시설재배지와 관행재배지 영양물질 지하침투 모니터링

홍은미 ( Eunmi Hong ),최진용 ( Jin-yong Choi ),강문성 ( Moon-seong Kang ),장정렬 ( Jeong Ryeol Jang ) 한국농공학회 2013 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2013 No.-

우리나라 농업유역의 논, 밭, 과수 및 시설재배지 등에서 다양한 영농이 이루어지고 있으며, 토양침식, 유출, 침투 등의 경로로 영양물질이 배출되고 있다. 특히, 최근 고부가가치 작물 수요 증가로 시설재배지 규모가 증가하고 있어 논과 밭 뿐 아니라 시설재배지에서의 영양물질 관리는 필요하다. 강우가 차단된 시설재배지에서는 내부 환경을 조절하여 일 년에 두 번 이상 영농을 하는데, 필요 이상의 과다 시비 및 관개로 인한 영양물질의 토양 내 집적 및 용탈이 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 시설재배지에서의 관비에 의한 영양물질 지하침투를 분석하고 관행재배지와 비교하기 위하여, 시설재배지 및 관행재배지에 수문 및 수질 모니터링 시스템을 구축하였다. 토양, 토양수, 토양수분, 관개량을 지속적으로 모니터링 하였으며 모니터링 결과 기반 토양 및 토양수의 영양물질 지하침투 경향성을 분석하였다. 관행재배지와 비교하여 시설재배지로 전환시 근군역 토양입자 내 영양물질 집적이 뚜렷하였다. 또한, 토양수 모니터링 결과 관행재배지와 비교하여 하부 토층으로 내려갈수록 영양물질의 토양수 내 농도 및 편차가 크게 나타나 일부 영양물질이 지하로 침투되고 있음이 모니터링 되었다. 본 연구결과를 시설재배지 토양 내 영양물질 침투과정 분석 및 오염부하량모델링 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

시설재배지와 관행재배지 천층지하수 수질특성 모니터링

홍은미 ( Eun-mi Hong ),최진용 ( Jin-yong Choi ),이상현 ( Sang-hyun Lee ),이성학 ( Sung-hak Lee ),장정렬 ( Jeong-ryeol Jang ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

우리나라 농업유역 토지이용을 살펴보면 주로 논, 밭, 과수 및 시설재배지로 구성되어 있으며, 고부가가치 작물 수요 증가로 시설재배지가 차지하는 비율 및 규모가 증가하고 있다. 이러한 농업유역에서 토양침식, 유출, 침투 등의 경로로 영양물질이 배출되고 있다. 특히, 시설재배에서는 일년에 한번 이상의 영농을 하는데, 이에 반해 시비나 관개 가이드라인이 부족하여 과다 관개 및 시비가 이루어지고 있는 실정이다. 게다가 시설재배지 내 토양 집적 뿐 아니라 지하로의 영양물질 용탈이 문제가 되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 시설재배지 우점 지역에서 2010년 하반기부터 천층지하수 수질 및 수위를 모니터링 하였다. 또한, 대부분의 시설재배지가 관행재배지인 논 위에 설치되고 있는 점을 고려하여 논 우점지역에서도 동일하게 모니터링을 하였다. 모니터링 결과, 시설재배지 우점지역에서 관행재배지와 비교하여 천층지하수로의 영양물질 용탈 현상이 뚜렷하였으며, 농도 및 편차도 크게 나타났다. 본 연구결과를 시설재배지 토양 내 영양물질 침투과정 분석 및 오염부하량 모델링 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

오이재배 플라스틱온실의 토양수분 변화 분석

홍은미 ( Eun Mi Hong ),최진용 ( Jin-yong Choi ),남원호 ( Won Ho Nam ),유승환 ( Seung-hwan Yoo ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

