• 생물환경조절학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-9
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• 2021

본 실험은 수경재배에서의 왕고들빼기 '선향'의 광도와 양액 농도가 광합성과 생육, 기능성 물질함량의 변화를 알아보고자 수행했다. 재배 환경은 온도 25±1℃, 상대습도 60±5%가 조절되는 생장 시스템에서 담액 수경 방식으로 재배하였다. 파종 14일 후, 광도 3수준(PPFD 100, 250, 500µmol·m-2·s-1)과 양액 농도 3수준(EC 0.8, 1.4, 2.0dS·m-1)를 조합하여 어린잎 채소 크기에 도달하였을 때 수확하여 분석하였다. 왕고들빼기 선향의 광합성율, 기공전도도, 증산율, 수분이용효율은 광도가 높을수록 증가하였다. 광합성율과 수분이용효울은 PPFD 500-EC 1.4, PPFD 500-EC 2.0 처리에서 가장 높았다. 엽록소 함량은 광도가 높을수록 감소하였며 엽록소 a/b 비율은 광도가 증가할수록 증가하였다. 잎수분함유량(LWC)와 비엽면적(SLA)는 광도가 높을수록 감소하여 부상관(p < 0.001)을 가졌다. 초장은 PPFD 100-EC0.8에서 가장 길었고, 엽수, 생체중, 건물중은 PPFD 500-EC2.0에서 가장 높았다. 기능성 물질인 안토시아닌과 총 페놀화합물은 PPFD 500-EC 1.4, 2.0 처리에서 가장 높았고, 항산화 소거 능력(DPPH)은 PPFD 250, 500에서 높았다. 생육과 기능성물질 함량 증진을 고려했을 때 왕고들빼기 수경재배 시 적정 광도와 EC는 PPFD 500-EC 2.0dS·m-1이며, 저광 조건인 PPFD 100, 250에서는 EC 0.8dS·m-1재배가 적합하였다.

• 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.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권3호
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• pp.249-255
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• 2023

참외는 동북아시아 지역에서 대부분 재배되고 있고, 한국에서 주로 생산되는 과일로서 단위면적당 수확량은 지속적으로 향상되고 있지만 재배방식은 토경재배에 국한되어 있기 때문에 규모화, 생력화를 위한 수경재배 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 보온부직포를 이용한 수경재배로 참외를 재배할때 영양생장기 배양액 내 질산태질소 비율에 따른 참외 생육의 변화를 확인했다. 배양액에서 질산태질소 비율이 증가할수록 초장은 길어지고, 엽장, 엽폭, 절간장도 함께 증가하였다. 생육 30일차의 SPAD값은 질산태질소 비율이 증가할수록 감소하였다. 질산태질소 비율에 낮을수록 암꽃 개화가 빨리 되었고, 과실 성숙에서는 처리 간 차이가 없었다. 질산태질소 비율에 따른 과실의 형태는 차이가 없었고, 경도는 질산태질소의 비율이 낮을수록 높아 과실이 단단하였다. 3월에서 7월까지 총 수확량은 KM3 5,650kg/10a, KM1 4,439kg/10a로 KM3가 27% 높았고 특히, 참외 가격이 높은 3월에서 5월까지 수량은 KM3가 KM1보다 36% 높았다. 따라서 12월 정식되어 봄철부터 생산되는 참외의 수경재배에 적합한 질산태질소는 6.5-10me·L^-1 수준으로 공급하는 것이 적당할 것으로 판단되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제40권4호
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• pp.387-396
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• 2024

