korean j. soil sci. fert. vol.50, no.5, pp.336-344, 2017
TRANSCRIPT
Korean J. Soil Sci. Fert. Vol.50, No.5, pp.336-344, 2017
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
Articlehttps://doi.org/10.7745/KJSSF.2017.50.5.336
pISSN : 0367-6315 eISSN : 2288-2162
Interpreting in situ Soil Water Characteristics Curve under Different Paddy Soil Types Using Undisturbed Lysimeter with Soil Sensor
Mijin Seo, Kyunghwa Han1*, Heerae Cho1, Junghun Ok1, Yongseon Zhang1, Youngho Seo2, Kangho Jung1, Hyubsung Lee1,
and Gisun Kim1
National Institute of Environmental Research, Goryeong 40103, Korea1National Institute of Agricultural Sciences, Wanju 55365, Korea2Gangwon Agricultural Research & Extension Services, Chuncheon 24226, Korea
*Corresponding author: [email protected]
A B S T R A C T
Received: July 4, 2017
Revised: September 15, 2017
Accepted: September 19, 2017
The soil water characteristics curve (SWCC) represents the relation between soil water potential and soil
water content. The shape and range of SWCC according to the relation could vary depending on soil
characteristics. The objective of the study was to estimate SWCC depending on soil types and layers and to
analyze the trend among them. To accomplish this goal, the unsaturated three soils were considered: silty clay
loam, loam, and sandy loam soils. Weighable lysimeters were used for exactly measuring soil water content
and soil water potential. Two fitting models, van Genuchten and Campbell, were applied. Two models
entirely fitted well the measured SWCC, indicating low RMSE and high R2 values. However, the large
difference between the measured and the estimated was found at the 30 cm layer of the silty clay loam soil,
and the gap was wider as soil water potential increased. In addition, the non-linear decrease of soil water
content according to the increase of soil water potential tended to be more distinct in the sandy loam soil and
at the 10 cm layer than in the silty clay loam soil and at the lower layers. These might be seen due to the
various factors such as not only pore size distribution, but also cracks by high clay content and plow pan
layers by compaction. This study clearly showed difficulty in the estimation of SWCC by such kind of factors.
Keywords: SWCC, Weighable lysimeter, Fitting model, Soil types, Soil layers
Parameters obtained from the Campbell and van Genuchten models and goodness-of-fit results.
Soil textureLayer
(cm)
Porosity
(%)
Campbell van Genuchten
ฮจb b RMSE R2ฮฑ n RMSE R2
Sandy loam 10 58.1 1.48 9.16 0.30 0.98 0.45 1.12 0.30 0.98
30 47.9 2.08 7.20 0.17 0.99 0.30 1.17 0.13 0.99
55 48.3 4.93 13.83 0.05 0.98 0.03 1.37 0.04 0.98
Loam 10 54.7 1.51 11.31 0.34 0.98 0.41 1.10 0.24 0.99
30 44.5 3.01 17.48 0.12 0.98 0.13 1.09 0.09 0.99
55 46.8 2.61 19.07 0.09 0.95 0.14 1.09 0.08 0.96
Silty clay loam 10 54.7 2.19 18.00 0.51 0.95 0.20 1.07 0.36 0.98
30 46.8 0.69 64.87 0.28 0.77 1.20 1.02 0.30 0.75
55 46.8 2.97 53.24 0.16 0.77 0.12 1.03 0.16 0.79
โธ The Korean Society of Soil Science and Fertilizer. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non- Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Interpreting in situ Soil Water Characteristics Curve under Different Paddy Soil Types Using Undisturbed Lysimeter with Soil Sensor โ 337
Introduction
ํฌํ ํ ์์ ํ ์ ๋ด ๊ณ ์, ์ก์, ๊ธฐ์ ์ผ์ ์ค ๊ธฐ์์ ์ํ ์ํฅ์ด ์ ์ธ๋๋ฉฐ ๋ฐ๋ผ์ ๋ฌผ์ ์ด๋์ ์๋ ฅํฌํ ์ ๊ณผ ์ค๋ ฅ
ํฌํ ์ ์ ์ํด ์ง๋ฐฐ๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด, ์ผ์์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ ธ ์๋ ๋ถํฌํ ํ ์์ ๋ฉํธ๋ฆญํฌํ ์ ๊ณผ ์ค๋ ฅํฌํ ์ ์ ์ํ ์ํฅ์ ๋ฐ
์ผ๋ฉฐ ํฌํ ํ ์๊ณผ๋ ๋ค๋ฅธ ๋ฌผ์ ์ด๋ ์์์ ๋ํ๋ธ๋ค. ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ (Soil Water Characteristics Curve, SWCC)
์ ์ค๋ ฅํฌํ ์ ์ ์ํ ์ํฅ ํ์ ๋ถํฌํ ํ ์์์์ ํก์ฐฉ๊ณผ ๋ชจ์ธ๊ดํ์์ ์ํ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ๊ณผ ํ ์์๋ถํจ๋์ ๊ด
๊ณ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ๊ณก์ ์ผ๋ก ํ ์ ๋ด ๊ณต๊ทน ๋ถํฌ์ ๋ฐ๋ฅธ ๋ฌผ์ ์ด๋ํน์ฑ์ ํ์ ํ ์ ์๋ค. ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ํตํด ํ ์์
๋ถํฌํ ์ ์ ๋ฐ๋ฅธ ํ ์์๋ถํจ๋์ ์์ธก ๋๋ ํ๊ฐํจ์ผ๋ก์จ ๊ด๊ฐ์์ , ๊ด๊ฐ๋๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฌผ์ ์ฝ ์ธก๋ฉด์์์ ํจ์จ์ ์ธ ๋ฌผ
๊ด๋ฆฌ ์ฒด๊ณ๋ฅผ ๊ตฌ์ถํ ์ ์๋ค (Hur et al., 2006). ๋ํ, ํ ์ ํฌ์, ์๋ฆฌ์ ๋๋, ์๋ถ ์ด๋ ๋ฑ์ ์ฐ๊ตฌ์๋ ํ ์์๋ถํน์ฑ
๊ณก์ ์ ํ์ฉ๋๋ค (Hillel, 1971; Taylor and Ashcroft, 1972). ์ด์ ๊ฐ์ ํ ์ ๋ด ๋ฌผ ์ด๋ ์์์ ํด์์ ๋๊ธฐ-์๋ฌผ-ํ ์
์ ํตํ ์ฐ์์ ๋ฌผ์ํ ์์คํ ์ ์ค์ํ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ๊ณตํ ์ ์์ผ๋ฉฐ ์ด์ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์์ฑ์ ๋์ ์์์ ๊ด๋ฆฌ
์ ์ค์ํ ๋ถ๋ถ์ด๋ผ ํ ์ ์๋ค.
