혐기성 소화에 비해 낮은 시설비 및 공정의 안정성 등의 장점으로 중소규모 하수처리장의 슬리지 처리에 적합한 호기성 소화의 상징액내 영양염류 농도를 예측하기 위하여, 본 연구에서는 질소 및 인의 거동 관찰로 주요반응을 규정하고 물질수지를 고려해서 연립미분방정식 형태로 수학적 모형을 수립하였다. 하수처리장의 폐활성슬러지를 시료로 하여 초기 고형물 농도 수준을 다르게 한 회분식 호기성 소화조를 온도 $20^{\circ}C$, pH $7{\pm}0.5$의 조건에서 운영하였고, 반응계수 추정을 위하여 비선형 회귀분석을 실시하였다. 수립된 모형은, Biomass-N, 용존 유기질소, $NH_4{^-}$-N, $NO_x{^-}$-N과 Biomass-N, 용존 유기인, $PO_4{^-}$-P와 같은 영양염류의 거동 예측이 가능하였다. 모의실험으로 고형상의 영양염류보다 용존상 영양염류가, 질소보다는 인이 상징액에 미치는 영향이 크다는 것을 보였다.
본 연구는 경상남도 진주시 남부산림자원연구소 가좌시험림 내 맹종죽 임분을 대상으로 죽순 생산을 위해 약 30년 동안 시비가 실시된 시비구와 인접한 무시비구의 바이오매스 추정을 위한 상대생장식과 바이오매스 생산량을 비교하기 위해 수행하였다. 총 20본(시비구 10본, 무시비구 10본)의 맹종죽을 벌채 한 후, 각 기관별 바이오매스(Y)를 종속변수로 하고 근원부 20 cm 직경($D_{20}$), 흉고직경(DBH), 수고(H: culm height), 흉고직경과 수고($DBH^2{\cdot}H$)를 독립변수(X)로 하는 모든 상대생장식의 유의성이 인정(P < 0.05)되었으며, DBH를 이용한 시비구와 무시비구 상대생장식의 상대생장계수(b)는 유의적인 차이가 없었다. 상대생장식 중 흉고직경을 독립변수로 추정된 대나무 줄기, 가지, 잎의 바이오매스는 무시비구가 시비구에 비해 유의적으로 높았으며, 지상부 총 바이오매스의 경우 무시비구가 $106.38Mg\;ha^{-1}$(임분 밀도 6,833본/ha)로, 시비구의 $57.68Mg\;ha^{-1}$(임분 밀도 4,633본/ha)에 비해 약 2배 정도 높았다. 지상부 바이오매스 분포 비율은 시비구의 경우 줄기(79%) > 가지(14%) > 잎(7%), 무시비구 경우 줄기(81%) > 가지(13%) > 잎(6%) 순으로 시비 처리에 따른 바이오매스 분포 비율에 큰 차이는 없었다. 본 연구결과에 따르면 임분 밀도 차로 인하여 시비는 맹종죽 임분의 지상부 바이오매스 축적량에 미치는 영향은 크지 않았다.
A novel estimation method was investigated for determining the concentrations of residual biomass, poly-3-hydroxybutyrate (PHB), and main nutrients including carbon and nitrogen sources, phosphate, and mineral ions from the supplied amount of ammonia solution used for a pH-control solution and nitrogen source in a PHB fermentation. The estimation equations for a batch culture and a fed-batch culture were derived from the relationship between the growth rate of residual biomass and the feed rate of the pH-control solution, and then were applied to the batch culture and the fed-batch cultures of Alcaligenes latus. This method was successfully applied to estimate the concentrations of residual biomass, PHB, and nutrients.
경상남도 서부지역인 산청, 함양, 하동 3지역의 유사한 입지환경에서 생육한 약 40년생의 소나무임분을 대상으로 각 지역별 biomass 추정식을 개발하고, 소나무 biomass가 지역별로 차이가 있는지를 비교한 결과 흉고직경을 독립변수로 하고 소나무 각 부위별 건중량을 종속변수로 하는 상대생장식의 유의성이 인정되었으며(P<0.05), 결정계수($R^2$)의 값도 0.87-0.99 이상으로 회귀식의 적합도가 높게 나타났다. 소나무임분의 biomass는 지역간 유의적인 차이가(P<0.05) 나타났으며, 하동지역이 173.3Mg/ha로 가장 많은 양이 저장되어 있었고, 산청 131.0 Mg/ha, 함양 66.5 Mg/ha 순으로 나타났다. 현존량분포비율의 경우 3지역 모두 줄기>가지>줄기수피>잎 순으로 이중 줄기목질부 70.4-77.1%, 가지 10.9-15.2%, 줄기수피 8.9-10.4%, 잎 3.1-4.4% 정도 분포하였다. 본 연구결과에 따르면 경상남도 서부 지역 소나무임분의 지상부 현존량은 임목밀도와 지위 등이 원인이 되어 지역 간에 차이가 있었다.
버드나무 속 식물은 하천 복원시 사용되는 대표적인 생물재료이고 하천에서 주요 관리대상이 되는 식물이다. 낙동강의 모래하천 하안에서 선버들과 왕버들의 수령에 따른 생장 변화를 파악하기 위하여, 이들의 생물량 추정을 위한 상대생장식을 유도하고 입지 연령에 다른 이들 군집에서 밀도, 줄기 높이, 기저면적 및 생물량을 조사하였다. 선버들은 발아한 후 3년과 왕버들은 6년까지 줄기 밀도가 급격하게 감소하여 자기 솎음이 강하게 일어났다. 두 식물의 줄기 높이는 선버들은 수령 15년에 7.5 m까지 왕버들은 수령 13년에 14 m까지 증가하였다. 또한 지상부 생물량은 생장초기에 급속히 증가하였으며 선버들은 수령 13년에 17 ton DM/ha까지 왕버들은 수령 13년에 1,110 ton DM/ha까지 증가하였다. 한편 본 연구에서 유도된 버드나무 속 식물의 상대생장식을 이용하면 이들 식물의 생물량을 객관적으로 추정할 수 있어서 하천에서 수목 관리하는데 도움이 될 것으로 기대된다.
