콩과 같은 밭작물은 주로 토양으로부터 수분을 공급받으며 토양 수분 조건에 따라 생육 반응이 민감하게 반응한다. 작물의 생육과 재배 지역의 토양 조건, 기상 등에 따라 적정 토양 수분을 유지하는 것은 작물 생산량의 증가를 위해 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 머신러닝 기법을 이용하여 토양 수분 함량 예측 모델을 개발하였다. 깊이에 따른 토양 수분과 외기, 강수량 등 기상 변수와의 상관 관계를 구명하고, 깊이별 토양 수분예측을 위한 부분최소제곱회귀(PLSR) 모델을 알고리즘을 개발하였다. 콩 재배포장의 10cm, 20cm, 30cm 깊이의 토양수분은 FDR 방식의 센서로 측정하였 고, 콩 작물 주변 환경인자(재배환경의 기온, 상대습도, 풍속, 일사량, 일조시간)는 주변의 기상관측소에서 측정된 데이터를 이용하였다. 이를 이용하여 깊이별 미래의 토양수분함량 예측 모델을 개발한 결과, 10cm와 20cm깊이에서 주요 인자는 현재 토양수분함량과 기온이었으며, 30cm 깊이에서의 주요 인자는 현재 토양수분함량과 기온, 풍속으로 나타났다. 토양 깊이가 깊어짐에 따라 토양수분함량 예측 정확도가 향상되었으며, 이는 표면에 가까울수록 토양수분함량이 변화가 크기 때문으로 예상된다. 또한 미래의 토양 수분함량예측시 1시간 후 예측 정확도가 가장 우수하였으며, 이때의 Rv 2와 RMSEV가 10cm 깊이에서 0.993와 1.069%, 20cm 깊이에서 0.994와 0.821% 였으며, 30cm 깊이에서 0.999와 0.149% 였다. 본 연구 결과는 콩 생육환경 진단을 위해 재배 포장의 토양수분함량을 토양층별로 미래의 토양수분함량도 예측이 가능함을 보여준다.

This study was conducted to investigate the growth characteristics of domestic 'Sulhyang' strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) seedlings and to analyze their relationships in order to develop a growth prediction model. Fresh weight, dry weight, and leaf area were measured to validate the newly developed growth model. The relative growth rate (RGR) of ‘Sulhyang’ seedlings’ dry weight was an average of 0.026 g·g-1·d-1, and it increased to 0.066 g·g-1·d-1 on the 49th day after transplanting (DAT). The relationship between DAT and RGR was represented as RGR (dry weight)(g·g- 1·d-1) = 0.0392/(1 + exp(–(DAT – 34.9940)/5.8662)). The crop growth rate (CGR) was an average of 0.060 g·m-2·d-1, and it increased to 0.211 g·m-2·d-1 on the 70th DAT. The relationship between DAT and CGR was calculated as CGR (dry weight)(g·m-2·d-1) = 0.1293/(1 + exp(–(DAT – 49.3917)/6.0928)). The relationship between shoot fresh weight (y) and shoot dry weight (x) per plant showed a linear relationship of y = 4.3189x + 0.7812 (R2 = 0.9976). Fresh weight, dry weight, and leaf area with respect to DAT and cumulative temperature increased exponentially, and sigmoid curve models were developed based on these data. The model with the highest coefficient of determination was found for the relationship between shoot dry weight (y) and cumulative temperature (x), represented as y = 14.2285/(1 + exp(–(x – 1590.1295)/377.8112)) (R2 = 0.9715). The results of this study can be utilized as valuable information for establishing a systematic management system for seedling production using strawberry cutting propagation methods. For the development of a more precise growth prediction model in the future, it is necessary to analyze and apply a wider range of growth indicators and meteorological factors related to strawberry seedlings.