์ด๋ฐ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์์ฑ์ ๋ํด ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๋ค์ ์ํ์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฉํ ๊ณ์์ถ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด์ฉํด ์์ผ๋ฉฐ ๋ชจ๋ธ
์ ์ ํฉ์ฑ์ ๊ฒ์ฆํ์ฌ ์๋ค (Eom et al., 1995; Hur et al., 2006; Hur et al., 2010; Jabro et al., 2009; Kang et al., 2002;
Ki and Kim, 2008; Kim, 2003; Lee et al., 2005; Too et al., 2014). ๊ณ์์ถ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํตํด ๊ตฌ๋ช ๋ ํ ์์๋ถํน์ฑ ๊ณ์๋ค
์ ์ด์ฉํ๋ ๊ฒ์ ์๊ฐ๊ณผ ๋, ๋ ธ๋๋ ฅ ์ ๊ฐ ์ธก๋ฉด์์ ํฐ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค (Eom et al., 1995; Hur et al., 2006). ๋ํ,
ํ ์์๋ถ ์ธก์ ์ด ์ด๋ ค์ด ์ํฉ์ด๊ฑฐ๋ ๋๋ ์ธก์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ ์ง๋ผ๋ ๋ถํ์ค์ฑ์ด ๋์ ๊ฒฝ์ฐ ๋งค์ฐ ์ ์ฉํ๊ฒ ์ฌ์ฉ๋ ์ ์๋ค.
์ด๋ฐ ์ ์์ ํ ์ ํน์ฑ์ด ์ ๋๋ก ๋ฐ์๋ ๊ณ์๋ค์ ์ด์ฉํ๋ ๊ฒ์ ์ค์ํ๋ฉฐ, ์ด๊ฒ์ ์ ํํ ์ค์ธก ์๋ฃ์ ์ด์ฉ์ ํตํด์
๊ฐ๋ฅํ๋ค. ํ์ง๋ง ์ง๊ธ๊น์ง ๋๋ถ๋ถ์ ์ฐ๊ตฌ๋ ์ค์ธก์ ๋ํ ์ด๋ ค์ ๋๋ฌธ์ ์ค๋ด์คํ์ ํตํ๊ฑฐ๋ ํ๋์์ ์ธก์ ๋ ์์
์ ์๋ฃ๋ฅผ ํ์ฉํ ๊ฒฝ์ฐ๊ฐ ๋๋ถ๋ถ์ด์๋ค (Jung et al., 2015; Ki and Kim, 2008; Kim, 2003; Park et al., 2010; Shin et al.,
2004). ์ด๋ฐ ๊ฒฝ์ฐ ํ ์ ์ํ๋ง์ ์๋ฃ์ ๊ต๋์ ๋ํ ๋ฌธ์ (Jung et al., 2015)๋ฅผ ๋ฐฐ์ ํ๊ธฐ ํ๋ค๋ค. ์ด์ ๋ฐํด ์ ๋ฐ ์ค๋
๋ผ์ด์๋ฏธํฐ (precision weighable lysimeter)๋ ๋น๊ต๋ ์ํ๋ก ์ฑ์ทจํ ํ ์์ผ๋ก ์ถฉ์ง๋ ์์ค๋ก ์์ฐ์ํ ๊ทธ๋๋ก์ ํ
์์๋ถ ์ด๋ ์์์ ๋ํ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ๊ณตํ ์ ์๋ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ์ด ์์ค์ ์๋ํ๋ ์์คํ ์ผ๋ก ํ ์์๋ถ์ ๋ณ
ํ์ ๋ํด ์ค์๊ฐ ์ฐ์์ธก์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ, ์ธก์ ์ค์ฐจ์ ์ต์ํ๋ก ์ ํํ ์๋ฃ๋ฅผ ์ ๊ณตํ ์ ์๋ค (Seo et al., 2016). ํ์ง
๋ง ์ด๋ฌํ ์์ค์ ์ด์ฉํ์ฌ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์ฐ๊ตฌํ ์ฌ๋ก๋ ์ฐพ์๋ณผ ์ ์๋ค. ํนํ, ๋ ผ ํ ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๋งค๋ ๋ด์ ํ ์จ
๋ ์ง ๋ฑ์ผ๋ก ์ธํ์ฌ ํ ์๊ตฌ์กฐ์ ๋ณํ๊ฐ ๋ฌด์ฒ ์ฌํจ์๋ ํ์ฌ๊น์ง ํ ์์๋ถ๊ณผ ๊ด๋ จ๋ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ๋ฏธํกํ ๊ฒ์ด ์ฌ์ค์ด๋ค.
ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ํํ์ ๋ฒ์๋ ํ ์ฑ, ๊ณต๊ทน๋ฅ , ์ ๋๋ถํฌ, ์ฉ์ ๋ฐ๋ ๋ฑ ๋ค์ํ ํ ์ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ผ ๋ฌ๋ผ์ง ์ ์๋ค
(Fredlund and Xing, 1994; Jung et al., 2015; Song, 2013; Tuller and Or, 2004). ํ ์์๋ถ์ฅ๋ ฅ์ ๊ฒฝ์ฐ ์ธต ๊ฒฝ๊ณ์ ์ฐ์
์ ์ด์ง๋ง ํ ์์๋ถํจ๋์ ๋ถ์ฐ์์ ์ด๋ฉฐ (Park et al., 1994), ๋ํ ๋น์ทํ ํ ์ ํน์ฑ์ผ๋ก ์ด๋ฃจ์ด์ง ํ ํ ์์ผ์ง๋ผ๋ ์ธต
์๋ณ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ๋ฌ๋ผ์ง ์ ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ๋ณํ๋ฅผ ์ดํด๋ณผ ํ์๊ฐ ์๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ ํ ์ฑ๊ณผ ์ธต์ ๋ชจ๋์ ๋ํ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์ฐ๊ตฌ๋ ํ์ฌ๊น์ง ๋ฏธํกํ ์ค์ ์ด๋ค. ๋ช๋ช ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ์ํด ์ค์ค
ํ , ํ๊ฐํํํ , ์ ์ฑํ , ์ฌ์งํ ๋ฑ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง ํ ์ (Kang et al., 2002; Shin et al., 2004; Song, 2004)์ ๋ฐ
๋ฅธ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์์์ผ๋ฉฐ, Hur et al. (2010)์ ์ ํ ํ ํ ์์ ๋ํด 120 cm ์ธต์๊น์ง 3๊ฐ ์ธต์๋ก ๋๋
์ด ์ธต์๋ณ ํ ์์๋ถ๋ณด์ ํน์ฑ์ ํด์ํ ๋ฐ ์๋ค. ํ์ง๋ง ์ค์ธก ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํ ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ์ ๋ฐ๋ฅธ ํ ์์
๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์์ฑ ๋ฐ ํด์์ ๋ํ ์ฐ๊ตฌ๋ ๋ณด๊ณ ๋ ๋ฐ ์๋ค.
