• 제목/요약/키워드: 광합성 모델

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기능성 꾸러미 산채류 조합 선발 및 생산모델 생산성 검정 (Functional Package Wild Vegetables Combination and Production Model Productivity Test)

  • 염규생;문정섭;안송희;기세현;정동춘
    • 한국자원식물학회:학술대회논문집
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    • 한국자원식물학회 2020년도 추계국제학술대회
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    • pp.71-71
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    • 2020
  • 산채는 사람에 의하여 개량 육성되어 논밭에서 재배하고 있는 농작물과 달리 자연 그대로 산야에서 자생하는 식물 중 식용으로 가능한 것을 말한다. 산채류의 이용형태별 생산가능시기는 3~5월의 생채 생산과 6~7월의 건채 생산으로 소비자의 기호에 부합하는 신선 생채의 소비한계는 제한되어 있기 때문에 재배유형별 생채 수량검정을 통해 수확시기 연장 및 재배품목을 다양화 시킬 필요 있다. 따라서 본 시험은 재배가능한 산채류를 수집하고 기능성 분류를 통한 꾸러미 산채 조합을 구성하였고 조합된 산채류 들에 대한 생산성 검정을 위해 해발 500m의 전라북도 농업기술원 허브산채시험장에서 2018년 5월 말 갯기름나물 등 15 종을 정식하여 각 작물의 생육특성, 수확한계기 등을 조사하였다. 기능성 분류 결과 항당뇨, 항고지혈증, 항비만, 항혈전, 항염증 총 5가지 조합을 구성하였다. 산채류별 광합성특성 조사결과 돌단풍, 개미취, 섬쑥부쟁이, 질경이, 갯기름나물, 참취의 적정광량은 600~800 μmole/m2/s이였고 눈개승마, 어수리, 참당귀는 400~500 μmole/m2/s, 곤달비, 곰취, 단풍취는 200~300 μmole/m2/s이였다. 기능성 꾸러미 산채류 지상부 생육특성 결과 갯기름나물, 질경이, 참취, 곤달비 섬쑥부쟁이 등이 생육이 우수하였다. 수량성은 섬쑥부쟁이 1,694.6kg/10a로 가장 높았으며, 갯기름나물 1,673.4kg/10a, 참취 1,521.3kg/10a, 질경이 1,398.3kg/10a, 곤달비 1,300.6kg/10a 등이 높았다. 반면 돌단풍 111.8kg/10a, 단풍취 69.5kg/10a, 우산나물 25.4kg/10a로 아주 낮은 수량성을 보였다. 산채류 출현기는 산마늘이 2월 7일로 가장 빨랐으며 대부분 산채류들이 2월 11일에서 2월 25일에 출현하였고 단풍취, 우산나물이 3월 6일로 늦은 출현기를 보였다. 기능성 꾸러미 생채 수확가능 시기는 3월 상순부터 6월 하순까지 가능하였고 수확기간은 섬쑥부쟁이 117일, 두메부추 109일, 어수리 102일, 참당귀 102일로 길었고 돌단풍, 산마늘, 눈개승마, 우산나물은 생채 수확가능 시기가 짧았다. 건나물 수확기간은 돌단풍, 눈개승마는 3월부터 6월까지 가능하였고, 대부분의 산채류들이 5월부터 10월까지고 산마늘과 우산나물은 건나물을 생산할 수 없었다. 산채류 기능성 꾸러미별 생채 조합 가능 시기는 항당뇨는 3월 중하순, 항고지혈증은 3월 중순, 항비만은 3월 하순, 항혈전 3월 하순, 항염증은 3월 중하순으로 조사되었다.

