Estimation for Red Pepper(Capsicum annum L.) Biomass by Reflectance Indices with Ground-Based Remote Sensor

지상부 원격탐사 센서의 반사율지수에 의한 고추 생체량 추정

Pot experiments using sand culture were conducted in 2004 under greenhouse conditions to evaluate the effect of nitrogen deficiency on red pepper biomass. Nitrogen stress was imposed by implementing 6 levels (40% to 140%) of N in Hoagland's nutrient solution for red pepper. Canopy reflectance measurements were made with hand held spectral sensors including $GreenSeeker^{TM}$, $Crop\;Circle^{TM}$, and $Field\;Scout^{TM}$ Chlorophyll meter, and a spectroradiometer as well as Minolta SPAD-502 chlorophyll meter. Canopy reflectance and dry weight of red pepper were measured at five growth stages, the 30th, 40th, 50th, 80th and 120th day after planting(DAT). Dry weight of red pepper affected by nitrogen stress showed large differences between maximum and minimum values at the 120th DAT ranged from 48.2 to $196.6g\;plant^{-1}$, respectively. Several reflectance indices obtained from $GreenSeeker^{TM}$, $Crop\;Circle^{TM}$ and Spectroradiometer including chlorophyll readings were compared for evaluation of red pepper biomass. The reflectance indices such as rNDVI, aNDVI and gNDVI by the $Crop\;Circle^{TM}$ sensor showed the highest correlation coefficient with dry weight of red pepper at the 40th, 50th, and 80th DAT, respectively. Also these reflectance indices at the same growth station was closely correlated with dry weight, yield, and nitrogen uptake of red pepper at the 120th DAT, especially showing the best correlation coefficient at the 80th DAT. From these result, the aNDVI at the 80th DAT can significantly explain for dry weight of red pepper at the 120th DAT as well as for application level of nitrogen fertilizer. Consequently ground remote sensing as a non-destructive real-time assessment of plant nitrogen status was thought to be a useful tool for in season nitrogen management for red pepper providing both spatial and temporal information.

지상 원격탐사 센서를 이용하여 질소 스트레스에 의한 고추의 생체량을 평가하기 위하여 사경재배를 이용한 포트실험을 수행하였다. 고추의 질소 스트레스 처리는 Hoagland 영양액 질소농도를 기준으로 40%에서 140% 까지 20% 간격으로 6개 수준으로 하였다. 고추는 이식후 120일 동안 생육시켰고 지상부의 생체중과 건물중, 잎의 질소흡수량과 엽록소 함량 그리고 수량을 조사하였다. 지상 원격탐사의 센서종류는 SPAD-502(Minolta)와 $Field\;Scout^{TM}$(CM1000, Spectrum) 엽록소 측정기, Spectroradiometer(LI-1800, Licor Inc.), $Crop\;Circle^{TM}$(Holland Scientific), 그리고 $GreenSeeker^{TM}$(Ntech Industries)를 사용하였다. 이식 후 120일째 고추의 지상부 건물중은 48.2 g/plant에서 196.6 g/plant로 큰 차이를 보였으며 변동계수는 27.8%였다. 이식후 40일, 50일 및 80일째 각 생육시기에서 원격탐사 반사율 지수들은 고추의 지상부 생체 중 및 건물중과 유의성 있는 정의 상관을 보였으며, 특히 $Crop\;Circle^{TM}$에 의한 반사율 지수들이 가장 양호한 상관계수를 보였다. 또한 고추 수확기인 이식후 120일째 고추수량, 지상부 건물중, 그리고 잎의 질소 흡수량은 생육중반기 원격탐사 센서의 반사율 지수들과 유의성 있는 정의 상관을 보였고, 특히 이식후 80일째 측정된 $Crop\;Circle^{TM}$의 aNDVI는 가장 양호한 상관계수를 보였다. 이러한 결과로부터 이식후 80일째 aNDVI는 수확기 고추의 생체량 및 질소 시비수준을 신뢰성 있게 예측할 수 있었다. 따라서 비파괴 실시간 지상원격 탐사 반사율 지수는 고추의 생육중반기 질소관리를 위한 효율적 도구로 활용 가능할 것으로 생각되었다.