• 제목/요약/키워드: Photosynthetic efficiency

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LED광질에 따른 분홍장구채(Silene capitata Kom.)의 생리 및 개화 반응 (Effects of the Light Source of LEDs on the Physiological and Flowering Response of Endangered Plant Silene capitata Kom.)

  • 박재훈;이응필;이수인;장래하;안경호;유영한
    • 한국환경생태학회지
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    • 제30권5호
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    • pp.821-828
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    • 2016
  • 본 연구에서는 한국 멸종위기식물인 분홍장구채의 보전 및 인공재배를 위해 식물공장 내 인공적인 광 조건에서 일어나는 생리와 개화반응 특성을 알아보았다. 이를 위해 분홍장구채를 식물공장의 각 챔버에 적색광, 청색광, 백색광, 적색+원적색 혼합광, 적색+청색 혼합광 그리고 적색+청색+백색 혼합광 하에서 재배하여 광합성률, 증산률, 기공전도도, 수분이용효율, 엽록소함량, 최소엽록소형광, 최대엽록소형광, 광계II의 광화학적 효율 그리고 잎과 꽃 수를 측정하였다. 그 결과 적색 단일광과 적색+원적색 혼합광에서 분홍장구채는 가장 많이 개화하였으며, 이 광조건에서는 광합성률, 증산률 그리고 기공전도도는 상대적으로 다른 조건보다 높았으나 수분이용효율은 차이가 없었으며, 엽록소함량은 적었다. 특히 최소 및 최대 엽록소형광과 광계II의 광화학적 효율은 적색 단일광 조건에서 다른 광 조건보다 낮았다. 이러한 결과는 분홍장구채의 꽃의 생산을 위해서는 적색 단일광이나 적색+원적색의 인공광 조건에서 재배하는 것이 효율적이라는 것을 의미한다.

Effects of Photoperiod, Light Intensity and Electrical Conductivity on the Growth and Yield of Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) in a Closed-type Plant Factory System

  • Austin, Jirapa;Jeon, Youn A;Cha, Mi-Kyung;Park, Sookuk;Cho, Young-Yeol
    • 원예과학기술지
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    • 제34권3호
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    • pp.405-413
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    • 2016
  • Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) is a plant native to the Andean region that has become increasing popular as a food source due to its high nutritional content. This study determined the optimal photoperiod, light intensity, and electrical conductivity (EC) of the nutrient solution for growth and yield of quinoa in a closed-type plant factory system. The photoperiod effects were first analyzed in a growth chamber using three different light cycles, 8/16, 14/10, and 16/8 hours (day/night). Further studies, performed in a closed-type plant factory system, evaluated nutrient solutions with EC (salinity) levels of 1.0, 2.0 or $3.0dS{\cdot}m^{-1}$. These experiments were assayed with two light intensities (120 and $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$) under a 12/12 and 14/10 hours (day/night) photoperiod. The plants grown under the 16/8 hours photoperiod did not flower, suggesting that a long-day photoperiod delays flowering and that quinoa is a short-day plant. Under a 12/12 h photoperiod, the best shoot yield (both fresh and dry weights) was observed at an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a photosynthetic photon flux density (PPFD) of $120{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. With a 14/10 h photoperiod, the shoot yield (both fresh and dry weights), plant height, leaf area, and light use efficiency were higher when grown with an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a PPFD of $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. Overall, the optimal conditions for producing quinoa as a leafy vegetable, in a closed-type plant factory system, were a 16/8 h (day/night) photoperiod with an EC of $2.0dS{\cdot}m^{-1}$ and a PPFD of $143{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$.

드론 장착 다중분광 카메라, 소형 필드 초분광계, 휴대용 잎 반사계로부터 관측된 서로 다른 공간규모의 광화학반사지수 평가 (Assessment of Photochemical Reflectance Index Measured at Different Spatial Scales Utilizing Leaf Reflectometer, Field Hyper-Spectrometer, and Multi-spectral Camera with UAV)