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국지예보모델과 위성영상을 이용한 극상림 플럭스 관측의 공간연속면 확장 및 우리나라 산림의 일일 탄소흡수능 격자자료 산출 (Gridded Expansion of Forest Flux Observations and Mapping of Daily CO2 Absorption by the Forests in Korea Using Numerical Weather Prediction Data and Satellite Images)

  • 김근아;조재일;강민석;이보라;김은숙;최철웅;이한림;이태윤;이양원
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제36권6_1호
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    • pp.1449-1463
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    • 2020
  • 최근 지구온난화에 따른 기후변화 문제의 심각성이 커지면서 국가 온실가스 배출량을 상쇄시킬 수 있는 산림의 탄소흡수에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 기후변화협약에 따라 국가의 산림 탄소흡수량을 국지적인 수준에서 과학적이고 정밀하게 산출할 것이 요구되고 있다. 본 연구에서는 위성영상과 일기상 자료를 함께 활용함으로써 산림 광합성의 민감한 일변화를 반영하고, 안정된 산림으로서 대표성을 가지는 광릉숲(Gwangneung Forest) 극상림(climax forest)의 플럭스관측 자료를 참조하여 GPP(gross primary production) 재현 모델을 수립하고, 수종 및 임령에 따른 탄소흡수량 조견표를 적용하여, 우리나라의 국지지역에 최적화된 Tier 2.5 수준의 일일 탄소흡수능 격자자료를 산출하였다. 2013년 1월 1일부터 2015년 12월 31일까지 1,095일간의 실험에서, 일일 기준탄소흡수능(reference amount of CO2 absorption, RACA) 산출 모델은 상관계수 0.948의 높은 정확도를 나타냈으므로, 향후 Tier 3 수준의 일일 실제탄소흡수능(actual amount of CO2 absorption, AACA)을 정확히 산출하기 위해서는 장기간의 상세산림조사 자료와의 결합이 필요할 것이다.

RCP 시나리오에 따른 미래 전지구 육상탄소순환 변화 전망 (Future Changes in Global Terrestrial Carbon Cycle under RCP Scenarios)

  • 이철;부경온;홍진규;성현민;허태경;설경희;이조한;조천호
    • 대기
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    • 제24권3호
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    • pp.303-315
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    • 2014
  • HadGEM2-CC 모델에서의 $CO_2$ 농도증가에 대한 RCP 시나리오의 결과는 21세기 말 전 지구 연평균 기온과 강수 증가가 전망되고 이에 따라 식물의 생산량 및 호흡량 증가가 전망된다. 20세기 말 일차생산량(GPP와 NPP), 호흡량, LAI가 21세기 말 기온 증가에 따라 증가하는 점은 기존의 Shao et al. (2013)와 유사하였다. 특히 이전 연구와 유사하게 21세기 말 일차생산량과 호흡량은 고위도보다 열대 저위도 지역에서 증가량이 더 컸다. 기온이 상승하고 강수량이 증가하면서 식생이 자라지 않던 나지 면적이 감소하였고, 이에 따른 식생 면적 증가는 식생의 생산량(GPP, NPP) 증가로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 C3 초지, 활엽수의 면적 증가가 뚜렷하였다. 이는 Beck and Goetz (2011)에서 언급한 대로 온난화에 따른 식생 면적 증가가 식생 생산성과 연관되어 $CO_2$ 흡수작용을 강화하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. Shao et al. (2013)에 따르면 21세기 말 누적 NEE는 증가가 전망되고 이는 특히 열대와 고위도 지역이 주요 흡수원으로 작용하였기 때문으로 그 원인을 설명하였다. 본 연구에서 사용된 HadGEM2-CC에서는 전 지구 평균적으로 NEE 흡수가 증가하는 경향은 동일하게 전망하며, 이는 열대보다는 북반구 고위도지역인 유라시아와 북미 대륙에서 증가한 흡수가 그 원인으로 분석되었다(Fig. 8). 앞서 Mynenl et al. (1997)에 따르면 기온상승에 따라 식생의 광합성활동, 생장시기 길이와 시작시기의 당겨짐을 보고하였다. 본 연구 실험에서도 이와 유사하게 미래에 기온 상승에 따라 식생 성장 기간이 길어지고 LAI도 증가하며 식생 지대가 점차 고위도로 북상할 것을 전망하였다(Figs. 5, 12b). 이에 따라 육상 생태계의 $CO_2$ 흡수량은 20세기 말보다 21세기 말에 증가하였고 우리나라가 속해있는 동아시아지역($90^{\circ}E{\sim}140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$)은 기온, 강수뿐 아니라 $CO_2$ 흡수량도 같은 위도대의 전 지구 동서평균보다 크게 모의되었다. RCPs에 따른 흡수율은 21세기 중반까지는 대기 중 이산화탄소 농도 변화율과 유사한 경향을 보이는데 RCP 8.5에서는 21세기 후반에 흡수 증가율이 감소하며 이는 Liddicoat et al. (2013) 에서 보인것과 유사하다. 하지만 대기 중 $CO_2$의 증가와 식생분포 지역의 확대에도 불구하고 21세기 말 육상생태계의 순생태계흡수량은 크게 증가하지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 기온 상승이 크게 일어난 21세기 후반부터 토양 호흡의 급격한 증가로 인하여 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력은 감소한 것에 기인하였다. 향후 본 연구결과의 유의성을 확보하기 위해 다양한 모델의 자료를 추가할 필요가 있다. Shao et al. (2013)에 따르면 미래 탄소 흡수 전망에 있어 전 지구 및 위도별 모의 결과가 모델마다 매우 다양한데 이는 지면생태모형 간의 식생역학, 물리과정의 차이로 해석된다. 미래 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다른 모델의 자료를 이용한 불확실성을 정량화 하는 것이 필요하며 이는 전 지구 및 지역별 탄소 순환 이해를 높이는 데 기여할 것이다.