대부분의 고해상도 위성영상은 rational polynomial coefficients (RPC) 정보를 제공하여 지상좌표와 영상좌표 간 변환을 수행한다. 그러나 초기 RPC에는 기하학적 오차가 존재하여 ground control points (GCPs)와의 정합을 통해 보정을 수행하여야 한다. GCP chip은 항공정사영상에서 추출한 높이 정보가 포함된 작은 영상 패치(patch)이다. 많은 선행연구에서는 영역 기반 정합 기법을 사용하여 고해상도 위성영상과 GCP chip 간 정합을 수행하였다. 계절적 차이나 변화된 지역이 존재하는 영상에서는 화소값에 의존하는 정합이 어렵기 때문에 윤곽 정보를 추출하여 정합을 수행하기도 한다. 그러나 일반적으로 사용하는 canny 기법으로 정합에 용이한 윤곽을 추출하기 위해서는 위성영상의 분광 특성에 적절한 임계치를 설정해주어야 하는 문제가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 위성영상의 지역별 특성에 둔감한 윤곽 정보를 활용하여 RPC 보정을 위한 정합을 수행하고자 한다. 이를 위해 딥러닝 기반 윤곽 정보 추출 네트워크인 pixel difference network (PiDiNet)를 활용하여 위성영상과 GCP chip의 윤곽맵(edge map)을 각각 생성하였다. 그 후 생성된 윤곽맵을 normalized cross-correlation과 relative edge cross-correlation의 입력데이터로 대체하여 영역 기반의 정합을 수행하였다. 마지막으로 RPC 보정에 필요한 변환모델 계수를 도출하기 위하여 data snooping 기법을 반복적으로 적용하여 참정합쌍을 추출하였다. 오정합쌍을 제거한 참정합쌍에 대해 root mean square error (RMSE)를 도출하고 기존에 사용하던 상관관계 기법과 결과를 정성적으로 비교하였다. 실험 결과, PiDiNet은 약 0.3~0.9 화소의 RMSE 값 분포를 보였으나 canny 기법에 비해 두꺼운 윤곽을 나타내어 일부 영상에서 미세하게 정확도가 저하되는 것을 확인하였다. 그러나 위성영상 내 특징적인 윤곽을 일관적으로 나타냄으로써 정합이 어려운 지역에서도 정합이 잘 수행되는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 윤곽 기반 정합 기법의 강인성을 개선하여 다양한 지역에서의 정합을 수행할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제37권4호
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• pp.386-391
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• 2024

여름재배용 사계성 딸기 '진하'(Fragaria × ananassa Duch.) 품종은 2019년 농촌진흥청 국립식량과학원 고령지농업 연구소에서 육성되었다. 2011년 경도가 높고 대과성인 중일성 딸기 품종 'Albion'을 모본으로 하고, 모양이 좋고 고온에 강한 사계성 딸기 품종 '고하'를 부본으로 하여 교배하였다. 2012년 파종 후 육묘하여 4월 정식하였다. 정식 후 사계성, 과실크기, 경도, 당도 등을 조사하여 사계성이며, 경도가 높고 수량성이 높을 것으로 예측되는 1개체를 실생선발하였다. 본 계통을 여름작형에서 2013년 우수계통 선발, 2014년 생산력검정, 2015년 특성검정, 2016년 지역적응성 검정을 수행하였다. 시험결과 당도가 높아 맛이 좋으며, 품종육성 목표에 가장 근접한 이 계통을 '새봉 11호(12-6-561)'로 계통명을 부여하였다. 2019년 직무육성품종 선정위원회에서 신품종으로 선정되어 '진하(Jinha)'로 명명되었다. '진하'의 초형은 반개장형이며, 초세는 중간이다. 과실모양은 원추형이며, 과색은 홍색이다. '진하'의 초장은 대조품종 'Flamenco'와 비슷하나 엽수가 많은 편이다. 그러나 화방장은 35.5 cm 대조품종인 'Flamenco'의 24.7 cm보다 10.8 cm 더 길다. 또한 화방수는 14.4개가 출현되어 대조품종보다 4.1개가 더 발생된다. '진하'의 평균과중은 10.1 g으로 'Flamenco'의 9.3 g보다 0.8 g 더 무겁다. 또한 당도는 10.2 °Brix로 'Flamenco'보다 2.0°Brix 더 높다. '진하'의 상품수량은 25,931 kg·ha^-1로 'Flamenco'의 5,900 kg·ha^-1보다 훨씬 많지만 일반적인 사계성 딸기품종 수량과 유사하다. 따라서 신품종 사계성 딸기 '진하'는 다른 사계성 품종보다 당도가 높고 모양이 좋아 제과용 시장에서 큰 인기가 있을 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.492-500
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• 2023

