Understanding the light environment in greenhouse cultivation and the light utilization characteristics of crops is important in the study of photosynthesis and transpiration. Also, as the plant grows, the form of light utilization changes. Therefore, this study aims to develop a light extinction coefficient model reflecting the plant growth. To measure the extinction coefficient, five pyranometers were installed vertically according to the height of the plant, and the light intensity by height was collected every second during the entire growing season. According to each growth stage in the early, middle, and late stages, the difference between the top and bottom light intensity tended to increase to 69%, 72%, and 81%. When leaf area index and plant height increased, the extinction coefficient decreased, and it showed an exponential decay relationship. Three-dimensional model reflecting the two growth indexes, the paraboloid had the lowest RMSE of 1.340 and the highest regression constant of 0.968. Through this study, it was possible to predict the more precise light extinction coefficient during the growing period of plants. Furthermore, it is judged that this can be utilized for predicting and analyzing photosynthesis and transpiration according to the plant height.

식물의 생장과 발달은 지하부 환경에도 영향을 받으므로 근 권 환경의 변수들을 관수전략의 수립에 고려하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 수분이동 특성이 다른 2종류의 암 면배지에서 FDR센서를 활용하여 체적함수율(VWC)과 Bulk EC(ECb) 그리고 식물의 뿌리가 이용하는 Pore EC(ECp)에 대한 관계를 분석하고, 이를 활용하여 이용가능한 근권 환경 데이터 수집과 보정 방법을 확립하고자 진행되었다. 실험은 물리적 특성이 다른 2종류의 암면배지(RW1, RW2)를 사용 하였다. FDR 센서를 활용하여 함수율(MC)과 ECb를 측정하 였으며, ECp는 체적함수율(VWC) 10－100%에서 배지 중 앙부위에 일회용 주사기를 이용하여 배지 잔류 양액을 추출 후 측정하였다. 이후 2종류 배지(RW1, RW2)에 서로 다른 농 도(증류수, 0.5－5.0)의 배양액을 각 체적함수율 범위(0－ 100%)로 공급하여 ECb와 ECp를 측정하였다. RW1, RW2 배지에서 ECb와 ECp의 관계는 3차 다항식에 가장 적합하였 다. 체적함수율(VWC) 범위 3차 다항식에 따른 ECb와 ECp 의 관계는 낮은 체적함수율(VWC) 10－60% 구간에서 큰 오 차율을 보였다. 체적함수율(VWC)범위에 따른 센서 측정값 (ECb) 및 식물 뿌리가 이용하는(ECp)의 상관관계는 2종류 배 지(RW1, RW2) 모두 Paraboloid 식에서 결정계수값이 각각 0.936, 0.947로 가장 높았다.

동물 화분매개는 대부분 벌과 파리 등의 곤충에 의해서 이루어지는 매우 중요한 생태계 서비스 중 하나이다. 농업생산성의 유지와 영양분의 안정적 공급은 인류 복지의 근간이 된다. 이 연구는 한국 농업에서 화분매개가 식량 생산 증진에 미치는 기능을 평가하였다. 2015년 농업총조사, 농촌진흥청 농업 소득자료집, 기타 시장가격 자료 등의 농작물 재배와 생산액에 대한 자료에 화분매개 의존도를 반영하였다. 12개의 식량작물, 19개 과수, 18개 노지 채소와 13개 시설 채소 그리고 9개의 특용작물 등 71개 작물을 대상으로 한 분석에서, 전체 작물의 화분매개 의존도는 평균 29.2%이었으며, 식량작물이 가장 낮은 7.5%로 나타났다. 화분매개 의존량은 전체 농작물의 17.8%이었으며 그 경제적 가치는 6조 8.5천억원 (65.1-71.9천억원)으로 추정되었다. 화분매개 의존 생산량은 시설 과채류에서 49.2%로 가장 높았고 과수가 42%, 특용작물이 35.9%를 차지하 였다. 본 연구를 통해 곤충 화분매개는 한국 농업 생산에서 핵심적 과정이며 식량-영양안보적 관점에서 보호증진해야 하는 과정임이 분명해졌다. 농업에서 화분매개자를 보호하고 화분매개서비스를 강화할 수 있는 관리 전략으로 병해충-화분매개 통합관리(IPPM)개념과 추진 전략에 대하여 추가적으로 논의하였다.