338 โ Korean Journal of Soil Science and Fertilizer Vol. 50, No. 5, 2017
๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ ๋ ผ ํ ์์ ๋ํ ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ์๋ถ๋ณด์ ํน์ฑ ์ ๋ณด๋ฅผ ์ ๊ณตํ๊ธฐ ์ํด ๋ฌผ๋ฆฌํ์ ํน
์ฑ์ด ์๋ก ๋ค๋ฅธ ํ ์์ผ๋ก ์ถฉ์ง๋ ์ค๋ ๋ผ์ด์๋ฏธํฐ๋ก๋ถํฐ์ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ๊ณผ ํ ์์๋ถํจ๋ ์ค์ธก ์๋ฃ๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ถ
์ ๋ชจํ์ ์ ์ฉํ๊ณ ํ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ, ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ํ ์ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ฅธ ์ํฅ์ ๋น๊ต ๋ถ์ํ์๋ค.
Materials and Methods
์ํํ ์๊ณผ ๋ฐ์ดํฐ ์ธก์ ์ํ์ ํ๊ตญ์ ๋ํ์ ํ ์์ธ ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ (Silty clay loam), ์ํ (Loam), ์ฌ์ํ
(Sandy loam) ์ธ ๊ฐ์ง ๋น๊ต๋ ์ํ์ ๋ด์ ์ด์ ๋ ผ ํ ์์ ๋์์ผ๋ก ํ์๋ค. ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ๋ ์ต์ฐ์์ ์ฑ์ทจํ์์ผ๋ฉฐ
๋ถ์ฉํต์ผ๋ก mesic family of Typic Endoaqualfs์ ์ํ๋ฉฐ, ์ํ ์ ์ฌ์ํ ๋ ์ ์ฃผ์ง์ญ์์ ์ฑ์ทจํ์๊ณ ๊ฐ์ํต์ผ๋ก
mesic family of Anthraquic Eutrudepts์ ์ํ๋ค. ๊ฐ ํ ์์ ๋ํ ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ์ ํ ์์ ๋ ๋ถํฌ์
๊ฒฝ์ฐ ๋น์ค๊ณ๋ฒ (Gee and Bauder, 1986)์ผ๋ก, ์ ์ฉ์ ๋ฐ๋๋ ์ฝ์๋ฒ (Blake and Hartge, 1986)์ ์ด์ฉํ์ฌ 3๋ฐ๋ณต์ผ๋ก
๋ถ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ทธ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Table 1๊ณผ ๊ฐ๋ค. ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ๋ ํํ ์ ์ ํ ํจ๋์ด 30% ์ ๋๋ก ์ํ ๋ ์ฌ์ํ ์ ๋นํ์ฌ
๋์ ์ ํ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ณด์์ผ๋ฉฐ, ์ํ ์ ์ฌ์ํ ์ ๊ฒฝ์ฐ๋ ๋์ ๋ชจ๋์ ๋ฏธ์ฌ์ ํจ๋์ ๋ํ๋ด์๋ค. ๊ฐ ํ ์์ ์ฉ์ ๋ฐ๋๋
ํํ ๋ณด๋ค๋ ์ฌํ ์์ ๋์ฒด์ ์ผ๋ก ๋์ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค.
ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์์ฑํ๊ธฐ ์ํ ํ ์์๋ถ์ฅ๋ ฅ๊ณผ ํ ์์๋ถํจ๋์ ์ธก์ ์ ํ๋ฉด์ 1 m2, ๊น์ด 1.5 m์ ์ ๋ฐ ์ค๋
๋ผ์ด์๋ฏธํฐ ์์ค์ ์ด์ฉํ์๋ค (Fig. 1). ํ ์์๋ถํจ๋๊ณผ ์ฅ๋ ฅ์ ๋ผ์ด์๋ฏธํฐ 5๊ฐ ์ธต์ (10, 30, 55, 85, 125 cm)๋ง๋ค
120ยฐ๋ก ์ค์น๋์ด ์๋ UMP-1 (Soil moisture sensor; UGT, Germany)๊ณผ Tensio 160 (Tensiometer; UGT, Germany)
์ผ์๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค (Fig. 1). ํ ์์๋ถ์ผ์์ ๊ฐ์ ํ ์์๋ถํจ๋ ์ค์ธก์น์ ๋ณด์ ํ ๊ฐ์ ํ์ฉํ์๋ค. ํ ์์
๋ถ์ฅ๋ ฅ๊ณผ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ์ ๋ถ์ ๊ด๊ณ์ด๋ฉฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ๋ก ํํํ์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์
์ต์ค๊ณผ์ ์์์ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ๊ณผ ํ ์์๋ถํจ๋์ ๊ด๊ณ๋ฅผ ํด์ํ๋๋ฐ ์ด๋ ค์์ด ์์ด ๊ฑด์กฐ๊ณผ์ ์์ ๋ ๋ง์ด ํด์๋
์ด ์๋ค (Hillel, 1998). ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์๋ถ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ธฐ๊ฐ ์ฝ 10์ผ ๋์์ ํ ์ฑ๊ณผ ์ธต์์ ๋ฐ๋ฅธ ์๊ฐ๋ณ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ฐ
์ ์ธก์ ํ์์ผ๋ฉฐ, ์ธก์ ๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ data logger (UGTLog; UGT, Germany)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ์๋์์ง ํ์๋ค. ํ ์์๋ถ
ํฌํ ์ ๊ณผ ํ ์์๋ถํจ๋์ 85 cm์ 125 cm ์ธต์์์ ๋ณํ๋ฅผ ๊ฑฐ์ ๋ํ๋ด์ง ์์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ 55 cm ์ธต์๊น์ง ํ ์์๋ถ
ํน์ฑ๊ณก์ ์ ์์ฑ์ ์ด์ฉํ์๋ค.
Table 1. Properties of three different types of study soil.