시설재배지에서의 관개는 강수를 활용하고 부족분을 공급해주는 노지재배와 달리 작물 재배에 필요한 용수 전량을 인위적으로 공급해야 한다는 측면에서 적절한 물관리가 요구된다. 시설재배지에서는 관개를 통해 작물의 생육에 필요한 용수가 공급되며 이는 토양 내 축적되어 작물의 증발산에 활용된다. 따라서 시설재배지 내의 적절한 물관리를 위해서는 작물의 용수량 소비와 증발산에 의한 토양수분 변화 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대표적인 시설재배 중 하나인 플라스틱 온실 내에서의 작물의 증발산량을 산정하고 이를 기반으로 토양수분 변화를 분석하였다. 용인시 남사면 오이 플라스틱 온실 내 및 시설 외부에 기상자료 자동수집장치를 설치하여 기상자료를 수집하였으며, 이를 활용하여 Penman-Monteith 방법을 이용하여 증발산량을 산정 및 비교하였다. 또한, 플라스틱 온실 내에서 오이 생육에 따른 증발산량 변화를 살펴보고, 유효토층 내에서 토층별 (10, 30, 60, 90 cm) 토양수분을 모니터링 하여 작물의 증발산에 따른 토양수분 특성 및 토층별/생육시기별 토양수분의 변화를 분석하였다. 본 연구에서 산정된 오이 작물 증발산량 및 토양수분 분석 결과는 향후 시설재배지의 관개 계획 및 물관리의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

IT를 활용한 자동관개시설 통합운영프로그램의 개발 및 적용

남원호 ( Won Ho Nam ),최진용 ( Jin-yong Choi ),홍은미 ( Eun Mi Hong ),최순군 ( Soon-kun Choi ),김학진 ( Hak-jin Kim ),정선옥 ( Sun-ok Chung ),한경화 ( Kyung-hwa Han ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

시설재배지의 관개시설은 인공적인 생산기반 및 인위적인 환경/관개 조절이 생산량 결정의 직접적인 요소로 작용하여 정밀한 물관리를 통한 고품질 농산물 생산에 활용된다. 현재 국내에서 활용되고 있는 시설재배지의 자동관개 시스템은 일부 국내제품을 사용하고 있으나 대부분 수입 제품을 사용하고 있어 우리나라의 토양과 작물 및 시설재배 환경을 충분히 반영하지 못하며, 밭과 시설재배를 위한 소규모 정밀 관개 시스템 운영을 위한 통합 운영 체계 개발 연구는 미비하다. 본 연구에서는 자동관개시설 통합운영 시스템을 구현하기 위하여, 시설재배지 내의 통합적인 정보 관리를 위한 IT를 활용한 모니터링 기술, 실시간으로 수집된 기상자료 및 토양수분자료 분석 기술, 관개 제어 및 운영 관리정보 제공을 위한 웹 기반의 정보관리 기술, 정보교환을 위한 네트워크 기술을 구성하고 이를 현장에 적용하였다. 본 연구의 결과는 영농인들과 관개 기술자들에게 자동관개시스템의 설계와 운영에 적용할 수 있는 기술을 제공함으로써 향후 시설재배지의 효율적인 물관리에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

분자기법을 이용한 과채류 시설재배지 토양 내 분포하는 뿌리혹선충의 종 동정

김세종,유용만,황경숙,Kim, Se-Jong,Yu, Yong-Man,Whang, Kyung-Sook 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회지 Vol.53 No.1

