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.

시설풋고추 재배에서의 지중관수 및 공기주입 효과

권준국(Joon Kook Kwon),강남준(Nam Jun Kang),조명환(Myeomg Whan Cho),강윤임(Yun Im Kang),박경섭(Kyoung Sub Park),이재한(Jae Han Lee) (사)한국생물환경조절학회 2009 생물환경조절학회지 Vol.18 No.3

지표관수와 비교하여 지중관수 및 지중관수 시 공기주입의 효과를 검토하고자 ‘녹광’ 풋고추를 온실 내에서 토양재배(silty loam) 하여 관수효율, 토양특성, 과실 생육 및 수량 등을 조사하였다. 관수방법은 관수호스를 이랑당 2열 배열하되 지표관수는 토양표면, 지중관수는 지표 20㎝ 아래에 설치하였고, 공기주입은 air compressor를 이용하여 낮 동안에 시간당 3분간 주입하였다. 관수는 콘트롤러, 전자식 토양수분장력센서 등을 이용, 토양수분에 기초한 자동관수를 실시하였는데, 관수개시점은 -20㎪, 관수종료점을 -10㎪로 설정하여 관리하였다. 그 결과, 토향수분의 감소속도가 지표관수에 비해 지중관수와 지중관수 + 공기주입이 늦었으며, 관수량도 지중관수가 지표관수에 비해 지표면에서의 증발 감소 등으로 약 30% 적었다. 표토층의 EC 및 무기이온함량은 지표관수에 비해 지중관수나 지중관수 + 공기주입이 낮은 수준이었다. 뿌리의 발달은 지표관수에 비해 지중관수+공기주입한 것이 가장 좋았는데, 특히 뿌리가 길고 세근의 발달이 많았다. 이로 인해 풋고추 수량이 지표관수에 비해 지중관수가 22%, 지중관수 + 공기주입이 30% 각각 증가되었다. 'Nokkwang' green pepper plants were grown in soil system (silty loam with pH 6.5) under the greenhouse, to determine the effects of subsurface drip irrigation (SDI) and subsurface drip irrigation plus aeration (SDIA) into root zone comparing with conventional surface drip irrigation (DI) in terms of water use efficiency, soil properties, and growth and fruit yield. Two drip lines per crop row were layed on the soil surface in DI system, buried at a depth of 20㎝ below the soil surface in SDI system, and also buried at a depth of 20㎝ below the soil surface and aerated for 3minutes a hour during the daytime (08:00~19:00) by a air compressor in SDIA system. A automatic irrigation with starting point of -20㎪ and ending point of -10㎪ based on soil moisture contents was applied by controllers and electronic vacum soil moisture sensors. Reduction in soil moisture contents was delayed in SDI and SDIA, compared to Dr. Irrigation amount applied in pepper cultivation was around 30% less in SDI than in Dr. Electric conductivity and nitrate nitrogen content in the surface soil grown green pepper were significanly lowered in SSDI and SDIA, compared to Dr. Better development of root system was observed in SDIA and SDI than in Dr. Results showed that pepper fruit yield increased by 30% in SDIA and 22% in SDI in comparision with DI.

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.

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.

