• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제6권4호
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• pp.259-267
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• 2012

To clarify the effects of black carbon (BC) particles on growth and gas exchange rates of Asian forest tree species, the seedlings of Fagus crenata, Castanopsis sieboldii, Larix kaempferi and Cryptomeria japonica were exposed to BC particles with sub-micron size for two growing seasons from 1 June 2009 to 11 November 2010. The BC particles deposited after the exposure to BC were observed on the foliar surface of the 4 tree species. At the end of the experiment, the amount of BC accumulated on the foliar surface after the exposure to BC aerosols were 0.13, 0.69, 0.32 and 0.58 mg C $m^{-2}$ total leaf area in F. crenata, C. sieboldii, L. kaempferi and C. japonica seedlings, respectively. In August 2010, the exposure to BC particles did not significantly affect net photosynthetic rate under any light intensity, stomatal diffusive conductance to water vapour ($g_s$), stomatal limitation of photosynthesis, response of $g_s$ to increase in vapour pressure deficit and leaf temperature under light saturated condition in the leaves or needles of the seedlings. These results suggest that the BC particles deposited on the foliar surface did not reduce net photosynthesis by shading, did not increase leaf temperature by absorption of irradiation light, and did not induce plugging of stomata in the leaves or needles of the seedlings. There were no significant effects of BC particles on the increments of plant height and stem base diameter during the experimental period and the whole-plant dry mass at the end of the experiment. These results indicate that the exposure to BC particles with sub-micron size for two growing seasons did not significantly affect the growth and leaf or needle gas exchange rates of F. crenata, C. sieboldii, L. kaempferi and C. japonica seedlings.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제9권2호
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• pp.173-186
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• 2015

In Bangladesh, increases in the tropospheric ozone ($O_3$) concentration and in soil salinization may lead to crop damage. To clarify the effects of $O_3$ and/or soil salinity on Bangladeshi wheat cultivars, BAW1059 (salt-tolerant) and Shatabdi (salt-sensitive) were exposed to 70-day treatments with $O_3$ (charcoal-filtered air (CF), $1.0{\times}O_3$, and $1.5{\times}O_3$) and different levels of soil salinity (0, 4, and $8dS\;m^{-1}$). In both cultivars, the whole-plant dry mass and grain yield were significantly reduced by exposure to $O_3$. Increased soil salinity caused significant reductions in whole-plant growth and yield in Shatabdi, but the reductions were negligible in BAW1059. No significant interactions between $O_3$ and salinity were detected for growth, yield, and leaf gas exchange parameters in both cultivars. We concluded that the effects of $O_3$ are not ameliorated by soil salinity in two Bangladeshi wheat cultivars, regardless of their salinity tolerance.

• 한국작물학회지
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• 제33권4호
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• pp.353-359
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• 1988

두께가 서로 다른 $C_3$ 식물의 잎은 단위엽면적당 광합성 능력에 있어서도 차이가 나는 바 잎의 내부구조와 기체교환 사이의 관계를 바탕으로 그 원인을 구명하였다. 광합성의 2대 제한요인으로 기체확산과 생화학적 과정의 상대적인 중요도를 결정하기 위해 중엽세포의 표면은 기체확산 저항의, 그리고 세포의 체적은 탄소고정 능력의 지표로 가정하였다. 즉 세포의 표면적이 증가하면 이산화탄소의 액상확산 저항이 감소하며 체적이 증대되면 carboxylation, oxygenation, 그리고 dark respiration 반응속도가 증가한다고 간주하였다. 이러한 개념을 함축하는 광합성 모형을 작성하고 이 가설의 검증을 위해 대두 품종 Amsoy잎을 이용한 실험을 수행하였다. 생장조절실내에서 200, 400, 600$\mu$mol photons m$^{-2}$ s$^{-1}$ PAR을 공급하여 서로 다른 두께의 잎을 준비하였으며 제3 및 4본엽에 대해 1,000 $\mu$mol photons m$^{-2}$ s$^{-1}$ PAR 및 28 기온 환경하에서 이산화탄소 흡수속도를 측정한 결과 세포의 체적과 표면적의 영향을 동시에 고려한 광합성 모형이 세포 표면적만을 고려한 경우 보다 실측치에 가까운 예측치를 산출하였다. 이로 미루어 세포의 표면적과 체적은 잎의 두께 및 그에 따른 광합성 능력의 예측에 적절한 변수로 간주된다.

