• 생물환경조절학회지
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• 제27권2호
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• pp.132-139
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• 2018

작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, $CO_2$ 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 $CO_2$ 농도($600-2,200{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$)와 5단계의 광조건($60-340{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버($1.0{\times}0.8{\times}0.5m$) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 $R^2$는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 $R^2$는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델이 광도, $CO_2$ 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최적의 광도와 $CO_2$ 농도를 결정하는 데 도움이 될 것으로 생각된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제26권4호
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• pp.268-275
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• 2017

광도와 온도 같은 환경 요인에 의해 광합성 속도가 변화하기도 하며, 생육 시기에 따른 광합성 효율의 변화가 수반되기도 한다. 본 연구에서는 흑로메인 상추(Lactuca sativa L., Asia Heuk romaine)를 이용하여 광도와 온도, 생육 시기에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 두 모델을 구축하고 비교하는 것을 목표로 하였다. 군락 광합성은 정식 후 4, 7, 14, 21, 28 일차 상추를 아크릴 챔버($1.0{\times}0.8{\times}0.5m$)에 넣어 측정하였으며, 이 때 챔버 내부의 온도는 $19^{\circ}C$에서 $28^{\circ}C$까지 변화시켰고 광원은 LED를 이용하여 50에서 $500{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$까지 변화시키며 실험하였다. 챔버 내부의 초기 이산화탄소 농도는 $2,000{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 설정하였으며, 시간에 따른 이산화탄소 농도의 변화율을 이용하여 군락 광합성 속도를 계산하였다. 각 환경요인을 표현하는 3개 식을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 온도와 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정된 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과 단순곱 모델은 0.849의 $R^2$ 값을 나타내었으며, 수정된 직각쌍곡선 모델은 0.861의 $R^2$ 값을 나타내었다. 수정된 직각쌍곡선 모델이 단순곱 모델에 비해 환경 요인(광도, 온도), 생육 요인(생육 시기)에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 모델인 것으로 판단하였다.

• 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.

• 한국잡초학회지
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• 제30권1호
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• pp.43-49
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• 2010

본 시험은 2008년에 경상북도 농업기술원 벼 재배포장에서 최근 담수직파답에서 제초제 저항성 잡초로 가장 문제시 되고 있는 잡초 중 올챙이고랭이를 대상으로 잡초 밀도별 벼와의 경합력을 구명하고 Rectangular hyperbola 모델을 기초로 잡초의 밀도에 따른 쌀 수량 감소를 예측하여 경제적인 방제 필요수준을 구명하고자 실시하였다. 잡초를 완전 방제 했을 경우를 가상한 벼 수량은 올챙이고랭이에서 10a당 466kg으로 피의 457kg보다 다소 높았으며, 벼와 잡초의 경합력은 올챙이고랭이에서 0.00188로 피의 0.02402 보다 낮았고, 수량 예측식은 올챙이고랭이가 y = 466/(1+0.00188x), $R^2$ = 0.933, 피가 y = 458/(1+0.02402x), $R^2$ = 0.973로 나타났다. 제초제 구입 비용을 10a당 12,492원, 제초제 살포 인건비를 9,936원, 쌀의 가격을 kg당 2,000원, 제초제 방제가 95%로 적용하여 구한 경제적 피해 한계 밀도는 잡초 완전 방제시 수량이 10a당 466kg이고 잡초 1본당 수량 감수정도가 0.001884인 올챙이고랭이는 평방미터당 13.4본, 잡초 완전 방제시 수량이 458kg이고 잡초 1본당 수량 감수 정도가 0.02402인 피는 평방미터당 1.07본이었다.

• 한국잡초학회지
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• 제32권3호
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• pp.188-194
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• 2012

본 연구는 벼에 대한 물달개비, 벗풀의 경합에 따른 수량피해 예측과 경제적인 잡초관리를 위한 방제필요밀도를 구명하고자 하였다. 수원, 익산, 나주와 대전지역에서 얻어진 성적을 종합한 예측모델식에 따르면 논에서 물달개비의 경합력은 대전 0.0007445, 수원 0.0005713, 익산 0.000988, 나주에서 0.0008846으로 추정되었다. 벗풀의 경합력은 나주 0.001611에서 익산에서 0.002437의 범위를 보였다. 초종별 평방미터당 요방제 필요밀도는 물달개비는 중기제초제 처리시 22에서 39본으로, 벗풀은 8.8본에서 12.9본으로 추정되었다.

