• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2020년도 춘계학술대회
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• pp.75-75
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• 2020

Potatoes were first introduced outside the Andes region four centuries ago, and have become an integral part of much of the world's food. Potatoes were first introduced into Europe in the 16th century and Korea in the early 19th century. Potatoes have a short growing season, high production per unit area, relatively strong environmental adaptability, and are cultivated in more than 130 countries around the world. It is the world's fourth-largest crop, following rice, wheat, bean and maize. In the nutritional aspects, potatoes contain abundant vitamins and minerals, as well as an assortment of phytochemicals such as carotenoids and natural phenols. Due to the high content of potato functional compounds, it has known that potatoes are effective in the prevention of various human diseases. In particular, the potato contains a large amount of polar compounds, including the saponin in the polar compounds, and the physiological activity of the saponins, such as immunity enhancement, antioxidant and anti-inflammatory is known. In this study, the antioxidative activity of polar compounds from five potatoes was examined by cell based anti-oxidation assay. The smallest amount of ROS(Reactive oxygen species) was generated when the compound was derived from 'Haryung' and 'hongyoung' and strong SOD(Superoxide dismutase) activity was observed in 'Sumi' and 'Jayoung'. The results of this study reveal the antioxidative effect of polar compounds extracted from various kind of potatoes, which will enable the acquisition of new bioactive candidates and the establishment of new profit generation models for farmers

• 한국약용작물학회지
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• 제28권4호
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• pp.287-297
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• 2020

Background: Type II diabetes is considered as one of the common diseases. Bangpungtongseongsan (BPS) has been used as a traditional medicine for treating obesity and hypertension in Korea. According to previous reports, it has anti-obesity, anti-chronic asthma, anti-oxidant, and anti-inflammatory properties. However, the effects of BPS on type II diabetes have not yet been elucidated. Thus, in this sutudy, we evaluated the water extracts of BPS using type II diabetes animal models. Methods and Results: Each group was orally administered with BPS (170, 850 and 1,700 mg/kg) for approximately 13 weeks. A mixture of 150 mg/kg metformin and 10 mg/kg sitagliptin (MS) was used as a positive control. The glycated hemoglobin (HbA1c) and glucose levels, and hematological parameters including blood urine nitrogen, creatinine, low density lipoprotein and total cholesterol, were measured using blood samples. Treatment with 170 mg/kg BPS decreased the HbA1c and glucose levels in blood without affecting the weights of the animals. However, threatment with 1,700 mg/kg BPS reduced the weights and fatty liver, and increased the blood glucose level in type II diabetes animal models Conclusions: These results indicate that a low dose of BPS for 13 weeks, which reduces HbA1c and blood glucose levels, could be used for the treatment of type II diabetes. However, further studies are required to elucidate how active ingredients of BPS influence HbA1c and glucose levels in blood.

• 한국약용작물학회지
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• 제28권6호
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• pp.471-480
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• 2020

Background: The roots of Cirsium japonicum var. ussuriense (RCJ) have been used as traditional medicine in Korea for hematuria and hematemesis. These extracts exert anti-oxidative and anti-inflammatory effects by scavenging for free radical and regulating the inflammatory response. However, the effect of RCJ on rheumatoid arthritis (RA) has not been elucidated. Thus, we evaluated the water extract of RCJ (WRCJ) using type II collagen-induced RA models. Methods and Results: RA was induced by immunization with type II collagen. All experimental materials were orally administered daily for three weeks. The positive control group was administered with 0.2 mg/kg methotrexate (n = 7), while the experimental group was administered with WRCJ (100 or 500 mg/kg, n = 7). Serum levels of TNF-alpha, Interleukin 6 (IL-6), and type II collagen IgG (CII) were measured using ELISA. Administration of 500 mg/kg WRCJ decreased the levels of TNF-alpha, IL-6, and CII. Moreover, WRCJ treatment diminished swelling of hind legs and infiltration of inflammatory cells in RA models' synovial membrane. Conclusions: These results indicate that WRCJ could improve RA, reduce inflammatory indicators and synovial inflammation. However, further experiments are required to determine how WRCJ can influence the signal transduction pathway in RA.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권2호
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• pp.214-227
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• 2018

