• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권2호
• /
• pp.233-246
• /
• 2023

수문순환의 이해와 효율적 수자원 관리의 측면에서 토양수분의 중요성이 조명되고 있으나, 국내에는 양질의 지점 토양수분 자료의 부재로 그 활용도가 매우 낮은 실정이다. 때문에 인공위성 기반의 토양수분을 적용할 때에도, 기준자료가 되는 지상 관측자료가 없어 객관적인 평가 및 교정이 어려운 실정이다. 코즈믹 레이 중성자 탐지센서(cosmic-ray neutron probe, CRNP)를 활용한 토양수분 관측소는 위성 자료의 검보정을 위한 기준 자료 생산에서 핵심적인 역할을 수행할 수 있다. CRNP는 비침습식으로 설치가 가능하여 토양층 교란과 식생 환경의 피해를 최소화할 수 있고, 공간 대표성을 가진 중간 규모의 관측 범위를 가지고 있다는 장점이 있다. 이러한 특징은 지형이 복잡하고 식생이 우거진 지형이 많은 우리나라에서의 활용이 용이하다는 장점으로 이어진다. 따라서 본 연구는 한국형 코즈믹 레이 토양수분 관측 시스템(Korean cOsmic-ray Soil Moisture Observing System, KOSMOS) 구축의 일환으로, CRNP를 활용한 토양수분 관측소의 국내 적용성을 평가하고자 수행되었다. CRNP 관측소는 전력 및 설치 부지 확보의 용이성과 추후 타 수문기상 인자와의 효율적 활용을 고려하여, 한강홍수통제소의 홍천군 군업리 관측소에 병행 설치되었다. CRNP 토양수분 자료의 평가를 위해 12개소의 지점 토양수분 센서를 추가로 설치하였으며, 시간 안정성 분석을 통해 공간적 대표성을 평가하였다. CRNP에서 생성되는 중성자는 평균 1,087 counts per hour 정도로 설마천 관측소에 비해 낮게 나타나 홍천 관측소의 환경이 더 습윤한 환경임을 알 수 있었다. 관측된 중성자 자료의 중성자 보정과 초기교정을 통해 토양수분을 산정하였으며, 산정된 토양수분 자료는 짧은 교정 기간에도 지점 자료와의 검증에서 r=0.82로 높은 상관성을 보여주었고, root mean square error=0.02 m³/m³의 높은 정확도를 보여주었다. 추후 계절성을 반영할 수 있도록 연간 자료가 축적된 후 재교정을 수행하면 보다 높은 정확도를 보여줄 것으로 판단된다. 이러한 결과는 CRNP 토양수분 자료의 우수성을 검증한 선행연구들과 더불어, KOSMOS 구축 시 양질의 토양수분 자료를 생산할 수 있음을 시사한다.

• Journal of Ecology and Environment
• /
• 제46권1호
• /
• pp.31-40
• /
• 2022

Background: Plant vegetation appears in heterogeneous and patchy forms in arid and semi-arid regions. In these regions, underneath the plant patches and the empty spaces between them are covered by biological soil crusts (moss, lichen, cyanobacteria, and fungi). Biological soil crusts lead to the formation and development of fertile islands in between vegetation patches via nitrogen and carbon fixation and the permeation of runoff water and nutrients in the soil. Results: The present study has investigated the association of biological soil crusts, the development of fertile islands, and the formation of plant patches in part of the Takht-e Soltan protected area, located in Khorasan Razavi Province, Iran. Three sites were randomly selected as the working units and differentiated based on their geomorphological characteristics to the alluvial fan, hillslope, and fluvial terrace landforms. Two-step systematic random sampling was conducted along a 100-meter transect using a 5 m² plot at a 0-5 cm depth in three repetitions. Fifteen samplings were carried out at each site with a total of 45 samples taken. The results showed that the difference in altitude has a significant relationship with species diversity and decreases with decreasing altitude. Results have revealed that the moisture content of the site, with biocrust has had a considerable increase compared to the other sites, helping to form vegetation patterns and fertile islands. Conclusions: The findings indicated that biological crusts had impacted the allocation of soil parameters. They affect the formation of plant patches by increasing the soil's organic carbon, nitrogen, moisture and nutrient content provide a suitable space for plant growth by increasing the soil fertility in the inter-patch space.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제26권4B호
• /
• pp.345-354
• /
• 2006

