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Ecosysteme de I′Etang de Berre (Mediterranee nord-occidentale) : Caracteres Generales Physiques, Chimiques et Biologiques

  • Kim, Ki-Tai
    • 환경생물
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    • 제22권2호
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    • pp.247-258
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    • 2004
  • Climatological, hydrological and planktonical research studies, measurements of primary production and photosynthetic efficiency from December 1976 to December 1978 have been carried out in two brackish lakes: Lake Etang de Berre and Lake Etang de Vaine located in the French Mediterranean coast, in the region of Carry-le-Rouet located on the north-west Mediterranean near Marseilles, and in fresh water inflows from 4 Rivers (Touloubre, Durance, Arc, Durancole) to Lake Etang de Berre. Physico-chemical parameters were measured for this study: water temperature, salinity, density, pH, alcalinity, dissolved oxygen (% saturation), phosphate, nitrate, nitrite, silicate etc. Diverse biological parameters were also studied: photosynthetic pigments, phaeopigments, specific composition and biomass of phytoplankton, primary pelagic production etc. Climatical factors were studied: air-temperature, solar-radiation, evaporation, direction (including strength) of winds, precipitation and freshwater volume of the four rivers. The changes in Lake ‘Etang de Berre’ ecosystem depend on the quality of the water in the Durance River, and on the effects of seawater near the entrance of the Caronte Canal. The water quality of the lake varies horizontally and vertically as a result of atmospheric phenomena, maritime currents and tides. The distribution of water temperatures is generally heterogeneous. Southeasterly winds and the Northeasterly Mistral wind are important in the origins of circulated and mixed water masses. These winds are both frequent and strong. They have, as a result, a great effect on the water environment of Lake Etang de Berre. In theory, the annual precipitation in this region is well over eight times the water mass of the lake. The water of the Durance River flows into Lake Etang de Berre through the EDF Canal, amounting to 90% of the precipitation. However, reduction of rainfall in dry seasons has a serious effect on the hydrological characteristics of the lake. The temperature in the winter is partially caused by the low temperature of fresh water, particularly that of the Durance River. The hydrological season of fresh and brackish water is about one month ahead of the hydrological season of sea water in its vicinity. The salinity of Lake Etang de Berre runs approximately 3$\textperthousand$, except at lower levels and near the entrance to the Caronte Canal. However, when the volume of the Durance River water is reduced in the summer and fall, the salinity rises to 15$\textperthousand$. In the lake, the ratio of fresh water to sea water is six to one (6:1). The large quantities of seston conveyed by rivers, particularly the Durance diversion, strongly reduce the transparency in the brackish waters. Although the amount of sunshine is also notable, transparency is slight because of the large amount of seston, carried chiefly by Tripton in the fresh water of the Durance River. Therefore, photosynthesis generally occurs only in the surface layer. The transparency progressively increases from freshwater to open seawater, as mineral particles sink to the bottom (about 1.7kg $m^{-2}a^{-1}$ on the average in brackish lakes). The concentration of dissolved oxygen and the rate of oxygen saturation in seawater (Carry-le-Rouet) ranged from 5.0 to 6.0 $m\ell$ㆍ.$1^{-1}$, and from 95 to 105%, respectively. The amount of dissolved oxygen in Etang de Berre oscillated between 2.9 and 268.3%. The monographs of phosphate, nitrate, nitrite and silicate were published as a part of a study on the ecology of phytoplankton in these environments. Horizontal and vertical distributions of these nutriments were studied in detail. The recent diversion of the Durance River into Lake Etang de Berre has effected a fundamental change in this formerly marine environment, which has had a great impact in its plankton populations. A total of 182 taxa were identified, including 111 Bacillariophyceae, 44 Chlorophyceae, and 15 Cyanophyceae. The most abundant species are small freshwater algae, mainly Chlorophyceae. The average density is about $10^{8}$ cells $1^{-1}$ in Lake Etang de Berre, and about double that amount in Lake Etang de Vaine. Differences in phytoplankton abundance and composition at the various stations or at various depths are slight. Cell biovolume V (equivalent to true biomass), plasma volume VP (‘useful’ biomass) and, simultaneously. the cell surface area S and S/V ratio through the measurement of cell dimensions were computed as the parameters of phytoplankton productivity and metabolism. Pigment concentrations are generally very high on account of phytoplankton blooms by Cyanophyceae, Chlorophyceae and Cryptophyceae. On the other hand, in freshwaters and marine waters, pigment concentrations are comparatively low and stable, showing slight annual variation. The variations of ATP concentration were closely related to those of chlorophyll a and phytoplankton blooms only in marine waters. The carbon uptake rates ranged between 38 and 1091 mg$Cm^{-2}d^{-1}$, with an average surface value of 256 mg; water-column carbon-uptake rates ranged between 240 and 2310 mg$Cm^{-2}d^{-1}$, with an average of 810, representing 290 mg$Cm^{-2}$, per year 45 000 tons per year of photosynthetized carbon for the whole lake. Gross photosynthetic production measured by the method of Ryther was studied over a 2-year period. The values obtained from marine water(Carry-le-Rouet) ranged from 23 to 2 337 mg$Cm^{-2}d^{-1}$, with a weighted average of 319, representing about 110 gCm$^{-2}$ per year. The values in brakish water (Etang de Berre) ranged from 14 to 1778 mg$Cm^{-2}d^{-1}$, with a weighted average of 682, representing 250 mg$Cm^{-2}$ per year and 38 400 tons per year of photosynthesized carbon for the whole lake.

