• 한국약용작물학회지
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• 제26권6호
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• pp.447-454
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• 2018

Background: The leaf temperature ($T_{LEAF}$) is one of the most important physical parameters governing water and carbon flux, including evapotranspiration, photosynthesis and respiration. Cnidium officinale is one of the important folk medicines for counteracting a variety of diseases, and is particularly used as a traditional medicinal crop in the treatment of female genital inflammatory diseases. In this study, we developed a model to estimate $T_{Leaf}$ of Cnidium officinale Makino based on black globe temperature ($T_{BGT}$). Methods and Results: This study was performed from April to July 2018 in field characterized by a valley and alluvial fan topography. Databases of $T_{LEAF}$ were curated by infrared thermometry, along with meteorological instruments, including a thermometer, a pyranometer, and an anemometer. Linear regression analysis and Student's t-test were performed to evaluate the performance of the model and significance of the parameters. The correlation coefficient between observed $T_{LEAF}$ and calculated $T_{BGT}$ obtained using an equation, developed to predict $T_{LEAF}$ based on $T_{BGT}$ was very high ($r^2=0.9500$, p < 0.0001). There was a positive relationship between $T_{BGT}$ and solar radiation ($r^2=0.8556$, p < 0.0001), but a negative relationship between $T_{BGT}$ and wind speed ($r^2=0.9707$, p < 0.0001). These results imply that heat exchange in leaves seems to be mainly controlled by solar radiation and wind speed. The correlation coefficient between actual and estimated $T_{BGT}$ was 0.9710 (p < 0.0001). Conclusions: The developed model can be used to accurately estimate the $T_{Leaf}$ of Cnidium officinale Makino and has the potential to become a practical alternative to assessing cold and heat stress.

• 한국작물학회지
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• 제53권1호
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• pp.93-101
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• 2008

The effects of $CO_2$ enrichment on growth of maize (Zea mays L.) were examined. Parameters analyzed include growth characteristics, yields, photosynthetic rates, evaporation rates and photosynthesis-related characteristics under elevated $CO_2$. The plants were grown in growth chambers with a 12-h photoperiod and a day/night temperature of $28/21^{\circ}C$ at the seedling stage and $30/23^{\circ}C$ from the silking stage. The plants were exposed to two elevated $CO_2$ of 500, 700ppm and ambient levels (350 ppm). Chalok 1 and GCB 70 germinated three days after seeding, and germination rates were faster in the elevated $CO_2$ than the control. Germination rates displayed significant differences among the $CO_2$ treatments. At the seedling stage, leaf area, top dry weight, and photosynthetic rates, and plant height indicated positive relationship with elevated $CO_2$ concentrations. At the $5{\sim}6$ leaf stage, $CO_2$ concentration also indicated positive relationship with plant height, leaf area, top dry weight, and photosynthetic rates. At the silking stage, increased plant height of Chalok 1 was noted in the $CO_2$ treatments compared to the control. No significant differences were noted for GCB 70, in which leaf area decreased but photosynthetic rates increased progressively with $CO_2$ concentration. Stomatal aperture was a little bigger in the elevated $CO_2$ than the control. $CO_2$ concentration was negatively related to stomatal conductance and transpiration rates, resulting in high water use efficiency.

• 한국조경학회지
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• 제45권2호
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• pp.51-59
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• 2017

본 연구는 저관리 경량형 옥상녹화를 위해 맥문동, 울릉국화, 비비추, 돌나물, 잔디의 내건성을 평가하였다. 옥상녹화 식물의 내건성 평가를 위해 용적수분함량, 엽과 토양의 수분포텐셜, 엽록소 a와 b함량, 엽록소형광, 광합성율, 기공전도도, 증산속도, 항산화물질을 측정하였다. 옥상녹화 식물의 내건성 측정결과, 무관수 일수가 경과하면서 용적수분함량 부족에 따라 식물은 점차 고사하는 경향을 보였다. 울릉국화가 가장 먼저 고사하였으며, 그 다음으로 잔디, 비비추, 맥문동 순이었으며, 돌나물은 고사하지 않았다. 비비추, 맥문동, 돌나물은 3주 이상 생존하여 내건성이 높은 식물로 판단되었다. 엽록소 a와 b는 두 가지 유형이 나타났는데, 초기부터 중기까지 일정한 함량을 유지 후, 급격히 감소하는 I유형에는 비비추, 잔디와 초기에는 낮은 함량을 보이다가 중기 때 급격히 증가 후, 감소하는 II유형에는 울릉국화, 맥문동, 돌나물로 구분되었다. 용적수분함량과 증발산량은 모든 식물 종에서 지속적으로 감소하였으며, 엽록소형광 측정결과, 내건성이 상대적으로 높은 돌나물이 가장 늦게 감소하였고, 잔디와 돌나물은 급격한 감소가 나타난 후 고사하였다. 광합성, 기공전도도, 증산속도는 초기에 높은 활성도가 나타났으나, 용적수분함량의 감소로 인하여 식물체가 기공을 닫아 낮아지는 경향을 보였다. 항산화물질 측정결과, 건조스트레스가 증가하면 항산화물질의 양 또한 증가하나, 높은 스트레스가 유지되면 이러한 화합물이 지속적으로 소비되므로, 항산화물질의 증감은 내건성 평가 지표로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.33-33
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• 2017

