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pp.427-434
이 연구는 폐쇄형 식물공장 시스템 내에서 LED 펄스광의 튜티비 및 광도(PPFD)가 상추의 생장 및 광합성률에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행하였다. 파종 3주 후 ‘청치마’ 및 ‘청치마’ 실생묘를 bar-type LED(red:blue:white = 5:2:1) 하에서 4주간 생육시켰다. LED 펄스(on/off) 간격은 연속조사(continuous), 200/200μs, 133/266μs, 100/300μs의 4가지로 설정하였는데, 이를 듀티비(duty ratio, DR, 한 주기 대비 점등시간 비율)로 표시하면 각각 100%, 50%, 33%, 25%였다. 이때 광도(PPFD)는 DR 100, 75, 50% 처리에서는 두 수준[고광(high light, HL), 저광(low light, LL)]으로 처리되었고, 광주기는 16시간이었다. 식물공장 내부의 온도는 주야간 20±2°°C, 상대습도는 약 70±10%로 유지되었다. 양액은 온도 20±2°C, EC는 1.2mS·cm-1, pH는 5.8±0.2로 유지되었고, NFT 방식으로 공급되었다. 처리 4주 후 ‘청치마’ 상추의 생체중과 건물중은 DR 100% HL 하에서 가장 높았고, DR 75% HL 및 DR 50% HL과는 유의차가 없었다. 엽수, 엽면적, 잎 두께(비엽면적의 역수)는 DR 100%, 75%, 50%의 HL처리에서 유의하게 큰 값을 나타내었다. 광이용효율(LUE)은 PPFD에 관계없이 연속광보다 펄스광 처리에서 높게 나타났으며, 특히 DR 25% HL 하에서 가장 높았고, DR 75% HL과 DR 50% HL 처리도 DR 100% HL보다 높은 값을 보였다. ‘적치마’ 상추의 생체중과 건물중은 DR 100% HL 하에서 가장 컸고, DR 100% LL, DR 75% HL, DR 50% HL 하에서 두번째로 컸다. LUE는 ‘청치마’와 같이 연속광보다 펄스광 하에서 높았다. 두 품종의 광합성 속도는 적산 PPFD에 비례하였으며, DR의 효과는 적었다. 결론적으로 펄스광은 상추의 LUE를 높이므로 LED를 광원으로 사용하는 폐쇄형 식물공장의 에너지 절감에 기여할 수 있을 것이다.
This study was carried out to examine the effect of duty ratio and intensity of pulsed LED light on growth and photosynthetic rate of lettuce(Lactuca sativa L. ‘Cheongchima’ and ’Jeokchima’) grown in a plant factory system. The three-week old seedlings were grown for 4 weeks under the bar-type LEDs(red:blue:white = 5:2:1) with different LED pulse(on/off) of 400/0(continuous), 300/100, 200/200, 133/266, and 100/300 μs by using oscilloscope during 16 h photoperiod. These indicated duty ratio(DR, percentage of on time from one cycle) of 100, 75, 50, 33, and 25%, respectively. Light intensities were two levels(high and low, HL and LL) at DR 100, 75 and 50%. Air temperature and relative humidity in the system were maintained at 20±2°C and 70±10%, respectively. Nutrient solution(initial pH 5.8±0.2, EC 1.2 dS·m-1, 20±2°C) was supplied by nutrient film technique method. In ‘Cheongchima’ lettuce, fresh and dry weights at 4 weeks after treatment were highest in DR 100% HL with no significant difference with DR 75% HL and DR 50% HL. Leaf number, leaf area, and leaf thickness represented by the reciprocal of specific leaf area were largest in plants grown under HL of DR 100%, 75% and 50% for 4 weeks. Light use efficiency(LUE) was higher under pulsed light than continuous light irrespective of PPFD. LUE under DR 25% HL was highest and LUE under DR 75% HL and DR 50% HL was higher than that under DR 100% HL. In ‘Jeokchima’, fresh and dry weights at 4 weeks after treatment were largest under DR 100% HL and second-largest under DR 100% LL, DR 75% HL, and DR 50% HL. LUE in was higher under pulsed light than continuous light similarly to ‘Cheongchima’. Photosynthetic rate was proportionally increased to integrated PPFD rather than DR in both cultivars. These results will be utilized for energy saving in the closed plant factory system using LED as a light source.
