잎상추 수경재배시 배양액 내 NO3-N와 NH4-N 비율 및 pH 조절이 엽중 nitrate 함량에 미치는 효과를 구명하였다. NO3-/NH4+의 비율 처리는 12:1, 10:3, 8:5이었으며, 8:5 처리구에 pH를 자동적으로 조절해준 처리구조 설정하였다. pH의 변화는 12:1 처리구에서는 실험기간 동안 계속적으로 상승하는 경향을 보였고, NH4+의 비율이 높을수록 pH가 상당한 저하하다가 낮은 수준에서 유지되었다. NH4+의 비율이 가장 높았던 8:5에 pH를 자동적으로 조절해준 처리구에서는 5.5-6.5 사이의 안정적인 수준으로 pH를 유지하였다. 엽중 nitrate 함량은 전반적으로 12:1 처리구에서는 점점 감소하는 경향을 보였으나, 12:1과 8:5에 pH를 조절해준 처리구에서는 비슷한 양상으로 수확시마다 증가하는 경향을 보였다. 즉, NH4+의 비율을 높이고 배양액의 pH를 조절하는 것이 생육 및 엽중 nitrate 함량에 가장 좋은 것으로 나타났다

상추를 포함한 4종의 식물의 수용 및 에탄올 추출액이 상추종자의 발아와 생장에 미치는 영향을 조사한 결과는 다음과 같다. l. 은행, 상추, 돼지풀, 달맞이꽃의 수용 추출물은 상추종자의 발아 및 생장율을 현저하게 억제되는 경향을 보여 억제물질을 함유하고 있음을 알 수 있었다. 2. 추출용매별로는 에탄올 추출액이 수용추출액보다 억제효과가 큰 것으로 나타났다. 3. 공시식물의 종류에 관계없이 추출물의 농도 10%가 상추의 발아와 생장을 가장 크게 억제시켰고 희석되어질수록 그 효과는 낮아졌다.

결구상추의 엽중 nitrate 함량을 줄이고자 수확 7일전 Yamazaki 상추 배양액에 포함되어있는 질소의 양을 조절하였다. Yamazaki 상추 배양액내의 질소를 1배(6.Sme/l), 3/4배(4.gme/l), 2/4배(3.3me/l), 1/4배 (1.6me/l)로 처리해 주었다. 배양액 pH는 전반적으로 7.2~8.4로 높은 수준을 유지하였다. 질소의 양이 많을수록 pH와 EC는 상승하였다. 엽중 nitrate 함량은 1/4배 처리구에서 가장 낮았으며, 다른 처리구 사이에는 유의성이 없었다. 처리에 관계없이 결구되지 않은 겉잎이 결구된 잎보다 nitrate 함량이 낮았다. 결구부의 무게, 폭 및 지상부중은 1/4배 처리구에서 가장 낮은 경향을 보였다.

순환식 담액수경 상추재배에서 양액의 pH 변화는 미량원소 수준에 관계없이 생육 중기에 낮아지다가 생육후반에 회복되었는데 양액 내에 Humus첨가에 의해 양액의 pH 변화가 완만해졌다. 생육은 Humus첨가에 의해 양호한 경향을 나타냈고 미량원소수준이 높아질수록 저조하여 Cu · Zn농도 5ppm이상에서 황화현상 등의 피해가 발생하였으며, Humus 첨가에 의해 중금속에 의한 생체중 감소가 현저히 억제되었으며 과잉피해증상이 완화되는 경향을 나타내었다. 무기성분 흡수에서는 Zn은 흡수억제 효과가 없었으나 Cu원소의 흡수는 억제되어 중금속의 피해 우려시 Humus의 효과가 어느 정도 인정된다.

