• Title/Summary/Keyword: Photosynthetic Efficiency

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옥수수 초형교정이 군락 투광성 및 수량성에 미치는 영향 (Effect of Canopy Reforming on Light Penetration into Crop Community and Yielding in Corn)

  • 이호진;조명제;이홍석
    • 한국작물학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.76-83
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    • 1985
  • 옥수수의 밀도를 소(60cm$\times$40cm), 적(60cm$\times$24cm), 밀식(60cm$\times$16cm)으로 심고 초형처리로서 자연초형(남북이랑), 동서향교정(남북이랑), 동서향교정 및 엽각조정(남북이랑), 남북향교정(동서이랑)을 실시하였다. 초형교정은 엽출현이 완료된 뒤 철사가를 옥수수군락에 설치하고 옥수수잎들은 동서향이 되록 유인하여 고정시키고, 엽각조정은 수평에서 80$^{\circ}$가 되도록 직입화시켰다. 옥수수의 자연초형은 남북이랑이든 동서이랑이든 관계없이 모든 방위로 고루 분포하였고 약간의 남북향 경향을 보였으나 현저하지 않았고 엽각은 직입~중간엽형의 분포를 나타내었다. 군락내부에서 광투과는 초형을 동서향으로 교정하거나 엽각을 직립화시킴에 따라 초고의 중간높이에서 일평균 광도가 5~10% 가량 향상되었다. 반면 남북향 초형교정에서는 2~10% 정도 낮아졌다. 황숙기의 건물중집적은 밀식시 동서향초형이 자연초형 보다 6% 증가하였으나 남북향초형은 차이가 없었다. 완숙기의 종실수량에서는 동서향 초형교정은 3~11% 증가하였으나, 엽각조정까지 하였을 때에는 소식에서 10% 감소, 적. 밀식에서는 10%, 3%씩 각각 대조구보다 증가하였다. 반면 남북향초형은 차이가 없거나 감수로 나타난다. 초형을 태양의 방위와 고도를 고려하여 변형한다면 밀식에서도 일사광의 군낙내부로 침투를 용이하게 하며 증수할 수 있음이 확인되었다.

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관엽식물에서 $SO_2$ 처리에 의한 이차독성물질 생성 및 항산화효소의 유도 (The Induction of Secondary Toxic Substances and Antioxidative Enzymes by $SO_2$ Fumigation in Foliage Plants)

  • 이영이;강연지;이용범
    • 한국환경농학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.44-49
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    • 2001
  • 식물의 대기오염 피해에 이차독성물질이 관여하는지를 조사하기 위하여 관엽식물 파키라(Pachira aquatica), 스파티필룸 (Spathiphyllum patinii) 및 헤데라(Hedera helix)에 $1\;{\mu}L/L$$SO_2$를 2일간 처리한 결과, 광합성 및 수분이용효율과 같은 생리활성 변화에 있어 파키라가 저감율이 가장 높았으며, 스파티필룸이 가장 낮게 나타났다. 가시피해 역시 파키라, 헤데라의 순으로 발현되었으며 스파티필룸에서는 가시피해가 나타나지 않아 $SO_2$에 대한 감수성이 파키라가 내성종, 스파티필룸이 민감종으로 대별되었다. 한편, 에틸렌과 활성산소 모두 $SO_2$ 처리에 의해 파키라에서 높게 유도되었으며 그 다음으로 헤데라, 스파티필룸의 순으로 나타나 $SO_2$에 대한 식물반응의 종간차이에 이차독성물질이 관여함을 알 수 있었다. 이같은 대기오염물질에 의한 식물체내 이차독성물질 생성은 대기오염에 대한 지표로서 이용될 수 있으며 이를 제어함으로서 피해의 진전을 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.

