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토양수분모형을 이용한 주요 밭작물의 미래 가뭄 전망 -전라남도 지역을 중심으로-
Climate Change Impacts on Agricultural Drought for Major Upland Crops using Soil Moisture Model -Focused on the Jeollanam-do- 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.57 no.3, 2015년, pp.65 - 76  

홍은미 (USDA-ARS Environmental Microbial & Food Safety Laboratory, Beltsville Agricultural Research Center) ,  남원호 (National Drought Mitigation Center, University of Nebraska- Lincoln) ,  최진용 (Department of Rural Systems Engineering and Research Institute for Agriculture & Life Sciences, Seoul National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Estimating water requirements for upland crops are characterized by standing soil moisture condition during the entire crop growth period. However, scarce rainfall and intermittent dry spells often cause soil moisture depletion resulting in unsaturated condition in the fields. Changes in rainfall pa...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 토양수분모형을 이용한 미래 밭작물 가뭄 전망하기 위하여 전라남도 지역을 대상으로, 대표 밭작물 (콩, 옥수수, 감자, 고추, 봄배추, 가을배추)의 작물 생육 특성, 토양자료, 과거 기상자료 및 RCP 미래 기후변화 시나리오를 구축하였다. 밭 물수지모형을 활용한 토양수분모형을 적용하여 과거 및 미래 증발산량 및 토양수분 변화를 모의 분석하였으며, Runs 이론을 활용하여 과거 밭작물 가뭄을 평가하고 기후변화에 따른 미래 밭작물 가뭄을 전망하였다.

가설 설정

  • 잠재유효우량은 토양수분형을 고려하지 않고 강우량에서 유출량을 제외한 양으로 정의하였으며, 지표유출량은 일 강우량 5 mm를 무효우량으로 가정하여 NRCS (Natural Resources Conservation Service) CN (Curve Number)법을 활용하였다. 또한, 포장용수량 이상의 토양수분함량은 모두 지하배수량으로 가정하였다.
  • , 2003). 또한, 표층에서 하부토층으로 내려갈수록 유효토층 내 토양수분 이용가능량은 감소하기 때문에, 식 (9)와 같이 작물 뿌리깊이, 토층 및 식 (10)의 토양수분감소율을 고려, 보정하여 용이토양수분량을 산정하고 토양 수분한계로 가정하였다.
  • 유효우량을 산정하기 위하여 포장용수량을 토양유효수분량의 상한계, 위조점을 하한계로 가정하고 그 차이를 전유효수분량으로 가정하였으며, 유효토층은 작물의 뿌리깊이를 적용하여 식 (8)과 같이 산정하였다 (Allen et al., 1998; Irmak et al., 2003). 또한, 표층에서 하부토층으로 내려갈수록 유효토층 내 토양수분 이용가능량은 감소하기 때문에, 식 (9)와 같이 작물 뿌리깊이, 토층 및 식 (10)의 토양수분감소율을 고려, 보정하여 용이토양수분량을 산정하고 토양 수분한계로 가정하였다.
  • , 2014)을 Table 1과 같이 구축하였다. 토양통은 농촌진흥청 토양환경정보시스템(http://soil.rda.go.kr)에서 전라남도 지역 밭작물 재배시 추천하고 있는 각화통으로 가정하여 분석하였다. 각화통은 식질계 적황색토로 토성은 식양토 (silt loam)로 구성되어 있으며, fine, mesic family of Typic Hapludults 구분할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기후변화가 농업에 미치는 영향? , 2014). 기후변화 완화 노력에도 불구하고 기후변화가 지속될 것으로 전망되고 있으며, 농업분야에서는 재해 피해, 농작물 생산성 저하, 농작물 수급 불안 등 직접적 영향 및 손실을 초래할 것으로 판단된다 (Hong et al., 2009; Nkomozepi and Chung, 2011; Chung, 2012; Yoo et al.
토양수분모형 개발 및 가뭄 분석에 대한 과거 연구결과는 무엇이 있는가? 토양수분모형 개발 및 가뭄 분석에 대한 연구는 다음과 같이 진행되었다. Kendy et al. (2003)은 작물, 토양, 기후특성을 고려하여 밭 관개지역에서 1차원 토양수분모형을 개발하고 지하수 충전량을 분석하였다. Tao et al. (2003)은 중국 경작지에서 토양수분 물수지 모형을 활용하여 농업 토양수분 및 농업생산성 변화를 분석하였다. Sheffield and Wood (2008)는 전지구 수문순환 자료를 활용하여 토양수분을 모의하고 과거 전 세계 가뭄 특성을 분석하였으며, Hogg et al. (2013)는 다년간의 가뭄 영향을 토양수분지수를 이용하여 분석하였다. 국내에서는 Kim et al. (2006)과 Nam et al. (2012)이 물수지 모형과 Runs 이론을 이용하여 유역단위 농업가뭄의 정량적 평가를 하였다. 국내에서 기후변화에 의한 농업 가뭄 평가는 Nam et al. (2013)은 저수지 가뭄지수를 활용하여 농업가뭄 위험도를 평가하였으며, Kim et al. (2013a)과 Nam et al. (2015)는 RCP 기후변화 시나리오와 표준강수 증발산량지수를 활용하여 남한지역 미래 가뭄을 평가하였다. Nam et al. (2014)은 토양수분모형을 이용한 미래 주요 밭작물 소비수량 및 관개용수량을 분석하였으나, 밭작물을 대상으로 밭작물 특성 및 토양수분 변화를 고려하여 미래 가뭄을 전망한 연구는 미비하였다.
가뭄, 홍수 등 기상학적 재해의 빈도와 강도가 증가하는 이유? 전 세계적으로 기후변화와 집중호우, 이상 고온, 저온 및 이상기후로 인한 환경변화로 가뭄, 홍수 등 기상학적 재해의 빈도와 강도가 증가하고 있다 (Tao et al., 2003; Wilhite et al.
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참고문헌 (33)

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