생육모의 연구에 의한 한반도에서의 기후변화에 따른 벼 생산성 및 적응기술 평가

이충근 ( Chung Kuen Lee ),김준환 ( Jun Whan Kim ),손지영 ( Ji Young Shon ),양운호 ( Woon Ho Yang ),윤영환 ( Young Hwan Yoon ),최경진 ( Kyung Jin Choi ),김광수 ( Kwang Soo Kim ) 한국농림기상학회 2012 한국농림기상학회지 Vol.14 No.4

Air temperature in Korea has increased by 1.5oC over the last 100 years, which is nearly twice the global average rate during the same period. Moreover, it is projected that such change in temperature will continue in the 21st century. The objective of this study was to evaluate the potential impacts of future climate change on the rice production and adaptation methods in Korea. Climate data for the baseline (1971~2000) and the three future climate (2011~2040, 2041~2070, and 2071~2100) at fifty six sites in South Korea under IPCC SRES A1B scenario were used as the input to the rice crop model ORYZA2000. Six experimental schemes were carried out to evaluate the combined effects of climatic warming, CO2 fertilization, and cropping season on rice production. We found that the average production in 2071~2100 would decrease by 23%, 27%, and 29% for early, middle, and middle-late rice maturing type, respectively, when cropping seasons were fixed. In contrast, predicted yield reduction was ~0%, 6%, and 7%, for early, middle, and middle-late rice maturing type, respectively, when cropping seasons were changed. Analysis of variation suggested that climatic warming, CO2 fertilization, cropping season, and rice maturing type contributed 60, 10, 12, and 2% of rice yield, respectively. In addition, regression analysis suggested 14~46 and 53~86% of variations in rice yield were explained by grain number and filled grain ratio, respectively, when cropping season was fixed. On the other hand, 46~78 and 22~53% of variations were explained respectively with changing cropping season. It was projected that sterility caused by high temperature would have no effect on rice yield. As a result, rice yield reduction in the future climate in Korea would resulted from low filled grain ratio due to high growing temperature during grain-filling period because the CO2 fertilization was insufficient to negate the negative effect of climatic warming. However, adjusting cropping seasons to future climate change may alleviate the rice production reduction by minimizing negative effect of climatic warming without altering positive effect of CO2 fertilization, which improves weather condition during the grain-filling period.

구두발표 5 분과 ; 농업모형 : 생육온도에 따른 벼의 출엽양상과 출엽속도 추정모델

이충근(Chung Kuen Lee),이변우(Byun Woo Lee),윤영환(Young Hwan Yoon),신진철(Jin Cheol Shin) 한국농림기상학회 2001 학술발표논문집 Vol.- No.-

경험적 벼 작황예측 방법에 대한 소개와 원격탐사를 이용한 예측과의 비교

김준환,이충근,상완규,신평,조현숙,서명철,Kim, Junhwan,Lee, Chung-Kuen,Sang, Wangyu,Shin, Pyeong,Cho, Hyeounsuk,Seo, Myungchul 대한원격탐사학회 2017 大韓遠隔探査學會誌 Vol.33 No.5

본 총설에서는 작황조사 시험을 활용한 통계적 작황예측 방법에 대해 소개하고 이를 원격탐사를 이용한 방법과 비교하였다. 17개 지역에서 이루어지는 작황조사시험 기반으로 작황조사시험의 수량구성요소 중 등숙률을 일사량과 선형회귀식으로 예측하고 면적당 영화수는 작황조사의 실측값을 활용하여 수량을 재구성하는 방법으로 예측 결과를 얻어진다. 예측 결과는 비교적 정확하였는데 지난 2010년부터 2016년까지 가장 적은 오차는 1 kg/10a였으며 가장 큰 편차는 19 kg/10a 이었다. 크게 편차가 발생한 이유는 태풍에 의해 피해 때문이었다. 즉 작황조사를 이용한 통계적 방법은 재해에 의한 공간변이를 충분히 반영하지 못하는 약점이 있다. 반면 원격탐사는 이러한 재해에 의한 공간적 변이를 보다 잘 설명할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 벼의 생육상황에 큰 문제가 없는 경우에는 두가지 접근법 모두 유효하고 재해가 발생하였을 때는 원격탐사가 더 정확할 수 있을 것으로 보인다. This review introduces the empirical approach of rice yield forecasting and compares it with remote sensing approach. The empirical approach, was based on the results of the rice growth and yield monitoring experiment in 17 sites, estimated rice yield by recombination of yield components. The number of spikelet per unit area was from results of experiment sites and grain filling rate was estimated from linear regression with sunshine hours. The estimation results were relatively accurate from 2010 to 2016. The smallest error was 1 kg / 10a and the largest error was 19 kg / 10a. The largest error was caused by the typhoon. The empirical approach did not fully reflect the spatial variation caused by disasters such as typhoon or pest. On the other hand, remote sensing could explain spatial variation caused by disasters. Therefore, if there are not any disaster in rice field, both approaches are valid and remote sensing will be more accurate when any local disaster occurs.

