• Title/Summary/Keyword: 온-습도 지수

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Difference in canopy and air temperature as an indicator of crop water stress and its feasibility for irrigation scheduling (작물 캐노피 온도와 대기온도간의 상관관계 분석 및 활용 연구)

  • Kim, Minyoung;Choi, Yonghun;Jeon, Jonggil;Kim, Youngjin
    • Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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    • 2017.04a
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    • pp.131-131
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    • 2017
  • 작물의 체온인 엽온은 작물의 증발산량 또는 작물의 스트레스와 관련이 있으며, 일반적으로 일사, 풍속, 습도 등 기상조건과 잎의 크기, 형태 등 생리작용 등에 의해 지배된다. 엽온을 작물의 수분스트레스지수, 증발산량 등을 산정하기 위한 인자로 많이 활용되고 있으며, 최근 ICT 기술의 발달로 인해 열영상 카메라, 적외선 센서 등을 활용해서 실시간 측정을 하고, 정보를 작물 생육환경 제어에 활용하는 연구들이 많이 이루어지고 있다. 본 연구에서는 시설오이를 대상으로 캐노피 온도(Canopy temperature, $T_c$)와 대기온도(Air temperature, $T_a$)간의 상관관계, 또 ($T_c-T_a$)와 포화수증기압차(Vapor pressure deficit, VPD)와의 관계를 분석하였다. 대기온도와 상대습도를 이용하여 산정된 VPD가 엽온에 미치는 영향을 분석한 결과, 엽온 증가에 따라 VPD가 증가하였으며, 캐노피와 대기온도간의 차이 또한 VPD간에 음의 상관관계($R^2=0.82{\sim}0.89$)가 나타났는데, 이는 대기온도에 따른 엽온과 포화수증기압의 상승이 원인인 것으로 나타났다. ($T_c-T_a$)와 VPD값을 이용하면 작물 수분스트레스(Crop Water Stress Index, CWSI)를 산정할 수 있는 데, 결과값을 분석한 결과 $T_c$$T_a$의 차가 적은 경우 CWSI값이 증가함을 알 수 있었다. 향후 연구에서는 추가적으로 다양한 재배환경에서의 캐노피 온도, 포화수증기압차, 그리고 CWSI를 산정하여, 적정 생육 환경조성을 위한 지표로 활용할 계획이다.

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Transpiration Prediction of Sweet Peppers Hydroponically-grown in Soilless Culture via Artificial Neural Network Using Environmental Factors in Greenhouse (온실의 환경요인을 이용한 인공신경망 기반 수경 재배 파프리카의 증산량 추정)

  • Nam, Du Sung;Lee, Joon Woo;Moon, Tae Won;Son, Jung Eek
    • Journal of Bio-Environment Control
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    • v.26 no.4
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    • pp.411-417
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    • 2017
  • Environmental and growth factors such as light intensity, vapor pressure deficit, and leaf area index are important variables that can change the transpiration rate of plants. The objective of this study was to compare the transpiration rates estimated by modified Penman-Monteith model and artificial neural network. The transpiration rate of paprika (Capsicum annuum L. cv. Fiesta) was obtained by using the change in substrate weight measured by load cells. Radiation, temperature, relative humidity, and substrate weight were collected every min for 2 months. Since the transpiration rate cannot be accurately estimated with linear equations, a modified Penman-Monteith equation using compensated radiation (Shin et al., 2014) was used. On the other hand, ANN was applied to estimating the transpiration rate. For this purpose, an ANN composed of an input layer using radiation, temperature, relative humidity, leaf area index, and time as input factors and five hidden layers was constructed. The number of perceptons in each hidden layer was 512, which showed the highest accuracy. As a result of validation, $R^2$ values of the modified model and ANN were 0.82 and 0.94, respectively. Therefore, it is concluded that the ANN can estimate the transpiration rate more accurately than the modified model and can be applied to the efficient irrigation strategy in soilless cultures.