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기후변화 조건에서 콩 한발스트레스에 대한 광화학 반사 지수 반응 평가 (Evaluation of Photochemical Reflectance Index (PRI) Response to Soybean Drought stress under Climate Change Conditions)

  • 상완규;김준환;신평;백재경;이윤호;조정일;서명철
    • 한국농림기상학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.261-268
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    • 2019
  • 한발 발생이 갈수록 증가하고 있는 가운데, 작물의 생리생화학적 기작과 광합성능을 효율적으로 진단 및 평가 할 수 있는 방법을 찾는 것은 매우 중요한 과제이다. 본 연구를 통해 광화학 반사 지수인 PRI가 콩의 한발 스트레스에 대하여 고온과 고CO2 등 미래 기후 변화 환경에서도 유의미한 생육 지표로 활용될 수 있음을 확인하였다. PRI와 대표적 한발 생육지표들(군락 광이용효율, 건물중 변동율, 엽록소 형광, 기공전도도)과의 밀접한 관계를 통해 한발 스트레스 하에서 콩의 광합성 활성과 생장량을 원격으로 모니터링할수 있는 진단 모델 개발의 가능성을 볼 수 있었다. 다만 향후 고온, 고CO2 등 기후변화 조건에서 PRI의 성능에 대한 지속적인 평가와 함께 민감도 향상을 위한 광학지표 개발 및 모델 개선 연구가 선행되어야 할 것으로 보인다.

토양 수분과 차광이 외래식물 가시박의 생육에 미치는 영향 (Effects of Soil Moisture Condition and Shading on Growth of Invasive Plant Burcucumber (Sicyos angulatus L.))

  • 오다겸;심두보;송선화;오지현;홍선희;심상인
    • Weed & Turfgrass Science
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    • 제4권4호
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    • pp.315-320
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    • 2015
  • 본 연구는 생태교란식물 가시박의 효과적인 관리를 위해 필요한 생태적 방제법 수립을 위한 기초정보를 얻기 위하여 토양수분함량, 차광 정도가 다른 조건 하에서 가시박의 생육을 조사하였다. 토양수분에 따른 생육조사 결과, 30 DAP에 토양수분 10% 조건이 20% 조건에 비하여 초장이 2.3배, 엽장이 1.2배, 엽폭이 1.1배로 증가하는 것으로 나타났다. 토양수분 20% 조건에서 지상부, 지하부 건물중은 10% 조건에 비하여 2.2배, 1.7배 낮은 값을 나타내어 가시박 생장은 토양수분 20% 이상에서 억제되는 것으로 나타났다. 정식 30일 후에 차광 정도별 가시박의 생육은 60% 차광조건이 무차광 조건에 비하여 초장은 3.0배, 엽장이 1.3배, 엽폭이 1.4배로 큰 값을 나타냈다. 80% 차광 조건에서 지상부, 지하부 건물중은 60% 차광 조건에 비하여 2.3배, 2.8배 낮은 값을 나타냈다. 80% 차광 조건은 60% 차광 조건과 비교하였을 때에 건물중이 낮게 나타났으며 식물체가 연약하게 자란 것으로 보아 80% 차광 이상의 조건이 가시박 생장 억제에 효과적인 것으로 확인되었다.

식물 생장 조절을 위한 LED 광처리 장치에 대한 연구 (LED for plant growth regulators for the study of Light on the device)

