수도작 포장 균평도의 연중 변화 분석

Analysis of Elevation Variation Within a Rice Paddy Field

작물생육에 영향을 주는 토양의 이화학적 성질, 균평 정도, 물의 흐름 등이 포장내 위치별 또는 포장별로 다르기 때문에 농산물의 질과 양 또한 변이를 가지고 있다. 이렇게 포장내 위치별로 작물 생산능력과 작물 생육상태에 차이가 있으므로, 각 위치별로 적당한 시기에 변량 시비와 같은 적정한 처리를 수행함으로써 농자재의 과다투입으로 인한 환경오염을 줄이면서 농지를 적정하게 활용하는 농법이 정밀농업이다 (Sudduth et al., 1996). 따라서, 위치별로 최적의 농작업을 수행하기 위하여 위치별 포장정보 취득과 변이 분석이 정밀농업 주요 내용 중 하나이다. 포장정보 중 포장의 지형은 매년 크게 변하지 않으나, 균평 정도와 포장내 위치별 고저차는 경운 작업 등으로 매년 변할 수 있다. 포장의 고저차와 균평 정도는 토양특성, 물 흐름 등에 영향을 미쳐 궁극적으로 농업 생산물의 질과 양에 큰 영향을 미친다 (Westphalen et al., 2004). 따라서 포장내 위치별로 적당한 시기에 적정한 처리를 수행하기 위해서는 매년 달라지는 포장 고저차를 측정하고 포장내 고저차의 공간변이를 이해하여 농작업 수행에 이용하는 것이 바람직하다. 앞에서 언급한 대로 정밀농업에서는 포장내 위치별 특성에 따라 적당한 시기에 위치별 변량 시비와 같은 적정한 농작업 처리를 수행해야 하는데, 포장내 위치별 고저차에 따라 작물 생육중에 양분이동이 달라질 수 있다. 논을 전면경운하는 경우 토양이 이동되어 매년 균평작업을 다시 해야 하고, 무논정지하는 과정에서 관개수에 의해 토양과 비료의 유실이 발생되기도 한다. 작물 생육중에는 포장의 균평이 고르지 못하면 양분이동이 균일하지 않아 생육이 불균일하게 되며 물관리도 어렵다. 반면, 포장이 고르면 제초제 처리에 의한 잡초방제효과도 인정되었다 (Cha et al., 1997). 일반적으로 수도작 생육중에는 포장내 고저차가 변하지 않는 것으로 보고 농작업을 수행하고 있으나, 포장내 고저차가 변하지 않는다는 것을 측정하여 논리적으로 분석한 보고는 없다. 포장내 공간변이를 해석하고 표현하고자 하는 연구는 국내외적으로 많이 이루어 졌다. Kravchenko (2003)은 정밀농업의 효과는 토양 이화학성을 얼마나 정확하고 효과적으로 지도화하느냐에 달려있다고 보고, 토양 시료 채취 밀도를 달리해가면서 격자 토양 시료 채취 방법에 대해 고찰했으며, 내삽 알고리즘간의 차이도 분석했다. Brown and Bara (1994)는 세미베리어그램 (semi-variogram)을 사용해서 포장 고저차, 경사, 곡률 데이터에 들어있는 조직 에러 (systematic error)를 없앨 수 있음을 보고했다. 우리나라에서는 Cha et al. (1997)이 이앙 전의 균평 정도는 이앙 후 결주나 뜬모 발생과 밀접한 관련이 있음을 밝혔다. Sung et al. (2005)은 수도작 포장내 위치별 고저차를 효율적으로 측정하기 위한 받침대 형상을 분석했다. 분석결과 우리나라의 일반적인 이앙 간격인 조간 30 cm, 주간 11 cm ～ 14 cm 이앙폭에 알맞은 받침대로 가로는 조간의 1/3 크기인 10 cm, 세로는 두 주간의 간격인 24 cm 크기의 직사각형 받침대를 선정하여 보고했다. 본 연구는 벼를 이앙하기 전부터 작물 생육중, 수확후까지 포장내 위치별 고저차를 측정해서 연중 수도작 포장의 포장내 위치별 고저차 변화 정도를 분석하는 데 그 목적이 있다.

Elevation differences within a paddy field relate strongly to plant health, crop homogeneity, and pest control. For precision agriculture (PA), the elevation within a field should be precisely controlled. We analyzed variation in elevation within two rice paddies over one crop cycle. The study took place in two rectangular plots (Field A and Field B, each 50 m x 30 m). Elevations within the two plots were measured by a laser-equipped surveying instrument, that could determine elevations to precisions of 1 mm. The test fields were divided into grids with 30 squares; elevation was measured at the center of each 5 x 10-m grid square. This study measured elevation during nine observation periods from pre-plowing to post-harvest. Descriptive statistics showed the highest elevations after plowing due to soil disturbance. One-way analysis of variance (ANOVA) revealed significant elevation differences before and after plowing and transplanting, although elevations were similar over the period of crop growth. Comparison of pre-plowing and post-harvest data showed differences in elevations, indicating that elevation changes occurred during plowing, rice transplanting, plant growth, and harvesting. In summary, the above statistical analyses indicated that elevation changes occurred due to plowing but not during the plant growth season or due to harvesting.