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문제 정의
- 본 연구에서는 강우량과 배출부하량, 관개량과 배출부하량 사이의 상관성을 알아보기 위해 Pearson 이변량 상관분석을 2011년과 2012년에 대해 월별로 실시하였다. 유의성 검정은 95 % 및 99 % 신뢰수준에서 분석하였으며, 그 결과는 Table 6과 같다.
- 본 연구에서는 이동저수지를 용수원으로 하는 광역 논을 대상으로 수문·수질 계측망을 구축하여 모니터링 자료를 측정하고, 수집한 자료를 이용하여 영양물질 수지를 분석하여 영양물질의 기작을 평가하고자 한다.
제안 방법
- 대상지구의 강우량과 기상자료 조사를 위하여 용남관개지구 내에 위치한 남사면 농가 옥상에 강우량계와 AWS (Automatic Weather Station)를 설치하였다. 관개량과 용수로 배수량을 측정하기 위하여 각 용수로의 시점부와 말단부에 초음파 수위계를 설치하여 수위를 10분 간격으로 측정하였다. 또한, 논 포장 배수량을 측정하기 위하여 배수로의 말단부에 초음파 수위계를 설치하여 10분 간격으로 수위를 관측하였다.
- 대상지구의 물수지 분석을 위해 기상인자, 관개량, 용수로 배수량, 논 포장 배수량 등을 측정하였다. 대상지구의 강우량과 기상자료 조사를 위하여 용남관개지구 내에 위치한 남사면 농가 옥상에 강우량계와 AWS (Automatic Weather Station)를 설치하였다.
- 물질수지 분석을 위하여 관개수 및 논물의 시료를 2주 1회 단위로 정기 채취하였고, 시비 후 논물 농도 변화를 파악하기 위해 기비 시비 후 논물을 12시간 간격으로 24회 집중 채취하였다. 또한, 강우 시 집중조사를 위하여 자동채수기를 강우계와 연계 하여, 15분에 2.54 mm (0.1 inch) 이상의 강우 발생시 유출수를 채취하였다. 수질 시료의 분석은 서울대학교 농업과학공동기기센터 (National Instrumentation Center for Environmental Management, NICEM)에 의뢰하였다.
- 관개량과 용수로 배수량을 측정하기 위하여 각 용수로의 시점부와 말단부에 초음파 수위계를 설치하여 수위를 10분 간격으로 측정하였다. 또한, 논 포장 배수량을 측정하기 위하여 배수로의 말단부에 초음파 수위계를 설치하여 10분 간격으로 수위를 관측하였다. 물질수지 분석을 위하여 자동 채수기를 배수로의 말단 부에 설치하여 배수량 수질을 측정하였다.
- 물질수지 분석을 위하여 관개수 및 논물의 시료를 2주 1회 단위로 정기 채취하였고, 시비 후 논물 농도 변화를 파악하기 위해 기비 시비 후 논물을 12시간 간격으로 24회 집중 채취하였다. 또한, 강우 시 집중조사를 위하여 자동채수기를 강우계와 연계 하여, 15분에 2.
- 또한, 논 포장 배수량을 측정하기 위하여 배수로의 말단부에 초음파 수위계를 설치하여 10분 간격으로 수위를 관측하였다. 물질수지 분석을 위하여 자동 채수기를 배수로의 말단 부에 설치하여 배수량 수질을 측정하였다.
- 본 연구에서는 용남관개지구 이동저수지 하류에 위치한 10.3 ha의 관개 광역 논을 대상으로 계측망을 구성하여, 기상·수문 ·수질 모니터링을 수행하였고, 수집한 자료를 이용하여 영양물질 수지를 분석하여 영양물질의 유입 및 배출과정을 정량적으로 평가하였다.
- 수위를 유량으로 환산하기 위하여 영농기에 용·배수로 유속을 정기적으로 조사하였다.
- (2002)에 상세히 서술되어 있으며, 배수에 의한 부하량은 강우시와 비강우시로 구분하여 산정하였다. 시비 및 작물흡수에 의한 부하량은 농가를 방문하고, 식물체의 T-N과 T-P를 분석하여 산정하였다.
- 용·배수로의 단면을 조사하여 유속을 유량으로 환산하였으며, 초음파 수위계의 수위와 유량을 통해 수 위-유량 관계곡선을 작성하였다.
