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전면적차광과 부분차광이 콩 엽록소 형광 반응에 미치는 영향
조유나 ( Yuna Cho ),조은이 ( Euni Jo ),정재혁 ( Jae-hyeok Jeong ),윤창용 ( Changyong Yoon ),안규남 ( Kyunam An ),조재일 ( Jaeil Cho ) 한국농림기상학회 2021 한국농림기상학회지 Vol.23 No.3
광은 식물 광합성에 반드시 요구되는 에너지이다. 차광의 종류를 전면차광과 부분차광으로 구분하고, 각각의 차광 조건에서 생육한 콩의 엽록소 형광을 관측하여 광합성능을 평가하였다. 전면차광에서는 SPAD값으로 대표되는 엽록소 농도와 광이용효율을 표현하는 ETR (Electron Transport Rate)이 크게 낮아졌다. 차광 박스 제거 후에 SPAD와 ETR 모두 대조구와 같은 정도가 되었으나, 열 소산 기작을 나타내는 NPQ (Non-Photochemical fluorescence Quenching)는 높아졌다. 이렇게 전면차광을 겪었던 콩의 광이용효율은 회복했지만, 높아진 NPQ가 광인산화 효율을 떨어뜨리므로 실제 노지 광합성량은 필연적으로 낮아질 것이다. 부분 차광에서도 SPAD와 ETR이 대조구와 큰 차이를 보이지 않았으나, NPQ는 높은 모습을 보였다. 따라서, 도시 농업 또는 영농형 태양광과 같은 부분차광 조건의 광합성량은 단순히 작물의 광이용효율과 누적 광 에너지량으로 계산한 추정값보다 작을 것으로 예상된다. The growth experiment under shading condition has been performed to understand the eco-physiological responses of crops to light in terms of photosynthesis. There are two types of shading: overall shading and partial shading. In this study, the chlorophyll fluorescence of soybean was observed under the overall shading of the box made by polyresin and the partial shading at agrivoltaic system. The overall shading condition during vegetative growth induced lower SPAD and Electron transport rate (ETR). These lower values recovered after removal of shading box. However, the Non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) became lower under overall shading and higher under partial shading. Such increase in NPQ limited crop photosynthesis even though the ETR was almost same to the control without shading treatment. Under the condition of partial shading, the values of SPAD and ETR for soybean did not change. However, the NPQ was higher than control condition. This suggests that the crop photosynthesis under both types of shading would be decreased by different eco-physiological processes which are the lower ETR in overall shading and the higher NPQ in partial shading despite the reduced light under shading conditions.
영농형 태양광 패널의 부분 차광 생육 환경이 작물 전자전달효율과 비광화학적 형광소멸에 미치는 영향
조유나 ( Yuna Cho ),김현기 ( Hyunki Kim ),조은이 ( Euni Jo ),오도혁 ( Dohyeok Oh ),정회정 ( Hoejeong Jeong ),윤창용 ( Changyong Yoon ),안규남 ( Kyunam An ),조재일 ( Jaeil Cho ) 한국농림기상학회 2021 한국농림기상학회지 Vol.23 No.2
영농형 태양광은 동일 토지면적에서 태양광 패널에 의한 발전과 작물 경작을 융합한 시스템이다. 광 에너지가 부족한 영농형 태양광 하부에서 작물의 수확량이 감소하는 것은 필연적이나, 이를 관장하는 패널 하부에서 생육한 작물의 광합성 반응에 대해서는 국내외적으로 거의 알려진 바가 없다. 본 연구는 고정형 영농형 태양광 시설 하부에서 재배된 작물 잎에 흡수된 광 에너지가 광합성 반응 중심에 전달되고 열로 방출되는 효율을 엽록소 형광 관측을 통해 조사하였다. 패널 하부와 노지의 콩과 벼는 ETR에서 큰 차이가 없는 것으로 보아 광인산화 효율보다는 잎이 흡수한 광 에너지 에 따라 CO<sub>2</sub> 고정량이 결정되는 것으로 보인다. 또한, 패널 하부의 콩과 벼는 노지보다 NPQ가 더 높은 것으로 보아 활성화된 광보호기작이 광인산화로의 에너지 분배에 부정적 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 향후 영농형 태양광에서의 작물 생산량과 광합성의 관계를 이해하기 위해 보다 다양한 기후 및 재배조건에서의 광합성 반응을 조사할 필요가 있겠다. An agrivoltaic system (AVS) is a system of innovation that comprises productions of photovoltaic power and agricultural crops on the same area. However, the decline in crop yield will be fatally occurred because the pigments of crop absorbs less light energy under AVS. In addtion, the photosynthetic capacity of crop grown under the partial shading of AVS is not well reported. In this study, the electron transport rate (ETR) and non-photochemical fluorescence quenching (NPQ) of soybean and rice under the AVS in Boseong and Naju was investigated using chlorophyll fluorescence measurement. The ETR value of soybean and rice under AVS were not significantly differed by location. It represents that the photophosphorylation rate of the crops is not critically different. It means that the decreases in total photosynthesis under AVS were mostly affected by the amount of light absorbed by leaves. Under AVS the photosynthesis of crops will be lower than field crops grown in open fields. This is because the crops under AVS observed higher NPQ, which means that the available energy cannot distribute to photophosphorylation reaction.