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생물환경조절학회지 KCI 등재 Journal of Bio-Environment Control

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권호

Vol.14 No.3 (2005년 9월) 13

1.
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저장전 고온처리(38˚, 48시간)는 참외의 당도, 산도, 비타민 C의 함량과 α-tocopherol 활성을 높였으며, 3℃의 MA저장중 생체중 감소 이산화탄소, 에틸렌그리고 아세트알데히드 발생량을 낮게 유지시켰다. 또한 저장후 외관상 품질, 경도, 당도, 산도, 비타민 C, α-tocopherol 활성 등 내적품질이 고온처리한 참외에서 높은 수준을 유지하였는데 특히 저온장해정도를 알 수 있는 이온용 출량이 고온처리구에서 낮아 수확후 고온처리로 저온장해가 완화되었음을 알 수 있었다. 고온처리를 하지 않은 대조구는 저장 25일부터 Alternaria rot이 발견되었으나 고온처리구는 저장 종료일인 39일까지 부패가 발견되지 않았으며 외관상 품질에 대한 저장일수로 세운 회귀식에 의하면 저장수명이 고온처리구에서 8일 이상 연장되었다. 참외의 경우 저장전 38℃의 낮은 고온에서 장시간 열처리를 함으로써 살균효과 저온장해 완화효과와 더불어 수명연장까지 얻을 수 있었다.
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2.
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케일 잎의 내적 품질 중 비타민 C, 질산염, P, Ca, Mg, Fe 함량은 기존의 보고와 유사하였고, 이중 채소 품질로서 가장 큰 관심이 되고 있는 질산염은 100g 생체 중 139~429 mg으로 나타났으며, 비타민 C 함량은 역시 생체 100g당 106~203 mg으로 나타났다. 상대적 엽록소 함량과 케일 잎의 내적품질과 엽색과의 관계를 분석해 본 결과 상대적 엽록소와 b 수치가 내적 품질 중 질산염, 마그네슘, 철과 같은 엽록소와 관계 깊은 요인, 그리고 비타민 C 함량과 높은 상관관계를 보였다. 이 중 질산염 함량은 상대적 엽록소 함량과 r = 0.910** (질산염 함량 =5.907** 상대적 엽록소 함량 + 21.55), 그리고 b 수치와는 r = -0.901**의 고도의 음의 상관관계를 나타내었다. 비타민 C 함량도 상대적 엽록소와 r = -0.858**의 고도의 상관관계를 보였다. 내적 품질간의 상관관계에서는 질산염 함량이 적을수록 비타민 C함량이 높아져 r = -0.795**의 고도의 음의 상관관계를 보였다. 따라서 재배중 비파괴적인 상대적 엽록소 측정으로 케일 잎의 질산염 등의 내적 품질의 예측이 가능하며 이를 통한 시비관리로 보건적 가치가 높은 저 질산염, 고 비타민 C의 케일생산이 가능해 질 것이라 생각된다.
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3.
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칼랑코에 단일처리전의 유묘기의 목표는 초장이 짧고 건실하며 분지수가 많은 식물체를 생산하는 것이다. 광과 양분조건은 어린 식물의 생육과 품질에 직접적으로 영향을 준다. 본 연구는 이 시기에 배양액농도와 광강도가 생육과 양분흡수에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 2조건의 적산일사량(15.8, 7.9 mol·m-2·d-1, PPF)과 3조건의 배양액농도(EC 0.8, 1.6, 2.4 dS·m-1) 처리를 하였다. 칼랑코에 유묘의 생육조사 결과, 광도가 높을수록 엽면적, 생체중, 건물중이 크게 나타났고 분지가 많이 발생하였다. 이러한 경향은 EC 1.6 dS·m-1 이상에서 현저하였다. 초장은 광강도가 낮을수록 컸다. 배양액의 EC 감소분은 배양액의 농도가 증가함에 따라 커지는 경향을 보였다. 생육 단계의 진전에 따른 양분흡수는 광도와 배양액 농도(EC)가 높을수록 많아지는 경향을 나타냈다. 실험기간 중 NO3-N, P, K, Ca은 대체로 고광도에서 저광도보다 많이 흡수되었다. 칼랑코에 유묘기 재배 시, 적정 엽면적, 생체중, 분지수, 초장을 얻고, 식물체의 적절한 양분흡수를 위해서는 고광도 시 배양액 농도를 EC 1.6 dS·m-1이상으로 관리하는 것이 적절하였고 저광도 시 배양액 농도를 EC 0.8 dS·m-1 관리하는 것이 적절하였다. 본 연구결과에서 광도에 따라 배양액 내의 각 무기양분의 농도를 다르게 관리해야 함을 확인하였다.