완효성비료 시용 논 토양중의 질소행동에 관한 연구 (Nitrogen Balance in Paddy Soil of Control-Release Fertilizer Application)

  • 이경보;박찬원;박광래;김종구;이덕배;김재덕
    • 한국토양비료학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.157-163
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    • 2005
  • 최근 지구온난화에 따른 농업환경이 변화와 기상변화에 대비한 작물의 영양관리 대책 도출과 지속적인 농업생산체계를 확보 하고자 논토양에서 완효성 비료시용시 질소이용률 평가와 질소수지를 분석하였다. NPK 처리구의 표층수중 $NH_4-N$ 농도는 벼 이앙초기 $2.07mg\;L^{-1}$이었으나 그 이후 감소하다가 수비시용과 더불어 $NH_4-N$ 농도가 증가하였다. 완효성 시비구의 $NH_4-N$ 농도는 벼 이앙 18일 이후부터는 NPK 시용구보다 높았다. NPK 시용구의 $NO_3-N$ 함량 변화는 벼 이앙 10일경에 약 $3.97mg\;L^{-1}$로 가장 높았으며 그 이후는 감소하였다. CRF100% 시용구의 $NO_3-N$ 함량 변화는 벼 이앙 후 30일까지 $3-5mg\;L^{-1}$ 범위를 보이다가 그 이후는 감소하는 경향이었다. 토양중 $NH_4-N$ 함량 변화는 NPK 처리구에서 이앙 초 $120mg\;kg^{-1}$ 내외였으며, 이앙 20일 이후에 $45mg\;kg^{-1}$으로 감소하였다가 추비로 인하여 $NH_4-N$ 함량이 다시 $45mg\;kg^{-1}$로 증가하였다. 완효성비료 시용구에서는 벼 생육초기에는 처리 간 차이가 없었으나 이앙 25일 이후부터 NPK 시용구에 비하여 완효성비료 시용구에서 $NH_4-N$ 함량이 증가하였다. NPK 처리구에서 암모니아 휘산으로 손실된 질소량은 $22.4kg\;ha^{-1}$이었며, 완효성 비료를 시용함으로서 67%까지 암모니아 휘산을 줄일 수 있었다. 질소 이용율은 NPK 시용구가 27.4%이었고, CRF70% 시용구는 51.2%, CRF100% 시용구는 49.0%였다. 또한 질소 흡수량은 전반적으로 질소수준이 높을수록 흡수량이 많았다. 수량은 NPK 시용구가 $4,510kg\;ha^{-1}$이었고, CRF70% 시용구는 $4,800kg\;ha^{-1}$, CRF100% 시용구는 $4,970kg\;ha^{-1}$이였다.

논물 담수심이 온난화 가스 배출에 미치는 영향 (Effect of Irrigation Water Depth on Greenhouse Gas Emission in Paddy Field)

  • 이경보;김종구;박찬원;신용광;이덕배;김재덕
    • 한국토양비료학회지
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    • 제38권3호
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    • pp.150-156
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    • 2005
  • 논토양에서 관개 깊이를 조절하여 온난화가스 배출특성을 구명하고, 그에 따른 온난화가스 배출량를 추정하여 온난화가스 배출 저감기술을 확립하고자 연구를 수행하였다. 볏짚시용후 담수 8 cm의 시기별 $CH_4\;flux$는 이앙 32일 경에 $23.9mg\;m^{-2}\;h^{-1}$로 가장 높았으며, 이앙 35일 이후부터 감소하기 시작하여 중간낙수 이후에는 $CH_4\;flux$가 급격히 감소하였다. 포화용수량 처리구의 시기별 $CH_4\;flux$는 이앙 32일에 $19.9mg\;m^{-2}\;h^{-1}$ 로 가장 높았으며, 전 생육시기 동안 담수 8 cm와 담수 4 cm에 비하여 $CH_4\;flux$는 적었다. 볏짚 무시용후 시기별 $CH_4\;flux$는 이앙 20일경 $2.2-3.8mg\;m^{-2}\;h^{-1}$의 범위를 보였으며 그 이후부터는 처리별 차이가 컸으나 이앙 50일 이후부터는 비슷한 경향을 보였다. 토양 Eh 변화는 벼 이앙후 20일부터 -100 mV로 낮아 졌으며, 중간낙수 이후인 이앙 60일경에는 50 mV로 상승하였고 논물 담수심이 낮을수록 토양 Eh는 높았다. 볏짚을 시용하지 않았던 구와 포화용수량 처리구에서의 토양 Eh변화는 볏짚 시용구에 비하여 벼 전 생육기간에 걸쳐서 높았다. 처리별 지구온난화지수는 볏짚 시용후 담수 8 cm 처리구가 $6,939kg\;CO_2\;ha^{-1}$, 담수 4 cm 처리구는 $6,431kg\;CO_2\;ha^{-1}$, 포화용수량 처리구는 $5,222kg\;CO_2\;ha^{-1}$ 이었다. 그리고 볏짚을 시용하지 않은 담수 8cm 처리구의 지구온난화지수는 $4,449kg\;CO_2\;ha^{-1}$, 담수 4 cm 처리구는 $3,702kg\;CO_2\;ha^{-1}$, 포화용수량 처리구는 $3,561kg\;CO_2\;ha^{-1}$ 이었다.