대상 데이터
- 대상지구의 물수지 분석을 위해 기상인자, 관개량, 용수로 배수량, 논 포장 배수량 등을 측정하였다. 대상지구의 강우량과 기상자료 조사를 위하여 용남관개지구 내에 위치한 남사면 농가 옥상에 강우량계와 AWS (Automatic Weather Station)를 설치하였다. 관개량과 용수로 배수량을 측정하기 위하여 각 용수로의 시점부와 말단부에 초음파 수위계를 설치하여 수위를 10분 간격으로 측정하였다.
- 본 연구에서는 이동저수지를 주수원공으로 하는 면적 10.3 ha 의 광역 논을 대상지구로 선정하였다. 용수로는 폭 60 cm의 콘크리트 수로이고 배수로는 2011년까지 흙수로였으나 2012년부터 폭 90 cm의 콘크리트 수로로 되어있다.
이론/모형
- 증발산량은 AWS에서 수집한 평균온도, 상대습도, 평균풍속, 일사량과 수원지방의 순별 작물계수 (Yoo et al., 2006)를 이용하여 Penman-Monteith 공식으로 산정하였다. 침투량은 시험포장 실측치와 결측기간에 대해 선행 연구 (Chung and Park, 2004; Kim et al.
- , 2006)를 이용하여 Penman-Monteith 공식으로 산정하였다. 침투량은 시험포장 실측치와 결측기간에 대해 선행 연구 (Chung and Park, 2004; Kim et al., 2010)를 참고하여 이용하였다.
성능/효과
- 1. 배수로 말단부의 수위는 영농초기에는 관개회귀수량에 의한 배수에 의해 수위가 상승했으며, 7～8월에는 강우와 관개회귀수량이 복합적으로 작용하여 수위가 상승하는 것으로 나타났다.
- 2. 물수지 분석 결과 2011년의 경우 관개량은 2,324.1 mm, 용수로 배수량은 630.0 mm, 논 포장 배수량은 2,385.8 mm으로 나타났고, 2012년의 경우 관개량은 2,008.0 mm, 용수로 배수량은 239.7 mm, 논 포장 배수량은 2,265.6 mm으로 나타났다.
- 3. 관개량의 수질은 관측기간에 대해 T-N의 범위는 0.33～2.90 mg/L이었으며, T-P의 범위는 0.01～0.16 mg/L으로 나타났다. 논 포장 배수량의 농도는 T-N의 경우 0.
- 4. 물질수지 분석 결과 용수로 배수량 및 논 포장 배수량의 T-N 부하량은 2011년의 경우 각각 7.68, 36.74 kg/ha로 나타났으며, 2012년는 1.90, 32.93 kg/ha가 흡수되는 것으로 나타났다. 용수로 배수량 및 논 포장 배수량의 T-P 부하량은 2011년의 경우 각각 0.
- 5. 강우량과 배출부하량 사이의 Pearson 이변량 상관분석 결과, 홍수기인 7월～8월에 95 % 이상의 신뢰수준에서 유의한 상관성을 나타내었다. 관개량과 배출부하량 사이의 상관분석 결과 7～9월의 일부 기간에 대해서 95 % 이상의 신뢰수준에서 유의한 상관성이 나타나기도 하는데, 이는 이 시기에 관개회귀수량으로 인한 배출부하량이 발생하였기 때문으로 수량이 풍부한 저수지 관개 광역 논의 배출 특성으로 사료된다.
- 97으로 나타났다. SW-IR-UP2, SW-IR-DW1, SW-IR-DW3지점은 0.93～0.98의 높은 결정계수를 보여 신뢰성있는 적용이 가능할 것으로 나타났다. SW-IR-UP1 지점의 결정계수는 0.
- 76의 범위로 나타났다. T-N의 농도는 기비 시비 후 최대 24.55 mg/L까지 증가하였다가 약 10일 후 1.50 mg/L 이하로 감소하는 것으로 나타났으며, 추비 시비 직후 최대 7.00 mg/L까지 증가하였다가 점차 감소하는 경향을 보였다. T-P의 농도는 기비 시비 직후 최대 0.
- 강우량과 배출부하량 사이는 T-N과 T-P에 대해 7월과 8월에 95 % 이상의 신뢰수준에서 유의한 상관성을 나타내었다.
- 16 mg/L으로 나타났다. 논 포장 배수량의 농도는 T-N의 경우 0.05～24.55 mg/L 로, T-P의 경우 0.01～0.76 mg/L의 범위로 나타났으며, T-N 은 기비 및 추비 시비 후 농도가 상승하는 것으로 나타났고, T-P는 기비 시비 직후 농도가 증가하는 것으로 나타났다.