본 실험은 암면과 코이어 배지의 이용에 따른 토마토의 생육, 생산성 및 품질 비교 및 재사용암면 이용가능성을 알아보기 위해 경북 안동시에 위치한 안동대학교 생명과학대학 자동 제어온실에서 진행되었다. 실험결과 토마토의 엽수, 초장, 엽 면적은 처리간 차이가 없었으며 줄기직경은 암면배지에서 약간 높은 경향을 보였지만 재사용암면 및 코이어배지간의 차이는 없었다. 과실생산성은 기상 조건에 따라 상이한 반응을 보 였지만, 암면, 재사용암면 및 코이어배지간의 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 과실의 품질은 배지 내 EC의 농도에 따른 차이를 보였다. 따라서, 수경재배에서 토마토의 생육 및 과실품 질은 배지의 종류에 대한 차이가 없었으며 환경 및 급액관리 에 따른 영향이 컸다. 본 실험을 통해 토마토 수경재배에서 생육단계별 적정 수분관리기술이 적용된다면 암면의 재사용에 따른 경제성 향상에 기여될 수 있을것으로 판단된다.

고추는 조미채소의 한 종류로 우리나라 채소시장에서 큰 비중을 차지하는 품목이다. 대부분 고추의 이용은 건고추의 분말형태인 고춧가루로 가공하여 이용되고 있으므로, 고추건조에 대한 품질과 생산성 향상이 중요한 부분이다. 따라서 본 연구에서는 고추의 건조방법에 따라 고춧가루의 품질을 좌우할 수 있는 성분의 변화에 대하여 비교하고, 생산비를 고려하여 적정 건조방법을 제시하고자 실험을 수행하였다. 건조방법으로는 관행으로 많이 이용되는 양건과 화건을 이용하였으며, 제습기를 이용한 제습건조방식을 추가 적용하여 건고추 생산성과 품질을 비교하였다. 고추의 건조방식에 따른 건조율은 화건이 85.1%로 제일 높았고, 이에 따라 고춧가루의 수분함량도 13.5%로 가장 낮게 나타났다. 고추의 색택을 좌우하는 ASTA(American Spice Trade Association) 색도는 양건처리에 비해 화건과 제습건조처리가 높은 결과를 보였다. 고춧가루의 신미성분인 capsaicinoid 함량은 양건처리에 비하여 화건과 제습건조처리에서 모두 낮게 나타나 이에 대한 추가적인 적정 건조조건에 대한 연구가 추가되어야 된다. 당함량은 건조시간이 비교적 짧았던 화건과 제습건조처리에서 양건에 비해 높게 나타났으나 두 처리간에는 유의한 차이를 보이지 않았다. 건고추 생산비용은 제습건조처리가 화건처리에 비해 9.9% 효율이 높은 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 화건과 제습건조가 당함량의 증진과 건고추의 색 발현 측면에서는 효과적이었음을 알 수 있었다. 고추의 신미성분인 capsaicinoid함량 증진을 위해서는 화건과 제습건조처리에서 적정한 건조온도와 건조시간에 대한 연구가 추가되어야 될 것으로 판단되었다.