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4.
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가을철 수경재배에 알맞은 품종을 선발하기 위해 19개 품종을 대상으로 선발 실험을 하였고 그 중 가장 우수한 '아트라스'를 대상으로 생육 및 수량 실험을 수행하였다. 선발 실험결과 직립형태이면서 발아율 90%이상, 초장이 25cm 내외인 '아트라스'와 '딤플'이 가장 좋았고, 발아율은 다소 떨어지지만 '마호로바'도 비교적 우수한 생육을 보여 수출용 품종으로 적합하였고, 직립형태 중 초장이 20cm 정도인 '프리미엄'과 '플라톤' 품종은 내수용으로 적합한 품종으로 생각되었다. 정식시 재식거리를 12×9 cm, 12×11 cm, 12×13 cm, 12×15 cm로 하여 '아트라스'를 재배한 결과 초장 등 엽 생육은 처리간 유의성은 없었다. 재식거리에 따른 초장의 차이는 12×11 cm가 24.1 cm, 12×13 cm가 21.5cm, 12×15 cm가 21.2cm에 비해 재식거리가 넓어짐에 따라 감소되었다. 한편 지상부의 생체중은 재식거리가 넓어질수록 증가되었으며, 1개체의 무게는 12×9 cm의 7.3g에 비해 12×11 cm, 12×13 cm, 12×15 cm이 각각 10.7g으로 46% 컸으며, 정식 1홀당 생체중도 재식거리가 넓을수록 증가되어 12×9 cm의 20.2g에 비해 12×11 cm에서 33.8g, 12×13 cm에서 29.7g, 12×15 cm에서 26.9g으로 각각 67~33% 증가되어 수량에 영향을 미쳤다. 수량은 12×11 cm가 14,890kg·ha-1으로 12×9cm의 8,900kg·ha-1에 비해 67%증가되었다. 따라서 가을철 시금치 수경 재배시 안정 생산을 위한 재식거리는 12×11 cm라고 생각되어 진다.
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5.
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표고버섯의 생육과 품질은 환경요인에 직접적인 영향을 받기 때문에, 시설재배에서는 생육과 품질을 향상시키기 위해서 적절한 환경조절이 필요하다. 본 연구에서는 시설재배 하에서 야간 기온(무처리, 5~11℃, 12~18℃), 주간 상대습도(무처리, 6시간 및 12시간 가습), 풍속(무처리, 풍속 6시간 및 12시간 유지)에 대하여 버섯의 생체중, 건물중, 함수율, 갓의 직경, 두께, 착색도, 균병의 직경, 길이를 측정하였다. 야간 온도가 낮을수록 품질이 향상되었고, 생체중을 고려할 경우에 최저온도는 최저 생육온도 3℃이상 8℃ 이하가 적절하였다. 주간에 상대습도 (70~80%)를 계속 유지시키면 생체중은 증가하지만, 고품질을 얻기 위해서는 50%정도가 적절하였다. 6시간 이상의 평균 풍속(1~2 m·s-1) 처리구에서 생육과 품질이 양호하였고, 12시간 지속될 경우, 증발에 의하여 생체중은 감소하였으나, L값이 높은 것으로 나타났다. 표고버섯의 수량과 품질을 동시에 향상시키는 것은 쉽지 않지만, 수량과 품질에 관여하는 환경요인과의 관계를 분석함으로서 최적의 방법을 모색할 수 있을 것으로 판단된다.
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6.
