플랜트 가용 용수 모델링 방법
세계적인 토양 물리학자인 게일런 캠벨 박사가 토양 수분 과정의 간단한 모델에 대해 알아야 할 내용을 알려드립니다.
좋은 관개 관리를 위해서는 물을 언제 켜고 언제 꺼야 하는지에 대한 두 가지 질문에 대한 답이 필요합니다. 이 질문에 올바르게 답하는 것은 현대의 포도밭 관리자에게는 매우 중요한 일입니다. 올바른 지식과 올바른 도구로 관개를 관리하면 포도나무 성장을 제어하고, 열매를 최대화하고, 과일 품질을 조절할 수 있습니다. 감자나 사탕무와 같은 일년생 작물의 물 관리는 작물이 물 때문에 스트레스를 받지 않도록 관개를 해야 합니다. 포도나무 생산은 더 복잡합니다. 개화 중에는 스트레스를 피해야 하지만 이후에는 동화 분할과 포도나무 성장을 제어해야 합니다. 캐노피의 크기와 모양, 다양한 과일 품질 요소는 정확한 스트레스 수준을 유지하는 데 달려 있습니다. 하지만 물 공급과 증발 수요의 변동이 심한 상황에서 어떻게 이를 달성할 수 있을까요?
재배자는 물을 언제 켤지 결정하기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 그중에는 식물을 모니터링하는 방법도 있습니다. 스트레스는 기공 전도도 감소(잎 온도 상승으로 이어짐)와 잎의 음전위 증가에 따른 새싹 신장률 및 잎 확장률의 변화로 나타납니다. 또한 토양 수분 측정을 통해 유추할 수도 있습니다. 재배자는 종종 증발 수요 추정치를 사용하여 물을 차단할 시기(또는 작물에 필요한 물의 양)를 결정합니다.
증발산 수요는 일반적으로 작물 계수인 Kc와 잠재 증발산량인 PET의 곱으로 계산됩니다. PET 값은 지역 기상 관측소에서 유료 서비스로 제공되기도 합니다. 빛 차단, 풍속, 증기압 결핍, 사용 가능한 물, 기온 등이 모두 Kc에 영향을 미칠 수 있지만, 그중 가장 중요한 것은 작물에 의한 빛 차단입니다. 최근 연구에 따르면 빛 차단량의 변화가 작물 계수 변화의 85% 이상을 차지하는 것으로 나타났습니다(L.E. Williams, 2001; Johnson, 2000). 증발에는 에너지가 필요하고 그 에너지는 태양으로부터 나오기 때문에 이는 당연한 결과입니다.
좀 더 명확하게 설명하자면 증발산량은 밭에서 증발하는 총 수분 손실량입니다. 증발산은 증발(토양으로부터의 손실)과 증산(작물 또는 초목으로부터의 손실)으로 구성됩니다. 근사치를 구하기 위해 증산량인 PET의 비율은 작물이 차단하는 태양 복사열의 비율과 같습니다. 토양이 젖어 있으면 차단되지 않은 부분은 모두 증발로 이동하지만 토양이 건조하면 토양에서 증발하는 양은 잠재적 비율보다 훨씬 작습니다. 토양 표면이 젖어 있으면 Kc는 약 1.0이지만 토양 표면이 건조하고 캐노피가 드물면 Kc는 1보다 훨씬 작을 수 있습니다. 따라서 Kc 값은 점적 또는 오버헤드 관개 사용 여부와 관개 빈도에 따라 다르지만 주로 작물 캐노피에 의한 방사선 차단에 따라 달라집니다.
차단을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. Williams(2001)는 한낮의 캐노피 아래 음영 영역을 사진으로 측정하고 이 값과 Kc 사이의 상관 관계를 개발했습니다. 이 한낮의 값은 하루 종일 차단된 빛의 양에 정비례합니다( ACCUPAR LP-80 운영자 매뉴얼 참조). 다른 방법은 캐노피 위와 아래에서 빛을 측정합니다.
ACCUPAR 는 식물 캐노피의 빛을 측정하는 기기입니다. 0.4~0.7 마이크로미터 파장대의 광합성 활성 복사(PAR)를 측정합니다. 80cm 길이의 프로브에 있는 80개의 센서를 평균화하여 캐노피 아래의 매우 가변적인 조도를 쉽고 빠르게 평균화할 수 있습니다. 차단은 1 - t로 계산되며, 여기서 부분 투과율인 t는 캐노피 아래의 하나 이상의 측정값과 위의 하나 이상의 측정값의 비율입니다.
ACCUPAR 및 Williams(2001) 상관관계를 사용하여 포도밭의 작물 계수를 계산하는 절차는 다음과 같습니다:
요약하자면, 처음 질문으로 돌아가서 물을 언제 켜고 언제 꺼야 하는지에 대한 질문으로 돌아가 보겠습니다. 관리자는 포도나무의 성장률, 잎의 수분 잠재력 또는 기공 전도도를 모니터링하여 관개 시작 시기를 결정합니다. 관리자는 물 공급 속도, 토양의 저장 능력, 포도나무 물 사용률을 파악하여 물 공급을 중단할 시기를 결정합니다. 사용률은 현지 기상 데이터에서 계산된 PET에 작물 계수를 곱한 값입니다. 작물 계수는 차단된 방사선에 정비례하며, ACCUPAR 으로 측정합니다.
저희 과학자들은 수십 년 동안 연구자와 재배자들이 토양-식물-대기 연속체를 측정할 수 있도록 지원해 온 경험을 가지고 있습니다.
Johnson, R. S., J. Ayars, T. Trout, R. Mead 및 C. Phene. "성숙한 복숭아 나무의 작물 계수는 한낮의 캐노피 빛 차단과 잘 연관되어 있습니다." 악타 원예 (2000).(기사 링크)
윌리엄스, 래리 E. "캘리포니아의 와인 포도 관개." 실용적인 와이너리 및 포도원 23 (2001): 42-55.
윌리엄스, L. E., 및 J. E. Ayars. "포도나무 물 사용량과 작물 계수는 캐노피 아래에서 측정된 음영 면적의 선형 함수입니다." 농업 및 산림 기상 학 132, no. 3 (2005): 201-211.(기사 링크)
캐노피 측정에 대해 자세히 알아보세요. 측정에 대해 알아야 할 모든 것을 leaf area index 에서 한 곳에서 확인하세요.
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