• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권1호
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• pp.33-39
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• 2011

An optical sensing approach based on diffuse reflectance has shown potential for rapid and reliable on-site estimation of soil properties. Important sensing ranges and the resulting regression models useful for soil property estimation have been reported. In this study, a similar approach was applied to investigate the potential of reflectance sensing in estimating soil properties for Korean paddy fields. Soil cores up to a 65-cm depth were collected from 42 paddy fields representing 14 distinct soil series that account for 74% of the total Korean paddy field area. These were analyzed in the laboratory for several important physical and chemical properties. Using air-dried, sieved soil samples, reflectance data were obtained from 350 to 2500 nm on a 3 nm sampling interval with a laboratory spectrometer. Calibrations were developed using partial least squares (PLS) regression, and wavelength bands important for estimating the measured soil properties were identified. PLS regression provided good estimations of Mg ($R^2$ = 0.80), Ca ($R^2$ = 0.77), and total C ($R^2$ = 0.92); fair estimations of pH, EC, $P_2O_5$, K, Na, sand, silt, and clay ($R^2$ = 0.59 to 0.72); and poor estimation of total N. Many wavelengths selected for estimation of the soil properties were identical or similar for multiple soil properties. More important wavelengths were selected in the visible-short NIR range (350-1000 nm) and the long NIR range (1800-2500 nm) than in the intermediate NIR range (1000-1800 nm). These results will be useful for design and application of in-situ close range sensors for paddy field soil properties.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.885-893
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• 2014

중금속과 총 석유 탄화수소(TPH)로 동시 오염된 복합오염 토양을 정화하기 위해 펜톤 산화와 토양 세정법에 활용되고 있는 $H_2O_2$와 sodium dodecyl surfate (SDS)를 활용하여 강화된 동전기를 연구하였다. 또한, 토양 고유의 특성 차이 및 전극액 농도에 따른 정화 효율의 영향을 확인하기 위해 토양과 농도를 달리하여 실험하였다. 인공적으로 오염시킨 토양에서 10% $H_2O_2$와 20mM SDS를 활용한 실험에서 중금속 정화 효율이 가장 높게 나타났으며, 반면에 같은 농도의 용산 토양 실험에서 토양 고유의 높은 산 완충능력으로 중금속 정화 효율이 떨어졌다. 20% $H_2O_2$와 20mM SDS으로 전극액 농도를 높인 실험을 통해 높은 전류는 토양의 pH에 영향을 주었으며, 이로 인해 중금속 정화에 영향을 미쳤다. TPH의 정화 효율의 경우 용산토양의 높은 산 완충능력과 유기물 함량으로 인해 인공적으로 오염시킨 토양에 비해 산화 효율이 저하되었다. 게다가 40mM의 sodium dodecyl surfate (SDS)의 농도가 주입될 경우, SDS의 scavenger 영향 때문에 TPH 정화에 악영향을 주었다. 토양 고유의 구성성분 및 전극액 농도가 동전기-펜톤 공정의 전기화학적 현상 및 전기삼투유량, 오염물질 정화에 매우 큰 영향을 주는 인자로 판명되었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제47권4호
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• pp.262-268
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• 2014

The management of soil chemical properties is very important to sustainable agriculture of many horticultural crops, including cucumber. This study was conducted to find the optimal soil properties of environmentally friendly agriculture in controlled horticulture. Soil chemical properties of 267 samples were collected from soil in Chungnam Province. The average of pH, EC, OM, available $P_2O_5$, exchangeable K, Ca, and Mg was 6.1, $5.38dS\;m^{-1}$, $34g\;kg^{-1}$, $1,321mg\;kg^{-1}$, $1.50cmol_c\;kg{-1}$, $10.3cmol_c\;kg{-1}$, and $3.4cmol_c\;kg{-1}$, respectively. The organic matter content in silty clay loam was significantly higher than in the other soil textures, whereas the pH, EC, exchangeable K, and Mg in loamy fine sand showed significantly lower among soil textures. The EC value and exchangeable Mg concentration were highest in mountain foot-slope soils. The frequency distribution within optimum range of soil chemical properties was 26.2%, 30.3%, 2.3%, 3.8%, 3.4%, and 6.7% for pH, OM, available $P_2O_5$, exchangeable K, Ca, and Mg, respectively. Especially, excessive portion of available $P_2O_5$ and exchangeable Ca were 94.0% and 94.4%, respectively. The EC value and organic matter content of soil samples were positive correlation with all chemical properties except soil pH. In principle component analysis of chemical properties in soil samples, the percentage of variance explained by PC 1 was 52.2%, while PC 2 explained 21.3% of the variance, for a cumulative total of 73.5%. In conclusion, these results are considered to improve soil nutrient management for sustainable controlled horticulture.

