• 한국농공학회논문집
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• 제59권4호
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• pp.27-42
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• 2017

The global rise in atmospheric $CO_2$ concentration and its associated climate change have significant effects on agricultural productivity and hydrological cycle. For food security and agricultural water resources planning, it is critical to investigate the impact of climate change on changes in agricultural productivity and water consumption. APEX-Paddy model, which is the modified version of APEX (Agricultural Policy/Environmental eXtender) model for paddy ecosystem, was used to evaluate rice productivity and evapotranspiration based on climate change scenario. Two study areas (Gimjae, Icheon) were selected and the input dataset was obtained from the literature. RCP (Representitive Concentration Pathways) based climate change scenarios were provided by KMA (Korean Meteorological Administration). Rice yield data from 1997 to 2015 were used to validate APEX-Paddy model. The effects of climate change were evaluated at a 30-year interval, such as the 1990s (historical, 1976~2005), the 2025s (2011~2040), the 2055s (2041~2070), and the 2085s (2071~2100). Climate change scenarios showed that the overall evapotranspiration in the 2085s reduced from 10.5 % to 16.3 %. The evaporations were reduced from 15.6 % to 21.7 % due to shortend growth period, the transpirations were reduced from 0.0% to 24.2 % due to increased $CO_2$ concentration and shortend growth period. In case of rice yield, in the 2085s were reduced from 6.0% to 25.0 % compared with the ones in the 1990s. The findings of this study would play a significant role as the basics for evaluating the vulnerability of paddy rice productivity and water management plan against climate change.

• 농업과학연구
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• 제48권1호
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• pp.103-117
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• 2021

The severe effects of climate change, such as global warming and the El Niño phenomenon, have become more prevalent. In recent years, natural disasters such as drought, heavy rain, and typhoons have taken place, resulting in noticeable damage. Korea is affected by droughts that cause damage to rice fields and crops. Societal interest in droughts is growing, and measures are urgently needed to address their impacts. As the demand for high-quality agricultural products expands, farmers have become more interested in water management, and the demand for field irrigation is increasing. Therefore, we investigated water demand in the irrigation of drought-vulnerable crops. Specifically, we determined the water requirements for crops including cabbage, red pepper, apple, and bean in four regions by calculating the consumptive water use (evapotranspiration), effective rainfall, and irrigation capacity. The total consumptive water use (crop evapotranspiration) estimates for Dangjin-si (cabbage), Yesan-gun (apple), Cheongyang-gun (pepper) in Chungnam, and Goesan-gun (bean) in Chungbuk were 33.5, 206.4, 86.1, and 204.5 mm, respectively. The volumes of groundwater available in the four regions were determined to be the following: Dangjin-si, 4,968,000 m³; Yesan-gun, 4,300,000 m³; Cheongyang-gun, 1,114,000 m³, and Goesan-gun, 3,794,000 m³. The annual amounts available for the representative crops, compared to the amount of evapotranspiration, were 313.9% in Dangjin-si, 29.5% in Yesan-gun, 56.1% in Cheongyang-gun, and 20.1% in Goesan-gun.

• 한국작물학회지
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• 제53권2호
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• pp.161-170
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• 2008

Interest is growing in applying simulation models for the South Texas conditions, to better assess crop water use and production with different crop management practices. The Environmental Policy Integrated Climate (EPIC) model was used to evaluate its application as a decision support tool for irrigation management of com (Zea mays L.) in South Texas of the U.S. We measured actual crop evapotranspiration (ETc) using a weighing lysimeter, soil moisture using a neutron probe, and grain yield by field sampling. The model was then validated using the measured data. Simulated ETc using the Hargreaves-Samani equation was in agreement with the lysimeter measured ETc. Simulated soil moisture generally matched with the measured soil moisture. The EPIC model simulated the variability in grain yield with different irrigation regimes with $r^2$value of 0.69 and root mean square error of $0.5\;ton\;ha^{-1}$. Simulation results with farm data demonstrate that EPIC can be used as a decision support tool for com under irrigated conditions in South Texas. EPIC appears to be effective in making long term and pre-season decisions for irrigation management of crops, while reference ET and phenologically based crop coefficients can be used for inseason irrigation management.