  • 류재현;오도혁;장선웅;정회정;문경환;조재일
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제34권6_1호
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    • pp.1055-1066
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    • 2018
  • 식생의 광학적 특성을 기반으로 만들어진 식생지수들은 식물의 생물생산량뿐만 아니라 생리적 활성을 나타내고 있다. 식생지수의 활용은 위성에 장착된 다중분광 광학 센서의 발달에 힘입은 바가 크지만, 관측 공간규모에 따라 식생지수의 민감도가 달라질 수 있어 여러 규모에서의 비교 관측이 요구된다. 특히 광화학반사지수(PRI, Photochemical Reflectance Index)는 광합성능과 식물 스트레스 탐지에 유용한 것으로 알려져 있지만 올바른 해석을 위한 다양한 공간규모에서의 선행연구가 드물다. 본 연구에서는 드론에 장착된 다중분광 카메라, 소형 필드 초분광계, 휴대용 잎 반사계를 이용해 마늘 작물을 대상으로 서로 다른 공간규모의 PRI를 평가하였다. 잎 규모에서 하루 중 PRI는 잎의 윗면이 향하는 방위에 따라 서로 다른 시간에 최저값을 보였으며, 이는 어떤 순간에 잎마다 다른 광이용효율(LUE, Light Use Efficiency) 상태라는 것을 의미한다. 잎 규모에서는 식생피복율에 영향을 받지 않으므로 PRI 생물계절적 변화는 생육 초기에 개체 및 군락 규모보다 값이 높게 나타났다. 개체 및 군락 규모에서 PRI는 생물량을 나타내는 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)와는 달리 공간적 변동성이 크게 나타났다. 반면, 지상의 개체들 규모의 식생지수를 드론 영상의 관측 지점 값과 비교해 보면 NDVI에 비해 PRI가좀더 좋은 일치도를 보였다. 이러한 결과는 서로 다른 공간규모에서 관측된 PRI를 이해하고 활용하는데 도움이 될 것이다.

LED 광질이 차나무 기내배양묘의 생육 및 광합성에 미치는 영향 (Effect of Light-emitting Diodes on Photosynthesis and Growth of in vitro Propagation in Tea Tree (Camellia sinensis L.))

  • 임현정;나채선;송치현;원창오;송기선;황정규;김도현;김상근;김현철
    • 농업생명과학연구
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    • 제53권6호
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    • pp.13-21
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    • 2019
  • 차나무의 기내배양 과정 중 증식배양 단계에서 LED 광질 조건에 따른 기내배양묘의 생육 특성과 광합성에 미치는 영향을 조사하였다. 광질은 적색광(R), 청색광(B), 혼합광(R+B+W)을 사용하여 처리하였고, 형광등(F)을 대조구로 하였다. 초장 생육은 적색광에서 가장 좋았으며, 특히 뿌리 생육에 있어서 혼합광은 길이와 표면적 증대에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 T/R율, 엽록소 함량은 혼합광 처리에서 증가하는 것으로 나타났다. 엽록소 형광반응 이미지 촬영 결과 모든 처리구에서 광질에 따른 Fv/Fm의 값은 현저한 차이가 없었다. 그러나 배양묘의 NPQ는 청색광 처리에서 가장 많이 증가하여, 다른 광질과 유의적인 차이를 보였으며, 광합성 효율을 억제시키는 것으로 나타났다. 이상의 결과로 차나무 기내배양은 배양목적에 따라 광질을 선택하는 것은 매우 중요하며, 차나무 기내배양 시 건실한 식물 생산을 위해서는 혼합광 처리가 유리할 것으로 판단된다. 본 연구결과는 차나무 대량증식 및 우량묘 생산 등에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

밀폐 기간, 소엽수 및 광주기에 따른 장미의 밀폐삽목 번식 효율 (Efficiency of Closed Cutting Propagation Affected by Closed Periods, Leaflet Number and Photoperiod in Rose (Rosa hybrida))

  • 양경록;정현환;박기영;송관정
    • 생물환경조절학회지
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    • 제31권3호
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    • pp.212-220
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    • 2022
  • 장미의 단일 마디 삽목의 경우 온도, 상대 습도 및 광과 같은 환경 관리가 생산성에 영향을 미친다. 기온과 상대습도가 삽목 성공률과 묘 소질에 미치는 영향을 조사하기 위해 장미(Rosa hybrida) 'Maisie' 품종과 투명한 플라스틱 박스를 이용하였으며 인공조명(white LED, PPFD 104.0µmol·m-2·s-1)을 이용하여 전 기간 밀폐 조건에서 삽목 시 가장 효과적인 소엽수와 광주기 조건을 구명하고자 하였다. 첫 번째 실험은 밀폐 기간을 달리하여 총 6주 동안 진행되었다. 밀폐 기간이 길어질수록 뿌리수와 가장 긴뿌리의 길이가 감소하였다. 그러나 밀폐 기간에 따른 생존율, 신초발생률, 발근율에 유의한 차이가 없었다. 두 번째 실험에서는 삽수 생존율과 신초발생률이 광주기(0/24, 2/22, 4/20, 8/16, 16/8h)와 삽수 소엽의 개수(0, 2, 4)에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 생존율은 명기 16시간, 소엽 4개 처리구에서 가장 높았다. 생존율과 신초발생률을 에너지 효율과 함께 고려한 결과, 소엽을 2개 또는 4개 붙인 삽수를 이용하여 하루 8시간 광을 조사하는 것이 가장 효과적인 것으로 판단되었다.