국내 육성 벼 품종의 필리핀 우기재배에서의 이삭형질 변이 및 특성 (Characteristics and Variation of Panicle Traits of Korean Rice Varieties in Wet Season of the Philippines)

  • 박현수;김기영;모영준;최인배;백만기;하기용;하운구;강현중;신문식;고재권
    • 한국육종학회지
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    • 제43권1호
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    • pp.68-80
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    • 2011
  • 열대지역에 적응하는 온대 자포니카 벼 품종 개발을 위한 이삭형질 개선의 육종 방향을 제시하고자 한국과 필리핀 우기재배에서의 이삭형질 변이 및 특성에 대해서 조사하였다. 이삭형질의 변이는 2차 지경 착생립수가 차이가 가장 많이 나는 형질이었고 1차 지경 평균립수가 가장 적게 나는 형질이었다. 2차 지경 관련 형질이 1차 지경 관련 형질보다 수당립수와의 상관관계가 높았다. 지역간 차이가 많이 난 형질은 2차 지경 립수, 2차 지경수, 수당립수, 총지경수 순이며, 1차 지경 평균립수와 2차 지경 평균립수는 지역간 차이가 별로 나지 않는 형질이었고 2차 지경 관련 형질이 1차 지경 관련 형질보다 수당립수의 감소와 관련성이 높았다. 경로계수 분석에서 한국, 필리핀 및 지역간 비율에 있어서 2차 지경 립수가 1차 지경 립수보다 수당립수에 미치는 영향이 컸다. 지역간 비율에 대한 환경조건과 수당립수의 상관분석에서 생육일수, 누적평균온도 및 누적일사량이 수당립수와 높은 정의 상관관계를 나타냈다. 환경조건이 우리나라와 다른 열대지역에 적응하는 온대 자포니카 벼 품종을 개발하기 위해 이삭특성을 고려할 경우 먼저 고온과 단일 조건에서도 적정 생육일수를 확보하는 것이 중요하고, 2차 지경 립의 감소가 수당립수의 감소로 연결되기 때문에 수량성 측면에서는 2차 지경 립이 확보된 계통을 개발 대상지역에서 선발해 나가는 것이 효율적일 것으로 생각되었다.

고온 스트레스에 따른 참당귀의 생육 및 유용성분 특성 (Growth and Useful Component of Angelica gigas Nakai under High Temperature Stress)

  • 정대희;김기윤;박성혁;정충렬;전권석;박홍우
    • 한국자원식물학회지
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    • 제34권4호
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    • pp.287-296
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    • 2021
  • 최근 전 세계적으로 지구온난화가 가속되면서 작물의 생산에 극심한 피해가 야기되는바 극한의 고온 스트레스에 따른 참당귀의 생육특성 및 지표성분을 확인하고 효율적인 참당귀의 재배를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 2018년, 2019년의 기상관측데이터를 활용하여 실험온도(Control, 28℃, 34℃, 40℃)를 설정하였다. 그리고 식물생장상을 통해 실험온도를 처리하여 실험포지에서 이식 및 생장을 거쳐 생육특성 및 유용성분함량을 분석하였다. 실험이 수행되어진 실험포지는 평균 대기온도 19.38℃, 평균 토양온도 21.34℃, 평균대기습도 81.31 %, 평균 토양습도 0.18 m3/m3, 평균 일사량 162.05 W/m2로 관측되었으며, 토양의 이화학적 특성은 사질식양토에 유기물함량 2.66 %, 유효인산 868.52 mg/kg, 전질소 0.14%, pH 6.65, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 나트륨은 각각 0.95, 7.38, 1.46, 0.15 cmol+/kg로 분석되었다. 그리고 활착율(85 %)과 전체 높이(38.66 cm), 생중량(41.3 g), 건중량(14.24 g) 등과 같은 대부분의 생육특성은 대조구 대비 28℃ 실험구에서 가장 높은 생육을 보였다. 하지만 유용성분함량의 유의성은 확인되지 않았으나 대조구 대비 34℃ 실험구에서 가장 높은 값을 나타냈다. 이러한 결과는 고온의 스트레스로 식물체 조직의 노화 및 광합성량 감소, 생장지연 등과 같은 생육장애 요인에 의해 실험구별 생육의 차이가 발생했으며, 유용성분의 함량 또한 실험구별 생육장애에 의해 동화산물의 축적이 저조해져 발생된 현상이라 판단된다.