고압나트륨등 보광 온실의 열적 거동 및 엽온 분석 (Thermal Behavior and Leaf Temperature in a High Pressure Sodium Lamp Supplemented Greenhouse)

  • 윤승리;김진현;신민주;김동필;방지웅;정호정;안태인
    • 생물환경조절학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.48-56
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    • 2023
  • 고압나트륨등(high-pressure sodium, HPS 램프)은 작물 생육 발달에 필요한 충분한 양의 광합성유효방사를 제공하는 동시에 복사열을 통해 온실 난방 부하를 절감할 수 있어 겨울철 시설원예 보광 조명으로 널리 이용되고 있다. 그러나 겨울철에 생육 중기를 맞이하는 시설 과채류의 경우, 작물의 정단부가 복사열에 영향을 많이 받고, 캐노피 위치에 따라 엽온 차이가 증가될 수 있다. 또한 온실 기온 역시 보광등에서 발생한 열이 상부로 상승 및 정체되면서 불필요한 에너지 낭비 및 온도 불균일성 역시 심화될 수 있다. 따라서 본 연구의 목표는 CFD 열전달 해석을 통해 HPS 램프에 의한 열적 특성 및 생육 단계별 수평적 엽온 변화를 분석하고, 온실 내 수직적 기온 및 작물의 캐노피별 엽온을 측정하여, 온실 내 환경 균일성 제고 및 효과적 에너지 활용 방안을 모색하는 것이었다. 생육 초기, 중기, 및 후기를 대변하는 초장(1.0, 1.6, 2.2m)에서의 정단부 수평적 엽온을 CFD 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 또한 HPS 램프 작동 이후 수직적 기온과 캐노피 높이별 엽온을 측정하였다. 실험 결과, 보광 시 엽온과 기온 간의 차이가 커지고, 수직적 기온 역시 불균일해짐을 알 수 있었다. 생육 단계가 진전될수록, 고온의 복사열이 중심부에 집중되며, 상단부 수평적 엽온 편차가 커지고, 균일성 역시 떨어지는 것을 알 수 있었다. 열획득 모델을 통한 수치해석 결과, 보광등이 2022년12월 기간 난방부하에 약 50.1% 기여하는 것을 알 수 있었다. 평균절대오차 및 평균제곱근 오차는 생육 초기 및 생육 중기 모두0.5 이하로, 실측값과 예측값에 높은 일치도를 보였다. 수직적 기온 및 엽온 분포와 생육 단계별 수평적 엽온 분포에 관한 본 연구의 결과는 효율적 에너지 관리 및 작물 생육 발달에 관한 의사결정에 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