본 연구는 코이어 배지를 활용한 멜론(Cucumis melo L.)의 순환식 수경재배에 관한 연구로, 이 재배 방식이 멜론의 수량, 과실 품질, 물과 양분 사용 효율에 어떤 영향을 미치는지를 분석하였다. 실험 결과, 순환식으로 키운 과실의 평균 과중은 비순환식에 비하여 71.4g 높았고, 과폭은 평균0.2cm 더 크게 측정되어 통계적으로 유의한 차이를 보였으나 과고와 과육의 평균 당도는 차이가 없었다. 상업적으로는 큰 차이는 없으나 통계적으로 과중이 증가한 데에는 급액 내 다량원소 비율 변화에 따른 작물 흡수 농도 변화가 관여하였을 것으로 판단되며 이는 추가적인 연구가 필요하다. 과실을 생산하는 데에 필요한 관개수의 생산성을 분석한 결과 비순환식보다 순환식을 적용했을 때 7.6kg/ton 상승하여 수자원을 31.6% 절약할 수 있었다. 또한, 양분의 경우 순환식으로 재배하였을 때 전 재배기간 동안 N, P, K, Ca, Mg, S를 각각 약 59, 25, 55, 83, 76, 87%만큼 절약할 수 있으며, 배액을 재사용할수록 NO₃^-와 Ca²⁺의 비율은 각각 최대 9.6, 9.1%까지 증가하고 두 이온을 제외한 다른 이온들은 그 비율이 점차 감소하는 양상을 보였다. 이러한 결과를 종합하여 볼 때, 순환식 수경재배를 통해 멜론 재배 시 과실의 우수한 품질을 유지하면서도 물과 비료의 사용을 효과적으로 최적화할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권4호
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• pp.366-376
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• 2023

본 연구는 영상데이터와 환경데이터를 활용하여 배추의 생육을 예측할 수 있는 모형을 개발하기 위하여 수행되었다. 강원도 평창군에 소재한 시험포에 '청명가을' 배추를 7월 11일, 7월 19일, 7월 27일 3차례 정식하여 9월 12일까지 생육, 영상, 환경데이터를 수집하였다. 배추 생육예측 모형에 활용할 핵심인자를 선발하기 위하여 수집한 생육데이터와 기상데이터를 활용해 요소간 상관분석을 수행한 결과 생체중과 GDD, 생체중과 누적일사량의 상관계수가 0.88로 높은 상관계수를 보였으며, 생체중과 초장, 생체중과 피복면적이 각각0.78, 0.79로 유의미한 상관 관계를 보였다. 높은 상관관계를 보인 요소들 중에서 선행문헌을 참고하여 모형개발에 활용할 핵심요소로 영상에서는 피복면적을 환경데이터에서는 생육도일(GDD)을 선정하였다. GDD, 피복면적, 생육데이터를 조합하여 배추의 생체중, 엽수, 엽면적 예측 모형을 개발하였다. 단 요인 모형으로 2차함수, 시그모이드, 로지스틱 모형을 제작하였으며 평가 결과 시그모이드 형태의 예측 모형이 가장 설명력이 좋았다. GDD와 피복면적을 조합한 다요인 생육예측 모형을 개발한 결과 생체중, 엽수, 엽면적의 결정계수가 0.9, 0.95, 0.89으로 단요인 예측모형보다 예측정확도가 개선된것을 확인할 수 있었다. 개발한 모형을 검증하기 위하여 검증시험포의 조사결과로 검증한 결과 관측 값과 예측 값의 결정계수는 0.91이며 RMSE가 134.2g으로 높은 예측 정확도를 보였다. 기존의 생육 관측의 경우 기상데이터로만 예측을 하거나 영상데이터로만 예측하는 경우가 많았는데 이는 현장의 상태를 반영하지 못하거나 배추가 결구 되는 특성을 반영하지 못해 예측 정확도가 낮았다. 두 예측방법을 혼합해 각 관측방법의 약점을 보완해 줌으로써 대한민국에서 수행되고 있는 기간채소 작황예측의 정확도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제33권1호
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• pp.71-78
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• 2024

