• 한국토양비료학회지
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• 제46권4호
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• pp.245-252
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• 2013

Leaf area index (LAI) is important in explaining the ability of crops to intercept solar energy for biomass production, amount of plant transpiration, and in understanding the impact of crop management practices on crop growth. This paper describes a procedure for estimating LAI as a function of image-derived vegetation indices from temporal series of RapidEye imagery obtained from 2010 to 2012 using empirical models in a rice plain in Seosan, Chungcheongnam-do. Rice plants were sampled every two weeks to investigate LAI, fresh and dry biomass from late May to early October. RapidEye images were taken from June to September every year and corrected geometrically and atmospherically to calculate normalized difference vegetation index (NDVI). Linear, exponential, and expolinear models were developed to relate temporal satellite NDVIs to measured LAI. The expolinear model provided more accurate results to predict LAI than linear or exponential models based on root mean square error. The LAI distribution was in strong agreement with the field measurements in terms of geographical variation and relative numerical values when RapidEye imagery was applied to expolinear model. The spatial trend of LAI corresponded with the variation in the vegetation growth condition.

• 원예과학기술지
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• 제32권2호
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• pp.165-170
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• 2014

본 연구는 완전제어형 식물공장에서 선형 지수 함수를 이용하여 재식거리($15{\times}10$, $15{\times}15$, $15{\times}20$, $15{\times}25$cm)에 따른 씀바귀의 생육과 수량 모델을 개발하고자 수행되었다. 개체당 건물중은 25cm 처리구가 가장 높았으며, 10cm 처리구가 가장 낮았다. 단위면적당 건물중으로 보면 15cm 처리구가 가장 높았으며, 25cm 처리구가 가장 낮았다. 따라서 씀바귀 생육을 위한 적정 재식밀도와 재식거리는 각각 44 plants/$m^2$와 $15{\times}15$cm였다. 정식 후 일수에 따른 건물중의 변화 곡선은 선형 지수적인 형태를 보였으며, 재식거리에 따른 선형 지수 형태를 이용하여 모델식을 예측할 수 있었다. 개체당 건물중과 개체당 생체중과의 관계는 재식거리와는 무관하게 직선적인 관계를 보여, 건물중 예측으로 생체중도 예측할 수 있었다. 선형 지수 함수식에서 작물생장율과 상대생장율, lost time는 쌍곡선 형태를 보였다. 씀바귀의 광사용효율는 $4.3-6.1g{\cdot}MJ^{-1}$였다. 재식거리에 따른 씀바귀의 생육과 수량은 선형 지수 함수식으로 정확하게 예측할 수 있었다. 결론적으로, 선형 지수 함수는 완전제어형 식물 공장에서 씀바귀의 생육과 수량을 예측하는데 유용한 함수였으며, 생육과 수량 모델을 개발할 수 있었다.

• 원예과학기술지
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• 제32권4호
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• pp.493-498
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• 2014

본 연구는 완전제어형 식물공장에서 선형 지수 함수를 이용하여 common ice plant의 생육과 수량 모델을 개발하고자 수행되었다. 식물공장 유형은 완전제어형 식물공장형태로 인공광원은 삼파장 형광등을 사용하였으며, 광주기는 12시간 일장주기였다. 광도는 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 조절하였다. 수경재배시스템은 3단으로 구성된 박막수경(NFT)시스템이었다. 식물공장내 온도, 상대습도와 이산화탄소 농도는 ON/OFF 제어하였다. 선형 지수 함수를 사용한 common ice plant의 정식 후 일수, 적산온도 및 적산일사량에 따른 엽면적, 단위 면적당 지상부 생체중과 건물중 및 광사용효율은 선형 지수적인 형태들을 보였다. 개체당 지상부 생체중과 개체당 지상부 건물중간의 관계는 직선적인 관계를 보였으며, 정식 후 30일째 common ice plant의 광사용효율(light use efficiency)은 $3.3g{\cdot}MJ^{-1}$이었다. 결론적으로, 선형 지수 함수는 완전제어형 식물공장에서 common ice plant의 생육과 수량을 정량적으로 예측하는데 유용한 함수로 사용될 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권6호
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• pp.597-609
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• 2012

Leaf area index (LAI) is important in explaining the ability of the crop to intercept solar energy for biomass production and in understanding the impact of crop management practices. This paper describes a procedure for estimating LAI as a function of image-derived vegetation indices from temporal series of IKONOS, Landsat TM, and MODIS satellite images using empirical models and demonstrates its use with data collected at Missouri field sites. LAI data were obtained several times during the 2002 growing season at monitoring sites established in two central Missouri experimental fields, one planted to soybean (Glycine max L.) and the other planted to corn (Zea mays L.). Satellite images at varying spatial and spectral resolutions were acquired and the data were extracted to calculate normalized difference vegetation index (NDVI) after geometric and atmospheric correction. Linear, exponential, and expolinear models were developed to relate temporal NDVI to measured LAI data. Models using IKONOS NDVI estimated LAI of both soybean and corn better than those using Landsat TM or MODIS NDVI. Expolinear models provided more accurate results than linear or exponential models.

