• Journal of Ecology and Environment
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• 제30권1호
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• pp.1-7
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• 2007

A model was developed to predict the effects of rising air temperature on net photosynthetic rate of Quercus mongolica stands at Mt. Paekcheok-san, Kangwon-do in South Korea. The PFD (Photon flux density) and air temperature were determined from weather data from the research site and the Daegwallyeong meteorological station and gas exchange or release responses of each tree component were measured. Using these data, we simulated the effects of increases in mean annual air temperatures above current conditions on annual $CO_2$ budget of Q. mongolica stands. If mean annual air temperature is increased by 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 or $3.0^{\circ}C$, annual net photosynthetic rate will be increased by 8.8, 12.8, 14.5, 12.6, 9.2 and 1.0 ton $CO_2\;ha^{-1}yr^{-1}$ respectively. Simulations indicate that changes in air temperature will have a major impact on gas exchange and release in Q. mongolica stands, resulting in a net increase in the rate of carbon fixation by standing crops.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.333-338
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• 2021

본 연구에서는 식물생장에 필요한 빛의 파장과 세기, 광합성 광자속밀도에 대한 정확한 이해를 위해 LED의 광변화를 통해 단색광과 혼합광에 조건변화에 따른 광합성 광량자자속밀도와 조도특성 파악하였다. LED의 조도와 광합성 광자속밀도의 특성을 파악하여 LED 조명설계시 도움을 주고자 한다. 조도와 광합성 광자속밀도는 거리에 반비례하는 특성을 보이며, 조도의 특성을 기준할 때는 Green광이 중요하며, 광합성을 위한 광합성 광자속밀도는 Blue광이 중요함을 알게 되었다. 식물의 광합성 특성만을 고려할 때, 영향도는 Blue > Red > white > Green 순서로 나타내었으며, 측정거리 30[cm]을 기준으로 60[cm], 90[cm], 120[cm]의 감소수준은 각각 약 36[%], 18[%], 10[%]의 수준으로 감소됨을 알았다. Red:Blue광원의 혼합광원의 특성을 본 결과, 혼합 Red;Blue) LED 광원 비율(2:1, 3:1, 4:1)과 측정거리에 따른 값은 30[cm]에서의 측정값을 100%라 가정할 때 120[cm]에서의 측정값은 10~11[%]수준임을 확인하였다. 얻어진 결과를 통해 실내 온실의 광효율 극대화를 위한 최적 구조를 제안하고 향후 연구의 진행 방향 설정에 기여하고자 하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제33권7호
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• pp.501-509
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• 2024

Prunus mume is a culturally significant fruit tree in East Asia that is widely used in traditional foods and medicines. The present study investigated the effects of sunlight exposure and leaf position on the photosynthetic efficiency of P. mume using SPAD values. The study was conducted at Cheongju National University of Education, Korea, under contrasting conditions between sunny (Site A) and shaded (Site B) areas on P. mume trees. Over three days, under varied weather, photosynthetic photon flux density (PPFD) and SPAD measurements were collected using a SPAD-502 plus chlorophyll meter and a smartphone PPFD meter application. The SPAD values of the 60 leaves were measured in triplicate for each tree. The results indicated that trees in sunny locations consistently exhibited higher SPAD values than those in shaded areas, implying greater photosynthetic efficiency. Moreover, leaves positioned higher in the canopy showed increased photosynthetic efficiency under different light conditions, underscoring the significance of leaf placement and light environment in photosynthetic optimization. Despite the daily sunlight variability, these factors maintained a consistent influence on SPAD values. This study concludes that optimal leaf positioning, influenced by direct sunlight exposure, significantly enhances photosynthetic efficiency in P. mume. These findings highlight the potential of integrating smart farming techniques, especially open-field smart farming technology, to improve photosynthesis and, consequently, crop yield and efficiency. The findings also highlight the need for further exploration of environmental factors affecting photosynthesis for agricultural advancement.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제24권6호
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• pp.335-339
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• 2001