Growth characteristic of lettuce (Lactuca sativa L.) based on Pulse Width modulation of artificial light sources with UV-A. (UV광원을 포함한 인공광원의 펄스폭 변조에 따른 적치마 상추의 생육특성)

  • Kwak, Su-Ji;Kwak, Eun-Ji;Lee, Hyun-Hee;Lee, Seung-Ki;Han, Jae-Woong;Jeon, Myung-Jin;Kim, Woong
    • Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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    • 2017.04a
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    • pp.123-123
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    • 2017
  • 식물공장 내 작물의 생육은 제공되는 인공광원의 광원 및 광질에 영향을 받으며, 광흡수 파장에 따라 다르다. 또한 광합성에 효과적인 형태의 빛의 계속적인 빛의 조사보다는 광 펄스를 조절하여 공급하여 준다면 더욱더 효과적인 생육 환경을 제공해 줄 수 있다. 식물의 최적 생장을 위해 특정 파장대의 빛을 선택적으로 조사할 수 있는 LED특성을 사용하여 UV광원을 포함한 인공광원의 펄스폭 변조에 따른 적치마 상추의 생육특성을 알아보고자 하였다. 광환경은 Red(660 nm), Blue(450 nm), UV(395 nm) LED를 8:1:1 비율로 광량 $160{\mu}mol{\cdot}m^2{\cdot}s^{-1}$, 주파수 1.25, 2.5, 3.75, 5.0 kHz로 조사하여 주었으며, 온도 $20{\sim}23^{\circ}C$, 습도 50~60%, $CO_2$농도 1,000 ppm으로 조성하여 주었다. 아시아종묘 적치마상추를 파종 후 18일 째 되는날 정식, 정식 후 14일 28일 째 되는날 SPAD, 지상부 지하부의 생체중 및 건물중, 엽폭, 엽장을 측정하였으며, 측정한 엽폭과 엽장을 이용하여 엽형지수 산출, 지상부 지하부 생체중 값을 이용하여 S/R율을 산출하였다. SPAD 측정결과 생육시기가 증가할수록 SPAD함량은 감소하였으며, 1.25와 2.5 kHz에서 생육 시기 증가에 대한 SPAD함량 감소가 컸고, 3.75와 5.0 kHz의 경우 SPAD함량의 감소량은 작았다. 지상부 생체중은 3.75 kHz에서 121.51 g으로 가장 높은 값을 나타냈으며, 2.5, 1.75, 5.0 kHz 순으로 높은 값을 나타났다. 지하부 생체중의 경우 3.75 kHz에서 31.31 g으로 가장 높은 값을 나타냈으며 2.5, 5.0, 1.25 kHz 순으로 높게 나타났다. 엽형지수는 생육 시기가 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 1.75, 2.5, 5.0, 3.75 kHz 순으로 크게 나타났다. 지상부 건물중 측정결과는 지상부 생체중 결과와, 지하부 건물중의 측정결과는 지하부 생체중 결과와 동일하였다. S/R율은 1.75 kHz를 제외하고 생육시기가 증가할수록 S/R율은 감소하는 것으로 나타났으며, 주파수가 높아질수록 S/R율은 감소하는 것으로 나타났다. 엽형지수는 엽폭/엽장으로 엽형지수를 산출한 결과로 값이 작을수록 엽폭이 넓은 형태를 의미하며, 생체중값이 가장 크게 나타났던 3.75 kHz에서 엽형지수의 값이 가장 낮게 나타났으며 3.75 kHz를 제외하고 주파수가 높을수록 엽형지수의 값이 낮게 나타났다. 이에 주파수에 따른 적상추의 생육은 3.75 kHz에서 가장 좋은 것으로 판단할 수 있었다.

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Growth and Photochemical Reactions of South Korea Two Broad-leaved Evergreen Species according to Light Intensity (광량에 따른 자생 상록활엽 2종의 생육 및 광화학반응)

  • Jang, Bo Kook;Lee, Cheol Hee;Oh, Chan-Jin;Cho, Ju Sung
    • Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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    • 2019.10a
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    • pp.57-57
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    • 2019
  • 실내 수준에서 조사되는 광량조건에 따른 자생 상록활엽 2종의 생육과 광화학반응을 조사하였다. 식물재료는 3년생 사철나무(Euonymus japonicus Thunb.) 및 2년생 돈나무[Pittosporum tobira (Thunb.) W. T. Aiton] 실생묘로 유리온실에서 재배하면서 실험에 사용하였다. 실내 광량은 10, 50, 100 및 200 PPFD(${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 달리하여 8주간 재배하였으며, 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$), 습도($55{\pm}3%$) 및 관수(1회/3일)조건은 고정되었다. 생육특성 및 광화학반응의 요인들이 측정되었으며, 동일기간 동안 유리온실에서 재배된 식물을 대조구로 사용하였다. 실험의 결과, 사철나무는 100, 200 PPFD의 광량에서 대조구에 비해 초장, 줄기직경, 엽수 및 엽장의 생육반응이 우수하였으며, 엽록소함량은 100 PPFD 이상의 광량에서 감소하였다. 또한 100 PPFD 이상의 광량에서 스트레스지수(Fm/Fo), 최대양자수율(Fv/Fm) 및 전자전달효율(ETo/RC)이 감소하였으며, 이는 대조구와도 유사한 경향이었다. 돈나무는 모든 광량조건에서 줄기직경과 엽폭을 제외하고 대조구와 관계없이 생육반응이 일정하였다. 그러나 스트레스지수와 최대양자수율은 10 PPFD 처리구에서 가장 낮게 조사되었고, 비광학적 에너지의 손실(DIo/RC)은 2.53으로 가장 높았다.