• 생물환경조절학회지
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• 제27권4호
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• pp.326-331
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• 2018

작물 생육 모델은 작물의 생육을 이해하고 통합하기 위해 유용한 도구이다. 완전제어형 식물공장에서 엽채류로 활용하기 위한 퀴노아(Chenopodium quinoa Willd.)의 초장, 광합성률, 생장 모델을 예측하기 위한 모델을 1차식, 2차식 및 비선형 및 선형지수 등식을 사용하여 개발하였다. 식물 생육과 수량은 정식 후 5일간격으로 측정하였다. 광합성과 생장 곡선 모델을 계산하였다. 초장과 정식 후 일수(DAT)간의 선형 및 곡선 관계를 얻었으나, 초장을 정확하게 예측하기 위한 모델은 선형 등식이었다. 광합성률 모델을 비선형 등식을 선택하였다. 광보상점, 광포화점, 및 호흡률은 각각 29, 813 and $3.4{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$였다. 지상부 생체중과 건물중은 선형관계를 보였다. 지상부 건물중의 회귀계수는 0.75 ($R^2=0.921^{***}$)였다. 선형지수 수식을 사용하여 시간 함수에 따른 퀴노아의 지상부 건물중 증가를 비선형 회귀식으로 수행하였다. 작물생장률과 상대생장률은 각각 $22.9g{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$ and $0.28g{\cdot}g^{-1}{\cdot}d^{-1}$였다. 이러한 모델들은 정확하게 퀴노아의 초장, 광합성률, 지상부 생체중과 건물중을 예측할 수 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권1호
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• pp.34-39
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• 2023

식물공장에서 생육 모델링은 안정적인 생산과 수확량을 조절하는 데 필수적일 뿐만 아니라 환경 데이터와 생육량의 관계를 비교하여 환경 조건을 제어할 수 있는 도구가 되기도 한다. 본 연구는 식물공장에서 재배하는 들깨[Perilla frutescens (L.) Britt.]에 대해 선형지수함수를 이용해 모델링하였다. 광도, 광주기, 혼합광의 비율을 각각 130μmol·m^-2·s^-1, 12/12시간, R:G:B(7:1:2)로 설정하여 정식한 후 화아분화가 발생할 때까지 12회 생육 조사하였고, 건물중과 생체중 예측을 위해 선형지수함수를 이용하여 모델링하였다. 생체중과 건물중 간의 상관계수는 가장 높은 양의 상관관계(r = 0.996)를 보였고, 생체중과의 관계에서 건물중을 제외하면 엽면적, 초장, 엽수, 마디수, 엽장, 엽폭의 순으로 높은 양의 상관관계를 나타내었다. 생육 예측을 위한 독립변수로 정식 후 일수, 엽면적과 초장을 사용하였는데, 생육 예측을 위한 적합한 독립변수로는 엽면적이었다. 다만, 생육을 예측하기 위한 파괴적인 방법 또는 비파괴적인 방법에 대해 고려해야 할 것이다. 본 연구에서 식물공장에서 들깨의 생육을 예측하기 위한 생육 모델식을 만들었다.

• 원예과학기술지
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• 제31권5호
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• pp.565-572
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• 2013

본 연구의 목적은 고압나트륨등 광원(HPS)을 조사하여 파프리카의 동적생장과 기관별 건물분배율 및 광이용효율에 미치는 효과를 구명하고자 수행하였다. 파프리카 육묘는 2010년 9월 29일에 $m^2$당 3.75주를 정식하여 2010년 12월 14일부터 HPS 광원을 실험종료일까지 하루 16시간 조사하였다. HPS 처리는 엽수를 증가시켰으나, 절간수와 엽면적에는 미비한 영향을 미쳤다. HPS 처리구의 초장은 대조구에 비해 짧았으나, 줄기당 착과수의 증가를 나타냈다. 줄기와 과실 및 총건물중은 HPS 처리구가 대조구보다 각각 28.5%, 97.1%, 67.8%를 증가시켰다. 총 건물중의 증가율 대비 엽과 줄기 생장율을 비율로 나타낸 각 기관의 건물분배율은 생육초기에 45-47%로 동일하다가 과실의 생장이 시작되는 시점에서 급격히 감소하였다. 영양생장기관으로의 건물분배율은 대조구에서 HPS 처리구보다 4% 높았다. 과실로의 평균 건물 분배율을 HPS 처리구에서 대조구에 비해 14.2% 증가하였다. 동적생장량은 지수선형함수의 최대상대생장율, 최대 절대생장율 및 손실일수로 잘 묘사할 수 있었다. 대조구에 비해 처리구의 엽의 최대절대생장율은 18.6%, 줄기는 74.7%, 과실은 143.5%가 증가하는 것으로 추정되었다. 총 건물중에 대한 광이용효율(LUE)은 HPS 처리구에서 $4.90g{\cdot}MJ^{-1}$로 대조구의 $3.84g{\cdot}MJ^{-1}$ 높았으며, 영양생장기관의 LUE는 HPS 처리구가 $1.56g{\cdot}MJ^{-1}$로 대조구의 $1.61g{\cdot}MJ^{-1}$보다 약간 낮았으며, 과실 생산에 대한 LUE는 처리구가 $3.34g{\cdot}MJ^{-1}$로 대조구 $2.23g{\cdot}MJ^{-1}$보다 49.8% 증가하였다. 처리간 총 건물중의 LUE의 차이는 HPS 처리구의 과실생산에 대한 LUE가 높았기 때문에 발생되었다.