본 연구는 적외선 열 영상 장치를 이용하여 2년생 '유미' 복숭아나무의 토양수분 수준에 따른 엽온 및 CWSI를 분석하여 수분스트레스 측정 가능성을 검토하였다. 엽온은 대기온도와 유사한 일변화를 보이며 낮 시간대에는 대기온도보다 높은 양상을 보였다. 엽온은 전일(24시간) 기준으로 대기온도(r2 =0.95), 일사량(r2 =0.74), 상대습도(r2 =-0.88)와 모두 높은 상관계수를 나타났다. 또한 토양수분장력은 낮 시간대(11~16시)에 엽온(r2 =-0.57), 엽-대기온도차(r2 =-0.71), CWSI(r2 =-0.72)와 높은 부의상관을 나타냈다. CWSI와 엽온, 엽-대기온도차의 상관계수는 24시간 기준으로 매우 높았고(r2 =0.90, r2 =0.92), CWSI와 토양수분장력의 상관분석에서 24시간 기준으로는 상관관계가 낮았으나(r2 =-0.27), 낮 시간대(11~16시)에는 상관관계가 매우 높았다(r2 =-0.72). CWSI (y)와 토양수분장력(x)의 상관관계 결정계수(r2 )는 11~12시간대에 가장 높았으며(r2 =0.68), 이때 회귀식은 y = -0.0087x + 0.14로 조사되었다. 일반적인 토양수분스트레스 시점인 -50 kPa에 해당되는 CWSI는 0.575로 계산된다. 따라서 적외선 열 영상 장치를 이용한 엽온 및 CWSI는 토양수분장력에 대해 높은 상관계수를 나타낸 것으로 보아 복숭아나무의 수분스트레스 진단에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
본 연구는 적외선 열 영상 장치를 이용하여 2년생 '유미' 복숭아나무의 토양수분 수준에 따른 엽온 및 CWSI를 분석하여 수분스트레스 측정 가능성을 검토하였다. 엽온은 대기온도와 유사한 일변화를 보이며 낮 시간대에는 대기온도보다 높은 양상을 보였다. 엽온은 전일(24시간) 기준으로 대기온도(r2 =0.95), 일사량(r2 =0.74), 상대습도(r2 =-0.88)와 모두 높은 상관계수를 나타났다. 또한 토양수분장력은 낮 시간대(11~16시)에 엽온(r2 =-0.57), 엽-대기온도차(r2 =-0.71), CWSI(r2 =-0.72)와 높은 부의상관을 나타냈다. CWSI와 엽온, 엽-대기온도차의 상관계수는 24시간 기준으로 매우 높았고(r2 =0.90, r2 =0.92), CWSI와 토양수분장력의 상관분석에서 24시간 기준으로는 상관관계가 낮았으나(r2 =-0.27), 낮 시간대(11~16시)에는 상관관계가 매우 높았다(r2 =-0.72). CWSI (y)와 토양수분장력(x)의 상관관계 결정계수(r2 )는 11~12시간대에 가장 높았으며(r2 =0.68), 이때 회귀식은 y = -0.0087x + 0.14로 조사되었다. 일반적인 토양수분스트레스 시점인 -50 kPa에 해당되는 CWSI는 0.575로 계산된다. 따라서 적외선 열 영상 장치를 이용한 엽온 및 CWSI는 토양수분장력에 대해 높은 상관계수를 나타낸 것으로 보아 복숭아나무의 수분스트레스 진단에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
The study was performed to calculate canopy temperatures and crop water stress index (CWSI) of 2-year-old 'Yumi' peach trees using thermal infrared imaging under different soil water conditions, and to evaluate availability for water stress determination. Canopy temperatures showed similar daily var...
