저강우연도 지하수 관개 필지논에서 수도재배기간 동안의 물질수지
Water and Nutrient Mass Balances in Paddy Field with Groundwater Irrigation in Low-Rainfall Year
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초록
본 연구는 경기도 여주군 가남면 오산리에 위치한 지하수관개 논을 대상으로 하여 영농기간인 2001년 5월부터 10월까지 필지단위 포장에서의 물수지와 영양물질 수지를 분석하였으며 그 연구결과를 요약하면 다음과 같다.1. 물수지에서 논으로 총유입량은 1,183 mm이었으며 이 중 강우에 의한 공급이 512 mm(43%), 윗논에서 유입은 358 mm(30%), 지하수에 의한 관개량이 312 mm(27%)를 차지하여 지하수관개 논의 경우 강우에 의한 유입수량이 가장 많은 것으로 나타났다. 또한 총손실수량은 1,161 mm이었으며 이 중 물꼬에서 배출된 배출수량은 595 mm(51%), 증발산량에 의한 손실수량은 488 mm(42%), 침투에 의한 손실량은 78 mm(7%)로서 물꼬를 통한 배출수량과 증발산량이 대부분을 차지하였다. 물꼬를 통한 배출수량은 낙수기에 대부분 이루어졌으며, 증발산량은 벼의 성장과 거의 비례하여 증가하는 경향을 나타내었다.2. 영양물질수지에서 T-P의 경우는 총유입량은 20.90 kg/ha이었는데 이 중 비료에 의한 공급량이 19.64 kg/ha(94%), 윗논에서 유입량 0.97 kg/ha (5%), 지하수관개에 의한 유입량 0.28 kg/ha(1%) 순이었고 강우에 의한 유입량 0.01 kg/ha로서 매우 적었으며 대부분이 비료에 의해 공급되었다. T-P의 총손실량은 17.56 kg/ha이었으며 이 중 벼 흡수량은 16.34 kg/ha(93%)이었고 물꼬로부터의 배출량은 1.22 kg/ha(7%)로써 벼 흡수량이 대부분을 차지하였다. 3. 영양물질수지에서 T-N의 경우는 총유입량이 129.24 kg/ha이었으며 이 중 비료에 의한 공급량은 110.00 kg/ha(85%), 윗논에서 유입량은 8.02 kg/ha(6%), 강우에 의한 유입량 7.97 kg/ha (6%), 그리고 지하수 관개에 의한 유입량 3.25 kg/ha(3%)로서 비료에 의한 공급량이 가장 큰 비중을 차지하였다. 또한 T-N의 총손실량은 130.41 kg/ha로써 이 중에 벼 흡수량이 115.95 kg/ha (89%), 물꼬를 통한 배출량이 12.73 kg/ha(10%), 그리고 침투에 의한 손실량이 1.73 kg/ha(1%)로써 벼 흡수량이 가장 큰 비중을 차지하였다. 4. 전체적으로 지하수관개 필지논에서 물수지와 영양물질수지를 비교해보면 약간의 차이는 있었으나 전반적으로 균형을 이루었던 것으로 조사되었다. 영양물질수지에서 발생한 약간의 차이는 본 연구에서 조사하지 않았던 토양미생물이나 조류(algae) 등에 의한 영향을 고려한다면 비교적 유입과 손실이 균형을 이루었다고 평가할 수 있다. 또한 기존의 연구결과와 비교하면, 지표수관개 논에서의 부하량보다 현저하게 낮은 값을 나타내어 관개수의 종류와 강우량의 크기에 따라 부하량에도 차이가 있으리라 판단된다. 따라서, 앞으로의 오염총량제의 논에서의 비점오염부하량 산정시 이를 반드시 고려하여야만 합리적인 부하량 산정이 가능하리라 판단된다.5. 지하수관개 필지 논에서의 투입된 영양물질은 벼에 의하여 거의 흡수되고 약 10% 정도가 지표배수형태로 수계로 배출되었는데, 지표배수는 영양물질의 시비가 이루어진 후 첫 번째 강우유출에 의해 대부분이 이루어진 것으로 나타났다. 따라서, 수질관리를 위하여 논에서의 영양물질배출 감소가 필요할 경우에는 시비 직후 강우유출을 효과적으로 억제하는 것이 매우 중요하며 이를 위해서는 특히 영농초기에 물꼬관리가 신중하게 이루어져야 할 것으로 생각된다.
Abstract
Field experiment was performed to investigate water and nutrient mass balances in paddy field with groundwater irrigation from May to October, 2001. The total water inflow was about 1,183mm in which rainfall, overflow from upstream paddy, and groundwater irrigation accounted for 43, 30, and 27%, respectively. Notice that the precipitation of the study period was less than the average annual precipitation. The total drainage was almost balanced with the inflow and more than half of it was occurred by surface drainage. From the nutrient mass balance analysis, the T-P output (17.56kg/ha) was estimated slightly lower than the input (20.90kg/ha) and the T-N output (130.41kg/ha) was slightly greater than the input (129.24kg/ha). However, the difference was within the expectation and the nutrient mass was thought to be balanced considering uncertainties in field experiment and other activities not included in the study such as algae and soil microorganisms. The surface discharge of nutrient, which was about 10% of total nutrient output, was mainly affected by fertilization and rainfall runoff. Therefore, prudent surface drainage plan might be necessary particularly for the fertilization period to prevent degradation of receiving water quality. The study was performed under abnormally low rainfall compared to the average annual rainfall record, and further monitoring in diverse rainfalls and irrigation methods is recommended to estimate nutrient behavior in the paddy field more reasonably.