• 한국조경학회지
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• 제33권2호
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• pp.60-70
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• 2005

This study was carried out to elucidate the vertical characteristics of soil properties at six planted sites of land reclaimed from the sea, in Gwangyang Bay, Jeollanam-do Province, Korea. Based on the types of planting site, the chemical properties of the vertical soil layers varied. The vertical variation was great in the planting sites $Z_1\;and\;Z_2$, but less varied in the mounded planting sites $Z_3,\;Z_5,\;and\;Z_6$. Major reasons for the vertical variation in soil chemical properties included differences in the accumulation of organic matter, soil disturbance by heavy construction equipment, and heterogeneity of soil properties between soil horizons. As soil depths increased, soil salts varied. The electrical conductivity (ECe) increased in the lower areas of planting sites $Z_1\;and\;Z_2$, and the disturbed, saline planting site $Z_3$, but decreased in the lower areas of $Z_3,\;Z_5,\;and\;Z_6$. These tendencies did not coincided with exchange cation concentrations $(Na^+,\;K^+,\;Mg^{++},\;Ca^{++})$. Both total carbon (T-C) and total nitrogen (T-N) accumulated more in the lower areas of planting sites than in the higher areas, and levels were higher closer to the surface than in the soil depths. It is supposed that these tendencies are related to the accumulation of fallen leaves or other organic matter at the soil surface, and the soil chemicals then slowly move downward from the surface. Impediments to tree growth included soil hardiness, high soil salinity and exchangeable cation concentration, low soil moisture content, acidic or alkaline soil, low organic matter, heterogeneity of soil texture and establishment of soil stratification.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제33권6호
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• pp.430-437
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• 2008

Optical diffuse reflectance sensing in visible and near-infrared wavelength ranges is one approach to rapidly quantify soil properties for site-specific management. The objectives of this study were to investigate effects of preprocessing of reflectance data and determine the accuracy of the reflectance approach for estimating physical and chemical properties of selected Missouri and Illinois, USA surface soils encompassing a wide range of soil types and textures. Diffuse reflectance spectra of air-dried, sieved samples were obtained in the laboratory. Calibrations relating spectra to soil properties determined by standard methods were developed using partial least squares (PLS) regression. The best data preprocessing, consisting of absorbance transformation and mean centering, reduced estimation errors by up to 20% compared to raw reflectance data. Good estimates ($R^2=0.83$ to 0.92) were obtained using spectral data for soil texture fractions, organic matter, and CEC. Estimates of pH, P, and K were not good ($R^2$ < 0.7), and other approaches to estimating these soil chemical properties should be investigated. Overall, the ability of diffuse reflectance spectroscopy to accurately estimate multiple soil properties across a wide range of soils makes it a good candidate technology for providing at least a portion of the data needed in site-specific management of agriculture.

• 한국토양비료학회지
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• 제49권4호
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• pp.347-354
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• 2016

This study was conducted to investigate the physical and chemical properties of soils in Saemangeum reclaimed lands. The investigated areas were total 5,020 ha which included 220 ha for Agricultural Life site, 2,450 ha for Tourism & Leisure site, 1,130 ha for Industrial & Research site, 820 ha for Bioenergy crop production site, and 400 ha for Rural City site. Soil samples consisting of the upper 20 cm from the surface were collected in every $200m{\times}500m$ of the each site in March and September, 2015. Particle size distribution of soils in the reclaimed land was 83.2% sand, 8.6% silt and 8.2% clay in average. Soil texture was distributed as 40.8% sandy soil, 35.5% loamy sand, and 19.7% sandy loam. Based on the investigation of soil chemical properties conducted in March, 2015, soil pH, electrical conductivity of a saturated soil paste extract (ECe), and exchangeable (Exch.) $K^+$ and $Mg^{2+}$ concentrations were higher than those of the optimum levels for upland soil, whereas soil organic matter content, available (Avail.) phosphate concentration, and Exch. $Ca^{2+}$ concentration were lower than those of the optimum ranges. Depending on the results of the soil chemical properties measured in September, 2015, soil pH, ECe, and Exch. $K^+$ concentration were higher than those of the optimum levels, but soil organic matter, Avail. phosphate, and Exch. $Ca^{2+}$ concentration were lower than the optimum ranges. In addition, distribution of sodic soil ranged between 41.4% and 50.0%, and saline soils were from 16.4 to 31.8%. Soils with pH values above 7.0 increased from 15.3% in March to 35.2% in September. Soils with ECe values over $4.8dS\;m^{-1}$ increased from 45.6% to 50.7%, whereas soils with the values below $2.0dS\;m^{-1}$ decreased from 42.8% to 36.9%.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.143-148
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• 2012

경남지역 논토양의 양분관리를 위한 기초자료를 제공하기 위해 260 지점의 화학성분 변동을 1999년부터 2011년까지 4년 주기로 분석하였다. 논토양 pH, 유기물 함량, 유효인산 함량, 유효규산 함량, 치환성 칼슘 및 마그네슘 함량은 1999년에 비해 2011년에 유의적으로 증가하였다. 유기물 함량의 초과비율은 1999년 40.0%, 2003년 30.4%, 2007년 48.5%, 2011년 50.8%로 증가하였다. 유효인산 함량의 초과비율은 1999년 55.0%, 2003년 57.7%, 2007년 52.7%, 2011년 63.5%로 2배 이상 과잉 집적되었다. 유기물 함량은 홍적대지에서 가장 높았고 유효인산 함량은 산록경사지에서 가장 높았다. 논토양의 통계분석과 주성분 분석을 통하여 경남지역 논토양의 유효인산 함량은 지형별 화학특성을 구별할 수 있는 중요인자로 판단되었다.