국내 과채류 시설재배지 토양 내 분포하는 뿌리혹선충의 계통학적 특성을 조사하였다. 토마토, 오이, 수박, 참외를 재배하는 12개 과채류 시설재배지 토양 내 뿌리혹선충의 밀도를 조사한 결과, 모든 시설재배지 토양에 광범위하게 분포하였으며 토양 300 g 당 평균 $72{\pm}6{\sim}2$, $898{\pm}468$마리로 검출되었다. 시설재배지 토양에서 수집한 뿌리혹선충 2령 유충을 대상으로 PCR-RFLP 계통분석을 수행하였다. 시설재배지 토양에서 분리한 12개 뿌리혹선충의 mtDNA PCR 증폭산물을 대상으로 제한효소 HinfI을 처리한 결과 900, 410, 290 및 170 bp의 DNA 절편 양상을 나타내는 Group A와 900, 700 및 170 bp의 DNA 절편 양상을 나타내는 Group B로 분류되었다. 각 그룹에 속하는 뿌리혹선충의 mtDNA 유전자 염기서열(1,483~1,521 bp)을 결정하여 계통분석한 결과, Group A에 속하는 9개의 뿌리혹선충은 고구마뿌리혹선충(Meloidogyne incognita)과 99.73~99.93%의 상동성을 나타내었고 그리고 Group B에 속하는 3개의 뿌리혹선충은 땅콩뿌리혹선충(Meloidogyne arenaria)과 99.54~99.73%의 상동성을 나타내어 유사한 종으로 확인되었다. In this study, we analyzed the phylogenetic characterization of root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) in soils from fruits and vegetables greenhouses in Korea. Soil samples were collected from 12 greenhouse fields in which tomato, cucumber, watermelon, and Oriental melon were being cultivated. Meloidogyne spp. were detected in all the soil samples at an average number of $72{\pm}6$ nematodes/300 g of soil to $2,898{\pm}468$ nematodes/300 g of soil. Phylogenetic analysis using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism was attempted for the second-stage juveniles (J2) of Meloidogyne spp. collected from the greenhouse soils. Twelve Meloidogyne spp. from the greenhouse soils were classified into two groups by using HinfI digestion of mitochondrial DNA, resulting in 900, 410, 290, and 170 bp fragments (group A) and 900, 700, and 170 bp fragments (group B). Phylogenetic analysis based on mitochondrial DNA sequences (1,483-1,521 bp) showed that nine group A isolates were identified as Meloidogyne incognita (99.73-99.93%) and three group B isolates showed 99.54-99.73% similarity to Meloidogyne arenaria.

고추 시설재배지 토양 내 선충 밀도 분석 및 종 분류

고영진,강헌일,은근,박혜리,허윤정,김동근,최인수 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.04

경상남도 밀양시 3개 면 10개 리 71동의 고추 시설재배지에서 토양을 채집, 선충을 분리하여 토양 내 선충의 밀도 분석 및 종 분류를 실시하여 비교하였다. 밀양 지역의 고추 시설재배지는 연작 기간이 짧게는 2년에서 길게는 20년 고추 재배만을 실시한 지역으로 평균 토양 300cm3당 뿌리혹 선충이 48마리로 경제적 피해 수준이 낮은 선충의 경우 심각한 수준이었으며, 검출율은 56%로 기 보고된 타 작물재배지의 검출율보다 높게 나타났다. 지역별 식물기생선충의 밀도는 무안면 중산리, 부북면 덕곡리, 무안면 모로리, 무안면 무안리, 무안면 사포리, 무안면 고라리, 상남면 오산리, 무안면 연상리, 무안면 내진리, 무안면 정곡리 순으로 나타났다. 이 중 1개의 시설재배지 토양에서 토양 300cm3 당 426마리가 검출되었다. 무안면 고라리 시설재배지에서는 참선충의 밀도가 높게 나타났으며, 무안면 모로리에서는 위축선충류가 발견되었다. 토양의 채취는 1-3월 중 채취한 것으로 생육발달도와 토양온도가 높아지는 6월 중 밀도가 더욱 높아질 것으로 보이며, 식물기생선충에 대한 고추 저항성 품종 개발 및 방제가 시급하다.

물-에너지-식량 넥서스 분석을 위한 시설재배지의 기준작물증발산량과 난방 에너지 부하 관계 분석

김귀훈 ( Kwihoon Kim ),윤푸른 ( Pureun Yoon ),이윤희 ( Yoonhee Lee ),이상현 ( Sang-hyun Lee ),최진용 ( Jin-yong Choi ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

