KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제18권5호
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pp.1141-1162
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2024
Humidity is an important parameter in meteorology and is closely related to weather, human health, and the environment. Due to the limitations of the number of observation stations and other factors, humidity data are often not as good as expected, so high-resolution humidity fields are of great interest and have been the object of desire in the research field and industry. This study presents a novel super-resolution algorithm for humidity fields based on the Wasserstein generative adversarial network(WGAN) framework, with the objective of enhancing the resolution of low-resolution humidity field information. WGAN is a more stable generative adversarial networks(GANs) with Wasserstein metric, and to make the training more stable and simple, the gradient cropping is replaced with gradient penalty, and the network feature representation is improved by sub-pixel convolution, residual block combined with convolutional block attention module(CBAM) and other techniques. We evaluate the proposed algorithm using ERA5 relative humidity data with an hourly resolution of 0.25°×0.25°. Experimental results demonstrate that our approach outperforms not only conventional interpolation techniques, but also the super-resolution generative adversarial network(SRGAN) algorithm.
"Chamgreen" was a domestically developed rye (Secale cereal L.) cultivar in South Korea, known for its quick heading, cold resistance, and abundant yield of forage. The heading date of cv. 'Chamgreen' averaged April 17th, which was 4 days earlier than the standard cv. 'Gogu'. In the early harvesting stage, the plant height reached an average of 119 cm, 7 cm taller than the standard cv. 'Gogu', and the number of spikes per m2 was 865, slightly less than cv. 'Gogu's 897. Resistance to cold and powdery mildow remained consistent across four regions nationwide over three years, with an average rating of 0, matching cv. 'Gogu'. Lodging resistance was also rated at 2, equivalent to cv. 'Gogu'. The dry matter yield of cv. 'Chamgreen' was 9.1 tons per hectare, 15% higher than cv. 'Gogu's 7.9 tons. Although the protein content in cv. 'Chamgreen' was 13.5%, 1.6% lower than cv. 'Gogu', the total digestible nutrients (TDN) content was 5.81 tons per hectare, 20% higher than cv. 'Gogu'. Due to its strong cold resistance, cv. 'Chamgreen' allows for winter cultivation through double cropping and rotation systems in various regions across the country.
기후변화에 대응하기 위해 다양한 작부체계 구축이 시도될 수 있다. 변화하는 기후조건에서 작물들이 최적의 재배지에 배치될 수 있도록 기후적합도를 평가하는 것이 중요하다. EcoCrop 모델과 같은 월별 기후자료를 사용하여 여러 작물의 재배적합도들 계산하는 모델을 사용할 경우, 고해상도의 전자기후도를 사용하여 우리나라의 복잡한 지형을 고려한 재배 적합도 계산이 가능하다. 그러나, 방대한 기후자료의 처리를 위해 여러 전산자원들을 동시에 사용할 수 있는 병렬처리 기술 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 공개용 통계분석 도구인 R을 기반으로 EcoCrop 모델을 병렬로 구동할 수 있는 스크립트를 개발하고, 이를 격자형 기후자료에 적용하여 옥수수의 재배적지를 예측하였다. 병렬 처리를 시도한 결과 CPU 코어 개수 증가에 따른 처리 시간 단축이 선형적으로 이루어지지는 않았으나 처리시간의 상당부분을 단축할 수 있었다. 예를 들어 16개의 CPU를 사용하였을 때 이상적인 시간보다 1.5배가 넘는 시간이 소모되었으나 총 시간이 90%정도 단축되었다. 이러한 기술들을 작물 생육 모델들이 개발되지 않은 작물들에 적용할 경우, 기후변화 조건에 적응할 수 있는 작부체계 설계를 지원할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구에서 사용한 기술들은 CPU 코어가 많은 워크스테이션에서 작동이 가능하나, 여러 컴퓨터를 연결한 중형 컴퓨터에 사용할 수 있는 MPI 기술을 적용할 수 있는 기술개발이 필요할 것이다.