  • 방걸원;김용호
    • 디지털융복합연구
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    • 제10권7호
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    • pp.267-272
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    • 2012
  • 열악한 광환경의 극복은 원예작물의 생육증대는 물론 고품질 생산에 있어서도 매우 중요한 역할을 할 수 있는데 이때 LED 광시스템을 이용할 경우 광합성산물의 소모를 효과적으로 줄일 수 있게 된다. 따라서 본 연구에서는 농가 비닐하우스의 저효율, 재배연차별 경영비 상승에 따른 소득감소를 개선하고 적정한 작물생육을 유도함으로써 공장형 식물재배 환경을 마련함과 동시에 농가 소득 증대에 기여할 수 있을 것이며 LED 광처리 장치를 이용한 보광을 통해 광합성 촉진 및 생산물의 품질 향상, 식물 생장 조절이 가능할 것으로 판단되며 이를 위한 효율적 LED 광처리 장치를 개발하고 LED 광처리장치를 이용하여 잎상추를 재배한 결과 일반 형광등이나 백열전구에서 재배한 것 보다 성장 속도가 향상된 것을 알 수 있다. 보통 잎상추는 육묘에서 출하까지 수확까지 25일 ~ 30일 걸린데 반해 광처리장치의 적색광(파장:645nm)을 이용하여 재배한 잎상추는 7일 만에 수확할 수 있을 정도로 성장속도가 증가하였다. 또한 적색광(파장:645nm)과 청색광(파장:470nm)을 동시에 점등하여 재배한 칸에서는 5일만에 수확할 수 있을 정도로 빠른 성장속도를 보였다.

시설양묘과정에서 관수 주기 처리에 따른 두 활엽수종의 생장 및 광합성 기구 변화 (Growth Performance and Photosynthesis of Two Deciduous Hardwood Species under Different Irrigation Period Treatments in a Container Nursery System)

  • 조민석;이수원;황재홍;김재원
    • 한국농림기상학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.28-38
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    • 2012
  • 본 연구는 주요 조림수종인 백합나무와 느티나무 용기묘를 대상으로 수분 조건에 가장 큰 영향을 미치는 관수 주기 처리 별 생장 특성 및 광합성 능력, 수분이용효율, 기공전도도 등 광합성 기구의 변화를 조사 분석하여, 용기묘 양묘 시 최적의 수분 환경을 구명하고자 실시하였다. 백합나무와 느티나무의 근원경과 간장 생장 및 상대 생장량은 1회/1일 관수 처리구에서 가장 높았으며, 관수 주기가 짧을수록 생장이 우수한 경향을 보였다. 물질생산량과 묘목품질지수 또한 두 수종 모두 처리간 차이를 보이면서 관수 주기가 짧아질수록 높은 값을 나타냈다. 또한, 관수 주기가 길어질수록 수분 조건이 불량해짐에 따라 T/R율과 H/D율은 낮아지는 경향을 보였다. 광합성 능력은 두 수종 모두 1회/1일 관수 처리구에서 다른 두 처리구에 비해 1.5~3배 이상의 높은 값을 보였다. 수분이용효율은 두 수종 모두 1회/1일 관수 처리구에서 가장 낮았으며, 관수 주기가 길어질수록 수분 조건이 불량해짐에 따라 수분이용효율이 높아지는 경향을 보였다. 그러나 기공전도도는 관수 주기가 길어질수록 처리간 차이를 보이면서 값이 낮아지는 상반된 경향을 나타냈다. 본 연구 결과를 종합해 보면 수분 부족 시 증산량 감소와 동시에 수분이용효율이 증가되지만, 이에 따라 광합성 능력과 기공전도도의 감소 및 생장 저하와 불량한 묘목 품질이 초래되는 것을 알 수 있었다. 즉, 양묘과정에서 수종별 수분 요구도에 맞는 생육환경조절은 시설양묘시업에 의한 건전한 묘목을 대량 생산함과 동시에 조림과정에서도 높은 활착 및 생장으로 우수한 조림성과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 일률적인 관수를 실시하는 것이 아니라, 기간별 상대생장량을 조사하여 수종별 생장패턴에 따라 기간별 수분 요구량에 맞는 집중 효율적인 관수를 실시할 수 있을 것으로 기대된다.

