시설토경의 간단관개를 위한 토성별 수분이동 모델

• Published in: 농업생명과학연구, 55(6) pp. 91 - 101
• Main Authors: 김영진, 강상현, 이상봉, 김희태, 김민영, 김학진
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 농업생명과학연구원 30.12.2021
• Subjects: 자연과학일반
• ISSN: 1598-5504; 2383-8272
• DOI: 10.14397/jals.2021.55.6.91

본 연구는 시설토경에 적합한 간단관개의 1회 관개량, 관개주기 및 최대 관개횟수를 구명하기 위해 토양 수직단면 상에서의 수분이동을 모델링하였다. 간단관개는 특정양의 물을 관개할 때, 소량의 물을 일정한 시간 간격으로 여러 번 나누어 급수하여 토양표면의 용수 손실을 줄이고, 근권부까지수분이 원활히 침투되도록 하기 위한 관개 방법이다. 토양 내부의 수분이동 특성은 관개방법, 토성 등에 따라 다양하게 변화한다. 반면, 현장에서간단관개는 토마토 시설토경 재배의 경우 40분 간격으로 1회 4분간 최대 4회 관개, 사과의 경우 110분 간격으로 1회 5분간 최대 3∼5회 등경험에 따라 관개하고 있다. 본 연구에서는 국내의 대표적인 밭토성인 사질양토, 양토, 양질사토에 대해 10, 20, 40분 간격으로 관개깊이 5㎜의용수를 1.0, 1.7, 2.5, 5.0㎜씩 각 1∼5회로 나누어 관개하는 조건을 모의하였다. 모의할 토층단면은 폭 10㎝, 깊이 30㎝로 설정하고, 모의 프로그램은Hydrus- 2D를 이용하였다. 기존 관련 연구의 실측 자료를 이용해 모델을 보정하고, 토층단면에 걸쳐 시간 경과에 따른 토양 내 수분 변화를2차원 토양수분 패턴도로 작성하였다. 간단관개 방법에 따라 토양표면 및 근권부 토층에서의 수분 변화를 분석한 결과 모든 조건에서 연속관개보다는 간단관개가 근권부의 수분전달에 유리하고, 양토, 사질양토, 양질사토의 순으로 관개용수의 침투가 원활한 것으로 파악되었다. 1회 관개량1.7㎜ 이상, 간단시간 40분 이상인 경우에 토양표면에서의 수분 침투가 원활해지는 것으로 나타났으며, 근권부의 토양수분 전달에 가장 유리한것은 1회 관개량 1.7㎜, 3회 간단관개하는 경우로 분석되었다. 토성에 따른 토양수분이동의 특성 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 본 연구결과 시설토경 관개에서 토양표면에서의 용수손실을 감소시키면서, 근권부 수분공급에 적합한 간단관개법을 구명할 수 있었으며, 이를 향후 자동관개제어 시스템에 적용한다면 용수손실을 최소화하면서 토양수분을 작물생육에 최적의 상태로 제어할 수 있을 것으로 사료된다. In this study, a numerical model was developed with Hydrus-2D software to simulate the water movement on the vertical section of soil body. The methods of adding water have been applied to find out the depth of one-time irrigation, the intermittent periods, and the maximum value of irrigation times suitable for soil characteristics in protected soil cultivation. Intermittent irrigation is an irrigation method to reduce water loss by dividing a small amount of water at several times with regular time of intermittent period in a specific amount of total irrigation depth, and to allow moisture to infiltrate smoothly to the root zone. Moisture movement characteristics in soil varied depending on the soil texture and water adding method of irrigation. On the other hand, in the case of irrigation of the crop cultivation field, irrigation was controlled up to 4 times for 4 minutes once on a 40-minute interval for tomato cultivation, and for apples, up to 3 to 5 times for 5 minutes once on a 110-minute interval, However, this is based on normal experience. In this study, for sandy loam, loam, and loamy sandy soil, which are representative soil textures in Korea, water with an irrigation amount of 5 mm at intervals of 10, 20, and 40 minutes was divided into 1 to 5 times of 1.0, 1.7, 2.5, and 5.0 mm, respectively, and irrigated conditions were simulated. The cross section of the soil layer to be simulated was set to be 10 cm in width and 30 cm in depth. The model was calibrated using the actual data presented in the previous related studies, and the change of moisture in the soil over time over the cross section of the soil layer was drawn up as a two-dimensional soil wetting pattern. As a result of analyzing the soil moisture in soil surface zone and the root zone for the each irrigation scenarios, intermittent irrigation is more advantageous for moisture transfer in root zone than continuous addition irrigation. The water infiltration through soil body is found to be smooth in the order of loam, sandy loam and loamy sandy soil. It was clarified that the permeation of water from soil surface becomes smooth in the condition of irrigation depth over 1.7㎜ and intermittent period over 40 min. Furthermore, the soil moisture movement patterns are similar of the studied soil textures. As a result of this study, it was possible to find a simple irrigation method suitable for supplying water to the root zone by soil conditions. KCI Citation Count: 0