작물모형 평가를 위한 통계적 방법들에 대한 비교

김준환 ( Jun Hwan Kim ),이충근 ( Chung Kuen Lee ),손지영 ( Ji Young Shon ),최경진 ( Kyung Jin Choi ),윤영환 ( Young Hwan Yoon ) 한국농림기상학회 2012 한국농림기상학회지 Vol.14 No.4

The objective of this short communication is to introduce several evaluation methods to crop model users because the evaluation of crop model performance is an important step to develop or select crop model. In this paper, mean error, mean absolute error, index of agreement, root mean square error, efficiency of model, accuracy factor and bias factor were explained and compared in terms of dimension and observed number. Efficiency of model and index of agreement are dimensionless and independent of number of observation. Relative root mean square, accuracy factor and bias factor are dimensionless and not independent of number of observation. Mean error and mean absolute error are affected by dimension and number of observation.

기후변화에 따른 작물의 수량 예측을 위한 시스템 요구도 분석

김준환 ( Jun Hwan Kim ),이충근 ( Chung Kuen Lee ),김현애 ( Hyun Ae Kim ),이변우 ( Byun Woo Lee ),김광수 ( Kwang Soo Kim ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.1

온실가스 증가로 인한 기후변화는 농업 생태계에 다양한 경로로 영향을 미쳐 작물 생산에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 농업 생태계는 생물, 기후, 토양 및 경제 환경이 서로 복잡하게 연결되어 있어 개별 분야에 초점을 맞춘 적응 대책들은 농업 부문 내 다른 영역에 의도하지 않은 파급 효과를 초래할 수 있다. 기후변화 조건에서 복잡한 농업 생태계의 상호작용을 고려하면서 최적의 작물 생산성을 유지하기 위해 개별분야별 모델을 연계한 통합 예측 시스템 구축이 요구된다. 이러한 통합시스템을 구축하기 위해서는 단계적 접근이 필요하다. 국내에서 사용되고 있는 모델들은 통합시스템에 적합하도록 설계된 것이 아니기 때문에, 이를 위한 모델의 재개발이 필요하다. 농업생태계 감시를 위한 수퍼사이트와 위성사이트의 구축을 통해 장기간 작물 생육 자료를 확보하고 이를 개별 분야 모델의 개선에 활용할 수 있다. 모델 대상의 추상화와 상속과정을 통해 보다 유연한 형태의 통합 모델의 모듈 개발이 가능할 것이다. 마지막으로, 농업분야는 사회경제적인 요인에 지대한 영향을 받기 때문에, 농업생산과 경제분야가 연계될 수 있는 통합 시스템 구축이 바람직 할 것 이다. Climate change caused by elevated greenhouse gases would affect crop production through different pathways in agricultural ecosystems. Because an agricultural ecosystem has complex interactions between societal and economical environment as well as organisms, climate, and soil, adaptation measures in response to climate change on a specific sector could cause undesirable impacts on other sectors inadvertently. An integrated system, which links individual models for components of agricultural ecosystems, would allow to take into account complex interactions existing in a given agricultural ecosystem under climate change and to derive proper adaptation measures in order to improve crop productivity. Most of models for agricultural ecosystems have been used in a separate sector, e.g., prediction of water resources or crop growth. Few of those models have been desiged to be connected to other models as a module of an integrated system. Threfore, it would be crucial to redesign and to refine individual models that have been used for simulation of individual sectors. To improve models for each sector in terms of accuracy and algorithm, it would also be needed to obtain crop growth data through construction of super-sites and satellite sites for long-term monitoring of agricultural ecosystems. It would be advantageous to design a model in a sector from abstraction and inheritance of a simple model, which would facilitate development of modules compatible to the integrated prediction system. Because agricultural production is influenced by social and economical sectors considerably, construction of an integreated system that simulates agricultural production as well as economical activities including trade and demand is merited for prediction of crop production under climate change.