• 한국환경과학회지
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• 제12권8호
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• pp.853-860
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• 2003

Plants sequester atmospheric CO$_2$, a major agent of climate change, during the growing periods and mitigate its rising accumulation in the atmosphere. Pinus densiflora and Quercus mongolica are the native tree species dominant in the temperate forests of Korea. This study quantified the annual CO$_2$ uptake by the two species at forest sites in Chuncheon in the middle of the country. The quantification was based on seasonal measurements of CO$_2$ exchange rates under natural conditions by an infrared gas analyzer over the growing season (1999). The monthly CO$_2$ uptake per unit leaf area ranged from 1.6-6.7 mg/d㎡/h for P. densiflora and from 3.7-8.9 mg/d㎡/h for Q. mongolica, with a maximum in mid-summer. An equation for each species was generated to estimate easily the annual CO$_2$ uptake by total leaf area per tree, which subtracted the CO$_2$ release (i.e. respiration) by leaves and woody organs from the gross CO$_2$ uptake (diurnal uptake and release by leaves). Annual CO$_2$ release by leaves and woody organs accounted for 58-73％ of the gross CO$_2$ uptake across tree specimens. Annual CO$_2$ uptake per tree increased with increasing dbh (stem diameter at breast height) for the study diameter range, and was greater for Q. mongolica than for P. densiflora in the same dbh sizes. This was mainly associated with a greater total leaf area in the former. For example, the annual CO$_2$ uptake by one tree with dbh of 25 cm was 35.6 kg/yr for P. densiflora and 47.9 kg/yr for Q. mongolica. The results from this study can be applied to evaluate an atmospheric CO$_2$ reduction of woody plants by forest type and age class.

• 한국작물학회지
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• 제36권6호
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• pp.560-567
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• 1991

콩잎의 광합성능력이 잎의 내부형태 변이와 관련되어 있는지 검토하기 위해 대두품종 ‘Hodg-son 78’을 공시하여 포장실험을 수행하였다. 잎의 내부 형태면이를 촉진시키기 위해 착협시(R3 stage)에 유아주기 (1m이랑당 26주에서 6.5주)와 곁가지 치기를 통해 source활성 증대를, 계속적인 꼬투리 제거 (절위당 한개의 꼬투리만 남김)를 통해 sink활성 감소를 시도하였다. 협신장기(R4 stage)로부터 3-4일 간격으로 5회에 걸쳐 제 10절위 복엽의 중앙소엽을 대상으로 기체교환특성, 잎의 두께, 엽육세포의 체적 및 표면적, 그리고 주변 미기상변수를 측정하였다. 가설검증을 위해 기존의 광합성모형을 엽육세포의 표면적이 기체확산과, 엽육세포의 체적이 생화학적 활성과 관련되도록 수정하였다. 실측 광합성속도의 변이가운데 79%는 이 수정된 모형에 의해 설명 가능하였으며, 엽내부형태의 영향을 무시한 기존의 광합성모형에 비해 평균 14.5%의 추정능력 향상을 확인할 수 있었다.

• 한국작물학회지
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• 제36권1호
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• pp.22-33
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• 1991

간장이 다른 수도 2품종에 대하여 NaCl, KCl, Mannitol을 처리하고 잎의 신장과 광합성능의 반응을 조사하였다. 그리고 염처리에 의하여 잎의 신장이 일시적으로 정지하고 신장률이 둔화되는 현상 및 높은 농도에서 광합성능이 저하되는 원인에 대하여 고찰하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.401-409
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• 2021