수도의 영화수성립과 수량에 미치는 기상환경의 영향에 관한 연구 II. 영화수 성립에 미치는 기상소모효과 (The Climatic Influence on Spikelet Formation and Yield of Lowlam Rice II. Climatic Consumptive Effect for Spikelet Formation)

  • 이종철;안수봉
    • 한국작물학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.366-375
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    • 1984
  • 수도의 영화수 및 수량에 미치는 기상소모효과를 확인하고저 분얼기, 생식생장기 및 등숙기에 각각 차광율을 자연광의 0,25, 50%로 하여 작물시험장 포장과 주/야온도 20/1$0^{\circ}C$와 30/2$0^{\circ}C$로 제어된 인공기상실에서 실험을 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주/야온도 30/2$0^{\circ}C$와 포장조건하에서의 생식생장기 일사불족은 영화수를 감소시켰는데 그 원인을 주로 이차지경분화수 및 영화분화를 억제시킴과 동시에 이차지경퇴화와 영화퇴화의 증가였다. 2. 생식생장기의 기상소모지수와 단위면적당 수수 그리고 이차지경분화수와는 부의 상관경향이었고, 이차지경퇴화율과는 정의 유의상관이 있었다. 이 기간의 기상소모지수는 영하의 분화수와는 부의 상관이, 그 퇴화율과는 정의 상관이 인정되었다. 3. 생식생장기의 차광이 등숙률이나 현미천립중에는 별로 영향을 미치지 않았으나 등숙기의 차광은 등숙율과 현미천립중을 저하시켰다. 4. 수량에 미치는 차광의 영향은 등숙기 $\geq$ 생식생장기, 분얼기순으로 심했다. 5. 호흡은 비교적 저온하에서는 통일에 비해 진흥에서 많았으나 3$0^{\circ}C$이상의 고온에서는 오히려 통일에서 컸고 호흡계수(Q$_{10}$ )은 통일 2.74, 진흥 1.96이었다. 광합성에 대한 호흡의 비는 저온역에서는 통일에 비해 진흥에서 컸으나 32$^{\circ}C$ 이상의 고온에서는 통일이 큰 경향이었다. 6. 동화산물($^{14}$ C)의 전류는 주/야온도 20/1$0^{\circ}C$에서는 진흥에 비해 통일에서 현저히 억제되었으나 주/야온도 30/2$0^{\circ}C$ 하에서는 품종간 차이가 없었다. 전류에 미치는 차광의 영향은 주/야온도 20/1$0^{\circ}C$ 하에서는 거의 없었으나 30/2$0^{\circ}C$ 하에서는 차광도가 커질수록 심했다.

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강우처리후 토양건조에 따른 피막형성 및 경도변화가 벼와 피의 출아에 미치는 영향 (Effects of Soil Crusting and Hardening during Drying after Artificial Rainfall on Seedling Emergence of Rice and Barnyardgrass)

  • 이변우;권용웅;명을재
    • 한국작물학회지
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    • 제41권2호
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    • pp.131-138
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    • 1996
  • 건답직파재배에서 가장 중요한 입모율의 확보와 잡초 방제에 대한 기초 자료를 얻기 위하여 강우 후 토양이 건조하면서 형성되는 토양 피막과 토양 경도의 변화가 벼와 피의 출아에 미치는 영향을 검토하고자 본 연구를 하였다. 실험은 강우를 차단하기 위하여 사방이 트인 비닐하우스에서 실시하였으며 사양토, 양토, 미사질양토를 공시하여 파종 . 복토(4cm)후 0, 20, 40mm의 강우를 인위적으로 처리하며 출아율과 유아 특성을 조사하였다. 벼는 이탤리코나베르네코, 다다조, 갈색까락샤레벼, 동진벼, 섬진벼를 공시하였으며, 피는 돌피와 강피를 공시하였다. 실험기간 중 평균기온은 31.3$^{\circ}C$였고, 일사량은 16.6MJ/m$^2$/day였다. 1. 파종 .복토 후 강우 처리를 한 경우 토양이 건조됨에 따라 토양 피막이 형성되었으며 토양 경도가 급격히 증가하였다. 토양 경도는 강우량이 많을수록, 점토 함량이 높을수록 높았다. 2. 벼는 강우 처리로 출아율이 감소하였으며, 특히 동진벼와 섬진벼는 점토 함량이 높은 사양토에서 현저히 낮아졌다. 피의 평균 출아율은 벼보다 낮았으나 토성 및 강우 처리에 의한 출아율의 차이는 없었다. 3. 섬진벼와 동진벼의 출아율은 출아기의 평균토양경도가 증가할수록 감소하여, 토양경도가 1.0kg/$cm^2$이하일 때는 80%, 1.7kg/$cm^2$이상일 때는 50%이하로 감소하였다. 4. 출아속도는 피가 벼보다 빨랐고, 강피는 돌피보다 빨랐다. 벼 품종 중에서는 이탤리코나베르네코와 다다조가 빨랐으며 갈색까락샤레벼는 출아율은 이들 품종과 비슷하였으나 출아 속도는 늦었다. 5. 피는 벼에 비하여 중배축의 신장 정도가 현저히 컸다. 벼 품종중 이탤리코나베르네코와 다다조는 불완전엽과 중배축이, 갈색까락샤레벼는 중배축의 신장이 잘 되어 본엽이 지상에서 전개되었으나 동진벼와 섬진벼 는 유아의 신장이 잘 안되어 지중에서 본엽이 전개되었다. 6. 강우 처리 후 토양의 경화와 토막 형성에 의하여 벼 특히 우리 나라 장려품종들의 출아가 현저하게 저하된 데 반하여 돌피와 강피, 벼 품종 중 이탤리코나베르네코, 다다조, 잡초성 벼인 갈색까락샤레벼는 출아율의 저하가 적었는데 이는 피와 이들 벼 품종이 출아 속도가 빠르고 또한 중배축과 불완전엽의 신장성이 크기 때문인 것으로 판단되었다.

