식물공장에 있어서 생산성 극대화를 위한 최적환경을 구명하기 위하여, 식물공장 시스템 하에서 광도와 배양액 농도가 잎상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과 광이 높아짐에 따라 증산량과 광합성량이 높았으며, 광도 200$\mu$mol $m^{-2}$$s^{-1}$과 300$\mu$mol $m^{-2}$$s^{-1}$ 에서 생체중과 건물중이 가장 높게 나타났다. 따라서 식물공장내 잎상추의 최적 광도는 200 $\mu$mol $m^{-2}$$s^{-1}$ 이상으로 나타났다. 지상부 환경요인들과의 지하부 환경 요인과의 관계를 밝히기 위해서 광도와 배양액 농도간의 관계가 잎상추 생육과 품질에 미치는 영향을 조사한 결과 통계적 유의성은 없었으나 저광도에서는 배양액농도가 높은 편인 2.4 mS cm-1에서 고광도에서는 1.8 mS cm-1 수준에서 생육량이 많게 나타났다.
환경 조건의 변화는 식물의 물과 양분 흡수 및 광합성 정도를 변화시켜 결과적으로 식물 생육에 영향을 미친다. 변화하는 환경 조건에서 식물의 생리적 반응은 식물 줄기에 전극을 삽입해 식물유도 전기신호(PIES)로 비파괴적으로 모니터링할 수 있다. 본 연구의 목적은 CO2 증가와 광합성 광량자속밀도 PPFD 감소에 따른 식물의 반응으로 PIES를 모니터링하는 것이다. PIES는 증산과 광합성이 일어나는 낮에 증가하였고 식물 생육 기간 동안 모니터링한 CO2 농도는 PIES와 음의 상관관계를 보였다. CO2 농도 증가는 PIES를 약간 감소시켰으나 PIES에 큰 영향을 미치지 않았으며 이는 CO2 증가의 효과가 낮은 PPFD에 의해 제한되었기 때문으로 판단된다. PPFD 감소의 효과는 물과 양분 흡수가 광에 의해 즉각적으로 영향을 받지 않았기 때문에 즉시 나타나지는 않았다. 본 연구는 CO2 증가와 PPFD 감소에 의한 식물의 단기적 반응을 평가하고자 한 것이며 프롤린 함량 및 엽록소 형광은 환경 변화에 따라 유의하게 변화하지는 않았다.
수층으로 용출되는 질소(N)와 인(P)의 영양염 플럭스는 1차 생산성에 대한 총 영양요구량의 상당 부분을 지원할 수 있기 때문에 퇴적물-해수 환경의 상호작용을 파악하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 곰소만 근소만의 환경 일반항목들과 퇴적물-해수 경계면에서 저서 영양염 용출 플럭스를 분석 및 추정하였다. 또한 이전에 보고된 영양염 플럭스의 데이터를 비교하여 지역적인 차이를 확인하고자 하였다. 그 결과 근소만 법산에서 봄철 영양염 용출 플럭스가 DIN $6.14mmol\;m^{-2}d^{-1}$, DIP $0.32mmol\;m^{-2}d^{-1}$로 조사정점 중 가장 높게 나타났다. 퇴적물 COD의 경우 법산의 사계절 값이 $4.0{\sim}10.8mg/g{\cdot}dry$로 나타나 유기물 오염에 의한 환경 악화가 진행되고 있었다. 앞으로 갯벌어장 관리에 대한 방안이 마련되지 않는다면 양식생물의 생산량 감소의 문제가 발생될 것이다. 따라서 생물자원의 지속적인 이용을 위해 갯벌 환경의 장기적인 모니터링이 선행되어야 할 것으로 판단된다.
인공용승구조물은 저층에 인공적으로 해중산(Sea Mount)을 설치하여, 저층수가 상층의 유광층(Euphotic Zone)으로 용승되도록 하는 구조물로 저층수에 포함된 풍부한 영양염의 공급은 일차생산을 증가시키고 이에 따른 먹이 연쇄작용 및 어류 군집 유도효과를 기대할 수 있다. 본 연구에서는 인공용승구조물의 재료 및 형태에 따라 달라질 수 있는 공극률의 변화에 따른 흐름특성을 파악하고자 하였다. 그 결과, 공극률이 커질수록 상승유량은 작아졌고, 상승유량이 작아짐에 따라 하강유량도 작아지는 특성을 파악할 수 있었다. 인공용승구조물의 단위면적당 용승유량은 공극률이 10%일 때 가장 좋은 효율을 나타냈으며, 공극률이 20%일 경우에도 불투과성 인공용승구조물에 비해 좋은 효율을 보였다. 따라서 인공용승구조물의 최적단면을 설계할 경우 공극률을 20% 이하로 설계할 때 좋은 효율을 보일 것으로 판단된다.
