• Journal of Ecology and Environment
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• 제43권2호
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• pp.246-253
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• 2019

Background: Water use efficiency (WUE) is an indicator of the trade-off between carbon uptake and water loss to the atmosphere at the plant or ecosystem level. Understanding temporal dynamics and the response of WUE to climatic variability is an essential part of land degradation assessments in water-limited dryland regions. Alternative definitions of and/or alternative methodologies used to measure WUE, however, have hampered intercomparisons among previous studies of different biomes and regions. The present study aims to clarify semantic differences among WUE parameters applied in previous studies and summarize these parameters in terms of their definition and methodology. Additionally, the consistency of the responses of alternative WUE parameters to interannual changes in moisture levels in Northeast Asia dryland regions (NADRs) was tested. Results: The literature review identified more than five different WUE parameters defined at leaf and ecosystem levels and indicates that major conclusions regarding the WUE response to climatic variability were partly inconsistent depending on the parameters used. Our demonstration of WUE in NADR again confirmed regional inconsistencies and further showed that inconsistencies were more distinct in hyper- and semi-arid climates than in arid climates, which might reflect the different relative roles of physical and biological processes in the coupled carbon-water process. Conclusions: The responses of alternative WUE parameters to drying and wetting may be different in different regions, and regionally different response seems to be related to aridity, which determines vegetation coverage.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권4호
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• pp.366-377
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• 2016

물 이용 효율(water use efficiency, WUE)은 생태계의 에너지-물질-정보의 흐름과 연관된 프로세스-구조 사이의 관계에 대한 정보를 제공하는 중요한 생태학적 지표로 간주된다. 생태계 단위의 WUE 는 총일차생산량(gross primary productivity, GPP)과 증발산(evapotranspiration, ET)의 비로 정의될 수 있다. 이 연구에서는 국립수목원에 위치한 전나무(Abies holophylla) 조림지의 WUE 를 조사하기 위해 KoFlux 에서 장기간(2007-2015) 에디공분산 방법으로 관측된 이산화탄소와 수증기 플럭스를 사용하였다. 연구의 목적은 전나무 조림지의 WUE의 계절 및 경년 변동을 규명하여 탄력(resilience) 평가를 위한 총체적인 생태학적 지표의 개발에 활용하는 것이다. 분석 결과에 따르면, 전나무 조림지의 WUE는 8월에 최소값($1.8-3.3g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$), 2월에 최대값($5.1-11.4g\;C\;(kg\;H_2O)^{-1}$)을 갖는 오목한 형태의 계절 변동을 보였다. 성장기(4 월-10 월)의 WUE 는 평균 $3.5{\pm}0.3g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$ 이었고, 휴면기(11 월-3 월)의 WUE는 평균 $7.4{\pm}1.0g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$로서 경년 변동의 폭이 컸다. 이 전나무 조림지의 WUE 는 문헌에 보고된 다른 온대 지역 침엽수림의 WUE 와 비교했을 때, 상대적으로 높은 범위에 속한다. 성장기는 4 월부터 10 월까지의 기간으로 정의하였으나, 실제 성장기의 길이(growing season length, GSL)는 매년 변화하였고, 이러한 GSL의 변화가 성장기 WUE의 경년 변동의 62%를 설명하였다. 이 연구는 생태계 단위 WUE의 장기 변동을 정량화 한 국내 첫 결과로서, 산림생태계 모형, 위성 알고리즘 및 탄력을 시험하는 데 활용할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.140-140
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• 2016

수분 이용효율(Water Use Efficiency, WUE)은 식생이 흡수한 수분 중 증발산에 이용한 비율로, 육상생태계의 수문학적 순환 및 탄소 순환의 기능을 측정할 수 있는 중요한 지표이다. 또한 이는 특정 지역의 기후 조건이나 토지 피복과 같은 다양한 요인에 따라 변할 수 있다. 본 연구에서는 한반도에서 2010년부터 2014년까지의 기후 요인(강수, 기온)과 토지 피복에 따른 WUE의 변화를 살펴본다. MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 기반 총일차생산성(Gross Primary Productivity, GPP), 증발산량(Evapotranspiration, ET), 잎면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 Willmot의 기상자료 등 대상지역에 대한 격자 자료를 사용한다. 구체적으로 숲, 초원, 농지와 같이 다양한 토지 피복 조건에 대한 월간 및 연간 WUE(=GPP/ET)를 산정하고, 이의 LAI나 기후 조건(강수, 기온)과의 관계를 분석하고자 상관성 및 요인 분석을 진행한다. 기후 조건 및 토지 피복 조건을 고려한 15년간 한반도에서의 WUE의 변화에 대한 분석은 앞으로의 수자원 관리 및 산림 정책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제18권4호
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• pp.408-412
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• 2009

