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          온도 조건에 따른 벼 수량 및 수량 관련 요소 반응의 품종간 차이

          이규종 ( Kyu Jong Lee ), 김동진 ( Dong Jin Kim ), 반호영 ( Ho Young Ban ), 이변우 ( Byun Woo Lee ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.4

          생태형이 다른 8개 벼 품종을 대상으로 포트 실험을 실시하여 대기온, 대기온 대비 +1.5oC, +3.0oC, +5.0oC 온도 조건에서의 수량 및 수량 관련 요소의 반응을 분석하였다. 이삭수를 제외한 수량 및 수량 관련 요소들의 온도 상승 조건에 대한 반응은 생태형 및 품종에 따라 유의한 차이가 있음을 확인하였다. 온도가 높아짐에 따라 영화수는 증감의 경향이 명확하진 않았으나 대체로 대기온보다는 증가하였고, 천립중과 등숙률은 감소하는 경향을 나타냈다. 수량 관련 요소중 온도 상승에 가장 민감한 반응을 보인 요소는 등숙률이었으며, 가장 둔감한 요소는 천립중이었다. 등숙률의 하락과 맞물려 수량은 고온 조건일수록 낮아졌으나, 영화수 증가 영향으로 수량의 저하 정도는 등숙률의 그것보다 크지 않았다. 생태형 및 품종별 반응은 조생종의 오대벼와 운광벼가 온도 조건에 가장 민감하였으며, 중만생종 품종들의 반응은 대체로 둔감한 것으로 나타났다. 출수 후 온도의 영향 정도를 분석한 결과 천립중, 등숙률, 완전발육미율, 수량은 출수 후 20일간의 평균기온과 가장 높은 상관관계를 보였으며, 온도가 높아질수록 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 상관분석 결과를 바탕으로 로지스틱 함수를 이용하여 품종 간 온도 반응 특성의 차이를 분석하였다. 수량의 경우 품종 간 온도 반응 특성이 다르지 않은 것으로 나타나, 품종에 상관없이 온도 반응에 대한 추정이 가능할 것으로 사료된다. 이와 달리 천립중, 등숙률, 완전발육미율, 임실률의 경우 품종별로 온도 반응 특성이 달랐으므로, 각 품종에 맞는 온도 반응 추정식을 이용해야 할 것이다. An experiment in a controlled environment was conducted to evaluate the genotypic differences of grain yield and yield-related elements of rice under elevated air temperature. Eight rice genotypes included in three maturing group (early, medium, and medium-late maturing group) were grown with 1/5,000 a Wagner pots at four plastic houses that were controlled to the temperature regimes of ambient temperature (AT), AT+1.5oC, AT+3.0oC, and AT+5.0oC throughout the rice growing season in 2011. Ripened grain ratio and 1000 grain weight showed the most susceptible and tolerant responses to elevated air temperature, respectively. The grain yield reduction was attributable to the sharp decrease of ripened grain ratio. Grain yield was significantly decreased above the treatment of AT+1.5oC and AT+3.0oC in early maturing group and the others, respectively. Highly correlation to average temperature from heading to 20 days was revealed in yield (r = -0.69), ripened grain ratio (r = -82), fully-filled grain (r = -70), and 1000 grain weight (r = -0.31). The responses of yield and yieldrelated elements except number of spikelets and panicle to elevated air temperature were fitted to a logistic function. The parameters of logistic function for each elements except grain yield could not be applied to the other varieties. In conclusion, yield and yield-related elements responded differentially to elevated air temperature according to maturity groups and rice varieties. Ongoing global warming is expected to decrease the grain yield not only by decreasing the grain weight but also decreasing the ripened grain ratio in the future. However, the yield reduction would be mitigated by adopting and/or breeding the less sensitive varieties to high temperature.

        • KCI등재

          농업 기후 정보 생산을 위한 미래 기후 자료 처리 GrADS 및 R 프로그램 구현

          이규종(Kyu Jong Lee), 이세미(Semi Lee), 이변우(Byun Woo Lee), 김광수(Kwang Soo Kim) 한국기상학회 2013 大氣 Vol.23 No.2

          A set of scripts for GrADS (Grid Analysis and Display System) and R was implemented to produce agricultural climate information using the future climate scenarios based on the Representative Concentration Pathways. The GrADS script was used to calculate agricultural climate indices including growing degree days and cooling degree days. The script generated agricultural climate maps of these indices, which are compatible with common Geographic Information System (GIS) applications. To perform a statistical analysis using the agricultural climate maps, a script for R, which is open source statistical software, was used. Because a large number of spatial climate data were produced, parallel processing packages such as SNOW, doSNOW, and foreach were used to perform a simple statistical analysis in the R script. The parallel script of R had speedup on workstations with multi-CPU cores.