Soil texture
(Soil taxonomy)
Soil depth
(cm)
Bulk density
(Mg m-3)
Distribution of soil particles (%)Soil texture of each layer
Sand Silt Clay
Silty clay loam
(Typic
Endoaqualfs)
10 1.11 ยฑ 0.11โ 5.9 64.1 30.0 Silt clay loam
30 1.38 ยฑ 0.09 5.3 54.5 40.2 Silt clay
55 1.37 ยฑ 0.09 2.7 55.1 42.2 Silt clay
Loam
(Anthraquic
Eutrudepts)
10 1.20 ยฑ 0.05 42.3 47.7 10.0 Loam
30 1.47 ยฑ 0.07 44.7 45.3 10.0 Loam
55 1.41 ยฑ 0.05 43.8 47.2 9.0 Loam
Sandy loam
(Anthraquic
Eutrudepts)
10 1.20 ยฑ 0.03 52.6 37.4 10.0 Sandy loam
30 1.41 ยฑ 0.07 50.1 40.9 9.0 Loam
55 1.41 ยฑ 0.05 50.1 40.9 9.0 Loam
โ mean ยฑ standard deviation.
Interpreting in situ Soil Water Characteristics Curve under Different Paddy Soil Types Using Undisturbed Lysimeter with Soil Sensor โ 339
ํ ์์๋ถ๋ณด์ ๋ชจํ ๋ผ์ด์๋ฏธํฐ ์ค์ธก ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ด์ฉํ ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ๋ ๊ฐ์ง ์ถ์ ๋ชจํ
(fitting model)์ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ฑํ์๋ค. ๋ค์ํ ๋ชจํ ์ค ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ํด์์ ๋ํ์ ์ผ๋ก ๋ง์ด ์ด์ฉ๋๋ van
Genuchten (1980) ๋ชจํ (Mishra et al., 1989)๊ณผ Brooks and Corey (1964) ๋ชจํ์ ๋ฐํ์ผ๋ก ํ Campbell (1974) ๋ชจํ
์ ์ ์ฉํ์๋ค. van Genuchten (1980)์ ๋ชจํ์ Mualem (1976)์ ๊ฒฝํ์์ ๋ฐํ์ผ๋ก ํ์์ผ๋ฉฐ Eq. 1๊ณผ ๊ฐ๋ค.
(Eq. 1)
์ฌ๊ธฐ์, ฮธe๋ ์ ํจ์๋ถํจ๋, ฮธs๋ ํฌํ์๋ถํจ๋, ฮธr์ ์์ฌ์๋ถํจ๋, ฮธ๋ ํ์ฌ์๋ถํจ๋, n์ ๊ณต๊ทน ํฌ๊ธฐ ๋ถํฌ์ ๊ด
๋ จ๋ ๊ณ์ (n > 1), m์ ์์ฌ์๋ถํจ๋๊ณผ ๊ด๋ จ๋ ๊ณ์ (1-1/n), ฮจ๋ ํ ์์๋ถ ๋ฉํธ๋ฆญํฌํ ์ ์ ๋ํ๋ธ๋ค. ฮฑ๋ ๊ณต๊ธฐ์ ์
๊ฐ (Air-Entry Value, AEV)์ ์ญํจ์ (ฮฑ>0)์ด๋ฉฐ, AEV (ฮฑ-1)๋ ํ ์ ๊ณต๊ทน์ผ๋ก ๊ณต๊ธฐ์ ์ ์ ์ด ์์๋๋ ๊ฒฝ๊ณ์ง์ ์
์์ ๋ฉํธ๋ฆญํฌํ ์ ์ ์๋ฏธํ๋ค. van Genuchten (1980) ๋ชจํ์ ํ ์์๋ถ ๋ฉํธ๋ฆญํฌํ ์ ์ ๊ฐ์ ์๊ด์์ด ์ฐ์์ ์ธ ํ
์์๋ถํจ๋์ ๊ฐ์ ์์ ์ ์ผ๋ก ๊ตฌํ ์ ์๋ค (Park et al., 1994).
Brooks and Corey (1964) ๋ชจํ์ ํ ๋๋ก ํ Campbell (1974) ๋ชจํ์ Eq. 2์ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ, b๋ ๊ณต๊ทน ํฌ๊ธฐ ๋ถํฌ์ ๊ด๋ จ๋
๊ณ์๋ก ์ค์ธก๊ฐ์ ์ ํํจ์๋ฅผ ๋ง์ถค์ผ๋ก์จ ๊ฒฐ์ ๋๋ ๊ฒฝํ์์์ด๋ฉฐ, ฮจb๋ ๊ณต๊ธฐ์ ์ ๊ฐ๋ฅผ ๋ํ๋ธ๋ค. Campbell (1974) ๋ชจ
ํ์ ํ ์์๋ถํจ๋์ ๋ํด Eq. 3๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ณํํ ์ ์๋ค.
(Eq. 2)
Fig. 1. Weighable lysimeter cross-section (a: weighable lysimeter; b: 10 g accuracy load cells; c: sensors for five
measurement levels; d: automatic data logger).
340 โ Korean Journal of Soil Science and Fertilizer Vol. 50, No. 5, 2017
(Eq. 3)
๊ฐ ๊ฒฝํ์์ผ๋ก๋ถํฐ์ ๊ณ์๋ค์ ์์ ์ ํด์ฐพ๊ธฐ ๊ณผ์ ์ ํตํด ์ป์ด์ก์ผ๋ฉฐ, ์ค์ธก๊ฐ๊ณผ ์ถ์ ๊ฐ ์ฌ์ด์ ์ค์ฐจ๊ฐ ์ต์๊ฐ ๋
๋ ๊ฐ์ ์ฐ์ ํ์๋ค. ๋ชจํ์ผ๋ก๋ถํฐ์ ์์ธก ์ ๋ขฐ๋ ํ๊ฐ๋ ํ๊ท ์ ๊ณฑ๊ทผ ์ค์ฐจ (Root Mean Square Error, RMSE)์ ๊ฒฐ์
๊ณ์ (coefficient of determination, R2)๋ฅผ ์ด์ฉํ์๋ค.
