 우리나라 중부와 남부지방에서 널리 재배되는 대표적인 월동 작물인데 고추 다음으로 많이 생산되는 대표적인 조미 채소로 2011년 전국적으로 재배된 면적이 24,035 ha이고, 총생산량은 295,002 ton에 달한다 (FAO, 2009). 마늘의 종류는 크게 남해안 및 제주도 등 기온이 높은 지역, 즉 신안, 무안, 해남, 고흥, 남해 등 국내 마늘 재배면적의 80 %를 차지하는 난지형 마늘과 의성, 단양 등 비교적 기온이 낮은 중부지방을 중심으로 재배되는 한지형마늘로 나뉜다 (Ha et al.
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