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농업의 홍수조절기능과 수자원함양기능 계량화 및 가치평가에 관한 연구
서명철(Myung-Chul Seo),강기경(Ki-Kyung Kang),현병근(Byung-Geun Hyun),윤홍배(Hong-Bae Yun),엄기철(Ki-Cheol Eom) 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회지 Vol.41 No.2
In order to share the understanding agricultural multifunctionality with people, we carried out quantification and monetary evaluation for controlling flood and fostering water resources function in paddy and upland farming in Korea. The amount of water controlling flood and fostering water resources function in paddy farming was much greater than that in upland. The quantification of flood control function could be estimated by sum of the height of dike and water infiltrated during the flooding periods in paddy farming, and water excepting runoff water from precipitation at flooding time in upland farming. As results of estimation of flood control function, the amounts of water controlling flood have been evaluated as 294 mm year-1 in paddy farming and 72.6 mm year-1 upland farming, and was calculated 3.71 billion MT on a nation basis in 2006. When it was carried out monetary estimation as the cost of dam construction and the depreciation expense by using replacement cost method, flood control functions in paddy and upland were evaluated as 44,338.9 and 7,221.5 billion won, respectively. Comparing with previous reports, monetary value was analyzed much to increase because of rising price cost recently. Fostering water resource functions were also quantified in paddy and upland farming as the amount of water keeping and infiltrating water during the cultivation. In the basis of estimation model, it was showed that paddy and upland farming had been estimated to have 414.28 mm year-1, 18.7 mm year-1, respectively. They were also calculated to 4.49 and 0.137 billion MT on a nation basis in 2006, respectively. The economic values of fostering water resources function in paddy and upland farming were also estimated to 1,769.4 and 52.8 billion won, respectively, as replacing the amount of water to the cost of drinking water in 2006. There were differences by much to the amounts of controlling flood function and fostering water resource between paddy and upland farming. It means that paddy farming more play an important role in environment than upland farming in Korea.
유기물 종류별 연용에 따른 벼 재배시 토양탄소 함량 변화에 관한 연구
서명철(Myung Chul Seo),상완규(Wan-Gyu Sang),조정일(Jung-Il Cho),김준환(Jun-Hwan Kim),백재경(Jae-Kyeong Baek),권동원(Dong Won Kwon) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
작물 재배기간 토양 탄소의 대부분은 유기물로 존재하며 토양양분 공급, 토양물리성 개선 등 중요한 역할을 한다. 또한 토양에 탄소를 저장하여 기후변화에 따른 온실가스 감축에 역할을 하여 그 역할이 더욱 더 중요해지고 있다. 토양탄소의 축적은 단기간 이루어지지 않고 장기간에 걸쳐 이루어 지기 때문에 이와 관련한 기초자료가 중요하다. 본 연구에서는 벼 재배 조건에서 7년간 볏짚, 헤어리베치, 가축분퇴비, 유박을 연용하였을 때 토양 탄소의 변화를 평가하였다. 초기 토양의 탄소함량은 7.9이었으며 볏짚을 연용하였을 경우 서서히 증가하여 11.5, 헤어리베치는 11.6, 가축분퇴비는 15.9 및 유박은 11.6 g/kg으로 증가하였다. 그러나 유기물의 투입량에 따라 증가속도는 차이가 있었으며 가축분 퇴비가 토양탄소 축적에 가장 적합한 것으로 평가되었다. 토양탄소 유기물 형태를 풀빅산, 휴믹산, 휴민으로 구분하여 평가한 결과 세가지 형태의 변화는 일정 범위에서 변동성을 가지며 증가 또는 감소 추세는 보이지 않았다. 지난 7년간의 유기물 연용에 따른 토양탄소의 변화량을 보았을 때 토양탄소의 중장기적 축적을 위해서는 퇴비의 시용이 필요하며 유기물의 연용을 통한 유기물 축적과 분해의 연차간 수지를 조절하는 것이 무엇보다 중요한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구결과는 향후 토양탄소 축적을 위한 토양관리 방법을 제시하는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
옥수수 포장에서 깊이센서 카메라를 활용한 생육측정기술 개발
서명철(Myung Chul Seo),상완규(Wan-Gyu Sang),조정일(Jung-Il Cho),김준환(Jun-Hwan Kim),백재경(Jae-Kyeong Baek),권동원(Dong Won Kwon) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
농업 분야에 디지털 기술의 융복합 연구 및 실용화가 활발하게 이루어지고 있으며 미래에는 활용도가 더욱 높아질 전망이다. 작물의 생육 분석과 관련하여 영상, IoT 등의 하드웨어와 AI, 컴퓨터비전 등의 소프트웨어가 결합한 기술이 유망하며 특히 ToF(Time of Flight) 등과 같은 깊이 센서의 활용을 주목할 필요가 있다. 본 연구에서는 깊이센서 카메라(MS kinect)를 활용하여 옥수수 포장에서 옥수수 생육에 따른 군락 초장을 측정하기 위한 방법을 개발하였다. 시험에 사용된 옥수수 품종은 광평옥과 일미찰을 이용하였으며 센서는 MS Azure kinect를 사용하여 3m, 5m 직각 위치에서 1시간 간격으로 depth와 RGB 촬영을 하였으며 point cloud 소프트웨어 등을 이용하여 분석을 실시하였다. 입체 데이터와 RGB 영상을 정합하여 일사에 의한 방해가 최소화된 시간인 촬영된 날짜의 5-6시, 7-8시의 영상을 대상으로 각 영상별 직접 20점씩 포인트를 지정하여 수동으로 초장을 측정하였으며 영상에서 Z 값에 대한 이상 데이터를 제거하고 상위 1%, 10%의 값을 추출하여 초장 분석을 하여 상호비교를 수행하였다. 초장은 수동으로 측정한 결과값과 상위 1%에서 측정한 값과 매우 높은 상관관계를 나타내어 군락의 생육상황을 상당히 정확하게 표현할 수 있었다. 또한 RGB 영상의 분할을 통한 군락 엽면적을 평가한 결과도 군락 비율이 약 80~90%까지는 생육과정을 표현할 수 있었다. 본 연구결과 깊이 센서와 RGB 영상을 활용할 경우 초장, 엽면적 및 바이오매스까지도 추정한 보정계수를 확보하여 기존의 인력에 의한 수동 측정방법을 대체할 수 있을 것으로 기대되었다.