• International Journal of Advanced Culture Technology
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• 제6권3호
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• pp.178-186
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• 2018

Generally, in terms of the development of irrigation scheme, the efficient water resource management that supplies the irrigation water in consideration of the required time and accurate quantity to grow the crop should be conducted. The water resource assessment should precede to supply the irrigation water efficiently. The water resources assessment is divided into the water requirement analysis and the water availability assessment. In case of Korea, the major crop is paddy rice unlike crops of Africa, such as sugarcane, maize, and cassava, etc. Because it is not familiar with the method for upland irrigation development in tropical area, it needs to know the water resources assessment for irrigation scheme development about these crops. The Natama Scheme in Chiradzulu District of the Southern Malawi was selected as study area, which has tropical climate. From the collected meteorological data, the evapotranspiration was analyzed by Penman-Monteith Method and the effective rainfall was analyzed by USDA Soil Conservation Service Method. This study displays the results that for study area, the evapotranspiration varies from 2.80 mm/day to 5.51 mm/day and the effective rainfall varied from 2.1mm to 149.0mm. According to the selected crop (Green Maize, Dry Maize), the unit water requirement (UWR) and water demand (WD) considering the irrigation efficiency, irrigation time and irrigation area were estimated to be $0.00122m^3/s/ha$ and $0.0122m^3/s$ respectively. For the water availability assessment, the runoff of Natama scheme was calculated by specific yield method. The water availability was evaluated through reviewed differences of discharge between $Q80_{intake}$ and Total WD, and the irrigation water can be supplied sufficiently in the existing 10ha of Natama scheme. As a result of reviewing the extensibility of irrigable area, total WD of scheme is $0.02313m^3/s$, and $Q80_{intake}$ is $0.02387m^3/s$ ($Q80_{intake}$ > Total WD). Therefore, Natama scheme can be extended from 10 ha to 17 ha in the dry season in consideration of the $Q80_{intake}$.

• 한국농공학회논문집
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• 제56권5호
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• pp.77-87
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• 2014

The impacts of climate change on upland crops is great significance for water resource planning, estimating crop water demand and irrigation scheduling. The objective of this study is to predict upland crop evapotranspiration, effective rainfall and net irrigation requirement for upland under climate change, and changes in the temporal trends in South Korea. The changes in consumptive use and net irrigation requirement in the six upland crops, such as Soybeans, Maize, Potatoes, Red Peppers, Chinese Cabbage (spring and fall) were determined based on the soil moisture model using historical meteorological data and climate change data from the representative concentration pathway (RCP) scenarios. The results of this study showed that the average annual upland crop evapotranspiration and net irrigation requirement during the growing period for upland crops would increase persistently in the future, and were projected to increase more in RCP 8.5 than those in RCP 4.5 scenario, while effective rainfall decreased. This study is significant, as it provides baseline information on future plan of water resources management for upland crops related to climate variability and change.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권5호
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• pp.274-279
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• 2006

FAO에서는 세계의 증발산량을 동일한 방식으로 산정하기 위해 다양한 형태의 모형들을 소개하고 각국이 적용하도록 권고해왔으며 최근에는 Penman-Monteith(PM) 모형을 증발산 산정에 이용하도록 하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 기상요소와 작물 생장을 고려해 시간별 또는 일별로 증발산량의 정량화가 가능한 FAO PM 모형의 증발산량 계산에 이용되고 있는 다양한 기상요소들을 평가하고자 하였다. 측정 장비를 통해 얻어진 순복사량과 지중열류량, 수증기압, 풍속, 기온 등의 기상요소를 PM 모형계산식 (2)부터 (9)까지의 과정에 적용해 보았다. 초지에서 측정한 알베도의 평균값은 0.20이고 최대는 0.23, 최소는 0.12를 나타내 평균값은 FAO PM에서 잔디의 반사율인 0.23보다 다소 낮은 값을 보였다. 측정 알베도에 의한 순복사량과 잔디의 알베도(0.23)를 이용한 순 복사량을 비교해보면 결정계수는 0.97과 0.95, 표준오차는 0.74와 0.80이었으나 예측 값은 실제 값에 직선의 상관을 이루며 회귀식의 유의성이 인정되었다. 지중열류량의 FAO PM에서의 영향정도를 판단하기 위해 지중 5cm 깊이에서 측정한 지중열류($G_{5cm}$)와 지표면 보정식에 의해 보정된 지중열류량($G_{0cm}$)을 지중열류량이 0일 때의 (G=0) RET 값과 비교하연 G=0일 때의 RET는 $G_{5cm}$에서의 RET보다 3-5 mm 범위에서 약간 크게 예측하고, $G_{0cm}$에서의 RET 보다는 5mm 이상에서 약간 작게 예측하나 두 경우 모두 거의 일치하는 경향이었다. 측정된 순복사와 $G_{0cm}$에 의한 RET를 지중열류량을 모두 0으로 했을 때 측정 순복사에 의해 얻어진 RET(I), 측정된 에 의해 예측된 순복사로 계산한 RET(II), ${\alpha}=0.23$을 대입하여 구한 순복사로 계산한 RET(III)와 비교했을 때 I, II, III의 결정계수와 표준오차 및 p값은 측정 순복사량과 $G_{0cm}$에 의한 RET를 비교적 잘 설명하고 있으나, II와 III처럼 알베도 값과 일사량 및 식 (3)~(9)를 이용해 얻어진 순복사량을 이용해 RET를 계산할 때는 Table1에 나타나 있는 회귀식을 이용해 이를 보정해주어야 RET 계산의 오차를 줄일 수 있을 것이다. 이상의 결과를 종합하면 FAO PM 모형에 이용되는 기상요소들을 측정할 수 없을 때는 지표면 복사율을 나타내는 지중열류 값은 0으로 산정하고 순복사량 예측 값과 잔디의 지표면 반사율 또는 알려진 작물의 반사율을 이용해 RET를 계산하는 것이 가능할 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권11호
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• pp.915-923
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• 2015