Understanding the light environment in greenhouse cultivation and the light utilization characteristics of crops is important in the study of photosynthesis and transpiration. Also, as the plant grows, the form of light utilization changes. Therefore, this study aims to develop a light extinction coefficient model reflecting the plant growth. To measure the extinction coefficient, five pyranometers were installed vertically according to the height of the plant, and the light intensity by height was collected every second during the entire growing season. According to each growth stage in the early, middle, and late stages, the difference between the top and bottom light intensity tended to increase to 69%, 72%, and 81%. When leaf area index and plant height increased, the extinction coefficient decreased, and it showed an exponential decay relationship. Three-dimensional model reflecting the two growth indexes, the paraboloid had the lowest RMSE of 1.340 and the highest regression constant of 0.968. Through this study, it was possible to predict the more precise light extinction coefficient during the growing period of plants. Furthermore, it is judged that this can be utilized for predicting and analyzing photosynthesis and transpiration according to the plant height.

본 연구는 대륜 국화 ‘백마’의 생육 특성인 생체중, 건물중, 엽면적을 조사하여, 생장 및 기후요소에 따른 생장 예측모델 개발을 위하여 수행되었다. 정식후 일수 및 누적온도에 따른 국화의 건물중 및 엽면적 분석에 기반한 ‘백마’의 생장예측을 위한 시그모이드 회귀모델을 개발하였다. ‘백마’의 건물중 상대 생장률(RGR)은 재배기간 평균 0.084 g·g-1·d-1이었다. 정식 후 재배 기간에 따른 건물중에 대한 상대 생장률은 정식 초기부터 단일처리 전까지 높았으며 최고 0.133 g·g-1·d-1까지 증가하였고, 63일째 단일처리가 시작된 후 수확 시기에서는 0.030 g·g-1·d-1으로 감소하는 경향을 보였다. 누적온도에 따른 국화의 건물중, 엽면적에 대한 생장 모델(sigmoid 곡선)을 개발하였다. 정식 후 일수와 누적온도에 따른 ‘백마’의 건물중 및 엽면적은 지수함수적으로 증가하였으며, 건물중의 경우 63일(누적온도 1601℃)까지 평균 39.1%씩 증가하였고, 이후 평균 7.4%씩 증가하였다. 엽면적의 경우 정식 후 28일차 까지 평균 63.3%씩 증가하였고, 화아분화가 발생하기 전인 84일차까지 평균 6.5%씩 증가하였으며 화아 분화가 발생하 기 전 84일까지 평균 6.5%로 증가했고, 이후 수확 전까지 평균 10.6%씩 증가하는 경향을 보였다. 본 실험은 충남지역에 서 대륜 국화 ‘백마’의 재배관리 체계와 계획적 연중 생산 체계를 구축하는데 유용한 자료로 활용될 수 있다. 보다 정밀한 생육 예측 모델을 만들기 위해서는 누적 일사량을 포함한 다양한 기상자료를 바탕으로 하여 교정 및 검증이 필요하다.

본 연구는 고추의 생육특성인 초장, 엽면적, 생체중, 건물중을 조사하였고, 기상요인에 따른 수량 예측 모델 개발을 위하여 수행되었다. 생육도일온도에 따른 고추의 생체중, 건물중, 초장 및 엽면적에 대한 생장 모델(시그모이드 곡선)을 개발하였다. 고추는 정식 후 50일 전후로 초장, 엽면적, 생체중 및 건물중이 지수 함수적으로 증가하였으며, 140일 이후에는 생장요인들이 평행을 이루었다. 그리고 생육도일온도에 따른 고추의 생장을 분석 한 결과 지수 함수적으로 생장이 늘어나는 시점의 GDD는 1,000였다. 고추의 건물중에 대한 상대생장 속도를 계산하는 식은 RGR (dry weight) = 0.0562 + 0.0004 × DAT − 0.00000557 × DAT2 였다. 수확한 적과의 생체중과 건물중으로 고추의 단수를 구하였을 때, 정식 후 112일에 1,3871kg/10a였고, 건고추의 단수는 정식 후 112일에 291kg/10a이였다. 고추 작황예측 프로그램 개발을 위해서는 고추의 생산성에 관여하는 주요 요인을 분석하고, 실시간으로 계측한 생육 및 기상자료를 기반으로 하여 생육모델을 보정 및 검증해야 할 것이다.

