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광도, 온도, CO2 농도 및 엽중 질소농도의 변화에 따른 양액재배 오이의 광합성속도에 관한 수리적 모형 KCI 등재
Mathematical Models of Photosynthetic Rate of Hydroponically Grown Cucumber Plants as Affected by Light Intensity, Air Temperature, Carbon Dioxide and Leaf Nitrogen Content
pp.171-178
시설 오이재배에서 조절가능한 환경요인들, 즉 광도, CO2 농도, 온도 그리고 엽중 질소 농도의 변화에 따른 양액재배 오이 엽의 총광합성 속도를 측정하였다. 광보상점은 10~20μmol.m-2 .s-1 정도로 낮았고 광포화점은 1000μmol.m-2 .s-1 이상이었으며, 오이의 총광합성 속도는 온도가 상승할수록 증가속도는 감소하지만 지속적인 증가를 보였으나 24~32℃ 사이에서 광합성 속도는 큰 차이를 보이지 않아 이 범위가 오이 생육에 대한 적정온도인 것으로 나타났다. CO2 보상점은 20-40μmol.mol-1 사이에 위치하였고 CO2포화점은 1200μmol.mol-1이상으로 나타났으며 엽중은 질소함량의 증가에 따른 잎의 총광합성 속도의 변화는 sigmoid형의 증가추세를 보였다. 요인들간의 상호작용 효과에서는 모든 경우 상승적으로 나타나, 한 요인의 수준이 증가함에 따라 타 요인의 수준의 증가에 따른 총광합성 속도도 상승적을 증가하였다. 각환경요인의 변화와 요인들간의 상호작용에 따른 총광합성 속도의 변화에 대한 수리적 모형을 개발하였다. 이들 모형은 시설 내 환경변이에 따른 오이의 생육 내지는 수량에서의 차이를 밝히는데 이용될 수 있으며 오이의 식물생장 모형이나 더 나아가 경영합리화를 위한 오이 생산 전문가 시스템의 개발에 필요한 기초 자료로 이용될 수 있을 것이다.
Gross photosynthetic rats of leaves of hydroponically grown cucumber plants(Cucumis sativus L. cv. Guwoosalichungjang) were measured under various conditions of photosynthetic photon flux(PPF), ambient CO2 concentration, air temperature and leaf nitrogen contents. Light compensation point of leaf photosynthesis appeared to be in the range of 10~20μmol.m-2 .s-1 and light saturation point be above 1000μmol.m-2 .s-1 . Gross photosynthetic rates increased persistently and asymptotically as air temperature rose from 12℃ to 32℃. However, there were only small differences in gross photosynthetic rates in the range of 24-32℃, so that the range seemed to be optimal for photosynthesis of cucumber plants at the condition of CO2 concentration of 400μmol.mol-1 and PPF of around 400μmol.m-2 .s-1 . CO2 compensation point of leaf photosynthesis appeared to be in the range of 20-40μmol.mol-1 and CO2 saturation point be above 1200μmol.mol-1 . Gross photosynthetic rates increased sigmoidally as leaf nitrogen content increased. These environmental factors interacted synergistically to enhance gross photosynthetic rate, so that the rate increased multiplicatively s level of one factor increased progressively with higher levels of he other factors. Mathematical models wer developed to estimate the gross photosynthetic rate in accordance with the variations of these environmental factors. These modes can be used not only to explain he variation of growth or yield of cucumber plants under different environmental conditions but also as building blocks of plant growth model or expert system of cucumber plants.
