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기후변화에 따른 도시하천의 야생조류 서식환경 변화 연구 - 탄천 생태·경관보전지역를 사례로 - (A Study on Changes in Habitat Enviroment of Wild Birds in Urban Rivers according to Climate Change - A Case Study of Tancheon Ecological and Landscape Conservation Area -)

  • 한정현;한봉호;곽정인
    • 한국조경학회지
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    • 제52권2호
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    • pp.79-95
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    • 2024
  • 본 연구의 목적은 생태적 기능이 크게 요구되는 보호지역의 도시하천에서 기후변화로 나타나는 야생조류 서식환경변화를 알아보고자 하였다. 앞으로 도시하천 생태계를 보호하고 생물다양성을 위한 지속가능한 도시하천의 건강성을 유지할 수 있는 관리지표로 활용되고자 하였다. 대상지로 선정한 탄천 생태·경관보전지역은 기후변화의 영향을 받고 있었다. 우리나라 사계절은 뚜렷한 온대성기후이나 서울 연평균기온은 40년간 2.4-2.8℃ 상승하였다. 겨울철기온이 점차 상승하는 경향이었다. 6-8월에 집중되었던 강수량은 현재는 국지성 집중호우와 여러 달의 균일한 강수 패턴으로 변하고 있었다. 기후변화는 불규칙적이고 비예측적으로 불확실한 특성을 보여주고 있다. 불확실성을 가진 기후변화는 도시 하천생태계에 다양한 영향으로 나타났다. 수면과 퇴적지 면적 감소는 하천 형태 변화와 육역화로 진행되었다. 식물은 교란과 식생 단순화로 나타났다. 국가 기후변화생물 지표종 출현, 외래목본식물 발달, 건조지성 자생초본식물종 변화와 습윤지성 식생이 발달되었다. 야생조류는 겨울철 여름철새의 출현, 철새의 텃새화로 나타났다. 또한 철새의 종 변화와 개체수 감소도 일어났다. 불규칙성과 비예측적 특성의 기온과 강수량 변동은 하천생태계를 연결하는 수문환경, 식물생태, 야생조류에 직·간접적 영향을 주고 있음이 판단되었다. 본 연구의 결과는 기후변화가 야생조류 서식환경에 어떤 영향을 주는지에 대해 분석하여 도시 내 환경·생태적 기능이 작동할 수 있는 하천 생태·경관보전지역 관리지표로 활용되고자 하였다. 향후 도시하천의 건강성 향상과 생물 다양성 기반조성을 위한 생태계서비스 차원의 기초연구로 참고할 가치가 높을 것으로 판단되었다.

소인제(Aeonium sedifolium) 잎 유래 phenolic 성분의 항산화, 피부주름생성 억제, 항염증 및 모공 수축 효과 (Anti-oxidation, anti-inflammation, anti-wrinkle, and pore-tightening effects of phenolic compounds from Aeonium sedifolium leaves)

  • 김정인;김민재;조하경;정다은;박혜진;조영제
    • 한국식품저장유통학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.347-357
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    • 2023
  • 소인제(Aeonium sedifolium) 잎의 total phenolics compounds 함량은 열수 및 ethanol 추출물에서 각각 34.49 mg/g, 61.64 mg/g으로 나타났다. 소인제 잎의 solid에 비해 phenolics의 DPPH, ABTS 효과가 더 우수한 결과를 나타내어 생리활성은 phenolic에 의해 발생하는 것으로 확인되었다. 소인제 잎의 항산화 효과는 DPPH가 100 ㎍/mL TPC 농도에서 85% 이상의 높은 소거 활성을 나타내었고, ABTS radical cation decolorization은 열수와 ethanol 추출물에서 모두 100%에 근접한 항산화 활성을 나타내었다. Antioxidant protection factor는 100 ㎍/mL phenolic 농도에서 열수와 ethanol 추출물에서 각각 1.07 PF와 1.22 PF를 나타내었으며, TBARs 저해 효과는 열수와 ethanol 추출물 모두 77% 이상의 활성을 나타내었다. 소인제 잎 추출물의 elastase 저해 활성은 phenolic 100 ㎍/mL의 ethanol 추출물에서 69.03%로, positive control인 ursolic acid의 35.83%보다 2배의 억제효과를 나타내었다. Collagenase 저해활성은 phenolic 농도 100 ㎍/mL에서 열수추출물이 29.82%, ethanol 추출물이 54.76%의 저해 효과를 나타내어 주름개선효과가 우수한 것으로 확인되었다. 소인제 잎의 HAase 저해활성은 400 ㎍/mL phenolic 농도의 열수 및 에탄올 추출물에서 각각 85%, 99.12%의 높은 저해활성을 나타내었다. 소인제잎 추출물의 모공수축 효과는 phenolic 농도 400 ㎍/mL에서 100% 가까운 매우 우수한 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해보면 소인제 잎 추출물은 항노화에 관여하는 높은 항산화 활성을 나타내었으며, 피부 주름 생성에 관여하는 elastase와 collagenase 저해활성과 염증반응에 관여하는 hyaluronidase 저해활성이 우수하였으며, 모공수축 효과 또한 매우 우수한 것으로 확인되었다.

