• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권3호
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• pp.163-173
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• 2018

본 연구에서 사용된 바이오폴리머는 미생물로부터 추출한 ${\beta}$-glucan 및 xanthan gum 이 주성분인 친환경 신소재이며, 토양에 처리하면 강도 증진을 통한 제방의 침식 및 유실 감소뿐만 아니라 토양 내 수분보유력을 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 그러나 바이오폴리머가 제방에 적용되었을 때 주변 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구는 가뭄 조건에서 토양 내 바이오폴리머 혼합 유무에 따라 Camelina sativa L. (Camelina)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각 0, 0.25, 0.5, 1%의 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 발아로부터 25일간 가뭄 처리 후 표현형을 관찰한 결과, 혼합된 바이오폴리머 농도가 높을수록 가뭄 피해가 감소하였다. 특히 25일 동안의 가뭄 처리된 0.5% 바이오폴리머 혼합구에서 신장, 엽장, 엽폭이 대조구 보다 각각 약 30, 70, 170% 증가하였다. 이후 재급수를 통한 바이오폴리머 혼합구의 회복률 또한 약 80% 높게 나타났다. 식물의 근권 발달을 보기 위해 20일 동안 가뭄을 처리하였으며, 대조구에 비해 바이오폴리머 혼합구에서 측근 형성 및 발달이 약 40% 감소한 것을 확인하였다. Camelina에 가뭄 처리하여 기공전도도, 전해질 유출도, 상대적 수분함량 등 생리적 반응을 조사한 결과, 바이오폴리머의 혼합이 가뭄으로 인한 피해를 각각 약 50, 70, 50% 감소시켰다. 바이오폴리머가 가뭄 조건 하에서 식물의 생장에 미치는 영향을 분자수준에서 알아보기 위해 Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)을 통한 유전자 발현양상을 분석하였다. 수분수송 관련 유전자 (aquaporin)인 PIP1;4, 2;1, 2;6 및 TIP1;2, 2;1 발현이 바이오폴리머 혼합구 및 가뭄 처리된 Camelina 잎에서 더 높게 나타났다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 바이오폴리머는 가뭄 조건에서 토양 내 수분보유력을 유지시킴으로써 Camelina의 양 수분의 흡수 및 생육에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보인다.

• 한국산림과학회지
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• 제106권2호
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• pp.186-195
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• 2017

본 연구에서 일반 토양에 비해 무기양분 함량이 적고 배수성이 좋지 않은 새만금간척지 토양에 식재 된 포플러 수종의 생리적 특성을 조사하였다. 7월과 8월에, 이태리포플러 클론인 Venziano, L.Avanzo와 미루나무 교잡종 클론인 97-18, 97-19은 생리적인 특성의 차이를 보였다. 이태리포플러 클론이 미루나무 교잡종 클론에 비해 생리적 특성이 우수하였다. 특히 Venziano 클론의 순광합성률은 각각 평균적으로 $18.62{\mu}mol\;CO_2\;m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, $17.11{\mu}mol\;CO_2\;m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 다른 클론들과 비교해서 높은 수치를 보였다. 반면, 미루나무 교잡종인 97-18클론의 7월 광색소 함량은 $2.37mg{\cdot}g^{-1}FW$으로 가장 높은 수치를 보였으나, 8월에는 이태리포플러 클론보다 낮은 함량을 보였다. 미루나무 교잡종은 8월에 순광합성률, 광색소함량 등 전반적인 생리적 활성이 떨어졌다. 결론적으로, 새만금간척지에 식재된 포플러 묘목의 생리적인 특성은 이태리포플러 종인 Venziano 클론이 우수하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제29권4호
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• pp.388-398
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• 2020

본 연구는 시설 내 소형 수박 재배 시 관수개시점에 따른 토양수분 함량별 생육, 수량 및 생리적 반응 특성의 차이를 구명하고 소형 수박 생산에 유리한 관수조건을 구명하고자 수행하였다. 토양수분 센서를 이용하여 정식 후 14일부터 수확 7 ~ 10일 전까지 관수개시점별 5처리(-10, -20, -30, -40, 50 kPa)를 두어 관수하였다. 토양수분 함량이 가장 낮은 개시점-50 kPa 처리에서 전반적인 지상부 생육특성은 저조하였으나, 근장 및 뿌리 건물율은 증가하였다. 광합성률, 기공전도도 및 증산율 비교 시, 관수개시점-50 kPa 처리에서 가장 낮았고, -20 kPa ~ -40 kPa 처리 시 광합성률은 높게 조사되었다. 착과율 및 총 상품수량은 -30 kPa 및 -40 kPa 처리에서 각각 84.7 ~ 85.5%, 5,144 ~ 5,305 kg/10a으로 유의하게 증가하였다. 식물체의 외부환경 관련 스트레스 지표 물질로 알려진 프롤린, ABA, 총 페놀 및 시트룰린의 함량은 토양수분 함량이 낮아질수록 증가하였으며, 특히 관수개시점-50 kPa 처리에서 가장 높게 조사되었다. 따라서 이와 같은 결과를 종합해 볼 때, 시설 내 안정적인 소형 수박 생산을 위하여 관수개시점을 -30 kPa ~ -40 kPa 수준으로 조정하여 토양수분 함량을 조절하는 것이 수박 생육 향상 및 상품수량 증대에 가장 유리한 것으로 판단되었다.