Reduction of Stress Caused by Drought and Salt in Rice (Oryza sativa L.) Crops through Applications of Selected Plant Extracts and the Physiological Response Mechanisms of Rice

  • Hyun Hwa Park;Young Seon Lee;Yong In Kuk
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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    • pp.57-57
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    • 2022
  • In many areas of the world, salt damage and drought have had a negative impact on human survival due to a decrease in agricultural productivity. For instance, about 50% of agricultural land will be affected by salt damage by 2050. Biostimulants such as plant extracts can not only increase the nutrient utilization efficiency of plants, but also promote plant growth and increase resistance to abiotic or biotic stress. Therefore, the objective of this study was to determine how selected plant extracts might reduce levels of stress caused by drought and salt and to better understand the physiological response mechanisms of rice plants. In this study, we used Soybean leaves, Soybean stems and Allium tuberosum, Allium cepa, Hizikia fusiforme, and Gracilaria verrucosa extracts were used. These extracts had been used in previous studies and were found to be effective. The materials were dried in a dry oven at 50℃ for 5 days and ground using a blender. Each 50 g of materials was put in 1 L of distilled water, stirred for 24 hours, filtered using 4 layers of mirocloth, and then concentrated using a concentrator. Rice (cv. Hopumbyeo) seeds were immersed and germinated, and then sown in seedbeds filled with commercial soil. In drought experiments, three rice seedlings at 1 week after seeding was transplanted into 100 ml cups filled with commercial soils and grown until the 4-leaf stage. For this experiment, the soil weight in a cup was equalized, and water was allowed to become 100% saturated and then drained for 24 hours. Thereafter, plant extracts at 3% concentrations were applied to the soils. For NaCl treatments, rice plants at 17 days after seeding were treated with either 100 mM NaCl or plant extracts at 1%+ 100 mM NaCl combinations in the growth chamber. Leaf injury, relative water content, photosynthetic efficiency, and chlorophyll contents were measured at 3, 5, and 6 days after treatments. Shoot fresh weight of rice under drought conditions increased 28-37% in response to treatments of Soybean leaf, Soybean stem, Allium tuberosum, Allium cepa, Hizikia fusiforme, and Gracilaria verrucosa extracts at 3% when compared with control plants. Shoot fresh weight of rice subjected to 100 mM NaCl treatments also increased by 6-24% in response to Soybean leaf, Soybean stem, Allium tuberosum, Allium cepa, Hizikia fusiforme, and Gracilaria verrucosa extracts at 3% when compared with control plants. Compared to the control, rice plants treated with these six extracts and subjected to drought conditions had significantly higher relative water content, Fv/Fm, total chlorophyll and total carotenoids than control plants. With the exception of relative water contents, rice plants treated with the six extracts and subjected to salt stress (100 mM NaCl treatments) had significantly higher Fv/Fm, total chlorophyll and total carotenoids than control plants. However, the type of extract used did not produce significant difference in these parameters. Thus, all the plant extracts used in this study could mitigate drought and NaCl stresses and could also contribute substantially to sustainable crop production.

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Effect of Light Receiving rate on Growth and Quality of Ginseng Cultivated in Plastic House