쑥은 세포 손상과 위염 회복에 효능이 있는 유파틸 린을 가지고 있는 약용작물이다. 본 연구의 목적은 강 화쑥의 온실에서의 주년 생육 특성을 분석하고, 환경 스트레스를 처리하여 유파틸린의 함량을 증대시키는 것이다. 유리 온실에서 강화쑥을 육묘 6주, 정식 후 8 주간 재배하여 생육 특성과 유파틸린 함량을 비교하였 다. 광합성은 상대적으로 고광도인 1,200μmol·m-2·s-1에 서도 포화되지 않았다. 생육속도는 정식 후 2주후에 최고에 도달하였고 정식 후 8주부터 감소하기 시작하 였다. 강화쑥은 다년생 숙근초로 계절 변화에 민감하게 반응하여 봄 여름의 영양 생장기에는 높은 생육과 성 분 함량을 나타내었으나, 가을과 겨울에는 개화 및 월 동으로 인하여 생육 및 유파틸린 성분 함량이 크게 감 소하였다. 따라서 강화쑥의 주년 재배를 위하여는 이를 억제하기 위한 야파 처리의 적용이 필수적인 것으로 판단되었다. 2종류의 스트레스와 1종류의 eliciter를 처 리하였다. 건조 스트레스는 수확 전 5, 6, 7, 8 일간 관수을 중단하였고, 염류 스트레스는 수확 3일전 양액 에 염화나트륨 추가하여 2, 4, 6, 8dS·m-1 농도로 하였 고, 메틸자스모네이트는 수확 3일전 12.5, 25, 50, 100μM 농도로 엽면 시비하였다. 건조 스트레스 처리 구 중 7일 및 8일간 관수를 중단한 경우와 메틸자스모 네이트를 25μM 엽면 시비한 경우 유파틸린 함량이 증 가하였다. 염류 스트레스 처리구에서는 유파틸린 함량 증대가 발견되지 않았다. 본 연구 결과는 환경 처리를 통해 유용 성분의 증대가 가능하고 의약 원료로써 강 화쑥의 생산성과 품질을 크게 향상시킬 수 있음을 증 명하였다.

채소내의 칼륨은 만성 신부전 환자에게 악영향을 주는 것으로 알려져 있다. 하지만 채소는많은 다른 영양 물질 또한 함유하고 있으므로, 이러한 환자들에게 채소의 섭 취는 불가피하다. 본 연구는 완전제어형 식물공장에서 신장환자들을 위해 적합한 저칼륨 상추 개발을 위해 수행되었다. 본 연구에 사용된 상추 품종은 ‘찰스’ 품종이 었다. 완전제어형 식물공장에서 정식 후 28일간 수행되었으며, 광 환경은 LED (W:R, 9:1), 일장 16시간, 200μmol·m-2·s-1 이었고 재배 온도, 상대습도와 이산화탄 소 농도는 각각 15-21oC, 65%와 600-650mg·L-1 이었다. 1차 실험에서 배양액은 수확 전 1주전과 2주전에 칼륨농도를 10%와 5%로 낮게 처리하였고, 이를 토대로 2차실 험의 처리는 수확 전 2주전 5%, 1% 낮춘 처리와 원수로 재배한 처리였다. 식물체 내의 다량원소 분석을 위해 수확 후 ICP 분석을 하였으며 생체중과 엽수를 측정하였다. 실험 결과 식물체 내 칼륨함량은 대조구에 비해 2주전 처리에서 통계적으로 유의하게 낮았다. 생체중과 엽수는 대조구와 처리구에서 유의적인 차이를 보이지 않았으나 처리구간의 유의적인 차이는 있었다. 신장환자들 의 채소섭취량을 고려했을 때, 저칼륨 상추 생산을 위한 적당한 칼륨농도 조성은 수확 2주전 1%와 5%로 낮춘 처리였다. 본 연구를 통해 양액 내 칼륨함량과 처리시리를 조절하여 신장환자를 위한 저칼륨 상추를 개발할 수 있었다.

