Analysis of water quality distribution is very important for river water quality management. Recently, various studies have been conducted on the analysis of water quality distribution according to reduction methods of nonpoint pollutant. The objective of this study was to select the probability distributions of water quality constituents (T-N, T-P, COD, SS) according to the farming forms (control, slow release fertilizer, water depth control) during non-storm period in the paddy fields. The field monitoring was conducted monitoring site located in Baeksan-myun, Buan-gun, Jeollabuk-do, Korea during non-storm period from May to September in 2016. Our results showed that there were no differences in water quality among three different farming forms, except for SS of control and water depth control. K-S method was used to analyzed the probability distributions of T-N, T-P, COD and SS concentrations discharged from paddy fields. As a results of the fitness analysis, T-N was not suitable for the normal probability distribution in the slow release fertilizer treatment, and the log-normal probability distribution was not suitable for the T-P in control treatment. The gamma probability distribution showed that T-N and T-P in control and slow release fertilizer treatment were not suitable. The Weibull probability distribution was found to be suitable for all water quality constituents of control, slow release fertilizer, and water depth control treatments. However, our results presented some differences from previous studies. Therefore, it is necessary to analyze the characteristics of pollutants flowing out in difference periods according to various farming types. The result of this study can help to understand the water quality characteristics of the river.

본 연구에서는 토성에 따른 물의 이용효율을 높이면서 재배 작물의 생산성을 최대화하기 위한 효율적인 자동관개 로직을 개발하고자, 수분장력값을 관수 개시점으로 하여 물 공급 유지와 멈춤을 간헐적으로 수행하는 펄스형 관개방식과 측정한 수분장력값을 이용하여 토양수분량을 예측해 재배작물에 적합한 물량을 추가 투입하는 필요물량계산 관수방식을 적용하여 토성이 다른 실험베드에서 2년간 토마토 작물을 재배하면서 토양수분 함량과 장력의 변화를 측정비교하였다. 물공급 30초와 멈춤 30분 및 15분 조건을 이용한 펄스형 관수방식과 필요물 량계산 방식에서 얻어진 수분장력값은 목표한 −20kPa 조건에 비해 각각 −42~−8kPa, −20~−10kPa로 나타나 필요물량 계산방식이 균일한 수분장력을 유지하는 측면에서는 유리하였으나 토양수분상태는 상대적으로 습하였다. 공시 토성 모두에서 수분함량은 수분장력에 비해 시간 반응이 빠르면서 물공급에 따라 비례적으로 증가하는 경향이 뚜렷하였다. 수분변화 값은 펄스형 관수와 필요물 량계산 관수방식의 경우 사양토 기준으로 각각 17~ 24%, 19~31%로서 펄스형 관수방식이 수분변화 값이 작으면서 시간에 따라 안정적인 값을 유지한 것으로 나타났는데 이는 물공급에 따른 수분함량의 시간변화가 수분 장력에 비해 뚜렷하게 빠름과 관계가 있는 것으로 판단하였다. 이러한 결과로부터 펄스형 관수방식은 수분함량 값을 이용하여 수분을 조절하는 것이 유리함을 의미한다.