수경재배에서 양액의 재활용이 상추의 생육이나 수량에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 Control, 양액보충, EC조절, 양액검정보정, 양액검정보정＋humus첨가 등의 5처리를 두어 실험을 수행한 결과는 다음과 같다. 양액의 pH에서 양액검정보정구와 양액 검정보정.＋Humus참가구가 4차재배까지 7.0이하로 안정된 경향을 나타내었고, EC는 양액보충구가 재배횟수가 늘어날수록 현저히 떨어졌고 다른 처리는 대조구와 유사한 경향이었다. 생육 및 수량은 양액검정보정 처리가 양액내 무기이온들의 균형으로 대조구와 유사한 경향을 나타내었으며 양액보충구 및 EC조절구는 재배횟수가 늘어날수록 떨어지는 경향이었다. 양액의 무기성분중 N O3-N와 N H4-N는 재배후 처리에 관계없이 농도가 크게 떨어졌고 특히 Ca과 Mg은 모든 처리구에서 재배횟수에 관계없이 재배전에 비해 재배 후에 양액내에 축적되는 경향을 보였다. 상추엽중 무기성분함량은 T-N와 P2 O5 의 경우 1차재배후 양액검정보정＋Humus 첨가구에서 다른 처리에 비해 함량이 적었고 재배횟수가 늘어날수록 처리간에 차이가 없었다. K과 Mg은 재배횟수나 처리간에 차이가 없었고, Ca의 경우 양액검 정보정＋Humus 첨가구에서 1차와 2차재배 후 다소 많았으나, 재배횟수가 늘어날수록 처리간에 차이가 없었다.

본 실험은 상추 수경재배시 지하부 환경요인이 상추의 생육에 미치는 영향을 바탕으로 식물공장에서 활용가능성이 큰 상추의 최적 근권환경을 알아보고자 수행하였다 근권부 환경조건으로는 배양액의 pH와 U를 각각 여러 가지 수준으로 실험하였다. pH 3.0을 제외한 pH 4.0~8.0에서 가시적인 생리장해 없이 양호한 생육을 나타냈으나 광합성, 증산량 및 무기이곤 흡수를 고려한 상추의 최적 배양액 pH는 pH 5.5~6.0였다. 배양액의 전기전도도는 0.8~3.6 mS.cm-1 /로 처리하였을 때, 고농도에서는 Ca결핍으로 인한 잎끝마름증이 나타나 품질이 저하되었고 생육과 광합성이 높은 EC 1.2~l.6mS.cm-1 /가 최적인 것으로 나타났다. 이런 결과는 상추 식물공장에서 상추의 주년생산, 공장적 대량생산 및 청정생산 등의 효율적인 재배를 하는데 기여 할 수 있을 것으로 보인다.

식물공장에 있어서 생산성 극대화를 위한 최적환경을 구명하기 위하여, 식물공장 시스템 하에서 광도와 배양액 농도가 잎상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과 광이 높아짐에 따라 증산량과 광합성량이 높았으며, 광도 200μmol m-2 s-1과 300μmol m-2 s-1 에서 생체중과 건물중이 가장 높게 나타났다. 따라서 식물공장내 잎상추의 최적 광도는 200 μmol m-2 s-1 이상으로 나타났다. 지상부 환경요인들과의 지하부 환경 요인과의 관계를 밝히기 위해서 광도와 배양액 농도간의 관계가 잎상추 생육과 품질에 미치는 영향을 조사한 결과 통계적 유의성은 없었으나 저광도에서는 배양액농도가 높은 편인 2.4 mS cm-1에서 고광도에서는 1.8 mS cm-1 수준에서 생육량이 많게 나타났다.

여름철 고온기에 반결구상추를 식물공장에서 재배할 때 자주 발생하는 잎끝마름증 현상을 경감시키고, 생산성을 향상시키기 위해 품종, 육묘배지, 베드 기울기, 베드위치, 급액량과 같은 최적의 재배조건을 구명하기 위하여 실험을 수행하였다. Rex와 Flandria 품종은 다른 품종에 비해 비록 생육은 약간 저조했으나 상품성이 높고, 잎끝마름증 발생율이 적어 여름철 고온기에 적합한 품종인 것으로 나타났다. 육묘배지는 물리, 화학적 특성이 우수한 코코피트에서 상추의 생육량이 높았으며, 근권부에 배양액의 흐름을 원활하게 해 줄 수 있는 베드의 기울기는 l~2%가 적당하였다. 급액량은 반결구상추 생육에서 베드당 2l가 적합하였다 베드설치 높이에 따른 반결구상추 생육은 베드의 높이가 낮을 때가 높을 때보다 좋았다. 이것은 베드높이를 낮게 설치함으로써 작물주변의 온도와 습도분포가 결구상추의 생육에 적합하였기 때문인 것으로 생각되었다.