The study was performed to calculate canopy temperatures and crop water stress index (CWSI) of 2-year-old 'Yumi' peach trees using thermal infrared imaging under different soil water conditions, and to evaluate availability for water stress determination. Canopy temperatures showed similar daily variations to air temperatures and they were higher during the daytime than air temperatures. Canopy temperatures for 24 h were correlated highly to air temperatures (r2 =0.95), solar radiations (r2 =0.74), and relative humidity (r2 =-0.88). In addition, soil water potential showed a highly negative correlation to canopy temperatures (r2 =-0.57), temperature differences between leaf and air (TD) (r2 =-0.71), and CWSI (r2 =-0.72) during the daytime (11 to 16 h). CWSI for 24 h was highly related to canopy temperatures (r2 =0.90) and TD (r2 =0.92), whereas CWSI was not correlated to soil water potential (r2 =-0.27) for 24 h but related highly to water potential (r2 =-0.72) during the daytime (11 to 16 h). Correlation coefficients between CWSI (y) and soil water potential (x) were highest from 11 to 12 h and a regression equation was deduced as y = -0.0087x + 0.14. CWSI was calculated as 0.575 at -50 kPa, which soil water stress generally occurs. Thus our result suggests that this regression equation using thermal infrared imaging is useful to evaluate soil water stress of peach trees.
The study was performed to calculate canopy temperatures and crop water stress index (CWSI) of 2-year-old 'Yumi' peach trees using thermal infrared imaging under different soil water conditions, and to evaluate availability for water stress determination. Canopy temperatures showed similar daily variations to air temperatures and they were higher during the daytime than air temperatures. Canopy temperatures for 24 h were correlated highly to air temperatures (r2 =0.95), solar radiations (r2 =0.74), and relative humidity (r2 =-0.88). In addition, soil water potential showed a highly negative correlation to canopy temperatures (r2 =-0.57), temperature differences between leaf and air (TD) (r2 =-0.71), and CWSI (r2 =-0.72) during the daytime (11 to 16 h). CWSI for 24 h was highly related to canopy temperatures (r2 =0.90) and TD (r2 =0.92), whereas CWSI was not correlated to soil water potential (r2 =-0.27) for 24 h but related highly to water potential (r2 =-0.72) during the daytime (11 to 16 h). Correlation coefficients between CWSI (y) and soil water potential (x) were highest from 11 to 12 h and a regression equation was deduced as y = -0.0087x + 0.14. CWSI was calculated as 0.575 at -50 kPa, which soil water stress generally occurs. Thus our result suggests that this regression equation using thermal infrared imaging is useful to evaluate soil water stress of peach trees.
본 연구는 가뭄 등 건조스트레스에 대응하여 복숭아 과수원의 효율적인 관수 시스템을 구성하는데 필요한 엽 수분스트레 스 측정 기술을 확보하고자 수행하였으며, 적외선 열 영상 장치를 이용하여 토양수분 수준에 따른 엽온 및 CWSI를 분석하여 수분스트레스 측정 가능성을 검토하였다.
제안 방법
토양수분은 -80, -70, -40, -25kPa로 4수준을 목표로 관수량을 제어하였으며, 토양 수분장력은 텐시오미터 타입의 토양 수분센서(UE-3023, USAM Co., Korea)를 이용하여 모니터링을 하였다. 시험에 이용된 복숭아나무는 토양수분 수준별 3주씩 총 12주가 이용되었다.
대상 데이터
전라북도 완주군에 소재한 국립원예특작과학원 시험포장에서 45 L 플라스틱 화분에 식재된 복숭아 ‘유미’ 2년생 유목을 사용하였으며, 엽온 변화를 측정하기 위해 강우가 차단된 유리 온실에서 2018년 9월 20일부터 9월 30일까지 수행하였다. 시험구의 대기 기상환경 측정을 위해 하우스 내 대기온도, 일사량, 상대습도 변화를 각각의 측정센서 및 데이터로거 (ZF-10M, USAM Co.
데이터처리
CWSI 계산식에 이용되는 엽온, 엽-대기온도차, 토양수분, 대기온도, 일사량, 상대습도 요인의 영향을 살펴보고자, 이들 요인에 대한 상관분석을 실시하였다(Table 3). CWSI와 엽온, 엽-대기온도차의 상관계수는 24시간 기준으로 매우 높았고 (r2 = 0.
실험 결과의 통계 처리는 SAS 프로그램(SAS Institute, Cary, NC, USA)을 사용하여 분산분석(ANOVA)을 하였으며, 5% 유의수준에서 던컨의 다중검정방법(Duncan’s multiple range test)을 수행하였다.
