콩의 생육시기에 따른 토양별 지중관수 공급량의 설계

김진현,김태욱,김설하,이황규,엄덕호,이상훈 경상대학교 농업생명과학연구원 2022 농업생명과학연구 Vol.56 No.5

지중점적 관수(subsurface drip irrigation, SDI)는 작물의 뿌리가 수분을 가장 쉽고 효과적으로 이용할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 그러나 지중관수는 지표면 관수와 달리 수분의 공급 상태를 육안으로 확인하기 어려운 단점이 있다. 특히 작물의 뿌리가 수분을 흡수할 수 있는 유효수분 량은 토양에 따라 달라지고 동시에 수분을 보유하는 장력(potential energy)에도 영향을 미치게 된다. 지중관수는 지중에서 수분이 확산되는 위치 와 뿌리의 위치까지 도달될 때 효과가 발생한다. 그러나 실제로 토양 내부에서 수분이 이동하고 확산하는 것을 예측하기는 쉽지 않다. 따라서 본 연구에서는 토양의 조건을 일정하게 하고 토층을 파괴시키지 않기 위해 토양조를 이용하였다. 그리고 수분을 지중에 공급한 이후에 토양을 절개하고 토양의 내부 위치별 토양수분을 측정하였다. 이때 토양 내부의 수분함량이 동일한 분포선을 찾아 유효 수분영역을 구하고 공급한 지중관 수량과 비교하였다. 아울러 토양내부의 습윤 확산 형태와 수분량으로 부터 토성에 따른 수분 확산이론을 예측하였다. 여기서 얻어진 수분확산 예측선도와 콩의 생육 시기별 뿌리의 생장위치를 중첩하여 최종적으로 지중관수량을 구하였다. 콩의 뿌리 생육은 파종이후 일일 평균 10 mm 성장한 것으로 나타나 생육 초기에 10일 간격으로 지중관수 공급량을 설계하였다. 주요 결과는 미사질양토에서 유효수분량을 25-35%로 유지하기 위해, 생육초기인 파종후 10일에는 8000 mL, 파종후 20일에는 7000 mL, 파종후 30일에는 6500 mL를 공급해야 할 것으로 판단되었다. 사질토 에서는 유효수분량을 20-30%로 유지하려면 파종후 10일에는 7500 mL, 파종후 20일에는 6500 mL, 파종후 30일에는 6000 mL를 공급하는 것이 타당한 것으로 판단되었다. 또한 생육 30일 이후에는 미사질양토나 사질토 모두 6000 mL를 공급하는 것이 적절할 것으로 보여 진다. Subsurface drip irrigation (SDI) is known as the easiest and most effective method for the roots of crops to use moisture. However, unlike surface irrigation, subsurface drip irrigation has a disadvantage that it is difficult to visually check the supply state of moisture. In particular, the effective amount of moisture that the root of the crop can absorb moisture varies depending on the soil, and at the same time, it affects the tension that holds moisture. Subsurface drip irrigation occurs when it reaches the location of moisture diffusion and the location of the root. However, it is not easy to predict the movement and diffusion of moisture inside the soil. Therefore, in this study, soil tides were used to keep the conditions of the soil constant and not destroy the soil layer. In addition, after moisture was supplied to the ground, the soil was incised and soil moisture by internal location of the soil was measured. At this time, the distribution line with the same moisture content inside the soil was found to obtain an effective moisture area and compared with the supplied subsurface drip irrigation water supply. In addition, the theory of moisture diffusion according to saturn was predicted from the wet diffusion form and moisture content inside the soil. The water diffusion prediction line obtained here and the growth position of the roots by the growth period of soybeans were overlapped to finally obtain the subsurface drip irrigation water supply. The root growth of soybeans was found to have grown by an average of 10 mm per day after sowing, so the supply of subsurface drip irrigation water was designed at intervals of 10 days in the early stages of growth. The main result was that in order to maintain the effective moisture content at 25-35%, 8,000 mL should be supplied on the 10th day after sowing, 7,000 mL on the 20th day after sowing, and 6500 mL on the 30th day after sowing. In sandy soil, it was considered reasonable to supply 7500 mL on the 10th day after sowing, 6500 mL on the 20th day after sowing, and 6000 mL on the 30th day after sowing to maintain the effective moisture content at 20-30%. In addition, it would be appropriate to supply 6,000 mL of both silt soil and sandy soil after 30 days of growth.