반결구 상추 ‘Omega’와 잎상추 ‘Grand Rapids’의 m 재배에서 배양액내 Ca : K 비율이 광합성, 증산, 생육 및 tipburn 발생에 미치는 영향을 밝히고자 실험을 수행하였다. 반결구 상추와 잎상추 두 종 모두 광합성은 Ca : K 비율 3:6과 4.5:4.5에서 높았으며, 기공 저항은 잎상추가 반결구 상추보다 낮았다. 증산율은 3:6의 Ca : K 비율에서 두 종 모두 가장 높았으며, 잎상추의 증산율이 반결구 상추보다 높아 종간 차이를 보였다. 엽위에 따른 증산율은 완전 전개잎에 비해 미숙잎에서 낮았는데, 이것은 미숙잎에서 tipburn 발생이 많은 것과 깊은 관계가 있는 것으로 보였다. Ca 결핍구인 Ca : K 비율 0:9처리는 두 종 모두 극단적인 생육 저하와 함께 tipburn이 100% 발생하였으며, 반결구 상추는 Ca : K 1.5:7.5 처리에서도 tipburn이 25% 발생하였으나, 잎상추에서는 나타나지 않았다 작물 생육은 Ca 결핍구를 제외한 두 종 모두 Ca : K 3:6 처리에서 가장 높았다. 배양액의 Ca과 K의 불균형은 기공저항과 확산저항을 높여 광합성과 증산의 감소를 유도함으로써 Ca 이동에 영향을 미친 것으로 보였다.

본 실험은 수확 18, 14, 11, 7, 0일전의 배양액내 질소중단이 결구상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 조사한 것으로, 질소 중단으로 엽중 nitrate 함량은 상당량 감소하였다. 그러나 그와 동시에 생체중도 감소하였다. 수확 18일전 처리에서 결구된 겉잎의 nitrate 함량이 가장 낮았으며, 속잎은 수확 14일전 및 11일전 처리에서 가장 낮았다. 질소중단 기간이 길수록 양이온의 흡수가 저조하였다. 실험기간동안 pH는 0일전 및 7일전 처리구를 제외하고는 감소하는 경향을 보였으며, EC는 처리에 관계없이 계속적으로 증가하였다.

완전제어형 식물공장하에서 인공광원에 따른 결구상추의 생육, 잎끝마름증과 배양액속의 무기이온 변화를 검토하고자 본 실험을 수행하였다. 인공광원에 따른 지상부 생체중과 건물중간의 유의적인 차이는 없었으나 전반적인 생육은 형광등에서 가장 낮게 나타났다. 인공광원중 생육과 램프의 경제성을 고려해 볼때, 고압나트륨등을 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 인공광원에 따른 잎끝마름증 발생시기는 정식 후 14일에 처음 발생하였으며, 발생부위는 자엽으로 부터 9∼10번째 잎이었다. 발생원인으로는 빠른 생장율과 상추의 칼륨흡수로 추정되었다. 그리고 인공광원에 따라 배양액속의 무기 성분 변화를 보면, 세처리구 모두 칼슘. 마그네슘, 구리와 아연 함량 등은 축적되는 경향을 보였으며, 전질소, 인, 철과 망간 함량등은 안정적이었다.

