• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.719-730
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• 2021

본 연구에서는 상류의 휴·폐광산을 비롯한 다양한 점오염원과 비점오염원으로부터 유실되는 오염물질의 영향을 받는 안동호를 대상으로 수질 및 수생태 모델인 SWAT-WET을 구축하고, 적용성을 평가하고자 한다. 안동호르 유입되는 오염물질에 대한 정량적인 평가를 위해 유역모델인 SWAT을 안동댐 유역(1,584 km²)을 대상으로 구축하여, 검보정을 수행하였다. 유출량과 수질 부하량(SS, T-N, T-P)에 대한 검보정 결과 R²는 각각 0.76, 0.69, 0.84, 0.60 이상으로 분석되었다. 검보정된 SWAT의 유출량과 영양물질의 농도를 WET의 입력자료로 적용하여 안동호에 대한 수질, 수생태 모델 WET을 구축하였다. WET의 매개변수 민감도 분석 결과를 이용하여, 안동호의 수온, 용존산소, 수질농도(T-N, T-P)를 대한 검보정을 수행하였다. 검보정 결과 PBIAS는 각각 +19%, -13%, +4%, +26.5% 로 분석되었으며, 관측 자료를 유의한 수준으로 모의하는 것을 확인하였다. 저서동물의 관측 건중량(gDW/m²)은 0.5 이하였으나 모의 건중량의 평균은 0.8로 분석되었으며, 이는 WET 모델이 더 넓은 개념의 저서동물을 고려하기 때문으로 나타났다. 관측자료 부족으로 정확한 검보정은 어렵지만, 유역모델과의 연계를 통한 장기간 모의와 상류 유역환경변화가 호소에 미치는 영향을 분석할 수 있으므로 안동호의 수환경 관리를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권3호
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• pp.164-171
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• 2005

벼농사가 주변 수계의 수질에 미치는 영향을 평가하기 위해 경기도 이천시 부발읍의 광역 논을 대상으로 2002년 5월부터 2003년까지 9월까지 벼 재배기간 동안 논에서 양분물질인 질소와 인의 유입 및 유출부하량을 조사하였다. 재배기간 동안 평균 시비량은 질소가 2002년에 $129.0kg\;ha^{-1}$ 그리고 2003년에 $145.1kg\;ha^{-1}$이었으며, 인은 각각 $56.5kg\;ha^{-1}$와 $55.1kg\;ha^{-1}$로서, 질소 시비량은 2003년에 약간 많았으나 인 시비량은 비슷하였다. 조사기간 동안 물 수지는 2002년에 강우량 888 mm, 관개수량 1,321 mm, 침투수량 1,028 mm, 지표유출량 677 mm, 증발산량은 342 mm이었고, 2003년에 강우량 1,115 mm, 관개수량 1,493 mm, 침투수량 1,147 mm, 지표유출량 865 mm, 증발산량은 276 mm 이었다. 강우량과 지표배출수량은 2002년과 2003년 모두 결정계수($r^2$)가 각각 0.92와 0.81로 선형적인 양의상관으로 나타나 재배기간 중 논에서의 배출수량은 강우량이 증가할수록 선형적으로 증가하였다. 강우, 관개수, 지표 배출수, 침투수 및 작물흡수량의 질소 부하량은 2002년에 각각 9.9, 41.6, 22.1, 5.5, $123.6kg\;ha^{-1}$이었으며, 2003년에는 각각 15.8, 55.4, 17.3, 7.5, $119.1kg\;ha^{-1}$이었다. 강우, 관개수, 지표 배출수, 침투수 및 작물흡수량의 인 부하량은 2002년에 각각 2.1, 13.0, 3.6, 1.8, $64.0kg\;ha^{-1}$이었으며, 2003년에는 각각 1.6, 15.0, 5.0, 1.2, $61.4kg\;ha^{-1}$이었다. 강우량 및 배출수량과 양분물질 배출 부하량과의 관계는 강우량 및 배출수량이 증가할수록 논에서의 양분물질 배출 부하량은 선형적으로 증가하였다. 또한, 재배시기별 질소와 인의 유입 부하량과 유출 부하량 차이는 전 생육기간동안 유입 부하량이 유출 부하량보다 많아 논은 양분물질을 흡수하는 기능을 가지고 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제10권5호
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• pp.25-36
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• 2005