사질토양의 콩 재배 생육 초기 지중관수량 설계

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

지중관수는 작물의 생육과 수자원의 절감 및 노동력 부족을 해소할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 그러나 구체적으로 노지에서 지중관수량을 얼마로 설정해야 하는지에 대한 기준은 명확하게 설정되어 있지 않다. 노지에서 지중관수를 통한 수분을 공급할 경우는 강우의 영향을 받을 수 있기 때문에 실제로 지중관수 공급량을 정하는 데는 어려움이 있다. 오히려 충분한 연구가 되지 않을 경우에는 수자원을 낭비하거나 명확한 결론을 얻기가 쉽지 않다. 따라서 지중관수량의 설계는 강우의 영향을 배재한 상태에서 충분한 연구를 통하여 기본적인 수분확산의 영역과 작물 뿌리의 성장을 고려한 연구가 이루어져야 한다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 이런 경우에는 수분의 확산 중심점이 Matric potential에 따라 이동하므로 실제 수평으로 지중관수 장치가 매설되는 경우와는 다르게 나타난다. 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일한 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤 특성이 달라지므로 작물의 뿌리 성장을 고려한 설계가 가능할 것으로 판단된다. 지중관수 장치가 개발되기 이전의 공급량을 2 L/h로 하였을 때, 지중 습윤 중심이 토양 표면 쪽으로 약 30 mm 상승하는 결과로 나타났다. 그러나 유량을 균등하게 공급하고 뿌리가 침투되지 않는 Dripper가 국내에서는 최초로 개발됨에 따라 지중관수 실험 방법이 노지 현장에서 적용하는 방법과 동일하게 매설할 수 있어 수분의 확산 형태도 달라짐을 알게 되었다. 즉, 지중관수로 인한 토양 내부의 수분확산은 관수라인 자체가 수분의 흐름을 방해하는 요인이 되기 때문에 실제 토양 내부의 수분 확산으로 종전의 연구와는 다른 형태로 나타났다. 뿐만 아니라 지중관수 라인을 매설할 때, 유출구를 상방향으로 유지시키도록 노력하지만 실제 연구의 결과에서는 무의미한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 개발된 지중관수 장치를 사질토에 적용하여 수분이 확산되는 형태를 분석하고 콩의 생육 초기 공급량을 설계하고자 하였다.

사질토양의 콩 재배 생육 초기 지중관수량 설계

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

지중관수는 작물의 생육과 수자원의 절감 및 노동력 부족을 해소할 수 있는 방법으로 알려져 있다. 그러나 구체적으로 노지에서 지중관수량을 얼마로 설정해야 하는지에 대한 기준은 명확하게 설정되어 있지 않다. 노지에서 지중관수를 통한 수분을 공급할 경우는 강우의 영향을 받을 수 있기 때문에 실제로 지중관수 공급량을 정하는 데는 어려움이 있다. 오히려 충분한 연구가 되지 않을 경우에는 수자원을 낭비하거나 명확한 결론을 얻기가 쉽지 않다. 따라서 지중관수량의 설계는 강우의 영향을 배재한 상태에서 충분한 연구를 통하여 기본적인 수분확산의 영역과 작물 뿌리의 성장을 고려한 연구가 이루어져야 한다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 이런 경우에는 수분의 확산 중심점이 Matric potential에 따라 이동하므로 실제 수평으로 지중관수 장치가 매설되는 경우와는 다르게 나타난다. 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일한 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤 특성이 달라지므로 작물의 뿌리 성장을 고려한 설계가 가능할 것으로 판단된다. 지중관수 장치가 개발되기 이전의 공급량을 2 L/h로 하였을 때, 지중 습윤 중심이 토양 표면 쪽으로 약 30 mm 상승하는 결과로 나타났다. 그러나 유량을 균등하게 공급하고 뿌리가 침투되지 않는 Dripper가 국내에서는 최초로 개발됨에 따라 지중관수 실험 방법이 노지 현장에서 적용하는 방법과 동일하게 매설할 수 있어 수분의 확산 형태도 달라짐을 알게 되었다. 즉, 지중관수로 인한 토양 내부의 수분확산은 관수라인 자체가 수분의 흐름을 방해하는 요인이 되기 때문에 실제 토양 내부의 수분 확산으로 종전의 연구와는 다른 형태로 나타났다. 뿐만 아니라 지중관수 라인을 매설할 때, 유출구를 상방향으로 유지시키도록 노력하지만 실제 연구의 결과에서는 무의미한 것으로 나타났다. 본 연구에서는 개발된 지중관수 장치를 사질토에 적용하여 수분이 확산되는 형태를 분석하고 콩의 생육 초기 공급량을 설계하고자 하였다.