인공습지 축산폐수처리장에서 주입방법에 따른 오염물질의 제거속도 평가 (Removal Velocities of Pollutants under Different Wastewater Injection Methods in Constructed Wetlands for Treating Livestock Wastewater)

  • 김성헌;서동철;박종환;이충헌;이성태;정태욱;김홍출;하영래;조주식;허종수
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권2호
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    • pp.272-279
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    • 2012
  • 자연정화공법을 이용한 축산폐수처리장에서 주입부하량에 따른 대응성을 평가하기 위해 주입방법에 따른 수처리 효율 결과를 이용하여 오염물질의 처리경향을 파악하고, 이를 토대로 설계 및 시공시 부지면적 감소와 오염물질의 처리효율 극대화를 위한 기초자료를 제시하기 위하여 주입방법에 따른 오염물질의 제거속도를 조사하였다. 축산폐수처리장에서 시기별 주입방법에 따른 수처리 효율을 조사한 결과 최종 5차 방류수에서 COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 연속적 주입의 경우는 각각 99.5%, 99.8%, 99.0% 및 99.8%였으며, 간헐적 주입의 경우는 99.2%, 99.5%, 98.5% 및 99.3%로서 상대적으로 연속적 주입이 간헐적 주입보다 높은 처리효율을 보였다. 축산폐수처리장에서 주입방법에 따른 오염물질의 제거속도 K ($day^{-1}$)는 축산폐수 주입방법을 연속적 및 간헐적으로 구분하여 각 방법에 따른 COD, SS, T-N 및 T-P의 제거속도를 각각 조사하였으며, 각 오염물질의 제거속도는 $ln(C/C_0)=-Kt$의 1차 반응속도식을 이용하였다. COD 제거상수(K)는 연속적 주입의 경우 1차, 2차, 3차, 4차 및 5차 처리조에서 각각 0.210, 0.086, 0.222, 0.053 및 $0.137\;d^{-1}$이었고, 간헐적 주입의 경우 0.377, 0.129, 0.174, 0.052 및 $0.169\;d^{-1}$였다. 그리고 T-N의 제거속도 상수(K)는 연속적 주입의 경우 1차, 2차, 3차, 4차 및 5차 처리조에서 각각0.235, 0.071, 0.171, 0.058 및 $0.126\;d^{-1}$이었고, 간헐적 주입의 경우0.361, 0.121, 0.109, 0.047 및 $0.155\;d^{-1}$이었다. T-P의 제거속도 상수(K)는 연속적 주입의 경우 1차, 2차, 3차, 4차 및 5차 처리조에서 각각 0.572, 0.049, 0.090, 0.112 및 $0.222\;d^{-1}$이었고, 간헐적 주입의 경우 0.803, 0.084, 0.076, 0.118 및 $0.301\;d^{-1}$였다. 이상의 결과를 미루어 볼때 제거속도는 연속적 주입이 간헐적 주입에 비해 빠른 경향이었으며, 본 현장 축산폐수처리장은 축산폐수 유입 부하량 변동과 순간 부하량에 대한 대응성이 우수한 것으로 판단된다.

제천 의림지 호저퇴적물 퇴적환경과 형성시기 고찰 (Depositional Environment and Formation Ages of Eurimji Lake Sediments in Jaechon City, Korea)