The dynamic model was developed to simulate the photosynthetic rate of Phragmites communis stands in coastal ecosystem. The model was composed of the compartments of both climatic and biological variables. The former were photosynthetic photon flux density(PPFD), daily maximum- and minimum-temperature. The latter were combinations of the specific physiological responses of plant organs with the biomass of each organs. The PPFD and air temperature were calculated and using those values, gas exchange rate of each plant organ was calculated at every hour. The carbon budget was constructed using the modelled predictions. Analysis of annual productivity and fluxes showed that yearly gross population productivity, yearly population respiration and yearly net population productivity were 33.4, 21.3 and 12.1 $CO_2ton{\cdot}ha^{-2}{\cdot}yr^{-1}$, respectively. The final result was tested over two stands, produced promising predictions with regards to the levels of production attained. The model can be used to determine production potential under given climatic conditions and could even be applied to plant canopies with analogous biological characteristics.

• 한국조경학회지
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• 제32권4호
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• pp.1-6
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• 2004

This study was carried out to investigate the effects of light intensities on the growth and net photosynthesis of Piper kauzura under different shading levels : 0％, 50％, 70％ and 90％ of sunlight. Mortality rate was lowest under a 70％ shading level but 0％ and 90％ shading levels were about 46％ and 53％ each respectively. Plant height was shorter and leaf size was smaller and yellowish under a 0％ shading level but increased when light intensity was decreased. However, under a 90％ shading level, growth of Piper kauzura was inferior to other treatments. Top fresh weight was about 11.24g under a 50％ shading level and about two times higher than that observed in about 6.6g under a 90％ shading level. Root fresh weight was about 7.7g under a 0％ shading level and was about two times higher than that showed in about 3.84g and 3.64g under 90％ and 70％ respectively. Total chlorophyll content and chlorophyll a/b rate were increased when light intensity was decreased. Net Photosynthesis achieved the highest under a 70％ shading level and maximum photosynthetic photon flux density was 150 molㆍm/sup -2/ㆍs/sup -1/. Therefore, growth of Piper kauzura was good under 50∼70％ shading, Meaning that it is an indoor plant that could be highly utilized.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2000년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.340-345
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• 2000

This study was carried out to analyze the light and thermal environment in model greenhouse using infrared absorption film as shading screen and to compare with the case of no shading and using general shading screen such as aluminum foil-backed film, black polyethylene film and thermal blanket. PPFD(photosynthetic photon flux density) of inside the model greenhouse under infrared absorption film was increased by 22% than under general shading screen on the average. And temperature of inside air under infrared absorption film was 2$^{\circ}C$ lower than under general shading screen on the average. So, it is expected that infrared absorption film is useful as shading screen.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.1474-1479
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• 2012

회전형 스마트 조명 제어시스템은 작물 재식판에 위치한 작물들에게 필요한 광을 회전하며 공급하는 시스템이다. 기존 식물공장은 무수히 많이 설치되는 LED와 형광등과 같은 조명장치에 따라 고가의 초기 조명 시스템 설치비용이 발생 된다. 이에 본 논문은 비교적 적은 양으로 설치된 조명장치를 회전시키는 시스템을 개발하였으며, 식물이 생장하는데 필요한 광량과 광속, 광양자속 밀도(PPFD)를 계산하였다. 조명 시뮬레이션 프로그램 Relux와 시제품을 이용한 실험을 통하여 조명 모듈의 각도 변화와 블레이드의 회전속도 변화에 따른 측정 영역에서의 광량의 차이를 비교하고 분석하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제25권4호
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• pp.294-301
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• 2016

