수확량 모니터링 시스템의 개발은 미국에서부터 시작되어 점차 발전되어 왔으며, 현 시점에서 가장 활발하게 이용되고 있는 정밀농업 기술 중 하나이다. 수확량 모니터링 시스템 개발과 함께 이루어져야 할 것이 수확량 정보의 공간변이성 해석이다. 본 실험은 논 포장에서의 수확량의 공간변이성과 한계수확량 및 수분함량이 수확량에 미치는 영향을 알아보기 위하며 수행되었다. 2002년 10월 서울대학교 부속 실험농장 소재의 두 기계 이앙 재배 답작 포장(0.2 ha)과, 전북 김제 만경평야 소재의 두 직파재배 포장(0.4 ha)에서 구획별 수확량 정보를 획득한후 각 포장별로 통계분석을 통해서 포장 내의 수량변이를 조사 및 해석하였다. 그리고 각 포장의 수확작업 시 구획별로 샘플을 획득하여 수분함량을 측정한 후 수분함량 보정전과 보정후의 수량을 비교 분석하고, 수분함량과 수확량에 대한 비교 분석과, 수분함량 지도를 작성하여 수확량 지도와의 비교를 통해 수분함량과 수확량간의 관계를 조사하였다. 정확한 수확량 지도 작성을 위해서는 샘플링 간격을 최소화하는 것이 효과적일 것이나 콤바인의 예취 폭과 포장면적을 고려하여 조절해야 할 것이다. 수확량 정보를 얻을 때 한 구획의 넓이는 포장 면적에 따라서 조절이 가능하겠지만 가로 세로 길이로 봤을 때 5 m이상 15 m이하가 적당할 것으로 판단되었다. 변량시비 처리가 실시된 포장의 경우 같은 조건에서 일반시비로 재배된 포장에 비해서 수량은 비슷하나 변이는 적게나타남을 알 수 있었다. 각 포장내의 변이의 크기는 일반적으로 평균 수확량의 절반이상의 편차를 보이고 있으므로 포장내의 지점별 수획량의 변이는 상당하다고 판단할 수 있다. Sensor를 이용한 수확량 측정에서는 위에서 나타난 값으로 보았을 때 최소 300 kg/10a 이하에서 최대 1000 kg/10a 이상까지 측정이 가능하도록 설계되어야 할 것이다. 수분함량은 한 포장 내에서의 변이가 큰 편은 아니었고 공간의존성도 크게 나타나지 않았다. 그러나 포장간의 변이는 수확 전의 기상상황에 따라서 차이가 나타나게 된다. 수분함량 자체의 포장 내 변이가 크지 않으므로 수확량의 공간의존도에 대한 변화는 크지 않았다.
마이크로파 자유공간전송기법을 이용하여 생물자원인 곡류의 유전특성을 비파괴 방법으로 측정하였다. 마이크로파를 송신하고 수신할 수 있는 혼 안테나, 샘플홀더, network analyzer 를 이용하여 9.5 GHz에서의 마이크로파 측정 시스템을 구성하였다. 여러 가지 수분함량에서 산물밀도가 서로 다른 시료를 투과하여 나오는 마이크로파의 감쇠와 위상 변이로부터 유전상수와 유전손실을 측정하였다. 시료의 유전상수와 유전손실은 샘플홀더 내에 충진되는 시료의 수분함량과 산물밀도가 증가함에 따라 증가하였으며 수분함량과 산물밀도의 팝으로 표시되는 수분밀도를 이용할 경우 산물밀도와 시료 품종의 변이를 보정할 수 있는 것으로 나타났다.