  • 김주용;양동윤;이진영;김정호;이상헌
    • 한국제4기학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.7-31
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    • 2000
  • 의림지 퇴적층의 형성환경, 성인 및 형성시기를 해석하기 위하여 제천시 모산동 일대에 위치하는 의림지 일대에서 제4기 지질조사와 물리탐사를 실시하였다. 연구의 목적을 달성하기 위하여 음향측심, 호저 표층시료 및 수상시추에 의한 주상시료 채취, GPR 물리탐사, 호저 퇴적물의 입도분석, 화분분석 및 탄소연대를 측정하였다. 야외조사와 실내분석 결과, 의림지 호저 표층은 부분적으로 인위적으로 교란되거나 매립되기도 했던 흔적이 있으며, 호저의 자연구배를 따른 유수작용으로는 설명할 수 없는 굴곡부를 보이고 있다. 대부분의 호저 퇴적물은 계절적인 집중호우시에 발달하는 범람유수, 의림지 주변 교량부근 계곡과 수로들을 따라 유입되는 하천수 등에 의하여 의림지 안에 조약성 내지 부유성 입자들이 많이 유입되어 집적된 것으로 해석된다. 그리고 대부분 균질 부유물은 의림지의 중앙이나 제방이 있는 하류부에 집적되어 있다. 의림지 호저 표층에는 퇴적물의 CM 다이그램분석에서 나타나듯이 교란류나 니류작용이 발달하여 있으며 이는 의림지하부에 기반암 위에 발달하는 퇴적층으로부터 피압수가 형성되어 상승류가 작용하기 때문인 것으로 판단된다. 시추 주상치료 중에서 ER-1호공과 ER-3-1호공의 시료는 인간간섭이나 퇴적층의 교란이 적으며, 입도 분석 결과, 분급도는 불량하고, 대부분 세립질 모래와 니질물로 구성되어 있으며, 입도의 첨도와 왜도변화가 아주 다양하게 나타나고 있어, 의림지의 호저 퇴적층은 여러 번의 상이한 기작에 의한 퇴적작용이 중첩되어 형성된 퇴적층으로 해석된다. 시추주상도, 음향측심 및 GPR 물리탐사 단면과 이의 해석자료에 의하면 의림지의 퇴적층은 하류의 제방으로 갈수록 두꺼워지며, 바닥까지의 수심도 GPR 측선9에서와 같이 약 8m로 특히 깊어지는 것으로 나타났다. 한편, 의림지의 2개 시추주상시료(ER-1호공과 ER-3-1호공)에 대한 화분분석 결과, 2개의 화분대로 구분됨이 밝혀졌으며, 하부분대는 목본류 화분이 초본류보다 우점하고 있으며, 상부분대는 반대로 초본류가 목본류보가 더 우점하는 현상을 보이고 있다. 이들 화분대는 현재 습한 온대지역의 수성 혹은 수성주변 환경이 지배하는 산악이나 구릉지에서 흔히 나타나는 침엽수-낙엽활엽수의 혼합림 식생상태를 잘 대변해 주고 있는 것으로 판단된다. 끝으로, 의림지 호저 퇴적층 중에서 인위적인 교란흔적이 없는 암회색 유기질 니층에 대한 탄소연대측정 결과, 제1호공 12번 시료에서 950$\pm$40 years B.P을 얻었으며, 제3-1호공에서도 아래로 내려가면서 8, 10, 11번 시료에 대하여 500$\pm$30 years B.P, 650$\pm$30 years B.P, 800$\pm$40 years B.P의 연대측정 결과를 획득하였다. 이상과 같은 의림지 호저 퇴적층의 형성환경과 형성시기 연구를 통하여 의림지의 제방축조의 최초시기를 해석해 보면, 의림지의 제방은 적어도 과거 약 827년 전에서 866년 전에는 이미 축조되어 있었음을 알 수 있다. 과거 제천 일대에 살았던 옛사람들이 의림지 하류의 곡지중앙과 고기 충적선상지에 대한 관계용 용수조달의 필요성에 부응하여 상류부 곡지하천의 자연입지 환경을 최대한 이용하여 축조한 것으로 판단된다.

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항온 배양 논토양 조건에서 비산재 처리에 따른 CH4와 CO2 방출 특성 (Fly Ash Application Effects on CH4 and CO2 Emission in an Incubation Experiment with a Paddy Soil)

  • 임상선;최우정;김한용;정재운;윤광식
    • 한국토양비료학회지
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    • 제45권5호
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    • pp.853-860
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    • 2012
  • 비산재 혼합에 의한 $CH_4$$CO_2$ 방출 저감 가능성을 조사하기 위해 질소 ($(NH_4)_2SO_4$) 무처리구와 처리구를 두고 비산재를 0, 5, 10% 수준으로 혼합한 후 토양 수분 변동조건 (습윤기간, 전이기간, 건조기간)에서 60일간 실험실내 항온배양실험을 통해 $CH_4$$CO_2$ flux를 분석하였다. 전체 항온배양기간 중 평균 $CH_4$ flux는 $0.59{\sim}1.68mg\;CH_4\;m^{-2}day^{-1}$의 범위였으며, 질소 무처리구에 비해 처리구에서 flux가 낮았는데, 이는 질소 처리시 함께 시용된 $SO_4^{2-}$의 전자수용체 기능에 의해 $CH_4$ 생성이 억제되었기 때문으로 판단되었다. 질소 무처리구와 처리구에서 비산재 10% 처리에 의해 $CH_4$ flux가 각각 37.5%와 33.0% 감소하였는데, 이는 물리적인 측면에서 미립질 (실트 함량 75.4%)인 비산재 시용에 의해 통기성 대공극량이 감소되어 $CH_4$ 확산 속도가 저감되었기 때문으로 판단되었다. 또한, 생화학적 측면에서는 비산재의 $CO_2$ 흡착능에 의해 $CH_4$ 생성의 주요 기작 중 하나인 이산화탄소 환원에 필요한 $CO_2$ 공급이 억제된 것도 원인 일 수 있다. 한편, 전체 항온 배양 기간의 평균 $CO_2$ flux ($0.64{\sim}0.90g\;CO_2\;m^{-2}day^{-1}$) 역시 질소 무처리구가 질소 처리구보다 높았다. 이는 일반적으로 질소 시비에 의해 토양 호흡량이 증가한다는 기존의 연구결과와는 상이한데, 본 연구에서 질소 처리에 의해 활성화된 미생물에 의해 $CO_2$ flux 최초 측정 시점 (처리 후 2일째) 이전에 이미 상당한 양의 $CO_2$가 이미 방출되어 실측 flux에 반영되지 못했기 때문으로 설명이 가능했다. $CH_4$과 유사하게 $CO_2$ flux도 비산재무처리구에 비해 비산재 10% 처리구에서 약 20% 감소하였는데, 이는 비산재의 원소 구성 중 Ca과 Mg과 토양수내 탄산이온의 탄산염 ($CaCO_3$$MgCO_3$)화 반응에 의한 $CO_2$ 침전 때문이다. 이상과 같은 비산재 처리에 의한 $CH_4$$CO_2$ flux 감소에 의해 지구온난화지수 역시 비산재 10% 처리구에서 약 20% 감소하였다. 따라서, 비산재는 논 토양에서 $CH_4$$CO_2$ 방출 저감에 효과가 있는 것으로 나타났으며, 실재 벼 재배 포장에서의 실험을 통한 추가적인 검증이 필요하다.