본 연구는 반밀폐형 토마토 재배 온실에서 광합성율 극대화를 위한 적정 탄산가스 시비 농도를 구명하고자 광합성 모델을 이용하여 잎의 최대 카복실화율(V_cmax), 최대 전자전달속도(J_max), 열파괴, 잎 호흡 등을 계산하고 실제 측정값과 비교하였다. 다양한 광도(PAR 200µmol·m^-2·s^-1 to 1500µmol·m^-2·s^-1)와 온도(20℃ to 35℃) 조건에서 CO₂ 농도에 대한 A-C_i curve는 광합성 측정 기기를 사용하여 측정하였고, 모델링 방정식으로 아레니우스 함수값(Arrhenius function), 순광합성율(net CO₂ assimilation, A_n), 열파괴(thermal breakdown), R_d(주간의 잎호흡)를 계산하였다. 엽온이 30℃ 이상으로 상승하였을 때 J_max, An 및 thermal breakdown 예측치가 모두 감소하였고, 예측 J_max의 가장 최고점은 엽온 30℃였으며 그 이상의 온도에서는 감소하였다. 생장점 아래 5번째 잎의 광합성율은 PAR 200-400µmol·m^-2·s^-1 수준에서는 CO₂ 600ppm, PAR 600-800µmol·m^-2·s^-1 수준에서는 CO₂ 800ppm, PAR 1000µmol·m^-2·s^-1 수준에서는 CO₂ 1000ppm, PAR 1200-1500µmol·m^-2·s^-1 수준에서는 CO₂ 1500ppm을 공급했을 때 포화점에 도달하였다. 앞으로 광합성 모델식을 활용하여 과채류 온실 재배 시 광합성을 높일 수 있는 탄산시비 농도를 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제22권2호
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• pp.102-113
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• 1998

This experiment used chlorophyll fluorescence techniques to assess the effect of irradiant during leaf development on photoinhibition of photosynthesis in Panax ginseng. Seedlings of p. ginseng were grown in the 91asshouse at four shade levels. The maximum mid-day irradiant in each treatment between emergence (January 4) and completion of the experiment (February 25) was 1220, 485, 235, 125 $\mu$mol/$\textrm{m}^2$/s. To assess the rapidity of photosynthetic readaptation to changes in light levels, fluorescence parameters (Fo, F, Fm, Fm', AF/Fm;, Fv/Fm) were measured for three days before and after transfer of plants (on February 21) from each light treatment into each of the other light treatments. Before transfer, dark adapted values of Fv/Fm in the 1220 (0.699) and 485 (0.739) treatments were different from each other and lower than values in the 235 (0.764) and 125 (0.768) treatments, indicating mild photoinhibition. Patterns of change in F during the day also differed between treatments, with low light treatments tracking irradiant levels, but F in the high light treatment (1220) declined in the morning, presumably due to fluorescence quenching. Although plants grown at high irradiant had relatively low photosynthetic efficiency, relative electron transport rate was greater than in lower irradiant treatments. After transfer, plants adopted the daily pattern of change in F of the treatment to which they were moved with little change in absolute levels of F, except in plants transferred from the highest (1220) to the lowest light level (125), where F increased over the course of the three days following transfer. After plants were transferred, Fm' converged on values similar to those in plants raised in the treatments to which they were moved. Values of Fv/Fm in plants moved from low to high light declined dramatically, but there was no decline in plants from 485 moved to 1220. Values of Pv/Fm in plants that were moved from high light to lower light increased to values above those recorded in plants raised in the lower light treatments. Reductions in quantum efficiency caused by photoinhibition at high irradiant may be more than compensated for by higher electron transport rates, although evidence suggests that under high irradiant this tends to be balanced by reduced leaf area and earlier senescence. Chlorophyll fluorescence techniques appear capable of indicating effects of irradiant induced stress in ginseng, yielding results comparable to those obtained with gas exchange techniques but in less time and with greater replication.