농업생태계의 복잡한 상호작용을 고려하여 작물생육을 모의하기 위해 객체지향형 작물모델을 개발하였다. 대기, 작물, 토양 및 재배관리를 대표하는 Atmosphere 클래스, Plant 클래스, Soil 클래스, Grower 클래스가 설계되었다. 또한, 이들 클래스들이 구현된 객체들을 하나의 시스템으로 연계하여 통합시스템을 구축하였다. 사례연구로써, 농촌진흥청 본원의 전작시험 포장에서 1985년부터 1986년까지 수행된 실험에서 얻어진 옥수수와 콩의 수량 관측자료와 통합시스템으로 모의된 결과값을 비교하였다. 단작과 간작조건에서 통합시스템으로 예측된 옥수수의 수량은 4% 이내의 낮은 오차율로 모의되었다. 이삭중을 제외한 지상부 건물중의 경우, 옥수수와 콩의 관측값보다 과소추정되는 경향이 있었다. 예를 들어, 옥수수의 경우 잎과 줄기의 생체중 모의값은 관측값에 비해 약 31% 적게 추정되었다. 옥수수가 수확된 시점에서 같이 수확이 된 콩의 경우, 옥수수 보다는 비교적 작은 과소추정 오차를 가졌다. 비록 간단한 형태의 모델들로 구성되었으나, 이러한 모델을 활용하여 복잡한 상호작용을 모의할 수 있는 통합시스템이 개발될 수 있다는 것을 보여주었다. 추후 연구에서, 보다 상세한 작물 생육 모의를 위해 기존의 과정중심의 작물 모델을 역설계하여 통합시스템을 구축하는 연구가 진행되어야 할 것으로 사료되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_3호
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• pp.1273-1283
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• 2019

이 논문에서는 작물 분류를 목적으로 합성곱 신경망 구조에 다중 규모의 입력 영상으로부터 추출가능한 다양한 공간특징을 가중 결합하는 모델을 제안하였다. 제안 모델은 합성곱 계층에서 서로 다른 크기의 입력패치를 이용하여 공간특징을 추출한 후, squeeze-and-excitation block을 통해 추출한 공간특징의 중요도에 따라 가중치를 부여한다. 제안 모델의 장점은 분류에 유용한 특징들을 추출하고 특징의 상대적 중요도를 분류에 이용하는데 있다. 제안 모델의 분류 성능을 평가하기 위해 미국 일리노이 주에서 수집한 다중시기 Landsat-8 OLI 영상을 이용한 작물 분류 사례연구를 수행하였다. 유용한 패치 크기 결정을 위해 먼저 단일 패치 모델에서 패치 크기가 작물 분류에 미치는 영향을 분석하였다. 그 후에 단일 패치 모델과 특징의 중요도를 고려하지 않는 다중 패치 모델과 분류 성능을 비교하였다. 비교 실험 결과, 제안 모델은 연구지역에서 재배하는 작물의 공간 특징을 고려함으로써 오분류 양상을 완화시켜 비교 모델들에 비해 가장 우수한 분류 정확도를 나타냈다. 분류에 유용한 공간특징의 상대적 중요도를 고려하는 제안 모델은 작물뿐만 아니라 서로 다른 공간특성을 보이는 객체 분류에도 유용하게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권5_1호
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• pp.681-692
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• 2019

이 논문에서는 작물 분류를 목적으로 작물의 시공간 특징을 고려할 수 있는 딥러닝 모델 2D convolution with bidirectional long short-term memory(2DCBLSTM)을 제안하였다. 제안 모델은 우선 작물의 공간 특징을 추출하기 위해 2차원의 합성곱 연산자를 적용하고, 추출된 공간 특징을 시간 특징을 고려할 수 있는 양방향 LSTM 모델의 입력 자료로 이용한다. 제안 모델의 분류 성능을 평가하기 위해 안반덕에서 수집된 다중시기 무인기 영상을 이용한 밭작물 구분 사례 연구를 수행하였다. 비교를 목적으로 기존 딥러닝 모델인 2차원의 공간 특징을 이용하는 2D convolutional neural network(CNN), 시간 특징을 이용하는 LSTM과 3차원의 시공간 특징을 이용하는 3D CNN을 적용하였다. 하이퍼 파라미터의 영향 분석을 통해, 시공간 특징을 이용함으로써 작물의 오분류 양상을 현저히 줄일 수 있었으며, 제안 모델이 공간 특징이나 시간 특징만을 고려하는 기존 딥러닝 모델에 비해 가장 우수한 분류 정확도를 나타냈다. 따라서 이 연구에서 제안된 모델은 작물의 시공간 특징을 고려할 수 있기 때문에 작물 분류에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경과학회지
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• 제27권7호
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• pp.509-518
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• 2018

Weather is the most influential factor for crop cultivation. Weather information for cultivated areas is necessary for growth and production forecasting of agricultural crops. However, there are limitations in the meteorological observations in cultivated areas because weather equipment is not installed. This study tested methods of predicting the daily mean temperature in onion fields using geostatistical models. Three models were considered: inverse distance weight method, generalized additive model, and Bayesian spatial linear model. Data were collected from the AWS (automatic weather system), ASOS (automated synoptic observing system), and an agricultural weather station between 2013 and 2016. To evaluate the prediction performance, data from AWS and ASOS were used as the modeling data, and data from the agricultural weather station were used as the validation data. It was found that the Bayesian spatial linear regression performed better than other models. Consequently, high-resolution maps of the daily mean temperature of Jeonnam were generated using all observed weather information.

