This study was conducted to identify the optimal root zone temperature for paprika cultivation, with an aim to increase the heating and cooling energy efficiency and prepare for extreme weather conditions. The greenhouse air temperature was maintained at 20oC and 25oC during the daytime (12 hours) and at 18oC during the nighttime (12 hours). The plant height did not show any significant differences between the treatment with air temperature and root zone temperature. The root length was highest under an air temperature of 25oC with root zone temperatures of 25oC and 30oC, and it was the lowest at 15oC. The leaf number was the highest when the root zone temperature was adjusted to 25oC and 30oC across all air temperatures. The leaf area increased with higher root zone temperatures, but considering the compactness of the seedlings, a root zone temperature of 25oC was found to be the most effective. The fresh and dry weight of the shoot increased with higher root zone temperatures at an air temperature of 25oC, while the fresh and dry weight of the roots tended to be higher when the root zone temperature was adjusted to 25oC and 30oC across all air temperatures. The compactness was most effective when the root zone temperature was adjusted to 20oC and 25oCC across all air temperatures. Based on the above results, adjusting the root zone temperature to 25oC at an air temperature of 25oC was found to be effective for the early growth of Paprika. The results of this study suggest that not only can growth be promoted through the regulation of root zone temperature, but it also contribute to the establishment of root zone temperature control technology, which can prevent an excessive drop and rise in the root zone temperature.

The purpose of this study was to investigate the effects of root zone temperatures (RZT) on the germination of bell peppers and tomatoes. Bell peppers and tomatoes had the highest germination rates (85% and 90%, respectively) at 25oC air temperature. Besides, the first germination of bell peppers was shifted by one day ahead. Bell peppers had the highest germination rate of 72,100, and 100%, respectively, when the RZT was adjusted to 30oC at airtemperature of 20, 25, and 30oC, and when the air temperature was adjusted to 35oC, the germination rate was the highest (70%) when the RZT was 15oC. Tomatoes had the highest germination rate at 20oC of the RZT at all atmospheric temperatures. A local cooling and heating system was established to improve the germination rate by controlling the RZT during the low and high temperature period. The optimum RZT for seedlings during the low and high temperature period was investigated.

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.

본 연구는 근권부 냉방이 토마토 육묘 시 묘 생육에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 생장상 하부 파이프 냉방을 이용하여 근권부 온도를 20°C와 25°C로 설정하여 실험을 수 행하였다. 전 생육기간동안 초장, 근장, 엽수는 두 온도 처리구 간 차이를 보이지 않았다. 엽면적, 지상부와 지하부의 생체중 및 건물중, 엽록소 함량은 파종 28일 경과 시 25°C 처리구가 더 높았으며, 실험 종료 시 두 처리구 간 유의한 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과로 근권부 온도 20°C와 25°C에서 토마토 생육 차이를 확인하지 못했다. 따라서, 본 연구는 고온기 토마 토 묘 생산 시 온실 냉방 효율을 높이기 위한 국부 냉방 기술 확 립에 도움을 줄 수 있을 것이다.

본 연구는 근권부 온도를 20 ̊C와 25 ̊C로 설정하였을 때 파프리카의 출아 및 묘의 생육에 미치는 영향을 구명하고자 실험을 수행하였다. 1. 출아율은 25 ̊C처리구가 파종 후 3일째에 먼저 출아하였고, 발아기(50%발아)에 도달한 시간도 짧았다. 2. 두 처리간 초장과 엽수의 차이는 없었다. 3. 지상부의 생체중과 건물중은 묘 생육기간 전반에 걸쳐 25 ̊C처리구에서 더 증가하였다. 4. 지하부의 생체중, 건물중, 그리고 엽면적은 묘 생육기간 전반에 걸쳐 25 ̊C처리구에서 더 증가하였는데 묘 생육 후반에 증가폭이 더 커졌다. 5. 국부냉방기술 개발을 통해 온실 냉방 효율을 높여 파프리카 묘 생산에 소요되는 비용을 절감하는 재배기술확립에 도 움을 줄 수 있을 것이다.