• 한국작물학회지
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• 제41권3호
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• pp.318-331
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• 1996

밀과 보리에 있어서 종자크기와 질소영양이 수분리용효율과 탄소동위원소차별에 미치는 영 향을 조사하여 탄소동위원소차별, 수분이용효율, 질소영양간의 상호작용를 구명하고저 종자크기가 영과당 각각 44mg과 22mg인 춘파형 밀과 보리 한 품종을 직경이 15.3cm인 폿트에서 2본씩 재식, m$^2$당 질소 10g과 32g 비율로 시용하여 수분이용효율에 관련된 형질과 탄소동위원소차별을 조사하였다. 두 종자크기와 두 질소 시비량을 평균한 건물중은 절간신장기에는 보리가 밀보다 105% 컸던 반면 개화기에는 보리보다 출수가 3일 늦은 밀이 보리보다 16% 많았다. 절간신장기과 개화기에 있어서 보리에 비하여 밀에서 건물중에 미치는 대립종자의 영향이 컸었다. 다질소구가 소질소구에 비하여 개화기에 있어서 밀과 보리의 건물중이 각각 40%와 31% 높았다. 절간신장기와 개화기에 있어서 수분이용효율은 보리가 밀보다 각각 35%와 20% 많았고, 지상부의 탄소동위원소차별은 밀보다 보리가 생육기와 식물체 부위에 따라 2.0~3.6% 적었다. 종자크기가 수분이용효율에 미치는 영향은 뚜렷한 경향이 없었고 탄소동위원소차별에도 유의한 영향을 주지 않았다. 절간신장기에 있어서 수분이용효율은 질소영양에 의하여 영향을 받지 않았으나 개화기에 있어서는 소질소구에 비하여 다질소구에서 밀과 보리가 각각 2%와 7% 컸었다. 두 맥종과 두 종자크기를 평균한 탄소동위원소차별은 생육시기에 관계없이 다질소구에서 소질소구보다 약 2.5% 낮았다. 탄소동위원소차별은 절간신장기에는 수분이용효율과 유의한 상관관계가 없었으나 개화기에 있어서는 부의 상관이 있었다.

• 환경생물
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• 제30권2호
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• pp.98-106
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• 2012

본 연구는 차나무(Camellia sinensis L.)와 동백나무(C. japonica L.), 제주지역의 주요 과수작물인 귤나무(Citrus unshiu M.) 잎을 대상으로 엽록소형광과 $CO_2$ 흡수능을 비교 분석하여 탄소흡수원으로서의 가치를 평가하고자 하였다. 차나무의 $CO_2$ 고정율은 같은 과의 동백나무보다 높고 과수작물인 귤나무와 유사하였다. 기공전도도 ($g_s$)는 3종 모두 새벽에는 높고 이후 저녁 시간까지 계속하여 감소하였다. 엽육 내 $CO_2$ 농도 ($C_i$)는 3종 모두 새벽(06:00)에 높고 낮에 감소하였다가 저녁에 다시 증가하는 경향을 보였으며, 잎의 증산율 (E)은 낮 시간에 높아졌다가 저녁에 감소하였다. 차나무에서 광계II의 광화학적 효율(Fv/Fm)은 낮시간에 다소 낮아졌다가 저녁에 다시 증가하는 양상을 보였다. 이러한 낮시간의 Fv/Fm 감소는 광억제의 결과로 보이며 그 감소폭이 동백나무보다 적어 빛이나 고온 등에 내성을 가지고 있음을 알 수 있다. 엽면적당 활성상태의 반응중심의 상대적 밀도를 의미하는 RC/CS는 3종 모두 낮시간에 감소하였다. ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC와 DIo/RC는 차나무와 동백나무에서 낮시간에 증가하였으며, 귤나무에서도 낮시간에 증가하였으나 유의성이 없는 것으로 나타났다. 일동화율은 차나무가 $320.1mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 가장 높았으며, 귤나무와 동백나무는 각각 $292.5mmol\;m^{-2}d^{-1}$와 $244.8mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 나타났다. 이상의 결과를 토대로 차나무는 광합성율이 높고 낮 시간의 광억제도 낮을 뿐만 아니라, 귤나무보다 수분요구량이 낮고 수분이용효율은 높아 탄소흡수원으로서 유용한 작물수종인 것으로 보인다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권4호
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• pp.390-395
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• 2004

