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포화수분량을 고려한 토양수분모의 및 밭 작물 관개용수량 산정 : Soil moisture simulation considering saturated water flow and irrigation requirement estimation in upland fields

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Authors

신용훈

Advisor
최진용
Major
농업생명과학대학 생태조경·지역시스템공학부
Issue Date
2018-02
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
토양수분물수지방정식포화수분량관개용수량고해상도 기상자료
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 농업생명과학대학 생태조경·지역시스템공학부, 2018. 2. 최진용.
Abstract
본 연구는 물수지 방정식 기반 토양수분 모의 방식을 개선하고, 개선된 방식에 고해상도 기상자료를 적용하여 밭 작물의 관개용수량을 산정하기 위해 수행되었다. 기존 물수지 방정식 기반 토양수분 모의 방식은 포장용수량을 상한계로 하여 이를 초과하는 과잉토양수분을 즉시 배제하는 것이나, 이는 실제 토양수분 거동과 양적 및 시간적 오차를 야기한다. 따라서 본 연구에서는 토양수분 상한계를 포화수분량으로 조정하고, 지연보정계수를 적용하여 토층 간 토양수분 이동량을 제한함으로서 토양수분 모의를 개선하고자 하였다. 모의 결과를 검증하기 위해 경기도 여주시 점동면에 위치한 고추밭에서 FDR (Frequency Domain Reflectrometer)를 이용하여 토양수분을 실측하였고, 제안한 모의 방식과 기존 방식에 따른 토양수분 모의 결과와 각각 비교하였다. 모형 검증 후에는 고해상도 기상자료를 적용하여 고추, 콩, 참깨를 대상으로 토양수분을 모의하고 관개용수량을 산정하였다.
연구 결과 본 연구에서 제안한 토양수분 모의 방식이 기존 모의 방식에 비해 실측 토양수분의 양적 및 시간적 변동을 정성적으로 더 잘 모사하는 것으로 나타났다. 실측치와 모의치의 R2에서도 제안된 토양수분 모의 방식이 기존 방식보다 더 높은 값을 나타내었고, RMSE의 경우 최하단 토층을 제외하고 제안된 방식이 가장 우수한 성능을 나타내었다. 또한 관개 모의 시 제안된 방식을 적용함에 따라 기존 방식과 관개량, 관개 횟수, 1회 관개시 관개량에 차이가 나타남을 확인하였다. LAMP자료를 적용한 토양수분의 모의 결과는 고해상도 기상자료를 적용함에 따라 기상의 지역적 편차가 반영되었고, 이에 따라 관개시점도 달라 질 수 있음을 확인하였다. LAMP 고해상도 기상모의자료를 적용한 작물별 관개용수량 산정 결과, 고추의 경우 2016년 5월 24일부터 10월 20일까지 순관개용수량은 평균 471.7 mm, 표준편차 50.7 mm로 산정되었으며, 콩의 2016년 5월 24일부터 9월 20일까지 순관개용수량은 평균 273.2 mm, 표준편차 41.7 mm, 참깨는 2016년 5월 24일부터 9월 20일까지 평균 173.8 mm, 표준편차 29.8 mm로 나타났다.
본 연구를 통해 개선된 토양수분 모의 방식은 향후 토양수분을 기반으로 하는 관개계획의 수립, 농업적 가뭄의 판단 등의 연구에 적용될 수 있을 것이다. 또한 고해상도 기상자료를 적용함으로써, 토양수분 변화 모의 및 관개량 산정에 있어 지역적 기상 편차를 반영할 수 있다는 것에 의의가 있다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/141813
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