수경재배에서는 근권내 양분의 집적 정도는 급액의 양과 밀접한 관계를 가지기 때문에 급액의 양(횟수)이 토마토의 생육과 수량에 미치는 영향이 크다. 따라서 본 시험에서는 코이어를 이용한 토마토 장기 수경재배에 급 액량이 근권의 무기이온에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 적산일사량을 기준으로 급액량을 조절하였으며 생육시 기별로 적산일사량 설정치를 변경하며 급액량을 4수준으로 처리하였다. 처리별 매일의 급액량과 배액량을 조사하였고 배액율을 계산하였다. 급액량이 많을수록 토마토의 수분 흡수 량은 증가하는 경향이었다. 그러나 High 처리구는 2월과 3월에 Medium high 처리구에 비하여 수분 흡수가 감소 하였다. 월별 평균 급액량과 배액율을 계산하여 배액율이 20-30%되는 급액 구간으로 1월은 120-140J/cm2, 2월 은 100-120J/cm2, 3월은 80-100J/cm2, 4월은 70-90J/cm2, 5월은 60-75J/cm2로 적정한 범위를 정할 수 있었다. 급 액량이 많을수록 이온들의 농도가 낮아서 근권의 양분집 적을 상당 부분 방지할 수 있었는데 양분을 흡착하는 코이어 배지의 특성 때문에 배액율이 20-30%인 경우 근 권의 무기이온의 농도는 상당히 높았다. 그런데 P와 K는 처리에 관계없이 배액에서 급액농도 보다 낮아지는 경우가 발생하였으며, 급액량이 많은 처리에서도 Mg와 S가 가장 잘 집적되는 이온이었다. 일사 량이 적은 시기에는 급액량에 따른 배액내 무기이온의 농도는 큰 차이를 나타내지 않았으나, 일사량이 많은 시기에는 급액량이 적을수록 배액의 무기이온의 농도가 높았다. 특히, 3월 이후에는 급액량 조정만으로는 배액의 이온농도 상승을 방지하기 어려워 우선적으로 급액 EC 를 낮춰 근권에 양분이 집적되는 것을 막을 필요가 있었다.

수경재배에서는 제한된 근권에서 작물의 양수분 흡수 특성을 고려하여 양액을 공급하여 재배하고 있지만 작물의 무기이온 흡수는 기상조건이나 작물의 생장에 의해 이온간 흡수비율이 달라지므로 근권내 이온의 균형이 깨지기 쉽다. 그런데 최근에는 토마토 재배에는 무기배지인 암면을 대체하여 코이어 배지가 주로 이용되고 있는데 코이어 배지를 이용한 장기재배에서 양액의 공급이 근권과 생육에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 없다. 따라서 본 시험에서는 코이어를 이용한 토마토 장기 수경재배에 급액의 EC농도가 근권의 무기이온과 생육에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 칩과 더스트가 5:5로 혼합된 코이어 배지를 이용하였으며, 급액의 EC를 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 dS·m-1 로 달리 공급하였다. 급액 EC가 낮은 1.0dS·m-1, 1.5dS·m-1 처리구에서는 NO3-N, P, Ca, Mg 이온이 초기에 급액농도 보다 배액의 농도가 낮았다. 그러나 P를 제외한 모든 이온이 EC 2.0dS·m-1 농도 보다 농도로 급액한 것은 배지내 농도가 매우 높아졌다. 배액에 특히 높아지는 이온은 S와 Mg 였다. 평균 과중은 3화방까지는 EC 1.0dS·m-1, 1.5dS·m-1 간에 큰 차이가 없었으나 이후로는 급액의 EC가 높을수록 과중이 작았다. 6화방까지 수확 과수와 수량이 1.5dS·m-1가 가장 많았으나 재배기간이 경과할수록 고농도 급액구의 수량이 감소하였다. 배꼽썩음과는 생육초기에는 주로 EC 3.0dS·m-1 처리에서만 발생하였으나 일사량이 증가하면서 모든 처리에서 발생하였다. 발생율은 EC 3.0dS·m-1 처리구가 높고, 더 낮은 농도 처리에서는 발생율의 차이가 없었다.