본 연구에서는 유역 물수지 방법을 기반으로 제주도 지역에 적합한 용수량 산정방법을 제안하고, 이를 기반으로 4개 하천유역에 대해 지역 및 고도에 따른 증발산량, 용수량 특성을 평가하였다. SWAT-K 유역모형을 적용하여 1992~2013년 기간에 대해 잠재증발산량과 실제증발산량을 산정하고, 이로부터 유역의 순물소모량을 추정하였다. 고도증가에 따라 잠재증발산량은 선형으로 감소하는 반면, 실제증발산량은 강수량에 의한 토양내 가용수분의 증가로 인해 약 400m 고도까지는 증가하다가 이후 고도에서는 식생, 가용수분의 감소, 저온현상 등으로 인해 감소하는 것으로 나타났다. 고도에 따른 순물소모량은 강정천유역을 제외한 3개 유역에서 고도증가에 따라 순물소모량이 선형적으로 감소하는 것으로 나타났으며, 고도 200m 이하 작물경작지에서의 순물소모량은 연간 559~680m로 분석되었다. 추정된 용수량을 실제 관정 이용량과 비교한 결과, 여름철(6~8월) 양수량은 급수관행으로 인해 크게 증가하는데 비해, 작물경작에 따른 순물소모량은 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 이에 대해서는 향후 더 많은 관정 이용량과 추가적인 대상지역을 반영하여 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권4호
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• pp.23-32
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• 2019

Increasing crop production with the same amount of resources is essential for enhancing the economy in agriculture. The first prerequisite is to understand relationships between the resources. The concept of WEF (Water-Energy-Food) nexus analysis was first introduced in 2011, which helps to interpret inter-linkages among the resources and stakeholders. The objective of this study was to analyze energy-water nexus in greenhouse cultivation by estimating reference evapotranspiration and heating load. For the estimation, this study used the physical model to simulate the inside temperature of the agricultural greenhouse using heating, solar radiation, ventilated and transferred heat losses as input variables. For estimating reference evapotranspiration and heating load, Penman-Monteith equation and seasonal heating load equation with HDH (Heating Degree-Hour) was applied. For calibration and validation of simulated inside temperature, used were hourly data observed from 2011 to 2012 in multi-span greenhouse. Results of the simulation were evaluated using $R^2$, MAE and RMSE, which showed 0.75, 2.22, 3.08 for calibration and 0.71, 2.39, 3.35 for validation respectively. When minimum setting temperature was $12^{\circ}C$ from 2013 to 2017, mean values of evapotranspiration and heating load were 687 mm/year and 2,147 GJ/year. For $18^{\circ}C$, Mean values of evapotranspiration and heating load were 707 mm/year and 5,616 GJ/year. From the estimation, the relationship between water and heat energy was estimated as 1.0~2.6 GJ/ton. Though additional calibrations with different types of greenhouses are necessary, the results of this study imply that they are applicable when evaluating resource relationship in the greenhouse cultivation complex.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권3호
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• pp.205-214
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• 2020