가뭄은 홍수와는 달리 장기적이고 지속적인 피해를 유발하고, 지역의 경제에 타격을 주며, 생태계 및 환경을 파괴하는 자연재해로서 인간에게 오랫동안 고통을 준다. 이와 같은 가뭄에 대비하고 가뭄을 관리하기 위해 가뭄의 정도를 정량화하고자 하는 연구가 꾸준히 이루어져 왔다. 그 결과 다양한 가뭄지수들이 개발되었으며 이들을 이용해 가뭄감시를 수행하고 있다. 그중 Palmer의 가뭄심도(PDSI)가 가뭄감시와 관리를 위하여 가장 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 물순환의 고려없이 기후적인 조건만을 이용하는 단점과 한계성이 여러 학자들에 의해 지적되어 오고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 토양, 토지이용, 기후자료를 입력자료로 하는 준 분포형 장기유출모형인 SWAT모형을 이용하였다. 즉, SWAT 모형을 이용해 토양수(soil water, SW)를 추정하고, 이로부터 계산된 토양수분결핍을 근거로 토양수분지수(soil moisture index, SMI)를 산정하였다. 본 연구에서는 소양강댐 유역에 대해 SWAT 모형을 적용해 구한 토양수분지수와 PDSI를 비교 분석하였다. 즉, 소양강댐 지점의 일유입량 자료를 이용해 SWAT모형을 보정하고 검정하여, 장기 일 토양수를 추정하고, SWAT모형을 통해 모의된 토양수로부터 계산된 토양수분 결핍을 근거로 토양수분지수를 산정하였다. 본 연구를 통해 SWAT 모형의 적용성을 검토한 결과, 결정계수가 0.651로서 비교적 좋은 결과를 보였고, GIS를 이용함으로서 보다 향상된 해상도를 가지고 가뭄감시를 할 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안한 토양수분결핍에 기초한 토양수분지수는 가뭄감시와 관리를 위해 적용이 가능하리라 판단된다.

• 한국작물학회지
• /
• 제66권1호
• /
• pp.87-96
• /
• 2021

1. 토양 센싱을 통한 환경정보의 습득과 일정 토양수분 이하가 되면 자동으로 물 공급이 이루어지도록 하는 자동수분제어 그리고 원격지에서 PC나 휴대폰을 통하여 시스템 운영을 확인할 수 있는 원격 자동 정밀 수분제어솔루션을 구성하여 운영한 결과 시스템이 안정적으로 운영되고 있음이 확인되었다. 2. 이 시스템을 적용하여 토양수분을 관리하면 케나프 발아율이 100%p 향상되었다. 간척지 노출 후 무경작 상태의 간척지 토양을 대상으로 비료 투입 없이 간척지 주변 하천수를 이용하여 정밀 수분제어솔루션을 운영하면 케나프 4,748 kg/10a 수확이 가능하여 토양수분 관리를 하지 않은 무처리에 비해서 수량이 106% 증가하였다. 3. 조건을 동일하게 하고 공급수를 하천수가 아닌 축분액비로 할 경우 케나프 생장에 필요한 비효 성분의 공급이 원활히 이루어져 케나프 수량이 8,390 kg/10a까지 증가하였다. 4. 자동 토양수분 조절을 통해 토양 수분이 지속적이고 안정으로 관리되면 케나프 수확물의 품질이 높아져 건물률이 7% 높아졌으며 식물체의 경도도 11.5% 증가하였다. 5. 무비료, 유기물 무투입 상태에서 케나프 추정 요수량 800톤을 새만금 간척지주변 하천수를 이용하여 자동조절수분시스템으로 공급할 경우 케나프 예측 수량은 5,039 kg/10a이었다.