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길이 40m,폭 5.5m의 단일피복 구조의 8연동 무가온하우스 상단부에 설계적설심 19.1 cm의 눈이 쌓인다는 조건과 시설 측면으로 설계풍속 36.6 m·s-1의 바람이 분다는 조건 그리고 참고자료로 활용하기 위해 적용한 최대적설심 37.8cm의 눈이 쌓인다는 조건과 순간최대풍속 60.0 m·s-1의 강풍이 분다는 조건에서 유동 및 구조강도 해석을 수행하였다. 적설하중 조건에서는 설계적설심 19.1 cm와 최대적설심 37.8cm에서 파이프에 걸리는 최대응력이 각각 53.8 N·mm-2과 107 N·mm-2으로 재료의 허용응력 보다 작은 것으로 나타나 안전한 것으로 분석되었으나, 설계풍속 36.6 m·s-1와 순간최대풍속 60.0 m·s-1의 풍하중 조건에서는 파이프에 걸리는 최대응력이 각각 250 N·mm-2과 672 N·mm-2으로 재료의 허용응력을 모두 초과하여 플라스틱하우스가 불안전한 것으로 분석되었다.
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7.
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Experiments were carried out to develop an optimal nutrient solution for the single-stemmed rose (Rosa hybrida L.) 'Red velvet' in a closed aeroponic system. Plants were grown in 1/3, 1/2, 1, or 3/2 strength of the nutrient solution of National Horticultural Research Station in Japan (NHRS). Significantly less changes of pH and EC (dS·m-1) in the drainage were observed in 1/2 strength treatment as compared to other treatments. The NO3-N, K, Ca, and Mg concentrations in the drainage solution of 1/2 strength treatment were maintained at optimal levels. These results indicated that the rose uptakes of both nutrients and water was more stable than those in other concentration. The concentration of macronutrients in nutrient solution were adjusted based on the ratio of nutrient:water (n/w) taken up by plants grown in the 1/2 strength solution. The composition of the new solution (classified the University of Seoul (UOS) solution) was as follow; NO3-N 8.8, NH4-N 0.67, P 2.0, K 4.8, Ca 4.0, Mg 2.0 me·L-1. To further evaluate new solution on crop growth, the rose 'Red Velvet' was grown again in l/2, 1, and 2 strength UOS solution to compare with 1.0 strength PBG (proefstion voor bloemisterij en glasgroenpe) solution. Overall the plant growth, including the stem length and number of five-leaflet leaves was higher in 1.0 strength of UOS solution than other treatments. Results presented in this study indicate that the nutrients in the UOS solution are well balanced for the single-stemmed rose in the closed aeroponic system.
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8.
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본 연구는 혼합상토의 보수성 증가를 위하여 polyacrylamide 고흡수성 수지 Stocksorb C를 혼합할 경우 상토의 물리성에 미치는 영향을 밝히기 위하여 수행하였다. 네종류 혼합상토, 피트모쓰 + 버미큘라이트(1:1 , v/v; PV), 피트모쓰+부숙왕겨(1:1, v/v; PR), 피트모쓰+부숙톱밥(1:1, v/v; PS), 그리고 피트모쓰+부숙수피(1:1, v/v; PB)를 조제하는 과정에서 STSB를 혼합하고, 플라스틱 포트에 충전하였으며, 5주 후에 상토의 물리적 특성을 측정하였다. STSB의 혼합비율이 증가할수록 PV, PS 및 PB 상토의 공극률이 증가하여 5% 수준의 통계적인 차이가 인정되었고, 직선 또는 2차곡선회귀가 성립하여 경향을 찾을 수 있었다. STSB의 혼합비율 증가로 PS와 PB상토의 용기용수량이 뚜렷하게 증가하였으나 PV 및 PR상토에서는 STSB의 혼합비율에 따른 처리간 차이가 인정되지 않았다. 특히 STSB의 혼합은 PV PS및 PB 상토의 기상률을 뚜렷하게 증가시켜 처리간 통계적인 차이와 함께 직선 및 2차곡선회귀가 성립하여 경향이 뚜렷하였다. 고흡수성 수지의 혼합비율이 높아질수록 4.90 kPa, 9.81 kPa, 29.4 kPa및 1.5 MPa 토양 수분장력 하에서 존재하는 수분량이 많았다. 각 상토별로 29.4 kPa이나 1.5 MPa에서 존재하는 수분은 PV 혼합상토에서 적었고, PB와 PR 혼합상토에서 유사한 수준이었으며, PS 혼합상토에서 가장 많았다. 이는 고흡수성 수지의 혼합비율이 높아짐에 따라 상토가 보유하는 수분량이 증가하지만 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 수분량이 증가하지 않음을 의미한다.