축산분뇨의 효율적인 사용을 위하여 액상구비 형태의 돈분뇨를 벼-보리 작부체계 포장에서 1년에 1회$\~$2회 시용하여 벼수량 및 품질을 조사하였다. 축산농가의 돈분뇨는 채취시기나 채취농가에 따라 질소성분이 $3\~7g\;kg^{-1}$까지 함량에 차이가 많았으며 인산, 칼리 함량도 높았다. 현미 수량은 LPM+LPM 처리구에서 $14\%$로 가장 많이 증수하였으나, 다른 처리에 비하여 도복이 일어날 확률이 높고, 완전립 비율이 떨어지며 심복백율이 높아 품질이 저하될 우려가 높았다. LPM+CF, CF+LPM처리구의 수량은 CF+CF보다 약간 높았으며, 완전립율 이나 쇄미율에서는 차이가 없었다. 보리의 생육 및 수량은 처리간에 차이가 없었다. 따라서 답리작 포장에 돈분뇨는 1년에 한번 시용하는 것이 벼 수량에 양호하며 돈분뇨 시용량은 질소기준량의 $70\%$가 적절할 것으로 판단된다. 또한 미숙분뇨로 인한 작물의 피해를 줄이기 위해서는 6개월 이상 부숙 시킨 양질의 액상구비를 사용하도록 주의하여야 하며, 연용 할 경우 액비의 특성을 고려하여 액비 시용량을 작물의 질소표준시비량보다 적게 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
답전윤환토양(畓田輪換土壤)에서 작부형태(作付形態)를 달리하여 작물을 재배했을 때 토양미생물상(土壤微生物相)의 경시적변화(輕時的變化)와 토양화학성분(土壤化學成分)과의 관계를 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 작물재배 기간 중 미생물상의 변화는 휴한지(休閑地)와 수도 및 대두 연속재배지(連續栽培地)에서 세균과 방선균수는 5월부터 8월까지 현저한 증가를 보였으나 사상균수는 감소되었다. 2. 대두연속재배구에서 Gram 음성균(陰性菌)인 Pseudomonas- 및 Rhzobium속 세균수가 그리고 Gram 양성균(陽性菌)인 Bacillus subtilis의 증가를 보였으며, 휴한지(休閑地)에서는 Agrobacterium속 세균수의 증가를 보였다. 3. 감자 및 배추 연속(連續) 재배구(栽培區)에서 Fusarium-, Rhizoctonia-, Phoma속의 토양(土壤) 병원성(病源性) 사상균(絲狀菌) 수(數)가 증가되었으며, 특히 전(全) 사상균(絲狀菌) 수(數)에 대한 토양(土壤) 병원성(病源性) 사상균(絲狀菌)의 비율이 현저히 증가되었다. 4. 토양(土壤) 미생물(微生物) 분석(分布) 중 세균 및 방선균 수는 토양 양이온 중(Ca+Mg)/K 비율과 정(正)의 상관관계(相關關係)를 그리고 사상균(絲狀菌) 수(數)와의 부(負)의 상관관계(相關關係)를 보였다.
두과식물인 자운영을 논에 재배하여 유기물 및 질소공급원으로 활용함과 동시에 피복식물로서 잡초방제등 부수적인 효과를 얻기 위하여 자운영 방치, 예취 제거 등 그 이용방법을 달리하여 1995년과 1996년 2년동안 경상남도농촌진흥원 포장에서 시험을 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 시험후 토양화학성은 자운영 이용방법의 차이에 따라 일정한 경향이 없었으며, 토양심도별로 비교하여 보면 pH와 Ca, Mg는 심토(10~20cm)에서, 유기물과 P$_2$$O_{5}$, K는 표토(0~10cm)에서 그 함량이 높았다. 2. 토양의 산화환원전위는 자운영 예취구의 담수초기 때 심한 환원상태를 보이다가 시일이 경과함에 따라 그 정도가 완화되는 경향이었으며, 자운영을 방치하였을 경우 다른 처리에 비하여 환원 정도가 더 심하였고, 최고분얼기경에 다시 높아지는 경향을 보였다. 3. 잡초방제후 최고분얼기경 잡초발생은 자운영 방치답에서 가장 많았고, 다음이 예취후 제거답이었으며, 비선택성 제초제를 살포하여 자운영을 고사시킨 답에서는 그 발생량이 가장 적었다. 4. 벼 입모율은 자운영 재배답에서 가장 낮았고, 출수기 때의 생육은 각 처리간 비슷하였으며, 수량은 자운영 경운답에서 가장 높고, 다음이 관행 경운답이었으며, 자운영을 방치 혹은 예취후 제거하거나 비선택성 제초제를 살포하여 고사시킨 답에서 다소 감수되는 경향이었다.