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저토심 경사지붕과 평지붕 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성 (The Characteristics of Retention and Evapotranspiration in the Extensive Greening Module of Sloped and Flat Rooftops)

  • 류남형;이춘석
    • 한국조경학회지
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    • 제41권6호
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    • pp.107-116
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    • 2013
  • 본 연구는 저토심 옥상녹화모듈의 빗물유출 및 도시열섬 저감효과를 정량적으로 평가하기 위해, 저토심 경사 평지붕 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성을 규명한 것이다. 이를 위해 기린초를 식재한 라이시미터(깊이 100mm)를 4방향(동, 서, 남, 북)의 50% 경사 지붕과 평지붕 위에 구축하였다. 그리고 저토심 경사지붕 및 평지붕 녹화모듈을 대상으로 연간 수분보유량 및 저류량과 증발산량 그리고 옥상과 평지붕 녹화모듈의 표면온도를 2012년 9월 1일부터 2013년 8월 31일까지 1년간 연속적으로 측정하였다. 측정된 자료를 근거로 분석한 녹화모듈의 저류 및 증발산 특성은 다음과 같다. 경사지붕 녹화모듈의 수분보유량은 눈이 오는 겨울철을 제외하면 강우 직후 8.7~28.4mm까지 상승하였으며, 무강우 지속 시 3.3mm까지 저하하는 것으로 나타났다. 경사지붕 녹화모듈은 최대 22.2mm까지 강우를 저류했던 것으로 나타났다. 녹화모듈의 강우량 대비 강우 저류율 예측식은 경사지붕의 경우 [강우 저류율(%)=-18.37 ln(강우량(mm))+107.75, $R^2$=0.79], 평지붕의 경우 [강우 저류율(%)=-22.64 ln강우량(mm))+130.8, $R^2$=0.81]였다. 경사지붕 녹화모듈의 증발산량은 강우 후 경과일수에 따라 급격히 감소하였으며, 봄철과 가을철에는 로그함수형으로, 여름철에는 거듭제곱함수형으로 감소하였다. 그리고 경사지붕 녹화모듈의 강우 후 일증발산량은 여름 > 봄 > 가을 > 겨울 순으로 높게 나타났다. 이는 일사량 및 기온의 차이에 의한 것으로 사료된다. 녹화모듈의 증발산량은 강우 후 3~5일간 2~7mm/day에서부터 1mm/day 미만으로 급격히 감소하였으며, 이후 완만하게 감소하였다. 이는 녹화모듈에 식재된 기린초는 수분이 충분할 경우에는 수분을 급격히 소비하고, 수분이 부족할 때는 수분을 보존한다는 것을 시사한다. 여름철 알베도는 옥상면이 0.151, 옥상녹화면이 0.137 그리고 겨울철 알베도는 옥상면이 0.165, 옥상녹화면이 0.165로 나타나, 옥상면과 옥상녹화면의 알베도에는 큰 차이가 없었다. 여름철 녹화에 의한 표면온도의 저감효과는 일평균표면온도가 $1.6{\sim}13.8^{\circ}C$(평균 $9.7^{\circ}C$), 일최고표면온도가 $6.2{\sim}17.6^{\circ}C$(평균 $11.2^{\circ}C$)로 나타났다. 겨울철 녹화에 의한 온도 차이는 일평균 표면온도가 $-2.4{\sim}1.3^{\circ}C$(평균 $-0.4^{\circ}C$), 일최고표면온도가 $-4.2{\sim}2.6^{\circ}C$(평균 $0.0^{\circ}C$)로 크게 나타나지 않았다. 증발산량이 증가함에 따라 녹화에 의한 저감온도가 선형함수형으로 커지는 것으로 나타났으며, 증발산량에 따른 저감온도의 예측식은 [저감온도($^{\circ}C$)=$1.4361{\times}$증발산량(mm)+8.83, $R^2$=0.59]였다. 무강우 지속 시 녹화에 의한 표면온도 저감은 세덤 수관에 의한 차양효과에 의한 것으로 판단되었다. 본 연구 결과, 녹화모듈에 의한 저토심 옥상녹화는 저류와 증발산 작용에 의해 빗물 유출 및 도시열섬 관리에 긍정적인 효과를 준다는 것을 규명하였다. 또한 기린초는 무관수 저토심 옥상녹화용 수종으로 이상적 식물재료이며, 장기적인 도시열섬 완화라는 측면에서는 기린초의 증발산효과뿐 아니라 차양효과를 고려해야 한다는 것을 제시하였다.