• 한국농림기상학회지
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• 제19권3호
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• pp.174-179
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• 2017

토양 변수는 작물 모형을 통한 기후변화 시나리오 조건에서의 작황 예측에 있어 중요한 환경적 요소이다. 토양 환경 정보 시스템 (Korean Soil Information System; KSIS)에서는 390 개의 토양통에 대한 자세한 정보를 제공하고 있다. 그러나, 이러한 토양 정보는 HTML (Hyper Text Markup Language) 문서 형식으로 제공되고 있어 작물 모형용 토양입력 자료로 변환하는 데에 어려움이 있다. 이에 따라 KSIS의 토양정보를 기반으로 작물모델의 토양 입력자료를 생산하는 도구인 Korean Soil Information System Processing Tool (KSISPT) 를 개발하였다. 이 도구는 객체 지향 프로그래밍 언어인 JAVA로 작성되었으며 여러 개의 모듈로 구성되었다. 이 모듈들을 통해 각각 KSIS 웹 페이지 문서 분석, 토양 자료 저장, 추가 변수 생성, 토양 입력자료 출력 등의 기능이 구현되었다. 각 토양통의 특성을 고려한 총 940여개의 토양 입력 자료가 생성되었다. 이 토양 자료를 KSIS에서 제공하는 30m 해상도의 토양통 공간적 분포 지도와 함께 활용된다면, 미래 기후 조건에서 작물 생산성의 시공간적 분석이 용이해지고 이를 기반으로 기후 변화 적응 대책수립에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국농공학회논문집
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• 제55권4호
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• pp.55-63
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• 2013

This study investigates the trends and uncertainty of the impacts of climate change on paddy rice production in the Geumho river basin. The Long Ashton Research Station stochastic Weather Generator (LARS-WG) was used to derive future climate data for the Geumho river basin from 15 General Circulation models (GCMs) for 3 Special Report on Emissions Scenarios (SRES) (A2, A1B and B1) included in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 4th assessment report. The Food and Agricultural Organization (FAO) AquaCrop, a water-driven crop model, was statistically calibrated for the 1982 to 2010 climate. The index of agreement (IoA), prediction efficiency ($R^2$), percent bias (PBIAS), root mean square error (RMSE) and a visual technique were used to evaluate the adjusted AquaCrop simulated yield values. The adjusted simulated yields showed RMSE, NSE, IoA and PBIAS of 0.40, 0.26, 0.76 and 0.59 respectively. The 5, 9 and 15 year central moving averages showed $R^2$ of 0.78, 0.90 and 0.96 respectively after adjustment. AquaCrop was run for the 2020s (2011-2030), 2050s (2046-2065) and 2090s (2080-2099). Climate change projections for Geumho river basin generally indicate a hotter and wetter future climate with maximum increase in the annual temperature of $4.5^{\circ}C$ in the 2090s A1B, as well as maximum increase in the rainfall of 45 % in the 2090s A2. The means (and ranges) of paddy rice yields are projected to increase by 21 % (17-25 %), 34 % (27-42 %) and 43 % (31-54 %) for the 2020s, 2050s and 2090s, respectively. The A1B shows the largest rice yield uncertainty in all time slices with standard deviation of 0.148, 0.189 and $0.173t{\cdot}ha^{-1}$ for the 2020s, 2050s and 2090s, respectively.

• 응용통계연구
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• 제36권6호
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• pp.619-629
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• 2023

비료는 작물 생산성을 높이는데 중요한 역할을 하지만 작물의 양분요구량을 고려하지 않은 비료 과다 사용은 농가 경영비 부담과 환경 부하를 높힐 우려가 있다. 스마트 농업을 통해 작물의 생장 특성을 반영하여 시기별로 필요한 만큼 비료를 공급하면 비료 유실에 대한 부담을 줄이고, 경제적인 양분관리 효과를 기대할 수 있다. 본 논문에서는 다양한 재배환경에서 재배한 고추 및 대파의 정식일수별 전체 건중량을 기반으로 다양한 생장곡선(로지스틱(logistic), 곰페르츠(Gompertz), 리차드(Richards), 이중 로지스틱(double logistic curve)을 활용한 비선형 모형 기반 작물 생육 모형을 적합하고, 작물 성장률에 기반한 비료시비량 분배 알고리즘을 제안하고자 한다.