농업 생산물의 경제성을 향상시키기 위해서는 같은 양의 자원을 투입하여 더 많은 작물을 생산하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 자원간의 관계에 대한 분석이 선행되어야 한다. 물-에너지-식량 넥서스는 자원간의 관계에서 상충과 상호작용에 대한 분석을 위해 등장하였다. 본 연구는 시설재배지에서의 실내온도를 모의하고, 이를 바탕으로 기준작물증발산량과 난방에너지 부하를 산정하여 자원간의 관계를 분석하는 것을 목적으로 한다. 시설재배지의 실내온도를 모의하기 위해 van Henten (2009)에 의해 제안된 물리모델을 이용하였다. 기준작물증발산량 산정을 위해 Hargreaves 식을 이용하였고, 난방에너지 부하는 국립농업과학원에서 발간한 온실환경설계기준 (2015)의 난방디그리아워를 통한 산정 방법을 적용하였다. 실내온도 모의는 2011년 1월 27일부터 5월 31일까지 시간단위 자료를 통해 보정하였고, 2012년 2월 18일부터 4월 18일까지 시간단위 자료를 통해 검정하였다. 보정과 검정 결과에 대하여 R², MAE, RMSE를 이용하여 평가하였고, 보정 시 0.69, 2.77, 3.72, 검정 시 0.57, 2.67, 3.86의 값을 보였다. 또한, Hargreaves 식을 통해 산정한 기준작물증발산량을 평가하기 위하여 토마토가 재배된 2012년 7월부터 11월까지 측정된 15분 단위의 토양수분함량 자료를 바탕으로 물수지식을 계산하여 비교하였다. Hargreaves 식과 정강호 (2005) 등이 제안한 시설재배지에서의 작물계수를 이용한 작물증발산량 산정 결과 543mm가 계산되었고, 물수지식을 통한 산정 결과 640mm가 계산되었다. 이 연구의 결과는 지역 단위의 시설재배지에서 자원간의 관계를 평가하여 농업 생산의 경제성과 지속가능성을 향상시키는 데에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

전라북도 시설재배지 토양미생물 분포

안병구 ( Byung Koo Ahn ),김갑철 ( Kab Cheol Kim ),최선우 ( Seon Wu Choi ),정성수 ( Seong Soo Jeong ),원항연 ( Hang Yeon Weon ),이진호 ( Jin Ho Lee ) 한국환경농학회 2013 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2013 No.-

전라북도 시설재배지 토양에 분포하고 있는 미생물 군집을 평가하기 위해 5작물(고추, 토마토, 딸기, 상추, 수박) 25 지점의 토양을 채취하여 물리화학성, Pyrosequencing 분석, Biomass C, Dehydrogenase activity 등을 조사하였다. 조사한 토양의 Biomass C은 165∼1,629 mg/kg 범위였 고, 평균은 604 mg/kg 이었으며, Dehydrogenase activity는 12.3∼169.2 ug TPF/g/24h 범위였고, 평균은 59.4 ug TPF/g/24h 이었다. Biomass C과 Dehydrogenase activity가 토양유기물 함량과의 관계는 각각, Y=10.1X-36(r=0.645***), Y=2.44X-31.8(r=0.513***) 관계식으로 정의 관계를 보였다. Pyrosequencing 분석결과 분석 염기서열수는 평균 4,518개였고, 종류는 631종이었다. 종풍부도 추 정치를 전국평균과 비교한 결과 Chao, Ace 추정치는 높았고, 다양성 지수의 Shannon 값은 전국 평균과 같았지만, Tnvsimpson 값은 낮았다. 조사한 세균의 우점 문(phylum) 수준의 상대풍부도는 Proteobacteria 32.2%, Actinobacteria 18.4%, Unclassified 16.0%, Firmicutes 8.4%, Acidobacteria 7.3% 등이 분포하고 있었다. 조사지점의 작물분포는 고추 3, 토마토 10, 딸기 3, 수박 6, 상추 3 이었다. 작물별 세균 종수는 딸기>상추>고추>토마토>수박 순이었고, 딸기 재배지에서 종풍부도 Chao 3,038, Ace 6,301, 다양성지수 Shannon 6.45, Invsimpson 802로 가장 높았고, 수박재배지에 서 종풍부도 Chao 1,550, Ace 2,731, 다양성지수 Shannon 5.9, Invsimpson 272로 가장 낮았다. 조사지점의 토성은 미사질양토 12지점, 사양토와 양토가 각각 5지점, 미사질양토가 3지점이었고, 토성별 미생물 종수는 양토가 664종으로 가장 많았고, 미사질양토가 585종으로 가장 낮았다. 종풍 부도와 다양성지수 역시 양토가 가장 높았다.