옥동천 유역의 상류에 위치한 명진탄광, 서진탄광, 옥동탄광 등이 1988년 이후 석탄합리화 사업으로 인하여 휴폐광 되었다. 따라서 많은 양의 광산 폐재가 적당한 처리시설이 없이 그대로 유입되어 하류지역의 수질오염을 야기 시킨다. 폐탄광으로부터 유출되는 침출수와 산성광산배수는 pH $2.7\sim4.5$의 강한 산성을 나타내며, 총용존물질은 $1,030\sim1,947mg/L$로 높은 범위를 나타낸다. 또한 Fe, Cu, Cd 같은 중금속의 농도와 음이온인 황산이온 등도 매우 높은 농도를 보인다. 옥동천내에 포함된 중금속의 농도는 Fe>Al>Mn>Zn>Cu>Pb>Cd 순으로 나타났으며, 철의 경우 산성광산배수와 침출수로 부터 옥동천 하류의 수질과 토양의 질을 나타내는 지표가 된다. 구리농도는 풍수기에 공재댐 배출수에서 높은 농도를 나타냈다. 표층수의 수질오염지표는 폐탄광의 산성광산배수가 유입되는 옥동천 본류 상류에서 $16.3\sim47.1$을 나타냈다. 반면에 구광재댐과 신광재댐 및 폐탄광의 배출수가 유입되는 중류에서 $10.6\sim19.5$를, 하류에서는 평균값인 $10.6\sim14.9$를 보여, 상류지역의 폐탄광의 산성광산배수가 옥동천의 주 오염원인 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제17권3호
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• pp.287-296
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• 2008

A comprehensive quality survey for heavy metals, organophosphorous and organochlorine residual pesticides, and coplanar PCBs in samples such as water, sediments and soils as well as spiders has been implemented. The samples were undertaken at nine stream sites and their vicinity in August 2006, representing different surrounding environments. The levels of PCBs were expressed as concentrations and WHO-TEFs. Among 12 coplanar PCBs as target compounds in this study, 2,3', 4,4', 5-PentaCB (IUPAC # 118) was the congener with the highest concentration. The total concentrations and TEF values of coplanar PCBs in Siheung stream sediment (heavy industrial complex site located in Ansan city) were 3915.50 pg/g and 0.8366 pg-TEQ/g on a dry weight basis, respectively. Such levels were around 40 times higher compared to sediment from Gapyung stream (green site located in the upper of Myunggi mountain). It is probably due to the direct input of PCBs trom PCBs treatment materials. Organophosphorous (EPN, dementon-s-methyl, diazinon, parathion, and phenthoate) and organochlorine (alpha-BHC, aldrin, 4,4'-DDT, 4,4'-DDE, endosulfan alpha and etc.) pesticides were not detected above 5 ppb of detection limits. The concentrations of Cu and Cd in water and sediment samples from Siheung stream were 44.11 and $0.17ug/m\ell$ and $713.42{\mu}g/g$ and $3.73{\mu}g/g$, respectively, which contained $20\sim40$ times higher concentrations than those from Gapyung stream. In addition to the water and sediment samples, the levels of heavy metals in spider from designated sampling sites were also determined. Heavy metals in spider collected near Siheung stream was appeared to be equivalent and/or a little higher levels with respect to other spiders. Furthermore, the ratio of relative heavy metals (Cu, Cd, and Pb) in spider from each stream site showed a correlation as similar as that of heavy metals in soil samples.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.238-238
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• 2015