유량 균등성 및 복합기능을 가진 지중관수용 드리퍼의 개발

김진현,김태욱,김설하,이황규,엄덕호,이상훈 경상대학교 농업생명과학연구원 2022 농업생명과학연구 Vol.56 No.3

지중관수에 의한 밭작물의 농업용수는 30%이상 절감되고 가용용수량도 지표면 관수에 비해 2배 이상의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이것은 수분을 지중에 공급하므로 증발산으로 인한 손실을 줄일 뿐만 아니라 지중의 확산 체적을 넓혀 지표면에 비해 수분공급 효과를 높일 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 관수 노동력도 절감되므로 최근 지중관수 장치의 보급이 확산되고 있는 추세이다. 그러나 우리나라는 아직까지 지중관수 장치가 개발되지 않아 농민들은 수입품 자재에 의존하고 있는 실정이다. 지중관수 장치는 3가지 중요한 기능을 가지고 있다. 첫 번째는 공급압력 100-400 kPa 사이에 유량 오차가 5-10% 범위에서 균등해야 하고, 두 번째는 토양속에서 수분을 공급하므로 뿌리가 토출구 속으로 들어가 내부의 관수구가 막히지 않아야 한다. 세 번째는 용수 공급을 중단했을 때, 관수구에서 누수가 되지 않도록 설계⋅제작되어야 한다. 또한 지중에 수분을 공급하므로 지표면 관수와 달리 이상 유무에 대해 확인하기 어려운 점이 있기 때문에 장치의 신뢰성이 높아야 한다. 따라서 지중관수 장치의 핵심은 3가지 기능을 가진 드리퍼의 개발이 우선되어야 가능하다. 유량의 균등성을 유지하는 것은 드리퍼 내부에 압력보상 기술(pressure compensation technology)에 의해 좌우된다. 드리퍼는 outer, lower insert 및 upper insert의 구성요소로 이루어져 있고, 내부에 압력조정 기능 즉, 밸브의 역할을 하는 실리콘이 내장되어 있다. 드리퍼가 유량 균등성, 뿌리 막힘 및 역류방지 기능을 수행하기 위해서 약 10가지의 설계변수를 고려해야 한다. 특히 드리퍼에서 유량이 가장 먼저 통과하는 outer의 원추 높이와 실리콘 경도는 유량 균등성에 미치는 영향이 가장 클 뿐만 아니라 공급유량의 중지 시에는 역류방지의 기능도 동시에 하게 된다. 본 연구에서 개발된 지중관수용 드리퍼의 유량 균등성은 95%를 목표로 하였다. 또한 국내서 개발한 4종의 개발품과 2종의 해외 제품을 대상으로 뿌리 침투 장면도 확인하였고, 역류 방지기능에 대해서는 관수중단점 압력 29 kPa에서 관수가 중단되는 것으로 나타나 성능이 우수한 것으로 판단되었다. The underground irrigation can reduce the agricultural water of field crops by 30%, and the available water volume by twice also, compared to the ground irrigation methods. This is because it supplies water to the crops directly without environmental evaporation loss, and it also effectively diffuses the water underground. In addition, due to the effective labor cost reduction, recently the underground irrigation devices have been employed in various crops and fields. However, in Korea, the irrigation system and its market have not matured enough, so farmers are relying on imported materials rather than domestic goods. In this study, as a domestic production challenge for the underground irrigation system, we tested the pilot samples of the dripper to optimize the detailed design of the irrigation devices to meet the irrigation system’s standards. In general, the underground irrigation system requires three important functions: uniform water supply under 100-400 kPa by pressure compensation, prevention of crop root invasion into the device, and prevention of the water leakage after halting the water supply. To satisfy the above requirements, careful design work of the detailed factors of irrigation systems through a parametric study should be carried out. In this study, we reported the performance of the developed irrigation drippers, and they were compared with the commercial goods from oversea brands. As the results, the developed drippers shows 95% of water supply uniformity under the pressure range (100-400 kPa), anti-leakage performance at the 29 kPa.