Hayashi, Kentaro;Matsuda, Kazuhide;Takahashi, Akira;Nakaya, Ko
Asian Journal of Atmospheric Environment
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제5권2호
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pp.134-143
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2011
The present study aimed to investigate the diurnal variations in air concentrations and exchange fluxes of ammoniacal nitrogen ($NH_x$: ammonia ($NH_3$) and particulate ammonium) in a subalpine deciduous forest in central Japan during a week in summer. The $NH_3$ concentrations ($0.50\;{\mu}g\;N\;m^{-3}$ on average) showed a clear circadian variation, i.e., high and low in the daytime and nighttime, respectively. The concentration of particulate ammonium in the coarse fractions was extremely low, whereas that for the PM2.5 fraction was relatively high $0.55\;{\mu}g\;N\;m^{-3}$ on average). The main inorganic ion components of PM2.5 at the study site were ammonium and sulfate. The exchange fluxes of $NH_x$ were bidirectional. Both the maximum and minimum values occurred in the daytime, i.e., $0.39\;mg\;N\;m^{-2}\;hr^{-1}$ of downward flux and $0.11\;mg\;N\;m^{-2}\;hr^{-1}$ of upward flux for $NH_3$ and $0.25\;mg\;N\;m^{-2}\;hr^{-1}$ of downward flux and $0.13\;mg\;N\;m^{-2}\;hr^{-1}$ of upward flux for PM2.5 ammonium. The exchange fluxes of $NH_x$ at night could be considered as zero. The mean deposition velocity during the research period was almost zero for both $NH_3$ and PM2.5 ammonium. The atmosphere-forest exchange of $NH_x$ in the forest during the study period was balanced. The remarkably large deposition of $NH_x$ was attributable to meteorological events such as showers the night before that thoroughly washed the forest canopy and subsequent clear skies in the morning, which enhanced convection. The cleaning effect of rainfall and the rapid change in convection in the early morning should be monitored to evaluate and generalize the gas and particle exchange in a forest.
Ground-level ozone ($O_3$) can be a menace for vegetation, especially in Asia where $O_3$ levels have been dramatically increased over the past decades. To ensure food security and maintain forest ecosystem services, such as nutrient cycling, carbon sequestration and functional diversity of soil biota, in the over-populated Asia, environmental standards are needed. To set proper standards, dose-response relationships should be established from which critical levels are derived. The predictor of the response in the dose-response relationship is an $O_3$ metric that indicates the dose level to which the plant has been exposed. This study aimed to review the relevant scientific literature and summarize the $O_3$ metrics used worldwide to provide insights for Asia. A variety of $O_3$ metrics have been used, for which we discuss their strengths and weaknesses. The most widely used metrics are based only on $O_3$ levels. Such metrics have been adopted by several regulatory agencies in the global. However, they are biologically irrelevant because they ignore the plant physiological capacity. Adopting AOT40 ($O_3$ mixing ratios Accumulated Over the Threshold of $40nmol\;mol^{-1}$) as the default index for setting critical levels in Asia would be a poor policy with severe consequences at national and Pan-Asian level. Asian studies should focus on flux-based $O_3$ metrics to provide relevant bases for developing proper standards. However, given the technical requirements in calculating flux-based $O_3$ metrics, which can be an important limitation in developing countries, no-threshold cumulative exposure indices like AOT0 should always accompany flux-based indices.
광강도와 배양액 농도에 따른 칼랑코에(Kalanchoe blossfeldiana 'Marlene')의 생육단계별 양수분 흡수율과 작물생육을 조사하였다. 광강도는 일적산 광합성유효광양자속(PPF)이 6.5, 10.3, $18.2mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$의 3수준으로, 배양액의 농도는 유묘기 EC 0.5, 1.0, 1.5, $2.0dS{\cdot}m^{-1}$의 4수준, 단일처리 후 EC 1.0, 1.5, 2.0, $3.0dS{\cdot}m^{-1}$의 4수준으로 처리하였다. 유묘기 초장은 저광 조건에서 가장 길었고, 엽면적과 건물중은 PPF $10.3mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}d^{-1}$에서 가장 높았다. 유묘기 모든 광조건에서 EC $1.5dS{\cdot}m^{-1}$일 경우에 최대 건물중과 엽면적이 나타났다. 단일처리기 초장 역시 저광 조건에서 길었고, 엽면적, 건물 중, 분지수는 광강도가 증가함에 따라 현저하게 증가하였다. 모든 광조건에서 엽면적, 건물중, 분지수는 배양액농도가 EC 1.0-$2.0dS{\cdot}m^{-1}$까지 증가하다가 EC $3.0dS{\cdot}m^{-1}$에서 현저히 감소하였고, EC $2.0dS{\cdot}m^{-1}$에서 가장 높았다. 생육이 양호하였던 EC 처리구(유묘기 EC $1.5dS{\cdot}m^{-1}$, 단일처리기 EC $2.0dS{\cdot}m^{-1}$)의 $NO_3$-N, $H_2PO_4{^-}$, $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ 이온간의 상호간 비율을 분석한 결과 육묘단계에서는 광강도에 따라 큰 차이가 없었지만, 단일처리기에서는 큰 차이가 확인되었다. 따라서 작물의 최적의 생장을 위해 유묘기에는 광도 별 EC 조절로 충분하지만, 단일처리기에는 광강도에 따른 배양액 조성과 EC조절이 필요하다.
