스탠다드 절화 국화의 동적 생육 분석 및 작물 생장 모델의 검증 및 평가 :Analysis and Validation of Photosynthesis-Driven Explanatory Model and Dynamics Growth and Development of Standard Cut Chrysanthemum

박규현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박규현 (전남대학교 )

지도교수: 이정현

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

스탠다드 절화 국화의 동적 생육 분석 및 작물 생장 모델의 검증 및 평가

박규현 한국원예학회 학술발표요지 2023.10 학술대회자료

스탠다드 절화 국화의 동적 생육 분석 및 작물 생장 모델의 검증 및 평가

박규현 원예학과 2023.01 학위논문

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스탠다드 절화 국화의 재배목표는 연중생산과 농가소득을 높이는 것이다. 본 연구는 스탠다드 절화 국화의 정식 시기를 달리하여 계절적 환경변화에 따른 작물의 동적 생육 반응을 요약하고 해석하기 위해 비선형 회귀모델의 적합성을 분석하였고, 동화산물의 분배와 엽면적지수를 추정하기 위해 엽으로의 시계열에 따른 동화산물의 분배, 비엽면적, 생장율에 대한 비선형 회귀모델의 일반화와 CHRYSIMv1.0을 이용하여 스탠다드 절화 국화의 생장량 예측을 검증하였다. 스탠다드 절화 국화의 초장, 절간수, 평균 절간장의 생장량을 Gompertz 생장모델에 절편을 추가한 시그모이드 생장모델들에서 관찰값과 기댓값의 표준화된 잔차들의 정규성, 독립성, 등분산성이 높게 나타났다. 정식 시기가 다른 실험들의 생장과 발육의 동적 변화율은 상이하였다. 환경변수인 incident photosynthetically active radiation (PAR) integral과 생육도일(GDD)에 따른 스탠다드 절화 국화의 생장량 변화추이를 Gompertz와 expolinear 생장모델을 이용하여 해석할 수 있었다. 스탠다드 절화 국화의 엽면적지수를 예측하고자, 엽으로의 동화산물분배율을 Gompertz 생장모델을 이용하여 정식 후 일수에 따라 일반화하였다(R2 = 0.84). 엽으로의 동화산물분배율, 단위면적 당 생장율을 이용한 엽건물중(LDW)은 측정값과 추정값의 기울기가 0.97~1.14로 잘 일치하였다. 재배 기간 동안 스탠다드 절화 국화의 엽생장율(LGR)과 엽면적 확장률(LER)은 높은 정의 상관관계를 나타냈고, 선형회귀 계수인 비엽면적을(SLAn)을 구하였고, SLAn은 계절별로 변이를 보였다. 광량과 온도 환경조건에 따른 SLAn의 영향은 유의적 차이가 인정되지 않아, 250.4cm2·g-1을 평균값으로 이용하였다. 다양한 환경변화에 따라 재배된 스탠다드 절화 국화 생육자료 및 환경정보를 이용하여 CHRYSIMv1.0의 표준모델과 수정모델을 이용하여 검증하였다. 측정된 엽(LDW), 줄기(SDW), 화기(FDW)의 건물생장량과 총건물생산량(TDW)은 시뮬레이션된 예측값과 정식 시기와 각 기관별로 다르게 추정되었다. 상대생장율(RGR)을 매개변수로 추가한 수정모델을 이용한 국화의 생장량 예측은 표준모델보다 개선되었다. 수정모델을 이용한 상업적으로 재배된 국화의 LDW, SDW, FDW, TDW 측정값에 대한 예측값은 12.2%~34.8% 과대추정하였다. 건물함량(DMC)를 이용하여 단위면적당 건물중을 식물체당 생체중으로 예측할 수 있었고, 건물중의 예측 추이와 유사하였다. CHRYSIMv1.0 모델의 생산현장 적용을 위해서는 광, 온도, 이산화탄소 농도에 따른 민감도 분석, 모듈의 추가 및 정밀화, 여러 매개변수들을 이용한 모델의 고도화가 요구된다.

The cultivation goal of standard cut chrysanthemum is to increase productivity through year-round cultivation. In this research, the goodness of fit of a non-linear regression model was analyzed to summarize and describe the dynamic growth and development of crops, according to seasonal environmental variations by varying the planting dates of standard cut chrysanthemums. To estimate the dry matter partitioning and the leaf area index (LAI), it was generalized using a non-linear regression model for the fraction to leaves, specific leaf area, and growth rate as a function of time. CHRYSIMv1.0 was used to validate and evaluate the prediction of growth of standard cut chrysanthemum. The normality, independence, and equality of variance of the standardized residuals of the measured and estimated values of plant height, number of internodes, and average internode length were satisfied by the Gompertz growth model with an intercept. Experiments with different planting dates showed different dynamic rates of growth and development. Using Gompertz and expolinear growth model, the dynamic growth and development pattern of standard cut chrysanthemum was described as a function of incident photosynthetically active radiation (PAR) integral and growing degree days (GDD) as each environmental factor. In order to predict the leaf area index (LAI), dry matter partitioning to leaves was generalized as a function of time using the Gompertz growth model (R2=0.84). In the validation of the leaf dry weight (LDW) using the dry matter partitioning to leaves and crop growth rate per unit area, the slope of the measured values and the estimated values were 0.97 to 1.14 relations. During the cultivation period of standard cut chrysanthemum, the leaf growth rate (LGR) and the leaf area expansion rate (LER) showed a highly positive correlation. SLAn was obtained through linear regression analysis between LGR and LER, and SLAn showed a seasonal variation. The SLAn was not significantly affected by radiation and daily temperature, so 250.4cm·g-1 was used as the average value. Experiments with different planting dates were simulated to validate the standard and adjusted model of CHRYSIMv1.0. There are differences between measured LDW, SDW, FDW, and TDW with simulated LDW, SDW, FDW, and TDW by planting dates and organs. The estimation of cut chrysanthemum growth using the adjusted model with the relative growth rate (RGR) was improved compared to the standard model. The LDW, SDW, FDW, and TDW of commercially cultivated standard cut chrysanthemum were over-estimated by 12.2~34.8% using an adjusted model. Using dry matter content (DMC), dry weight could be calculated as fresh weight. It was observed similar prediction pattern of dry weight and fresh weight. The application of the CHRYSIMv1.0 model to the commercial production site requires sensitivity analysis according to environmental factors such as radiation, temperature, and carbon dioxide concentration, the addition of modules, improvement of the module’s precision, and advancement of the model using various parameters.

#Chrysanthemum morifolium #Descriptive model #Dynamic growth and development #Growth analysis #Model validation #Model evaluation #Photosynthesis-driven model

국문초록
서언 1
연구사 4
1. 시그모이드 비선형 회귀모델 이용한 스탠다드 절화 국화의 줄기 신장 분석 10
1.1. 서언 10
1.2. 재료 및 방법 12
1.3. 결과 및 고찰 17
2. 계절적 환경변화가 스탠다드 절화 국화의 생육량에 미치는 영향 56
2.1. 서언 56
2.2. 재료 및 방법 58
2.3. 결과 및 고찰 64
3. 스탠다드 절화 국화의 엽면적지수 예측을 위한 동화산물분배와 비엽면적 모듈 개발 89
3.1. 서언 89
3.2. 재료 및 방법 91
3.3. 결과 및 고찰 95
4. 광합성 기반모델을 이용한 스탠다드 절화 국화의 생장량 검증 및 평가 112
4.1. 서언 112
4.2. 재료 및 방법 115
4.3. 결과 및 고찰 119
인용문헌 163
영문초록 176

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