플라스틱 온실 내 이산화탄소 시비에 따른 토마토 생육과 생체 반응 및 Plant-induced Electrical Signal 간 관계 분석

구희웅,이규원,송욱진,김도현,박현준,박경섭 (사) 한국생물환경조절학회 2023 생물환경조절학회지 Vol.32 No.4

토마토는 전세계적으로 많이 재배되는 시설 원예작물로 높은 생산량과 생산액을 차지하고 있다. 저온기 온실 환기를 최소화하는 상황에서 CO2 시비는 토마토 광합성 속도와 수확량을 높이기 위해 많이 사용한다. PIES는 작물 내 저항값 즉 임피던스값을 측정하는 원리를 원용하여 환경 변화에 따른 작물의 생체 반응 변화를 모니터링하는 기술로 활용이 가능하다. 본 연구는 온실 토마토에서 CO2 시비에 따른 토마토의 생육데이터와 생체정보 및 PIES 간의 연관성을 구명하기 위해 수행되었다. 오전에 CO2 처리한 작물의 생육은 무처리 구에 비해 경직경을 제외한 모든 항목에서 유의적으로 좋았고, PIES 도 높게 나왔다. 연속적으로 CO2 시비한 작물의 생육도 처리구에서 좋았고 생체 반응 중 엽록소 형광과 광합성은 유의한차이는 없었다. 하지만 PIES와 엽록소지수는 CO2 처리구에서 높은 수치를 보였다. CO2 시비가 PIES와 직접적인 관계가있기보다는 시비를 통해 작물의 생육량이 상승하였고, 높아진 엽면적으로 인해 증산량이 증가되어 수분흡수가 많아졌고, 유관속 임피던스를 측정하는 PIES에 반영된 것으로 보인다. 이를 통해 본 연구는 PIES가 환경 변화에 따른 작물 모니터링에 활용할 수 있음을 시사하며, PIES가 작물의 변화를 비파괴적으로 연속적으로 모니터링할 수 있는 유용한 방법이다. Tomatoes in greenhouse are a widely cultivated horticultural crop worldwide, accounting for high production and production value. When greenhouse ventilation is minimized during low temperature periods, CO2 enrichment is often used to increase tomato photosynthetic rate and yield. Plant-induced electrical signal (PIES) can be used as a technology to monitor changes in the biological response of crops due to environmental changes by using the principle of measuring the resistance value, or impedance, within the crop. This study was conducted to investigate the relationship between tomato growth data, vital response, and PIES resulting from CO2 enrichment in greenhouse tomatoes. The growth of tomato treated with CO2 enrichment in the morning was significantly better in all items except stem diameter compared to the control, and PIES values were also higher. The growth of tomato continuously applied with CO2 was better in the treatment groups than control, and there was no significant difference in chlorophyll fluorescence and photosynthesis. However, PIES and SPAD values were higher in the CO2 treatment group than control. CO2 enrichment have a direct relationship with PIES, growth increased, and transpiration increased due to the increased leaf area, resulting in increased water absorption, which appears to be reflected in PIES, which measures vascular impedance. Through this, this study suggests that PIES can be used to monitor crops due to environmental changes, and that PIES is a useful method for non-destructively and continuously monitoring changes of crops.

탄산가스 시비와 난방 개시온도가 애호박 생육과 수량에 미치는 영향

구희웅(Hei Woong Goo),박경섭(Kyoung Sub Park),박시영(Si Young Park),김범수(Beom Soo Kim),김도현(Do Hyeon Kim),나해영(Hae Young Na) 한국원예학회 2020 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2020 No.11

토마토 엽위에 따른 광합성과 잎의 특성 분석

구희웅(Hei Woong Goo),박경섭(Kyoung Sub Park),이규원(Gyu Won Lee),송욱진(Wook Jin Song),김현문(Hyun Mun Kim) 한국원예학회 2022 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2022 No.11

콘크리트 사장교의 보강형 부모멘트 저감 시공법 연구

구희웅(Koo Hee Woong),조서경(Cho Seo Kyung),백종균(Paik Jong Gyun),박대용(Park Dae Yong) 대한토목학회 2006 대한토목학회 학술대회 Vol.2006 No.10

