콩과 같은 밭작물은 주로 토양으로부터 수분을 공급받으며 토양 수분 조건에 따라 생육 반응이 민감하게 반응한다. 작물의 생육과 재배 지역의 토양 조건, 기상 등에 따라 적정 토양 수분을 유지하는 것은 작물 생산량의 증가를 위해 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 머신러닝 기법을 이용하여 토양 수분 함량 예측 모델을 개발하였다. 깊이에 따른 토양 수분과 외기, 강수량 등 기상 변수와의 상관 관계를 구명하고, 깊이별 토양 수분예측을 위한 부분최소제곱회귀(PLSR) 모델을 알고리즘을 개발하였다. 콩 재배포장의 10cm, 20cm, 30cm 깊이의 토양수분은 FDR 방식의 센서로 측정하였 고, 콩 작물 주변 환경인자(재배환경의 기온, 상대습도, 풍속, 일사량, 일조시간)는 주변의 기상관측소에서 측정된 데이터를 이용하였다. 이를 이용하여 깊이별 미래의 토양수분함량 예측 모델을 개발한 결과, 10cm와 20cm깊이에서 주요 인자는 현재 토양수분함량과 기온이었으며, 30cm 깊이에서의 주요 인자는 현재 토양수분함량과 기온, 풍속으로 나타났다. 토양 깊이가 깊어짐에 따라 토양수분함량 예측 정확도가 향상되었으며, 이는 표면에 가까울수록 토양수분함량이 변화가 크기 때문으로 예상된다. 또한 미래의 토양 수분함량예측시 1시간 후 예측 정확도가 가장 우수하였으며, 이때의 Rv 2와 RMSEV가 10cm 깊이에서 0.993와 1.069%, 20cm 깊이에서 0.994와 0.821% 였으며, 30cm 깊이에서 0.999와 0.149% 였다. 본 연구 결과는 콩 생육환경 진단을 위해 재배 포장의 토양수분함량을 토양층별로 미래의 토양수분함량도 예측이 가능함을 보여준다.

인삼 뿌리썩음병균(Cylindrocarpon destructans)과 뿌리혹선충(Meloidogyne spp.)은 국내 인삼(panax ginseng C. A. Meyer) 연작장해의 주요인으로, 인삼 생산성 향상을 위해 방제가 필요하다. 본 연구는 새로 개발한 액제 훈증성 토양 소독제를 살포하며 동시에 비닐피복이 가능한 트랙터부착형 토양 소독기를 이용하여 dimethyl disulfide (DMDS)를 처리하였을 때, C. destructans와 뿌리혹선충의 방제효과를 분석하고, 시작기의 성능을 확인하기 위해 수행하였다. 토양 소독기를 이용하여 인삼 재배 포장에 DMDS를 처리한 후 비닐이 피복된 상태에서 5주간 훈증하였다. 토양 소독기의 성능은 약제 살포량 오차 2.5%, 작업능률 0.9h/10a로 40%의 노력절감 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 처리 전후 C. destructans 의 밀도를 분석한결과 82.5%의 밀도 억제 효과가 있는 것으로 나타났으며, 뿌리혹선충 방제효과는 100%로 나타났다. 따라서, 본 토양 소독기 시작기를 이용하여 능률적으로 DMDS를 처리할 수 있으며, C. destructans와 뿌리혹선충의 방제효과를 볼 수 있는 것으로 판단된다.

본 연구는 경사지 밭에서의 토양유실량 저감을 위해 실트펜스와 식생밭두렁의 적용 가능성을 평가하기 위한 현장실험 연구로, 이를 위해 전라북도 익산시 금마면에 시험포장을 설치하고 포장실험을 수행하였다. 시험포장은 표준시험포 크기 (5 m × 22 m), 경사 9%의 시험구 3개소와 정방형 크기(15 m × 15 m), 경사 6%의 시험구 2개소로 구성되어 있으며, 포장에서의 강우량을 측정하기 위해 자기우량계를 설치하였고, 각 시험구의 말단에는 유출량을 측정하기 위한 플륨 및 수위계를 설치하여 모니터링 하였다. 강우시 유출수에 의해 토양이 유실되며 토양 입자에 흡착되어 있는 오염물질도 같이 유출되는데 이러한 유출수의 오염 부하량을 산정하여 토양유실량을 평가하였다. 시간변화에 따라 오염 부하량 저감효과를 분석한 결과 대조구 시험포를 기준으로 실트펜스에서 SS 50.1%가 저감되었고 SS 항목이 저감되었다는 것은 유사가 저감되어 토양유실을 저감시킨 것을 나타낸다. 향후 추가적인 연구를 통해 경사지밭 토양유실량 저감효과를 평가하고 제어대책을 개발하게 되면 밭에서의 토양유실을 최소화시켜 수질개선에 기여할 것으로 사료된다.

1. 30년 장기 연용구의 연작 대비 윤작에 의한 옥수수 및 콩의 수량증대는 옥수수보다 콩이 더 컸으며, 연작시 무경운에 따라 수량이 감소되었던 옥수수는 윤작에 의해 수량이 많이 회복되었다. 콩은 연 윤작구 모두 무경운에서도 수량이 감소하지 않았다. 2. 윤작구의 작물재배기간의 이산화탄소 누적발생량은 재배작물 및 처리간 차이가 없었으며, 메탄은 콩의 재배시 plow 경운구에서 생육초기에 증가하였다. 3. 아산화질소의 발생은 옥수수 생육초기 질소시비 후에 질소비료의 무기화 과정에서 발생량이 증가하였는데, 경운방법에 따라 차이가 뚜렷하여 chisel 경운에서 가장 높았고, 무경운에서 가장 낮았다. 4. 콩-옥수수 윤작체계에서 plow 및 chisel 경운에 비해 무경운(no-tillage)의 채택에 따라 작물의 수량 감소없이 콩 재배 시 메탄 0.7kgCha1 및 옥수수 재배 시 아산화질소 2~4kgNha1 발생량을 감소시킬 수 있었다.