Results and Discussion
๋ชจํ์ ์ฉ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ ๋ชจํ์ ์ ์ฉ ๊ฒฐ๊ณผ ์ ์ฒด์ ์ผ๋ก van Genuchten ๋ชจํ์ด Campbell ๋ชจํ์ ๋นํ์ฌ ๋ฎ์ ์ค์ฐจ์
๋์ ๊ฒฐ์ ๊ณ์์ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์ด๋ฉฐ ์ค์ธก๊ฐ์ ๊ฒฝํฅ์ ๋ ์ ์ถ์ ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค (Table 2). ํ์ง๋ง Figs. 2~4์์ ์
์ ์๋ฏ์ด ๋ ๋ชจํ ์ฌ์ด์ ์ฐจ์ด๋ ๋ฏธ๋ฏธํ์์ผ๋ฉฐ, ๋ชจ๋ ํ ์ฑ๊ณผ ์ธต์์์ ์ค์ธก๊ฐ๊ณผ ์ถ์ ๊ฐ ์ฌ์ด์ ์์ ์ค์ฐจ์ ๋์ ๊ฒฐ
์ ๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฉฐ ๋ ๋ชจํ ๋ชจ๋ ๋์ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ํ๋ด์๋ค (Table 2). ์ธ ํ ์ฑ ์ค์์๋ ๋ ๋ชจํ ๋ชจ๋ ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ์์
๋์ ์ค์ฐจ์ ๋ฎ์ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฉฐ ์ค์ธก๊ฐ์ ๊ฒฝํฅ์ ๊ฐ์ฅ ์ ๋ฐ์ํ์ง ๋ชปํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ์ผ๋ฉฐ, ์ํ ์ ์ฌ์ํ ๋
๋น์ทํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ธด ํ์ง๋ง ์ฌ์ํ ์์ ์ค์ธก๊ฐ์ ๊ฒฝํฅ์ ๋ ์ ๋ฐ์ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ธต์๋ณ๋ก๋ ๋ชจ๋ ํ ์ฑ
์์ ํ์์ธต์ผ๋ก ๊ฐ์๋ก ๋ฎ์ ์ค์ฐจ๋ฅผ ๋ํ๋ด์์ง๋ง ๊ฒฐ์ ๊ณ์ ๋ํ ๋ฎ์์ง๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค. ํนํ, ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ์ ๊ฒฝ
์ฐ 30 cm ์ธต์์์ ์ธก์ ๊ฐ๊ณผ ์ค์ธก๊ฐ ์ฌ์ด์ ํฐ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฉฐ (Fig. 2) ๊ฐ์ฅ ๋ฎ์ ๊ฒฐ์ ๊ณ์๋ฅผ ๋ํ๋๋ค. ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ
Table 2. Parameters obtained from the Campbell and van Genuchten models and goodness-of-fit results.
Soil textureLayer
(cm)
Porosity
(%)
Campbell van Genuchten
ฮจb b RMSE R2ฮฑ n RMSE R2
Sandy loam 10 58.1 1.48 9.16 0.30 0.98 0.45 1.12 0.30 0.98
30 47.9 2.08 7.20 0.17 0.99 0.30 1.17 0.13 0.99
55 48.3 4.93 13.83 0.05 0.98 0.03 1.37 0.04 0.98
Loam 10 54.7 1.51 11.31 0.34 0.98 0.41 1.10 0.24 0.99
30 44.5 3.01 17.48 0.12 0.98 0.13 1.09 0.09 0.99
55 46.8 2.61 19.07 0.09 0.95 0.14 1.09 0.08 0.96
Silty clay loam 10 54.7 2.19 18.00 0.51 0.95 0.20 1.07 0.36 0.98
30 46.8 0.69 64.87 0.28 0.77 1.20 1.02 0.30 0.75
55 46.8 2.97 53.24 0.16 0.77 0.12 1.03 0.16 0.79
Fig. 2. Soil water characteristics curve of the silty clay loam soil at the 10 cm (a), 30 cm (b), and 55 cm (c) layers.
Interpreting in situ Soil Water Characteristics Curve under Different Paddy Soil Types Using Undisturbed Lysimeter with Soil Sensor โ 341
์์ ์๋ถํจ๋์ ๋ณ๋ํญ์ด ์ธ ๊น์ด์์ ์ํ ์ ์ฌ์ํ ์ ๋นํด ์๊ฒ ๋ํ๋๋๋ฐ ์ด๋ ์๋ถํฌํ ์ -100 kPa์ ํด๋นํ
๋ ๊ณต๊ทน ํฌ๊ธฐ์ธ 3 mm๋ณด๋ค ํฐ ๊ณต๊ทน๋์ด ์๋ค๋ ๊ฒ์ ๋งํ๋ค. Han et al. (2008)์์๋ ์ ํ ํจ๋์ด ๋ฎ์ ์ฌ์ํ ์์ ์
๋ถํจ๋์ ๋ณ๋ํญ์ด ๊ฐ์ฅ ์ปธ์ผ๋ฉฐ ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ์ ๋นํด ๋ชจํ์ ์ ํฉ๋๊ฐ ๋๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ํ ์์๋ถํน์ฑ ๊ณ์์ธ ๊ณต๊ธฐ์ ์ ๊ฐ (AEV)๋ ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ํน์ฑ์ ๋ฐ๋ผ
๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค (Table 2). ์ด ๊ณ์๋ ๋ค๋ฅธ ์ฐ๊ตฌ (Hillel, 1998; Park et al., 2010)์์์ ๊ฐ์ด ํฐ ๊ณต๊ทน์ ๊ฐ์ง ์กฐ๋ฆฝ์ง
ํ ์์ธ ์ฌ์ํ ๋ก ๊ฐ์๋ก ๊ฐ์ํ๊ณ ์ ํ ์ ํจ๋์ด ๋์ ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ๋ก ๊ฐ์๋ก ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ์ํ
์์ ๊ฒฝ๊ณ์ง์ ์ ๊ณต๊ธฐ์ ์ ํ์์ ๋์ฑ ๋ถ๋ช ํ๊ฒ ๋๋ฌ๋๋ค. ํ์ง๋ง 30 cm ์ธต์์์๋ ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ์์ ๋ค๋ฅธ ํ ์ฑ๋ณด
๋ค ๋งค์ฐ ๋ฎ์ AEV์ ๊ฐ์ ๋๋ฌ๋์ผ๋ฉฐ, 55 cm ์ธต์์์๋ ์ฌ์ํ ์์ ๋ค๋ฅธ ํ ์ฑ๋ณด๋ค ๋งค์ฐ ๋์ AEV์ ๊ฐ์ ๋๋ฌ๋๋ค.
๊ฐ ํ ์ฑ์ ์ธต์๋ณ ๊ฒฐ๊ณผ๋ Hur et al. (2010)์ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๋น์ทํ๊ฒ ์ธต์๊ฐ ๊น์ด์ง์๋ก AEV๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋๋ค.