본 연구에서는 강원도 춘천지역 낙엽활엽수림(굴참나무, 신갈나무)에서의 강우의 이동에 따른 수량, 용존원소 농도 및 물질량 등을 조사하였다. 임외우량에 대한 각 강우량의 비율은 굴참나무임분이 신갈나무임분에 비하여 수관통과우에서 2∼3%, 그 외의 강우에서 10∼15%의 증가량을 나타내고 있었다. 임외우에 비하여 수관통과우에서는 K/sup +/농도가, Ao층통과우에서는 Ca/sup 2+/, Mg/sup 2+/, NO₃/sup -/농도가 현저하게 증가하였는데, 이는 전자의 원소농도에서는 수관으로부터의 용탈, 후자의 원소농도에서는 Ao층으로부터의 용탈 및 질산화 작용에 기인한 것이라 판단된다. 수관통과우, Ao층통과우 및 A, B층토양수에 있어서 원소농도는 수량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였는데, 특히 K/sup +/, Mg/sup 2+/, Cl/sup -/농도에서 현저하였다. Ao층통과우의 Ca/sup 2+/에서 굴참나무임분이 신갈나무임분에 비하여 1.5배 정도 높은 값을 나타낸 것 이외에는 다른 강우의 물질량에 있어서는 임분 간 뚜렷한 차이는 없었다. 연간 수간류 물질량은 임상으로 도달하는 강우(수관통과우+수간류)물질량의 10% 미만이었는데, 양적인 면으로 보아 물질순환 과정에 있어서 수간류의 비중은 작다고 판단된다.
본 연구에서는 2010년 여름에 천수만에서 저층해수를 채집하여 용존산소와 영양염 농도를 측정하였다. 또한 benthic chamber내의 해수시료를 시계열로 채집하는 자동화된 Benthic Lander를 설치하여 해수-퇴적물간 영양염 플럭스를 측정하였다. 오염된 인공호수 유출수가 들어오는 천수만 북쪽에서는 저층수의 용존산소는 2 mg/l로 hypoxia의 존재 가능성이 확인되었다. 반면 남쪽 천수만 입구의 저층 용존산소는 5 mg/l이었다. 영양염은 용존산소와 반대의 분포 경향을 보였고, N/P ratio의 변화는 hypoxia에 의해 발생된 인산염의 탈착과 용출 때문으로 보인다. 만 북쪽 해역의 유기탄소 산화율과 산소소비율은 남쪽 만 입구 해역보다 약 2배 큰 값을 보였고, 영양염 benthic flux는 천수만 북쪽에서 4내지 6배 높았다. 이러한 결과는 해수-퇴적물간 물질 플럭스를 정확히 추정하기 위해서는 hypoxia의 역할에 대한 이해가 중요하다는 점을 시사해준다.
A study was carried out to determine glucose kinetics, nutrient balance and milk production of lactating Etawah crossbred goats. The animals (27.2 to 29.1 kg BW) were randomly divided into four levels of dietary treatment groups: the first group R1 received 100% (3 kg) fresh king grass (Penisetum purpuroides), the second group R2 received 75% king grass and 25% king grass silage prepared with chicken manure, the third group R3 received 50% king grass and 50% silage, and the fourth group R4 received 100% silage. In addition to the roughage, each group received 800 g of concentrate (CP 14.77% of DM; 17.26 MJ/kg). Animals fed king grass silage made with chicken manure were found to be superior to the group fed king grass alone. Glucose kinetics and retained energy were significantly affected. Calculations showed that glucose requirements for maintenance and milk production can be met for the groups with high levels of silage (R3 and R4). The values of glucose flux were in the range of 2.52 to 4.50 mg/min.kg $BW^{0.807}$ which are lower, but close to, the values for the temperate lactating dairy cow. The present glucose flux value for the lactating Etawah crossbred goat is higher than the previous value published from this laboratory.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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