논문 상세보기

Calibration and Evaluation of the SIMPLE Crop Model for Chili Pepper Growth and Yield Simulation under Korean Field Conditions KCI 등재

국내 노지 재배 조건에서 고추 생육 및 수량 모의를 위한 SIMPLE 작물 모델의 보정 및 평가

  • 언어ENG
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/450932
구독 기관 인증 시 무료 이용이 가능합니다. 4,900원
생물환경조절학회지 (Journal of Bio-Environment Control)
한국생물환경조절학회 (The Korean Society For Bio-Environment Control)
초록

본 연구는 경상북도 안동시와 영양군의 고추 주산지를 대상으로 고추 품종의 생육 특성과 수량을 조사하고 SIMPLE 작물모델의 예측 성능을 평가하기 위해 수행되었다. 시험에는 기존 품종 2개와 신육성 품종 5개를 포함한 총 7개 품종이 사용되었으며, 육종가가 제공한 성능 자료를 바탕으로 적응형(adaptive)과 회복형(resilience) 그룹 으로 분류하였다. 2019년부터 2023년까지의 기온 자료를 분석한 결과 두 지역 간 기후 차이는 미미하였으며, 두 지 점 모두 작기 종료 시점에 약 1,800°C·day의 GDD가 누적되었다. 적응형 품종은 밀집형 수관 구조와 더 많은 영양 생장 바이오매스를 나타낸 반면, 회복형 품종은 개방형 수관 구조와 신장된 절간을 보였다. 생식효율의 지역적 차 이가 뚜렷하여, 안동에서는 두 그룹의 최종 수량이 유사하였으나 영양에서는 적응형 품종의 수량이 유의하게 높았 다. SIMPLE 모델은 잎 노화 및 성숙과실로의 동화산물 재분배에 따른 작기 후반부 바이오매스 감소를 반영하기 위 해 1차 감쇠항(first-order decay term)을 도입하여 수정되었다. 캘리브레이션 결과 두 지역에서 서로 다른 매개변수 세트가 도출되었으며, 안동은 빠른 초기 생장, 높은 광이용효율, 낮은 내고온성을, 영양은 점진적 생장, 높은 내고온 성, 높은 수확지수를 특징으로 하였다. 모델 성능은 지점-품종 조합에 따라 상당한 변이를 보였으며, 이는 예측 정확 도가 품종 특성과 미환경 조건 간 상호작용에 의해 결정됨을 시사하였다. 한국의 다양한 고추 생산환경에서 모델의 강건성과 전이성을 향상시키기 위해서는 지역 특이적 캘리브레이션과 기계론적으로 개선된 노화 모듈이 필수적이 며, 다년차·다지점 검증과 불확실성 분석이 향후 우선 과제로 제시된다.

This study investigated the growth characteristics and yield of chili pepper cultivars at production sites in Andong and Yeongyang, Gyeongsangbuk-do Province, and evaluated the predictive performance of the SIMPLE crop model. Seven cultivars, comprising two existing and five newly released varieties, were tested and categorized into adaptive and resilience groups based on breeder-provided performance data. Temperature analysis from 2019 to 2023 revealed minimal climatic differences between regions, with both sites accumulating approximately 1,800°C·day GDD by season end. Adaptive cultivars exhibited compact canopy architecture and greater vegetative biomass, while resilience cultivars displayed an open canopy structure with elongated internodes. Regional differences were apparent in reproductive efficiency: in Andong, both groups achieved comparable final yields, whereas in Yeongyang, adaptive cultivars produced significantly higher yields. The SIMPLE model was modified to incorporate a first-order decay term to account for late-season biomass decline attributable to leaf senescence and assimilate redistribution toward maturing fruits. Calibration yielded distinct regional parameter sets: Andong was characterized by rapid early growth, high radiation use efficiency, and low heat tolerance, while Yeongyang showed gradual growth, high heat tolerance, and an elevated harvest index. Model performance varied considerably across site–cultivar combinations, indicating that predictive accuracy is governed by interactions between cultivar traits and microenvironmental conditions. Region-specific calibration and mechanistically improved senescence modules are essential for enhancing model robustness and transferability across diverse Korean chili pepper production environments. Multi-year, multi-site validation and uncertainty analysis are identified as priorities for future work.

목차
Abstract
Introduction
Materials and Methods
    1. Plant materials and research site
    2. Weather and growth data collection
    3. Growth and yield investigation
    4. Simple model
    5. Model performance evaluation and comparativeanalysis
Results and Discussion
    1. Analysis of pepper growth according to cultivationenvironment
    2. Comparative performance evaluation
Conclusion
Acknowledgements
Reference
적 요
저자
  • Yu Kyeong Shin(Researcher, Vegetable Research Division, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Wanju 55365, Korea) | 신유경 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 채소기초기반과 농업연구사)
  • Ha Seon Sim(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 심하선 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Yu Hyun Moon(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 문유현 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Tae Yeon Lee(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 이태연 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Yong Jun Kim(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 김용준 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Na Kyoung Kim(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 김나경 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Jin Woo Lee(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 이진우 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Tae Hyun Kim(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 김태현 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Ha Rang Shin(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 신하랑 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Soo Bin Jung(Graduate Student, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea) | 정수빈 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 대학원생)
  • Sung Kyeom Kim(Professor, Department of Horticultural Science, College of Agricultural and Science, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea, Professor, Institute of Agricultural Science and Technology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea, Center Director, World Horti Center, Kyungpook National University, Sangju 37224, Korea) | 김성겸 (경북대학교 농업생명과학대학 원예과학과 교수, 경북대학교 농업과학기술연구소 교수, 경북대학교 World Horti Center 센터장) Corresponding author