토마토 뿌리에 존재하는 이온채널의 특성을 조사하기 위하여, 마이크로솜을 분리하고 전기생리용 분석장치가 연결된 인공지질 이중막에 유입하였다. 그 결과 다섯 종류의 이온채널을 확인하였고, 이들 중 450 pS의 전기전도도를 갖는 비선택성 양이온채널을 가장 자주 관측하였다. 이 채널은 세 가지의 subconductance 상태를 보였으며, 이들의 전기전도도는 450, 257, 105 pS으로 측정되었다. 모든 subconductance 상태는 막전위 변화에 따른 전류변화가 직선적으로 나타났다. 채널의 활성은 양의 막전위에서 열림과 닫힘이 반복되는 전이상태를 보였지만, 음의 막전위에서는 평균 열림시간과 함께 열림확률도 증가하였다. 막전위 -40mV에서 측정한 채널의 열림확률은 0.83이었다. 이온선택성을 측정하기 위하여 지질막의 한쪽에만 50mM의 $K^+$ 또는 $Na^+$을 가하여 비대칭 이온조건을 만들었을 때, 두 경우 모두에서 전류역전전위는 동일하게 약 -l0mV 이동하였다. 이것은 450 pS채널이 $K^+$과 $Na^+$을 구별없이 통과시킴을 나타낸다. 중금속 이온들 중, $100\;{\mu}M$ 농도의 $La^{3+}$과 $Ba^{2+},\;Zn^{2+}$는 채널의 활성을 크게 저해하여 열림확률을 0.2 이하로 감소시켰다. 그러나, $Al^{3+}$과 $Cd^{2+}$은 활성을 약 20% 저해하였다. 흥미롭게도, 각각의 중금속 이온은 서로 다른 형태로 채널활성을 저해하였다. $La^{3+}$은 $500\;{\mu}M$ 농도에서 모든 subconductance 상태를 저해하였으나, $Zn^{2+}$는 1 mM의 농도에서도 105 pS의 subconductance 상태는 저해하지 않았다. 또한 $Cd^{2+}$은 음의 막전위에서도 채널의 열림을 long-opening상태에서 전이상태 열림으로 전환시켰다. 이러한 결과는 중금속 이온들이 채널단백질에 각각의 결합부위를 가질 수 있을 가능성을 의미하여, 식물 뿌리의 생리현상에서 450 pS 채널의 기능적 역할 뿐 만아니라 구조적 특징을 탐색할 수 있는 유용한 조절자나 탐색자로 이용될수 있음을 시사한다.

• 한국수정란이식학회지
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• 제21권1호
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• pp.35-43
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• 2006