피음 수준에 따른 굴거리나무의 용기 내 생장 및 생리적 반응 (Growth and Physiological Response in Container of Daphniphyllum macropodum by Shading Level)

  • 송기선;김종진
    • 한국산림과학회지
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    • 제106권1호
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    • pp.33-39
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    • 2017
  • 본 연구는 내음성이 있는 수종으로 알려진 난대 상록활엽수인 굴거리나무 용기묘를 대상으로, 피음 수준에 따른 생장과 생리적 반응을 알아보고자 실시되었다. 피음은 전광과 전광의 35%, 55%, 75% 수준으로 조절하여 처리하였다. 피음 수준에 따른 1년생 용기묘의 간장과 근원경 생장 조사 결과, 간장은 35% 피음에서 13.2 cm로 가장 컸으며, 근원경은 전광에서 4.99 mm로 가장 굵었다. 잎, 줄기, 뿌리 및 전체 건물생산량은 모두 35% 피음에서 각각 1.38 g, 0.47 g, 0.87 g, 2.72 g으로 높았다. 엽록소 a, b 및 총 엽록소 함량은 상대적으로 피음 수준이 가장 높은 75% 피음에서 가장 높았으며, 엽록소 a/b율은 35% 피음에서 가장 높게 조사되었다. 광합성 속도, 기공전도도 및 수분이용효율은 35% 피음에서 각각 $12.3{\mu}molCO_2{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, $0.27molH_2O{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, $3.53{\mu}molCO_2{\cdot}mmol^{-1}H_2O$로 가장 높았다. 이러한 결과를 종합하면, 내음성이 있는 굴거리나무는 35% 피음 수준이 생육에 적정한 것으로 판단된다.

관측자료와 RHESSys 모형을 이용한 산림유역의 생태수문 적용성 평가 -설마천유역을 대상으로- (Evaluation of Forest Watershed Hydro-Ecology using Measured Data and RHESSys Model -For the Seolmacheon Catchment-)

  • 신형진;박민지;김성준
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제45권12호
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    • pp.1293-1307
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    • 2012
  • 본 연구에서는 RHESSys (Regional Hydro-Ecologic Simulation System) 모형과 관측 자료를 이용하여 유출량, 증발산량, 토양수분량, 총일차생산량과 순광합성량을 평가하고자 한다. 수문생태모형인 RHESSys는물, 탄소 및 질소순환과 지형 공간적 변화에 따른 물질이동을 모의할 수 있다. 대상유역은 설마천 유역(8.5 $km^2$)으로 우리나라 북서쪽에 위치하고 있다. 유역의 90%이상이 산림유역이고, 토양은 대부분 사양토이다. 2007~2009년의 관측 일유출량을 이용하여 유출량을 검 보정하였고, 증발산량은 에디 공분산 방법에 의한 플럭스 타워로부터 관측되었으며 토양수분은 신뢰할 만한 실측자료를 바탕으로 모형의 보정(2007~2008) 및 검증(2009)을 실시하였다. 또한 지구의 탄소순환을 규명할 수 있는 식생의 순광합성량과 총일차생산량에 대한 모형의 검 보정은 Terra 위성의 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 센서를 이용한 산출물인 순광합성량과 총일차생산량 자료를 바탕으로 모형의 보정(2007) 및 검증(2008)을 실시하였다. 모의 결과 보정기간 동안의 상관계수와 Nash-Sutcliffe 모형 효율은 유출량은 0.74와 0.63이었고, 증발산량과 총일차생산량의 상관계수는 각각 0.54와 0.93이었다. 모형 검정결과 유출량의 상관계수와 Nash-Sutcliffe 모형효율 각각 0.92와 0.84였으며, 총일차 생산량의 상관계수는 0.93이었다.