밭농사에 다원적기능중의 하나로 알려져 있는 토양유실저감기능에 대하여 기존에 보고된 결과를 수정 보완하였으며, 그 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 우리나라 밭농사의 토양유실량을 USLE모형을 이용하여 계산하였으며, 각 인자별 값은 다음과 같다. 강우인자(R)값은 429.4, 토양침식성인자(K)값은 0.15, 지형인자(LS)값은 1.72, 작물인자(C)값은 0.275, 토양관리인자(P)값은 0.856이었다. 2. USLE모형에 의한 우리나라 밭농사의 토양유실량은 ha당 연간 26.1톤이었으나, 나지토양의 경우에는 ha당 연간 110.8톤으로서 밭농사에 의한 토양유실량은 나지에 비하여 23% 수준이었으며, 연간 밭농사는 나지토양에 비하여 84.7톤의 토양유실량 저감기능이 있었다. 이것을 밭면적전체로는 연간 62,650천톤에 해당되었다. 3. 밭농사에 의한 토양유실저감량을 객토단가로 환산할 경우 연간 4,974억원에 해당하였다. 4. 토양유실 세부모형중 LS값이 1.72로 매우 높았는데, 밭농사의 공익기능을 제고하기 위해서는 등고선, 대상재배 등 농경적인 접근과 계단전 등의 전환 등 농토목적인 접근방식이 필요하다고 생각된다.
2011년 4월부터 10월까지 국내 사과주산지 상업사과원에서 왜성대목을 이용한 '후지'와 '홍로' 사과원에 대하여 사과원 경영형태와 이에 따른 과실특성과 수익성을 조사하였다. '후지' 품종의 사과는 300g 이상의 과실을 '홍로' 품종의 사과는 330g 이상의 과실을 대과로 구분하는 것이 일반적이었으며 착과밀도와 유효수량을 비교한 결과 '후지' 품종의 사과나무는 주간 단면적당 3.28개, 0.96kg의 과실을 '홍로' 품종의 사과나무는 4.04개, 1.01kg의 과실을 생산하였다. 이를 이용하여 과원경영형태를 대과생산, 중소과생산, 병행으로 구분하여 단위면적당 전체 수량과 과실 등급별 수량을 비교한 결과 착과밀도가 증가함에 따라 단위면적 당 수량은 증가하였다. 반면 착과밀도의 증가는 대과생산량을 저하시키고 중소과생산을 증가시켰다. 생산된 과실을 과중에 따라 구분한 후 과실특성을 비교한 결과 과중은 과실특성에 유의한 차이를 발생시키지 않았다. 대과 생산과 비교하여 중소과 생산은 과원 경영을 위한 투입비용을 감소시켰고 그 결과 과원경영에 의한 소득구조를 개선시켰다.
Protected vegetable production area is greater than 26% of the total vegetable production area in Korea, and portion of protected production area is increasing for flowers and fruits. To secure stable productivity and profitability, continuous and intensive monitoring and control of protected crop production environment is critical, which is labor- and time-consuming. Failure to maintain proper environmental conditions (e.g., light, temperature, humidity) leads to significant damage to crop growth and quality, therefore farmers should visit or be present close to the production area. To overcome these problems, application of remote monitoring and control of crop production environment has been increasing. Wireless monitoring and control systems have used CDMA, internet, and smart phone communications. Levels of technology adoption are different for farmers' needs for their cropping systems. In this paper, potential of wireless remote monitoring of protected agricultural environment using CDMA SMS text messages was reported. Monitoring variables were outside weather (precipitation, wind direction and velocity, temperature, and humidity), inside ambient condition (temperature, humidity, $CO_2$ level, and light intensity), irrigation status (irrigation flow rate and pressure), and soil condition (volumetric water content and matric potential). Scenarios and data formats for environment monitoring were devised, tested, and compared. Results of this study would provide useful information for adoption of wireless remote monitoring techniques by farmers.
The objectives of this research were to investigate the system of rice intensification (SRI) on early growth, grain yield, and yield components under Chinese milk vetch residue-mulched no-tillage cropping systems at silt loam soil. The field was prepared as a split-plot design with three replications, main plots consisted of Dongjinbyeo, and Sobibyeo as a cultivar, and subplots consisted of $10{\times}10$ cm, $20{\times}20$ cm, and $30{\times}30$ cm as a planting density. Weed infestation during rice growing season was more severe in wider planting density $30{\times}30$ at 35 days after transplanting (DAT), and $20{\times}20$ cm at 95 DAT in both Sobibyeo and Dongjinbyeo. The maximum plant height was recorded in Sobibyeo compared with Dongjinbyeo, $10{\times}10$ cm and $20{\times}20$ cm planting density compared with $30{\times}30$ cm from 20 DAT until 60 DAT. Among the three planting densities, SPAD values were significantly greater in planting density of $20{\times}20$ cm both in Sobibyeo and Dongjinbyeo followed by $30{\times}30$ cm compared with closer planting density of $10{\times}10$ cm. The lowest grain yield was observed in wider planting density of $30{\times}30$ in both Sobibyeo and Dongjinbyeo due to lower number of panicle per unit area. Our findings suggest that optimum planting density for SRI in no-tillage paddy was $20{\times}20$ cm and it should be useful the systems to small-scale rice farmers in Korea as a sustainable farming system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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