There are demands for water environmental analysis of discharge processes in paddy fields, however, it is not fully understood in nutrients discharge process for watershed modeling. As hydrological processes both surface and ground water and agricultural water managements are so complex in paddy fields, the development of lowland paddy fields watershed model is more difficult than upland watershed model. In this research, the improvement of SWAT (Soil and Water Assessment Tool) model for a paddy watershed was conducted. First, modification of surface inundated process was developed in improved pot hole option. Those modification was evaluated by monitoring data. Second, the monitoring data in river and drainage channel in lowland paddy fields from 2012 to 2014 were analyzed to understand discharge characteristics. As a case study, Imbanuma basin, Japan, was chosen as typical land and water use in Asian countries. In this basin, lowland paddy fields are irrigated from river water using small pumps that were located in distribution within the watershed. Daily hydrological fluctuation was too complex to estimate. Then, to understand surface and ground water discharge characteristics in irrigation (Apr-Aug) and non-irrigation (Sep-Mar) period, the water and material balance analysis was conducted. The analysis was composed two parts, watershed and river channel blocks. As results of model simulation, output was satisfactory in NSE, but uncertainty was large. It would be coming from discharge process in return water. The river water and ground water in paddy fields were exchanged each other in 5.7% and 10.8% to river discharge in irrigation and non-irrigation periods, respectively. Through this exchange, nutrient loads were exchanged between river and paddy fields components. It suggested that discharge from paddy fields was not only responded to rainfall but dynamically related with river water table. In general, hydrological models is assumed that a discharge process is one way from watershed to river. However, in lowland paddy fields, discharge process is dynamically changed. This function of paddy fields showed that flood was mitigated and temporally held as storage in ground water. Then, it showed that water quality was changed in mitigated function in the water exchange process in lowland paddy fields. In future, it was expected that hydrological models for lowland paddy fields would be developed with this mitigation function.

• 한국환경농학회지
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• 제24권3호
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• pp.270-279
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• 2005

벼농사에 의한 질소가 하천수질에 미치는 영향을 종합적으로 평가하기 위해 공급 질소의 유입량과 유출 및 이용되는 양은 동일하다는 질소 balance 개념 평가기법을 개발하였다. 유입량과 유출량 결정에 영향을 주는 시비량, 관개수 수질, 관개량과 물이용 수지, 토양유기물 함량, 토양질소공급량, 유기물 시용여부, 이앙방법, 물관리 방법, 수확량, 암모니아 휘산 및 탈질량, 토양잔류량 등 관련요인들과 요인상호간의 관계를 자료 분석, 현지포장 및 실내실험을 통해 지수화하였으며 사용된 지수들을 종합하여 벼농사의 수질영향평가법으로 제시하였다. 질소의 총 공급량에서 대기유출, 작물이용, 토양 잔류 부분을 제외한 차이를 벼농사에서 질소의 잠재유출량으로 산정하여 벼농사가 수질에 미치는 영향으로 평가하였으며, 개발된 방법으로 평가한 우리나라의 평균적인 환경 및 재배 조건에서 벼농사는 수계를 통한 질소의 유입량과 유출량이 거의 균형을 이루어 주변수질에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 평가되었다. 하지만 관개수중의 질소농도가 1.0 mg $L^{-1}$ 이하로 깨끗한 지역에서의 벼농사는 수질의 오염원으로 작용하였으며, 관개수중의 질소농도가 2.0 mg $L^{-1}$이고 시비량이 110 kg $ha^{-1}$인 조건에서는 간단관개를 할 경우는 벼농사는 수질을 정화하는 기능이 있었으나 반대로 상시담수를 할 경우는 오염원으로 작용하였다. 질소농도가 3.0 mg $L^{-1}$인 경우는 시비량 110 kg $ha^{-1}$의 조건에서는 벼농사는 수질정화의 기능이 있었지만 시비량이 120 kg $ha^{-1}$로 증가하면 오염원으로 작용하였으며, 관개수중의 질소농도가 6.0 mg $L^{-1}$ 이상으로 비교적 오염된 지역에서는 시비량 120 kg $ha^{-1}$ 까지도 벼농사는 수질을 정화하는 기능을 가지고 있는 것으로 평가되었다. 하지만 이 같은 평가 방법은 앞으로도 지속적인 자료보완과, 요인분석의 세분화를 통해 더욱 정밀한 평가가 가능하도록 추가적인 연구가 추진되어야 할 것으로 사료된다.