이온 통로 및 이온 농도의 변화는 수정 현상을 포함한 다양한 세포 기능에 중요한 역할을 한다. 그러나 이러한 이온의 변화가 포유동물 배의 발달과정에 어떻게 관여하는지에 대해서는 알려진 바가 적다. 본 연구에서는 생쥐난자가 수정 이후 배 발달 과정을 거치는 동안 나타나는 칼슘과 포타슘 이온의 변화를 전기생리학적 실험 기법과 공초점 현미경을 이용하여 조사하였다. 수정 시에 나타나는 일시적인 세포내 칼슘 농도 변화는 활성 전류(수정 전류)와 함께 동반되었다. 그러나 수정과 같은 극적인 현상이나 자극이 없는 시기에는 세포내 칼슘 농도가 배 발달 시기와 상관없이 일정한 수준으로 유지되었다. 이것은 세포내외의 칼슘 농도의 보상현상으로도 설명할 수 있을 것이다. 배 발달이 진행됨에 따라 난관액의 포타슘 농도는 계속 증가하여 8세포기 배에서는 난자보다 26% 증가하였다. 상실배, 포배기에서는 포타슘 농도가 감소하였다. 배 발달이 진행됨에 따라 주로 포타슘 이온에 의해 조절되는 막 전압은 탈분극되고, 칼슘 이온의 세포 안으로의 유입은 점점 감소하였다. 생쥐 난자에 5 mM의 칼슘을 처리하였을 때 막 전압은 일시적인 과분극 현상을 보이다가 회복되었다. 칼슘 유입에 따른 막 전압 변화에 관여하는 포타슘 통로를 확인하기 위하여 포타슘 통로 차단제를 전 처리한 후 칼슘을 처리한 결과, 칼슘만을 단독으로 처리한 결과와 유의한 차이를 보이지 않았다. 막 전압의 과분극 현상은 잘 알려진 포타슘 통로 차단제인 TEA에 억제되지 않았다. 그리고 small conductance $Ca^{2+}$-activated 포타슘 통로 차단제 인 apamin에 의해서도 억제되지 않았다. 따라서 생쥐 난자에서 과분극을 유발시키는 포타슘 통로는 TEA와 apamin에 억제되지 않는 다른 포타슘 통로로 생각된다. 이상의 결과로부터 배 발달 동안 변화되는 칼슘과 포타슘 이온은 수정 및 초기 배 발달에 중요한 인자로써 작용할 것으로 생각되며, two-pore domain 포타슘 통로가 난자의 막 전압 조절에 관여할 가능성을 제시한다.

• 원예과학기술지
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• 제32권3호
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• pp.318-329
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• 2014

본 연구는 온도구배터널에서 자라는 배추의 잎에서 광합성적 $CO_2$ 교환과 엽록소형광을 분석함으로써 배추의 생장에 미치는 고온의 영향을 정량적으로 분석하였다. 결구가 형성되기 전의 생육초기에는 대기온도보다 대기온도 $+4^{\circ}C$와 대기온도 $+7^{\circ}C$ 조건에서 생장한 배추가 엽수의 증가와 엽길이의 신장이 두드러지게 나타났다. $CO_2$ 고정률은 대기온도 $+4^{\circ}C$에서 자란 배추의 잎에서 $25.8{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 다소 높았으나, 생육 온도에 따라 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 반면에 호흡률은 대기온도에서 다소 높았으며 대기온도 $+4^{\circ}C$와 대기온도 $+7^{\circ}C$ 조건에서는 낮았다. 기공전도도와 증산률은 대기온도에서보다 대기온도 $+4^{\circ}C$와 대기온도 $+7^{\circ}C$ 조건에서 증가하고 수분이용효율은 감소하였다. 그리고, OKJIP 곡선의 패턴에서도 상승온도에서 $F_J$, $F_I$, $F_P$가 크게 낮아지고, 고온에서 특이적으로 나타나는 $F_K$의 증가와 $F_V/F_O$값의 감소 등을 확인할 수 있었다. RC/CS는 대조구에 비해 온도가 높아지면 크게 감소하였으며, ABS/CS, TRo/CS와 ETo/CS도 온도가 높아짐에 따라 점차 줄어들었다. 이에 반해 DIo/CS는 온도가 높아짐에 따라 증가하였다. 그리고 대조구인 대기온도에서는 정식 후 7주, 9주, 10주째에 수확한 배추 내부에서 병징이 나타나지 않았으나, 대기온도 $+4^{\circ}C$와 대기온도 $+7^{\circ}C$ 조건에서는 재배기간이 길어질수록 점차 무름병에 의한 피해가 두드러지게 나타났다. 이러한 결과는 급격하게 변화하는 미래의 기후 환경 하에서 배추가 고온 스트레스에 노출될 가능성을 암시하고 있다. 따라서 배추의 안정적인 생산을 위해서는 고온 적응성 품종, 특히 결구 시점에서 내고온성이 강한 품종을 육성하거나 고온의 피해를 최소화할 수 있는 재배기술이 확립되어야 할 것으로 보인다. 그리고 결구형성 시 고온 스트레스의 영향을 조기감별하기 위해서 OKJIP 곡선에서 $F_K$의 증가를 비롯하여 기존에 사용되고 있는 변수인 $F_O$, $F_V/F_M$와 $F_V/F_O$ 이외에도 $M_O$, $S_M$, RC/CS, ETo/CS, $PI_{abs}$, $SFI_{abs}$ 등의 형광변수들이 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 원예과학기술지
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• 제35권1호
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• pp.69-78
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• 2017