UAE 물절약 벼 재배를 위한 토양개량처리 적용성 평가

정강호(Kangho Jung),이광승(Kwangseung Lee),오양열(Yangyeol Oh),이충근(Chung Kuen Lee) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

UAE와 농업협력의 일환으로 사막 벼 재배연구를 추진하고 있다. 대상 지역은 칼슘이 많은 알칼리성 사질토양이기 때문에 벼 생육에 적합하지 않을 뿐만 아니라 사막 특성상 물절약 재배가 요구된다. 해당토양에서는 일반적인 물절약 벼 재배법인 호기적 벼 재배시 암모니아 휘산, 칼륨 결핍 등 알칼리토양 양분장해의 발생 가능성이 높다. 이러한 문제를 극복하기 위해 벼를 고랑에 심고 고랑만 담수하는 형태의 물절약 재배(고랑재배)가 제안되었으나 투수성이 큰 사질토양에서는 담수를 유지하기 위한 토양개량이 필요하다. 본 연구에서는 석비레에 탄산칼슘을 섞어 인위적으로 칼슘기반 알칼리성 사질토양을 조성하여 고랑재배 및 토양개량에 따른 용수절감 효과와 벼 생육특성을 평가하였다. 시험은 국립식량과학원 광활시험지 온실에서 수행하였다. 1/5000 와그너 포트에 포트당 2주, 주당 3본씩 이앙한 후 담수재배+불투수(PP), 고랑재배(F), 고랑재배+불투수(FP), 고랑재배+객토(벤토나이트 10%)(FB)의 4처리를 5반복하였다. 물소모량은 PP 9.6 mm day<SUP>-1</SUP>, 고랑재배(F, FP, FB) 5.4∼5.5 mm day<SUP>-1</SUP>로 고랑재배시 43%의 물을 절감하였다. 이는 1일 투수량 10 mm를 가정 시 72% 절감에 해당하는 수준이다. 이앙 50일 후 본당 분얼수는 PP, F, FP, FB가 각각 5.3±2.0, 1.5±0.9, 2.3±0.5, 1.6±0.2로 고랑재배시 분얼수가 현저하게 적었다. 수확시 생체중은 61.7±19.8, 23.5±15.1, 26.4±11.4, 25.7±4.2 g pot<SUP>-1</SUP>, 이삭수는 20.0±8.6, 6.6±6.4, 9.0±5.3, 6.4±0.5 pot<SUP>-1</SUP>로 분얼수가 많은 PP에서 현저히 크게 나타났다. 정조중은 7.0±5.1, 2.5±4.1, 5.9±4.0, 5.5±1.5로 PP를 기준으로 F, FP, FB가 36, 84, 79% 수준이었고 이삭당 정조중은 0.6±0.5, 0.6±0.6, 1.0±0.7, 1.8±0.5 g으로 FB에서 PP보다 유의하게 컸다. 이는 물절약 재배시 분얼이 감소하기 때문에 파종량 증가가 필요하며 유사한 이삭수가 형성되는 조건에서는 투수성을 낮추면서 양수분보유능을 높이는 점토 객토가 벼 수량 확보에 유리하다는 것을 암시한다.