        • KCI등재

          온도 상승 조건이 벼의 수량 및 수량구성요소에 미치는 영향

          이규종 ( Kyu Jong Lee ), 뉴안덕 ( Duc Nhuan Nguyen ), 최덕환 ( Doug Hwan Choi ), 반호영 ( Ho Young Ban ), 이변우 ( Byun Woo Lee ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.2

          기후변화로 야기되는 미래의 고온 환경은 벼의 생산성을 저하시킬 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 벼 생산성의 신뢰성 있는 영향평가 기초자료를 확보하기 위해 고온 환경에서의 벼의 수량과 수량 구성 요소의 반응을 조사하고 분석하였다. 실험은 1/5000a 와그너 포트를 이용하여 2008년과 2009년에 걸쳐 서울대학교 부속실험농장(37o16``N, 128o59``E)의 온도조절 플라스틱 하우스에서 실시되었다. 2008년에는 자포니카계의 화성벼를 공시품종으로 이용하였으며, 시비수준을 120kg N ha-1와 180kg N ha-1 로 하였다. 온도처리는 대기온도, 대기온도 대비 +1.5oC, +3.0oC의 세 수준으로 하였다. 2009년에는 화성벼와 통일계의 다산벼를 공시품종으로 하여 120kg N ha-1 수준으로 시비하였다. 온도처리는 대기온도, 대기온도 대비 +1.5oC, +3.0oC 및 +5.0oC 수준으로 처리하였다. 수량 및 수량구성요소의 온도처리에 따른 영향은 품종별로 상이한 반응을 보였다. 이삭수와 이삭당 영화수는 두 품종 모두 온도처리의 영향을 받지 않았으나, 천립중과 등숙률에 대해 화성벼는 5.0℃, 다산벼는 1.5oC 이상의 온도처리에서 유의하게 감소하였다. 포트당 수량은 화성벼의 경우 5.0oC, 다산벼는 3.0oC 및 5.0oC 온도처리에서 유의한 감소를 나타냈다. 등숙 기간 동안의 평균기온에 대한 천립중과 등숙률 반응 또한 품종별로 다르게 나타났다. 다산벼의 경우 23oC이상의 평균 온도에 대해 등숙률과 천립중이 급격히 감소한데 반해, 화성벼는 23oC부터 27oC 범위에 대해 등숙률과 천립중의 변화가 크지 않았다. 기후변화에 의한 지속적인 기온상승이 예상되는 가운데 온도상승에 따른 등숙률과 천립중의 감소는 미래 기후 환경에서의 벼의 수량 감소를 야기하는 주요 원인으로 예측된다. 다만, 상승된 기온에 대한 벼의 반응은 품종별로 상이하기 때문에 고온에 둔감한 품종의 도입 또는 그러한 특성을 지닌 품종의 육종을 통해 기후변화에 따른 수량 감소의 위험을 낮출 수 있을 것이다. High temperature stress would affect rice production in the future as heat wave is expected to occur frequently under climate change conditions. The objective of this study was to obtain rudimentary information to assess the impact of heat stress on rice yield and its yield component in Korea. Two rice cultivars “Hwaseongbyeo” (Japonica) and “Dasanbyeo” (Tongil-type) were grown at different nitrogen fertilization levels in two seasons. These cultivars were grown in 1/5000a Wagner pot placed within four plastic houses where temperature was controlled at ambient, ambient+1.5oC, ambient+3oC and ambient+5oC throughout the rice growing season in Suwon (37o16``N, 128o59``E), Korea. The degree of temperature change affected grain yield whereas the level of nitrogen had little impact on grain yield. The number of panicle per pot and spikelet per panicle were not significantly different among temperature treatments in both cultivars tested. In contrast, 1000-grain weight and ripened grain ratio were decreased significantly under the treatments raising the air temperature to the level of 5.0oC and 1.5oC above the ambient air temperature in Dasanbyeo and Hwaseongbyeo, respectively. Reduction of 1000-grain weight and ripened grain ratio under the temperature treatments of 3.0oC and 5.0oC above the ambient air temperature resulted in significantly less grain yield for Dasanbyeo and Hwaseongbyeo, respectively. The greater sensitivity of grain yield to temperature increase in Dasanbyeo was attributable to the sharp decrease of 1000-grain weight and ripened grain ratio with the temperature rise above 23oC during ripening period. On the other hand, Hwaseongbyeo had little variation of them in the temperature range of 23-27oC. These results suggested that grain yield would decrease under future climate conditions due to grain weight decreased by shorter grain filling period as well as the ripened grain ratio reduced by spikelet sterility and early abortion of rice kernel development. Thus, it would be essential to use cultivars tolerant to heat stress for climate change adaptation, which merits further studies for developing varieties that have traits to avoid spikelet sterility and early abortion of rice kernel, e.g., early morning flowering, under heat wave.