지하수 관개에 의한 수도의 멸준양상과 그 방지책에 관한 연구 (Studies on the Rice Yield Decreased by Ground Water Irrigation and Its Preventive Methods)

  • 한욱동
    • 한국농공학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.3225-3262
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    • 1974
  • The purposes of this thesis are to clarify experimentally the variation of ground water temperature in tube wells during the irrigation period of paddy rice, and the effect of ground water irrigation on the growth, grain yield and yield components of the rice plant, and, furthermore, when and why the plant is most liable to be damaged by ground water, and also to find out the effective ground water irrigation methods. The results obtained in this experiment are as follows; 1. The temperature of ground water in tube wells varies according to the location, year, and the depth of the well. The average temperatures of ground water in a tubewells, 6.3m, 8.0m deep are $14.5^{\circ}C$ and $13.1^{\circ}C$, respercively, during the irrigation period of paddy rice (From the middle of June to the end of September). In the former the temperature rises continuously from $12.3^{\circ}C$ to 16.4$^{\circ}C$ and in the latter from $12.4^{\circ}C$ to $13.8^{\circ}C$ during the same period. These temperatures are approximately the same value as the estimated temperatures. The temperature difference between the ground water and the surface water is approximately $11^{\circ}C$. 2. The results obtained from the analysis of the water quality of the "Seoho" reservoir and that of water from the tube well show that the pH values of the ground water and the surface water are 6.35 and 6.00, respectively, and inorganic components such as N, PO4, Na, Cl, SiO2 and Ca are contained more in the ground water than in the surface water while K, SO4, Fe and Mg are contained less in the ground water. 3. The response of growth, yield and yield components of paddy rice to ground water irrigation are as follows; (l) Using ground water irrigation during the watered rice nursery period(seeding date: 30 April, 1970), the chracteristics of a young rice plant, such as plant height, number of leaves, and number of tillers are inferior to those of young rice plants irrigated with surface water during the same period. (2) In cases where ground water and surface water are supplied separately by the gravity flow method, it is found that ground water irrigation to the rice plant delays the stage at which there is a maximum increase in the number of tillers by 6 days. (3) At the tillering stage of rice plant just after transplanting, the effect of ground water irrigation on the increase in the number of tillers is better, compared with the method of supplying surface water throughout the whole irrigation period. Conversely, the number of tillers is decreased by ground water irrigation at the reproductive stage. Plant height is extremely restrained by ground water irrigation. (4) Heading date is clearly delayed by the ground water irrigation when it is practised during the growth stages or at the reproductive stage only. (5) The heading date of rice plants is slightly delayed by irrigation with the gravity flow method as compared with the standing water method. (6) The response of yield and of yield components of rice to ground water irrigation are as follows: \circled1 When ground water irrigation is practised during the growth stages and the reproductive stage, the culm length of the rice plant is reduced by 11 percent and 8 percent, respectively, when compared with the surface water irrigation used throughout all the growth stages. \circled2 Panicle length is found to be the longest on the test plot in which ground water irrigation is practised at the tillering stage. A similar tendency as that seen in the culm length is observed on other test plots. \circled3 The number of panicles is found to be the least on the plot in which ground water irrigation is practised by the gravity flow method throughout all the growth stages of the rice plant. No significant difference is found between the other plots. \circled4 The number of spikelets per panicle at the various stages of rice growth at which_ surface or ground water is supplied by gravity flow method are as follows; surface water at all growth stages‥‥‥‥‥ 98.5. Ground water at all growth stages‥‥‥‥‥‥62.2 Ground water at the tillering stage‥‥‥‥‥ 82.6. Ground water at the reproductive stage ‥‥‥‥‥ 74.1. \circled5 Ripening percentage is about 70 percent on the test plot in which ground water irrigation is practised during all the growth stages and at the tillering stage only. However, when ground water irrigation is practised, at the reproductive stage, the ripening percentage is reduced to 50 percent. This