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Growth Response according to Indoor Light Levels of Two Evergreen Conifer Species Native to Korea (자생 상록 침엽수 개비자나무와 비자나무의 실내 광량에 따른 생육반응)

  • Lee, Ha Min;Lee, Cheol Hee;Oh, Chan-Jin;Cho, Ju Sung
    • Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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    • 2019.10a
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    • pp.60-60
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    • 2019
  • 개비자나무[Cephalotaxus harringtonia (Knight ex Forbes) K. Koch]와 비자나무[Torreya nucifera (L.) Siebold & Zucc.]의 3년생 실생묘를 유리온실에 재배하면서 실험재료로 사용하였다. 실내의 광량을 측정하여 10, 50, 100 및 200 PPFD (${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 설정하였다. 광량을 제외한 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$), 습도($55{\pm}3%$) 및 관수(1회/3일)주기를 일정하게 유지시킨 밀실에서 8주간 재배하였다. 유리온실에서 재배중인 식물과 광량별 처리구의 초장, 줄기직경, 엽수, 엽장, 엽폭, 엽록소함량(SPAD) 및 광화학반응을 평가하였다. 개비자나무의 생육결과, 모든 광량조건에서 줄기직경과 엽록소함량이 증가하는 경향을 보였으며, 초장, 엽폭의 경우 대조구와 유의한 차이가 없었다. 스트레스지수(Fm/Fo), 최대양자수율(Fv/Fm) 및 광계II 성능지수(Pi_Abs)는 대조구에 비해 모든 광량에서 증가하는 경향을 나타냈다. 10 PPFD의 광량을 제외한 처리구에서 재배된 비자나무의 초장, 줄기직경, 엽장, 엽폭은 대조구와 유사한 경향을 나타냈다. 한편, 엽수와 엽록소함량은 대조구에 비해 우수하였다. Fm/Fo, Fv/Fm, Pi_Abs 및 비광학적 에너지의 손실(DIo/RC)은 모든 광량처리구에서 대조구에 비해 유의적으로 높은 측정값을 나타냈다.

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Growth Responses of Two Evergreen Species (Rosaceae) Native to Korea according to Indoor Light Conditions (실내 광조건에서 자생 상록 장미과 2종의 생육반응)

  • Lee, Ha Min;Lee, Cheol Hee;Cho, Ju Sung
    • Proceedings of the Plant Resources Society of Korea Conference
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    • 2019.10a
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    • pp.61-61
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    • 2019
  • 본 연구에서는 실내 광조건에서 자생 장미과 상록 활엽 목본 2종의 생육반응을 조사하였다. 식물재료는 다정큼나무[Rhaphiolepis indica var. umbellata (Thunb.) Ohashi]와 비파나무[Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl.]의 3년생 실생묘를 사용하였다. 실내 광량은 10, 50, 100 및 200 PPFD (${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)로 설정되었으며, 광주기(12/12 h), 온도($25{\pm}1^{\circ}C$), 습도($55{\pm}3%$) 및 관수(1회/3일) 주기는 일정하게 유지하였다. 실내에서 8주간 재배한 다음 유리온실에서 동일 기간동안 재배된 대조구와 생육 및 광합성 능력 등을 비교하였다. 연구 결과, 다정큼나무의 생육은 200 PPFD에서 대조구와 유사한 수준이었으며, 줄기직경은 광량과 정비례하는 경향이었다. 엽수는 대조구에 비해 고 광량(100, 200 PPFD) 조건에서 유의적으로 높은 결과를 보였다. 처리 별 최대 양자수율(Fv/Fm) 및 광계II 성능지수(Pi_Abs)는 대조구와 유사한 수준이었으며, 광량에 따른 유의적인 차이가 없었다. 비파나무는 재배기간 동안 광량에 관계없이 생육변화가 크지 않았으나, 엽록소함량은 200 PPFD에서 가장 많았다. 한편 10 PPFD에서는 모든 개체의 잎 고사에 따른 관상가치가 하락하였다. Fv/Fm은 200 PPFD에서 대조구와 유사한 수준이었으며, Pi_Abs는 저광량(10, 50 PPFD) 조건에서 유의적으로 높은 수치였다.