고온기 고추재배시 고온과 침수에 따른 피해를 구명하고자 시험을 실시하였다. 온도처리는 비가림하우스 1동은 적온구, 다른 1동은 고온구로 하여 적온구는 하우스내 온도가 $25^{\circ}C$가 되면 자동으로 환기팬 및 측장이 열려서 환기가 되도록 하였고, 고온구는 $35^{\circ}C$가 되면 자동으로 환기팬 및 측창이 열리도록 설정하였다. 침수처리는 정식후 54일(정식후 2화방 착과가 완료된 시점)에 하우스를 5등분하여 무침수(0시간) 처리구와 침수(12, 24, 48 및 72시간) 처리구를 두었고, 점적호스를 이용하여 계속적으로 관수를 하였다. 그 결과 생육특성은 $25^{\circ}C$ 무침수 처리구가 다른 처리구보다 좋은 경향을 보였다. 광합성속도는 $25^{\circ}C$ 무침수 처리구가 $19.6{\mu}mol\;CO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 처리구중에서 가장 좋았으며 $25^{\circ}C$ 72시간 침수처리구가 $16.5{\mu}mol\;CO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$로 가장 낮았다. 근활력은 $25^{\circ}C$ 24시간 침수처리구와 $35^{\circ}C$ 72시간 침수처리구가 0.042로 처리구중에서 가장 높았으며 $25^{\circ}C$ 12시간 침수처리구가 0.02로, $25^{\circ}C$ 무침수처리구의 0.032에 비해서 63% 수준으로 가장 낮았다. 주당 적과의 수확과수 및 수량 역시 고온구인 $35^{\circ}C$ 무침수 처리구가 162개/주, 1,662g/주로 처리구중에서 가장 많았고, 적온구인 $25^{\circ}C$의 12, 24 및 48시간 침수처리구가 적었다. 수량은 고온인 $35^{\circ}C$ 무침수 처리구가 수확과수가 많아서 3,697kg/10a 로 처리구중에서 가장 높았으며 적온구인 $25^{\circ}C$ 12시간, 24시간 및 48시간 처리구가 $25^{\circ}C$ 무침수처리구 대비 수량지수가 75‚70% 수준으로 낮았다. 따라서 고추는 침수시간이 길어질수록 생육, 광합성률, 근활력 및 수량을 감소시키며, 72시간 침수된 고추포장은 물을 빼주고 정상적인 환경관리를 9일정도 해주면 광합성과 기공전도도가 정상으로 회복되는 것으로 나타났다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권4호
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• pp.250-260
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• 2019

본 연구는 마늘을 온도구배터널에서 재배하면서 생육기간 동안 인편의 발아, 지상부 생육과 광합성 특성, 인경 발달 등을 조사함으로써 기후변화에 대응하여 마늘 생육 전반에 미치는 기온상승의 영향을 살펴보고 이를 최소화 할 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 터널 중앙부 온도(T_amb+3℃)와 후미부 온도(T_amb+6℃)는 입구의 대기온도(T_amb)를 기준으로 각각 3.2℃, 5.8℃가 높게 유지되었다. 인편의 발아는 터널 입구보다 중앙부와 후미부에서 더 늦었다. 그러나 추대기간과 개체당 최대 엽수에 도달하는 기간이 터널 입구에서 보다 중앙부와 후미부에서 짧게 나타났다. 지상부의 생장은 터널 입구에서 생육하였을 때 전반적으로 높고 중앙부와 후미부에서 감소하는 양상을 보였으며, 인경은 터널 내부의 온도 간에 큰 차이를 보이지는 않았으나 생육후기에 인경 생체량과 건체량은 터널 입구와 중앙부에서 생육하였을 때 다소 높았다. 광합성률(A), 기공전도도(g_s), 증산률(E)은 터널 입구에서 보다 중앙부에서 재배하였을 때 증가하였다. 또한 최대 광합성률(A_max)은 중앙부에서 생육하였을 때 높았으며, 호흡률(R_d)은 낮았다. 터널 입구 및 중앙부에서 인경발달이 더 왕성하여 크기가 크고 상품성이 높은 인경을 수확할 수 있었으나 터널 후미부인 대기온도 +6℃에서는 인경의 크기가 작아지고 소인편들이 생겨서 상품성이 낮았다. 따라서 대기온도보다 기온이 상승하였을 때에는 파종 전에 인편 발아에 필요한 저온요구도를 미리 충족시키거나 파종시기를 늦춘다면 인편 발아율을 높이면서 생산량도 증가시킬 수 있을 것으로 보인다. 그리고 인경 발달 단계에서 고온에 의한 상품성 하락을 최소화하기 위하여 수확시기를 앞당겨 수확하는 것도 고려할 필요가 있다.