  • Sang Young Seo;Jong hyeon Cho;Chang Su Kim;Hyo Jin Kim;Min Sil An;Du Hyeon Yoon
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2020년도 추계국제학술대회
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    • pp.62-62
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    • 2020
  • Ginseng is a shade-plant cultivated using shading facilities. However, at too low light levels, root growth is poor, and at high light levels, the destruction of chlorophyll reduces the photosynthesis efficiency due to leaf burn and early fall leaves. The ginseng has a lightsaturation point of 12,000~15,000 lux when grown at 15 to 20℃ and 9,500 lux at 25℃. This study was conducted to select the optimal light intensity of 3-year-old ginseng grown in blue-white film plastic house. The seeds were planted in the blue-white film plastic house with different light receiving rate (March 17, 2020). Between April and September, the average air temperature in the house was 20.4-20.7℃. Average soil temperature was 18.3℃-18.5℃. The chemical properties of the test soil was as follows. The pH level was 7.0-7.4, EC was 0.5-0.6 dS/m, OM was at the levels of 33.6-37.7 g/kg, P2O5 was 513.0-590.8 mg/kg, slightly higher than the allowable 400 mg/kg. The amount of light intensity, illuminance, and solar radiation in the blue-white film house was increased as the light-receiving rate increased and the amount of light intensity was found to be 9-14% compared to the open field, 8-13% illuminance and 9-14% solar irradiation respectively. The photosynthesis rate was the lowest at 3.1 µmolCO2/m2/s in the 9% light blue-white plastic house and 4.2 and 4.0 µmolCO2/m2/s in the 12% and 14% light blue-white plastic house, respectively. These results generally indicate that the photosynthesis of plants increases with the amount of light, but the ginseng has a lower light saturation point at high temperatures, and the higher the amount of light, the lower the photosynthetic efficiency. The SPAD (chlorophyll content) value decreased as the increase of light-receiving rate, and was the highest at 32.7 in 9% light blue-white plastic house. Ginseng germination started on April 11 and took 13-15 days to germinate. The overall germination rate was 82.9-85.8%. The plant height and length of stem were long in the 9% light-receiving plastic house. The diameter of stem was thick in the 12-14% light-receiving plastic house. In the 12% and 14% light-receiving plastic house, the length and diameter of taproot was long and thick, so the fresh weight of root per plant was 20 g or more, which was heavier than 16.9 g of the 9% light-receiving plastic house. The disease incidence (Alternaria blight, Gray mold and Damping-off etc.) rate were 0.9-2.7%. The incidence of Sclerotinia rot disease was 7.5-8.4%, and root rot was 0-20.0%. The incidence ratio of rusty root ginseng was 34.4-38.7% level, which was an increase from the previous year's 15% level.

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건조스트레스가 수리취의 광합성 및 수분관련 특성에 미치는 영향 (Drought Stress Influences Photosynthesis and Water Relations Parameters of Synurus deltoides)

  • 이경철;이학봉
    • 한국산림과학회지
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    • 제106권3호
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    • pp.288-299
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    • 2017
  • 이 연구는 건조스트레스가 수리취의 생리적 반응에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였으며, 건조스트레스는 25일 간의 단수처리를 통해 유도하였다. 건조스트레스가 진행됨에 따라 새벽 녘 수분포텐셜(${\Psi}_{pd}$)과 정오의 수분포텐셜(${\Psi}_{mid}$)이 모두 감소하였으며, 수분불포화도(WSD)는 약 7배 증가하였다. 특히 일중 수분포텐셜차(${\Psi}_{pd}-{\Psi}_{mid}$)는 처리 후 10일까지 0.22~0.18 MPa 범위로 큰 차이를 나타냈으나 이후에는 차이가 크게 줄어드는 경향을 보였다. 수리취는 건조스트레스 처리 후 15일부터 기공전도도와 기공증산속도의 감소가 두드러졌고, 처리 20일 이후에는 최대광합성 속도와 순양자수율 역시 큰 폭으로 감소한 반면 수분이용효율은 반대의 경향을 보였다. 이것은 기공을 통한 $CO_2$와 수분의 조절이 원활하지 못해 광합성량의 감소가 일어난 것을 의미한다. JIP 분석을 통해 단수처리 15일 이후에 기능지수($PI_{ABS}$) 및 에너지전달 효율의 감소가 두드러진 것으로 나타났으며, 광계 2의 활성이 감소한 것을 보여준다. 엽의 원형질 분리시 삼투포텐셜 ${\Psi}_o{^{tlp}}$은 -0.4 MPa, 최대포수시의 삼투포텐셜 ${\Psi}_o{^{sat}}$은 -0.35 MPa의 삼투적 적응 반응을 나타냈으며, 최대탄성계수($E_{max}$)의 탄성적 적응은 9.4 MPa로 나타나 수리취는 건조스트레스에 따라 삼투적 적응과 탄성적 적응이 모두 나타나는 것을 알 수 있었다. Vo/DW, Vt/DW와 같은 수분특성인자는 건조스트레스에 따라 증가되는 것으로 나타났다. 결과적으로 수리취는 새벽녘 엽수분포텐셜이 -0.93 MPa 이하로 저하되면 광합성 활성의 감소가 크게 나타나고, 건조스트레스에 따라 삼투적 적응과 탄성적 적응이 나타나 이것이 이 식물의 중요한 적응방법임을 알 수 있었다.