토마토 엽위에 따른 광합성과 잎의 특성 분석

구희웅(Hei Woong Goo),박경섭(Kyoung Sub Park),이규원(Gyu Won Lee),송욱진(Wook Jin Song),김현문(Hyun Mun Kim) 한국원예학회 2022 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2022 No.11

온실 난방 개시온도와 CO₂ 시비 농도가 애호박의 생육과 수량에 미치는 영향

구희웅(Hei Woong Goo),김은지(Eun Ji Kim),나해영(Hae Yeong Na),박경섭(Kyoung Sub Park) (사)한국생물환경조절학회 2022 생물환경조절학회지 Vol.31 No.4

본 연구는 난방 개시 온도와 CO₂ 시비의 효율을 알아보기 위해 수행되었다. 난방 개시 온도 실험은 9℃, 12℃, 15℃로 구분하여 목표 온도보다 낮아지면 전기 온열기구가 작동하게 하였다. CO₂ 시비 농도 실험은 액화탄산가스를 이용하여 무처리, 500μmol·mol<SUP>-1</SUP>, 800μmol·mol<SUP>-1</SUP>으로 7시부터 12시까지 처리하였다. 생육 특성으로 초장, 경경, 엽수, 엽면적, 생체중, 건물중을 조사하였고, 200g 넘는 과실만을 대상으로 수량을 조사하여 경제성 분석을 하였다. 상위엽에 대한 광합성 측정을 하여 처리에 따른 포화점을 산출하였다. 애호박의 광포화점은 587μmol·m<SUP>-2</SUP>·s<SUP>-1</SUP>이였고 CO₂ 포화점은 702μmol·mol<SUP>-1</SUP> 이였다. CO₂에 의한 Amax값은 9℃, 12℃, 15℃, 500μmol·mol<SUP>-1</SUP>, 800μmol·mol<SUP>-1</SUP> 순으로 13.4, 17.8, 17.2, 19.6, 17.5μmol CO₂·m<SUP>-2</SUP>·s<SUP>-1</SUP>이었다. 온도 실험에서 9℃는 생육과 착과가 정상적으로 이루어지지 않았다. 12℃와 15℃는 9℃보다 높았지만 생육과 생산에서 유의미한 차이를 보이지 않았다. CO₂ 농도 실험은 생육에서 처리구간 유의한 차이를 보이지 않았지만 800μmol·mol<SUP>-1</SUP>의 생산성이 가장 좋았다. 이상의 결과를 종합적으로 보면 난방 개시 온도는 15℃인 것은 작물 생육과 생산에는 좋았지만 12℃와 유의적인 차이가 없어 경제적 측면에서 난방 개시 온도를 12℃로 설정하는 것이 좋은 것으로 보이며, CO₂ 시비 농도 800μmol·mol<SUP>-1</SUP>를 유지하는 것이 생산량 증가에 효과적이었다. This study was conducted to find out the efficiency of heating initiative temperature and carbon dioxide fertilization in summer squash (Cucurbita moschata D.). The heating start temperature experiment was performed at 9°C, 12°C, and 15°C using an electric heater and operated when the temperature was lower than the target temperature. The CO₂ fertilization concentration experiment was performed from 7 to 12 with the control, 500 μmol·mol<SUP>-1</SUP>, and 800 μmol·mol<SUP>-1</SUP> using liquefied carbon dioxide. Investigation items were plant height, stem diameter, number of leaves, leaf area, fresh weight, dry weight, also economic analysis was conducted by surveying only fruits exceeding 100 g. Photosynthesis was measured for the upper leaf position to calculate the saturation point according to the control. The photo saturation point was 587 μmol·m-2·s<SUP>-1</SUP>, and the CO₂ saturation point was 702 μmol·mol<SUP>-1</SUP>. Amax values by carbon dioxide were 13.4, 17.8, 17.2, 19.6, and 17.5 μmolCO₂·m<SUP>-2</SUP>·s<SUP>-1</SUP> in the order of 9°C, 12°C, 15°C, 500 μmol·mol<SUP>-1</SUP>, and 800 μmol·mol<SUP>-1</SUP>. In the temperature experiment, 9°C in growth did not grow normally and no fruiting was performed. 12°C and 15°C were higher than 9°C, but there was no significant difference in growth and production. The CO₂ fertilization experiment showed no significant difference between the treatment in growth, but the productivity of 800 μmol·mol<SUP>-1</SUP> was the best. Comprehensively, the heating initiative temperature of 15°C was good for crop growth and production, but there is no significant difference from 12°C, so it is good to set the heating start temperature to 12°C economically, and maintaining of 800 μmol·mol<SUP>-1</SUP> is effective in increasing production.

