[논문]논에서의 양분유출실태조사와 기후변화시나리오에 따른 양분유출 영향평가

최동호; 최순군; 허승오; 조재필

[국내논문] 논에서의 양분유출실태조사와 기후변화시나리오에 따른 양분유출 영향평가 원문보기

전원과 자원 = Rural resource, v.59 no.3, 2017년, pp.34 - 42

최동호 (농업과학원) , 최순군 (농업과학원) , 허승오 (농업과학원) , 조재필 (APEC 기후센터)

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문제 정의

특히, 기후변화에 따른 장기간의무강우일수와 국지성 호우는 논에서의 효율적인 양분의 활용을 더욱 어렵게 만든다. 따라서, 본연구를 추진함으로써 실제 논에서의 양분유출실태를 조사하고, 이를 저감하기 위한 방안을 적용하고, 각 저감방법 별 효과를 검증하고자 하였다. 또한, 미래 기후자료와 영농방법, 최적관리를 통한 저감방안 등이 고려되는 APEX-Paddy 모형을 이용하여 가까운 미래의 기후변화에 따른 양분유출을 예측하고 선제적 대응을 위한 방안 제시가 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 관행적으로 이루어지는 논에서의 양분유출 관련 실태조사와 더불어 이를 저감하기 위한 물꼬관리, 토양검정시비, 완효성비료 처리, 및 복합처리(물꼬관리+토양검정시비)를 통한 양분유출 저감효과를 분석하고자 한다. 또한, 기후변화 시나리오를 활용하여 기후특성의 변화를 전망하고 논에서의 양분유출량을 산정하기 위한 모형에 활용하여 향후 미래의 양분손실의 유출특성을 파악하고자 한다.
본 연구에서는 관행적으로 이루어지는 논에서의 양분유출 관련 실태조사와 더불어 이를 저감하기 위한 물꼬관리, 토양검정시비, 완효성비료 처리, 및 복합처리(물꼬관리+토양검정시비)를 통한 양분유출 저감효과를 분석하고자 한다. 또한, 기후변화 시나리오를 활용하여 기후특성의 변화를 전망하고 논에서의 양분유출량을 산정하기 위한 모형에 활용하여 향후 미래의 양분손실의 유출특성을 파악하고자 한다.

제안 방법

논에서의 양분유출 저감을 위한 최적관리 방법으로 물꼬관리, 완효성 비료시비, 토양검증시비, 복합처리(물꼬관리, 토양검정시비)를 선정하여 적용하였다. 먼저 물꼬관리는 일정높이로담수심을 조정하여 강우량과 관개량의 일부를저류함으로써 배수로로 유입되는 물의 양을 저감하는 방법이며(그림 2), 완효성 비료는 질소비료 기준으로 3번 시용하는 관행과 달리 영농초기에 1회 시비가 이루어지며, 비료의 성분이 시간의 경과에 따라 효과가 일정하게 나타난다(그림 3).
먼저 물꼬관리는 일정높이로담수심을 조정하여 강우량과 관개량의 일부를저류함으로써 배수로로 유입되는 물의 양을 저감하는 방법이며(그림 2), 완효성 비료는 질소비료 기준으로 3번 시용하는 관행과 달리 영농초기에 1회 시비가 이루어지며, 비료의 성분이 시간의 경과에 따라 효과가 일정하게 나타난다(그림 3). 토양검정 시비의 경우 적용대상 시험지구의 토양을 영농 전에 채취하였으며, 실험실로 운반 후 pH, 유기물, 유효인산, 유효규산, 치환성 양이온(칼륨, 칼슘, 마그네슘)을 분석하였다. 분석된 자료를 바탕으로 농촌진흥청 흙토람 시스템을 이용하여 비료시비처방서를 논 필지별로 발급받아 시비하였다(그림 4).

대상 데이터

본 연구의 시험지구는 동진강 수계에 위치한 전라북도 부안군 백산면 용계리에 위치하고 있으며,총 5개[대조구, 물꼬관리, 완효성비료, 토양검정시비, 복합처리의 시험지구를 구성하였다. 처리구별 면적은 각각 대조구 5.

성능/효과

4% 였다. 또한, 기후변화 시나리오를 적용한 결과 연 강수량 변화가 큰 시나리오에서 유출량, 유사량, T-N, T-P 부하량은 각각 24.6%, 60.1%, 14.4%, 27.7%가 증가하였지만, 연 강수량 변화가 가장 작았던 시나리오에서는 유출량은 –0.4% 감소, 유사량, T-N, T-P의 부하량은 14.6%, 3.0% 7.2%가 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 연 강우일수가 20일 감소하는 경우에 연 강우일수가 10일 감소 경우보다 유출량과 유사량, T-N, T-P 부하량은 4∼6%,20∼25%, 4∼5%, 9∼12%가 증가하는 것으로 나타났다.
86% 증가하는 것으로 나타났다. 온도상승에 따른 질소와 인의 무기화는 인에 비해 질소가 민감한 것으로 나타났다. 또한, 토양에 흡착되어 있는 질소와 인은 유사량과 함께 수계로 유입되어 하천의 부영양화를 유발 할 것으로 판단하였다.