시설재배 토양과 작물 잎 중의 미량원소 함량 관계 (Relationships between Micronutrient Contents in Soils and Crops of Plastic Film House)

  • 정종배;김복진;유관식;이승호;신현진;황태경;최희열;이용우;이윤정;김종집
    • 한국환경농학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.217-227
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    • 2006
  • 본 연구는 시설재배 고추, 오이, 토마토를 대상으로 토양 및 식물체 중 미량원소 함량을 조사하여 미량원소의 적정시비관리를 위한 자료로 활용하고자 수행하였다. 일반작물에 대한 평균적인 토양 중 적정 미량원소 함량기준과 비교하면, Fe, Mn, Zn의 함량은 조사된 대부분의 토양에서 과잉상태이었고 Cu 또한 고추 재배지를 제외하면 대부분 과잉 상태이었다. 고추 재배지에서 Cu 함량이 적정 수준이하인 토양 비율이 30%정도였다. B는 다른 미량원소에 비하여 과잉상태인 토양 비율이 상대적으로 낮았으나 고추 재배지의 경우에는 부족 토양 비율이 상대적으로 많았다. 작물 잎 중의 미량원소 함량은 원소별 또는 작물별로 매우 넓은 범위에 분포하였다. B, Fe, Mn은 대부분이 적정 함량 범위에 있었으나, Cu와 Zn은 적정 함량 이하인 경우가 많았다. 그러나 농가조사에서 미량원소의 가시적인 과잉 또는 결핍 증상은 발견되지 않았다. 토양 중의 가용성 미량원소 함량과 작물 잎 중의 미량원소 함량 사이에는 유의한 상관관계가 없었고, 작물별 또는 미량원소별로 토양중의 가용성 함량이 적정수준 이상임에도 불구하고 잎 중의 미량원소 함량이 매우 낮은 경우도 많았다. 이러한 결과는 조사된 농가별로 토양 특성이 다양하고 시비관리 및 수분관리 방법 등이 크게 다르기 때문일 것이다. 대부분 농가에서 토양 중의 미량원소 함량이 과잉임을 고려하면 뿌리를 통한 작물의 미량원소 흡수가 원활히 이루어질 수 있도록 미량원소의 흡수에 장애가 될 수 있는 다량 원소의 과다시비나 염류집적 문제의 해결을 포함한 시비 및 토양관리에 주의를 기울일 필요가 있을 것이다. 또한 토양검정과 작물체 분석 자료를 확보하여 작물생육에 기여하지 못하는 과잉의 미량원소 시비 관행의 문제점을 보다 철저히 검토해야 할 것으로 판단된다.방제가를 보였다. 초기 이병엽율이 약 16% 정도였을 때 공시약제를 처리한 결과 boscalid와 metrafenone 처리구는 각각 100% 및 97.5%의 방제가를 보였다. 그러나 triflumizole 및 fenarimol는 비교적 낮은 30.8% 및 51.6%의 방제가를 보였다. 공시약제를 흰가루병이 발생한 다음 처리한 후 이병엽을 염색하여 흰가루 병균의 균사생장과 포자형성 등을 관찰한 결과 균사가 용균되는 것을 볼 수 있었으며, 균사의 용균정도와 분생포자형성 억제 정도는 병 방제효과와 일치하는 경향을 보였다.을 의미한다. IV형은 가장 후기에 포획된 유체포유물이며, 광산 주변에 분포하는 석회암체 등의 변성퇴적암류로부터 $CO_{2}$ 성분과 다양한 성분의 유체가 공급되어 생성된 것으로 여겨진다. 정동이 발달하고 있지 않으며, 백운모를 함유하고 있는 대유페그마타이트는 변성작용에 의한 부분용융에 의해 형성된 멜트에서 결정화되었으며, 상당히 높은 압력의 환경에서 대유페그마타이트의 결정화작용 과정에서 용리한 유체의 성분이 전기석에 포획되어 있다. 이때 용리된 유체는 다양한 성분을 지니고 있었으며, 매우 낮은 공융온도와 다양한 딸결정은 포유물 내에 NaCl, KCl 이외에 적어도 $CaCl_{2},\;MgCl_{2}$와 같은 성분을 포함하고 있음을 지시한다. 유체의 용리는 적어도 $2.7{\sim}5.3$ kbar 이상의 압력과 $230{\sim}328^{\circ}C$ 이상의 온도에서 시작되었다.없었다. 결론적으로 일부 한방제와 생약제제는 육계에서 항생제를 대체하여 사용이 가능하며 특히 혈액의 성분에 유의한 영향을 미치는 것으로 사료된다. 실증연구가 필요할 것으로 사료된다.trip과 Sof-Lex