근권부 공기순환 덕트 냉방이 온도 및 생육에 미치는 영향을 구명하고자 고온기 파프리카((Capsicumannum.L. ‘Veyron’)을 코이어배지에서 수경재배하였다. 냉방시간 처리는 24시간 연속 가동한 연속냉방(All-day), 17시부터 다음날 1시까지 8시간 냉방한 야간냉방(Night), 대조구인 냉방 무처리(Control) 등 3 처리하여 온실 상·하부 온도, 근권온도, 엽온, 과실 특성 및 기관 분배율을 측정하였 다. 근권부 덕트 냉방하였을 때, 고온기(6월 ~8월) 온실 하부(바닥으로부터 40cm)와 상부(바닥으로부터 180cm) 온도, 근권온도는 하강되었다. 대조구와 비교하여 온실 하부/상부 온도 차이가 연속냉방에서는 4.4~5.1oC/ 2.1~3.1oC 하강을, 야간냉방 처리에서는 3.4~3.8oC/ 2.2~2.7oC 하강되었다. 근권온도는 온실 하부 온도 결과와 유사했으며, 연속냉방(22.8oC)> 야간 냉방(24.1oC) > 대조구(27.7oC) 순으로 온도가 낮았다. 연속냉방 처리에서 덕트 위치(통로, 베드하단)와 송풍 방향(45o, 90o, 180o)에 따른 온도 변화를 측정한 결과 덕트의 위치가 통로에 위치하고 송풍방향이 상향(45o) 또는 수평(180o) 인 처리는 지상부 100cm까지의 수직 위치에 따른 온도 차이가 크지 않지 않으면서, 근권부위 온도인 지상 50cm 온도가 낮은 특징을 보였고 베드와 베드 공간 사이로 덕트 송풍 방향이 직각(90o)이였을 때는 바닥과 지 상 50cm 부위의 온도가 높고, 지상 100cm 이상 200cm 부위 온도가 상대적으로 낮았다. 연속냉방 또는 야간냉방 처리했을 때 파프리카 엽온은 오후 7시가 오전 9시 보다 엽온 하강이 컸다. 과실 분배율은 대조구(24.4%)에 비해 연속냉방(48.6%)과 야간냉방(45.6%)에서 높았으며, 평균과중, 과수 및 수량도 연속냉방 처리에서 가장 높았다. 한편 야간냉방 처리에서도 고온기 평균 지상부 및 근권온도를 낮추었으나, 누적된 평균온도가 가장 낮은 연속냉방처리에서 과실로의 동화산물 분배율을 높여 파프리카 수량을 증가시킨 것으로 보인다.

본 실험은 고온기 근권냉방이 파프리카의 배지온도 하강과 파프리카의 생리적 반응에 미치는 영향을 알아보고자 7월 16일부터 10월 15일까지 코이어 배지에서 재배 하였다. 냉방방식은 공기순환 덕트(지름 12cm, 미세구멍 (0.1mm)으로 찬 공기(7월~8월; 20 ± 2oC, 9월; 23 ± 2oC) 를 야간시간(오후 5시~오전 3시) 공급하였다. 고온기(7월 23일부터 8월 31일) 중 파프리카 배지의 일평균 온도가 냉방처리구는 24.7oC, 대조구는 28.2oC로, 냉방처리구에서 대조구보다 3.0~5.6oC 배지온도가 낮아 졌다. 하루 중 맑은 날(650~700W · m−2) 주간(오전 5시~ 오후 8시)/야간(오후8시~오전5시) 냉방처리구 배지 온도는 대조구보다 1.7oC/3.3oC 낮아졌다. 오후 6시에서 8시까지 초저녁 배지온도 하강속도가 냉방처리구에서는 평균 0.5oC/h, 대조구는 0oC/h였다. 배지 상부와 하부 간의 대조구 대비 냉방처리구의 온도차도 각각 1.3oC, 0.6oC 였다. 냉방처리는 고온(28~32oC) 배지 온도 노출율을 대조구 대비 32.5% 감소시켰다. 냉방처리구의 파프리카 광합성, 증산율 및 수분포텐셜은 대조구보다 높았다. 첫 개화시기도 대조구보다 4일 앞당겨지고, 착과수도 증가하였다. 냉방처리구의 엽장은 짧아졌으나, 초장, 경경, 분지수, 엽폭 등은 차이가 없었다. 야간 근권냉방으로 배지 온도가 3.0~5.6oC를 낮추었으나, 고온기 온실 온도가 고온에서는 파프리카 착과가 지연되므로, 지상부 온도 하강 방법을 병행하면 파프리카 생육과 착과에 효과적이라 판단된다.

폐양액 발생을 최소화할 수 있는 배액제로형 수경재배기술 개발을 위하여 토마토 수경재배 시 배액제로 센서를 이용하여 배액을 제로화 또는 최소화하였을 때 표준배액량 처리와 비교하여 근권환경 변화와 토마토의 생육, 수량, 품질 등에 미치는 영향을 구명하였다. 처리별 주당 1일 공급량은 표준배액률 처리가 1.4, 배액제로 1처리가 0.9, 배액제로 2처리가 0.8L이었고, 배액률은 표준배액률 처리가 23.8, 배액제로 1처리가 8.6, 배액제로 2 처리가 3.7%이었다. 표준배액률 처리, 배액제로 1과, 2처리의 함수율과 배지 내 EC는 각각 64.5~88.0%와 1.5~3.5dS·m-1, 40.3~76.0%와 2.5~4.0dS·m-1, 그리고 56.3~69.0%, 2.7~3.7dS·m-1이었다. 토마토 생육은 표준배액률 처리에 비해 배액제로 처리에서 엽장, 엽수, 경경은 차이가 없었으나, 초장과 엽폭이 작은 경향을 보였다. 토마토 수량은 표준배액률 처리에 비해 배액제로 처리에서 상품수량이 7.7~12% 적고 1과중이 작았으나, 당도는 반대로 높았고 상품과률은 차이가 없었다.