잎상추의 품질 평가 기준을 도출하기 위하여 청치마 상추를 공시하여 수경재배하고 재배적 조건에 따른 상추의 품질변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 수비액온도가 25℃로 항온인 경우 일정할 경우 주상 생체중이 59.7g으로 수양은 가장 높았으나 외관품질점수는 5.2로 가장 낮았고 온도가 15℃에서는 수량이 가장 났았으나 외관평유점수은 8.2로 가장 좋았다. 한편 수경액의 온도가 주야간 다를 경우 본 실험에서는 주야간이 각각 20/20℃일 경우와 25/20℃인 경우가 제일 높았고 그보다 고온이거나 저온일 경우 액양이 낮았는데 잎상추의 외관 품질은 주/야 20/15℃(평균 17.5℃)일 경우 제일 우수했고, 잎은 온도가 높을수록 진타익형으로 도장하였고, 외관품질이 현저히 떨어졌다. 하파재배시 60% 차광인 경우 생육이 10% 감소하였고 80% 차광에서는 25% 정도 수량이 감소하였으며 차광정도가 커질수록 엽록소 함량은 감소하고 초장, 근장은 길어지는 경향을 나타내었다.

미생물 제재인 Bioenzyme은 호기성 조건하에서 총 세균수는 으로 존재하였고 혐기적 조건하에서는 으로 존재하였으며 2종의 우점종이 확인 되었다. PN-1은 생체 균수가 으로 분포율이 약 75% 였으며 PN-2균주가 으로 약 15%내외를 차지하였으며, 우점종으로 확인된 균주의 동정결과 PN-1은 Bacillus licheniformis로 확인되었으며, PN-2는 Bacillus thuringiensis로 확인되었다. 미생물 제재인 Bioenzyme을 처리하였을 경우 상추의 수량에 미치는 영향은 생체 중의 경우 1, 2차 시험시 공히 5% 수준의 유의차가 인정되었으며, 엽수의 경우 유의차가 인정되지 않았다. 초장 및 엽폭의 경우 관행의 N,P,K구와 N,P,K+bioenzyme구사이에 1차시험에서는 유의차가 인정되었으나 2차시험에서는 유의차가 인정되지 않았다.

4종(種)의 상치를 공시작물(供試作物)로 하여 수분(水分) 스트레스에 노출(露出)을 시켰을 때 총(總) 단백질(蛋白質)의 함량(含量)은 Flooding 처리시 그 감소율(減少率)이 더 크게 나타났으며 감소율(減少率)은 JCM이 가장 컸고, DCM이 가장 작았으며 품종간(品種間) 각 처리별(處理別) 차이(差異)가 크게나타났다. 총(總) 지질(脂質)의 함량(含量)은 감소율(減少率)이 CCM이 가장 컸고 JCM, DCM, DJM순(順)으로 감소(減少)하였다. 항산화효소(抗酸化酵素)인 Superoxide Dismutase(SOD)는 Catalase, Ascorbate Peroxidase의 활성도(活性度)는 전체적으로 감소(減少)하였으며 그 감소율(減少率)은 Catalase의 경우 처리별 JCM이 가장 크게 나타났고 DCM, DJM에서는 Flooding 처리시 효소의 활성도 변화가 더 크게 나타났다. Calatase의 활성도(活性度) 변화(變化)가 Ascorbate peroxidase의 활성도(活性度) 보다 감소율(減少率)이 더 크게 나타나 이는 Catalase가 Ascorbate peroxidase 보다 과산화수소(過酸化水素)와 더 직접적(直接的)으로 반응(反應)을 함을 나타낸다. Drought 처리기간별(處理期間別) 효소(酵素)의 활성도(活性度)는 생육시간(生育時間)이 길어질수록 감소(減少)하는 경향(傾向)이었으며 Catalase의 활성도(活性度)가 4일째 이후 가장 급격하게 감소(減少)하였다.