means that 20 percent reduction in the ripening percentage by using ground water irrigation at the reproductive stage. \circled6 The weight of 1,000 kernels is found to show a similar tendency as in the case of ripening percentage i. e. the ground water irrigation during all the growth stages and at the reproductive stage results in a decreased weight of the 1,000 kernels. \circled7 The yield of brown rice from the various treatments are as follows; Gravity flow; Surface water at all growth stages‥‥‥‥‥‥514kg/10a. Ground water at all growth stages‥‥‥‥‥‥428kg/10a. Ground water at the reproductive stage‥‥‥‥‥‥430kg/10a. Standing water; Surface water at all growh stages‥‥‥‥‥‥556kg/10a. Ground water at all growth stages‥‥‥‥‥‥441kg/10a. Ground water at the reproductive stage‥‥‥‥‥‥450kg/10a. The above figures show that ground water irrigation by the gravity flow and by the standing water method during all the growth stages resulted in an 18 percent and a 21 percent decrease in the yield of brown rice, respectively, when compared with surface water irrigation. Also ground water irrigation by gravity flow and by standing water resulted in respective decreases in yield of 16 percent and 19 percent, compared with the surface irrigation method. 4. Results obtained from the experiments on the improvement of ground water irrigation efficiency to paddy rice are as follows; (1) When the standing water irrigation with surface water is practised, the daily average water temperature in a paddy field is 25.2$^{\circ}C$, but, when the gravity flow method is practised with the same irrigation water, the daily average water temperature is 24.5$^{\circ}C$. This means that the former is 0.7$^{\circ}C$ higher than the latter. On the other hand, when ground water is used, the daily water temperatures in a paddy field are respectively 21.$0^{\circ}C$ and 19.3$^{\circ}C$ by practising standing water and the gravity flow method. It can be seen that the former is approximately 1.$0^{\circ}C$ higher than the latter. (2) When the non-water-logged cultivation is practised, the yield of brown rice is 516.3kg/10a, while the yield of brown rice from ground water irrigation plot throughout the whole irrigation period and surface water irrigation plot are 446.3kg/10a and 556.4kg/10a, respectivelely. This means that there is no significant difference in yields between surface water irrigation practice and non-water-logged cultivation, and also means that non-water-logged cultivation results in a 12.6 percent increase in yield compared with the yield from the ground water irrigation plot. (3) The black and white coloring on the inside surface of the water warming ponds has no substantial effect on the temperature of the water. The average daily water temperatures of the various water warming ponds, having different depths, are expressed as Y=aX+b, while the daily average water temperatures at various depths in a water warming pond are expressed as Y=a(b)x (where Y: the daily average water temperature, a,b: constants depending on the type of water warming pond, X; water depth). As the depth of water warning pond is increased, the diurnal difference of the highest and the lowest water temperature is decreased, and also, the time at which the highest water temperature occurs, is delayed. (4) The degree of warming by using a polyethylene tube, 100m in length and 10cm in diameter, is 4~9$^{\circ}C$. Heat exchange rate of a polyethylene tube is 1.5 times higher than that or a water warming channel. The following equation expresses the water warming mechanism of a polyethylene tube where distance from the tube inlet, time in day and several climatic factors are given: {{{{ theta omega (dwt)= { a}_{0 } (1-e- { x} over { PHI v })+ { 2} atop { SUM from { { n}=1} { { a}_{n } } over { SQRT { 1+ {( n omega PHI) }^{2 } } } } LEFT { sin(n omega t+ { b}_{n }+ { tan}^{-1 }n omega PHI )-e- { x} over { PHI v }sin(n omega LEFT ( t- { x} over {v } RIGHT ) + { b}_{n }+ { tan}^{-1 }n omega PHI ) RIGHT } +e- { x} over { PHI v } theta i}}}}{{{{ { theta }_{$\infty$ }(t)= { { alpha theta }_{a }+ { theta }_{ w'} +(S- { B}_{s } ) { U}_{w } } over { beta } , PHI = { { cpDU}_{ omega } } over {4 beta } }}}} where $\theta$$\omega$; discharged water temperature($^{\circ}C$) $\theta$a; air temperature ($^{\circ}C$) $\theta$$\omega$';ponded water temperature($^{\circ}C$) s ; net solar radiation(ly/min) t ; time(tadian) x; tube length(cm) D; diameter(cm) ao,an,bn;constants determined from $\theta$$\omega$(t) varitation. cp; heat capacity of water(cal/$^{\circ}C$ ㎥) U,Ua; overall heat transfer coefficient(cal/$^{\circ}C$ $\textrm{cm}^2$ min-1) $\omega$;1 velocity of water in a polyethylene tube(cm/min) Bs ; heat exchange rate between water and soil(ly/min)