성능/효과
14였다. 그러므로 토양수분장력에 대한 CWSI 회귀식은 복숭아의 토양수분스트레스 진단에 이용할 수 있을 것으로 예상되며, 일반적인 토양수분스트레스 시점인 -50 kPa 또는 -60 kPa에 해당되는 CWSI는 각각 0.575, 0.662로 계산된다. 한편, 본 실험은 토양수분 처리를 위해 비가림 유리온실 조건에서 실시되어 대기온도 및 엽온 값에 있어서 노지 조건과 약간의 차이가 있을 것으로 예상되며 본 연구에서 얻진 CWSI 지수를 노지 조건에 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.
엽온과 대기온도, 일사량, 상대습도의 상관분석 결과(Table 1), 전일(24시간) 기준으로 대기온도(r2 = 0.95), 일사량(r2 = 0.74), 상대습도(r2 = -0.88) 모두 상관계수가 높게 나타났다. 엽온과 대기온도의 상관계수는 조사 시간대별로 큰 차이 없이 높게 나타났으며(r2= 0.
이상의 결과에서, 엽온 및 CWSI는 토양수분장력에 대해 높은 상관계수를 나타낸 것으로 보아 복숭아나무의 수분스트레스 진단에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 CWSI를 활용한 토양수분장력 추정 및 수분스트레스 진단은 상관계수 절대값이 높은 낮 시간대(11~16시)가 유리할 것으로 판단된다.
후속연구
662로 계산된다. 한편, 본 실험은 토양수분 처리를 위해 비가림 유리온실 조건에서 실시되어 대기온도 및 엽온 값에 있어서 노지 조건과 약간의 차이가 있을 것으로 예상되며 본 연구에서 얻진 CWSI 지수를 노지 조건에 적용하기 위해서는 추가 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
작물 수분스트레스 지수란?
작물 수분스트레스 지수(crop water stress index, CWSI)는 식물체 수분 상태를 나타내는 지표로서 모니터링 시스템을 이용하여 원거리에서 상시로 측정할 수 있어 밀, 옥수수 등 대규모 식량 작물 재배에서 관수 시기를 측정하기 위해 널리 이용되어 왔다(Çolak과 Yazar, 2017). 이 기술은 점적관수 시스템과 같은 물 절약 관수 시스템과 함께 이용할 때, 상당한 양의 물을 절약할 수 있고 물 생산성을 최대화할 수 있다(Wheaton 등, 2011; Bellvert 등, 2015).
엽 온도 측정방법에는 무엇이 있는가
캐노피 온도(canopy temperature)는 증산과정에서 발생하는 냉각효과를 배경으로 1960년대 이후 작물 수분스트레스를 판단하는 지표로서 제안되어 왔다(Çolak과 Yazar, 2017). 엽 온도 측정방법으로는 온도센서를 이용한 접촉식 측정법을 시작으로 최근에는 적외선 온도측정법(infrared thermometry) 또는 열 영상 분석법(thermal imaging)과 같은 원격 측정 기술이 활용되고 있다(Fuentes 등, 2012).
작물 수분스트레스 지수를 물 절약 관수 시스템과 함께 이용할 때 이점은?
작물 수분스트레스 지수(crop water stress index, CWSI)는 식물체 수분 상태를 나타내는 지표로서 모니터링 시스템을 이용하여 원거리에서 상시로 측정할 수 있어 밀, 옥수수 등 대규모 식량 작물 재배에서 관수 시기를 측정하기 위해 널리 이용되어 왔다(Çolak과 Yazar, 2017). 이 기술은 점적관수 시스템과 같은 물 절약 관수 시스템과 함께 이용할 때, 상당한 양의 물을 절약할 수 있고 물 생산성을 최대화할 수 있다(Wheaton 등, 2011; Bellvert 등, 2015). 과수 작물에서 CWSI의 활용은 아직 활발하지 않지만, 관수 스케줄링에 CWSI의 적용은 효율적인 관수 시스템으로 평가되고 있다(Wheaton 등, 2011; Bellvert 등, 2015).
참고문헌 (11)
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