가온 온실에서 재배하는 망고의 생육에 적합한 광도와 CO2 농도를 결정하기 위하여 위치 별 엽의 광합성속도를 정량적으로 측정할 필요가 있다. 본 연구에서는 어윈 망고(Mangifera indica L. cv. Irwin)의 위치 별 엽 광합성속도를 측정하여 광도와 CO2 농도의 2변수 엽 광합성 모델을 개발하는 것을 목적으로 하였다. 상단부, 중단부, 하단부 엽의 위치에 따른 엽 광합성속도 측정은 LI- 6400 광합성 분석 장치를 사용하였다. 광도 0, 50, 100, 200, 300, 400, 600, 800μmol·m-2·s-1, CO2 농도 100, 400, 800, 1200, 1600μmol·mol-1의 조합 조건에 해당하는 엽 광합성속도를 위치 별로 측정하였다. 광도와 CO2 농도에 대하여 Negative exponential 함수로 표현된 엽 광합성 속도 모델을 곱하여 2변수 엽 광합성 모델을 구축하였다. 상단부 엽의 경우 엽 광합성속도는 광도 400μmol·m-2·s-1, 중단부와 하단부 엽은 200μmol·m-2·s-1에서 포화되는 것으 로 나타났다. CO2 농도 1600mol·mol-1에서도 엽 광합성속도가 증가하여 포화되지 않는 특성을 보였다. 2변수 엽 광합성 모델의 검증 결과, 중단부에 비하여 상단부와 하단부 엽에 대해서 높은 신뢰도를 갖는 것으로 나타났다. 추후, 위치 별 2변수 엽 광합성 모델을 활용하여 어윈 망고의 온실 재배 시 광합성을 극대화 할 수 있는 광도와 CO2 농도 조건을 결정할 수 있을 것이다.

무토양재배에서 작물의 생산성 향상을 위하여 최적의 수분관리가 중요하기 때문에, 배지의 종류에 따른 수분 이동을 포함한 배지의 물리적 특성의 분석이 필요하다. 본 연구의 목적은 현재 상업적으로 많이 이용되고 있는 대표적인 배지를 대상으로 물리적 특성을 분석하고 수분의 이동 형태 및 함수율과 FDR 센서 측정값과의 관계를 파악하는 것이다. 로드셀을 이용하여 배지의 중량을 측정하고, 이 데이터를 바탕으로 배지의 기본적인 물리적 특성을 파악하고자 하였다. 중량에 따른 실제 함수율과 FDR 센서값의 비교를 통해 배지 종류에 따른 FDR 의 정확성을 비교하였다. 암면에 비하여 코이어 배지는 입자가 크고 거친 특성 때문에 전체적으로 보수력이 낮았다. 중량 기준의 동일 함수율 조건에서 FDR센서 측정 값은 코이어에서 큰 오차를 보였으므로 FDR센서 사용 전 보정이 필요하다. 그리고 코이어의 낮은 보수력과 재수화력 때문에 관수제어에 적합한 함수율 범위도 암면에 비하여 좁았다. 무토양재배에서 최적 관수제어를 위한 관수전략 수립에 실험을 통한 위와 같은 데이터가 유용 하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

파프리카는 수분에 민감한 작물이므로 작물의 생산성 향상을 위하여 적정 관수조절은 매우 중요하다. 광환경 조건은 시설재배에서 여러 환경 변수 중 조절이 용이하지 못하며, 지역 별, 계절 별 분포가 다르기 때문에 광 환경 데이터를 이용한 증산과 관수의 추정이 필요하다. 본 연구에서는 파프리카의 정확한 증산 예측을 위하여 변형된 증산 추정식을 활용하였다. 또한 기상청의 광도 자료를 활용하여 지역 별 증산량과 관수량을 비교하였다. 우리나라의 경우 여름철 하루 중 광도의 편차가 심하고 장마기간이 있으므로 봄, 가을에 비하여 증산량이 오히려 낮았다. 그리고 광주기가 길어지는 봄에 증산량이 가장 많았으므로, 이 시기의 데이터를 이용하여 관수시설 용량을 지역별로 제시할 수 있었다. 이러한 결과는 시설 재배에서 관수설비 기준제시를 위한 자료 및 투입에너지 최적화에도 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