농업 R&D 투자의 연구생산성 변화에 대한 기여도를 분석 하기 위해 비모수적 방법인 자료포락분석법을 이용하고 기술 효율성 변화와 기술수준 변화를 계측해 생산성 변화요인을 확 인하는 맘퀴스트 생산성지수 분석방법을 적용하였다. 분석에 이용된 자료는 2007년부터 2011년까지 5개년간 국립원예특작 과학원에서 수행한 연구과제의 연구비와 그 연구의 결과로 생 성된 논문 (SCI, 비SCI), 산업재산권 출원, 영농활용, 정책제안, 품종육성 등 6개의 성과물을 대상으로 하였다. 투입요소는 국 립원예특작과학원에서 수행한 연구비 총액이고, 산출요소는 6 개의 성과물을 기준으로 하여 분석하였다. 불변규모(CRS)를 가정한 후에 자료포락분석법을 이용해 거 리함수를 계산한 결과 영농활용이 1.000으로 가장 효율적인 성과로 분석되었고, 비SCI논문이 0.671, SCI논문이 0.343, 품 종육성이 0.301, 정책제안이 0.288, 산업재산권이 0.251 순으 로 분석되었다. 이러한 결과로 판단해 볼 때 연구성과 효율성 을 향상시키기 위해서는 연구과제 특성에 따른 목표설정 및 재원배분, 인력, 시설, 장비 등의 추가적인 투자가 필요하다. 거리함수를 이용해 맘퀴스트 생산성지수를 도출한 결과 2007년부터 2011년까지 5개년간 원예특용작물분야 농업 R&D 투자로 인한 연구성과의 생산성은 연평균 17.5%가 향상되었 다. SCI논문이 39.4%로 가장 높은 생산성 증가율을 나타냈으 며, 산업재산권 출원이 27.8%, 정책제안이 17.4%, 영농활용이 16.8%, 품종육성이 6.3%, 비SCI논문이 1.1%의 성장률을 나타 냈다. 표본기간 동안의 기술효율성의 연평균 변화율은 0.6%로 나타났고, 기술수준의 변화는 16.8% 향상한 결과를 보여주고 있다. 또한 기술효율성 변화의 두 요소인 순수효율성과 규모 효율성 변화는 불변규모를 가정한 관계로 규모효율성의 변화 가 없어 기술효율성의 변화는 순수효율성 변화와 동일한 값을 보여주고 있다. 결과적으로 5개년간 국립원예특작과학원에 투자한 농업 R&D는 17.5%의 생산성 향상을 가져왔고, 연평균 성장률에 대한 기여가 0.6%인 기술효율성 변화보다는 16.8%인 기술수 준의 변화가 더 큰 기여를 하였다. 이는 원예특용작물분야 농 업 R&D 투자로 인한 성과의 생산성 향상에 기술효율성의 개 선보다는 기술진보가 훨씬 큰 기여를 하였다는 것을 보여주는 것으로서 개별 연구성과의 효율성 개선보다는 연구능력 향상, 우수인력 유치, 시설 확대 등 기술혁신을 일으킬 수 있는 요 소에 대한 투자가 우선되어야 하며, 생산성 향상을 유도하는 투자가 지속적으로 이루어져야 함을 의미한다. 다만 본 연구에서는 R&D 투자 시점부터 연구성과가 발생하기까지의 시차와 개별 연구성과에 대한 투자규모가 다른 점을 고려하지 않았으며 향후 추가적인 연구가 필요함을 밝 혀둔다.

본 연구에서는 국내의 시설 내 작물재배에 적합한 자동관수 기술을 개발하기 위한 첫 단계로 전기저항의 변화원리를 이용하는 워터마크 센서를 장착한 소형 컨트롤러를 작물재배에 활용하여 자동관수기술의 효용성을 구명하고자 하였다. 이를 위해 비닐하우스 내에 다른 토성을 갖는 토양을 격리베드에 인공적으로 조성한 후 토마토를 정식하여 수분퍼텐셜을 -20kPa 수준으로 자동으로 조절하면서 재배하였다. 점적관수에 따른 토양 내 깊이별 수분변화는 Sentek 축전형 수분센서를 이용하여 측정하였다. 워터마크센서를 이용한 수분퍼텐셜 제어성능은 (-)20kPa 수준부근에서 유지되지 않고 반복적으로 0~(-)20kPa 대역에서 높은 변화 값을 나타내어 안정적이지 못한 것으로 나타났다. 특히, 물 공급은 관수시마다 약 50~60분 비교적 긴 시간동안 진행되어 수분공급이 과잉되는 문제가 나타났으며 건조시에도 수분퍼텐셜의 변화가 계단응답 반응의 형태로 변하는 불량한 측정해상도를 나타내었다. 이러한 문제는 워터마크센서의 토양과 전극 접촉형태가 다공컵식 수분장력계에 비해 수분값에 연속적으로 반응할 수 없는 구조이기 때문인 것으로 판단하였다. 자동관수에 따른 토양종류별 수분변화는 그 기울기가 토성별로 서로 달랐으며 양질사토의 경우 수분함량의 변화정도가 가장 높았다. 수분함량의 변화속도는 낮과 밤의 경우 시간에 따른 변화율이 달라서 변곡선의 형태를 나타내었다. 이러한 이유는 낮과 밤의 일교차와 태양광 유무에 의하여 수분증발량 차이가 발생하였기 때문인 것으로 판단하였다. 직물에서 20cm 떨어진 지점의 깊이별 수분함량은 작물에 인접한 위치와 비교하였을 때 세가지 토양 모두 관수에 의한 변화정도는 미미하여 직물에 인접한 곳만 수분공급이 효율적으로 이루어지는 것을 확인하였다. 추후 연구에서 양질사토 베드에서 관찰된 토마토 생육 불량 문제 개선과 관수멈춤 시간을 적용하여 물공급의 과잉 문제를 해결하는 보완실험이 요구되었다.