시설재배시의 관수자동화 및 필요수량 산출에 대한 기초자료를 구축하는 것을 목적으로 우리나라에서 많이 재배되고 있는 시설재배작물인 상추와 오이를 대상으로 시설환경, 재배방식 및 생육단계별 증발산량을 실측 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 상추의 생육은 NFT 재배구가 토양재배에 비하여 2배 이상 빨랐다. 오이의 생육은 펄라이트재배가 가장 좋았고 암면재배는 펄라이트재배 보다 약간 떨어졌으며 토양재배는 상당히 떨어지는 것으로 나타났다. 상추의 소비수량은 토양재배 2.62l/주, NFT 1.71l/주로 조사되었다. 오이의 소비수량은 토양재배 45.22l/주, 암면재배 27.45l/ 주, 펄라이트재배 29.06l/주로 조사되어 토양 재배쪽이 양액재배에 비하여 많은 물을 소비하는 것으로 나타났다. 상추의 평균 증발산비는 토양재배 0.96, NFT 1.37로 나타났으며, 토양재배에서는 생육단계별로 큰 차이가 없었으나 양액재배에서는 생육단계에 따라 크게 증가하는 것으로 나타났다. 오이의 평균증발산비는 토양재배 1.42, 암면재배 1.87, 펄라이트재배 2.02로 나타났으며, 생육단계에 따른 증발산비의 증가는 양액재배가 토양재배에 비하여 현저하게 큰 것으로 나타났다. 증발산량과 시설내부의 평균기온 사이에는 상관관계가 없는 것으로 나타났으나 증발산량과 증발계증발량, 일사량 및 최저습도 사이에는 고도로 유의한 상관관계를 보이는 것으로 나타났다.

수경재배시 변화하는 배양액 pH를 동적으로 조절하기 위한 방법으로 생리적 산, 알칼리와 화학적 산, 알칼리의 효율성을 검토하였다. 배양액 자동조절시스템에 생리적 산, 알칼리로 NH4H2PO4 및 NaNO3를 이용하고, 화학적 산으로 H2SO4를 이용하여 상추를 재배한 결과, 처리에 관계없이 배양액의 pH를 안정적으로 조절할 수 있었다. 생리적 산, 알칼리의 경우 화학적 산, 알칼리보다 배양액 pH를 급격히 변화시켰으며, 그에 따른 해작용은 나타나지 않았다. 그러므로 상추의 순수수경재배시 배양액의 pH를 자동제어 하기 위한 방법으로, 생육 기간 중에는 화학적 산, 알칼리를 이용하여 pH를 조절하고 수확 며칠 전부터 NH4H2PO4를 화학적 알칼리와 겸해서 공급하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

본 실험은 수돗물을 용수로 사용한 결구상추(Lactuca sativa var. capitata)의 수경육묘시 배양액의 pH에 대한 NH4H2PO4의 효과를 조사하기 위하여 수행되었다. 배양액의 pH를 안정시키기 위하여 시작배양액과 추가배양액의 조성을 달리하여 공급하였다. 배양액의 pH는 추가배양액의 공급시 급격한 하락을 나타낸 후에 회귀하는 경향을 보였다. 배양액의 pH는 온도가 높아짐에 따라 증가하였고, EC는 반대로 감소하는 일중변화를 보였다. 1, 2차 실험에서 pH는 추가배양액 공급 이후에 NH4H2PO4 0.25me/l 처리구에서 7정도를 유지하였으나 NH4H2PO4 3me/l과 6me/l 처리구에서는 6.4-6.5정도를 유지하였다. 3차 실험에서 NH4H2PO4 0.25me/l 처리구의 pH는 6.7에서 7.4 까지 서서히 증가하였으나, NH4H2PO4 3me/l과 6me/l 처리구에서는 6-6.5에서 5-5.5로 감소하였다. 따라서 배양액의 pH를 안정시키기 위하여는 배양액에 존재하는 NH4H2PO4의 전체 양을 1me/sl과 7me/6l사이로 설정하거나, 농도를 기준으로 0.25 me/l와 3 me/l 사이로 하는 것이 적정하리라 사료된다.