높은 토양 pH에서 벼 재배시 질소원별 질소 흡수

김유학(KimYoo-Hak),황무성(Mooseong Hwang),정강호(Kangho Jung),이태구(Tae-Gu Lee),이충근(Chung-Kuen Lee) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11

NH₄<SUP>+</SUP>는 pH가 높아지면 NH₃로 휘산이 일어나므로 토양 pH가 높아지면 벼의 질소흡수가 어려워진다. 토양이 담수가 되면 휘산된 NH3는 관개수에 용해되고 담수된 물의 pH가 낮으면 이 중 일부가 해리되면서 벼가 흡수할 수 있지만 밭 상태에서는 질소의 공급이 어려워진다. 국립식량과학원 간척지광활시험지의 구내포장 온실에서 시험구당 면적이 3m×4m인 시험구 10개를 배치하고 모든 시험구를 pH는 9.0 이상으로 조절하였으며 기비는 11 kgN/10a의 50%를 복합비료(21-17-17)로 준 다음 9개 구는 6월 29일 30cm×15cm 간격으로 아세미 품종을 이앙하고 1개구는 나지상태로 유지하였다. 관개수는 벼 요수량 211에 해당되는 양을 7:00, 9:00, 12:00, 15:00, 19:00, 21:00, 24:00, 03:00의 8회에 걸쳐 자동으로 나누어 주면서 출수기 이후에는 매주 1회 구당 240 L를 추가로 공급하는 밭 상태로 재배하면서 벼 주요 생육시기에 주는 질소비료의 효과를 토양의 pH와 벼 생육으로 검토한 결과는 다음과 같았다. 기비로 복합비료로 준 NH₄-N은 벼 초기생육이 모든 구에서 심한 황화현상이 나타나 벼가 질소를 흡수하지 못하는 것을 확인하였고, 분얼비로 NH₄HSO₄와 NH₄HCO₃로 30%인 3.3 kgN/10a에 상당하는 양을 준 결과 대조구에 비하여 생육이 좋아져 높은 pH에서도 질소를 공급할 수 있었으며, 유수형성기까지 유지된 황화현상은 토양에 많은 Ca, Mg와 질소를 제외한 모든 양분들을 킬레이트 상태로 처리하여도 회복되지 않아 벼 황화현상은 질소의 부족으로 일어난 것을 확인하였으며, 실비로 10%인 1.1 kgN/10a에 상당하는 양을 NH₄HSO₄와 NH₄HCO₃로 준 결과는 실비로 (NH₄)₂SO₄를 준 구보다 초장 등의 생육에는 큰 영향이 없었으나 출수와 등숙이 좋게 나타났다. 토양의 pH는 NH₄HSO₄와 NH₄HCO₃를 처리하였을 때 일시적으로 낮아졌으며 점점 pH는 올라가는 것으로 나타났으며 토양의 NO₃-N을 토양:물이 1:5인 용액에서 Merck 검출지로 확인한 결과 NH₄HCO₃를 처리하였을 때 NO₃-N은 100 mg NO₃/L이상이 되었고 NO<SUB>2</SUB>-N도 (++)으로 나타나 암모늄태 질소의 산화가 빠르게 진행되었는데 주사 바늘로 뿌리 아래에 처리한 벼는 고사하여 삼투압에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. NH₄HSO₄를 처리한 구의 NO₃-N은 25 mg NO₃/L이하이고 NO₂-N도 검출이 되지 않아 NH₄<SUP>+</SUP>-N으로 유지되면서 흡수되는 것으로 나타나 NH₄HSO₄와 NH₄HCO₃는 pH가 9.0이상의 높은 토양에서 벼를 재배할 때 질소를 공급할 수 있는 것으로 나타났다.

MODIS NDVI와 기상자료를 이용한 우리나라 벼 수량 추정

홍석영 ( Suk Young Hong ),허지나 ( Ji Na Hui ),안중배 ( Joong Bae Ahn ),이지민 ( Jee Min Lee ),민병걸 ( Byoung Keol Min ),이충근 ( Chung Kuen Lee ),김이현 ( Yi Hyun Kim ),이경도 ( Kyung Do Lee ),김선화 ( Sun Hwa Kim ),김건엽 ( Gun 대한원격탐사학회 2012 大韓遠隔探査學會誌 Vol.28 No.5

