영상 분석 기법을 활용한 버드나무류 클론의 생리반응 특성 평가

황진문*, 이정완, 김성용, 이현석

(국립경국대학교 산림과학과)

Evaluation of Growth and Physiological Response of Salix spp. Clones Using Image-Based Analytical Methods

Jinmun Hwang*, Jeongwan Lee, Sungyoung Kim, Hyunseok Lee

(Department of Forest Science, Gyeongguk National University)

요약: 본 연구는 버드나무류(Salix spp.) 유묘를 대상으로 토양 수분 감소에 따른 생리반응을 다분광 영상 기반 지수를 활용하여 측정하고자 하였다. 건조처리는 포장용수량(Field capacity, FC) 100%에서 점진적으로 감소시킨 5단계로 설정하였으며, 각 단계에서 영상을 취득하고 생리학적 지표를 측정하였다. 다분광 영상으로부터 식생지수를 산출하고, 이를 잎 면적 비율과 통합한 복합 스트레스 지수(Composite Stress Index, CSI)와 생리학적 지표를 표준화한 뒤 평균값을 산출한 복합 생리 지수(Composite Leaf-Physiology Index, CLI)를 구성하였다. 분석 결과, 포장용수량 100%에서 25%까지는 환경 안정화에 따른 회복반응이 나타나 식생지수와 생리학적 지표의 증가가 나타났으며 25%부터는 두 지표가 모두 감소하며 유사한 변화 양상을 보였다. 또한 CSI와 CLI는 유의한 음의 상관을 보이며 영상 기반 지표가 생리 반응과 밀접한 연관성을 갖는 것을 확인하였다. 개체 내 반복측정 구조를 고려하여 혼합효과모형(LMM)을 적용한 결과, CSI와 CLI에서 포장용수량과 클론 요인이 유의하였고 포장용수량×클론의 상호작용이 모두 유의적으로 작용하였다. 본 연구는 다분광 영상 지수와 생리학적 지표를 결합한 비파괴적 통합 평가 접근법이 수분 스트레스 모니터링에 활용될 수 있는 가능성을 제시한다.

Abstract: This study aimed to quantify physiological responses of Salix spp. seedlings to progressive soil moisture decline using multispectral vegetation indices. A stepwise dry-down treatment was applied across five predefined stages. At each stage, images were acquired, and leaf physiological parameters were measured. Vegetation indices were derived from the multispectral imagery, and two composite indices were constructed: a Composite Stress Index (CSI), integrating vegetation index and leaf area ratio, and a Composite Leaf-Physiology Index (CLI), calculated mean of standardized physiological traits. From FC 100% to 25%, both vegetation indices and physiological traits increased, reflecting recovery responses under stabilized environmental conditions, whereas below 25% FC, both indices declined and exhibited similar response patterns. CSI and CLI showed a significant negative correlation, indicating that image-based vegetation indices are closely associated with physiological responses. Linear mixed-effects models accounting for repeated measurements within individuals revealed significant effects of FC and clone, as well as significant FC × clone interactions, for both CSI and CLI. These findings demonstrate the potential of a non-destructive, integrated assessment combining multispectral vegetation indices and physiological measurements for monitoring plant water stress.

사사: 본 연구는 한국연구재단 이공분야 중점연구소지원사업(NRF-2018R1A6A1A03024862)의 지원에 의해 이루어진 것임.