중질소와 순수규산 시비수준이 벼의 양분흡수 및 생리적 특성에 미치는 영향 (Study of Nutrient Uptake and Physiological Characteristics of Rice by $^{15}N$ and Purified Si Fertilization Level in a Transplanted Pot Experiment)

  • 조영손;전원태;박창영;박기도;강위금
    • 한국작물학회지
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    • 제51권5호
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    • pp.408-419
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    • 2006
  • 유기물 함량이 높은 토양에서는 질소 감비조건에서 관행 시비구와 유사한 수량을 확보할 수 있었던 원인은 토양중의 유기물의 무기화에 의한 암모늄태 질소의 효과적인 방출과 수량구성요소에서 초기에 충분한 분얼수의 확보 그리고 생육후반기에 등숙률의 향상이 그 주요 원인이었다. 결국 수박재배에서 시용한 유기물과 비료성분들이 벼 재배에 일정량 이용될 수 있고 이로 인하여 벼 재배에서는 질소시비량을 줄일 수 있었으며, 추가로 병해충 발생감소와 미질향상의 효과를 규산질비료 시용을 통해서 가능한 것으로 사료되었다. 규산시용에 따른 미질의 향상은 수량이 관행보다 높은 경우에는 유의적인 차이를 보이지 못하였고 비슷한 수량 조건에서는 관행구보다 우수한 미질을 나타내어 적절한 수량과 미질이 우수한 시비체계는 질소 50% 감비에 규산 200% 시용방법이 유리한 것으로 사료된다. 규산 시용에 의한 단위면적당의 광합성활성은 효과가 없었으나, 식물체 전체의 광합성량은 엽면적과 엽신건물중의 증가로 무 규산구보다 높았으며, 순광합성량에 가장 큰 영향을 미치는 형광은 규산 처리구에서 효과적이었다. 결국 규산 시용으로 인한 형광특성의 개선이 벼 식물체 전체 광합성 효율을 높였고 또한 근활력과 건물중의 증가를 고려해 볼 때 수량을 증가 시킬 수 있는 포텐셜을 충분히 내재하고 있는 것으로 사료되었다. 결국 포장조건에서의 규산질비료의 시용은 칼슘과 마그네슘 등의 공조효과가 규산질 단독시용보다는 크며, 규산단독의 효과는 초장과 분얼수, 근활력, 건물중 등에서 낮은 질소시비조건보다는 높은 질소시비조건에서 더욱 유의적인 차이를 나타내는 것은 시비모델식과 일치하였다.

${\cdot}$야 온도가 착색단고추의 생육 및 수량에 미치는 영향 (Effect of Night and Daytime Temperatures on Growth and Yield of Paprika 'Fiesta' and 'Jubilee')

  • 최영하;권준국;이재한;강남준;조명환;강점순
    • 생물환경조절학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.226-232
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    • 2004
  • 착색단고추 동계재배시 주${\cdot}$야 온도관리방법 차이에 의한 환경변화가 생육 및 수량에 미치는 영향을 구명코자 하였다. 수량은 품종 간에는 'Fiesta'가 'Jubilee' 보다 총수량은 많았으나 상품률이 떨어져 상품수량은 차이가 없었고, 평균과중도 차이가 없었다. 품종간 총 수량 차이의 주원인은 착과수, 수확개시기 및 뿌리상태의 차이였고, 상품률 저하의 주요인은 열과발생률 차이였다. 야간온도 간에는 $18^{\circ}C$$15^{\circ}C$에 비해 총수량이 많은데다 상품률도 높아서 상품수량은 현저하게 많았으나 과중은 $15^{\circ}C$가 다순 무거웠다. 야간온도 간의 수량차이의 주요인도 착과수와 수확개시기의 차이였다. 주간온도 간에는 $28^{\circ}C$$31^{\circ}C$는 차이가 없었으나 $34^{\circ}C$는 이산화탄소 농도저하 및 고온다습으로 인해 영양생장이 촉진되었고, 엽록소 함량도 가장 적었다. 따라서 총수량 및 상품수량이 현저하게 적었고 평균과중도 가벼웠다. 본 시험에서 처리한 주${\cdot}$야 온도는 개엽의 광합성률, 증산률, 엽록소형광, 항산화효소 활성 등에 영향을 미치지 않았으나 통계적인 오차범위 내의 근소한 차이들이 어떤 식으로든 광합성능력에 영향을 미쳤을 것임은 분명하다. 주간고온에 의한 야간저온 보상효과는 없었다.