• 한국잡초학회지
• /
• 제30권3호
• /
• pp.206-214
• /
• 2010

The laboratory and green house studies evaluated the effect of three different environmental factors on the seed germination, seedling emergence and survival of four major weed species in coconut plantations, Mimosa pudica, Ureana lobata, Panicum maximum and Pennisetum polystachyon. Germination percentage of all the weed species was significantly reduced with increasing soil moisture stress, no germination was observed at -0.9 MPa. Germination of both grass seeds ranged from 8% to 25% and 10% to 45% as moisture stress decreased from -0.4 MPa to 0 MPa, respectively. In contrast, seeds of M. pudica, and U. lobata were moderately tolerant to soil moisture stress and best adapted to moist environment. All the weed species seeds germinated over a wide range of soil pH values with the highest germination occurring at pH 6. In all the species, seedling emergence was declined rapidly with increasing depth with the exception of U. lobata. Seedling emergence significantly declined when the duration of flooding was three days or longer in dicotyledonous weed species and two days or longer in monocotyledonous weeds. This study illustrates the adaptability of these weeds to different environmental conditions which would enable the development of management strategies to reduce their populations below economic threshold levels in coconut plantations.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제60권1호
• /
• pp.21-30
• /
• 2018

In this study, we developed the Soil Moisture Data Assimilation (SMDA) scheme to extract Effective Soil Characteristics-ESC (Sand, Silt, Clay %) from MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) products. The SMDA scheme was applied to the MODIS-based Soil Moisture (SM) data during the summer (July to September) period. Then the ESC and soil erosion factors (K) were predicted, respectively. Several numerical experiments were conducted to test the performance of SMDA at the study sites under the synthetic and field validation conditions. In the synthetic experiment, the estimated soil moistures values(R: >0.990 and RMSE: <0.005) were identified well with the synthetic observations. The field validation results at the Bangdongri and Chungmicheon sites were also comparable to the TDR-based measurements with the statistics (R: 0.772/0.000 and RMSE: 0.065/0.000). The estimated ESC values were also matched well with the measurements for the synthetic and field validation conditions. Then we tested the SMDA scheme to extract the ESC from the MODIS-based soil moisture products. Although uncertainties exist in the results, the estimated soil moisture and ESC based on the SMDA were comparable to the measurements. Overall, the K factors were similarly distributed based on the derived ESC. Also, the K factors in the mountainous regions were higher than those of the relatively flat areas. Thus, the newly developed SMDA scheme can be useful to estimate spatially and temporally-distributed soil erosion and establish soil erosion management plans.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제37권1호
• /
• pp.21-29
• /
• 2004

국내에서 예상되는 물부족 현상을 극복하기 위해서는 수문 현상의 이해를 통한 수자원의 안정된 확보, 관리, 개발 등 수자원 관련 기술격의 발전이 필수적이라 하겠다. 물순환계통의 올바른 이해와 적합한 모형의 개발 및 검증을 위해서는 강우 및 토양수분의 대규모 원격측정이 필수적일 뿐 아니라 관측 격자 내에서 일어나는 변화도에 대한 이해가 필요하다. 가까운 장래에 예상되는 전구 관측 토양수분자료의 격자크기인 10km는 중ㆍ소규모 지역의 수문ㆍ기상모델 적용에 한계를 가진다. 목적에 따라 각 모델들이 필요로 하는 입력 자료의 격자크기가 다른 반면 각 모델에 대한 적합한 크기의 격자를 가진 다양한 입력 자료의 부재는 토양수분자료에 대한 적합한 downscaling 기법을 필요로 한다. 사용 가능한 보조 자료와 토양수분의 선형상관관계는 상당히 낮으므로 이들 상호관계를 선형관계의 합으로 나타내는데 한계를 가진다. 그러므로 본 연구에서는 physically-based 분리기법과 자료들 간의 비선형 상관관계를 나타내는데 적합한 신경망 기법을 이용한 downscaling 기법을 개발하였다. 개발된 downscaling 기법은 Washita'92 실험으로부터 획득된 토양수분 및 보조 자료를 사용하여 4km자료를 0.2km자료로 downscaling 하였으며 출력자료는 기존의 전형적 기법에 의하여 smoothing된 자료보다 개선된 결과를 보여주었다.

