Quantitative Measurement of Carbon Dioxide Consumption of a Whole Paprika Plant (Capsicum annumm L.) Using a Large Sealed Chamber

This study was carried out to clarify precise $CO_2$ demands of paprika plants (Capsicum annumm L.) by measuring photosynthesis rates of the leaves in high, low positions, and the $CO_2$ consumption of a whole plant in a large sealed chamber. A photosynthesis measuring system (LI-6400) was used to measure the photosynthetic rates of the leaves located in different positions. A large sealed chamber that can control inside environmental factors was developed for measuring $CO_2$ consumption by a whole paprika plant. With increase of radiation, photosynthetic rates of the leaves in higher position became larger than those in lower position. The $CO_2$ consumption by the plant was estimated by using decrement of $CO_2$ concentration from initial level of 1500 ${\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$ in the chamber with increase of integrated radiation. A regression model for estimating $CO_2$ consumption by the plant (leaf area = 7,533.4 $cm^2$) was expressed with integrated radiation (x) and was suggested as $y=-0.06234+3.671^*x/(2.589+x)$ ($R^2=0.9966^{***}$). The photosynthetic rate of the whole plant measured in the chamber was 3.4 ${\mu}mol\;CO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ under 300 ${\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ light intensity, which is in-between photosynthetic rates of the leaves in high and low positions. For this reason, some differences between required and supplied $CO_2$ amounts in greenhouses might occur when depending too much on photosynthetic rates of leaves. Therefore, we can estimate more accurately $CO_2$ amount required in commercial greenhouses by using $CO_2$ consumption model of a whole plant obtained in this study in addition to leaf photosynthetic rate.

대형 밀폐 챔버를 이용한 파프리카(Capsicum annumm L.) 개체의 이산화탄소 소비량 측정 및 정량화

파프리카의 상하위엽의 광합성 속도 차이를 측정하고, 광합성 측정용 챔버를 이용한 광합성량 측정치와의 차이를 비교하여 보다 정밀한 파프리카 생육시의 $CO_2$ 요구도를 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 광합성측정장치(LI-6400)를 이용하여 위치 별 파프리카의 광합성속도를 측정하였다. 또한 파프리카 개체의 $CO_2$ 소모량의 정량화를 위하여 환경조절이 가능한 밀폐 챔버를 제작하고, 챔버 내부의 $CO_2$ 농도의 감소량을 측정하여 식물이 이용한 $CO_2$를 정량화하였다. 파프리카의 상위엽과 하위엽에서 광도증가에 따른 광합성 속도 상위엽에서 증가량이 상대적으로 크게 나타났다. 제작한 챔버 내부의 $CO_2$ 농도를 $1,500{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$ 수준으로 설정한 후, 일사량 변화에 따른 챔버 내부의 $CO_2$ 농도를 이용하여 식물체에 의해 소모된 양을 계산하였다. 엽면적이 $7,533.4cm^2$인 파프리카의 경우, 적산광(x)에 따른 $CO_2$ 소모량은 다음과 같은 광합성량 추정 모델식으로 추정되었다: $y=-0.06234+3.671^*x/(2.589+x)$ ($R^2=0.9966^{***}$). $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 광도범위에서 챔버를 이용한 파프리카의 광합성속도는 $3.4{\mu}mol\;CO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 이었고, 상위엽과 하위엽에서의 광합성 측정기에 의한 데이터와 비교하여 중간 값을 나타내었다. 따라서 실제 대규모 농가에서 단위엽의 광합성 측정에 의하여 $CO_2$ 시비량을 계산하면 실제 필요량과 공급량 간에 큰 차이가 발생할 수 있다. 따라서 엽 광합성속도 이외에도 본 연구에서와 같이 챔버를 이용하여 파프리카 식물체 개체가 소비하는 $CO_2$량을 정량화한다면 상업용 온실에 필요한 $CO_2$ 시비량을 정확하게 추정할 수 있다.