[논문]유기퇴비를 이용한 급경사 농경지 토양유실 저감

고일하; 강희천; 권요셉; 유찬; 정문호; 지원현

doi:10.7857/jsge.2020.25.4.048

유기퇴비를 이용한 급경사 농경지 토양유실 저감
Reduction of Soil Loss from Sloped Agricultural Field by using Organic Compost 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.25 no.4, 2020년, pp.48 - 57

고일하 (환경기술정책연구원) , 강희천 (환경기술정책연구원) , 권요셉 (환경기술정책연구원) , 유찬 (경상대학교 지역환경기반공학과) , 정문호 (한국광해관리공단 기술연구소) , 지원현 (한국광해관리공단 기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to investigate the feasibility of organic compost for reducing soil loss in 25% sloped farm land. For the study, laboratory and field experiment were performed. After nine weeks monitoring in pot test, hardness of the amended soil with organic compost (1%~3%, w/w) showed two times higher than the control soil. Furthermore, soil loss of that was decreased by 95% under rainfall simulation test. From the result of laboratory experiment, organic compost with 2% (w/w) was applied for field experimental plot. After six month from April to September, the amount of soil loss became 67% of the initial, and the growth of natural vegetation was not hampered. Therefore, organic compost can be used as amendment materials to reduce soil loss in sloped farmland.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Physicochemical properties of studied soil in the laboratory tests
그림 Fig. 1. Photograph of the field experimental plot (Koh et al., 2019).
그림 Fig. 2. The variation of soil hardness in the pot experiment ((A) amended with organic compost; (B) amended with the mixture of hydrated lime and organic compost).
표 Table 2. Physicochemical properties of upland soil in the field experimental plot
그림 Fig. 3. Soil loss from amended soils in the rainfall simulation test ((A) total soil loss; (B) variation of cumulative soil loss as time lapse).
표 Table 3. Physicochemical properties of residual soils in rainfall simulation test
그림 Fig. 4. The variation of soil loss in the field experimental plot ((A) with accumulated rainfall; (B) with maximum rainfall intensity).
표 Table 4. Physicochemical properties of residual soils in the field experimental plot (Mean ± SD)
그림 Fig. 5. Photograph of crop growth and natural vegetation occurrence in field experimental plot.

AI 본문요약
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제안 방법

경도는 각 포트별 토양의 포장용수량을 적용한 다음 상온에서 7일 동안 배양한 후 측정하는 것을 1회로 하여 총 9회 측정하였다. 즉, 경도측정 후 다시 포장용수량 상태를 적용하고 7일 배양 후 재측정하는 과정을 9회 반복한 것이다.
본 연구는 실내실험과 현장 시험구 모니터링의 2단계로 진행하였다. 실내실험에서는 여러 종류의 유실억제제를 적용한 후 시간경과에 따른 토양경도 변화와 강우를 모사한 조건에서 나타나는 토양유실량을 확인하였다.
본 연구에서는 유기퇴비의 토양유실억제제 적용성을 실내실험과 현장 시험구 모니터링을 통해 검토하였다. 실내 실험에서는 포트를 이용한 토양경도와 인공강우 모사를 통한 토양유실량 변화를, 현장 시험구 모니터링에서는 6개월간 토양유실량과 식생현황을 월간 단위로 확인하였다.
본 연구는 실내실험과 현장 시험구 모니터링의 2단계로 진행하였다. 실내실험에서는 여러 종류의 유실억제제를 적용한 후 시간경과에 따른 토양경도 변화와 강우를 모사한 조건에서 나타나는 토양유실량을 확인하였다. 실내실험을 통해 유기퇴비의 적정 적용비율을 선정한 후 현장 시험구에 적용하였다.
실내실험에서는 여러 종류의 유실억제제를 적용한 후 시간경과에 따른 토양경도 변화와 강우를 모사한 조건에서 나타나는 토양유실량을 확인하였다. 실내실험을 통해 유기퇴비의 적정 적용비율을 선정한 후 현장 시험구에 적용하였다.
2. 인공강우 실험
실제 현장에 적용될 토양유실억제제의 투입비율을 산정하기 위해 모형토조를 이용한 인공강우 실험을 수행하였다. 검토대상 유실억제제의 적용비율은 유기퇴비 1%의 단일처리 조건과 1% + 0.
현장 시험구 운영에 따른 농작물을 포함한 자연발생 식생의 분포를 확인하기 위해 무인비행장치(unmanned aerial vehicle, UAV)를 이용한 공중촬영을 실시하였다. 사용한 장치는 DJI사의 제품(Phantom 4 pro)이며, 시간경과에 따른 식생현황의 비교를 위해 월 1회 빈도로 동일위치의 일정고도에서 촬영을 하였다.

대상 데이터

강우모사 실험 시 토조의 경사는 유실억제제가 실제 적용될 농경지(밭)와 동일한 25%로 설정하였다. 강우강도 조건역시 실제 농경지가 위치한 지역(충북 제천시 수사면)에서 과거 실측한 시간당 최대 강우수치인 84 mm/hr를 고려해 80 mm/hr의 강우를 모사하였다. 즉, 60분 동안 농용펌프와 노즐을 이용해 토조 지표면으로부터 1.
현장 시험구 운영에 따른 농작물을 포함한 자연발생 식생의 분포를 확인하기 위해 무인비행장치(unmanned aerial vehicle, UAV)를 이용한 공중촬영을 실시하였다. 사용한 장치는 DJI사의 제품(Phantom 4 pro)이며, 시간경과에 따른 식생현황의 비교를 위해 월 1회 빈도로 동일위치의 일정고도에서 촬영을 하였다.
실험에 사용된 토조는 목재 합판(두께 15 m m )으로 제작된 것이었다. 2기의 토조를 배치하였으며, 각각 L.