올방개 괴경(塊莖)의 맹아(萌芽) 특성(特性)과 본답(本畓)에서의 발생(發生)에 관한 연구(硏究) (Studies on Characteristics of Sprouting and Occurrence on paddy field of Water Chestnut(Eleocharis Kuroguwai Ohwi))

  • 김희동;박중수;박경열;최영진;유창재;노영덕;권용웅
    • 한국잡초학회지
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    • 제16권4호
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    • pp.264-281
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    • 1996
  • 본(本) 연구(硏究)는 벼논에서 최근(最近) 우점화(優古化) 경향(傾向)이 뚜렷한 다년생(多年生) 잡초(雜草) 올방개의 효과적(效果的) 방제체계(防除體系)를 확립(確立)코자 괴경(塊莖)의 맹아특성(萌芽特性)과 본답(本畓)에서의 특성(特性)에 관한 기초자료(基礎資料)를 얻고자 실험(實驗)을 수행(遂行) 하였는바 얻어진 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 올방개의 출현기(出現期)에 조사된 맹아율(萌芽率)은 68~73%로 이때까지 상당량의 휴면(休眠) 괴경(塊莖)이 존재하였는데, 맹아(萌芽)되지 않은 휴면괴경(休眠塊莖)의 비율(比率)은 대괴경(大塊莖)에 비하여 소괴경(小塊莖)에서 높았다. 2. 올방개의 잠아들 중 1개(個)의 정아(頂芽)만 맹아(萌芽)된 것이 84.3%로 정아우세성(頂芽優勢性)이 있는 것으로 나타났는데, 2개(個)혹은 그 이상(以上)의 맹아(萌芽)를 보이는 것은 대괴경(大塊莖)에서 많았다. 3. 측아들의 맹아(萌芽) 및 초기생장성(初期生長性)을 비교(比較)하여 본 결과(結果) 정아(頂芽), 제(第)1 2 3 측아간에는 유의(有意)한 차이(差異)가 없었으나, 제(第)4측아 이하(以下)의 것들은 다소 불량(不良)하였다. 4. 저장방법(貯藏方法)에 따른 올방개의 맹아(萌芽) 및 초기생육(初期生育)은 땅속저장(貯藏)(25cm)이 냉장고(冷藏庫)($3{\pm}2^{\circ}C$)저장(貯藏)에 비하여 우수(優秀)하였다. 5. 올방개 괴경(塊莖)의 점토(粘土)에서 출아(出芽) 가능(可能) 심토(深土)는 21cm 내외(內外)로 나타났는데, 모래의 경우 15cm 내외(內外)로 점토(粘土)에 비하여 오히려 얕았다. 그런데 심토(深土)에서의 출아(出芽力)은 초기(初期) 맹아(萌芽) 괴경(塊莖)들이 후기(後期) 출아(出芽) 괴경(塊莖)들에 비하여 양호(良好)하였다. 6. 올방개는 물염농도(鹽濃度) 1.5% 이상(以上) 침종시(浸種時) 맹아율(萌芽率)이 낮아 새섬매자기에 비하여 맹아율(萌芽前) 염수(鹽水) 침종시(浸種時) 맹아(萌芽)에 있어서의 장해(障害)가 큰 것으로 나타났다. 7. 전년도(前年度)에 발생(發生)된 휴면괴경(休眠民塊莖)의 수(數)는 10월까지 점차(漸次) 감소(減少)하여 12.7%가 잔존(殘存)하였으나, 이들 괴경(塊莖)은 상당한 휴면성(休眠性)을 갖고 있었으며, 휴면성(休眠性)은 8월 이후(以後) 시기(時期)가 늦을수록 증대(增大)하는 것으로 나타났다. 8. 본답(本畓)에서 올방개 최초(最初)의 출아(出芽)는 이앙후(移秧後) 10일경이었는데, 최대발생기(最大發生期)까지의 기간(期間)은 60~90일로 이앙시기(移秧時期)가 지연(遲延)됨에 따라 짧아지는 경향(傾向)이었다. 조기이앙(早期移秧)은 만기이앙(晩期移秧)에 비(比)하여 올방개의 발생(發生)도 많고 주당(株當) 엽수(葉數) 및 괴경형성(塊莖形成)도 증가(增加)하는 경향(傾向)이었다. 9. 올방개의 분주(分株)는 조기(早期) 이식(移植)에서 제(第)6차(次) 분주(分株)까지 출현(出現)하였는데, 이식시기(移植時期)가 늦어짐에 따라 분주세대(分株世代) 및 주당(株當) 형성괴경수(形成塊莖數)가 감소(減少)하고 괴경경장(塊莖莖長), 지하경장(地下莖長)도 짧아지는 경향(傾向)이었다.