이동거푸집에 의한 콘크리트 사장교의 보강형의 기계화 시공

구희웅(Hee-Woong Koo),조서경(Seo-Kyung Cho),민병제(Pyong-Je Min) 한국콘크리트학회 2007 콘크리트학회지 Vol.19 No.3

시설재배의 보광방법에 따른 파프리카의 생육 및 수확에 미치는 영향

구희웅(Hee Woong Goo),박경섭(Kyong Sub Park),박시영(Si Young Park) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.5

저온기 약광기에 광 부족으로 인해 온실 작물의 광합성 동화 산물이 부족하기 쉽고, 그로 인해 생육 부진, 미숙과, 기형과 발생률이 높아진다. 저온기 충분한 광합성 동화산물을 확보하기 위해서는 보광을 통해 부족한 광을 채울 수 있고, 생리 장해를 줄이고, 과채류의 생산성을 높일 수 있다. 특히 파프리카는 고부가가치 작물로 10년 동안 꾸준히 증가해 왔으며, 약광기에 보광을 통해 생산성 향상이 가능하다. 시설재배에서 많이 사용하는 보광 방법으로 사용시간을 정하여 사용하는 타이머 제어와 외부일사량이 기준 이하가 되면 보광을 하는 외부일사 감응보광이 있다. 본 연구에서 시설 파프리카 재배 중 보광 유무 및 보광 방법에 따른 생육 및 수량에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행하였습니다. 본 연구는 목포대학교 부속 파프리카 온실에서 20년 10월 19일부터 21년 01월 26일까지 진행하였다. 처리는 보광 처리가 없는 대조구와 외부일사량에 따른 보광과 1일 적산 보광 방법으로 연구를 수행하였다. 외부일사감응보광은 6시부터 23시까지 외부일사량이 100 W·m^-2 이하의 광량일 때 보광을 하였다. 1일 적산 보광 방법은 외 부일사 감응 방법과 결합하여 하루 적산광량이 10 mol이 될 때까지 보광하는 방법을 사용하였다. 광량은 배지 위 40cm 부분에서 100 µmol·m^-2·s^-1이 조사되도록 하였다. 조사내용에 있어 생육은 초장, 엽수, 엽면적, 건경중, 건엽중을 조사하였고, 과실은 3, 4 마디에서 난 100g이 넘는 과실을 대상으로 조사하였다. 보광에 따른 생육의 변화에서는 초장과 경중은 처리별 큰 차이가 없었으나 엽중, 건경중, 건엽중, 엽면적은 1일 적산 보광 처리가 가장 좋았고, 수확량은 1일 적산 보광 처리, 외부일사감응보광, 대조구 순으로 차이가 있었다. 대조구에서 과실은 거의 착과하지 못하였다. 저광도 조건에서 파프리카 보광 처리가 생육과 수확에 영향을 미치었음을 확인하였다.