• 한국농림기상학회지
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• 제10권4호
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• pp.132-140
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• 2008

오존은 식물에 가장 큰 피해를 주는 대기 오염원 중 하나로 알려져 있으며, 현재 대기 중 오존 농도만으로도 민감한 종에서는 피해가 관찰된다. 기공을 통해 유입된 실제 오존량이 식물의 잎에 상당한 피해를 입히며, 광합성률의 저하를 일으키는 것으로 알려져 있다. 식물의 오존에 대한 반응은 식물의 생리적 연령과 민감성에 따라 다양하며, 잎의 성숙과 밀접하게 연관되어 있다. 가장 최근에 성숙한 잎이 이미 성숙한 잎들이나 빠르게 성장하는 어린 잎들과 비교해 보았을 때 오존에 가장 예민한 것으로 알려져 있다. Black Cherry(Prunus serotina)는 경제적, 생태적으로 중요한 수종중의 하나이다. 또한 오존에 민감한 수종중의 하나이며, 대기 중 오존 농도에 의해 피해를 보여, 오존의 생물지표로 이용되기도 한다. 상이한 오존 민감성은 유전적 차이에 기인하는 것으로 알려져 있으며, 이 점으로 인해 대기 중 오존 농도가 식물의 광합성 및 PSII 기능에 미치는 영향을 연구하기에 이상적인 수종으로 여겨진다. 이에 본 연구는 3년간 버지니아 주 Giles County에 위치해 있는 Horton 연구센터 실험 숲에서, Black Cherry 중 상이한 두 민감성을 보이는 품종을 이용하여 대기 중 오존 농도가 민감한 품종과 저항성을 지닌 품종에 미치는 영향을 연구하였다. 대기 중 오존에 노출된 채로 식물의 생장이 가장 빠른 성장기를 거친 결과, 대기 중 오존에 의해 민감한 품종은, 가시적인 피해와 함께 최대 순 광합성이나 탄소 동화에 대한 양자 수득율이 크게 감소되었으나 저항성을 지닌 품종은 가시피해의 부재와 함께 소폭의 최대 순광합성 및 양자 수득률의 피해가 관찰되었다. 오존에 민감한 품종에서 잎의 가시피해는 광합성 기능과 밀접하게 연관되어 있으며, 잎의 생리적 연령이 늘어남에 따라 더욱 커지는 것으로 관찰되었다. 오존에 저항성이 있는 품종에서도 잎의 연령 증가에 따른 광합성 기능의 저하가 관찰 되었으나, 가시피해는 관찰되지 않았다. 오존에 의한 총 광합성률의 감소는 오존에 민감한 품종에서 더욱 현저하게 관찰되었다.

• 원예과학기술지
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• 제30권5호
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• pp.484-492
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• 2012

본 연구는 정자기장 처리가 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘을 파악하기 위해 수행되었다. 이를 위해 스파티필름(Spathiphyllum spp), 산호수(Ardisia pusilla DC.), 싱고니움(Syngonium podophyllum), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종 관엽식물을 대상으로 안쪽 바닥면에 표면자속밀도 3,500G의 이방성 NdFeB계 원형 소결영구자석을 장착하여 자성처리한 화분에서 6개월간 생육시켜 나타난 변화를 관찰하였다. 자성처리화분에서의 생육은 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 유의성 있는 생육증대를 유도하였으며 대부분의 식물종에서 조직 내 함수율을 증대시키는 것으로 나타났다. 스파티필름은 광합성률 또한 유의성 있게 증대되었으나 산호수 및 필레아의 경우 광합성률의 유의성 있는 증가가 나타나지 않았는데 이는 자성처리화분이 동화산물에 대한 정상적인 대사과정에서의 수요를 감소시킴으로써 생물량 축적에 보다 유리한 조건을 제공하는 것으로 해석된다. 그러나 홀리아페페의 경우 생육이나 광합성에 있어 별다른 차이가 유도되지 않았기 때문에 자성처리화분의 이와 같은 효과는 식물종에 따라 차이를 보일 것으로 생각된다. 실험에 사용된 대부분의 식물종에서 자성처리에 따른 엽 내 질소 및 엽록소 함량과 엽록소 a/b 비율에 유의성 있는 증가가 나타났다. 이와 같은 결과들은 식물종에 따른 제한은 있으나 적절한 자기장 처리를 통해 환경변화에 대한 관엽식물의 잠재적 적응능력을 높이고 실내 환경개선을 위한 실내식물의 활용도를 증대시킬 수 있는 가능성을 제시한다.