The Comparison of Water Budget and Nutrient Loading from Paddy Field According to the Irrigation Methods

관개방법에 따른 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향

  • 전지홍 (건국대학교 지역건설환경공학과) ;
  • 최진규 (전북대학교 농업생명과학대학 농업과학기술연구소) ;
  • 윤광식 (전남대학교 농업생명과학대학 농업과학기술연구소) ;
  • 윤춘경 (건국대학교 지역건설환경공학과)
  • Published : 2005.03.31

Abstract

The comparison of water balance and nutrient loading from paddy field with different irrigation management were carried out during 1999 ${\sim}$ 2002 at two different sites; one is irrigated with groundwater and the other is irrigated with surface water. For the surface water irrigated paddy field, irrigation was performed continuously during growing season. Whereas, initial irrigation with groundwater was applied during initial growing season, and the ponded water depth was maintained by natural precipitation since initial irrigation. The runoff frequency of groundwater irrigated paddy field was less than that of surface water irrigated paddy field. The nutrient concentration of ponded water was high by fertilization at early cultural periods, so reducing surface drainage during fertilization period can reduce nutrient loading from paddy fields. Amount of irrigation water to surface water irrigated paddy field was higher than to groundwater irrigated paddy field and evapotranspiration was similar because it is influenced by climate. Overall input in and output from paddy field irrigated with goundwater were less than that with surface water. This study indicate that efficient water management can reduce surface drainage outflow, save water, and protect water quality. It might be important BMPs for paddy field.

관개방법이 논에서의 수문 및 수질특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관개용수가 풍부한 지표수 관개지역과 관개용수가 부족한 지하수관개지역에서의 물수지 및 영양물질수지 분석을 실시하였다. 지표수 관개논은 영농 기간동안 지속적으로 관개가 이루어졌으나, 지하수 관개논은 영농초기에만 이루어졌으며, 그 이후에는 강우에 의해 담수심이 유지되어 지표유출은 지표수 관개논에 비해 상대적으로 낮은 빈도를 나타내었다. 지표수의 영양물질 농도는 시비에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 다량의 시비가 이루어지는 영농초기 (5 ${\sim}$ 6월 중순)에는 높은 영양물질 농도를 나타내어 이 시기에 논에서 유출이 이루어진다면 하류 수계에 영향을 줄 것으로 판단되었다. 물수지 분석결과 지하수 관개논의 관개량, 지표유출량 등이 상대적으로 지표수 관개논에 비해 낮은 값을 나타내었다. 영양물질수지분석 결과 대부분의 유입은 시비에 의해 이루어졌으며, 유출은 지표유출이 많은 비중을 차지하였으나 지표유출과 침투유출사이의 비율은 토양의 특성에 좌우되는 것으로 판단된다. 외부에서의 유입을 제외하고 시스템내에서의 유출입만 고려한다면, 물관리가 효율적으로 이루어진 지하수 관개논에서 낮은 부하량을 나타내었다. 그러나 기비가 이루어지고 인위적인 낙수나 강우에 의한 유출이 발생할 경우, 높은 부하량 뿐만 아니라 고농도의 영양물질질이 수계로 유입되는 것으로 나타났다. 논에서의 비점오염관리를 대안으로 현재 시행되고 있는 시비량 감소 뿐 아니라, 효율적인 물관리기법 개발이 포함되어야 할 것으로 판단된다. 특히 영농초기의 강우특성과 논에서의 담수기능을 고려해 볼 때 시비에 의한 높은 영양물질 농도를 나타내는 논 표면수의 유출을 효율적으로 억제할 수 있을 것으로 판단된다. 물꼬높이의 증가와 천수간단관개 영농초기의 강우에 의한 유출을 억제시킴으로써 부족한 관개용수의 절약 뿐만 아니라 하류수계의 수질보호에 기여를 할 것으로 판단되며, 다양한 조건에 따른 환경적인 측면 뿐 아니라 벼의 생리적인 측면은 장기적인 모니터링을 통해 반드시 고려되어야 할 것이다.