파풍망 종류에 따른 키위의 발아, 개화 및 과실 특성 (Budbreak, Floral Bud and Fruit Characteristics of Kiwifruit as Affected by Various Windbreaks)

  • 곽용범;김홍림;이목희;이한철;곽연식;이용복
    • 한국환경농학회지
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    • 제36권3호
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    • pp.169-174
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    • 2017
  • 태풍에 의한 조기낙엽과 같은 바람피해 예방을 위해 키위재배에서 이용되고 있는 파풍망의 종류에 따른 과수원 내 미세기상의 차이 및 과실품질과 이듬해 발아, 개화에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 국내 키위재배에서 바람피해 예방을 위해 사용되고 있는 5종류의 파풍 소재를 4.3 m 높이의 철재 하우스 골조의 지붕에 피복하였다. 파풍망 종류에 따른 과원 내 광합성유효광선(PAR) 투과량, 연평균기온 등의 미세기상과 저온요구도 충족여부 및 과실특성을 조사, 비교하였다. 모든 처리에서 4~10월 생육기에 연평균 $400{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$이상의 PAR투과율을 나타내 키위의 최대순동화율에 필요한 광량이 부족하지 않았다. 연평균 기온은 PE필름에서 파풍망에 비해 $1{\sim}2^{\circ}C$높았다. 3가지 모델에 의해 산출된 저온요구도(CU)는 파풍망 종류에 관계없이 1400 CU 이상으로 키위의 발아, 개화에 필요한 저온요구도를 충족하였다. 결과모지 눈의 발아율은 차이가 없었으며, 과중은 PE필름과 백색망 4 mm 피복처리에서 다른 파풍망보다 증가했다. 결론적으로 PAR 투과, 연평균 기온, 과중 등을 종합적으로 고려하면 PE필름과 백색 4 mm 파풍망이 키위 생산에 가장 효과적인 것으로 판단된다.

대기 중 온도 및 CO2 농도 조절에 따른 건조 스트레스와 질소 시비가 소나무의 생장 및 생리적 특성에 미치는 영향 (Effects of Drought Stress and Nitrogen Fertilization on Growth and Physiological Characteristics of Pinus densiflora Seedlings Under Elevated Temperature and CO2 Concentration)

  • 송우경;이보라;조낭현;정성철;김은숙;임종환
    • 한국농림기상학회지
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    • 제22권2호
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    • pp.57-67
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    • 2020
  • 본 연구는 최근 기후변화로 인해 피해가 증가하고 있는 소나무를 대상으로 고온 및 고농도 CO2 환경에 인위적으로 건조 스트레스를 주어 질소 시비에 따른 생리적 반응과 생물량 변화 특성을 구명하고자 수행되었다. 토양수분은 고온처리에서 가장 빨리 감소하여 수목의 건조 스트레스를 제공하는 것으로 나타났다. 결과적으로 토양수분이 가장 빨리 감소한 고온처리에서 순광합성율과 기공전도도 모두 감소하였다. 생리적 반응의 경우, 무관수 초기에는 질소가 시비되는 모든 처리구에서 대조구 보다 높은 경향을 보였으나 건조 스트레스 기간이 길어짐에 따라 질소 시비 효과는 나타나지 않았다. 고사율은 고온처리에서 빠르게 진행되었으며 고농도 CO2 농도 환경에서는 평균적으로 21.5% 오래 생존하였다. 생물량의 경우 질소 시비와 CO2 시비효과가 뿌리에서 무관수로 인한 건조 스트레스가 주는 억제 효과를 완화시켜 부위별·총 생물량 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. 본 연구결과를 통해 기후변화가 산림생태계에 끼칠 수 있는 영향을 정량적으로 구명함으로서 기후변화에 대응하여 산림을 효율적으로 관리하는데 필수적인 자료를 활용하고, 향후 미기상 조건에 다른 산림생태 예측모델 활용에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

고추냉이(Wasabia japonica (Miq.) Matsum.)의 정단분열조직유래 기내묘의 순화 (Acclimatization of in vitro Plantlets of Wasabia japonica(Miq.) Matsum. Derived from the Apical Meristem Culture)

