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한국생물환경조절학회 / v.13, no.4, 2004년, pp.209-216 
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광합성효율 모델을 이용한 밀폐형 식물 생산시스템의 재배환경 최적화
( Optimization of Growth Environment in the Enclosed Plant Production System Using Photosynthesis Efficiency Model ) |
| 김기성;김문기;남상운; ;서울대학교 농공학과;충남대학교 농공학과;
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| 초 록 |
| 본 연구에서는 폐쇄형 식물 생산시스템 내에서 생체정보에 의한 최적 환경제어와 식물의 환경스트레스 판단을 위하여 엽록소형광 분석법으로 광합성효율 모델을 만들었으며, 광합성효율 모델에 유전알고리즘을 적용하여 재배환경 최적화 프로그램의 응용성을 평가하였다. 6가지 미기상 요인 중 5가지는 고정하고 1가지씩만 변화시켜 가며 측정한 Fv'/Fm'이 최대가 되는 환경조건은 기온 $21^{circ}C,;CO_2$농도 $1,200~1,400ppm$, 상대습도 $68%$, 기류속도 $1.4m{cdot}s^{-1}$, 배양액온도 $20^{circ}C$이었으며 PPF가 $140{mu}mol{cdot}m^{-2}{cdot}s^{-1}$ 보다 증가할수록 광합성 효율은 감소하였다. 광합성효율모델의 오차는 평균 $2.5%$였다. 재배환경 최적화 프로그램으로부터 계산된 밀폐형식물 생산시스템내에서 상추의 최적재배환경조건은 기온 $22^{circ}C$, 배양액온도 $19^{circ}C,;CO_2$농도 1,400ppm, 기류속도 $1.0m{cdot}s^{-1}$, PPF $430{mu}mol{cdot}m^{-2}{cdot}s^{-1}$, 상대습도 $65%$이다. 이상의 연구 결과로부터 광합성 효율 모델을 이용하여 식물 생산시설의 환경모니터링 시스템과 식물 생체정보에 의한 최적제어시스템의 개발이 가능함을 확인하였다. |
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| This study was aimed to assess the effects of microclimate factors on lettuce chlorophyll fluorescent responses and to develop an environment control system for plant growth by adopting a simple genetic algorithm. The photosynthetic responses measurements were repeated by changing one factor among six climatic factors at a time. The maximum Fv'/Fm' resulted when the ambient temperature was $21^{circ}C,;CO_2$ concentration range of 1,200 to 1,400 ppm, relative humidity of $68%$, air current speed of $1.4m{cdot}s^{-1}$, and the temperature of nutrient solution of $20^{circ}C$. In PPF greater than $140{mu}mol{cdot}m^{-2}{cdot}s^{-1}$, Fv'/Fm' values were decreased. To estimate the effects of combined microclimate factors on plant growth, a photosynthesis efficiency model was developed using principle component analysis for six microclimate factors. Predicted Fv'/Fm' values showed a good agreement to measured ones with an average error of $2.5%$. In this study, a simple genetic algorithm was applied to the photosynthesis efficiency model for optimal environmental condition for lettuce growth. Air emperature of $22^{circ}C$, root zone temperature of $19^{circ}C,;CO_2$ concentration of 1,400 ppm, air current speed of $1.0m{cdot}s^{-1}$, PPF of $430{mu}mol{cdot}m^{-2}{cdot}s^{-1}$, and relative humidity of $65%$ were obtained. It is feasible to control plant environment optimally in response to microclimate changes by using photosynthesis efficiency model combined with genetic algorithm. |
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| 키워드 |
| 광합성효율모델;엽록소형광;유전알고리즘;주성분분석;chlorophyll fluorescence;JAVA;photosynthesis efficiency model;Principle component analysis;simple genetic algorithm; |
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생물환경조절학회지 / v.13, no.4, 2004년, pp.209-216
한국생물환경조절학회
ISSN : 1229-4675
UCI : G100:I100-KOI(KISTI1.1003/JNL.JAKO200430710425771)
언어 : 한국어 |
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| 논문 제공 : KISTI 한국과학기술정보연구원 |
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