일별 기상자료를 이용한 농경지 물 수지 및 토양수분 예측모형(AFKAE0.5) 개발
서명철(Myung-Chul Seo),허승오(Seung-Oh Hur),손연규(Yeon-Kyu Sonn),조현숙(Hyeon-Suk Cho),전원태(Weon-Tai Jeon),김민경(Min-Kyeong Kim),김민태(Min-Tae Kim) 한국토양비료학회 2012 한국토양비료학회지 Vol.45 No.6
밭 재배면적이 증가하면서 토양내 수분함량에 따른 적정관개가 작물생산성에 중요한 역할을 하기 때문에 손쉽게 농가에서 포장의 토양수분함량을 파악하고 대처하는 것이 중요하다. 본 시험은 농경지에서 간단한 일 기상자료와 관개이력으로 물 수지 및 토양수분함량을 일단위로 추정하기 위하여 AFKAE0.5 토양수분추정모형을 개발하고 이를 검증을 하고자 하였다. 다양한 토양의 특성을 단순화 하기 위해 대상토양을 300mm의 균일한 토양으로 가정하였고 대상 토양지하에서 물 이동을 정의하기 위하여 토양수분장력에 따른 3개의 수분영역을 설정하여 투수량과 상승량을 산출하여 물 수지에 반영하였다. 토양 물수지에서 투입요인으로는 강우, 관개, 수분 상승량을 설정하였고 산출요인으로는 증발산, 유거, 투수량을 설정하여 모형을 개발하였다. 각 요인의 물량 산출을 위한 추정모형은 문헌 및 보고서를 이용하여 작성하였으며 모형을 검증하기 위해 공주지역 고추포장을 대상으로 작부기간 동안 AFKAE0.5 모형을 이용하여 모의하여 물 수지를 산출하였으며 모형의 검증을 위하여 실제 포장에서 층위별 센서를 이용하여 측정한 토양수분함량 변화값을 비교하였다. 대상 포장에 대해 AFKAE0.5 모형의 모의 결과 투입부분으로 연간 강우, 관개, 수분상승량은 각각 1,043, 0, 207 mm이었으며 산출요인으로 증발산, 유거, 투수량은 각각 831, 309, 161 mm로 산출되어 투입된 물보다 산출된 물의 양이 88 mm 많았다. 또한 작부기간중 증발산량에 대해 지하에서 상승하는 수분량이 24.7%에 해당되어 건조기에 지하에서 모세관 등을 통해 상승하는 양도 상당한 것을 알 수 있었다. 작부기간 중 토양수분 측정값과 AFKAE0.5 모형의 모의 값과 토양수분함량의 변화를 일별로 비교한 결과 포화되었을 때의 수분함량이 유사하였으며 건조에 따른 수분함량 일별 감소비율이 매우 유사하게 나타나고 있어 모형이 적합한 것으로 평가되었다. 개발된 AFKAE0.5 토양 물수지 및 수분추정 모형은 농가에서 손쉽게 자가 포장에 대한 기본적인 영농이력을 알고 있으며 포장의 수분상태를 알 수 있고 적정관개를 할 수 있는 유용한 도구로서 역할을 할 것으로 기대된다. As the area of upland crops increase, it is become more important for farmers to understand status of soil water at their own fields due to key role of proper irrigation. In order to estimate daily water balance and soil water content with simple weather data and irrigation records, we have developed the model for estimating water balance and soil water content, called AFKAE0.5, and verified its simulated results comparing with daily change of soil water content observed by soil profile moisture sensors. AFKAE0.5 has two hypothesis before establishing its system. The first is the soil in the model has 300 mm in depth with soil texture. And the second is to simplify water movement between the subjected soil and beneath soil dividing 3 categories which is defined by soil water potential. AFKAE0.5 characterized with determining the amount of upward and downward water between the subjected soil and beneath soil. As a result of simulation of AFKAE0.5 at Gongju region with red pepper cultivation in 2005, the water balance with input minus output is recorded as ? 88 mm. the amount of input water as precipitation, irrigation, and upward water is annually 1,043, 0, and 207 mm, on the other, output as evapotranspiration, run-off, and percolation is 831, 309, and 161 mm, respectively.