본 연구에서는 중량식 라이시미터를 이용하여 토양 및 물관리 방법에 따라 배추와 옥수수 재배기간 동안 물수지를 평가하였으며, 작물 생산성과 물 부족 상황을 고려하여 작물 수분스트레스 계수와 최소 물 필요량을 산정하였다. 2018 년 배추 재배는 정식 2 주 후 빈번한 강우로 인해 관개가 실시되지 않아 무관개구와 적습관개구의 관개량 차이가 없었으며, 생산량 차이 또한 나타나지 않았다. 2018 년 배추 재배를 제외하고 배추와 옥수수 재배에서 적습관개구가 무관개구보다 생산량이 높게 나타났으며 대체적으로 증발산량 또한 높게 나타났다. 생산량과 증발산량은 밀접한 관련이 있으며 바이오매스 증가에 따라 증산작용이 활발해짐을 알 수 있었다. 작물 수분스트레스 계수는 배추 중기 0.8, 후기 0.8, 옥수수 중기 0.8, 후기 0.5 로 산정되었다. 배추와 옥수수의 최소 물 필요량(2017 년 배추 196.2 mm, 2018 년 옥수수 321.0 mm)은 적정 물 필요량(배추 239.4 mm, 2018 년 옥수수 466.9 mm) 대비 각각 82.0%, 68.8% 수준으로 나타났다. 이러한 산정 결과는 물부족 시기에 최소 관수량을 확보하여 작물 재배를 위한 물관리의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제3권
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• pp.28-35
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• 1985

본(本) 연구(硏究)는 대구지방(大邱地方)에 있어서 벼의 증발산량(蒸發散量) 대(對)한 산정기준(算定基準)을 정(定)하기 위(爲)하여 실험(實驗)에 의(依)해 증발산량(蒸發散量)을 측정(測定)하고, 측정(測定)된 실측치(實測値)와 이제까지 발표(發表)된 여러 가지의 증발산량(蒸發散量) 산정공식(算定公式)(Blaney & Criddle 공식(公式) 외(外) 8가지 공식(公式))에 의(依)한 계산치(計算値)를 비교(比較)하여, 대구지방(大邱地方)의 벼 생육(生育)에 가장 적합(適合)한 작물계수(作物係數)를 산출(算出)함에 있다. 시험기간(試驗期間)은 1982년(年)에서 1984연(年)까지 였으며, 실험(實驗)은 경북대학교내(慶北大學校內) 실습농장(實習農場)에서 실시(實施)하였고, 시험(試驗)을 위(爲)한 공시품종(供試品種)으로는 '진주(眞珠)'를 사용(使用)하였다. 실험(實驗) 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 벼의 증발산량(蒸發散量)은 이앙후(移秧後) 증가(增加)하기 시작(始作)하여 수잉기(穗孕期) 말기(末期)에서 출수개화기(出穗開花期)에 이르는 8월(月) 상(上) 중순(中旬)에서 최대치(最大値)을 나타냈으며, 그 후(後), 점차(漸次) 감소(減少)하였다. 전(全) 생육기간(生育期間)의 평균(平均) 1일(日) 증발산량(蒸發散量)은 6.33mm였다. 또한, 증발산량(蒸發散量)은 기상요소중(氣象要素中) 일사량(日射量), 일조시간(日照時間), 상대습도(相對濕度)와 높은 상관성(相關性)을 지니고 있었다. 각각(各各)의 상관계수(相關係數)는 0.884, 0.838, -0.805이었고, 증발계(蒸發計) 증발량(蒸發量)과는 상관계수(相關係數) 0.942로서 고도(高度)의 유의성(有意性)을 지니고 있었다. 대구지방(大邱地方)의 벼 생육(生育)에 적합(適合)한 작물계수(作物係數)는 Blaney & Criddle 공식(公式)에 의(依)한 K와 Kc로, 그 범위(範圍)는 각각(各各) 0.76~1.45, 0.82~1.27 이었고 최대치(最大値)는 공(共)히 8월(月) 상순(上旬)에 나타났다. 증산량(蒸散量)과 건물중(乾物重)은 상관계수(相關係數) 0.998로서 고도(高度)의 상관성(相關性)을 보였으며, 평균(平均) 증산비(蒸散比)는 269.03이었다. 본(本) 연구(硏究)에서 얻은 작물계수(作物係數)와 증발산량(蒸發散量) 및 증산비(蒸散比)는 대구(大邱) 및 인근지역(隣近地域)의 용수원(用水源) 계획시(計劃時) 증발산량(蒸發散量)을 산정(算定)하는데 유용(有用)하게 사용(使用)될 것으로 기대(期待)된다.