ํ์ง๋ง ์ํ ์ 30 cm ์ธต์์์๋ 55 cm ์ธต์๋ณด๋ค ๋์ AEV์ ๊ฐ์ ๋ํ๋๋ค. Assouline (2006)์ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก
์ ์ ํ ์์ ๊ณต๊ทน๋ฅ ๊ณผ ์ฉ์ ๋ฐ๋์ ์ํด ํฌ๊ฒ ์ข์ฐ๋จ์ ์ธ๊ธํ ๋ฐ ์๋๋ฐ, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ 30 cm ์ธต์๊ฐ 55 cm ์ธต์์ ๋น
ํด AEV ๊ฐ์ด ๋์ ๊ฒ ๋ํ ์จ๋ ์ง ๋ฑ์ผ๋ก ๋ถ์ฐ๋ ์ ์๊ฐ ๋๊ณต๊ทน์ ๋ง์ ๋์์ง ์ฉ์ ๋ฐ๋์ ์ํ ์ํฅ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ๋ถ์ ์ ์ฒด์ ์ผ๋ก ํ ์ฑ๋ณ ๋ฐ ์ธต์๋ณ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ์ด ์ฆ๊ฐํ ์๋ก ํ
์์๋ถํจ๋์ด ๊ฐ์ํ๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋๋ค (Figs. 2~4). ํ ์์๋ถํฌํ ์ ์ ๋ํ ํ ์์๋ถํจ๋์ ๋ชจ์ธ๊ด ํ์๊ณผ ๊ณต๊ทน ๋ถ
ํฌ์ ๊ฐ์ ํ ์๊ตฌ์กฐ์ ํฌ๊ฒ ์ํฅ ๋ฐ๋๋ค (Hillel, 1998). ๋ฐ๋ผ์ ๋ค๋ฅธ ํ ์์ ์๋ถํฌ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ์ธ ํ ์๋ง๋ค ๋ค๋ฅธ ํํ
์ ๋ฒ์์ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ๋ํ๋๋ค (Fig. 5). ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ ๋ ๋ค๋ฅธ ์ฐ๊ตฌ (Fredlund and Xing, 1994; Hillel,
1998; Park et al., 2010)์์ ์ธ๊ธ๋ ๋ฐ์ ๋น์ทํ๊ฒ ๋ค๋ฅธ ๋ ํ ์ฑ์ ๋นํ์ฌ ๊ฐ์ฅ ๋์ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ๋ถํฌ์ ๊ฐ์ฅ ๋
์ ํ ์์๋ถ ๋ณด์ ๋ฒ์๋ฅผ ๋ํ๋์ผ๋ฉฐ ๊ฐ์ฅ ์๋งํ ๊ณก์ ์ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ๋ฅผ ๋ํ๋๋ค. ์ด๊ฒ์ ์ ํ ํจ๋์ด ๋์ ํ ์์์ ๊ณต๊ทน
์ด ์๊ณ ๋ฌผ๊ณผ ํ ์์ ์ ์ฌ์ด์ ํก์ฐฉ์ ์ํ ์ํฅ์ด ํฌ๊ฒ ์์ฉํ๋ฏ๋ก ๋ ๋ง์ ๋ฌผ์ด ํฌํ๋๋ฉฐ, ๋ฐ๋ผ์ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ์ด
Fig. 3. Soil water characteristics curve of the loam soil at the 10 cm (a), 30 cm (b), and 55 cm (c) layers.
Fig. 4. Soil water characteristics curve of the sandy loam soil at the 10 cm (a), 30 cm (b), and 55 cm (c) layers.
342 โ Korean Journal of Soil Science and Fertilizer Vol. 50, No. 5, 2017
์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ํ ์์๋ถํจ๋์ด ์์ํ ๊ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ์ค๋ช ๋ ์ ์๋ค (Hillel, 1998). ๋ฐ๋ฉด, ๋ชจ๋ํจ๋์ด ํด์๋ก ๊ณต
๊ทน์ด ํฌ๋ฉฐ ํก์ฐฉ์ ์ํ ์ํฅ๋ณด๋ค๋ ๋ชจ์ธ๊ด ํ์์ด ์ง๋ฐฐ์ ์ด๊ฒ ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ฌ์ํ ๋ก ๊ฐ์๋ก ๋ณด์๋ ฅ์ด ์์์ง๊ณ ํ ์
์๋ถํจ๋์ ๊ฐ์์ ๋ํ ๊ธฐ์ธ๊ธฐ๊ฐ ์ปค์ง๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค.
์ด๋ฌํ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ํํ๋ 10 cm ์ธต์์์ ๋ ๋์ ํ ์์๋ถํจ๋๊ณผ ํ ์์๋ถํฌํ ์ ์ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ณด์ด๋ฉฐ ๋ค
๋ฅธ ์ธต์์ ๋นํ์ฌ ๋ ๋๋ ทํ ํํ๋ฅผ ๋๋ฌ๋๋ค (Fig. 5). ๋ฌผ ์ด๋์ ๊ณต๊ฐ์ ๋ณ์ด๋ ํ์์ธต์ผ๋ก ๊ฐ์๋ก ๊ทธ ๋ณํ๋ฒ์๊ฐ ๋
์ฑ ์ข์์ง๋ฉฐ ๊ณก์ ์ ํํ๊ฐ ๋๋ ทํ๊ฒ ๋ํ๋์ง ์๋ ๊ฒฝํฅ์ ๋ณด์๋ค. ์ด๊ฒ์ ํ ์์๋ถ์ ๋ณํ๊ฐ ํ์์ธต์ผ๋ก ๊ฐ์๋ก ํฌ
์ง ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ๋ฌ ์์ธ๋ค์ ์ํด ํ ์์๋ถ ์ด๋์ด ์ํฅ์ ๋ฐ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ด๋ค. ์ฐ์ , ์๋ถ๋ณด์ ๋ ฅ์ ์ดํด๋ณด๋ฉด ๊ฐ ํ ์ฑ์ 10
cm ์ธต์์์ ๋์ ์๋ถํจ๋์, 30 cm์ 55 cm ์ธต์์์๋ ์ ์ฌํ ๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋๋ค. ํ์ง๋ง ์ฌ์ํ ์ ๊ฒฝ์ฐ 55 cm ์ธต
์์์ 30 cm ์ธต์๋ณด๋ค ๋์์ง ์๋ถ๋ณด์ ๋ ฅ๊ณผ ๋งค์ฐ ์ข์ ์๋ถํฌํ ์ ์ ๋ฒ์๋ฅผ ๋ํ๋๋ค (Fig. 4). ์ด๋ 55 cm ์ธต์ ๊ทผ
์ฒ์ ๋ค์ง์ธต์ ์กด์ฌ๋ก ์ธํ ๋ฌผ ๊ณ ์ ํ์์ผ๋ก ๋ํ๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ก ํ๋จ๋์๋ค. Seo et al. (2016)๋ ๊ฒฝ์ด์ ์ํ ์๊ธฐ๋ฐ๋ฅ์ธต
๋ฑ์ ๋ค์ง์ธต์ ์ํ ๋ฌผ ์ด๋์ ์ ํ์ ์ธ๊ธํ ๋ฐ ์๋ค. ์ฌ์ํ 55 cm ์ธต์์์ ๋ค๋ฅธ ํ ์ฑ์ ๋นํด ๋์ AEV์ ๊ฐ์ ๋
ํ๋ธ ๊ฒ ๋ํ ๋ค์ง์ธต์ ์ํ ์ํฅ์ผ๋ก ์ค๋ช ๋ ์ ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ธ๋ค.
๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ 30 cm ์ธต์์ ๊ฒฝ์ฐ๋ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์ถ์ ๊ฐ๊ณผ ์ค์ธก๊ฐ ์ฌ์ด์ ํฐ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ํ๋๋ค. ํ ์์๋ถํฌ
ํ ์ -2 ~ -7 kPa์์ 2% ์ ๋ ์๋ถ์ด ๊ฐ์ํ๋ค๊ฐ ์ดํ ๋ณ๋์ ์์ผ๋ ๊ฐ์๊ฒฝํฅ์ ๋ํ๋ด์ง ์์๋ค (Fig. 2(b)). ๋ฏธ์ฌ
์ง์์ํ 30 cm ์ธต์๋ ์ ํ ํจ๋์ด 40%๋ก ๋งค์ฐ ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋ด์์ ํฝ์ฐฝ๋ ํ ์์ด ๋์ ํ ์์ถ๋์ด ๊ท ์ด์ ์ํ ๊ณต
๊ทน์ด ์์ฑ๋ ์ ์๋ค. ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ผ๋ก ๋ณผ ๋ -2 ~ -7 kPa ๋ฒ์์ ํ๊ท ์ง๋ฆ 60 mm์ ๋๊ณต๊ทน์ด ์ฝ 2% ์ ๋ ์์ฑ
๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ์ ๋์๋ค. ์ด ๊ท ์ด์ 30 cm ์ธต์์์ ์ํ ์ ์ฌ์ํ (-10 ~ -30 kPa)๋ณด๋ค ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ (-2 ~ -40 kPa)๊ฐ
ํ ์์๋ถํฌํ ์ ์ ์ต์ ๊ฐ์ ๋ ๋ฎ๊ฒ ํ๋๋ฐ ๊ธฐ์ฌํ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ๋ฐ๋ฉด -10 ~ -40 kPa ๋ฒ์์ ๊ณต๊ทน๋์ 0.5% ์ดํ
๋ก ๋ฎ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค. ์ฆ, ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ 30 cm ์ธต์๋ ๊ท ์ด์ ์ํ ๋๊ณต๊ทน (60 mm)์์ ์๊ณต๊ทน (10 mm ์ดํ)์ผ๋ก ๊ณต๊ทน
ํฌ๊ธฐ๊ฐ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ฌ๋ผ์ง๋ ๋ถํฌ๋ฅผ ๋ณด์ด๊ณ ์๋ค. ์ด๋ฐ ๊ณต๊ทน ๋ถํฌ์ผ ๋๋ van Genuchten๊ณผ Campbell ๋ชจํ๊ณผ์ ์ ํฉ๋๊ฐ
๋ฎ๋ค๊ณ ํ๋จํ ์ ์์๋ค. ๋ค๋ง 30 cm ์ธต์์์ ๋ฎ์ AEV ๊ฐ์ ๊ท ์ด์ ์ํ ๋๊ณต๊ทน์ด ์์์ ๊ฐ๋ฆฌํจ๋ค๊ณ ํ ์ ์๋ค.
๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ 55 cm ์ธต์์์๋ ์๋ถํฌํ ์ -2 ~ -7 kPa ๋ฒ์์ ๊ท ์ด์ ์ํ ๋๊ณต๊ทน์ ๋ํ๋์ง ์์์ผ๋ฉฐ -10 ~ -40
kPa ๋ฒ์์ ๊ณต๊ทน๋์ 30 cm ์ธต์์ ์ ์ฌํ๊ฒ 0.5% ์ดํ๋ก ๋ฎ๊ฒ ๋ํ๋ฌ๋ค.
์ํ ์ ์ฌ์ํ ์์ van Genuchten๊ณผ Campbell ๋ชจํ์ ์ ํฉ๋๊ฐ ๋์์ผ๋ ๋ฏธ์ฌ์ง์์ํ 30 cm ์ธต์์ ๊ฐ์ด ๊ณต๊ทน
ํฌ๊ธฐ ๋ถํฌ๊ฐ ๋๊ณต๊ทน๊ณผ ์๊ณต๊ทน์ผ๋ก ์ด์์ ์ผ ๊ฒฝ์ฐ๋ ๋ชจํ์ ์ ํฉ๋๊ฐ ๋ฎ๋ค๊ณ ํ๋จํ ์ ์์๋ค. ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์
์ van Genuchten๊ณผ Campbell ๋ชจํ์ ๋ณ์๊ฐ ์ถ์ ๋๋ฉด ์ด ๋ชจํ์ ํ์ฉํ์ฌ ๋ถํฌํ ์ํ์ ํ ์์์ ๋ฌผ์ ์ด๋์ ํด
์ํ ์ ์๋ค (Han et al., 2008).
Fig. 5. Comparison of the measured soil water characteristics curves among the three soils at the 10 cm (a), 30 cm (b),
and 55 cm (c) layers.
Interpreting in situ Soil Water Characteristics Curve under Different Paddy Soil Types Using Undisturbed Lysimeter with Soil Sensor โ 343
Conclusions
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋น๊ต๋ ์ค๋ ๋ผ์ด์๋ฏธํฐ์ ๋ ผ ํ ์์ ์ฅ์ฐฉ๋ ํ ์์๋ถ์ผ์์ ํ ์์๋ถ์ฅ๋ ฅ๊ณ๋ฅผ ํ์ฉํ์ฌ ํ ์ฑ๋ณ
๋ฐ ์ธต์๋ณ ํ ์์๋ถํน์ฑ๊ณก์ ์ ์์ฑํ๊ณ van Genuchten๊ณผ Campbell ๋ชจํ์ ์ ํฉ๋๋ฅผ ํ์ ํ๊ณ ์ฐจ์ด๋ฅผ ๋ถ์ํ์๋ค.