이미지 분석 기반 회귀분석 및 인공 신경망 분석을 활용한 토마토 엽면적 추정

이규원,구희웅,송욱진,김현문,조영열,박경섭 한국국제농업개발학회 2023 韓國國際農業開發學會誌 Vol.35 No.4

Tomato is one of the major widely cultivated crops around the world. The leaf area is directly related to the total amount of photosynthesis, which affects the yield and quality of the fruit. Traditional methods of measuring the leaf area are time-consuming and can cause damage to the leaves. To address these problems, various studies are being conducted for measuring the leaf area. In this study, we introduced a model to estimate the leaf area using images of tomatoes. Using images captured by a camera, we measured the leaf length and width and used linear regression analysis to derive the leaf area estimation formula. Furthermore, we used a Neural Network (NN) for additional analysis to compare the accuracy of the models. Initially, to verify the reliability of the image data, we conducted a correlation analysis between the actual measurement data and the image data, which showed a high positive correlation. The leaf area estimation model presented 23 estimation formulas. We used regression analysis to estimate the coefficients of each model and also used employed an artificial neural network analysis to derive high R-squared (R2 ) values and low Root Mean Square Error (RMSE) values. Among the estimation formulas, the ninth model showed the highest reliability with an R-squared value of 0.863. We conducted a verification experiment to confirm the accuracy of the selected model, and the R-squared value was 0.925. This study confirmed the reliability of data measured from images and the reliability of the leaf area estimation model using image data. These methods are expected to be an important tool in agriculture, using imaging equipment for measuring and monitoring the crop growth.

인공광 기반 컨테이너 육묘 시스템과 고온 조건의 플라스틱 온실 육묘에서 참외 접목묘 생육 특성 비교

송욱진,구희웅,이규원,김현문,박경섭 (사) 한국생물환경조절학회 2024 생물환경조절학회지 Vol.33 No.1

본 연구의 목적은 컨테이너 육묘 시스템을 활용한 참외 접목묘의 안정적인 생산 가능성을 평가하는 것이었다. 이를 위해, 컨테이너 육묘 시스템과 고온 조건의 플라스틱 온실에서 육묘한 접수와 대목, 접목묘의 생육을 비교 분석하였다. 접목활착후 육묘 환경에 따른 참외 접목묘의 생육과 묘소질을 0일, 4일, 7일, 11일, 14일째에 비교하였다. 컨테이너 육묘 시스템에서는 주야간 온도를 25/20°C, 상대습도를 70%로 설정하여 재배기간 동안 안정적으로 유지하였으며, 플라스틱 온실 내의주야간 평균온도는 28.1/15.4°C로 주야간 온도차(DIF)가 더크게 나타났다. 조사기간 동안 참외 접목묘의 초장은 플라스틱 온실 육묘 처리구에서 컨테이너 육묘 시스템 처리구보다더 길게 나타났다. 참외 접목묘 조직의 충실도는 지상부 건물중을 초장으로 나누어 계산하였다. 육묘장에서 접목한 묘는접목 후 7-10일 경과하여 활착이 완료되고 초장이 10cm 내외일 때 출하하여 정식에 이용되게 된다. 본 연구에서 접목활착 후 7일째에 컨테이너 육묘 시스템에서 재배된 묘의 충실도는 44.9±2.64mg/cm으로 나타났으며, 플라스틱 온실 육묘 처리구에서는 24.4±1.56mg/cm로 나타났다. SPAD 평균은 플라스틱 온실 육묘에서 30.5, 컨테이너 육묘 시스템에서 41.1 로 측정되었다. 이러한 결과는 컨테이너 육묘 시스템의 활용이 고온기 또는 저일조 시기와 같은 육묘 환경에서도 고품질모종을 안정적으로 생산할 수 있는 것을 확인하였고, 인공광을 이용한 육묘 시스템의 활용 범위가 앞으로 더 확대될 것으로 기대된다. This study was carried out to analyze the growth of grafted seedlings produced in a container-type farm system and a greenhouse to stably produce high-quality seedlings. For 14 days after graft-taking, the characteristics of korean melon grafted seedlings were compared by container farm and greenhouse. The container seedling system maintained a stable day/night temperature (25/20°C), relative humidity (70%), and light environment (PPFD 200μmol·m-2·s-1, photoperiod (16/8h). The difference between day and night temperature (DIF) was relatively large, with a mean temperature of 28.1/15.4°C in the high-temperature greenhouse. Plant height of the korean melon seedling was longer in the greenhouse than in the closed seedling system, and the average SPAD value was 30.5 and 41.1 in the greenhouse and closed seedling system, respectively. To calculate the compactness of the graft seedlings, the shoot dry weight was divided by the plant height, and the value was 44.9±2.64 mg/cm and 24.4±1.56 mg/cm in the closed seedling system and the greenhouse treatment, respectively, 7 days after graft-taking. To produce high-quality seedlings during high-temperature or low-photo periods, it will be necessary to analyze the key factors that affect growth characteristics and transplanting growth and to verify the effects of the closed seedling system based on post-transplanting growth and yield.