Water stress obstructs rice growth mainly by oxidative damage in biological cells to cause a reduction of leaf photosynthesis and evapotranspiration processes. In this study, exogenous application of vanillic acid (VA) and p-hydroxybenzoic acid (PHBA) to improve drought tolerance of two Oryza sativa cultivars, Q2 and Q8 was tested. The drought evaluation based on leaf phenotypes to show that both Q2 and Q8 resulted in remarkable water-stress tolerance induced by leaf spraying pretreatment of mixed solution of $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$. The mixtures of $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$ and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ treated on Q2 and Q8 in water deficit condition also indicated that total phenols, total flavonoids, and DPPH radical scavenging activity were significantly greater their controls. In general, the accumulation of individual phenolic acids was increased in exogenous phenolic treatments, as compared with controls. Particularly, Q2 obtained a considerable amount of endogenous PHBA after application of $50{\mu}M\;VA$, $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$, and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ (0.18 mg/g DW, 0.71 mg/g DW, and 1.41 mg/g DW, respectively); and a negligible content of VA (0.003 mg/g DW) appeared uniquely in the treatment of $50{\mu}M\;VA$. Similarly, Q8 also absorbed a significant quantity of PHBA in $50{\mu}M\;PHBA$, $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$, and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ treatments (0.15 mg/g DW, 0.15 mg/g DW, and 0.22 mg/g DW, respectively). In addition, the spraying $50{\mu}M\;PHBA$ and $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$ on Q8 leaves induced similar amount of VA (0.04 mg/g DW). Meanwhile, there were no trace of VA and PHBA found in controls. The levels of drought tolerance of Q2 and Q8 were improved, paralleled with the increased amounts of endogenous phenolics revealed that VA and PHBA played an important role to enhance drought tolerance in rice.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.38-38
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• 2017

Water stress obstructs rice growth mainly by oxidative damage in biological cells to cause a reduction of leaf photosynthesis and evapotranspiration processes. In this study, exogenous application of vanillic acid (VA) and p-hydroxybenzoic acid (PHBA) to improve drought tolerance of two Oryza sativa cultivars, Q2 and Q8 was tested. The drought evaluation based on leaf phenotypes to show that both Q2 and Q8 resulted in remarkable water-stress tolerance induced by leaf spraying pretreatment of mixed solution of $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$. The mixtures of $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$ and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ treated on Q2 and Q8 in water deficit condition also indicated that total phenols, total flavonoids, and DPPH radical scavenging activity were significantly greater their controls. In general, the accumulation of individual phenolic acids was increased in exogenous phenolic treatments, as compared with controls. Particularly, Q2 obtained a considerable amount of endogenous PHBA after application of $50{\mu}M\;VA$, $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$, and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ (0.18 mg/g DW, 0.71 mg/g DW, and 1.41 mg/g DW, respectively); and a negligible content of VA (0.003 mg/g DW) appeared uniquely in the treatment of $50{\mu}M\;VA$. Similarly, Q8 also absorbed a significant quantity of PHBA in $50{\mu}M\;PHBA$, $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$, and $50{\mu}M\;VA+50{\mu}M\;PHBA$ treatments (0.15 mg/g DW, 0.15 mg/g DW, and 0.22 mg/g DW, respectively). In addition, the spraying $50{\mu}M\;PHBA$ and $25{\mu}M\;VA+25{\mu}M\;PHBA$ on Q8 leaves induced similar amount of drought tolerance of Q2 and Q8 were improved, paralleled with the increased amounts of endogenous phenolics revealed that VA and PHBA played an important role to enhance drought tolerance in rice.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.185-185
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• 2019