  • 은종선
    • 식물조직배양학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.257-261
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    • 1998
  • 고추냉이 배양묘의 투명화 방지와 기내 건전묘 생산을 위하여 PPFD처리 및 sucrose농도를 달리하고 배양기 마개의 MF 부착여부에 따른 식물체 생장량을 조사하였다. 투명화된 유묘를 MF처리(MF+)와 무처리한(MF-) 배양기내에서 60일간 배양한 결과 분할묘의 수는 MF+구의 경우 3.6개였으며, MF-구의 경우 2.4개로 MF+구가 다아체수가 많았다. 투명화 현상은 MF-구에서 65.0% 나타났으나 MF가 부착된 배양기내에서는 투명화가 전혀 발생되지 많았다. MF-구에서 생육된 잎의 경우 기공이나 엽육 등에 이상을 보여 기공이 둥글고 평창되어 있었고 정상식물체에 비하여 기공의 크기가 켰으며 밀폐된 용기내에서 수분공급의 과잉으로 기공은 일려있는 상태였고 epicuticular 밀랍구조물은 발달되지 않아 표면이 매끄러운 상태였다. MF+구의 경우 기공모양은 타원형으로 기공이 투명화 잎에 비해 더 작았고 표면은 체내 수분조절을 위해 밀랍구조물의 조직이 치밀하여 MF부착에 의한 가스교환으로 건전식물체의 육성이 관찰되었다. Sucrose농도와 MF의 효과를 조사하기 위하며 sucrose 무처리구에서 MF부착구(광독립영양배양)와 미부착한 경우(대조구)로 분류한 후 배양한 결과 광독립영양배양에서 모든 생장량이 양호하고 다수의 뿌리가 발생되었으나, sucrose 무처리구의 대조구는 배양 60일 후 50%만 생존되였고 발생된 뿌리는 빈약하여 광독립영양배양에서 MF부착에 의한 광합성 효과가 인정되었다. 종속영양배양과 혼합영양배양의 경우 혼합영양배양이 식물체의 생장량이 좋았으며, sucrose가 무처리된 상태의 광독립영양배양과 혼합영양배양을 비교하였을 때 혼합영양배양이 양호한 결과를 보였다.tumefaciens SM643을 사용한 캘러스는 매우 딱딱하며 둥그런 형태의 캘러스와 friable한 캘러스가 혼재한 상태로 생장하였으며, 이중에서 friable한 캘러스는 정상적인 shoot가 형성되었으나 딱딱한 캘러스로 유도된 형질전환체는 식물체로 형성되지 않고 반구형 미색의 전형적인 tumor 캘러스로 생장하였다. 한편 형질전환시 캘러스를 유도하지 않고 직접 shoot를 형성시킨 결과 disarmed Ti-plasmid를 사용하지 않고 wild-type Ti-plasmid를 사용해도 정상적인 형질전환체를 획득할 수 있었다.소비는 토양 이산화탄소에 의한 탄산염 광물의 용해(천층 지하수의 경우), 또는 방해석의 재침전(심층 지하수의 경우)에 의해 조절되고 있음을 확인하였다. 본 지역에 부존하는 지하수의 기원과 유동 및 화학적 진화를 종합적으로 보여주는 모델을 제시한다. 중심으로 하는 비율은 국내 보다 크게 낮았지만 여전히 다른 식사형태 보다 높은 것을 알 수 있다. 한국 고유의 식문화 특성을 가지면서 거주지역의 식품생산 및 사회 문화적 특성에 영향을 받음으로써 거주국의 식품, 식사 형태, 조리방법을 도입하는 등 부분적으로 변화가 진행되고 있음을 확인 할 수 있었다.가장 시급한 개선점이라고 생각된다. 따라서 효과적인 급식운영을 하기 위해서는 학교식당은 맛, 다양한 메뉴의 식단, 위생, 가격의 저렴 등을 통해서 급식대상자들이 만족한 급식을 할 수 있도록 체계적인 관리 및 운영을 통해 적극적으로 개선해 나가야 할 것으로 사료된다.er (p<0.05), $T_{max}$ might be an insignificant parameter because cyclosporin A

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