Effects of Cadmium and Arsenic on Physiological Responses and Copper and Zinc Homeostasis of Rice

  • Jung, Ha-il;Chae, Mi-Jin;Kim, Sun-Joong;Kong, Myung-Suk;Kang, Seong-Soo;Lee, Deog-Bae;Ju, Ho-Jong;Kim, Yoo-Hak
    • 한국토양비료학회지
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    • 제48권5호
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    • pp.397-403
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    • 2015
  • Heavy metals reduce the photosynthetic efficiency and disrupt metabolic reactions in a concentration-dependent manner. Moreover, by replacing the metal ions in metalloproteins that use essential metal ions, such as Cu, Zn, Mn, and Fe, as co-factors, heavy metals ultimately lead to the formation of reactive oxygen species (ROS). These, in turn, cause destruction of the cell membrane through lipid peroxidation, and eventually cause the plant to necrosis. Given the aforementioned factors, this study was aimed to understand the physiological responses of rice to cadmium (Cd) and arsenic (As) toxicity and the effect of essential metal ions on homeostasis. In order to confirm the level of physiological inhibition caused by heavy metal toxicity, hydroponically grown rice (Oryza sativa L. cv. Dongjin) plants were exposed with $0-50{\mu}M$ cadmium (Cd, $CdCl_2$) and arsenic (As, $NaAsO_2$) at 3-leaf stage, and then investigated malondialdehyde (MDA) contents after 7 days of the treatment. With increasing concentrations of Cd and As, the MDA content in leaf blade and root increased with a consistent trend. At 14 days after treatment with $30{\mu}M$ Cd and As, plant height showed no significant difference between Cd and As, with an identical reduction. However, As caused a greater decline than Cd for shoot fresh weight, dry weight, and water content. The largest amounts of Cd and As were found in the roots and also observed a large amount of transport to the leaf sheath. Interestingly, in terms of Cd transfer to the shoot parts of the plant, it was only transported to upper leaf blades, and we did not detect any Cd in lower leaf blades. However, As was transferred to a greater level in lower leaf blades than in upper leaf blades. In the roots, Cd inhibited Zn absorption, while As inhibited Cu uptake. Furthermore, in the leaf sheath, while Cd and As treatments caused no change in Cu homeostasis, they had an antagonist effect on the absorption of Zn. Finally, in both upper and lower leaf blades, Cd and As toxicity was found to inhibit absorption of both Cu and Zn. Based on these results, it would be considered that heavy metal toxicity causes an increase in lipid peroxidation. This, in turn, leads to damage to the conductive tissue connecting the roots, leaf sheath, and leaf blades, which results in a reduction in water content and causes several physiological alterations. Furthermore, by disrupting homeostasis of the essential metal ions, Cu and Zn, this causes complete heavy metal toxicity.

시비 처리가 백합나무 용기묘의 생장 및 생리적 특성에 미치는 영향 (The Effects of Fertilization on Growth Performances and Physiological Characteristics of Liriodendron tulipifera in a Container Nursery System)

  • 조민석;이수원;박병배;박관수
    • 한국산림과학회지
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    • 제100권2호
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    • pp.305-313
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    • 2011
  • 시비는 시설양묘과정에서 반드시 실시되어야 하지만, 토양 및 계류수 오염의 문제를 야기할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 시설양묘과정에서 시비량 조절에 따른 친환경적 경제적 시비방법 구명을 위해 Constant rate, Three stage rate 및 Exponential rate 등의 3 가지 시비 처리를 실시하였으며, 시비 처리에 따른 생장 특성 및 광합성, 엽록소 형광반응, 엽록소 함량 등을 조사 분석하였다. 그 결과, 근원경, 간장 및 물질생산량은 Constant 처리에서 가장 우수하였다. 묘목품질지수 또한 같은 경향을 보였지만, 유의적 차이는 나타나지 않았다. Exponential 처리구에서도 50%의 시비량으로 규격묘 생산이 가능했다. 광합성 능력은 세 처리구 모두 우수하였으며, 광화학 효율과 엽록소 함량은 Exponential 처리구에서 유의적으로 가장 낮게 나타났다. Exponential 시비 방법으로 생리 및 생장에 문제없는 규격묘를 생산할 수 있었다. 즉, 최소 비용의 최대 생장 효과와 함께 친환경적 시비 방법이라 할 수 있다.