생물권보전지역으로 지정된 점봉산의 온대낙엽수림(참나무 성숙림)에서 임상초본식물의 공간분포를 정량화하고, 이들의 공간분포에 미치는 미소환경요인의 영향을 파악하였다. 대부분의 임상초본식물들은 영구 방형구내 미소지소간에 큰 변이를 나타내었다. 초봄에 출현하는 임상초본식물중 공간의존도가 높은 식물은 현호색, 애기나리 및 노랑제비꽃이었고, 가을에 출현하는 임상초본식물중 공간의존도가 높은 식물은 벌깨덩굴, 쌀새 및 도라지모시대이었다. 초봄에 출현하는 홀아비바람꽃과 얼레지 그리고 가을에 출현하는 도라지모시대와 쌀새의 공간의존거리가 상대적으로 짧은 편이었다. 초봄에 출현하는 노랑제비꽃, 애기나리 및 얼레지는 관목이 적고, 낙엽층이 얇으며,토심이 깊고, 토양수분함량, 유기물함량 및 염기성양이온함량이 상대적으로 적은 생육지를 선호하였고, 애기앉은부채 와 현호색은 관목이 밀집하고, 낙엽층이 두꺼우며, 토심이 얇고, 유기물함량, 토양수분함량 및 영양염류함량이 높은 생육지를 선호하였다. 오리방풀은 빛조건이 좋고, 낙엽층이 두꺼우며, 토양수분함량과 영양염류가 풍부한 생육지를 선호하였고, 단풍취, 대사초, 개별꽃, 참취, 쌀새 및 도라지모시대는 토심이 깊고, 낙엽층이 얇으며, 토양수분함량과 영양염류함량이 상대적으로 적은 생육지를 선호하였다. 본 참나무 성숙림에서 토양수분함량, 유기물함량 및 영양염류함량은 바람, 미소지형 및 관목의 밀집정도에 의해 공간적으로 재배치되는 낙엽층 두께에 의해 영향을 받고 있기 때문에 초봄과 가을에 관찰되는 임상초본식물의 공간분포는 낙엽층의 불균등한 분포에 의해 가장 큰 영향을 받고 있는 것으로 추정되었다.
고령지 경사지에서 모래성분이 많은 사양토 (석비레) 개간지의 토양특성에 대한 공간변이성과 분포도를 작성하여 공간적 변이를 살펴보고자 각각 $10m{\times}50m$의 면적을 가지는 5개의 포장에서 감자, 양파, 당근, 배추, 무를 재배하여 시험을 수행하였다. 각 포장의 조사지점수는 토양수분 33, 토양경도 11, 작물수량 33이었다. Semivariance 분석 결과, 대부분의 모형은 spherical 모형을 따르고 있었으며, 각 모형에 대해 공간적으로 연속성이 인정되는 거리를 나타내는 범위 (range)는 감자재배구에서 33-35 m로 고르게 큰 값을 보였고, 배추재배지는 5-6 m로 모형에 대한 연속성이 낮은 것으로 나타났다. 수분과 경도 및 수량에 대한 변이계수는 14-59%로 다양하였고, 감자수량의 변이계수가 59%로 가장 높았으며, 무재배지의 수분은 14%로 낮았다. 표준편차 5% 유의수준에서 10%의 오차를 가지는 경우를 기준으로 적정시료의 수를 조사한 결과, 필요한 시료수는 수분 8-40개, 경도 7-25개, 수량 424-4,6787개가 필요한 것으로 분석되었다. Variogram과 분포도를 통해 수분과 경도 및 작물수량의 공간적 분포 및 변이성을 쉽게 파악할 수 있으며, 이를 활용한다면 보다 효율적이고 정밀한 토양관리가 가능할 것으로 판단된다.
전기전도도 센서와 GPS장치를 연계하여 논 포장에서 실시간으로 전기전도도를 측정하는 기초시험을 실시하였다. 그 결과 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 가. 농기포장에서의 전기전도도의 평균값은 4.llmS/m인 반면, 같은 논 포장임에도 불구하고 호시포장에서는 평균값이 17.35mS/m를 나타내었다. 농기포장에서는 전기전도도의 변이계수가 34.66%, 호시포장에서는 13.15%로서 아주 큰 변이를 보였다. 나. 전기전도도 센서와 DGPS장치로부터 취득한 정보를 기반으로 지도를 작성할 수 있었다. Kriging 방법을 이용하여 지도를 작성함으로서 포장내·포장별 전기전도도 값의 공간변이가 존재함을 알 수 있었다. 다. 전기전도도 센서는 포장내·포장별 토양의 전기전도도를 측정하는데 문제점을 발견할 수 없었다. 그러나, 전기전도도 측정에 영향을 미치는 토양의 입자크기, 수분 함량 등의 영향을 고려한 좀 더 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 판단되었다.