작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고 려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, CO2 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추 의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 CO2 농도(600-2,200μmol·mol-1)와 5단계의 광조건(60-340μmol·m-2·s-1)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱모델을 구성 하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 R2는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 R2는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델 이 광도, CO2 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하 였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최 적의 광도와 CO2 농도를 결정하는데 도움이 될 것으로 생각된다.

광도와 온도 같은 환경 요인에 의해 광합성 속도가 변화하기도 하며, 생육 시기에 따른 광합성 효율의 변화가 수반되기도 한다. 본 연구에서는 흑로메인 상추(Lactuca sativa L., Asia Heuk romaine)를 이용하여 광도와 온도, 생육 시기에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 두 모델을 구축하고 비교하는 것을 목표로 하였다. 군락 광합성은 정식 후 4, 7, 14, 21, 28 일차 상추를 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m)에 넣어 측정하였으며, 이 때 챔버 내부의 온도는 19oC에서 28oC까지 변화시켰고 광원은 LED를 이용하여 50에서 500μmol·m-2·s-1까지 변화시키며 실험하였다. 챔버 내부의 초기 이산화탄소 농도는 2,000μmol·mol-1로 설정하였으며, 시간에 따른 이산화탄소 농도의 변화율을 이용하여 군락 광합성 속도를 계산하였다. 각 환경요인을 표현하는 3개 식을 곱하여 만든 단순곱 모델을 구성하였다. 이와 동시에 온도와 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕 턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정된 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과 단순곱 모델은 0.849의 R2 값을 나타내었으며, 수정된 직각쌍곡선 모델은 0.861의 R2 값을 나타내었다. 수정된 직각쌍곡선 모델이 단순곱 모델에 비해 환경 요인(광도, 온도), 생육 요인(생육 시기)에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는데 더욱 적합한 모델인 것으로 판단하였다.

본 연구는 배추의 작황 예측프로그램을 개발하기 위한 생육조사로 정식시기를 봄과 가을에 2주 간격으로 3회씩 각각 정식하여, 생체중, 건물중, 엽장, 엽폭, 엽수, 엽면적등을 정식후 2주간격으로 조사하였다. 정식 후 일수에 따른 생체중과 건물중의 변화와 GDD에 따른 생체중, 건물중, 엽면적 그리고 엽수의 변화에 대하여 회귀분석하였다. 정식 후 일수에 따른 봄배추와 가을배추의 생장을 S자형 곡선으로 분석한 결과 생체중의 회귀식은 각각 FW=4451.5/[1+exp{-(DAT-34.1)/3.6}](R2=0.992)과 각각 FW=7182.0/[1+exp(-(DAT-53.8)/11.6)](R2=0.979) 였다. 그리고 GDD에 따른 봄배추의 생체중의 모델은 각각 FW=4411.2/[1+exp{-(GDD-585.2)/128.6}] (R2=0.992) 및 FW=13718/[1+exp{-(GDD-1278.6)/219.5}] (R2=0.981)였다. 봄배추와 가을배추의 단위면적당 생산량은 각각 11348.3kg/10a와 1,5128.2kg/10a로 노지재배의 단수와는 차이를 보인 반면에 봄배추의 경우 시설재배의 단수 1,1147.3kg/10a와 유사한 결과를 보였다. 차후에 노지재 배를 통해, 배추의 생산성에 관여하는 주요 요인을 분석하고, 실시간으로 계측한 생육 및 기상자료를 기반으로 하여 보다 정확한 예측프로그램으로 보정 및 검증해야 할 것이다.

