Effect of Soil Water Content on Growth, Photosynthetic Rate, and Stomatal Conductance of Kimchi Cabbage at the Early Growth Stage after Transplanting

The objectives of this study were to determine the impact of soil water content on the growth, stomatal conductance, and photosynthesis of Kimchi cabbage and to evaluate proper parameters for development of growth models. There were five levels of irrigation amount treatments (0, 200, 300, 400, and 500 mL/d/plant) and those were commenced at one day after transplanting (DAT). We measured soil water content, stomatal conductance, photosynthesis characteristics, and the A-Ci curve. The growth of Kimchi cabbage as affected by irrigation amount was evaluated at 38 days after transplanting, however, the growth with 0 and 200 mL/d/plant irrigation amount treatments measured at 29 DAT. The relationship between soil water content and stomatal conductance was highly correlated ($r^2=0.999$) and the function represented by y = 6097.4x - 4.2984. The stomatal conductance of Kimchi cabbage leaves showed $300mmol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ when the soil water content was below $0.05m^3/m^3$. The stomatal conductance was rapidly decreased by scarcity of soil moisture. A-Ci curve indicated normal curve in fully irrigation treatment (500 mL/d/plant), however, $CO_2$ couldn't diffuse through the intercellular Kimchi cabbage leaves treated with 0 mL/d/plant. The dry weight of full irrigation treatment was greater approximately 6.8 times than that of deficit irrigation (0 mL/d/plant). In addition, leaf area index showed a logarithmic function (y = 16.573 + 3.398 ln x) with soil water content and that of R-squared represents 0.913. Results indicated that the soil water content was highly correlated with stomatal conductance and leaf area index. Indeed, the scarcity soil moisture reduced photosynthesis and retarded growth.

정식 후 초기 생장기 배추의 생장, 광합성 속도 및 기공전도도에 미치는 토양수분의 영향

본 연구는 정식 후 토양의 수분 함량에 따른 배추의 생장과 토양 수분에 따른 배추의 생리 반응 모델 개발을 위한 유효 매개변수를 알아보고자 수행되었다. 처리는 5개 수준으로 각각 0, 200, 300, 400 및 500mL/d/plant로 매일 1회 관수하여 토양 수분 함량 차이로 구분하였다. 토양수분과 기공전도도를 정식 후 10일부터 6일 간격으로 총 5회 측정하였으며(단, 0과 200mL/d/plant 처리구는 총 3회 측정), 광합성기구 활성을 알아보고자 정식 후 25일에 충분히 관수된 처리구(500mL/d/plant)와 결핍 처리구(0mL/d/plant)에서 이산화탄소 포화 곡선을 작성하였고, 정식 후 38일에 생장을 조사하였다(단, 관수량 처리구 0과 200mL/d/plant는 위조되어 정식 후 29일에 생장 조사함). 토양수분과 배추의 기공전도도는 밀접한 관계가 있었으며($r^2=0.999$), 직선의 정의 상관관계로 y = 6097.4x - 4.2984였다. 충분히 관수된 배추의 이산화탄소 포화곡선은 정상적인 포화 곡선을 보였으나, 토양수분이 극도로 결핍된 배추는 체내로 이산화탄소가 확산되어 들어가지 않으며, 광합성 속도도 약 $6.5{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 미만으로 급격히 감소하였다. 충분히 관수된 처리구(500mL/d/plant)에 비하여 토양 수분 결핍구(0mL/d/plant 처리)에서는 약 6.8배 이상 건물생산량이 감소하였다. 그리고 토양의 수분 함량에 따라 엽면적 지수가 로그함수적(y = 16.573 + 3.398 ln x)으로 증가하였고, 결정 계수 $r^2=0.913$로 높은 상관 관계가 있었다. 결과적으로, 정식초기의 토양 수분 함량이 결핍되면 배추의 생장이 지연되며, 광합성 속도와 기공전도도가 낮아지는 것으로 밝혀졌다. 또한, 토양수분 함량과 배추 생장 반응 모델을 기공전도도와 엽면적 지수를 변수로 활용하면 정확도가 우수한 모델을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.