• 생태와환경
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• 제42권2호
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• pp.200-211
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• 2009

최근 상수원 수질관리에 있어서 팔당호 수질악화에 직접적으로 영향을 주는 경안천 유역관리에 대한 관심이 증가하여 적절한 대책이 필요하다. 이를 위해 SWAT 모델을 적용하여 유역 내 점 비점오염원에 따른 오염물질 발생 특성을 평가하고자 하였으며, 연구결과는 향후 경안천 유역의 효율적인 수질관리를 위한 기초자료로서 도움이 되고자 한다. BASINS는 유역의 오염현황을 신속하고 용이하게 파악가능하고 예측모형의 입력자료를 자동적으로 생성해주기 때문에, BASINS 적용을 위한 공간입력자료인 유역 경계와 하천도, DEM, 토지 이용도, 토양도 등을 tool 형식에 맞게 변환하고 입력하여 SWAT과 같은 유역모델을 연구목적에 맞게 적용할 수 있었다. 연구목적에 맞게 모델을 적절히 적용하기 위하여 유량, SS, TN, 그리고 TP순으로 2004년부터 2008년까지 일별로 검 보정 하였고, 모델 통계 치와 효율 산정 및 산포도 작성을 통해 모델의 정량적, 정성적 모의특성을 판단하였다. 유량의 경우 실측값에 대한 모의 경향이 잘 반영 되었으며, SS, TN, TP의 경우 특정기간에서 과대 또는 과소평가 되었으나 유역이라는 광범위하고 복합적인 특성과 그 안에서의 복잡한 수질기작 등을 고려해 볼 때 허용할 수 있는 범위에서 실측값을 적절히 묘사한 것으로 판단되었다. 그러나 결과의 정확한 해석과 적용을 위해서는 보다 상세한 측정자료 확보 및 검 보정 작업이 필요하며, 특히 점오염원 배출현황에 대한 관측자료의 검증을 통해 이상 치들의 정확성을 개선할 필요가 있다. 년간 오염부하량을 산정한 결과, SS와 TP의 경우 강우량이 증가함에 따른 유출량 변화가 비점오염부하량 변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다. TN은 점오염부하량이 매년 유사한 범위에서 산정되였으나, 유량증가에 따른 질소성분의 희석이나 산화효과로 인하여 질소농도 감소가 비점오염부하량 감소로 나타났다. 수계오염총량관리 기술지침에 의해 산정된 배출부하량과 비교한 결과, 총량에서는 본 연구결과가 2${\sim}$3배 가량 더 작으며, 비점오염 부하량의 경우 더 큰 것으로 나타났다. 원단위를 이용하여 부하량을 산정할 경우 유달개념이 고려되지 않고 단순 강우유출비만을 고려하기 때문에 나타나는 결과라고 판단되였다. 연중 일정하게 나타나는 점오염원의 특성파는 달리, 비점오염원에 의한 부하량은 강우가 집중되는 6${\sim}$9월에 61.8${\sim}$88.7%수준으로 크게 증가하며 강우유출량에 많은 영향을 받는 것을 알 수 있었으나, TN과 TP는 평수기 및 저수기 (10${\sim}$5월)에 점오염원에 의한 영향이 크게 나타났다. 이는 저수기에 흐르는 경안천 유량의 많은 양이 용인시와 광주시에 위치한 환경기초시설의 방류량이며, 이에 따라 하절기 비점오염뿐만 아니라 저수기의 수질개선을 위한 관리 또한 적절히 필요한 것으로 판단되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제42권6호
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• pp.439-446
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• 2009