참외 육묘 시설 내에서 우수한 품질의 모종을 생산하기 위한 LED 광원의 이용 가능성을 검토하기 위해 접목 활착 후 20일 동안 광원과 광도를 달리하여 묘소질과 정식 후 생육을 비교하였다. 광원은 청색광(B), 적청색 혼합광원(RB3, RB7)을 이용하였고, 광도(PPFD)는 50, 100, $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 처리하였다. 조명시간은 일출(7:30) 전 2시간과 일몰(17:30) 후 2시간씩 하루에 총 4시간을 처리하는 일장연장법을 이용하였다. 참외 지상부의 생장지표인 접수 길이와 줄기직경은 청색광의 비율이 높을수록 길어지고 굵어지는 경향을 나타내었다. 적청색혼합광원(RB3)이 다른 광원들에 비해 건물률과 조직의 충실도가 높은 경향이었다. 광합성률은 적색광의 비율이 높을수록 증가하였으며, RB7 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 처리구에서 $5.44{\mu}molCO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 가장 높았다. 정식 후 RB3 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 처리구의 초장이 132.3cm로 가장 길었고, 마디수가 22.7개로 가장 많았으며 개화율도 75%로 가장높았다. 청색광(B) 단독으로 처리한 것보다는 적청색 혼합광원(RB3)으로 처리한 것이 묘소질을 양호하게 하였고, 광도를 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 높이는 것이 우량묘 생산에 유리할 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.249-257
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• 2017

배초향은 항동맥경화나 항박테리아의 특성을 가지는 한약재에 널리 사용되는 영년생 약용식물이다. 연구의 목적은 수경재배에서 배양액의 종류와 PPFD값에 따른 배초향의 생장 및 항산화 물질의 변화를 조사하는 것이다. 배초향은 주야간 16:8 시간의 일장조건에서 150과 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건과 일본원시(HES), 서울시립대(UOS), 유럽채소연구소(EVR), 오오츠카 배양액(OTS)을 이용하여 6주간 재배하였다. OTS 배양액조건에서 자란 배초향의 지상부 및 지하부 건물중은 다른 배양액 처리구와 비교하여 유의적으로 높았다. 배초향의 틸리아닌 함량은 OTS 처리에서 가장 높았으며 다음으로 EVR, HES, UOS 순서로 낮아졌다. 총 아카세틴의 함량은 EVR처리에서 가장 높았으나 OTS처리와는 유의적 차이를 보이지 않았다. 또한 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건에서 자란 배초향은 PPFD 150처리구와 비교하여 유의적으로 생체중과 건물중이 증가하였으며 기능성 물질은 틸리아닌과 아카세틴의 함량도 높았다. 본 연구는 수경재배 방식을 이용하여 식물공장에서 배초향을 재배할 경우 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건과 OTS 배양액 조건에서 경제적인 광원조건으로 최적 바이오매스 생산량과 틸라아닌과 아카세틴의 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 제안한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권1호
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• pp.23-28
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• 2009

이전 실험에서 결정된 생육 단계별 최적 환경조건을 평가하기 위한 4가지 처리는 다음과 같았다: 생육 단계별 최적 환경 조건을 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic optimum condition with growth stage (POG)), 생육 단계별 평균 광합성 광량자속 밀도(photosynthetic photon flux density(PPFD))와 $CO_2$ 농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with average PPFD and $CO_2$ of POG(PCA)), 생육 단계별 최대 PPFD와 $CO_2$농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with maximum PPFD and $CO_2$ of POG(PCM)) 그리고 대조군으로 3%의 당을 포함한 광혼합 영양배양(photomixotrophic conventional condition with 3% sucrose(PMC)). 실험 결과 각 생육 단계별 환경제어(POG)는 기내에서 배양된 감자 소식물체의 모든 생육 관련 항목에서 유의적 증진을 유도하였다. 또한 단위 건물중 당 소비된 전력과 $CO_2$는 모든 처리 중 POG에서 가장 낮았다. 기외 이식 이후에도 POG에서 생산된 감자 묘는 PMC에서 자란 감자 묘와 전체적으로 큰 차이 없이 왕성한 생육을 유지하였다. 특히 POC는 기존 광혼합 영양방식(PCM)과 비교했을 때 기외 이식전과 이식 후 20일째 각각 4.7배와 3.8배 높은 건물중을 기록하였다. 따라서 POG와 같은 생육 단계별 환경 조절을 통한 광독립 영양 미세 증식 방법은 에너지 절감 효과와 함께 무균의 건강한 감자 묘의 생산에 효과적이었다.