Sustaining future wheat production is challenged by anthropogenically forced climate warming and drying led by increased concentration of greenhouse gases all around the globe. Warming stresses, originating from the elevated $CO_2$ concentration, are continuously reported to have negative impacts on wheat growth and yield. Yet, elevated $CO_2$ concentration, despite being disparagingly blamed for promoting warming, is also associated with a phenomenon called $CO_2$ enrichment; in which wheat yield can improve due to the enhanced photosynthesis rates and less water loss through transpiration. The conflicting nature of climate warming and $CO_2$ enrichment and their interplay can have specific implications under different environments. It is established form the field and simulation studies that the two contrasting phenomena would act severely in their own respect under arid and semi-arid environments. Wheat is a dietary staple for masses in Pakistan. The country's wheat production system is under constant stress to produce more from irrigated agricultural lands, primarily lying under arid to semi-arid environments, to meet the rapidly growing domestic needs. This work comprehensively examines the warming impacts over wheat yield and water productivity (WP), with and without the inclusion of $CO_2$ enrichment, under semi-arid environment of Punjab which is the largest agricultural province of Pakistan. Future wheat yields and WPs were simulated by FAO developed AquaCrop model v 5.0. The model was run using the bias-correction climate change projections up to 2080 under two representative concentration pathways (RCP) scenarios: 4.5 and 8.5. Wheat yield and WPs decreased without considering the $CO_2$ enrichment effects owing to the elevated irrigation demands and accelerated evapotranspiration rates. The results suggested that $CO_2$ enrichment could help maintain the current yield and WPs levels during the 2030s (2021-2050); however, it might not withhold the negative climate warming impacts during the 2060s (2051-2080). Furthermore, 10 - 20 day backward shift in sowing dates could also help ease the constraints imposed by climate warming over wheat yields and WPs. Although, $CO_2$ enrichment showed promises to counteract the adverse climate warming impacts but the interactions between climate warming and $CO_2$ concentrations were quite uncertain and required further examination.

• 한국지리정보학회지
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• 제11권2호
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• pp.61-72
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• 2008

엽면적 지수(LAI)는 지표 환경에 영향을 미치는 광합성, 증발, 그리고 에너지 균형과 같은 생물물리학적 변화 과정에 있어 매우 중요한 인자이며, 여러 가지 생태학적 모델의 입력 자료로서도 필수적이다. 이러한 중요성에 근거하여 더욱 정확하고 유용한 LAI 추정 기법의 개발이 요구되지만, 현실적으로 LAI는 광역적 실측이 어렵기 때문에 대부분 LAI 연구에서는 정규화식생지수(NDVI)와의 단순 관계식을 통해 추정되어져 왔다. 본 연구에서는 경안천 유역(561.12 $Km^2$)을 대상으로 MODIS LAI Product의 활용성을 평가하고자 NOAA AVHRR NDVI와의 관계식으로 추정된 LAI와 국립산림과학원의 실측 LAI (2003, 2004)를 MODIS LAI와 비교 분석하였다. 그 결과 MODIS LAI는 활엽수림에서는 실측치보다 약 14% 높게, NOAA LAI보다 약 15~30% 높게 추정되었다. 침엽수림에서는 2003년 실측치가 약 5% 높게 추정되었으며, NOAA는 4월을 제외하고 약 7%의 차이를 보였다. 이러한 결과는 일부 지점에서 이루어지는 실측과 MODIS LAI 추출 시 기준자료가 포함하는 공간해상도의 한계 및 토지피복분류의 부정확성 등으로부터 발생한다. 따라서 실측자료에 근거한 MODIS자료의 보정기술을 향상시킴으로써 향후 광역적인 식생정보 제공 및 물수지 모의를 위한 생태학 및 수문학적 모형의 입력자료 등으로의 활용범위가 더욱 확대 가능할 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제21권4호
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• pp.158-174
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• 2018

엽면적지수(LAI: Leaf Area Index)는 식생의 광합성, 증발산, 지표면과 대기사이의 에너지 교환 등을 설명하는 주요 인자로서, 정확하고 활용성 높은 LAI 추정 기법에 대한 연구들이 진행되었다. 본 연구에서는 UAV를 이용한 LAI 추정 방법을 모색하기 위하여 현장 실측된 LAI 자료와 UAV 영상기반의 식생지수, 수고 및 위성영상(Sentinel-2) LAI 간의 관계성을 파악하고 효과적인 UAV LAI 산정방법을 제시하고자 하였다. 그 결과 연구에 활용된 6종의 식생지수 중 Red-edge band를 포함하고 있는 NDRE ($R^2=0.496$), CIRE ($R^2=0.443$)가 LAI 추정에 효과적인 식생지수로 나타났다. 수고(Canopy Height Model) 자료를 식생지수에 적용하였을 때 LAI에 대한 설명력이 향상되었으며, NDVI의 경우에 LAI와의 선형관계에서 발생되는 포화문제(saturation problem)를 보였던 구간(0.85)이 일부 해소됨을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제36권4호통권105호
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• pp.391-402
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• 2003