벼농사가 수질에 미치는 영향을 평가하기 위하여 지역별 논의 질소수지를 평가하였다. 질소의 유입량은 비료 시용량, 강우 및 관개에 의한 수계공급량, 토양질소의 무기화량 및 질소 고정량 등을 합하여 추정하였고, 질소의 유출량은 배출수나 지하침투수를 통한 수계유출량, 암모니아 휘산과 탈질에 의한 대기 중으로의 손실량, 무기질소의 유기화 및 작물에 의한 흡수량을 합하여 평가하였다. 지역별 환경 특성은 토양 중 유기물함량, 쌀 수확량, 관개수 중의 질소함량, 토양통 분포면적에 의한 토양침투속도 등을 이용하여 추정하였다. 지역별로 환경특성을 고려하여 벼농사가 수질에 미치는 영향을 평가한 결과 경기도와 충청남도의 질소 수지가 각각 -5.4와 $-8.3kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$으로 이 지역에서의 벼농사는 주변 수계로부터 질소를 흡수하여 농업에 활용하는 수질정화의 기능이 다른 지역에 비해 상대적으로 큰 것으로 평가되었다. 반면 강원도와 경상남도는 각각 4.9와 $14.0kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$ 으로 유입량보다 유출량이 오히려 많아 질소를 배출하는 것으로 평가되었다. 시비량이 $110kg\;ha^{-1}$로 동일하다는 조건하에 우리나라 관개수 중의 질소함량이 평균 $1mg\;L^{-1}$ 증가할 경우 벼농사는 $-2.9kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$의 수질 개선효과가 있으며, 전국적으로는 벼논의 질소 흡수량이 연간 2,616 Mg이나 증가하는 것으로 추정되었으며, 농업용수의 오염도가 상대적으로 높은 도시인근 지역이 관개수가 깨끗한 지역보다 벼농사에 의한 수질정화 효과가 크다는 것을 알 수 있었다. 동일한 수확량 조건에서 시비량을 $110kg\;ha^{-1}$에서 $90kg\;ha^{-1}$으로 줄일 경우 질소정화 기능은 전국적으로 10,600 Mg이 증가하고 수질정화 기능을 수행하는 면적도 확대됨을 알 수 있었다. 또한, 쌀 수확량 $5,000kg\;ha^{-1}$을 100%로 가정할 경우 질소 시비량은 $110kg\;ha^{-1}$, 수확량이 100%인 경우 질소수지는 $-0.3kg\;ha^{-1}$이었지만 시비량을 $90kg\;ha^{-1}$으로 줄이고 수확량도 100%에서 90%와 85%로 줄이면 질소수지는 각각 -11.7, -2.3 및 $2.4kg \;ha^{-1}$으로 시비량을 줄여도 수확량을 동시에 줄이면 질수수지의 개선효과가 떨어지며, 수량을 85%로 줄이면 수질에 미치는 영향을 나타내는 질소수지는 $110kg\;ha^{-1}$을 시비할 때보다 오히려 더 나빠지는 것으로 평가되었다. 이상의 결과들로 볼 때 벼농사가 수질환경에 미치는 영향은 관개수 수질, 토양물리 및 화학성 등의 자연환경에 따라 달라지므로 지역의 자연환경 특성을 최대로 활용하여, 벼 재배에 의한 수질정화기능을 최대로 활용하는 영농기술도입이 필요한 것으로 판단된다. 또한 현재 시비량을 줄이고 이에 따라 수확량도 줄어들 것이라는 전제의 영농방법으로서는 벼농사에 의한 수질오염 방지를 효과적으로 달성할 수 없으며, 시비량은 줄이되 토양과 관개수 중의 영양물질을 최대한으로 활용하여 최고의 수확량을 유지하는 것이 벼농사의 주변 수계에 대한 오염물질 발생을 줄이고 수질정화 기능을 증대시키는 가장 좋은 친환경농업라고 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제12권4호
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• pp.307-316
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• 2010

