NES Model Development: Expert System for Nitrogen Fertilizer Applications to Cornfields

NES 모델 개발 : 질소비료 적정 시용에 대한 전문가체계

N fertilizer recommendations to optimize with consideration to maximum crop yields, maximum profits, and minimum N losses to ground or runoff water, an advisory system. Nitrogen Expert System (NES), was developed. The system was to estimate the optimal rate of N fertilizer application cornfields in Illinois. NES was constructed using Smart Elements, a knowledge-based system that manages the expertise of human experts. NES was reinforced by addition of the effect of a productivity index (PI), soil organic matter content (SOM), and pre-sidedressing of nitrate concentration (PSNT) to the optimal N fertilizer recommendation. NES contains 49 rules, 1 class, 14 objects, and 2 properties. NES was successfully operated, showing N recommendations with inputs of three soil properties including PI, SOM, and PSNT. NES can reduce N loss to the environment, but adherence to the recommendations may also reduce farmers income. Therefore, NES will be more effective by evaluating both environmental damage assessment and other economic agricultural management parameters and other soil physico-chemical parameters.

일리노이 옥수수 포장에서 질소비료의 적정 시용량 결정에는 작물 수량의 극대화와 더불어 질소 손실의 최소화가 고려 되어야 하는데 이를 위하여 질소 전문가체계(NES)가 개발되었다. NES는 전문가의 지식과 사고의 결정과정을 컴퓨터체계로 전환하는 Smart Element program에 의해 만들어졌다. NES는 현재 일리노이 옥수수포장에서 사용중인 생산성지수 (PI)와 토양중 유기물함량 (SOM) 및 시비전 질산태질소 함량 (PSNT)의 요인을 고려하여 시비수준을 결정하였는데 각각의 수준에 따라 49개의 rule 등을 사용하였다. NES는 시스템상에서 성공적으로 작동되었으며 3개의 토양특성 (PI, SOM, PSNT)를 입력하여 적정 시비량을 결정하였다. NES는 다른 시비량 결정 방법에 비해 환경에 대해 질소의 유입을 현저히 줄일 수 있었으며 모델에 대한 검증이 계속될 것이다. 그러나 이에 따른 수량의 감소를 보여, 질소 비료의 적정 시비량은 수량과 더불어 질소유실에 따른 환경 영향평가와 기타 다른 경제적 또는 토양의 물리화학적 요인이 고려되어야 하며 이 요인을 추가한 NES의 검증 및 개선방향이 모색되어야 할 것이다.