사양토 조건에서 지중점적 관수・관비 처리가 감자 생육 및 수량에 미치는 영향

문석주,윤을수,오승가,노일래,조영손 경상국립대학교 농업생명과학연구원 2023 농업생명과학연구 Vol.57 No.2

There is an increasing interest in subsurface drip irrigation as one of the practices to efficiently solve problems associated with agriculturalwater shortage due to global warming and declining soil fertility. However, our understanding of subsurface irrigation effects on domesticfood crop, especially when combined with subsurface fertigation is still limited. We measured the growth characteristics and yieldcomponents of potatoes (Solanum tuberosum L.) under subsurface drip irrigation and fertigation (SSF), compared with conventional surfaceirrigation and fertigation (CF). For SSF drip pipes (Ø 14.10 ㎜, 1.6 L h-1) were placed with the depth of 40 ㎝. The pipeline intervals were 80 ㎝ at the experiment farm of Gyeongsang National University. The recommended fertilizer rate for potatoes (N-P-K : 100-88-130㎏ ha-1) was split-applied with N-P-K : 50-48-90 kg ha-1 before sowing, the remaining amount (N-P-K: 50-40-40 kg ha-1) was supplya tuber formation stage and enlargement stage with subsurface drip fertigation. Plant length was found to be the longest by SSF. but,while stem diameter was the thickest under CF. Total yield and marketable tuber yield were 38.6 FW Mg ha-1 and 27.4 FW Mg ha-1,respectively, under CF, which were greater by 14.0% and 20.8% compared to those under SSF. Water distribution measured acrossa soil profile down to 80 ㎝ ranged from 10% to 35% following subsurface drip irrigation, that the dominant gravitational movementof water from the subsurface irrigation depth campared to moving from dripping point to soil surface by capillary diffusion of water. The growth characteristics and water movement suggest that further research in subsurface irrigation system is needed to increase waterirrigation efficiency and crop productivity in sandy loam soil. 지중점적 관수・관비 시스템은 지구온난화로 인한 물 부족과 낮은 토양비옥도 문제에 대응하기 위한 효율적인 방법의 하나로 주목받고있다. 그러나, 국내 식량작물에 대한 지중점적 관수 효과, 특히 지중점적 관비와의 결합에 대한 이해와 관련 시스템 개발은 여전히 미미하다. 본 연구에서는 기존의 표면 관수 및 시비(CF)와 비교하여 지중점적 관수 및 관비 처리(SSF)에 따른 감자(Solanum tuberosum L.)의성장 및 수량 특성을 측정하였다. 지중점적 처리를 위해, 경상국립대학교 실험 포장(583 m2)에서 점적관(Ø 14.1 ㎜, 1.6 L h-1)을 80㎝ 간격으로 깊이 40 ㎝에 매설하였다. 감자의 표준 시비량(N-P-K: 100-88-130 ㎏ ha-1) 중 일정량 기비(N-P-K: 50-48-90 ㎏ ha-1)후, 잔여 시비량인 N-P-K: 50-40-40 kg ha-1을 괴경형성기와 괴경비대기에 절반씩 나누어 관비하였다. 감자 생육 특성 중 초장은 지중점적처리구에서 가장 길게 나타났으나, 경직경은 대조구에서 가장 두껍게 나타났다. 총 수량과 상서용 수량은 각각 대조구에서 38.6 Mgha-1, 27.4 Mg ha-1로 지중점적처리구와 비교하여 총 수량은 14.0%, 상서용 수량은 20.8% 높게 나타났다. 지중점적 관수 후 깊이 80㎝까지의 토양 단면조사에 따른 수분 분포는 10~35%의 수분함량을 보였으며, 모세관 확산 현상에 의해 중력으로 인한 수분의 하강이우세하게 나타났다. 따라서, 사양토 조건에서 지중점적관수・관비 처리에 따른 감자의 생육과 물의 이동은 투입비용과 에너지 효율성을고려한 작물 생산성을 높기기 위해 지중점적 관수시스템, 매설 깊이나 관수방법 등에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

노지 밭작물 관·배수 통합 자동제어 물관리 기술 적용 효과

정기열(Kiyuol Jung),전현정(Hyenchung Chun),이상훈(Sanghun Lee),공동혁(Donghyeok Gong) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

노지 밭작물 재배에서 효율적인 관개 및 배수관리는 중요한 재배관리 요소이며, 작물생육과 생산성에 대한 주요 환경적 요인이다. 우리나라 연 강수량은 6∼8월 사이에 집중되어 침수와 토양 과습에 의한 습해와 이상기상에 따른 반복적인 밭작물 가뭄피해 발생으로 노지 밭작물의 생산성 변동이 심화되고 있는 실정이다. 또한 현재까지 노지 밭작물의 물관리 기술은 습해 예방을 위한 암거(暗渠)배수와 가뭄피해 예방을 위한 자동관개 기술이 각각 별도의 기술이 개발되었으나, 습해와 관수를 동시에 관리할 수 통합한 물관리 기반기술 개발은 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 노지 밭작물의 안정적인 생산을 위한 관수와 배수를 동시에 제어 할 수 있는 관·배수 통합 자동화 기반 기술 개발하고자 수행하였다. 본 시험은 세 가지 물관리 방법 (i) 지중점적 관개(SDI) (ii) 무굴착 암거배수(SD) (iii) 관·배수 통합(지중점적관개 + 무굴착 암거배수)를 비교하기 위해 국립식량과학원 남부작물부 시험포장에서 수행하였다. 시험 토양은 모래 58.5%, 미사 31.9%, 점토 9.6%의 사양토이었다. 시험작물은 콩(Glycine max L.)을 대상으로 물관리 방법에 따른 생육반응을 평가하였다. 지중점적관개는 점적공 간격 20cm, 유출량 2.3L/hr의 압력보상형(pressure compensation) 점적관을 사용하여 1.2m 간격으로 땅속 40cm 깊이에, 땅속배수는 굴삭기 부착형 매설기를 이용하여 랩핑 암거관(Ø50mm)를 땅속 80cm 깊이에 2.4m 간격으로 각각 매설하였다. 또한 관·배수 통합 물관리(지중점적관개 + 무굴착 암거배수)는 지중점적관관 암거배수관을 교차로 시공하여 시험하였다. 토양수분 함량은 Electrical Capacitance 방식의 층위별 수분측정센서(Easy AG50-5Wire, Sentek Pty Ltd.)를 설치하여 토양의 깊이에 따라 10cm 단위로 0∼50 cm까지 1시간 간격으로 토양수분을 측정하였다. 자동관개는 근권층의 포장용수량 기준 토양수분 함량(용적수분 25%, VWC)에 설정하여 이보다 낮으며 자동 관개되도록 시스템을 프로그램화하여 실시하였다. 물관리 방법에 따른 토양수분 및 수분장력 변화, 일평균 관개량, 한발누적일수(초기위조점 이하 수분함량 누적일수) 등 관개효율을 각각 분석하였다. 물관리 방법에 따른 근권층의 일평균 토양수분 함량을 기준으로 평균 수분함량은 조사한 결과 대조구(무관개) 36.9%, 암거배수 29.8%, 지중관개 42.5%, 관·배수 통합 44.2%로 각각 조사되었으며, 한발누적일수는 대조구(무관개) 18일, 암거배수 15일이었고 지중관개와 관·배수 통합관리에서는 관측되지 않았다. 또한 토양 수분장력은 대조구(무관개) -76.3kPa, 암거배수 -87.8kPa, 지중관개 –5.1kPa, 관·배수 통합 –9.0kPa로 나타났다. 이러한 결과로 암거배수 처리구에서는 배수로 토양수분이 낮게 유지되었고, 지중관개에서 강우에 의해 토양수분이 높게 유지되었다. 반면 관ㆍ배수 통합관리에 관수와 배수관리로 암거배수와 지중점적 관개 처리에 비해 토양수분 변이가 낮고 안정적 토양수분 유지가 가능하였다.