• 한국잡초학회지
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• 제30권4호
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• pp.390-395
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• 2010

콩재배시 발생하고 있는 기생잡초인 미국실새삼의 발생밀도가 콩 수량에 미치는 영향을 정량화하고 이들 경합에 의한 콩의 피해를 예측하여 콩 재배시 효율적인 잡초방제체계 관리정보를 제공하기 위하여 수행한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 미국실새삼의 발생밀도가 높아지더라도 콩의 생육초기에는 경장과 분지수에는 크게 영향을 미치지 않았으나 생육후기로 갈수록 감소하는 경향을 나타내었고 식물체 건물중, 백립중, 협수에서 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며 콩에 미치는 피해정도는 협수> 백립중> 건물중> 분지수> 경장 순으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 미국실새삼 경합밀도가 1~48본 $m^{-2}$일때 콩 수량은 각각 80.3~99.7%의 수량감소를 보였으며, 미국실새삼 경합밀도별로 조사된 콩의 수량 자료에 따른 콩 수량 예측 모델은 Y = 274.6783/(1+4.3522X), $R^2=0.999$였으며 50% 수량감소를 유발하는 미국실새삼의 잡초밀도는 $m^2$당 0.23개로 추정되어 콩 재배지에 발생시 심각하게 피해를 줄 잡초로 예상된다. 생산 및 증수비용을 고려한 콩밭 미국실새삼의 경제적 피해한계 밀도 수준은 $m^2$당 0.004개로 예측할 수 있었으며 이보다 발생밀도가 많을 경우에는 잡초를 방제하는 것이 경제적으로 유리할 것으로 사료된다.

• 한국잡초학회지
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• 제32권1호
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• pp.44-51
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• 2012

본 시험은 2010년 경상북도 농업기술원 벼 시험재배 포장에서 잡초발생 예찰 시스템 구축의 일환으로 최근 담수 직파답이 늘어나면서 벼 재배시 문제잡초인 피와 너도방동사니를 대상으로 잡초 밀도별 벼와의 경합력을 구명하고 Rectangular hyperbola 모델을 기초로 잡초의 밀도에 따른 쌀 수량 감소를 예측하고 경제적인 방제 필요수준을 구명하고자 본 시험을 실시하게 되었다. 피와 벼와의 밀도 경합에 따른 쌀수량 예측식은 y=507kg/(1+0.001734x), $R^2$=0.867이고, 너도방동사니는 y=560kg/(1+0.001883x), $R^2$=0.933으로 나타났다. 표 6은 재료 및 방법에 제시한 바와 같이 Cousens(1987)에 의해 개발된 계산식(2)을 이용하여 벼와 잡초와의 경합에 있어서 당해연도 경제적 한계 허용밀도를 산출하여 나타내었다. 그 결과, 제초제 구입비용은 ha당 150,280원(2010년)이었고, 제초제를 살포하는데 소요되는 인건비 등은 ha당 99,360원, 쌀의 kg당 가격은 1,605원, 제초제의 방제가는 95%로 적용하였을 때 경제적 한계 허용 밀도는 잡초 완전 방제시 쌀 수량이 5.07톤이고 1본당 수량 감수 정도가 0.001734인 피는 평방미터당 2.3본, 잡초 완전 방제시 쌀 수량이 5.60톤이고 1본당 수량 감수 정도가 0.001883인 너도방동사니는 평방미터당 15.5본이었다. 이와 같은 결과로 볼때 잡초의 벼에 대한 경합력이 높을수록 경제적 한계 허용 밀도의 본수는 줄어들었고, 경합력이 낮았던 잡초는 경제적 한계 허용 밀도의 본수가 증가되는 경향이었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권4호
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• pp.279-285
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• 2019

작물의 일중 광합성량을 정확하게 추정하기 위해서는 일중 태양의 위치 변화에 따른 작물의 정확한 수광량 변화를 정확하게 예측해야 한다. 그러나, 이는 많은 시간, 비용, 노력이 소요되며, 측정의 어려움이 수반된다. 현재까지 다양한 모델링 기법이 적용되었으나 기존 방식으로는 정확한 수광 예측이 어려웠다. 본 연구의 목적은 파프리카의 3차원 스캔 모델과 광학 시뮬레이션을 이용하여 일중 시간 별 캐노피 수광 분포와 광합성 속도의 변화를 예측하는 것이다. 휴대용 3차원 스캐너를 이용하여 온실에서 재배되는 파프리카의 구조 모델을 구축하였다. 주변 개체의 유무에 따른 캐노피 수광 분포의 변화를 보기 위하여 작물 모델 별 간격을 60cm로 $1{\times}1$, $9{\times}9$ 정방형 배치하여 광학 시뮬레이션을 수행하였다. 광합성 속도는 직각쌍곡선 모델을 이용하여 계산하였다. 3차원 파프리카 모델 표면의 수광 분포는 오전 9시, 정오, 오후 3시의 태양 각도에 따라 서로 다른 양상을 보였다. 캐노피 총 수광량은 $9{\times}9$ 배치로 주변 개체 수가 늘어남에 따라 감소하였고, 태양 고도가 가장 높은 정오에서의 감소율이 가장 적었다. 캐노피 광합성 속도와 $CO_2$ 소모량 역시 수광량과 비슷한 양상을 보였으나 작물 상단부 엽의 광합성 속도 포화로 인해 수광량 변화에 비해 적은 감소율을 보였다. 본 연구에서는 파프리카의 3차원 스캔 모델과 광학 시뮬레이션을 이용하여 가상 환경 조건에서의 캐노피 수광과 광합성 분포를 분석할 수 있었으며, 이는 추후 다양한 재배 조건에서 작물 수광량과 광합성 속도를 예측하는 데에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.