        • KCI등재

          고온, 일장 및 저일사 조건이 감자 생육 및 수량에 미치는 영향

          김연욱 ( Yean-uk Kim ), 이변우 ( Byun-woo Lee ) 한국농림기상학회 2016 한국농림기상학회지 Vol.18 No.2

          지구 온난화에 의한 미래의 기후변화는 감자의 생물계절, 생육 및 수량에 지대한 영향을 미칠 것으로 예상되므로 그 영향을 평가하여 적응대책을 수립하여야 한다. 본 연구에서는 고온조건을 포함한 다양한 기상 조건에서 감자의 생육과 수량 변화를 확인하고자 하였다. 작기이동 실험은 2014년과 2015년, 수원의 서울대학교 부속실험농장에서 실시되었으며, 봄 실험에서는 조생종인 남작과 수미 그리고 중만생종인 대서를 세 번의 파종기에 걸쳐 재배하였다. 가을 실험에서는 수미와 대서를 두번의 파종기에 걸쳐 2014년에만 재배하였다. 괴경형성기는 품종과 파종기에 따라 출아 후 11일부터 22일까지 다양한 시기에 나타났다. 기상요인들이 괴경형성기에 미치는 영향을 분석한 결과, 현재 기후조건에서 괴경형성기는 기온 상승과 단일조건하에서 촉진되었다. 반면에 고온과 장일 조건에서 적은 일사량은 역시 괴경형성기를 지연시켰다. 공시 품종 모두 괴경형성 적온은 22-24oC 내외로 추정되었으며, 기온, 일장 및 일사는 괴경형성에 상승적으로 상호작용하였다. 재배기간, 괴경형성기와 기상요인이 수량에 미치는 영향을 확인하기 위한 능형회귀 결과 가장 큰 영향은 재배기간으로 나타났다. 남한에서 감자의 생육기간은 봄철의 장마와 늦가을의 서리로 제한된다. 이는 봄 작기 동안의 수원의 평균 기온이 감자 수량의 최적온도와 큰 차이를 보이지 않고 2014∼2015년 마른장마로 인해 생육시기 동안 충분한 일사량이 확보되어 제한요인으로 작용하지 못하였기 때문이다. 앞당겨진 괴경형성기와 최저기온의 상승은 수량을 감소시켰다. 17-22oC 범위의 평균기온에서는 일교차만이 수량에 큰 영향을 주었다. 고온반응 실험은 2015년에 서울대학교 부속실험농장의 플라스틱 하우스 4개동에서 수행되었다. 대표 품종으로 수미가 이용되었으며, 4월 29일과 9월 17일에 외기온 프라스틱하우스와 외기온보다 1.5oC, 3.0oC, 5.0oC 높게 조절되는 프라스틱하우스에 각각 80주씩 파종하였다. 가을실험에서는 출아기와 괴경형성기만을 관측하였다. 괴경형성기는 장일효과로 인해 봄 실험에서 가을 실험에 비해 14일 가량 늦어졌으며, 5.0oC 온실에서는 고온, 저일사와 장일효과로 인해 괴경이 형성되지 않았다. 온도 상승에 따라 괴경형성 초기의 괴경 숫자가 감소하여, 괴경으로 전류되는 동화산물과 수확기 괴경의 평균 생서중이 감소하였다. 잉여동화산물은 주로 줄기로 집적되어 왕성한 줄기신장을 보였다. 본 실험 결과에 따르면 이미 수원의 현재 기후는 감자재배의 적온 범위를 벗어나기 시작하였으며, 미래기후에서 고온피해는 더 심각하게 나타날 것이다. 하지만, 감자의 괴경 형성 및 비대에 대한 이해는 아직까지도 부족한 상태이므로 미래 기후 변화 영향을 평가하기 위해서는 고온 하에서 감자의 생리적 반응에 대한 구체적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. Potato phenology, growth, and yield are projected to be highly affected by global warming in the future. The objective of this study was to examine the responses of potato growth and yield to environmental elements like temperature, solar radiation, and daylength. Planting date experiments under open field condition were conducted using three cultivars differing in maturity group (Irish Cobbler and Superior as early; Atlantic as mid-late maturing) at eight different planting dates. In addition, elevated temperature experiment was conducted in four plastic houses controlled to target temperatures of ambient temperature (AT), AT+1.5oC, AT+3oC, and AT+5oC using cv. Superior. Tuber initiation onset was found to be hastened curve-linearly with increasing temperature, showing optimum temperature around 22-24oC, while delayed by longer photoperiod and lower solar radiation in Superior and Atlantic. In the planting date experiments where the average temperature is near optimal and solar radiation, rainfall, pest, and disease are not limiting factor for tuber yield, the most important determinant was growth duration, which is limited by the beginning of rainy season in summer and frost in the late fall. Yield tended to increase along with delayed tuber initiation. Within the optimum temperature range (17o-22oC), larger diurnal range of temperature increased the tuber yield. In an elevated temperature treatment of AT+5.0oC, plants failed to form tubers as affected by high temperature, low irradiance, and long daylength. Tuber number at early growth stage was reduced by higher temperature, resulting in the decrease of assimilates allocated to tuber and the reduction of average tuber weight. Stem growth was enhanced by elevated temperature at the expense of tuber growth. Consequently, tuber yield decreased with elevated temperature above ambient and drop to almost nil at AT+5.0oC.

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