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하천 건천화 평가를 위한 GIS 기반의 시계열 공간자료 활용에 관한 연구 (A Study on the Use of GIS-based Time Series Spatial Data for Streamflow Depletion Assessment)

  • 유재현;김계현;박용길;이기훈;김성준;정충길
    • 한국지리정보학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.50-63
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    • 2018
  • 급격한 도시화를 겪으면서 자연적인 물순환 체계의 왜곡을 초래하였다. 이러한 물순환 구조의 변화는 기존 수자원 이용 경향을 변화시키며 하천 건천화 현상을 유발하고 있다. 이를 관리하기 위해 건천화 평가 및 예측이 가능한 하천 건천화 영향 평가 기술이 필요하다. 하천 건천화 영향평가 기술 수행을 위해서는 기초자료로써 GIS 기반의 공간자료 구축이 필수적이나, 관련 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 하천 건천화 평가를 위한 GIS 기반의 시계열 공간자료 활용에 대한 연구를 수행하였다. 이에 6개 하천 건천화 영향요소(기상, 토심, 산림밀도 및 높이, 도로망, 지하수 이용량, 토지이용)을 대상으로, 과거 수십년 간의 변화과정을 전국 단위 GIS 자료로 구축하여 연속수문모형 운용에 대한 기초자료로 활용하였다. 이러한 영향요소를 대상으로 시계열에 따라 하천 건천화 원인을 분석하고 해석할 수 있는 분포형 연속수문모형 기반의 DrySAT을 활용하여 하천 건천화 영향요소별 연유출량 및 건천화 평가를 수행하였다. 그 결과, 다른 요소들은 고려하지 않고 주어진 기상 조건하에 연유출량은 기본값 977.9mm로 산출되었다. 반면, 토심 감소, 산림 높이 증가, 도로 개발 증가, 지하수이용량 증가, 토지이용 개발변화를 고려하였을 때의 연평균 유출량은 각각 1,003.5mm, 942.1mm, 961.9mm, 915.5mm, 1003.7mm로 산출되었다. 산출된 결과는 하천건천화의 주요 원인으로서 지표유출량을 증가시켜 하천유량을 감소시키는 토심의 감소, 지표유출량을 감소시키는 산림 밀도의 증가, 지표하유출량을 감소시키는 도로의 증가, 기저유출량을 감소시키는 무분별한 지하수 개발과 지하수이용량의 증가, 지표유출량을 증가시키는 불투수지역의 증가를 들 수 있다. 또한, 하천 건천화 정의 및 등급 범위를 통해서 건천화 등급에 따라 표준유역별로 나타내었으며, 기상, 토심 감소 고려, 산림 높이 증가, 도로 개발 증가, 지하수이용량 증가, 토지이용 개발변화를 고려하였을 때의 건천화 등급은 각각 2.1, 2.2, 2.5, 2.3, 2.8, 2.2로 나타났다. 기본값인 강우조건을 제외한 5개 하천 건천화 영향요소에 대한 건천화 영향순위는 지하수 이용량 변화에 대한 건천화 영향이 제일 컸으며, 산림 밀도 변화, 도로 건설 변화, 토지이용 변화 및 토심 변화 순으로 나타났다. 향후 전국 하천 건천화 평가시스템 개발을 통해 6개 하천 건천화 영향요소에 대한 미래 자료 변화 및 이에 대한 건천화의 진행전망 등 시스템에 의한 평가결과를 토대로 맞춤형 하천 건천 관리 및 방지 방안을 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

논벼 장.단간품종의 증발산제계수와 건물량과의 관계에 대한 연구(I) (Studies on Relations between Various Coeffcients of Evapo-Transpiration and Quantities of Dry Matters for Tall-and Short Statured Varieties of Paddy Rice)