산지복잡지형은 지구표면의 약 20%를 차지하며, 절반 정도의 인류에게 맑은 물을 제공하는 지역이고, 대부분의 주요하천의 발원지로서 국가 혹은 지역 간 사회-경제적 경쟁과 정치적 논란의 대상지역이기도 하다. 산지경관생태계는 우리에게 폭넓은 생태계 생산물과 서비스(맑은 물, 에너지, 식량 및 산림자원 등)를 제공하며, 관광과 휴식활동의 대상으로 크게 부각되고 있다. 이들 지역은 특히 매우 높은 생물다양성과 육상탄소의 주요 저장원이기도 하다. TERRECO사업은 산지복잡지형의 생태계 과정에 대한 이해를 증진하고, 생태계 서비스와 관련한 생태계 기능들을 공간적으로 평가하는 데에 중점을 둔다. 특히 정교한 평가체계를 개발함으로써 산지복잡지형에서의 기후와 토지이용변화에 따른 생태계 서비스 기능의 변화를 정량화할 것이다. 이러한 구도에서 산지복잡지형의 수문학, 수자원, 생산성, 생물다양성, 토양생지화학, 미량가스방출 및 수질 등을 복합적으로 규명하고 있다. TERRECO사업은 총 34개의 세부연구과제로 구성되었으며, 한국산지복잡지형에서의 공동연구를 통해 연구기법의 개발 및 적용을 수행 중에 있다. 세부연구과제들은 산지복잡지형의 경관비균질성에 따른 (1) 물순환과 수자원, (2) 용존유기탄소(DOC), 미세입자상 유기탄소(fPOC), 질소화합물(TN)과 인 함유 물질(TP)의 수송과 수질에 영향을 미치는 탄소와 질소 저장원, (3) 환경적 관심이 높은 미량가스($CO_2$, $N_2O$, $CH_4$)의 포집과 방출, (4) 경관의 생물다양성과 생물다양성에 기인한 생태계 서비스들, 그리고 마지막으로 (5) 농업과 산림 생산성의 차이를 조사하도록 고안하였다. 따라서 TERRECO사업은 한국 산지복잡지형의 생태계 서비스를 조절하는 원리들을 규명하고, 총 34개 세부연구과제의 결과들이 생태계 서비스의 정량적 평가체계를 수립하는 데에 기여하도록 조직화함으로써 새로운 수준의 학제간 정보교환프로그램을 개발하는 데에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제19권3호
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• pp.201-205
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• 2000

강원도 고랭지 경사 농경지에서의 유사량을 최소화하기 위한 최적영농방법 제안을 위하여 대관령 부근의 고령지 농업시험장의 작물포장을 선정,설치하였다. 가로 25m 세로 60m로 장방형 면적에 유출시험포 11개를 설치하고 경운방법, 지표피복 및 시비방법을 달리하며 3년동안 유사량을 조사하였다. 무경운에 100% 지표 피복 처리된 옥수수 시험포와 비닐로 멀칭한 감자 시험포에서 가장 작은 유사가 발생하였다. 최대의 유사는 등고선과 직각방향으로 경운한 시험포에서 발생하였다. 무경운에 100% 지표피복 처리된 옥수수 시험포의 연유사량은 $0.1{\sim}2.2\;ton/ha/year$, 등고선에 평행으로 경운한 시험포는 $10{\sim}27\;ton/ha/year$, 그리고 등고선에 직각으로 경운한 시험포는 $11{\sim}33\;ton/ha/year$으로 나타났다. 감자 시험포의 연유사량은 비닐피복 시험포에서 $0.1{\sim}0.2\;ton/ha/year$, 등고선에 평행으로 경운한 시험보에서 $16{\sim}24\;ton/ha/year$, 그리고 등고선에 직각으로 경운한 시험포에서 $16{\sim}31\;ton/ha/year$으로 측정되었다. 파종이나 수확 후에 큰 비가 내리면 많은 양의 유사가 발생하였다. 감자는 수확 시 고랑과 이랑을 만들고 고랑에는 격벽을 설치하고 옥수수는 지면에서 일정한 높이 이상만 수확하여 유사의 양을 줄일 수 있는 방법이 제안되었다. 또한 동절기 풍식과 눈 녹은 물에 의한 수식을 최소화하기 위하여 동상방지대책의 개발이 필요한 것으로 나타났다. 고랭지 경사농경지의 최적관리방법으로 무경운 영농, 지표피복, 고랑격벽의 설치를 통한 이랑붕괴의 최소화, 승수로의 설치, 완충지의 설치, 동상방지방법의 개발, 겨울작물의 재배 등이 제안되었다.