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시뮬레이션 모형에 의한 온실의 열환경 분석 (Analysis of Greenhouse Thermal Environment by Model Simulation)

  • 서원명;윤용철
    • 생물환경조절학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.215-235
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    • 1996
  • 본 연구에서 수행한 Model 시뮬레이션에 의한 열환경 분석 기법은 지역별로 다양한 기상여건 하에서 대상온실의 난방 및 냉방부하를 보다 합리적으로 예측할 수 있을 뿐만 아니라 냉방이나 난방용 시스템의 결정을 비롯한 난방대책을 수립하고, 에너지 이용 전략의 수립이나 계절적인 작부계획 수립, 온실산업용 적지선정 등에 유익하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다. 본 연구에서는 온실의 적극적인 환경조절 유형을 난방과 냉방의 두 가지로 대별하고, 난방 소요열량 산정을 비롯하여 야간의 보온 커튼효과, Heating Degree-Hour 산정 등 난방과 관련된 시뮬레이션은 동적 모형을 이용하여 시간별, 일별 및 월별로 검토하였으며, 환기를 비롯한 차광, 증발냉각시스템의 효과 분석은 정적모형을 이용하여 검토하였다. 특히 하절기 지하수와 같은 저온수를 직접 이용하거나 Heat Pump를 통하여 확보될 수 있는 저온수를 이용하여 온실의 피복면에 살수함으로서 확보할 수 있는 온실냉방효과를 검토하는 데는 1.2m$\times$2.4m 크기의 모형온실을 제작하여 기초실험을 수행함으로서 동절기의 수막시스템의 보온효과와 마찬가지로 하절기 냉방 효과를 거둘 수 있다는 가능성을 확인하였다. 본 연구에 활용된 온실의 수치 환경모형 중 난방관련 시뮬레이션용 동적 수치모형은 소기의 목적을 달성하는데 충분히 응용될 수 있는 이론모형이다. 이 이론모형이 범용성이 높은 것은 온실 내ㆍ외의 미기상 변화, 특히 난방이나 냉방이 본격적으로 요구되는 기간동안에 온도, 습도, 일사, 풍속 등의 미기상 인자들을 면밀하게 관찰하여 실측된 자료를 바탕으로 개발되었고, 다양한 자료에 의해 충분히 검정되었기 때문이다. 본 연구에서는 경남 진주지역의 어느 특정 기간(1987년)의 시간별 기상자료를 중심으로 온실의 열적 환경변화에 대한 수치모형 시뮬레이션을 실시하였으며, 아직 수치모형에 의한 시뮬레이션이 불가능한 일부 냉방효과를 검토하는 데는 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 주간과 야간의 설정온도를 달리하고 다단계 변온조절방식으로 시뮬레이션을 행한 결과 난방 소요열량은 난방 설정온도에 따라 현저한 차이를 보였다. 특히 주간 설정온도에 비하여 야간 설정온도가 난방 소요열량에 예민하게 영향을 미치므로 야간의 설정온도 결정에 신중을 기해야 할 것으로 판단된다. 2. 기존의 Heating Degree-Hour 자료는 평균 외기온을 중심으로 임의의 설정온도에 대하여 산정된 값이므로 난방 소요열량에 대한 상대적인 비교수단은 되나 고려되는 기상인자의 제한과 설정온도의 임의성 때문에 실용성이 부족하다. 따라서 본 연구에서 제시된 것처럼 온실 주변의 제반 미기상 인자나 경계조건이 반영됨은 물론 작물의 생육상태 및 구체적인 설정온도까지도 고려하는 동적 수치모형으로 시시각각으로 예측된 실내기온을 중심으로 재배기간 동안의 난방열량을 적산함이 합리적이라 판단된다. 기존의 MDH 자료로 난방 설계를 할 경우에는 지나치게 과잉설계 될 가능성이 있다. 3. 산정된 난방 소요열량은 물론 커튼의 보온성능도 월별 기상여건에 따라 현저한 차이를 보이며, 시뮬레이션에 이용된 커튼의 경우 높은 보온효과를 보임으로서 년 평균 50% 이상의 난방 에너지를 절감할 수 있으며, 동절기 3-4개월의 집중 난방기에 에너지가 크게 절감됨을 발견할 수 있다. 4. 고온기 환기성능은 온실의 구조, 기상조건, 작물의 생육상태 등에 따라 다소의 차이가 있으나 환기율에 의해 크게 좌우되며, 시뮬레이션에 이용된 두 가지 농가보급형 온실 모두 환기율의 증가에 따른 실내기온의 강하 효과가 환기율이 1회/min 정도를 넘어서면서 급격히 둔화되는 현상을 보인다. 이는 기존에 권장되고 있는 적정 환기율인 1회/min 전후의 환기 시스템을 갖추는 것이 합리적임을 확인해 준다. 5. 작물이 성숙된 유리온실에서 외기의 상대습도가 50%인 쾌청한 주간동안 연속적으로 1회/min로 환기를 시킬 경우 실내기온 36.5$^{\circ}C$의 대조구에 비한 온도강하는 50% 차광만 했을 시 2.6$^{\circ}C$이고 효율 80%의 Pad & Fan 시스템만 작동시 6.1$^{\circ}C$ 정도이며, 차광과 냉각시스템을 동시에 작동시는 약 8.6$^{\circ}C$로서 외기온보다 3.3$^{\circ}C$가 낮은 28$^{\circ}C$까지 실내온도를 낮출 수 있으나, 동일 조건하에서 외기의 상대습도가 80%로 높은 경우에는 Pad & Fan시스템에 의한 온도강하가 2.4$^{\circ}C$에 불과하여 50% 차광하에서도 외기온 이하로 실내온도를 낮출 수 없음을 알 수 있다. 6. 하절기 3개월(6/1-8/31)동안 Pad & Fan 시스템의 냉방효과($\Delta$T)는 설정된 작동 온도에 따라 다소 차이를 보일 것으로 예상되나 본 시뮬레이션에서 설정한 시스템의 작동 온도 27$^{\circ}C$에서 상대습도와의 상관관계는 대략 다음과 같았다: $\Delta$T= -0.077RH+7.7 7. 전형적인 하절기 주간기상 하에서 경시적 냉방효과를 분석한 결과 환기만으로는 실내기온을 외기온 보다 5$^{\circ}C$ 높게 유지하는 정도가 고작이고, 차광이나 증발식 냉방시스템 만으로는 작물이 성숙한 단계에서조차도 외기온 이하로 떨어뜨리기가 어려우나 차광과 아울러 증발식 냉방을 병행할 경우에는 작물상태에 따라 다소 차이는 있지만 실내기온을 외기온보다 2.0-2.3$^{\circ}C$ 낮게 유지할 수 있음을 발견할 수 있다. 8. 일사가 차단된 27.5-28.5$^{\circ}C$의 외기온하에서 6.5-8.5$^{\circ}C$의 냉수를 온실 바닥면적 1$m^2$당 1.3 liter/min의 유량으로 온실표면에 살수했을 때 실내기온을 외기온보다 1$0^{\circ}C$ 낮은 16.5-18.$0^{\circ}C$ 정도로 낮출 수 있었다. 앞으로 살수 수온(T$_{w}$ )이나 외기온(T$_{o}$ ) 뿐만아니라 살수율(Q)에 따라 온실기온 (T$_{g}$ )에 미치는 상관 관계 T$_{g}$ = f(T$_{w}$ , Q, T$_{o}$ )를 구명하여 지하수 자체 또는 Heat Pump를 이용한 지하수온 이하의 냉수로 온실냉방의 가능성을 구명하는 것이 앞으로의 과제이다.

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