지중관비시스템에 의한 양액 질소의 유출농도 변화 균일성 평가

공동혁 ( Donghyeok Gong ),이상훈 ( Sanghun Lee ),전현정 ( Hyenchung Chun ),최영대 ( Young Dae Choi ),정기열 ( Kiyuol Jung ) 한국농공학회 2020 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2020 No.-

지중점적관개 및 관비시스템은 수자원의 효율적인 이용이 가능하며, 양분 유실을 줄여 양·수분 이용효율 증대가 가능하다. 또한, 지중점적 관비기술을 이용하면 자동으로 비료를 공급해 필요 노동력과 양분 공급 비용을 줄일 수 있다. 하지만, 우리나라의 노지 밭작물 재배에서 지중관개시설을 이용한 관비공급에 대한 연구는 많지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 지중관비시스템 거리별 양액 질소의 거리별 유출량의 농도 균일도와 관비공급에 따른 점적관의 막힘을 방지하기 위한 관세척 효과를 평가하기 위하여 수행되었다. 본 시험은 국립식량과학원 남부작물부내 시험온실에서 수행되었으며, 지중점적관은 점적공 간격 30cm, 점적당 물 유출량 1.6L/h인 N사의 압력 보상형 점적관을 설치하여 시험하였다. 질소 관비는 물 150L에 요소비료 300g을 녹여 정량펌프(solenoid metering pumps, max capacity 75mL/min, 행정수 100%)로 3분부터 18분까지 관비액을 공급하였고, 정량 펌프로부터 거리별(1m, 25m, 49m)로 250ml 용기에 3분씩(총 45분, 15번) 관비액을 받아 질소의 유출농도를 킬달법으로 분석하였다. 정량 펌프에서 거리별 관비 공급에 따른 양액 질소의 유출량과 농도는 균일하게 나타났다. 1m, 25m, 49m에서 질소 총 유출량은 각 850, 855, 861mg으로 점적관의 거리에 따라 유의성을 보이지 않았다. 또한, 1m, 25m, 49m에서 3분간 질소의 최고 유출 농도는 각 2176, 2190, 2184 mg/L 로 점적관의 거리에 따라 유의성을 보이지 않았다. 그러므로, 각 거리별 질소 유출량이 동일한 것으로 판단된다. 점적관 거리와 시간에 따른 질소 유출량 변화를 보면 1m, 25m에서 양액주입 3분 후 일정한 값을 나타냈고, 49m에서는 9분 후 일정한 값을 나타냈다. 또한, 모든 거리에서 양액 내 질소의 양은 12분간 일정했다. 거리별 관비 공급에 따른 점적관 세척시간은 1m, 25m, 49m 각 3분, 5분, 12분 추가 관수했을 때 초기 양액질소의 농도 값과 유사했다. 이상의 결과는 거리에 관계없이 동일한 양ㆍ농도의 비료를 공급한 것을 나타낸다. 또한, 관세척을 위해 50m 관비 시 양액 공급 정지 이후 12분 동안 관수공급이 필요하다. 본 연구의 결과는 지중점적관 관 기준설정에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

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.