광합성 기반 생장 모델을 이용한 작물 생장 예측에는 작물의 동적 생육 정보와 일사량, 온도, CO2 농도 등의 환경 자료가 필요하지만 딸기의 경우 관련 연구가 미비한 실정이다. 본 연구는 기존 토마토와 절화국 등에서 검증된 바 있는 광합성 기반 생육 예측 모델을 이용하여 딸기의 생육을 검증하고 생산량의 예측에 활용할 수 있는 도구로서의 적용 가능성을 확인하기 위해 수행되었다. 국내 주요 품종인 ‘설향’을 공시하여 2016년 9월 1일부터 2017년 5월 26일까지 실험을 수행하였다. 딸기는 2개의 관행 재배 실험구(expt. 5와 6)를 포함하여 총 6개 실험구에서 재배되었다(expt. 1~6). 딸기의 기본적인 생육 특성을 분석하고 ...
광합성 기반 생장 모델을 이용한 작물 생장 예측에는 작물의 동적 생육 정보와 일사량, 온도, CO2 농도 등의 환경 자료가 필요하지만 딸기의 경우 관련 연구가 미비한 실정이다. 본 연구는 기존 토마토와 절화국 등에서 검증된 바 있는 광합성 기반 생육 예측 모델을 이용하여 딸기의 생육을 검증하고 생산량의 예측에 활용할 수 있는 도구로서의 적용 가능성을 확인하기 위해 수행되었다. 국내 주요 품종인 ‘설향’을 공시하여 2016년 9월 1일부터 2017년 5월 26일까지 실험을 수행하였다. 딸기는 2개의 관행 재배 실험구(expt. 5와 6)를 포함하여 총 6개 실험구에서 재배되었다(expt. 1~6). 딸기의 기본적인 생육 특성을 분석하고 모델 검증을 위해 생육 조사는 파괴적 방법으로 조사 하였다. 환경 자료인 외부 광량, 내부 온도, CO2 농도 및 시설 내 광투과율과 모델 검증을 위해 기간별 기관의 건물중과 엽면적을 조사하였다. 광합성기반 모델 검증을 위해 외부 광량, 온실 내부 온도, CO2 농도 및 광투과율과 정식 시 단위면적당 기관의 건물중, 건물분배율, 엽면적지수, 정식일과 종료일을 모델의 입력 값으로 사용하였다. 실험구별 24시간 평균온도는 15.7±0.19℃로 expt. 3과 4, 6은 상대적으로 낮은 온도에서 재배되었다. 재배 기간 중 평균 일사량은 12.9±0.6 MJ·m-2이었으며 expt. 5에서 11.8±4.7 MJ·m-2로 상대적으로 낮은 광량을 나타냈다. expt. 5와 6의 엽면적지수는 expt. 1~4에 비해 각각 52.6%와 29.6% 낮았다. 일일 수확량은 평균 30.5±6.4 g·m-2·d-1이었으며 expt. 2에서 37.8 g·m-2·d-1로 가장 높았으며 단위 면적 당 수확량도 7.1 kg·m-2로 가장 높았다. 적산온도에 따른 딸기의 발육속도를 추정하기 위해 필요한 기준온도는 0oC로 추정되었다. 적산온도가 0.0147 oC·d-1 증가할 때 엽 1장이 출현하였으나 개화이후 16.4% 수준인 0.0024 oC·d-1로 감소하였다. 시계열에 따른 딸기의 생장은 이중 S 생장 패턴을 나타냈다. 딸기의 광이용효율(light use efficiecny, LUE)은 1.18~2.66 g·MJ-1이었으며, 재배지역, 농가의 작물의 관리, 엽면적지수의 확보, 딸기의 적과량에 따라 상이하였다. 딸기의 초기 생장 기간 동안 엽 건물분배율은 64.6±0.14%, 줄기는 35.4±0.14%였다. 정식 후 23일부터 65일까지 하루에 평균 1% 감소하여 7.6%의 건물분배율을 보였으며, 이후 191일까지 10%이하의 건물분배율을 나타냈다. 엽 건물분배율은 개체 당 엽수가 선형적으로 증가하는 기간에도 낮게 유지되었으며 엽면적의 확장에 따라 증가하였으나 엽면적지수가 3에 근접하는 정식 233일 이후 다시 감소하였다. 줄기의 건물분배율은 엽과 유사하였다. 생식기관 건물분배율은 정식 후 65일부터 205일까지 평균 83.6±4.2%의 건물분배율을 나타냈다. 광합성기반 시뮬레이션 모델의 검증 결과 파괴조사 한 측정값을 18.2~68.0% 과대추정하였다. 외부 환경에서 재배된 expt. 3과 4의 수광량과 외부광량에 의해 계산된 LUE를 기준으로 시뮬레이션 모델의 엽광합성모듈의 초기 광이용효율계수(ε0)를 추정하였다. ε0를 수정한 수정모델은 측정된 건물생산량을 7.0~36.7% 과소추정하였다. 모델의 민감도 분석에서 온실내부로 유입된 광의 투과율에 따라 그 결과값은 매우 민감하게 나타났다. 본 연구에 사용된 광합성 기반 온실작물생장 모델은 네덜란드 환경에서 토마토와 국화에서 검증된 바 있으며, 기존 검증된 모델을 이용한 딸기의 생육 추정은 처음 시도되었다. 본 연구에서 입력된 온실의 광투과율은 고정된 상수로 사용하였으며 외부 광의 입사각에 따른 동적 광투과율을 예측할 수 있는 모듈이 필요할 것으로 판단되며, 딸기의 광이용효율에 대한 연구, 각 기관의 호흡계수 등에 대한 연구도 진행되어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구는 딸기 정식부터 작기종료까지 동적 생장과 발육 정보, 시설 내·외부 기상자료를 확보하였으며 타 품목에서 검증된 모델을 응용하여 추가적인 개선을 통해 국내 딸기재배의 생장 및 발육 예측 모델로써 적용 가능성을 확인하였다.