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A Benchmark of Hardware Acceleration Technology for Real-time Simulation in Smart Farm (CUDA vs OpenCL) (스마트 시설환경 실시간 시뮬레이션을 위한 하드웨어 가속 기술 분석)

  • Min, Jae-Ki;Lee, DongHoon
    • Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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    • 2017.04a
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    • pp.160-160
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    • 2017
  • 자동화 기술을 통한 한국형 스마트팜의 발전이 비약적으로 이루어지고 있는 가운데 무인화를 위한 지능적인 스마트 시설환경 관찰 및 분석에 대한 요구가 점점 증가 하고 있다. 스마트 시설환경에서 취득 가능한 시계열 데이터는 온도, 습도, 조도, CO2, 토양 수분, 환기량 등 다양하다. 시스템의 경계가 명확함에도 해당 속성의 특성상 타임도메인과 공간도메인 상에서 정확한 추정 또는 예측이 난해하다. 시설 환경에 접목이 증가하고 있는 지능형 관리 기술 구현을 위해선 시계열 공간 데이터에 대한 신속하고 정확한 정량화 기술이 필수적이라 할 수 있다. 이러한 기술적인 요구사항을 해결하고자 시도되는 다양한 방법 중에서 공간 분해능 향상을 위한 다지점 계측 메트릭스를 실험적으로 구성하였다. $50m{\times}100m$의 단면적인 연동 딸기 온실을 대상으로 $3{\times}3{\times}3$의 3차원 환경 인자 계측 매트릭스를 설치하였다. 1 Hz의 주기로 4가지 환경인자(온도, 습도, 조도, CO2)를 계측하였으며, 계측 하는 시점과 동시에 병렬적으로 공간통계법을 이용하여 미지의 지점에 대한 환경 인자들을 실시간으로 추정하였다. 선행적으로 50 cm 공간 분해능에 대응하기 위하여 Kriging interpolation법을 횡단면에 대하여 분석한 후 다시 종단면에 대하여 분석하였다. 3 Ghz에 해당하는 연산 능력을 보유한 컴퓨터에서 1초 동안 획득한 데이터에 대한 분석을 마치는데 소요되는 시간이 15초 내외로 나타났다. 이는 해당 알고리즘의 매우 높은 시간 복잡도(Order of $O=O^3$)에 기인하는 것으로 다양한 시설 환경의 관리 방법론에 적절히 대응하기에 한계가 있다 할 수 있다. 실시간으로 시간 복잡도가 높은 연산을 수행하기 위한 기술적인 과제를 해결하고자, 근래에 관심이 증가하고 있는 NVIDIA 사에서 제공하는 CUDA 엔진과 Apple사의 제안을 시작으로 하여 공개 소프트웨어 개발 컨소시엄인 크로노스 그룹에서 제공하는 OpenCL 엔진을 비교 분석하였다. CUDA 엔진은 GPU(Graphics Processing Unit)에서 정보 분석 프로그램의 연산 집약적인 부분만을 담당하여 신속한 결과를 산출할 수 있는 라이브러리이며 해당 하드웨어를 구비하였을 때 사용이 가능하다. 반면, OpenCL은 CUDA 엔진이 특정 하드웨어에서 구동이 되는 한계를 극복하고자 하드웨어에 비의존적인 라이브러리를 제공하는 것이 다르며 클러스터링 기술과 연계를 통해 낮은 하드웨어 성능으로 인한 단점을 극복하고자 하였다. 본 연구에서는 CUDA 8.0(https://developer.nvidia.com/cuda-downloads)버전과 Pascal Titan X(NVIDIA, CA, USA)를 사용한 방법과 OpenCL 1.2(https://www.khronos.org/opencl/)버전과 Samsung Exynos5422 칩을 장착한 ODROID-XU4(Hardkernel, AnYang, Korea)를 사용한 방법을 비교 분석하였다. 50 cm의 공간 분해능에 대응하기 위한 4차원 행렬($100{\times}200{\times}5{\times}4$)에 대하여 정수 지수화를 위한 Quantization을 거쳐 CUDA 엔진과 OpenCL 엔진을 적용한 비교한 결과, CUDA 엔진은 1초 내외, OpenCL 엔진의 경우 5초 내외의 연산 속도를 보였다. CUDA 엔진의 경우 비용측면에서 약 10배, 전력 소모 측면에서 20배 이상 소요되었다. 따라서 우선적으로 OpenCL 엔진 기반 하드웨어 가속 기술 최적화 연구를 통해 스마트 시설환경 실시간 시뮬레이션 기술 도입을 위한 기술적 과제를 풀어갈 것이다.