본 연구는 난지형 마늘 ‘남도’의 적정 생육 온도 구명과 일 평균온도를 이용한 구중 예측을 위하여 수행되었다. 온도처리는 주간 16시간 야간 8시간 처리로 11/7oC, 14/10oC, 17/12oC, 20/15oC, 23/18oC, 28/23oC 로 설정하였다. 구의 생체중과 건물중은 20oC/15oC 처리구에서 가장 높았으며 고온이나 저온으로 갈수록 감소하였다. 엽수와 총엽면적은 저온인 처리구가 고온처리구보다 생장이 느렸으나, 최종적으로는 최고온도인28/23oC을 제외하고 유사한 경향을 보였다. 구의 생체중으로 6종의 함수를 개발하였으며 이를 통해 ‘남도’ 마늘의 적정 생육온도와 한계온도, 온도에 따른 구생장량을 확인할 수 있었다. 분석 결과 ‘남도’ 마늘의 적정 생육온도는 18~20oC 이며 GDD 기본온도와 한계온도는 7.1oC와 31.7oC로 추정할 수 있었다. 일 평균온도를 이용한 수확기 기준 구 생체중 모델을 검증하기 위하여 온도구배터널의 기상자료를 이용하여 예측하였다. 선형함수를 이용한 예측은 79.0~95.0%, 2차 함수를 이용한 예측은 77.2~92.3%, 로 지스틱분포 함수를 이용한 예측은 80.0~95.8% 예측도를 보였다. 이중 가장 예측력이 좋은 함수는 로지스틱분포 함수이며 생육적정온도와 한계온도도 잘 표현하였다.

양액재배시 배지 및 양액종류의 차이가 백경채, 탑채, 상추, 쑥갓 및 잎들깨의 생육에 미치는 영향을 구명하고자 실시한 실험의 결과는 다음과 같다. 1. 전반적으로 순수담액처리구와 혼합상토의 생육이 크게 차이나지는 않았으나 순수담액처리구의 생육이 가장 양호하였고, 모래배지에서의 생육이 가장 저조하였다. 백경채, 탑채, 상추와 잎들깨의 생육은 순수담액의 산기양액처리구에서 가장 좋았으며 쑥갓의 경우 양액종류에 관계없이 순수담액처리구에서 생육이 양호하였다. 2. 엽록소의 상대적 함량은 처리간에 큰 차이가 없었다. 3. Vitamin C의 함량은 처리구간에 차이가 크지 않았으나 공시작물 공히 전반적으로 양액의 종류에 상관없이 혼합상토처리구가 가장 높았고, 모래배지가 가장 낮았다. 그러나 잎들깨에서는 모래배지와 순수담액배지간에 차이가 없었다.

자연광과 자연광에 인공광을 이용한 보광처리시 형광등, 백열등, 고압나트륨등으로 인공광의 종류를 달리하였을 때 백경채, 탑채, 상추, 쑥갓 및 잎들깨의 생육에 미치는 영향에 대한 실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 전반적으로 대조구보다 보광처리구의 생육이 양호하였다. 2. 고압나트륨등처리구에서는 생육이 양호하여 엽중량비가 낮고, 엽면적이 넓으며 엽중이 무거워 외관상 상품가치가 높았으며 백열등처리구에서는 생체중은 무거웠으나 도장하여 상품성이 저하되었다. 형광등처리구에서는 고압나트륨등에 비하여 생육이 크게 떨어지지 않았다. 3. 엽록소의 상대적 함량은 전반적으로 큰 차이는 없었으나 고압나트륨등의 처리구에서 다소 높았다. 4. Vitamin C의 함량은 처리간 큰 차이는 없었으며 광 종류에 따라 작물마다 다른 반응을 나타내었다.

야온과 시용질소의 형태를 달리한 양액이 탑채와 백경채의 생육 및 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실시한 실험의 결과는 다음과 같다. 1. 탑채, 백경채 모두 야온 15℃ 에서 생육이 왕성하여 생체중이 무거웠으나 건물율과 vitamin C의 함량은 온도가 낮아질수록 증가하였다. 2. 양액의 N형태 비율에 따른 백경채의 생육은 NO3- : NH4+ 의 비가 0 : 8에서만 극히 생육이 저조하고, 다른 처리구에서는 큰 차이가 없었다. 3. 양액내 NO3--N의 함량이 높을수록 vitamin C의 함량이 많고, NH4+-N의 함량이 높을 때는 건물율이 높았다.