펄라이트 자루재배시 일중 관수마감시각을 달리함으로써 최적 생장을 유지하면서도 용수이용효율(WUE)과 비료이용효율(FUE)을 높이기 위해 실험을 실시하였다. 관수마감시각에 따라 일몰 1시간 전부터 4시간 전까지 4단계로 나누어 처리한 결과, 배지 내 수분함량은 마감시각이 늦을수록 많은 경향을 나타냈다. 최종 생육은 일몰 4시간 전 처리구에서 약간 낮은 경향을 보이기는 했으나, 통계적 유의차는 보이지 않았다. 상품수량은 일몰 1시간 전 및 2시간 전에서 가장 많았고, 4시간전에서 가장 적었다. 관수마감시각 처리별 128일 동안의 급액량을 조사한 결과, WUE와 FUE는 일몰마감 1시간 전 처리구에서 가장 낮았고, 3시간 전 처리구에서 가장 높았다. 식물생육, 수확량 및 WUE와 FUE 등의 면에서 일몰 4시간 전에 관수를 중단하는 것은 바람직하지 않으며, 2~3시간 전에 마감하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권3호
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• pp.553-564
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• 2018

최근 대두되고 있는 기후변화는 물과 탄소의 순환으로 이뤄진 생태계 간의 상호작용으로 인해 발생한다. 이를 분석하기 위해 물 이용효율(Water Use Efficiency, WUE)이 사용되는데, 이는 광합성 시 사용되는 수분 대비 흡수되는 탄소의 비율이다. 물 이용효율은 주변 환경의 기상 및 지표 조건에 영향을 받으며, 생태계의 변화를 반영하는 지표다. 본 연구에서는 한반도의 시공간적 물 이용효율을 분석하며, 나아가 가뭄과의 연관성을 가뭄 지수를 통해 보고자 한다. 물 이용효율과 가뭄 지수를 측정하기 위해서 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 영상으로부터 Gross Primary Production(GPP, 총일차생산량)과 Evapotranspiration(ET, 증발산량) 자료를 산정하였다. 이를 통해 계산한 물 이용효율은 한반도의 전 지역과 모든 식생 종류에 대해 여름 우기철에 감소하는 것으로 밝혀졌다. 나아가 연간 물 이용효율은 가뭄 지수와 음의 상관관계를 보이며 한반도의 남쪽 지역으로 갈수록 그 상관계수가 증가하였다.

• 한국작물학회지
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• 제45권1호
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• pp.6-13
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• 2000

Water deficit is the primary constraint of soybean [Glycine max (L.) Merr.] yield, and a physiological understanding of processes affected by water deficit is a key step in identifying and improving drought tolerance in soybean. The objectives of this research were to evaluate biomass and nitrogen accumulation patterns and water use efficiency (WUE) as possible mechanisms associated with the drought tolerance of Jackson. Biomass accumulation of Jackson was contrasted with the PI416937, which also has demonstrated tolerance to drought. For water-deficit treatment, total biomass accumulation was negligible for PI416937, but biomass accumulation continued at approximately 64 % of the well-watered treatment of Jackson. Transpirational losses for Jackson and PI416937 were approximately the same for the water-deficit treatment, indicating that Jackson had superior WUE. Isotopic discrimination of $^{13}$ C relative to $^{12}$ C also indicated that Jackson had higher WUE. Results indicated that increased WUE for Jackson under water deficit showed it was tolerant to drought rather than had an avoidance mechanism.