본 연구에서는 농경지의 면적 산정과 다양한 작물의 생산량 추정을 위해 많이 활용되고 있는 MODIS 영상과 기상자료를 이용하여 우리나라의 벼 수량을 추정해보고자 하였다. Terra와 Aqua 위성으로 부터 얻어진 시계열 MODIS NDVI 자료를 구축하고 수량과의 상관성이 높은 시기를 선택하여 기상자료와 함께 다중회귀 모형 기반으로 우리나라 벼 수량을 추정하였다. 2002년부터 2010년까지 MODIS 위성 식생지수 NDVI와 기상자료(일조시간 및 일사량)를 이용하여 우리나라 벼 수량 추정을 위한 다중 회귀모형을 작성하였다. MODIS NDVI와 관측소 기상자료 1을 이용한 모형으로 2011년 쌀 수량 추정한 결과 494.6 kg 10a-1로 통계청이 발표한 최종 수량과는 1.1 kg 10a-1 차이가 나는 것으로 나타났다. MODIS NDVI와 관측소 기상자료 2를 이용한 모형으로 2011년 쌀 수량 추정한 결과 509.7 kg 10a-1로 통계청이 발표한 최종 수량과 14.1 kg 10a-1 차이가 나는 것으로 나타났다. 2002년부터 2011년까지의 우리나라 쌀 수량 분포도를 작성하였다. The objective of this study was to estimate rice yield in Korea using satellite and meteorological data such as sunshine hours or solar radiation, and rainfall. Terra and Aqua MODIS (The MOderate Resolution Imaging Spectroradiometer) products; MOD13 and MYD13 for NDVI and EVI, MOD15 and MYD15 for LAI, respectively from a NASA web site were used. Relations of NDVI, EVI, and LAI obtained in July and August from 2000 to 2011 with rice yield were investigated to find informative days for rice yield estimation. Weather data of rainfall and sunshine hours (climate data 1) or solar radiation (climate data 2) were selected to correlate rice yield. Aqua NDVI at DOY 233 was chosen to represent maximum vegetative growth of rice canopy. Sunshine hours and solar radiation during rice ripening stage were selected to represent climate condition, Multiple regression based on MODIS NDVI and sunshine hours or solar radiation were conducted to estimate rice yields in Korea. The results showed rice yield of 494.6 kg 10a-1 and 509.7 kg 10a-1 in 2011, respectively and the difference from statistics were 1.1 kg 10a-1 and 14.1 kg 10a-1, respectively. Rice yield distributions from 2002 to 2011 were presented to show spatial variability in the country.

연구보문 : 인도네시아의 농업투자환경

양원하 ( Won Ha Yang ),안종웅 ( Jong Woong Ahn ),곽창길 ( Chang Kil Kwak ),한희석 ( Hee Seog Han ),이충근 ( Chung Kuen Lee ),손지영 ( Ji Young Shon ),김준환 ( Jun Whan Kim ),김연규 ( Yuon Gyu Kim ) 한국국제농업개발학회 2011 韓國國際農業開發學會誌 Vol.23 No.1

Indonesia is a home to the majority of populations. With its tropical climate, Indonesia has abundant natural resources and plants and animals biodiversity. The Agricultural sector, which accounts for 13-15% of the gross domestic product (GDP) of the country, has recently increased. Meanwhile, the number of farmers is half of the total households. Agricultural productivity has generally recorded low levels. Indonesia`s agricultural production has steadily increased since 1980. Despite the East Asian financial crisis in the late 1990s, agricultural production in 2000 recovered to the level of previous years. From 2003 to 2005, the production of cereals, bulbous plant, vegetables, sugar and meat in Indonesia were 47.24, 22.4, 14.7, 2.3, and 2.2 million tons, respectively. The supplies of cereals, bulbous plant, vegetables, sugar, and meat recorded 38.3, 12.0, 1.5, 3.6 and 2.3 million tons respectively. These records show that cereal is relatively sufficient while vegetables and bulbous plants are leading export products and sugar and milk are major imported items. Promising investment sectors in Indonesian agriculture include agro-industrial cereal farming and food processing, farm development, irrigation and water conservation technologies, agricultural science and technology and human resources development. If we consider investment in the Indonesian agricultural sector, we shall review Indonesia`s investment conditions, as well as relevant laws and practices in advance by analyzing strengths and weaknesses in the agriculture.