  • 류한열;김철기
    • 한국농공학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.3361-3394
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    • 1974
  • The purpose of this thesis is to disclose some characteristics of water consumption in relation to the quantities of dry matters through the growing period for two statured varieties of paddy rice which are a tall statured variety and a short one, including the water consumption during seedling period, and to find out the various coefficients of evapotranspiration that are applicable for the water use of an expected yield of the two varieties. PAL-TAL, a tall statured variety, and TONG-lL, a short statured variety were chosen for this investigation. Experiments were performed in two consecutive periods, a seedling period and a paddy field period, In the investigation of seedling period, rectangular galvanized iron evapotranspirometers (91cm${\times}$85cm${\times}$65cm) were set up in a way of two levels (PAL-TAL and TONG-lL varieties) with two replications. A standard fertilization method was applied to all plots. In the experiment of paddy field period, evapotanspiration and evaporation were measured separately. For PAL-TAL variety, the evapotranspiration measurements of 43 plots of rectangular galvanized iron evapotranspirometer (91cm${\times}$85cm${\times}$65cm) and the evaporation measurements of 25 plots of rectangular galvanized iron evaporimeter (91cm${\times}$85cm${\times}$15cm) have been taken for seven years (1966 through 1972), and for TONG-IL variety, the evapotranspiration measurements of 19 plots and the evaporation measurements of 12 plots have been collected for two years (1971 through 1972) with five different fertilization levels. The results obtained from this investigation are summarized as follows: 1. Seedling period 1) The pan evaporation and evapotranspiration during seedling period were proved to have a highly significant correlation to solar radiation, sun shine hours and relative humidity. But they had no significant correlation to average temperature, wind velocity and atmospheric pressure, and were appeared to be negatively correlative to average temperature and wind velocity, and positively correlative to the atmospheric pressure, in a certain period. There was the highest significant correlation between the evapotranspiration and the pan evaporation, beyond all other meteorological factors considered. 2) The evapotranpiration and its coefficient for PAL-TAL variety were 194.5mm and 0.94∼1.21(1.05 in average) respectively, while those for TONG-lL variety were 182.8mm and 0.90∼1.10(0.99 in average) respectively. This indicates that the evapotranspiration for TONG-IL variety was 6.2% less than that for PAL-TAL variety during a seedling period. 3) The evapotranspiration ratio (the ratio of the evapotranspiration to the weight of dry matters) during the seedling period was 599 in average for PAL-TAL variety and 643 for TONG-IL variety. Therefore the ratio for TONG-IL was larger by 44 than that for PAL-TAL variety. 4) The K-values of Blaney and Criddle formula for PAL-TAL variety were 0.78∼1.06 (0.92 in average) and for TONG-lL variety 0.75∼0.97 (0.86 in average). 5) The evapotranspiration coefficient and the K-value of B1aney and Criddle formular for both PAL-TAL and TONG-lL varieties showed a tendency to be increasing, but the evapotranspiration ratio decreasing, with the increase in the weight of dry matters. 2. Paddy field period 1) Correlation between the pan evaporation and the meteorological factors and that between the evapotranspiration and the meteorological factors during paddy field period were almost same as that in case of the seedling period (Ref. to table IV-4 and table IV-5). 2) The plant height, in the same level of the weight of dry matters, for PAL-TAL variety was much larger than that for TONG-IL variety, and also the number of tillers per hill for PAL-TAL variety showed a trend to be larger than that for TONG-IL variety from about 40 days after transplanting. 3) Although there was a tendency that peak of leaf-area-index for TONG-IL variety was a little retarded than that for PAL-TAL variety, it appeared about 60∼80 days after transplanting. The peaks of the evapotranspiration coefficient and the weight of dry matters at each growth stage were overlapped at about the same time and especially in the later stage of growth, the leaf-area-index, the evapotranspiration coefficient and the weight of dry matters for TONG-IL variety showed a tendency to be larger then those for PAL-TAL variety. 4) The evaporation coefficient at each growth stage for TONG-IL and PAL-TALvarieties was decreased and increased with the increase and decrease in the leaf-area-index, and the evaporation coefficient of TONG-IL variety had a little larger value than that of PAL-TAL variety. 