본 연구는 인공광 이용형 common ice plant 식물공장 설계를 위한 기초자료를 확보하고자 수행되었다. 인공광 이용형 식물공장에서 작물의 광합성을 위해 필요한 광도는 120~200μmol·m−2·s−1, 탄소 고정률은 0.84nmolCO2·cm−2·s−1 이었다. 1주의 점유 면적 0.0225m2(15×15cm), 광도 200μmol·m−2·s−1, 하루 1,000주 생산을 가정할 경우, 식재 주수는 25,000주, 563m2의 재배면적이 필요하며, 전체 광도는 140,625μmol·s−1가 필요하게 된다. 하루 전력 약 153.2kW 기준으로 약 2,785개의 55W 형광등이 필요하며, 1개월 전기요금은 246만원(농업용 전력(을))이 된다. 또한 조명 설비 비용 2,785만원, 설비 비용 8,356만원과 전체 생산 비용 10,027만원이 소요된다. 재배기간 25일(325일 생산), 상품화율 80%에 따른 1주 당 생산 비용은 인건비 포함하여 약 370원이 된다. 경비 총합, 감가 상각비와 연간 판매수입을 고려해볼 때, 1주당 판매 비 용은 970원 이상으로 판단되었다.

수출용 온실 단지로 기대되는 간척지의 광환경은 해무 등에 의해 내륙과는 다른 광환경 특성을 나타낸다. 이러한 간척지에서 온실 설계 기준을 작성하기 위해서 산란 광과 직달광을 고려한 온실 내 광분포 연구가 필요하다. 본 연구에서는 간척지의 고유의 광환경 특성을 분석하고 3-D 온실 모델에 적용하여 간척지의 온실 내 공간적인 광분포를 추정하고자 하였다. 먼저 간척지의 일사량을 산란광과 직달광으로 구분하여 측정하고 내륙의 일사량과 비교하였다. 또한 간척지 지역에 설치된 온실 내의 광분포를 측정하고 이를 시뮬레이션을 통해 계산된 값과 비교함으로써 3-D 온실 모델에 대한 검증을 실시하였다. 간척지는 내륙에 비하여 전체 일사량에 대비 높은 산란광의 비율을 나타내었으며, 특히 일출 및 일몰 부근에서 크게 나타났다. 3-D 온실 모델에 의한 온실 내 예측 광 분포는 실제 간척지의 온실 내 광분포와 유사하게 나타 났다. 검증된 3-D 온실 모델을 통하여 임의의 외부 광조 건에 대하여 간척지 지역의 온실 내부의 시간적인 평균 광도의 변화와 광분포를 예측할 수 있었다. 이러한 결과는 간척지 지역의 온실 내 광환경 해석 이외에도 작물의 수광량 해석에도 유용하게 활용될 것으로 예상된다.

Brassica rapa is one of the most valuable vegetable crops worldwide. Cultivated varieties of B. rapa exhibit diverse developmental and morphological appearances, which includes important vegetables, oilseeds, and fodder crops. In this study, various phenotypes of recombinant inbred lines (RILs) of B. rapa were investigated, including their responses to five different pathogenic Botrytis cinerea isolates, responses to aphid and thrips during flowering stages, days to flowering, and plant heights. Responses of 113 RILs to five different B. cinerea isolates showed variations, suggesting that genetic factors controlling resistance or tolerance against each isolate were dependent on isolate/genotype pairs. Correlation analysis was performed to understand the nature of genetic factors and the relationship among these phenotypes. Although high levels of correlation were not detected between phenotypes assessed in this study, statistically significant correlation was detected for several combinations. Significant positive correlations were found for different B. cinerea isolates, supporting that certain levels of commonality could exist in genetic components controlling resistance against different B. cinerea isolates. Based on correlation analysis using numbers of insects counted on plants, it was speculated that genetic factors responsible for aphid tolerance or repellence might be also involved in the response against thrips. Relationship between vegetative growth and tolerance against B. cinereal or insects is rather more complicated. However, it was observed that shorter plants appeared to have a certain level of tolerance or repellence against both aphids and thrips. Data presented in this study could be used to assist further genetic studies and breeding efforts to obtain Botritis and insect resistance for B. rapa.