• 공업화학
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• 제16권4호
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• pp.556-562
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• 2005

본 연구는 강원도 지역의 토양환경을 평가하기 위하여 측정망 167개 지점의 토양시료를 분석하여 pH와 중금속에 관한 오염도 조사를 수행하였다. 전체 토양의 pH의 범위는 4.3~8.4로 나타났으며, 중금속의 경우 Cd 0.089 mg/kg (0.000~3.493 mg/kg), Cu 3.093 mg/kg (0.078~60.263 mg/kg), Pb 4.74 mg/kg (0.010~38.080 mg/kg), Hg 0.054 mg/kg (0.002~1.050 mg/kg), As 0.971 mg/kg (0.031~77.051 mg/kg)으로 나타나으며,$Cr^{6+}$은 검출되지 않았다. 중금속 오염에 의한 토양의 상태를 종합적으로 판단할 때 토양의 우려기준에 크게 못 미침으로 강원도의 토양은 비교적 청정한 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권6호
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• pp.366-371
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• 2006

본 연구는 쌀겨와 밀기울의 토양 혐기발효가 시설 연작지 토양의 물리 화학성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 처리 150일후 토양 물리성을 조사한 결과 무 처리구의 물리성은 용적밀도 $1.46Mg\;m^{-3}$, 경도 $2.30Kg\;cm^{-3}$, 수리전도도 $4.8cm\;hr^{-1}$ 그리고 입단안정성(0.5 mm<)은 6.70% 이었다. 쌀겨와 밀기울을 처리한 토양은 용적밀도가 각각 12%와 14% 감소되었으며, 경도는 58%와 67%가 낮아졌다. 또한 수리 전도도는 4.5배와 6.3배가 증가하였으며, 0.5 mm 이상의 입단율은 5.2배와 6.5배가 증가하여 물리성이 크게 개선된 것을 확인하였다. 한편 토양 화학성 중 질산태질소 함량은 무 처리구와 비교하여 98%가 감소한 각각 4.59와 $5.42mg\;kg^{-1}$로 크게 감소하였다. 이와같은 질산태 질소의 감소는 토양 미생물체 량의 증가로 인한 것으로 조사되었다. EC는 쌀겨처리구가 $1.48dS\;m^{-1}$로 무처리구와 비교하여 약 58%가 감소하였으나 밀기울 처리구는 처리중 생산된 초산과 낙산으로 인하여 $3.65dS\;m^{-1}$로 증가하다 처리 30일 후 $2.0dS\;m^{-1}$ 이하로 감소하였다. 결론적으로 쌀겨와 밀기울의 토양 혐기발효 처리는 시설 하우스 토양의 EC농도와 질산태 질소의 농도를 낮추고 토양 물리성을 개선하는데 효과적이었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.572-577
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• 2010

경남지역 단감 재배 토양의 양분관리를 위한 기초 자료를 제공하고자 창원 7, 마산 1, 진주 6, 사천 3, 김해 5, 밀양 2, 함안 2, 창녕 1, 하동 3, 산청 1 등 31개 지점을 선정하였고 4월부터 10월까지 2개월 단위로 4회 조사하였다. 표토와 심토의 pH 값은 4월에 비해6월 이후 유의적인 증가를 나타냈으며 적정수준인 6.0-6.5 보다 낮았다. 반면, 암모니아태 질소 함량과 질산태 질소 함량은 4월 보다 6월 이후 유의적인 감소를 나타냈다. 표토와 심토의 pH는 적정수준인 6.0-6.5 보다 부족한 비율이 각각 69.4%와 84.7%로 매우 높게 나타나 경남지역 단감 재배 토양의 pH 교정을 위해 토양개량제 공급이 시급한 것으로 판단되었다. 토양 유기물 함량도 적정수준인 25-35 g $kg^{-1}$ 분포비율은 표토 13.7%, 심토 4.0%로 매우 낮았으며 부족한 비율이 각각 63.7% 및 84.7%로 매우 높아 적절한 유기물 공급이 필수적인 것으로 나타났다. 유효인산 함량은 적정수준인 200-300 mg $kg^{-1}$보다 초과된 비율은 표토 70.2%, 심토 46.8% 였으며 토양 유기물 함량 (r=0.339, $p{\leq}0.001$)과 고도의 유의적인 정의상관을 보여 가축분 퇴비 과다 시용에 대한 주의가 필요한 것으로 나타났다.