작물을 재배하는 데 필요한 여러 가지 환경 조건 중 광은 개화와 밀접한 연관이 있다. 본 연구는 식용화, 매리골드 화아분화에 영향을 주는 최적의 광주기를 구명하여 완전제어형 식물공장에서 효율적으로 재배하기 위해 진행되었다. 실험에 사용된 광주기는 4, 8, 12, 16시간, 총 4가지로 설정하였다. 매리골드 '듀란고 레드' 종자를 우레탄 스펀지에 파종한 직후부터 광주기를 처리하였다. 화아분화는 꽃봉오리가 약 2mm 이상일 때 화아분화가 되었다고 정의하였고, 2-3일 간격으로 조사하였다. 생육 조사는 지상부의 생체중, 건물중, 초장, 엽면적을 조사하였다. 최적의 광주기는 식물체의 50%가 화아분화 된 날을 기준으로 정의하였다. 4시간 처리구에서는 식물체가 제대로 자라지 못하며 화아도 형성되지 않았다. 8시간 이상의 처리구에서부터 식물체가 정상적으로 생장하고 화아분화가 이루어졌지만, 8시간 처리구는 12시간 이상의 처리구에 비해 화아분화가 더디게 일어났다. 반면에 12시간 처리구와 16시간 처리구는 서로 유의하지 않은 결과를 보였다. 모든 생육조사 항목에서 16시간 광주기 처리구가 가장 높은 값을 나타냈으나 지상부의 건물중과 엽면적을 제외한 나머지 항목에서 12시간 처리구와 유의하지 않았다. 실험 결과에 따르면, 8시간 광주기에서도 화아분화가 일어났지만, 화아형성까지의 시간이 12시간 이상의 광주기일 때보다 더 많이 소요되었으며, 식물체의 생육 또한 12시간 이상의 광주기를 조사받은 식물체보다 낮게 나타났다. 본 실험에서 에너지 소비량을 고려한 최적의 매리골드 '듀란고 레드'의 광주기는 12시간으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제33권1호
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• pp.55-62
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• 2024

본 연구는 식물공장에서 아쿠아포닉스와 수경재배에서 재배된 딸기의 무기양분 흡수율, 생육, 수량을 비교하고자 수행되었다. 양어는 비단잉어(Cyprinus carpio) 12마리를 수조(W 0.7m × L 1.5m × H 0.45m, 472.5L)에 367.5L 물을 채운 후 입식하였고 5.44kg·m^-3 밀도로 사육하였다. 딸기 모종 30개체는 펄라이트를 채운 포트에 정식하여 아쿠아포닉스 시스템 베드(W 0.7m × L 1.5m × H 0.22m)에 장착하였고, 모종 30개체는 네트포트에 정식한 후 담액수경(DFT)시스템 베드(W 0.7m × L 1.5m × H 0.22m)의 아크릴판(140 cm × 60 cm, Ø80 mm)에 장착하였다. 재배기간 동안 아쿠아포닉스 수조액의 pH와 EC는 각각 4.3-6.9, 0.32-1.14dS·m^-1 수준이었고, 수경재배는 각각 5.1-7.5, 1.0-1.8dS·m^-1이었다. 아쿠아포닉스 수조액의 NO₃-N와 NH₄-N 농도는 수경재배보다 각각 약 3.6, 2.2 me·L^-1 높았다. P, Ca, Mg, S 농도는 수경재배보다 각각 약 0.76, 3.1, 0.8, 0.9me·L^-1 높았으며, K와 Fe는 각각 약 0.8me·L^-1, 0.5mg·L^-1 낮았다. 딸기 잎의 무기이온 함량은 두 재배 처리 간 유의차가 없었으며 엽내 K 함량은 적정 범위를 보였다. 정식 후 58과 98일 사이에 아쿠아포닉스에서 재배된 딸기의 T-N와 P 흡수율은 수경재배보다 각각 1.5, 1.9배 높았고 K 흡수율은 유의차가 없었다. 개체당 과실수는 아쿠아포닉스에서 수경재배보다 유의하게 많았으며, 상품과 생체중, 건물중, 과실의 과장과 과폭은 수경재배에서 아쿠아포닉스보다 높았다. 결과를 종합하면, 아쿠아포닉스에서는 수조액의 물고기 배설물과 먹이 잔여물에 의한 고체 입자의 비료성분을 지속적으로 가용하여 활용한다는 것을 알 수 있다.