본 연구는 딸기의 수경재배에서 전열선이 삽입된 온수관을 이용하여 배지의 지하부 온도를 관리할 수 있는 가온시스템을 개발하고, 가온튜브내 물의 온도가 25℃ 일 때 배지 4종류(왕겨, 펄라이트, 왕겨 80%+피트모스20%, 펄라이트80%+피트모스20%), 멀칭 2종류(멀칭무, 멀칭)의 처리구별로 온실기온 3수준(5, 10, 15℃)에 따른 배지 내 온도의 변화를 측정하였다. 그 결과로 다선식 기온튜브의 제어성능은 3선식이 설정온도 도달성이 30분이며 제어된 온도폭 ±1℃로서 가장 좋은 것으로 니타났다. 배지의 종류별로는 펄라이트 80%의 배지보다 왕겨 80%의 배지가, 멀칭 유무 별로는 멀칭한 경우에서 배지온도가 안정되는 시간이 180분으로 빠르게 나타났다. 왕겨 배지, 멀칭, 온실내 기온 5℃ 일 경우 배지온 모델에서 온도상수 a는 -0.1458, b는 -0.1088로 나타났으며, 개발된 모델을 이용할 경우 저온기에서 온실내 기온에 따라 배지내 온도상승을 예측할 수 있다.

본 연구는 딸기의 수경재배에서 증발냉각방식을 이용하여 배지의 지하부 온도를 관리할 수 있는 냉각시스템을 개발하고 고온기 온실내 기온에 따른 배지내 온도분포 특성을 분석하고자 다공질 필름 덕트법, 배지 상면 기습부직포 멀칭법, 투수부직포 재배조 표면 증발법의 3가지 냉각시스템에 대하여 배지냉각특성을 시험하였다. 그 결과 투수부직포 재배조 표면 증발법의 경우 온실내 기온 35℃인 배지표면의 온도와 상대습도 50%일 때 재배조 표변의 부직포의 온도는 27℃로 니타났으며, 뿌리가 많이 분포되어 있는 배지내 온도는 28~30℃ 정도로 나타나 외기온에 비하여 5~7℃ 정도로 기장 크게 강하되었다. 따라서, 투수부직포 재배조 표면 증발법이 가장 효율적인 배지냉각 방법이라고 판단된다.

The root zone applications of a systemic insecticide, carbofuran, were evaluated for their impacts on the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål), and spider populations in the greenhouse and rice paddy fields. In the green house experiments, no BPH nymphs were hatched at root zone treated on 40 to 50 day-old rice, while around 20 to 54 nymphs per pot were emerged in broadcasting and foliar spray treatments. This indicates that the root zone treatment can kill the eggs of BPH effectively. This is the first study ever demonstrated the high egg mortality of BPH due to the root-zone application. In the field experiments, the density of BPH in root zone treated plots were four to six times lower than in broadcasting and foliar spray plots at the 21 days after application. The BPH outbreaks and hopper-burns were observed at all treatments except the root zone treated plot at the 28 days after application. The root-zone application did not impact on the spider population, while foliar spray killed most of all spiders just one day after application. The densities of spider in foliar spray plots were always lower than in root-zone treated and control plots. The results indicated that the root-zone application of carbofuran can control BPH effectively without adverse effects to the spiders inhabited on the paddy field.

Root zone application of several systemic insecticides was tested for control of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål), in Vietnam and Korea. In Vietnam, the results indicated that carbofuran showed the highest nymphal mortality in all experiments, followed by imidacloprid and carbosulfan. When the insecticides were applied on 10-day old rice, carbofuran was shown almost 100% N. lugens mortality at six days after treatment and the efficacy was extended to twelve days after application. In Korea, various root-zone application methods were tested with carbofuran and carbosulfan. The results showed that carbofuran was the most active in reducing the egg hatching rates. When root-zone treated on 40-50 day-old rice in a greenhouse, no nymphs were hatched in carbofuran treated pots, while average of 20 nymphs were emerged in carbofuran broadcasting pots. Especially the number of nymphs emerged in carbosulfan foliar spray was 54 nymphs per pot even at the eight day after application, which was higher than in control pots. This is the first study ever demonstrated the high egg mortality of N. lugens on rice due to the root-zone application of insecticides.