성능/효과

다수의 유기퇴비 처리조건(토양무게비 대비 1%~3%)을 적용하여 토양경도 변화를 9주 동안 확인한 결과 혼합비율에 상관없이 토양경도가 일정 수준으로 증가/수렴하는 결과를 나타내었다. 모니터링 종료시점에 나타난 경도는 유기퇴비 처리 시 대조구 대비 2배 가까이 증가하였다.
다수의 유기퇴비 처리조건(토양무게비 대비 1%~3%)을 적용하여 토양경도 변화를 9주 동안 확인한 결과 혼합비율에 상관없이 토양경도가 일정 수준으로 증가/수렴하는 결과를 나타내었다. 모니터링 종료시점에 나타난 경도는 유기퇴비 처리 시 대조구 대비 2배 가까이 증가하였다.
아울러 토양유실에 영향을 미치는 강우인자는 강우량보다는 강우강도가 더 밀접한 것으로 나타났다. 시험구 내 농작물 및 자연발생 식생의 피복 수준 확인결과 2% 수준의 유기퇴비 적용으로 인한 식물체 성장저해 효과는 확인되지 않았다. 유기물은 토양비옥도 개선에 긍정적인 영향을 미치는 만큼 경사농경지에 적용 시 밭작물 영양물질 공급과 함께 토양유실 저감을 유도할 수 있을 것으로 판단된다.
실내 실험에서는 포트를 이용한 토양경도와 인공강우 모사를 통한 토양유실량 변화를, 현장 시험구 모니터링에서는 6개월간 토양유실량과 식생현황을 월간 단위로 확인하였다. 시험구는 평균 25%의 경사도를 가진 농경지(밭)에 각 조건별 경사장 22 m, 폭 4m의 규격으로 조성한 것이었다.
본 연구에서는 유기퇴비의 토양유실억제제 적용성을 실내실험과 현장 시험구 모니터링을 통해 검토하였다. 실내 실험에서는 포트를 이용한 토양경도와 인공강우 모사를 통한 토양유실량 변화를, 현장 시험구 모니터링에서는 6개월간 토양유실량과 식생현황을 월간 단위로 확인하였다. 시험구는 평균 25%의 경사도를 가진 농경지(밭)에 각 조건별 경사장 22 m, 폭 4m의 규격으로 조성한 것이었다.
이러한 결과는 유기퇴비의 유실억제제 적용성이 높음을 나타낸 것으로 볼 수 있다. 아울러 유실억제제 처리여부에 상관없이 인공강우 모사 후 20분 이내에 총 토양 유실량의 70%가 유실되어 초기강우로 인한 유실 효과가 큰 것으로 나타났다.
현장의 안전율을 고려해 유기퇴비 2%로 처리한 현장 시험구 모니터링 결과 유기퇴비 처리를 통해 토양유실을 33% 저감할 수 있었다. 아울러 토양유실에 영향을 미치는 강우인자는 강우량보다는 강우강도가 더 밀접한 것으로 나타났다. 시험구 내 농작물 및 자연발생 식생의 피복 수준 확인결과 2% 수준의 유기퇴비 적용으로 인한 식물체 성장저해 효과는 확인되지 않았다.
시험구 내 농작물 및 자연발생 식생의 피복 수준 확인결과 2% 수준의 유기퇴비 적용으로 인한 식물체 성장저해 효과는 확인되지 않았다. 유기물은 토양비옥도 개선에 긍정적인 영향을 미치는 만큼 경사농경지에 적용 시 밭작물 영양물질 공급과 함께 토양유실 저감을 유도할 수 있을 것으로 판단된다.
토양경도 실험결과를 근거로 25%의 경사도에 유기퇴비 1% 처리조건을 적용한 후 시간당 80mm의 인공강우 모사실험을 수행한 결과 대조구에 비해 95% 유실저감 효율을 나타내었다. 이러한 결과는 유기퇴비의 유실억제제 적용성이 높음을 나타낸 것으로 볼 수 있다. 아울러 유실억제제 처리여부에 상관없이 인공강우 모사 후 20분 이내에 총 토양 유실량의 70%가 유실되어 초기강우로 인한 유실 효과가 큰 것으로 나타났다.
이상의 결과를 통해 유기퇴비의 경자시 토양유실 억제제로서의 적용성을 확인하였다. 소석회의 적용성을 검토한 선행연구에서 토양 pH 증가에 따른 농경지 식생의 부정적 영향이 확인된 바 있다.
토양경도 실험결과를 근거로 25%의 경사도에 유기퇴비 1% 처리조건을 적용한 후 시간당 80mm의 인공강우 모사실험을 수행한 결과 대조구에 비해 95% 유실저감 효율을 나타내었다. 이러한 결과는 유기퇴비의 유실억제제 적용성이 높음을 나타낸 것으로 볼 수 있다.
현장의 안전율을 고려해 유기퇴비 2%로 처리한 현장 시험구 모니터링 결과 유기퇴비 처리를 통해 토양유실을 33% 저감할 수 있었다. 아울러 토양유실에 영향을 미치는 강우인자는 강우량보다는 강우강도가 더 밀접한 것으로 나타났다.

후속연구

소석회의 적용성을 검토한 선행연구에서 토양 pH 증가에 따른 농경지 식생의 부정적 영향이 확인된 바 있다. 따라서 알칼리 토양을 대상으로 유실억제방안 검토가 필요한 경우 유실억제제로 석회물질보다는 유기퇴비의 우선적 적용이 가능할 것이다.

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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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