사질토에서 지중관수 방법에 따른 습윤특성에 관한 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

최근 기후변화로 인해 물 부족현상이 심각하므로 농업용수를 절감할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다. 노지에서 밭작물을 재배할 경우 대부분 지표관수 방법을 사용하지만 지표관수는 증발로 인한 용수 손실이 30-40% 정도로 알려져 있다. 따라서 물 부족과 노동력 절감 및 생산성 향상을 위해 지중관수 방법이 농가에서 확대되고 있다. 그러나 지중관수는 지표면 관수와 달리 수분의 공급을 육안으로 확인하기 어려운 단점이 있다. 지중관수는 토양 표면의 300-400 mm 하단에 관을 매설해야 하므로 용수의 공급에 대한 수분확산 확인이 매우 어렵다. 따라서 지중관수량을 설정하기 위해서는 작물의 생육시기에 따른 뿌리의 생장과 토양 내부의 수분확산 영역 및 함수비 등이 구명되어야만 가능하다. 본 연구에서는 국내 최초로 지중관수용 2.0 L/h 드리퍼를 개발하여 해외 제품(1.6 L/h용)과 비교분석하기 위해 수행하였다. 토양은 사질토를 대상으로 하였고 지중관수 장치를 200 mm 깊이에 매설하고 용수를 공급하였다. 이때 공급량은 3000 mL로 하고 단위시간당 2 L(N-type)와 1.6 L(T-type)를 사용하여 공급하였다. 공급 간격은 농가에서 많이 사용하고 있는 300 mm로 정했다. 그리고 토양의 200 mm 깊이를 수평으로 절개하고 수평 확산 거리를 측정하였다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일하게 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤특성이 달라지므로 이를 통한 설계를 하고자 하였다.

사질토에서 지중관수 방법에 따른 습윤특성에 관한 연구

김진현 ( Jin-hyun Kim ),김태욱 ( Tae-wook Kim ),김설하 ( Seol-ha Kim ),이황규 ( Hwang Gyu Lee ),엄덕호 ( Duk-ho Eum ),이상훈 ( Sang-Hun Lee ) 한국농업기계학회 2022 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.27 No.2

최근 기후변화로 인해 물 부족현상이 심각하므로 농업용수를 절감할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다. 노지에서 밭작물을 재배할 경우 대부분 지표관수 방법을 사용하지만 지표관수는 증발로 인한 용수 손실이 30-40% 정도로 알려져 있다. 따라서 물 부족과 노동력 절감 및 생산성 향상을 위해 지중관수 방법이 농가에서 확대되고 있다. 그러나 지중관수는 지표면 관수와 달리 수분의 공급을 육안으로 확인하기 어려운 단점이 있다. 지중관수는 토양 표면의 300-400 mm 하단에 관을 매설해야 하므로 용수의 공급에 대한 수분확산 확인이 매우 어렵다. 따라서 지중관수량을 설정하기 위해서는 작물의 생육시기에 따른 뿌리의 생장과 토양 내부의 수분확산 영역 및 함수비 등이 구명되어야만 가능하다. 본 연구에서는 국내 최초로 지중관수용 2.0 L/h 드리퍼를 개발하여 해외 제품(1.6 L/h용)과 비교분석하기 위해 수행하였다. 토양은 사질토를 대상으로 하였고 지중관수 장치를 200 mm 깊이에 매설하고 용수를 공급하였다. 이때 공급량은 3000 mL로 하고 단위시간당 2 L(N-type)와 1.6 L(T-type)를 사용하여 공급하였다. 공급 간격은 농가에서 많이 사용하고 있는 300 mm로 정했다. 그리고 토양의 200 mm 깊이를 수평으로 절개하고 수평 확산 거리를 측정하였다. 종전에 지중관수 장치가 개발되기 이전에는 지중에 가는 세관을 꽂아 일정량의 관수량을 공급하고 수분이 수평 또는 수직으로 확산되는 형태를 분석하였다. 그러나 최근에 유량 균등성이 확보된 지중관수용 Dripper가 개발되어 실제 지중관수장치의 매설과 동일하게 실험이 가능하였다. 실제 지중관수 장치에 수분을 공급할 경우에는 습윤특성이 달라지므로 이를 통한 설계를 하고자 하였다.