중부지역 과채류 시설재배지의 뿌리혹선충과 뿌리썩이선충 감염실태와 발생 분포

이재국,고형래,김세종,박병용 한국응용곤충학회 2014 한국응용곤충학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.04

중부지역(강원도, 경기도, 충청도) 오이, 토마토, 딸기 등 시설재배지 주산단지에서 2013년에 120점의 토양을 채집하여 식물기생선충의 감염 실태를 조사한 결과 뿌리혹선충(Meloidogyne spp.)은 53%의 높은 검출율을 보였으며, 뿌리썩이선충 (Pratylenchus spp.)은 21%의 검출율을 보였다. 주요 작물별 뿌리혹선충과 뿌리썩이선충의 발생실태는 오이재배지 41점의 토양에서 뿌리혹선충은 56%, 뿌리썩이선충은 5%의 검출율을 보였으며, 토마토재배지 40점의 토양에서 뿌리혹선충은 58%, 뿌리썩이선충은 30%의 검출율을 보였으며, 딸기재배지 27점의 토양에서 뿌리혹선충은 44%, 뿌리썩이선충은 41%의 검출율을 보였다. 조사 지역별로 뿌리혹선충의 검출율은 8~100%, 뿌리썩이선충은 0~54%로 차이를 보였으나, 시설재배지중 장기연장 재배하는 작물(딸기)과 봄재배에 이어 가을재배를 하는 작물(오이, 토마토)을 10년 이상 이어짓기하는 지역에서 검출율과 발생밀도가 높게 나타났다. 발생 지역별로 채취한 14점의 뿌리혹선충을 PCR-RFLP 분석을 통해 종 동정을 실시한 결과 M. incognita가 87%, M. arenaria가 13% 분포하였다.

전라북도 시설재배지 토양의 물리화학적 특성

안병구 ( Byung-koo Ahn ),고도영 ( Do-young Ko ),이창규 ( Chang-kyu Lee ),김진호 ( Jin-ho Kim ),송영주 ( Young-ju Song ) 한국환경농학회 2016 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2016 No.-

전라북도 시설재배지 토양의 물리화학적 특성을 조사하기 위해 도내 14개 시.군을 대상으로 작물 재배면적에 따라 130지점을 선정하고 표토와 심토의 물리성과 화학성을 조사하였다. 조사대상 지점의 재배작물은 21종이었고, 작물별로 분류해보면 과채류 93, 경엽채소류 21, 서류 7, 인경채류 5, 근채류와 곡류가 각각 2종이었다. 시설재배지 표토는 용적밀도 1.17 g/cm3, 공극률 55.7%, 수분함량 23.6%이었고, 심토는 용적밀도 1.39 g/cm3, 공극률 47.5%, 수분함량 22.6%를 보였다. 토성분포는 양토 43.8%, 미사질양토 33.1%, 사양토 16.2%로 대부분을 차지하였고, 사질식양토와 미사질식 양토가 각각 4.6, 2.3%이었다. 토양 pH는 6.3으로 적정범위(6.0~7.0)에 분포하고 있었으며, EC는 평균 3.03 dS/m로 적정범위(2 dS/m 이하)보다 높았지만, 분포범위는 0.34~16.38 dS/m로 조사지점에 따라 큰 차이가 있었다. 유기물함량은 43 g/kg으로 적정범위(25~35 g/kg) 보다 높았고, 유효인 산함량은 890 mg/kg으로 적정범위(300~550 mg/kg) 보다 높았으며, 적정범위보다 낮은 지역은 7.7%, 과잉 지역은 62.3%로 나타나 시설내 인산축적량이 많은 것으로 나타났다. 치환성 K+은 1.17 cmolc/kg로 적정범위(0.5~0.8 cmolc/kg)의 2배 수준을 보였고, 치환성 Ca2+은 4.88 cmolc/kg으로 적정범위(5.0~6.0 cmolc/kg)보다 낮았으며, 치환성 Mg2+은 2.16 cmolc/kg로 적정범위(1.5~2.0 cmolc/kg)보다 약간 높았다. 질산태질소는 170 mg/kg으로 적정범위(70~200 mg/kg)내에 분포하고 있었다. 2012년 조사결과(pH 6.4, EC 4.3 dS/m, 토양유기물 38 g/kg, 유효인산 971 mg/kg, 치환성 K+ 1.8 cmolc/kg, 치환성 Ca2+ 11.5 cmolc/kg, 치환성 Mg2+ 4.5 cmolc/kg)와 비교해보면 토양유기물함량을 제외하고 모두 감소한 것으로 조사되어 도내 시설재배지 토양관리를 위해 적절한 시비가 이루어지고 있음을 알 수 있었다.