• 한국농림기상학회:학술대회논문집
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• 한국농림기상학회 2015년도 하계 학술발표논문집
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• pp.18-28
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• 2015

Apple is cultivated under various climatic conditions in many parts of the world. Better understanding of how climate, genotype, soil, and management factors interact to determine crop productivity will improve our ability to optimize crop selection, management strategies, and resource use efficiencies. We developed and applied a physiology-based apple canopy model to evaluate how climatic factors and crop phenotypes interact to determine biomass accumulation, radiation use efficiency (RUE), and water use efficiency (WUE) at multiple production sites between western and eastern states of the US including WA, CA, NY, WV, and PA. Our results indicate that solar radiation is a dominant factor limiting biomass production in the eastern states while VPD is the primary factor governing crop water use across eastern and western states during the peak growing season. Crop RUE and WUE were strongly correlated in the western states but not in the eastern states while VPD showed highly negative correlation with both RUE and WUE across all locations. The RUE improved with increasing fraction of diffuse radiation ($f_{df}$) and the $RUE-f_{df}$ relationships revealed distinctive responses between western and eastern states. Overall, the eastern locations exhibited slightly higher RUE and WUE than the western locations. However, overall productivity and total water use were greater in the western states. A clear decline of productivity with increasing temperature and afternoon VPD past an optimum was predicted in the western locations but this pattern was less clear in the eastern locations. We also discuss potential phenotypes with specific physiological and morphological traits that are differentially suitable for western and eastern locations. Our results provide plausible, spatially explicit explanations and insights to disentangle the complex relationships between crop productivity, resource use efficiencies, phenotype, and climate drivers in apple grown in the US.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권2호
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• pp.102-108
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• 2013

본 연구는 소나무 풍매차대를 대상으로 환경이 다른 두 지역에서 토양 양료 수준, 강수량 등을 조사하여 이를 생장, 수분이용효율과 비교함으로써 현지에서 건조스트레스를 받았는지 확인하고, 건조스트레스에 의한 반응에서 수분이용효율이 유전적으로 구분되는지 구명하고자 하였다. 소나무 풍매차대 26년생의 재적생장을 이용하여 생장 우수가계와 불량가계를 구분하였다. 수분이용효율은 건조기에는 증가하는 것으로 나타났다. 지난 20년간 토양 양료 조건이 좋은 곳에서는 탄소안정성동위원소 함량비는 서서히 감소하는 경향이었으며, 수분이용효율 역시 비슷한 경향으로 나타났다. 하지만 토양 양료 조건이 좋지 않은 곳에서는 유전적 요인과 환경적 요인의 상호작용으로 탄소안정성동위원소 함량비와 수분이용효율은 반대의 경향으로 나타났다. 생장 우수가계는 수분 스트레스를 받는 상황에서 기공을 효과적으로 조절하여 불량가계에 비하여 토양이 불량한 지역에서 높은 수분이용효율을 나타냈다. 결론적으로 탄소안정성동위원소 함량비를 이용한 수분이용효율은 소나무 풍매차대를 대상으로 건조스트레스에 대한 선발 기준으로 이용할 수 있다.

• International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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• 제7권1호
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• pp.45-49
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• 2003

Foliar treatment with different concentrations of potassium chloride (KCl) to mulberry plants resulted in higher level of total chlorophyll, total sugars, soluble protein, in vivo nitrate reductase activity (NRA), net photosynthetic rate (NPR), pWUE and leaf yield. Optimal concentration was found to be 10.0 mM KCl with limited irrigation provided in the mulberry plantation planted in 90 ${times}$ 90 cm spacing. The deleterious effect of soil moisture stress condition has been found to be overcome by KCl foliar spray twice at 15 days interval. Regression and correlation coefficients were analyzed, and a strong positive correlation was found between chlorophyll and total sugars, soluble protein and in vivo nitrate reductase activity, leaf dry weight and net photosynthetic rate and pWUE and net photosynthetic rate.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.362-365
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• 2011

단위면적당 증발산량 중 일부가 식생의 물질 생산에 이용될 수 있는지를 나타내는 지표인 수분 이용효율 (Water Use Efficiency, WUE)은 총 일차생산성(Gross Primary Productivity, GPP)과 단위면적당 증발산량(Evapotranspiration, ET)의 비로 산출된다. 이전 연구들에서의 수분 이용효율의 적용은 수분 스트레스에 대한 작물의 생산성 차이 분석과 같은 작물학과 농림학 분야의 연구들이 대부분이었지만. 기후 변화가 생태계 생산성 또는 에너지 수지에 영향을 미치는 등의 전 지구적 규모의 수문학적 연구에도 적용할 수 있다. 본 연구에서는, Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 영상자료에서 1km 해상도로 8일 단위의 총 일차생산성과 증발산량을 산정함으로써 수분 이용효율을 구하였다. 향후에는 산정된 이 지표를 남한지역에 적용하여 수분 이용효율에 대한 지도를 작성하고, 실측된 총 일차생산량과 증발산 값을 이용하여 검증한 후 알고리즘을 개선해 나갈 계획이다.