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Establishing meteorological drought severity considering the level of emergency water supply (비상급수의 규모를 고려한 기상학적 가뭄 강도 수립)

  • Lee, Seungmin;Wang, Wonjoon;Kim, Donghyun;Han, Heechan;Kim, Soojun;Kim, Hung Soo
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.56 no.10
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    • pp.619-629
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    • 2023
  • Recent intensification of climate change has led to an increase in damages caused by droughts. Currently, in Korea, the Standardized Precipitation Index (SPI) is used as a criterion to classify the intensity of droughts. Based on the accumulated precipitation over the past six months (SPI-6), meteorological drought intensities are classified into four categories: concern, caution, alert, and severe. However, there is a limitation in classifying drought intensity solely based on precipitation. To overcome the limitations of the meteorological drought warning criteria based on SPI, this study collected emergency water supply damage data from the National Drought Information Portal (NDIP) to classify drought intensity. Factors of SPI, such as precipitation, and factors used to calculate evapotranspiration, such as temperature and humidity, were indexed using min-max normalization. Coefficients for each factor were determined based on the Genetic Algorithm (GA). The drought intensity based on emergency water supply was used as the dependent variable, and the coefficients of each meteorological factor determined by GA were used as coefficients to derive a new Drought Severity Classification Index (DSCI). After deriving the DSCI, cumulative distribution functions were used to present intensity stage classification boundaries. It is anticipated that using the proposed DSCI in this study will allow for more accurate drought intensity classification than the traditional SPI, supporting decision-making for disaster management personnel.

A Study on the Indoor Temperature effects on Neuro-energy (실내 온도가 뉴로에너지에 미치는 영향에 관한 연구)

  • Kim, Jung-Min;Kim, Myung-Ho
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.15 no.4
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    • pp.2436-2442
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    • 2014
  • In this study, EEG, HRV, and Vibra image were compared and analyzed in the environmental test room due to variation of temperature. The condition of the environmental test room was in relative humidity 50[RH%], air current speed 0.02[m/s] and illuminance 1000[lux] with setting up different temperatures from $18[^{\circ}C]$ to $31[^{\circ}C]$. At temperature $25[^{\circ}C]$, relative $M{\alpha}$ wave, relative $M{\beta}$ wave, $\frac{SMR}{\theta}$, and SDNN were revitalized, and both sides ${\alpha}$ wave asymmetry index $A_2$, HRT, stress index, and fatigue degree were decreased. Therefore, it was found that temperature $25[^{\circ}C]$ effects to increase the Neuro-energy like amenity, productivity, and concentration.

Estimation of Water Temperature by Heat Balance Method in Paddy Field. (열수지법(熱收支法)에 의한 벼논의 수온추정(水溫推定))

  • Lee, Jeong-Taek;Yun, Seong-Ho;Im, Jung-Nam;Takami, Shinich
    • Korean Journal of Environmental Agriculture
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    • v.8 no.1
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    • pp.30-36
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    • 1989
  • To determine irrigated water temperature under the rice plant canopy, micrometeorological elements air temperature, relative humidity, water temperature, solar radiation, and the rice leaf area index the rice plant canopywere measured. Water temperature under the canopy was also estimated from these data. The results are as follows ; 1. Maximum and minimum temperatures of water in the paddy field were higher about $1-2^{\circ}C$ than those of air temperature. 2. Mean water temperature under the canopy became lower than mean air temperature when the leaf area indices were greater than 4, because of decreased light penetration rates 3. Penetration amounts of net radiation under the canopy can be estimated by an exponential equation 4. Estimated water temperatures under the canopy by a combination method model was adaptable in Suweon, a plain area, but its accuracy was lower in Jinbu, an alpine area.

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