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광학센서를 이용한 쌀 단백질 함량 추정
Estimation of the grain protein contents in rice canopy from the active optical sensors 원문보기

대한원격탐사학회 2006년도 춘계학술대회 논문집, 2006 Mar. 01, 2006년, pp.218 - 222  

김이현 (농업과학기술원 농업환경부 토양관리과) ,  홍석영 (농업과학기술원 농업환경부 토양관리과) ,  이지민 (농업과학기술원 농업환경부 토양관리과) ,  임상규 (농업과학기술원 농업환경부 토양관리과) ,  곽한강 (농업과학기술원 농업환경부 토양관리과)

초록
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본 연구에서는 광학센서를 이용한 벼 군락의 질소수준별 생육단계별 식생지수와 쌀 단백질함량과의 관계를 구명하여 쌀 단백질함량을 추정하는 것을 목적으로 하였다. 질소의 경우 0, 7, 10, 13kg/10a등 4수준으로 범위를 두고 처리하여 인공광원을 사용하는 2종의 능동형 광학(G)NDVI 센서를 이용하여 벼 군락의 반사특성을 측정하였고, 동시에 식물체의 생육량, 엽면적지수, 엽 질소함량 등을 분석하였다. 생육단계에 따른 식생지수 변화를 분석해 본 결과 (G)NDVI값은 이앙기 이후 급속히 증가하다가 수잉기 전후로 수확기에 이르기까지 감소하는 경향을 보였다. 질소 수준에 따른 식생지수 변화의 경우 무처리구를 제외하고는 처리수준별 G(NDVI)값이 큰 변이가 나타나지는 않았지만, 처리 수준에 따라 일정하게 식생지수 차이를 보였다. (G)NDVI값 과 엽질소 함량과의 시기별 상관분석 결과 유효분얼기, 유수형성기 보다는 출수기, 결실기에 엽 질소 함량과의 상관이 더 높게 나타났고, GNDVI값이 NDVI값보다 상관이 더 높게 나타났다. 출수 후 쌀 단백질 함량과 엽 질소 함량과의 관계를 조사해보았는데 높은 정의 상관관계($r=0.96^{**}$)를 보였다. 출수기에서 수확기까지 자료를 이용한 각 시기별 G(NDVI)값과 쌀 단백질 함량과의 상관분석 결과 수확기에 가까울수록 상관계수가 높게 나타났다. GNDVI값을 이용한 수확기 쌀 단백질 함량 추정식($R^2=0.92$)을 작성하였고, 쌀 단백질 함량 추정값과 실측값을 비교해보았더니 1:1선에 근접하게 분포하였다($R^2=0.90$).