본 연구에서는 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 점적관수 시 토성에 따른 물의 수분함량변화를 공간적, 시간적 변이의 차이를 구명하였다. 20cm의 간격의 노즐로 설치된 1열 점적관을 이용 관수 하였을 경우 양토와 사양토내의 수분은 중심을 따라 대칭 형태를 유지하면서 이동하였으나 수분확산 폭은 양토가 더 넓고 속도가 느린 경향을 나타내었다. 상대적으로 높은 모래성분 함량을 갖는 양질사토의 경우는 낮은 수분 보유력으로 인하여 위치별 수분함량의 변화는 상대적으로 낮았으며 그만큼 물 빠짐정도가 큰 것으로 나타났다. 관수개시점과 종말점을 고려하였을 때 사양토의 경우 20cm 깊이에서 관수개시 30분 후에 수분의 포화가 이루어졌으나 양토와 양질사토의 경우는 약 80분이 소요되어 효율적인 수분공급 측면에서 관수시간은 토성별로 달리해야 하는 것으로 나타났다. 깊이 10cm에서의 시간에 다른 토양수분의 감쇠특성은 지수함수의 형태를 나타내었으며 토양별 안정된 상태에서의 수분함량은 양토, 사양토, 양질사토 각각 17.6%, 6.2%, 4.2%로 예측되어 토성에 따라 잔여수분함량은 차이가 있음을 확인하였다. 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜과의 관계를 나타내는 수분특성곡선은 시험 토양의 경우 모두 높은 결정계수를 갖는 지수함수로 근사가 가능하여 수분퍼텐셜을 이용하여 측정하는 재배시스템에서 대응하는 수분함량 예측에 유용한 관계식을 얻었다.

This study was conducted to assess water movement in paddy-upland rotation soil scheduled for ginseng cultivation through the measurement of infiltration and permeability of soil water. Soil sample was divided with four soil layers. The first soil layer (to 30cm from top soil) was loamy sand, the second and the third soil layers (30~70 ㎝) were sand, and the fourth (〈 120 ㎝) was sandy loam. The soil below 130 ㎝ of fourth soil layer was submerged under water. The shear strength, which represents the resisting power of soil against external force, was 3.1 kPa in the first soil layer. This corresponded to 1/8 of those of another soil layer and this value could result in soil erosion by small amount of rainfall. The rates of infiltration and permeability depending on soil layers were 39.86 cm hr-1 in top soil, 2.34 cm hr-1 in 30~70 ㎝ soil layer, 5.23 cm hr-1 and 0.18 cm hr-1 in 70~120 ㎝ soil layer, with drain tile, and without drain tile, respectively. We consider that ground water pooled in paddy soil and artificial formation of soil layer could interrupt water canal within soil and affect negatively on water movement. Therefore, we suggest that to drain at 5 m intervals be preferable when it makes soil dressing or soil accumulation to cultivate ginseng in paddy-upland rotation soil to reduce failure risk of ginseng cultivation.

벼 재배 시 녹비작물 투입은 화학비료의 대체뿐만 아니라 토양 물리･화학성을 변화시킨다. 특히 두과 녹비는 토양의 내수성입단 형성 등으로 토양 물 이동 특성에 많은 영향을 미친다. 본 시험은 두과 녹비작물인 헤어리베치를 2007년부터 2008년 5월까지 재배하였다. 투입 시기는 5월 14일이었고 투입량은 2,100 kg/10a를 투입하여6월2일에 중생종인 풍미벼를 기계이앙하였다.물 소요량은7월8일부터 벼 수확기까지 시험구에 계량기를 설치하여 물소요량을 산정하였다. 조사기간의 강수량은 7월 541 mm, 8월 217 mm, 9월은 10일간 강수량이 51 mm 였다. 물관리 처리는 관행 물관리와 7일에 1회 간단관개를 처리하였다. 관행 물관리는 녹비작물 헤어리베치를 투입한 구에서 많이 소모 되었고 주1회 물관리는 관행물관리가 헤어리베치 투입구보다 많았다. 따라서 녹비작물 헤어리베치 투입 시 주1회 물관리를 할 경우 물절약이 가능할 것으로 생각되었다.