후속연구

이에 Texas A&M과 농촌진흥청은 국제공동연구를 통해 논에서의 물수지 및 수질기작을 고려할 수 있도록 APEX 모형 내 모듈을 수정하여 APEX-Paddy 로 명명하였다(RDA, 2015). 따라서, 각 처리구별 관측자료를 이용하여 모형 내 매개변수를 보·검정하고 미래 기후정보를 적용하여, 가까운 미래의 논에서의 양분유출 특성을 추정하고 저감하기 위한 관리방안을 모색할 예정이다.
특히, 기후변화 시나리오는 동일지역, 시기일지라도 GCM의 종류에 따라 다양한 미래 모의 결과가 발생할 수 있으며 해당 GCM의 강수량 및 기온 등의 증감 경향에 의존되는 결과가 도출될 수 있다. 따라서, 기후변화 시나리오 적용 전에 다양한 GCM들의 기상자료의 경향성을 사전에 분석하고, 이를 바탕으로 GCM을 선정한다면 보다 합리적인 기후변화 관련 연구 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다(Yoo et al., 2015).
따라서, 본연구를 추진함으로써 실제 논에서의 양분유출실태를 조사하고, 이를 저감하기 위한 방안을 적용하고, 각 저감방법 별 효과를 검증하고자 하였다. 또한, 미래 기후자료와 영농방법, 최적관리를 통한 저감방안 등이 고려되는 APEX-Paddy 모형을 이용하여 가까운 미래의 기후변화에 따른 양분유출을 예측하고 선제적 대응을 위한 방안 제시가 가능할 것으로 판단된다.
미계측 날짜의 농도는 관측값을 이용하여 각 계측 점 사이의 농도를 선형 보간을 하고, 일 부하량(Daily load)은 유량과 농도의 곱으로 산정한다. 추후 각 처리구별 면적으로 나누어 단위면적당 일 부하량을 계산을 하고, 그 값들을 더하여 영농기간동안 유출되는 부하량을 산정할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기후변화협의체는 무엇을 기반으로 미래 기후변화 자료의 구축을 제시하고 있는가?	기후변화에 관한 정부 간 기후변화협의체(Intergovernmental Panel of Climate Change, IPCC)는 2013년 제 5차 평가 보고서(Fifth Assessment Report, AR5)를 채택하고, 대표농도경로인 RCP(Representative Concentration Pathway)를 기반으로 미래 기후변화 자료의 구축을 제시하고 있다(IPCC, 2013a; IPCC, 2013b. Yoo et al.
	합리적인 기후변화 관련 연구 결과를 도출하기 위하여 기후변화 시나리오 적용 전에 다양한 GCM들의 기상자료의 경향성을 사전에 분석하고, 이를 바탕으로 GCM을 선정할 필요가 있는 이유는?	기후모델은 몇 개의 지배방정식과 모수화를 통해 실제 기후시스템을 단순화시킨 프로그램으로, 생산된 기후변화 자료는 필연적으로 불확실성을 내포하고 있지만(NIMR, 2009), 현시점에서는 그것을 기본으로 하고 홍수, 가뭄, 수질 등 어떠한 변화나 문제가 생기는지 파악하여 향후 발생할 수 있는 부정적 영향을 최소화하는 대책을 강구해야 한다(Noh, 2009). 특히, 기후변화 시나리오는 동일지역, 시기일지라도 GCM의 종류에 따라 다양한 미래 모의 결과가 발생할 수 있으며 해당 GCM의 강수량 및 기온 등의 증감 경향에 의존되는 결과가 도출될 수 있다. 따라서, 기후변화 시나리오 적용 전에 다양한 GCM들의 기상자료의 경향성을 사전에 분석하고, 이를 바탕으로 GCM을 선정한다면 보다 합리적인 기후변화 관련 연구 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다(Yoo et al.
	기후변화 시나리오란 무엇인가?	, 2015). 기후변화 시나리오는 온실가스, 에어로졸의 변화 등 인위적인 원인에 따른 기후변화를 전망하기 위해 미래온실가스 농도와 기후변화 수치모델을 이용하여 계산한 미래기후 전망정보이다(KMA, 2013). 기후모델은 몇 개의 지배방정식과 모수화를 통해 실제 기후시스템을 단순화시킨 프로그램으로, 생산된 기후변화 자료는 필연적으로 불확실성을 내포하고 있지만(NIMR, 2009), 현시점에서는 그것을 기본으로 하고 홍수, 가뭄, 수질 등 어떠한 변화나 문제가 생기는지 파악하여 향후 발생할 수 있는 부정적 영향을 최소화하는 대책을 강구해야 한다(Noh, 2009).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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