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • GNDVI값을 이용하여 수확기 쌀 단백질 함량과의 추정식을 구하고 수확기 쌀 단백질 함량 실측값과 추정값을 비교하였다 (Fig. 4). 수확기 쌀 단백질함량 추정값과 실측값을 비교해 본 결과 1:1선에 근접하게 분포하였다 (R2=0.
  • 벼 출수 후 엽 질소 함량과 그 시기에 쌀 단백질함량과의 관계를 분석하였다(Fig. 3). 벼 군락의 엽 질소함량과 쌀 단백질 함량은 높은 정의 상관관계 (R2=0.
  • 본 연구에서는 인공광원을 사용하는 2종의 능동형 광학 센서 (GNDVI, NDVIX 이용하여 질소수준별.생육단계별 식생지수와엽질소 및 쌀 단백질 함량과의 관계를 구명
  • 시험은 농업과학기술원 답작 포장에서 수행하였고, 시험전 토양검정에 의한 시비추천을 위해 토양 이 화학성 분석을 하였다 (Table 1). 표 1에 의거 시비량 산출 식을 작성하여 시비처리를 하였는데 질소는 검정 시비량 수준 내에서 0, 7, 10, 13Kg/10a 등 4수준으로 처리하였고, 인산, 칼륨은 검정 시비량에 따라 처리하였다.
  • 배치하였다. 식물체 생육분석은 생육이 고른 3주를 각 시험구에서 선택하여 생체중, 초장, 경수를 측정한 다음 70℃에 건조하여 건물중을 측정한 후 분쇄하여 엽 질소 함량 분석 시료로 사용하였다. 엽 질소, 쌀 단백질 함량 분석은 micro-kjeldahl법을 사용하였고, 엽면적 지수는 LAI 2000 (LI-COR, Inc, USA) 을 이용해 측정하였다.
  • 식미에 영향을 미치는 요인들로는 품종, 시비, 수확시기, 기상조건, 토양조건 등이 있는데 질소의 경우 시용량이 많으면 쌀의 단백질 함량을 높여 완전미율과 투명도가 떨어지며 밥의 점성이나 조직감을 나쁘게 하고, 쌀 전분 세포막 물질을 만들어 밥의 부드러움을 해쳐 미질을 저하시킨다. 직접 접촉 없이 작물의 생육 정보를 분석.평가하는데 원격탐사기술이 이용되고 있고, 최근에는 원격탐사기술을 이용하여 엽 질소 및 쌀단백질 함량을 추정하는 연구들이 진행되어지고 있다(Scharf et al.
  • 벼 생육단계별.질소 수준별 G(NDVI)값의 변화를 알아보고, G(NDVI) 값과 쌀 단백질함량과의 관계를 통해서 센서를 이용하여 쌀 단백질함량을 추정하였다. G(NDVI) 값은 벼 이앙이후 증가하다가 수잉기 전후로 감소하는 경향을 보였고, GNDVI값과엽 질소함량과의 관계는 출수후가 출수전보다 상관계수가 높게 나타났다.
  • 출수기에서 수확기까지 자료를 이용하여각 시기별 G(NDVI)값과 쌀 단백질함량과의 관계를 분석하였다(Table 3). 벼 수확기에 가까워 올수록 G(NDVD 값과 쌀 단백질 함량과의 상관관계가 높게 나타났고 GNDVI값이 NDVI값보다 상관계수가 높았다.
  • 1998) 에 준하여 분석하였다. 토양 pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 측정하였으며, 유기물 함량은 Tyurir, C.E.C (Cation Exchange Capacity) 는 pH 7.0 IN CH3COONH4S 추출한 후 kjeldahl 증류장치를 사용하여 분석하였다.
  • 1). 표 1에 의거 시비량 산출 식을 작성하여 시비처리를 하였는데 질소는 검정 시비량 수준 내에서 0, 7, 10, 13Kg/10a 등 4수준으로 처리하였고, 인산, 칼륨은 검정 시비량에 따라 처리하였다. 토양 이 화학성은 토양화학분석법 (NIAST.

대상 데이터

  • 공시품종으로 추청벼를 사용하였고, 시험 구당 면적은 48m2(4m x 12m), 재식밀도는 30x15cm, 난괴법 3반복으로 시험 구를 배치하였다. 식물체 생육분석은 생육이 고른 3주를 각 시험구에서 선택하여 생체중, 초장, 경수를 측정한 다음 70℃에 건조하여 건물중을 측정한 후 분쇄하여 엽 질소 함량 분석 시료로 사용하였다.

이론/모형

  • 식물체 생육분석은 생육이 고른 3주를 각 시험구에서 선택하여 생체중, 초장, 경수를 측정한 다음 70℃에 건조하여 건물중을 측정한 후 분쇄하여 엽 질소 함량 분석 시료로 사용하였다. 엽 질소, 쌀 단백질 함량 분석은 micro-kjeldahl법을 사용하였고, 엽면적 지수는 LAI 2000 (LI-COR, Inc, USA) 을 이용해 측정하였다. 벼 군락의 반사특성 측정은 인공광원을 사용하는 2종의 능동형 광학 GNDVI, NDVI센서 (NTech, Inc, USA)를 이 용하였는데 센서별 측정 파장영역은 다음과 같다.
  • 표 1에 의거 시비량 산출 식을 작성하여 시비처리를 하였는데 질소는 검정 시비량 수준 내에서 0, 7, 10, 13Kg/10a 등 4수준으로 처리하였고, 인산, 칼륨은 검정 시비량에 따라 처리하였다. 토양 이 화학성은 토양화학분석법 (NIAST. 1998) 에 준하여 분석하였다. 토양 pH는 토양과 증류수의 비율을 1:5로 하여 측정하였으며, 유기물 함량은 Tyurir, C.
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