- 배수에 의한 T-N 부하량은 2011년은 44.43 kg/ha로 용수로 배수량에 의해 약 17 % 배출되는 것으로, 논 포장 배수량에 의해 약 83 % 배출되는 것으로 나타났으며, 2012년은 34.83 kg/ha로 용수로 배수량에 의해 약 5 % 배출되는 것으로, 논 포장 배수량에 의해 약 95 % 배출되는 것으로 나타났다. 배수에 의한 T-P 부하량은 2011년은 2.
- 83 kg/ha로 용수로 배수량에 의해 약 5 % 배출되는 것으로, 논 포장 배수량에 의해 약 95 % 배출되는 것으로 나타났다. 배수에 의한 T-P 부하량은 2011년은 2.92 kg/ha로 용수로 배수량에 의해 약 13 %배출되는 것으로, 논 포장 배수량에 의해 약 87 % 배출되는 것으로 나타났으며, 2012년은 4.90 kg/ha로 용수로 배수량에 의해 약 2 %, 논 포장 배수량에 의해 약 98 % 배출되는 것으로 나타났다. 특히, 5월과 6월에 T-N은 2011년의 경우 약 64 %, 2012년의 경우 약 76 %를 차지하는 것으로 나타났고, T-P는 2011년의 경우 약 82 %, 2012년의 경우 약 81 %를 차지하는 것으로 나타나 영양물질 부하량은 영농초기에 집중되어 배출되는 특징이 있는 것으로 사료된다.
- 용수로 배수량의 농도는 관측기간에 대해 0.12～4.00 mg/L 범위로 나타났으며, T-N의 용수로 배수량 농도가 2011년이 2012년에 비해 높게 나타나는 것은 관개량의 수질 경향을 따르기 때문으로, 관개량과 용수로 배수량의 Pearson 상관분석 결과 T-N 의 경우 99 % 신뢰수준에서 유의한 상관성이 있는 것으로 나타났다.
- 76 mg/L까지 증가하는 것으로 나타났다. 추비의 성분에는 T-P 성분이 포함되어 있지 않아 기비를 시비하고 약 10일 후부터는 T-P의 농도가 0.01～0.16 mg/L의 범위에 포함되는 것으로 나타났다.
- 90 kg/ha로 용수로 배수량에 의해 약 2 %, 논 포장 배수량에 의해 약 98 % 배출되는 것으로 나타났다. 특히, 5월과 6월에 T-N은 2011년의 경우 약 64 %, 2012년의 경우 약 76 %를 차지하는 것으로 나타났고, T-P는 2011년의 경우 약 82 %, 2012년의 경우 약 81 %를 차지하는 것으로 나타나 영양물질 부하량은 영농초기에 집중되어 배출되는 특징이 있는 것으로 사료된다. 영농초기는 경운과 써레질에 의해 토양의 교란, 시비 활동 등에 의해 많은 양의 영양물질이 배출되는 것으로 보고되고 있으며, 물꼬 높이 상승, 적절한 담수심 관리 등의 물관리에 의해 배출부하량을 저감할 수 있을 것으로 사료된다 (Yoon et al.
후속연구
- 이와 같이 많은 연구에도 불구하고, 대부분의 연구는 포장단위에서의 논 비점오염 배출 특성을 조사·분석한 것으로 용수로에서 관개되지 않고 하천으로 흘러들어가는 배출부하량은 고려되지 않았다. 또한, 광역 논에 관한 선행연구는 용수원이 하천수인 경우로, 저수지의 경우 관개수의 수량 및 수질이 하천수와는 다르기 때문에 이에 관한 연구가 필요하다.
- 본 연구의 결론으로 저수지 관개 광역 논에서의 영양물질의 배출은 영농활동과 강우뿐만 아니라 과다한 관개에 의한 영향 또한 큰 것으로 나타나 적정량의 농업용수 공급 및 물꼬 관리를 통한 배출 저감 노력이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 논 비점 부하 원단위 산정을 위한 기초자료을 구축하고, 또한 논 비점오염 저감을 위한 영농방법 개선의 기초자료로 이용될 수 있을 것이라 기대된다.
- 본 연구의 결론으로 저수지 관개 광역 논에서의 영양물질의 배출은 영농활동과 강우뿐만 아니라 과다한 관개에 의한 영향 또한 큰 것으로 나타나 적정량의 농업용수 공급 및 물꼬 관리를 통한 배출 저감 노력이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 논 비점 부하 원단위 산정을 위한 기초자료을 구축하고, 또한 논 비점오염 저감을 위한 영농방법 개선의 기초자료로 이용될 수 있을 것이라 기대된다.
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