난초 열매의 결실의 시 공간적 변화가 장기적으로 개체군의 생존에 영향을 끼칠 수 있으며 수 세대에 걸쳐 유전적 다양성에 영향을 미칠 것이다. 본 연구의 목적은 화밀을 분비하는 육상 난초인 닭의난초를 대상으로 자연 조건에서 시 공간의 결실 수준을 조사하고 교배계를 파악하는 데 있다. 본 연구자들은 전라남도 해남군 징의리 해안 1.5 km 걸쳐 위치한 4곳 집단에서 2년간의 조사 기간 동안 수분실험을 행하였다. 2년 동안 결실률이 집단 내 작은 슈트의 모임인 패치 내에서 유사했다. 대조적으로, 패치 간에는 결실룰이 유의 한 수준에서 차이를 보였다. 또한 큰 화서를 지닌 식물이 작은 화서를 지니는 식물보다 훨씬 더 많은 열매 생성을 보였다. 닭의난초의 결실률은 2 년의 조사 기간 동안 비슷하였으나(14.1%) 연구된 보상을 주는(rewarding) 난초84종의 평균 결실률(37.1%) 보다 낮았다. 인위적인 자가 수분(90.5-95.2%), 인위적인 인화(隣花)수분(geitonogamy: 94.7-95.0%), 그리고 인위적인 타가 수분(91.3-91.4%)등에 의해서는 결실률이 상당한 수준으로 증가되었다. 꽃피기 전 수술을 제거 한 경우에 열매가 전혀 맺히지 않았으며 꽃 스스로 자동으로 수분이 일어나지 않았다. 본 연구 결과에 의하면 닭의난초는 자가화합성이고, 열매를 생성하기 위해서는 수분매개체인 곤충류가 필요하며, 2년간 조사 기간 중 징의리 집단들의 환경이 비슷하였음을 암시하고 있다. 본 연구 결과는 결실률이 시간보다 공간적으로 더욱 뚜렷하다는 점을 강조하고 있다.
본 연구에서는 정밀관수를 위한 관수시간, 점적라인 설치 등 관수시스템 설계를 위한 기초 데이터를 얻고자 점적관수 시 토성에 따른 물의 수분함량변화를 공간적, 시간적 변이의 차이를 구명하였다. 20cm의 간격의 노즐로 설치된 1열 점적관을 이용 관수 하였을 경우 양토와 사양토내의 수분은 중심을 따라 대칭 형태를 유지하면서 이동하였으나 수분확산 폭은 양토가 더 넓고 속도가 느린 경향을 나타내었다. 상대적으로 높은 모래성분 함량을 갖는 양질사토의 경우는 낮은 수분 보유력으로 인하여 위치별 수분함량의 변화는 상대적으로 낮았으며 그만큼 물 빠짐정도가 큰 것으로 나타났다. 관수개시점과 종말점을 고려하였을 때 사양토의 경우 20cm 깊이에서 관수개시 30분 후에 수분의 포화가 이루어졌으나 양토와 양질사토의 경우는 약 80분이 소요되어 효율적인 수분공급 측면에서 관수시간은 토성별로 달리해야 하는 것으로 나타났다. 깊이 10cm에서의 시간에 다른 토양수분의 감쇠특성은 지수함수의 형태를 나타내었으며 토양별 안정된 상태에서의 수분함량은 양토, 사양토, 양질사토 각각 17.6%, 6.2%, 4.2%로 예측되어 토성에 따라 잔여수분함량은 차이가 있음을 확인하였다. 토양수분함량과 토양수분퍼텐셜과의 관계를 나타내는 수분특성곡선은 시험 토양의 경우 모두 높은 결정계수를 갖는 지수함수로 근사가 가능하여 수분퍼텐셜을 이용하여 측정하는 재배시스템에서 대응하는 수분함량 예측에 유용한 관계식을 얻었다.
본 연구는 경기도 광주지역의 낙엽송 임분에 인공 강우기를 설치하여 수리특성과 관련한 공간 변이와 상관관계를 구명하기 위하여 수행되었다. 수분유속과 보유능은 원래 토성, 구조와 유기물을 근거로 지표면에서 인공가우기로 수분을 일정속도로 가하면서 측정하였다. 이 방법은 간단히 유기물을 제거하거나 기존의 상태에서 수평한 지표면에 3가지의 강우 강도에서 실시하였으며 한편 경계면은 안정하며 포화상태의 습윤 토양에서 투수계수와 매트릭 유속기능을 조사하였다. 투수계수는 $_1$( $Z_{c}$) = $_2$( $Z_{c}$) = $_{c}$ 이라는 지속적 유속 조건하에서 $K_{i+}$$_1$$_{c}$= $K_{i}$( $_{c}$) [1-d /dz]의 공식을 적용하였다. 본 연구 결과 토양내에서 유속에 영향을 미치는 공극 특성과 유기물 함량이 광범위하게 수분 보유능과 포화투수계수의 공간 변이에 영향을 미치는 것으로 조사되었다.것으로 조사되었다.되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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