• Journal of Construction Engineering and Project Management
• /
• 제2권2호
• /
• pp.45-52
• /
• 2012

This study introduces a methodology to evaluate different types of non-nuclear technologies to see how they are competitive to the nuclear technology for quality control (QC) and quality assurance (QA) in soil condition measurement for highway pavement construction. The non-nuclear methods including the Electrical Density Gauge (EDG) and the Light Weight Deflectometer (LWD) were tested for their performance against a nuclear gauge, and traditional methods were used as baselines. An innovative way of comparing a deflection gauge to a density gauge was introduced. Results showed that the nuclear gauge generally outperformed the non-nuclear gauge in accuracies of soil density and moisture content measurements. Finally, a framework was developed as a guideline for evaluating various types of non-nuclear soil gauges. From other perspectives rather than accuracy, it was concluded that the non-nuclear gauges would be better alternative to the nuclear gauge when the followings are considered: (1) greater life-cycle cost savings; (2) elimination of intense federal regulations and safety/security concerns; and (3) elimination of licensing and intense training.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제32권3호
• /
• pp.211-214
• /
• 1999

영남지역의 대표적인 밭토양의 모암지대별 특성차이를 알기 위해 모래입자의 형태적 특성인 구형도를 조사하고 토양수분특성곡선을 구한 결과는 다음과 같다. 모래인자의 형태적 특성인 구형도는 모래입자의 크기에 관계없이 화성암에서 0.56~0.61, 퇴적암에서 0.63~0.67의 범위로 퇴적암 유래 토양에서 높게 나타났으며 화성암 유래 토양의 경우에는 입자가 작을수록 구형도가 더 낮은 경향을 보였다. 토양수분특성곡선은 사양질에서보다 식 양질토양에서 모암간에 큰 차이가 있었고, 화성암에서보다는 퇴적암에서 유래된 토양이 보수력이 높은 경향이었다. 유효수분율에 의하여 scale을 변환시킨 결과 토성이나 모암지대에 상관없이 토양수분 특성곡선이 거의 변화를 보이지 않는 것으로 나타났다. 그러나 퇴적암지대의 식양질 토양에서는 조금 벗어난 값을 보였다.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제9권1호
• /
• pp.15-23
• /
• 1985

The study was carried out to confirm the changes of soil physico-chemical properties and population of Fusarium solani by soil managements at preplanning fields for ginseng cultivation. Soil porosity and aggregation had been significantly increased during the managements while exchangeable nitrogen content and bulk density of the soil had been decreased. Available phosphate and exchangeable potassium content, in addition, seemed to be slightly increased. And soil aggregation showed positive correlation with clay, organic matter, soil moisture, and Ca content in the soil but negative with K content. Decrease rate of NH4-N and NO3-N content after soil managements were 55% and 41% in average, respectively. And better decrease effect for NH4-N was obtained in sand loam soil whereas no effect for NO3-N with soil textures. The more ploughing seemed to result in less propagules of F solani in the soil, however there was non significant decrease in population of the pathogen after the soil management. Number of F. solani in soil was significantly less in the fields where gramineous and leguminous crops had been grown as a precrop than other crops tested. Meanwhile there was no correlation between soil texture and population of the pathogen in the soil.