광합성 기반 생장 모델을 이용한 작물 생장 예측에는 작물의 동적 생육 정보와 일사량, 온도, CO2 농도 등의 환경 자료가 필요하지만 딸기의 경우 관련 연구가 미비한 실정이다. 본 연구는 기존 토마토와 절화국 등에서 검증된 바 있는 광합성 기반 생육 예측 모델을 이용하여 딸기의 생육을 검증하고 생산량의 예측에 활용할 수 있는 도구로서의 적용 가능성을 확인하기 위해 수행되었다. 국내 주요 품종인 ‘설향’을 공시하여 2016년 9월 1일부터 2017년 5월 26일까지 실험을 수행하였다. 딸기는 2개의 관행 재배 실험구(expt. 5와 6)를 포함하여 총 6개 실험구에서 재배되었다(expt. 1~6). 딸기의 기본적인 생육 특성을 분석하고 모델 검증을 위해 생육 조사는 파괴적 방법으로 조사 하였다. 환경 자료인 외부 광량, 내부 온도, CO2 농도 및 시설 내 광투과율과 모델 검증을 위해 기간별 기관의 건물중과 엽면적을 조사하였다. 광합성기반 모델 검증을 위해 외부 광량, 온실 내부 온도, CO2 농도 및 광투과율과 정식 시 단위면적당 기관의 건물중, 건물분배율, 엽면적지수, 정식일과 종료일을 모델의 입력 값으로 사용하였다. 실험구별 24시간 평균온도는 15.7±0.19℃로 expt. 3과 4, 6은 상대적으로 낮은 온도에서 재배되었다. 재배 기간 중 평균 일사량은 12.9±0.6 MJ·m-2이었으며 expt. 5에서 11.8±4.7 MJ·m-2로 상대적으로 낮은 광량을 나타냈다. expt. 5와 6의 엽면적지수는 expt. 1~4에 비해 각각 52.6%와 29.6% 낮았다. 일일 수확량은 평균 30.5±6.4 g·m-2·d-1이었으며 expt. 2에서 37.8 g·m-2·d-1로 가장 높았으며 단위 면적 당 수확량도 7.1 kg·m-2로 가장 높았다. 적산온도에 따른 딸기의 발육속도를 추정하기 위해 필요한 기준온도는 0oC로 추정되었다. 적산온도가 0.0147 oC·d-1 증가할 때 엽 1장이 출현하였으나 개화이후 16.4% 수준인 0.0024 oC·d-1로 감소하였다. 시계열에 따른 딸기의 생장은 이중 S 생장 패턴을 나타냈다. 딸기의 광이용효율(light use efficiecny, LUE)은 1.18~2.66 g·MJ-1이었으며, 재배지역, 농가의 작물의 관리, 엽면적지수의 확보, 딸기의 적과량에 따라 상이하였다. 딸기의 초기 생장 기간 동안 엽 건물분배율은 64.6±0.14%, 줄기는 35.4±0.14%였다. 정식 후 23일부터 65일까지 하루에 평균 1% 감소하여 7.6%의 건물분배율을 보였으며, 이후 191일까지 10%이하의 건물분배율을 나타냈다. 엽 건물분배율은 개체 당 엽수가 선형적으로 증가하는 기간에도 낮게 유지되었으며 엽면적의 확장에 따라 증가하였으나 엽면적지수가 3에 근접하는 정식 233일 이후 다시 감소하였다. 줄기의 건물분배율은 엽과 유사하였다. 생식기관 건물분배율은 정식 후 65일부터 205일까지 평균 83.6±4.2%의 건물분배율을 나타냈다. 광합성기반 시뮬레이션 모델의 검증 결과 파괴조사 한 측정값을 18.2~68.0% 과대추정하였다. 외부 환경에서 재배된 expt. 3과 4의 수광량과 외부광량에 의해 계산된 LUE를 기준으로 시뮬레이션 모델의 엽광합성모듈의 초기 광이용효율계수(ε0)를 추정하였다. ε0를 수정한 수정모델은 측정된 건물생산량을 7.0~36.7% 과소추정하였다. 모델의 민감도 분석에서 온실내부로 유입된 광의 투과율에 따라 그 결과값은 매우 민감하게 나타났다. 본 연구에 사용된 광합성 기반 온실작물생장 모델은 네덜란드 환경에서 토마토와 국화에서 검증된 바 있으며, 기존 검증된 모델을 이용한 딸기의 생육 추정은 처음 시도되었다. 본 연구에서 입력된 온실의 광투과율은 고정된 상수로 사용하였으며 외부 광의 입사각에 따른 동적 광투과율을 예측할 수 있는 모듈이 필요할 것으로 판단되며, 딸기의 광이용효율에 대한 연구, 각 기관의 호흡계수 등에 대한 연구도 진행되어져야 할 것으로 판단된다. 본 연구는 딸기 정식부터 작기종료까지 동적 생장과 발육 정보, 시설 내·외부 기상자료를 확보하였으며 타 품목에서 검증된 모델을 응용하여 추가적인 개선을 통해 국내 딸기재배의 생장 및 발육 예측 모델로써 적용 가능성을 확인하였다.
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