Keywords

References

  1. 김시원, 김철기, 이기춘. 1994. 농업수리학. 향문사, 서울
  2. 김진수, 오승영, 김규성. 1999. 광역논에서의 질소∙인의 농도와 오염부하량 특성, 한국농공학회지 41: 47-56
  3. 서춘석, 박승우, 임상준, 윤광식, 김상민, 강문성. 2002. 관개논에서의 영양물질 추정 모형의 개발. 한국농공학회지 44(3): 146-156
  4. 손정호, 정상욱. 2002. 담수심 처리가 논의 물수지에 미치는 영향. 한국농공학회지 44: 67-74
  5. 오승영, 김진수, 김규성, 김선종, 윤춘경. 2002. 관개기 대구획 광역논에서의 오염부하 원단위. 한국농공학회지 44: 136- 147
  6. 오승영. 2004. 관개기 대구획 광역논에서의 영양물질 거동, 충북대학교 대학원 박사 학위 논문
  7. 윤광식, 한국현, 조재영, 최창현, 손재권, 최진규. 2002. 양수장 지구 광역논으로부터 영농기간 영양물질수지의 유출 및 물질수지. 한국농촌계획학회지 8: 15-25
  8. 윤춘경, 김병희, 전지홍, 황하선. 2002. 지하수 관개지역 논에서 의 배출부하특성, 한국농공학회지 44: 116-126
  9. 최진규, 구자웅. 2001. 마령지구 필지 논으로부터 영농기 영양 물질수지와 유출부하량. 한국농공학회지 43: 153-508
  10. 환경부. 2004. 환경백서
  11. 황하선, 윤춘경, 전지홍, 김병희. 2002. 저강우연도 지하수 관개 필지논에서 수도재배기간 동안의 물질수지, 한국농공학회지 44: 39-50
  12. Allen, R.G., L.S. Pereira, D. Raes and M. Smith. 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), Rome, Italy
  13. Cho, J.Y. and K.W. Han. 2000. Nutrient Losses from a Paddy Field. Agric. Chem. Biotechnol. 43: 258-263
  14. Ghosh, B.C. and R. Bhat. 1998. Environmental hazards of nitrogen loading in wetland rice fields. Environmental Pollution 102(1): 123-126 https://doi.org/10.1016/S0269-7491(98)80024-9
  15. Ha, S.R., P.A. Dung and B.H. Lee. 2001. Impacts of agrochemical fertilizer on the aquatic environment of paddy fields in Vietnam. Water Science and Technology 43: 193-202
  16. Hatta, S. 1967. Water consumption in paddy field and water saving rice culture in tropical zone. Jananese Tropical Agriculture 11(3): 106-112
  17. Ishikawa, M., T. Tabuchi and E. Yamaji. 2003. Clarification of adsorption and movement by predicting ammonia nitrogen concentrations in paddy percolation water. Paddy Water Environment 1(1): 27-3 https://doi.org/10.1007/s10333-002-0007-7
  18. Jeon, J.H. 2005. BASINS/HSPF-Paddy development for watershed management in Korea. Ph.D. diss., Konkuk University
  19. Jeon, J.H., C.G. Yoon, J.H. Ham and K.W. Jung. 2004a. Model development for nutrient loading estimates from paddy rice field in Korea. Journal of Environmental Science and Health B36: 847-862
  20. Jeon, J.H., C.G. Yoon, H.S. Hwang and K.W. Jung. 2004b. Water quality model development and BMPs evaluation for loading reduction from paddy rice fields. Precceding of the 8th Internation Conference on Diffuse/ Nonoint Source Pollution, 24-29 Oct., 2004, Kyoto, Japan
  21. Kawara, O., H. Katsuya and T. Kunimatsu. 1996. A study on pollutant loads from the forest and rice paddy fields. Water Science and Technology 33(4-5): 159-165
  22. Kirk, G.J.D., T.R. Yu and F.A. Choudhury. 1990. Phosphorus chemistry in relation to water regime. In: Phosphorus Requirements for Sustainable Agriculture in Asia and Oceania. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines, pp.211-223
  23. Mishra, A., A.K. Ghorai and S.R. Singh. 1998. Rainwater, soil and nutrient conservation in rainfed rice lands in eastern India. Agricultural Water Management 38: 45- 57 https://doi.org/10.1016/S0378-3774(98)00052-3
  24. Rhee, D.G. and D.I. Jung. 2001. Proceedings of International Seminar on Integrated Watershed Management toward 21st Century, National Institute of Environmental Research, Seoul, Korea
  25. Takamura, Y., T. Tabuchi, S. Suzuki, T. Cho, T. Ueno and H. Kubota. 1977. Study on material balance in paddy filed (2). Nitrogen and phosphorus balance and drainage in ill-drained paddy fields at Tonegawa watershed. Jpn J Soil Sci Plant Nutr 48(9, 10): 431-436
  26. Yoon, C.G., J.H. Ham and J.H. Jeon. 2002. Reuse of reclaimed water for irrigation on paddy rice culture and its effect, Journal of KSAE 44: 14-24