Fuji apple variety introduced in Japan has excellent storage quality and good taste so it is most commonly cultivated in the Korean Peninsula. Accurate prediction of harvest maturity allows farmers to more efficiently manage their farm, such as working time, fruit storage, market shipment and labor distribution so it is very important. This study was carried out to predict the harvest maturity of ‘Fuji’ apple using DTS (Days Transformed to Standard temperature) model based on the Arrhenius law in the Gunwi province of the South Korea. Input data are daily average temperature and apple harvest maturity. Predicted the harvest maturity of Fuji apple after estimating the optimal parameters by using the Nelder-Mead method. The differences of observed and predicted harvest maturity day are approximately 1 to 4 days and the RMSE is 2.9.

흑색 P E. film 피복과 노지재배에서 초당옥수수를 원하는 시기에 수확할 수 있는 파종기를 결정하는 방법을 찾기 위하여 "Cambella-90"을 4월 1일에서 6월 30일까지 10일 간격으로 파종한 후 파종기와 관계없이 파종에서 수확까지 생육기간을 일정하게 나타낼 수 있는 GDD 모델과 기준온도를 설정하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1, 초당옥수수의 생육기간은 파종기에 따라 흑색 P. E. film 피복에서는 64~93 일, 노지에서는 66~97 일로 파종기간 CV는 각각 13.8 및 14.2%이었다. 그러나 생육기간을 GDD로 표시하면 최적 기준온도를 적용하였을 때 파종기간 GDD의 CV는 모델에 따라 흑색 P. E. film 피복에서는 1.1~2.4% , 노지에서는 1.5~1.8% 이었다. 2. 초당옥수수의 생육기간을 나타내는 가장 적합한 GDD 모델은 파종에서 수확까지 일 최고기온과 최저기온을 합하여 2로 나눈 후 기준온도를 빼서 GDD를 계산하되 일 최고 기온이 30℃ 가 넘을 때는 일 최고기온에서 30℃ 를 넘는 만큼 30℃ 에서 빼어 그 값을 최고기온으로 대치하고, 최저기온이 기준온도 이하일 때는 기준온도로 대치하여 계산하는 방법이었다. 이때 기준온도는 흑색 P. E. film 피복에서는 9℃ , 노지재배에서는 10℃ 이었다. 3. 원하는 시기에 수확하기 위한 파종기를 결정하기 위해서는 그 지역의 누적 GDD표를 만들고, 수확 예정일의 누적 GDD에서 그 품종의 GDD를 빼서 그 GDD에 해당되는 일자를 선택하면 된다

본 연구는 광안벼를 공시하여 동일한 일장 조건에서 온도에 따른 벼의 출엽 및 출수 반응을 검토하여 온도에 의한 출엽속도 추정모델을 설정하고자 하였던 바 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 13시간의 동일한 일장에서 최종엽수는 15엽으로 온도에 따라 변하지 않았다. 2. 출엽속도는 저온에서 고온으로 갈수록 증가하였으며, 고온일수록 발육진전에 따른 출엽속도 감소정도가 컸다. 3. 온도변화에 따른 출엽속도는 15-27℃ 의 범위에서는 온도가 높아짐에 따라 직선적으로 높아지는 1차 회귀 관계를 보였다. 임계온도는 발육진전에 따라 높아지는 경향을 보였다. 4. 임계온도를 10℃ 로 하였을 때 유효적산온도와 출엽과의 관계는 Logistic 함수에 의하여 가장 잘 표현되었다(R2 =0.995). 하루당 출엽속도는 다음의 식으로 표현되었다. (equation omitted) 여기서 dL/dt는 출엽속도, Ti는 일평균기온, L은 엽수이고 a, b, c는 상수로 각각 41.8, 1098.38, -0.9273이다. 5. 위의 출엽속도 추정모델에 의해 추정된 값은 모델설정에 이용되지 않은 실제 조사 출엽속도와 가 0.99이상으로 추정 정확도가 매우 높았다