๋ ผ์ ๋ด์์ ๋์๋ฅผ ๋ฐ๋ณตํ๋ฉด์ ํ ์์ ๊ตฌ์กฐ ํน์ฑ์ด ๋ฌ๋ผ์ง ์ ์์ด ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ๊ฐ์ ๋น๊ต๋ ์ํ์์์ ํ ์์๋ถํน์ฑ
๊ณก์ ์ ๋์ถ์ ์ ์ฉํ ์๋ฃ๋ก ํ์ฉ๋ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ๋๊ฒฝ์ง ํ์ฅ ์ํ์ ๋ฌผ์ง์ด๋ ํน์ฑ์ ์ ์ถํ๋๋ฐ ๊ธฐ์ฌํ ์ ์์ ๊ฒ
์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Acknowledgement
This study was financially supported by a grant from the research project (No. PJ010867) of National Institute of
Agricultural Sciences, Rural Development Administration, Republic of Korea.
References
Assouline, S. 2006. Modeling the relationship between soil bulk density and the hydraulic conductivity function.
Vadose Zone J. 5(2):697-705.
Blake, G.R. and K.H. Hartge. 1986. Bulk density in methods of soil analysis, part1. In A. Klute (ed.). Monograph No.
9, ASA, Madison, Wisconsin, USA.
Brooks, R.H. and A.T. Corey. 1964. Hydraulic properties of porous media, Hydrology Paper 3:27. Colorado State
University (Fort Collins), Colorado, USA.
Campbell, G.S. 1974. A simple method for determining unsaturated conductivity from moisture retention data. Soil
Sci. 117(6):311-314.
Eom, K.C., K.C. Song, K.S. Ryu, Y.K. Sonn, and S.E. Lee. 1995. Model equations to estimate the soil water
characteristics curve using scaling factor. Korean J. Soil Sci. Fert. 28(3):227-232.
Fredlund, D.G. and A. Xing. 1994. Equations for the soil-water characteristic curve. Can. Geotech. J. 31(4):521-532.
Gee, G.W. and J.W. Bauder. 1986. Particle size analysis. In: methods of soil analysis, part1. In A. Klute (ed.).
Monograph No. 9, Am. Soc. Agron., Madison, Wisconsin, USA.
Han, K.H., H.M. Ro, H.J. Cho, L.Y. Kim, S.W. Hwang, H.R. Cho, and K.C. Song. 2008. Unsaturated hydraulic
conductivity functions of van Genuchtenโs and Campbellโs models tested by one-step outflow method through
tempe pressure cell. Korean J. Soil Sci. Fert. 41:273-278.
Hillel, D. 1971. Soil and water: physical principles and processes. Academic press, New York, USA.
Hillel, D. 1998. Environmental soil physics: fundamentals, applications, and environmental considerations. Academic
Press, California, USA.
Hur, S.O., K.H. Moon, K.H. Jung, S.K. Ha, K.C. Song, H.C. Lim, and G.G. Kim. 2006. Estimation model for
simplification and validation of soil water characteristics curve on volcanic ash soil in subtropical area in Korea.
Korean J. Soil Sci. Fert. 39(6):329-333.
Hur, S.O., S.H. Jeon, K.H. Han, H.R. Jo, Y.K. Sonn, S.K. Ha, J.G. Kim, and N.W. Kim. 2010. Application of analysis
models on soil water retention characteristics in anthropogenic soil. Korean J. Soil Sci. Fert. 43(6):823-827.
Jabro, J.D., R.G. Evans, Y. Kim, and W.M. Iversen. 2009. Estimating in situ soil-water retention and field water
capacity in two contrasting soil textures. Irrig. Sci. 27(3):223-229.
344 โ Korean Journal of Soil Science and Fertilizer Vol. 50, No. 5, 2017
Jung, Y.S., H.D. Sa, S. Kang, S.B. Oh, and J.S. Lee. 2015. Soil water characteristic curve using volumetric pressure
plate extractor incorporated with TDR system. J. Korean Geotech. Soc. 31(8):17-28.
Kang, J.B., B.J. Lee, and B.W. Shin. 2002. Soil-water characteristics of partially saturated soils. J. Korean Soc. Civ.
Eng. 22(5C):535-543.
Ki, W.S. and S.H. Kim. 2008. Soil water characteristic curve of the weathered granite soil through simulated rainfall
system and SWCC cell test. J. Eng. Geol. 18(4):523-535.
Kim, S.N. 2003. Analysis of influence by soil water-characteristic curve and permeability-suction relationship for the
water flow in unsaturated soil. J. Korean Soc. Hazard Mitig. 3(2):119-125.
Lee, H.J., S.J. Lee, and S.R. Lee. 2005. Estimation of soil water characteristic curve for weathered granite soils
considering structural characteristics. J. Korean Soc. Civ. Eng. 25(4C):249-258.
Mishra, S., J.C. Parker, and N. Singhal. 1989. Estimation of soil hydraulic properties and their uncertainty from
particle size distribution data. J. Hydrol. 108:1-18.
Mualem, Y. 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Resour.
Res. 12(3):513-522.
Park, J.H., C.K. Park, and J.H. Soun. 1994. Estimation of hydraulic properties in porous media. Water Future
27(3):107-113.
Park, S.W., J.Y. Park, D.H. Tae, and Y.J. Sim. 2010. Effects of overburden pressure and clay content on water
retention characteristics of unsaturated weathered soils. J. Korean Soc. Civ. Eng. 30(1C):53-63.
Seo, M., K. Han, K. Jung, H. Cho, Y. Zhang, and S. Choi. 2016. Effect of temperature and plow pan on water
movement in monolithic weighable lysimeter with paddy sandy loam soil during winter season. Korean J. Soil
Sci. Fert. 49(4):300-309.
Shin, E.C., H.J. Lee, and Y.I. Oh. 2004. Prediction of soil-water characteristic curve and unsaturated permeability
coefficient of reclaimed ground. J. Korean Geotech. Soc. 20(1):109-120.
Song, C.S. 2004. Prediction of the volumetric water content using the soil-water characteristic curve on an unsaturated
soil. J. Korea Soc. Environ. Restor. Technol. 7(6):39-48.
Song, Y.S. 2013. Estimation on unsaturated hydraulic conductivity function of Jumoonjin sand for various relative
densities. J. Korean Soc. Civ. Eng. 33(6):2369-2379.
Taylor, A.S. and G.L. Ashcroft. 1972. Physical Edaphology: The physics of irrigated and nonirrigated soils. W.H.
Freeman and Company, San Francisco, USA.
Too, V.K., C.T. Omuto, E.K. Biamah, and J.P. Obiero. 2014. Review of soil water retention characteristic (SWRC)
models between saturation and oven dryness. Open J. Modern Hydrol. 4(4):173-182.
Tuller, M. and D. Or. 2004. Retention of water in soil and the soil water characteristic curve. Encycl. Soils Environ.
4:278-289.
van Genuchten, M.T. 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils.
Soil Sci. Soc. Am. J. 44:892-898.