5) Meteorological factors (especially pan evaporation) had a considerable influence to the evapotranspiration, the evaporation and the transpiration. Under the same meteorological conditions, the evapotranspiration (ET) showed a increasing logarithmic function of the weight of dry matters (x), while the evaporation (EV) a decreasing logarithmic function of the weight of dry matters; 800kg/10a x 2000kg/10a, ET=al+bl logl0x (bl>0) EV=a2+b2 log10x (a2>0 b2<0) At the base of the weight of total dry matters, the evapotranspiration and the evaporation for TONG-IL variety were larger as much as 0.3∼2.5% and 7.5∼8.3% respectively than those of PAL-TAL variety, while the transpiration for PAL-TAL variety was larger as much as 1.9∼2.4% than that for TONG-IL variety on the contrary. At the base of the weight of rough rices the evapotranspiration and the transpiration for TONG-IL variety were less as much as 3.5% and 8.l∼16.9% respectively than those for PAL-TAL variety and the evaporation for TONG-IL was much larger by 11.6∼14.8% than that for PAL-TAL variety. 6) The evapotranspiration coefficient, the evaporation coefficient and the transpiration coefficient and the transpiration coefficient were affected by the weight of dry matters much more than by the meteorological conditions. The evapotranspiratioa coefficient (ETC) and the evaporation coefficient (EVC) can be related to the weight of dry matters (x) by the following equations: 800kg/10a x 2000kg/10a, ETC=a3+b3 logl0x (b3>0) EVC=a4+b4 log10x (a4>0, b4>0) At the base of the weights of dry matters, 800kg/10a∼2000kg/10a, the evapotranspiration coefficients for TONG-IL variety were 0.968∼1.474 and those for PAL-TAL variety, 0.939∼1.470, the evaporation coefficients for TONG-IL variety were 0.504∼0.331 and those for PAL-TAL variety, 0.469∼0.308, and the transpiration coefficients for TONG-IL variety were 0.464∼1.143 and those for PAL-TAL variety, 0.470∼1.162. 7) The evapotranspiration ratio, the evaporation ratio (the ratio of the evaporation to the weight of dry matters) and the transpiration ratio were highly affected by the meteorological conditions. And under the same meteorological condition, both the evapotranspiration ratio (ETR) and the evaporation ratio (EVR) showed to be a decreasing logarithmic function of the weight of dry matters (x) as follows: 800kg/10a x 2000kg/10a, ETR=a5+b5 logl0x (a5>0, b5<0) EVR=a6+b6 log10x (a6>0 b6<0) In comparison between TONG-IL and PAL-TAL varieties, at the base of the pan evaporation of 343mm and the weight of dry matters of 800∼2000kg/10a, the evapotranspiration ratios for TONG-IL variety were 413∼247, while those for PAL-TAL variety, 404∼250, the evaporation ratios for TONG-IL variety were 197∼38 while those for PAL-TAL variety, 182∼34, and the transpiration ratios for TONG-IL variety were 216∼209 while those for PAL-TAL variety, 222∼216 (Ref. to table IV-23, table IV-25 and table IV-26) 8) The accumulative values of evapotranspiration intensity and transpiration intensity for both PAL-TAL and TONG-IL varieties were almost constant in every climatic year without the affection of the weight of dry matters. Furthermore the evapotranspiration intensity appeared to have more stable at each growth stage. The peaks of the evapotranspiration intensity and transpiration intensity, for both TONG-IL and PAL-TAL varieties, appeared about 60∼70 days after transplanting, and the peak value of the former was 128.8${\pm}$0.7, for TONG-IL variety while that for PAL-TAL variety, 122.8${\pm}$0.3, and the peak value of the latter was 152.2${\pm}$1.0 for TONG-IL variety while that for PAL-TAL variety, 152.7${\pm}$1.9 (Ref.to table IV-27 and table IV-28) 9) The K-value in Blaney & Criddle formula was changed considerably by the meteorological condition (pan evaporation) and related to be a increasing logarithmic function of the weight of dry matters (x) for both PAL-TAL and TONG-L varieties as follows; 800kg/10a x 2000kg/10a, K=a7+b7 logl0x (b7>0) The K-value for TONG-IL variety was a little larger than that for PAL-TAL variety. 10) The peak values of the evapotranspiration coefficient and k-value at each growth stage for both TONG-IL and PAL-TAL varieties showed up about 60∼70 days after transplanting. The peak values of the former at the base of the weights of total dry matters, 800∼2000kg/10a, were 1.14∼1.82 for TONG-IL variety and 1.12∼1.80, for PAL-TAL variety, and at the base of the weights of rough rices, 400∼1000 kg/10a, were 1.11∼1.79 for TONG-IL variety and 1.17∼1.85 for PAL-TAL variety. The peak values of the latter, at the base of the weights of total dry matters, 800∼2000kg/10a, were 0.83∼1.39 for TONG-IL variety and 0.86∼1.36 for PAL-TAL variety and at the base of the weights of rough rices, 400∼1000kg/10a, 0.85∼1.38 for TONG-IL variety and 0.87∼1.40 for PAL-TAL variety (Ref. to table IV-18 and table IV-32) 11) The reasonable and practicable methods that are applicable for calculating the evapotranspiration of paddy rice in our country are to be followed the following priority a) Using the evapotranspiration coefficients based on an expected yield (Ref. to table IV-13 and table IV-18 or Fig. IV-13). b) Making use of the combination method of seasonal evapotranspiration coefficient and evapotranspiration intensity (Ref. to table IV-13 and table IV-27) c) Adopting the combination method of evapotranspiration ratio and evapotranspiration intensity, under the conditions of paddy field having a higher level of expected yield (Ref. to table IV-23 and table IV-27). d) Applying the k-values calculated by Blaney-Criddle formula. only within the limits of the drought year having the pan evaporation of about 450mm during paddy field period as the design year (Ref. to table IV-32 or Fig. IV-22).

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