• 한국산림과학회지
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• 제45권1호
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• pp.26-36
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• 1979

비료목(肥料木)의 시비대책(施肥對策)을 세우기 위하여 몇가지 시험을 실시하였던바 다음과 같은 결과를 얻었다. l. 인산(隣酸)을 시비(施肥)하지 않았던 비료목(肥料木)은 활착률(活着率)이 낮고 점차 고사되어 간다. 이 이유(理由)는 인산(隣酸)을 시비(施肥)하지 않을 경우에는 근류을 착생시키지 못하므로 질소공급을 시킬 수 없었기 때문인 것 같다. 또 하나의 이유(理由)는 잡초목(雜草木)의 근계(根系)가 발달(發達)되어 있는곳에 식재하였을시 잡초목(雜草木)과의 양료(養料)와 산소 이용의 경합에서 낙오되기 때문으로 사료된다. 2. 중과삭, 용성인비 또는 용과린을 시비할 시는 비료목 식재후(植裁后) 3년차(年次)까지 대단히 높은 생장효과(生長效果)를 보이고 있다. 반면(反面)에 산림용 고형비료는 전자에 비해 상당히 낮은 시비효과를 보이고 있다. 3. 산림용 고형비료를 시비(施肥)할 경우에는 임목근(林木根)의 인산흡수(隣酸吸收) 범위는 고형비료의 표면적(表面的)에 한(限)하며 또한 근계(根系)가 내부(內部)로 침투하여 흡수(吸收)할 수 없으므로 인산흡수(隣酸吸收)의 기회와 양(量)이 대단히 적을것 같다. 이와같은 원인(原因)으로 인해 산림용 고형비료의 시비효과(施肥效果)가 낮은것 같으나 사진 3의 사례(事例)와 같이 수년간 지효적으로 이용(利用)할 수 있는 장점을 갖고 있다. 따라서 시비당년(施肥當年)에 그 양(量)을 많이 투여하였을시 인산(隣酸)의 흡수기회(吸收機會)와 양(量)이 많아지므로 활착률(活着率)과 생장률(生長率)을 높일 것이며 추비(追肥)의 필요성(必要性)도 없게 될 것 같다. 4. 입상(粒狀)이나 분말상의 인산비료(隣酸肥料)를 산포(散布)하였을시는 사진 4의 사례(事例)와 같이 인산(隣酸)의 흡수면(吸收面)이 넓으므로 근계망이 잘 발달될 것이며 잡초목(雜草木)의 근계(根系)도 근류의 영향으로 생긴 질소를 흡수하기 위하여 그 발달(發達)이 좋을것으로 사료되어 토양보존(土壤保存)에 고형비료보다 효과(効果)가 높을것 같다. 5. 저생산성(低生産性)의 건조토양(乾操土壤)에 인산비료(隣酸肥料)를 시비(施肥)하였을시 아카시나무와 사방오리나무는 시비후(施肥后) 3년차(年次)에 2.3m 이상(以上)의 수고생장(樹高生長)을 보이고 좀잎산오리나무는 2년차(年次)에 1.8m 이상(以上)의 수고생장(樹高生長)의 효과(効果)을 보이고 있다. 이상(以上)의 생장상태(生長狀態)로 보아 비료목(肥料木) 식재(植栽)와 인산비시(隣酸肥施)로 단벌기(短伐期) 산림경영(山林經營)과 속성녹화(速成綠化)가 가능하다고 본다. 6. 척박한 황폐지에 싸리의 파종과 용성인비 시비(施肥)에 의해 완전피복을 시켰으여 m당(當) 줄기를 생중량(生重量)으로 200g을 생산(生産)할 수 있었다. 석탄(石炭) 첨가시의 효과(効果)를 발견할 수 없고 경우에 따라 오히려 나쁜영향을 주고 있었다. 상기 사례(事例)에 의하면 싸리파종과 인산시비(隣酸施肥) 방법은 척박 황폐지의 피복(被覆)과 바구니, 사료 및 연료공급을 시킬 수 있는 합리적인 방법인것 같다. 7. 비료목(肥料木)에 용성인비와 용과린의 시비효과(施肥効果)가 양호(良好)하였으며 본당(本當) 30g 이상(以上) 시비(施肥)가 되어야 할 것 같다.