환경변화에 따른 작물생체의 반응을 근속하고 정확히 해석하기 위하여, 로드셀과 마이크로컴퓨터를 이용하여 수경조건에서 생체중을 비파괴적으로 연속측정할 수 있는 시스템을 개발 하였다. 또한 이 시스템을 이용하여 양액의 이온농도 및 명암 조건에 따른 상추의 생장반응을 조사 하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 작물의 생체중을 비파단 연속적으로 측정할 수 있는 이 장치의 측정오차는 측정범위 0-2000g에서 0.05%인 土1.0g 이하로 나타났다. 나. 로드셀에서 출력된 지시중량은 수면위의 생체중량과 잘 일치하였다. 다. 상추의 생체중은 정식후 18일에 정식 당시에 비해서 44배 정도 증가하였고, 상대생장율은 정식후 5일까지는 미약하였으나 이후에 급격히 높아져 정식후 13일에 최대에 달하여 29.6% day-1 이었다. 정식후 18일간의 상대생장율은 10.7-29.6% day-1 범위에 있었다. 라. 양액의 무기 이온 농도에 따른 상추의 생장량은 EC 1.4-2.2mS/cm 에서 가장 높았으며, EC 0.7 이하나 2.8 이상에서는 떨어졌는데, 특히 지하부의 생장량은 2.8 이상의 고농도에서 현저히 낮았다. 마. 양액의 이온 농도에 따른 생체중량의 증가속도는 정식후 7일까지는 큰 차이가 없었으나 이후 차이가 나기 시작하여 정식후 20일에는 양액의 이온농도에 따라 큰 차이가 있었다. 사. 암흑 처리후 12시간 까지는 정상적으로 생체중이 증가 하였으며, 이후 78시간까지도 완만한 증가 양상을 나타내었으나 그 이후에는 감소하는 경향이었다. 아. 명조건에서 암조건으로 환경이 변화함에 따라 생체중량은 급격히 증가하였고 반대의 조건에서는 일시적인 생체중 감소가 있었는데, 이와 같은 양상은 생육단계, 광조사 시각 및 시간을 달리하 여도 같은 경향이었다.

선충기생(線蟲寄生)곰팡이(Paecilomyces lilacinus)를 이용(利用)한 당근뿌리혹선충(線蟲)(Meloidogyne hapla)의 생물학적방제(生物學的防除) 가능성(可能性)을 규명(糾明)하기 위(爲)하여 Telone II, Telone C-17, Dowfume MC-II 등(等) 3종(種)의 토양훈증제(土壤燻蒸劑)와 함께 밀양(密陽)의 시설원예포장(施設園藝圃場)에 처리(處理)하여 상치와 고추를 전후작실험(前後作實驗)한 결과(結果), 뿌리혹선충(線蟲) 밀도(密度)는 처리후(處理後) 25일(日)에 P.lilacinus 처리구(處理區)는 22마리, Telone II, Telone C-17, Dowfume MC-II구(區)는 각각(各各) 2, 24, 0마리로 무처리구(無處理區)의 685마리에 비(比)해 현저(顯著)히 낮았으며 처리후(處理後) 350일(日)에는 P. lilacinus, Telone II, Telone C-17, Dowfume MC-II구(區) 각각(各各) 2,917, 173, 180, 361마리로 무처리구(無處理區) 8,635마리에 비(比)해 각각(各各) 66%, 98%, 98%, 96%의 방제효과가 있었다. 전작물(前作物)인 상치는 P.lilacinus, Telone II, TeloneC-17, Dowfume MC-II구(區)에서 각각(各各) 49, 43, 31, 109% 증수(增穗)되었다. 고추의 생체중(生體重)과 초장(草長)은 훈증제(燻蒸劑) 처리구(處理區)에서는 모두 높게 나타났으나 P. liacinus처리구(處理區)는 무처리구(無處理區)에 비(比)하여 차이(差異)가 없었다.

Production of lettuce under indoor cultivation is highly affected by light intensity. In this study, we used shade cloth (commercial black net) to examine the effect of these condition on growth without an associated yield penalty of container-grown lettuce. Four levels of shading treatments (0%, 35%, 55%, and 75% referred to as Cont., S35, S55, and S75 with respect to Cont.) and two lettuce varieties (red and blue) were evaluated. Variety-specific growth responses were observed with respect to different levels of shading treatments. High growth of red lettuce was occurred in Cont. treatment despite plant height and leaf length being higher than Cont. However, under 35% shading treatment blue lettuce was higher than in control plants. The highest root length was observed 0% shading (Cont.) of both varieties. These results reinforce the idea that blue lettuce is the better leafy vegetable rather than red lettuce for indoor cultivation related to lower light intensity environment conditions.