지난 20여년간 대기 중 이산화탄소 농도의 증가가 육상 생태계에 미칠 영향에 대한 많은 연구가 진행되었다. 그러나 전지구적 물질 순환에 중요한 역할을 담당하는 습지 생태계에서 일어나는 반응에 대한 연구는 미흡하다. 본 종설에서는 대기 중 이산화탄소 농도가 증가했을 때 습지의 식생들이 어떠한 반응을 보일 것인지에 대해 알아보고자, 이와 연관하여 발표된 논문들의 결과를 모아 정리하였다. 특히, 습지 식생의 일차생산성, 군집 구조, 증발산량, 식물체의 영양소 등에 미치는 영향을 살펴 보았다. 이산화탄소 증가가 개개 식물의 광합성량을 증가 시키는 것은 많이 관찰 되었으나,이러한 현상이 바로 습지식생의 탄소보유를 증가시키는 것으로 결론 내릴 수 없었다. 그 이유는 고정된 탄소의 지하부로의 전달, 개개 종의 상이한 반응, 종간의 상호작용, 영양소의 부족 등 다른 요인들의 작용 때문이다. 그러나 이산화탄소 농도의 증가는 전반적으로 습지 식물의 증발산량을 감소 시키는 경향을 보였다. 한편, 육상 식물의 반응과 유사하게 많은 습지에서 이산화탄소의 증가가식생의 C/N비를 증가 시키는 것이 일부 종에서 관찰 되었으며,이러한 종에서는 장기적인 유기물분해의 속도가 감소될 수 있음을 암시한다. 그러나 지하부로 유입되는 새로운 광합성 산물들의 동태에 대한 더 많은 정보가 모아져야 정확한 예측이 가능할 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제110권3호
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• pp.393-405
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• 2021

운송 산업과 공장 산업으로 인한 대기 중 오염물질의 증가는 전 세계적으로 중요한 환경 문제 중 하나로 떠오르고 있다. 우리나라의 도시 지역은 산업 단지가 밀집되어 있고 인간의 활동이 집중되어 있어 사람들의 건강을 위협하는 대기오염의 피해가 더욱 심각하다. 대기오염물질을 저감하는 친환경 방안으로 조경수의 활용이 각광받고 있으나, 대기 오염 정화 능력이 뛰어난 수종 선정과 조경수의 관리에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 본 연구에서는 주요 조경수 10수종을 대상으로 NO₂와 SO₂ 저감 능력을 정량화하여 비교하였으며, 수종별 생리적, 형태적 특성과 NO₂, SO₂ 저감 능력의 관계를 분석하였다. 실험은 밀폐 챔버를 통해 진행되었으며, 생리적 특성은 엽록소와 카로티노이드 함량을 측정하였고, 형태적 특성은 잎의 넓이, 잎의 둘레, 엽면적비를 측정하였다. 엽면적당 NO₂ 저감량은 산수유(19.81 ± 3.84 ng cm^-2 hr^-1)가 가장 높았고 스트로브잣나무(1.51 ± 0.81 ng cm^-2 hr^-1)가 가장 낮았으며, 활엽수종(14.72 ± 1.32 ng cm^-2 hr^-1)이 침엽수종(4.68 ± 1.26 ng cm^-2 hr^-1)보다 약 3.1배 높았다(P < 0.001). 엽면적당 SO₂ 저감량은 느티나무(70.04 ± 7.74 ng cm^-2 hr^-1)가 가장 높고 스트로브잣나무(4.79 ± 1.02 ng cm^-2 hr^-1)가 가장 낮았으며, 활엽수종(44.21 ± 5.01 ng cm^-2 hr^-1)이 침엽수종(11.47 ± 3.03 ng cm^-2 hr^-1)보다 약 3.9배 높았다(P < 0.001). 상관관계 분석 결과 NO₂ 저감능력은 엽록소 b 함량에 의해 가장 잘 설명되었으며(R² = 0.671, P = 0.003), SO₂ 저감능력은 SLA와 엽면적당 둘레비에 의해 가장 잘 설명되었다(각각 R² = 0.456, P = 0.032와 R² = 0.437, P = 0.001, R² = 0.872, P < 0.001). 결과적으로, 수목의 대기오염물질 저감 능력은 광합성, 증발산, 기공전도도, 잎의 두께와 관련이 있는 것으로 판단된다. 따라서, 앞으로 조경수 식재를 위해 수종을 선발하는 경우에는 수종의 생리적, 형태적 특성을 종합적으로 고려하고, 기존에 식재된 수목은 건강한 생리적 활성을 유지하도록 지속적인 관리가 필요하다.