Carbonized biomass could be used as a mechanism for long-term storage of C in soils. However, experimental results are variable. Objective of this study was carried out to evaluate the effect of carbonized biomass made from soybean residue on soil organic carbon and seed yield during soybean cultivation. The carbonized biomass was made by field scale mobile pyrolyzer. Pyrolyzer was performed in a reactor operated at $400{\sim}500^{\circ}C$ for 2 hours using soybean residue. The treatments consisted of four levels as the control without input and three levels of carbonized biomass inputs as $357kg\;ha^{-1}$, C-1 ; $714kg\;ha^{-1}$, C-2 ; $1,428kg\;ha^{-1}$, C-3. It was appeared that seed yield of soybean was $2,847kg\;ha^{-1}$ for control, $2,897kg\;ha^{-1}$ for C-1, $2,946kg\;ha^{-1}$ for C-2 and $3,211kg\;ha^{-1}$ for C-3 at the end of experiment. It was shown that the contents of SOC were $5.21g\;kg^{-1}$ for C-1, $5.93g\;kg^{-1}$ for C-2, $7.00g\;kg^{-1}$ for C-3 and $4.73g\;kg^{-1}$ for the control at the end of experiment. Accumulated SOC contents linearly significantly (P < 0.001) increased with increasing the carbonized biomass input. The slopes (0.00162) of the regression equations suggest that SOC contents from the soil increase by $0.162g\;kg^{-1}$ with every $100kg\;ha^{-1}$ increase of carbonized biomass rate. Consequently the carbonized biomass for byproducts such as soybean residue could increase SOC. It might be considered that the experimental results will be applied to soil carbon sequestration for future study. More long-term studies are needed to prove how long does SOC stay in agricultural soils.
임분 밀도가 410tree $ha^{-1}$이며 평균 흉고직경이 $29.1{\pm}5.2cm$인 경기도 태화산의 V영급 잣나무 조림지에서 흉고직경을 독립변수로 하고 부위별 바이오매스를 종속변수로 하는 상대생장식을 만들었다. 잣나무 넓적 잎벌 피해로 인해 잎의 바이오매스가 낮게 나타났으나, 총 바이오매스에 미치는 영향은 미미하였다. 그간의 연구를 종합한 결과, 개체목 지상부 상대생장식(logY=a+blogX)의 모수 a는 평균 흉고직경과 임분밀도에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났으나 b는 영향을 미치는 인자를 찾을 수 없었다. 임분 단위에서는 부위별로 잎은 6.68Mg $ha^{-1}$, 가지는 18.82Mg $ha^{-1}$, 줄기는 101.02Mg $ha^{-1}$로 나타났으며 이를 합한 지상부 총 바이오매스는 126.53Mg $ha^{-1}$로 나타났다. 국내 잣나무 임분의 지상부 바이오매스는 임령보다는 평균 흉고직경과 임분 밀도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며 두 인자를 사용하여 국내 잣나무 임분 바이오매스를 98% 이상 설명하는 간단한 회귀식을 도출할 수 있었다.
It is very important to have a good kinetic model which considers the effects of both ammonium and glucose for the control and optimization of the poly-${\beta}$-hydroxybutyrate (PHB) fermentation. A kinetic model for the growth of Alcaligenes eutrophus and the biosynthesis of PHB under both ammonium and glucose limitation was proposed. Growth rate of residual biomass was expressed as a function of concentrations of residual biomass, glucose and ammonium having glucose inhibition. PHB production rate was expressed as a function of concentrations of residual biomass, glucose, ammonium and PHB content having ammonium and product inhibitions. Novel approaches were made to estimate the parameters in the model equations which considered two limiting substrates. Model parameters were evaluated by graphical and simplex methods. The proposed kinetic model fitted the data very well.
본 연구는 경상남도 고성군에 식재된 상록활엽수인 27년생 종가시나무 조림지를 대상으로 고밀도(1,933본/ha)와 저밀도(1,200본/ha)구분한 후 총12본(고밀도 임분 6본, 저밀도 임분 6본)의 표본목을 벌채하고 임목부위별 바이오 매스 추정을 위한 상대생장식과 양분(C, N, P, K, Ca, Mg)축적량을 조사하였다. 흉고직경(DBH)을 독립변수로 하는 임분밀도별 줄기 목질부, 줄기 수피, 가지, 잎, 지상부 총량 등의 바이오매스 추정을 위한 상대생장식의 유의성이 인정되었으며(P < 0.05), 상대생장계수(slope)는 유의적인 차이가 없어 일괄상대생장식의 적용이 가능한 것으로 나타났다. 종가시나무 조림지의 지상부 임목 바이오매스는 고밀도 임분이 177 Mg $ha^{-1}$로, 저밀도 임분 114 Mg $ha^{-1}$에 비해 유의적으로 높았다. 그러나 줄기 목질부, 줄기 수피, 가지, 잎 등의 임목부위별 양분 농도의 경우 임분밀도 따른 유의적인 차이는 없었다(P > 0.05). 임목부위별 양분축적량은 줄기 목질부의 질소 및 인축적량을 제외하고 고밀도 임분과 저밀도 임분 사이에 유의적인 차이는 없었다. 본 연구결과에 따르면 종가시나무 조림지의 임목부위별 양분농도의 경우 바이오매스 축적량에 비해 임분밀도의 영향이 크지 않는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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