저온기의 딸기 재배를 위한 기초자료를 얻기 위하여 '아키히메(章姬)'품종을 재료로 딸기의 뿌리 발달에 미치는 저온의 영향과 지하부의 온도와 관련된 지상부의 생육을 조사하였다. 18℃의 근온처리구에서 1차근의 생육이 가장 양호하였으며 8℃의 저온에서 뿌리의 신장률이 가장 낮았으며, 특히 측근의 수와 길이가 가장 저조하였다. 근부의 온도는 지상부의 생육에도 직접적인 영향을 미쳐서, 낮은 근권 온도에서는 지상부의 생체중, 엽면적, 엽장, 엽폭 및 엽수의 저하를 초래하였다. 본 실험의 결과는 지하부 온도관리의 중요성을 확인할 수 있는 것으로 딸기 촉성재배농가에 유용한 정보로 활용될 수 있을 것이다.

A potato (Solanum tuberosum L. cv. Superior) cultivar was grown in aeroponic cultivation system to investigate the effect of root zone cooling in summer. Based on their nutrient uptake, growth responses, and tuberization, the possibilities for potato seed production were determined. Although shoot growth and early tuberization increased in the conventional non-cooling root zone system (root zone temperature of 25±2℃), stolen growth, photosynthesis, transpiration rate and number of tubers produced were higher in the cooling root zone system (20±2℃) than in the non-cooling system. Increasing root zone temperature above 25℃ stimulated absorption of K more than T-N, P, Ca, Fe and Mn. On the other hand, root zone temperatures in the range of 20℃ to 25℃ did not affect Mg contents. The lower uptake and supply to leaves of T-N, Fe and Mn at the high root zone temperature promoted early tuberization and advanced haulm senescence. The results stress the importance of keeping root zone temperature to as low as below 20, particularly in summer under temperate Bone.

장미 식물공장식 양액재배는 고품질의 절화를 대량으로 계획 생산할 수 있는 시스템으로 장미 수출증가에 따라 기존의 재배 방식에서 식물공장 형태로의 전환이 필수적이다. 또한 식물공장에서의 경제적이고, 효율적인 생산을 위한 지하부 환경의 최적 관리 기술 개발이 절실한 실정이다. 따라서 장미 식물공장에 적합한 single-stemmed rose 수경재배시 배양액의 온도과 같은 지하부 환경요인이 장미의 생육과 품질에 미치는 영향을 알아보고자 실험하였다. 배양액의 온도에 따른 'Red Velvet'의 광합성률, 증산량, 생육 및 수량이 15~20℃에서 높게 나타나 적정 배양액 온도임을 알 수 있었다. 반면에 'Vital'은 10~15℃에서 생육이 가장 왕성하고 30℃의 고온에서는 거의 생육이 이루어지지 않아 'Red Velvet'과는 달리 고온의 배양액에 대한 적응력이 낮은 것으로 나타났다.

지중냉각이나 양액냉각과 같은 근권부 냉각은 뿌리의 활력 증진, 양수분 흡수력의 향상, 작물체온의 강하 및 고온스트레스의 감소 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 또한 온실 전체를 냉방하는것 보다 경제적이다. 따라서 본 연구에서는 지중냉각시스템을 경제적인 고온극복 방법중의 하나로 생각하고, 기술을 체계화하기 위한 시도로 지중냉각시스템의 열전달 특성을 분석하여 냉각부하를 산정하기 위한 실험을 수행하였다. 지중열류 측정자료로부터 힘수비에 따른 토양의 열전도율을 분석하였으며, 함수비 19~36%의 범위에서 열전도율은 0.83~0.96W.m-.℃-로 직선적인 증가를 보였다. 일사량, 지표온도 및 기온의 관측치로부터 일사량에 따른 지표온도 상승을 회귀분석한 결과 거의 직선적인 관계를 보였으며, 지표온도는 실내 수평면 일사량 300~800W.m-2 범위에서 작물이 없는 경우 3.5~7.0℃,작물이 지표면을 거의 덮고 있는 경우 1.0~2.5℃ 정도 기온보다 상승하는 것으로 나타났다. 실험자료를 이용하여 온실의 설계기온과 냉각설정 지온, 일사량 및 토양의 함수비에 따른 지중냉각시스템의 냉각부하를 구하였다. 실내일사량 300~600W.m-2 , 토양함수비 20~40%의 범위에서 기온과 지온의 차이를 10℃로 유지하기 위해서는 46~59W.m-2 의 냉각열량이 필요한 것으로 나타났다. 보다 정확한 설계자료의 구축을 위해서는 다양한 조건별 실험을 추가로 수행해야 할 것으로 생각된다.