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9.
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본 연구는 혼합상토에 polyacrylamide 고흡수성 수지 Stocksorb C를 혼합할 경우 혼합상토 종류별 화학성에 미치는 영향을 밝히기 위하여 수행하였다. 네종류 혼합상토, 피트모쓰+버미클라이트(PV, 1:1; v/v), 피트모쓰+부숙왕겨(PR, 1:1: v/v), 피트모쓰+부숙톱밥(PS, 1:1; v/v), 그리고 피트모쓰+부숙수피(PB, 1:1; v/v)를 조제하는 과정에서 STSB를 혼합하고 5주 후에 측정한 상토의 pH는 모두 7.04~7.30 범위에 포함되어 너무 높았다. STBS의 혼합량이 많아질수록 전기전도도도 상승하였고, 네 종류 상토에서 처리 간 통계적인 차이와 함께 직선 및 2차곡선회귀가 성립하여 경향을 찾을 수 있었다. STBS의 혼합량이 많아질수록 상토의 NH4+-N, NO3--N, PO4-P3-, K+, Ca2+ 및 Mg2+ 농도가 높아졌다. 그러나 PS 상토에서는 다른 세 종류 상토에서 보다 상대적인 NO3--N의 농도가 낮았다. STSB의 혼합비율이 증가함에 따라 PV, PR 및 PS 상토에서의 Fe2+ 농도가 높아졌으나, PB 상토에서는 경향을 찾을 수 없었다. 또한 PS 상토에서의 Fe2+, Mn2+, Cu2+ 및 Zn2+ 농도가 다른 세 종류 상토에서 보다 높았다.
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본 연구는 상토의 보수성 증가를 위하여 혼합되는 acrylamide 계통 고흡수성 수지인 Stocksorb C(STSB)의 수분 흡수 특성, 수분 흡수에 영향을 미치는 각종 무기염의 종류 및 농도, STSB가 침지된 외부용액속의 무기염 농도 변화를 구명하고자 수행하였다. STSB의 수분 흡수량은 증류수에 침지한 경우 약 180 mL·g-1였다. 1가의 양이온을 포함한 염인 KH2PO4, KNO3 또는 (NH4)2SO4를 용해시킨 용액의 농도가 높아질수록 흡수량이 저하되었으나 세 종류 양이온의 종류에 따른 차이는 크지 않았다. Ca(NO3)2·4H2O 다양한 농도로 용해시킨 용액 속에 STSB를 침지시킨 경우 수분흡수능 저하가 심하여 20 meq·L-1Ca(NO3)2·4H2O 용액에서 약 25 mL·g-1 수분을 흡수하였다. Mg(NO3)2·6H2O나 MgSO4·7H2O를 용해시킨 용액의 농도가 높아질수록 수분 흡수량이 심하게 저하하였고, 1가의 양이온이 포함된 염을 용해시킨 용액에서보다 그 정도가 심하였다. 그러나 요소의 농도를 증가시킨 용액에서의 수분 흡수량은 저하되지 않았다. 침지전 Hoagland용액의 농도가 높거나, 침지시간이 길어질수록 STSB를 침지시킨 용액에서의 K+및 NH4+-N의 농도가 점차 높아졌다. Hoagland 용액의 희석배수와 무관하게 침지시간이 길어질수록 외부용액의 NO3--N, H2PO4- 및 SO4-2 농도가 약간 상승하였고, 24시간 경과 후 각각 5,300, 250 및 1,500 mg·L-1 농도로 분석되었다.
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토마토 순환식 고형배지경 시스템에서 생육단계별 작물의 양분 흡수율을 밝히고 최적 배양액을 개발하고자 일본야채시험장 표준액(NO3-N 16.0, NH4-N 1.3, PO4-P 4.0, K 8.0, Ca 8.0, Hg 4.0 me·L-1)을 1/2, 1 및 2배액의 3수준 농도로 조성하여 실험을 수행하였다. 생육초기와 후기 모두 1/2배액 처리에서 생육이 양호하고, 근권 내 pH와 EC의 변화도 적었으며, 식물체내 무기이온 함량도 적정치로 나타났다. 따라서 생육단계별 양·수분 흡수(n/w)율에 의해 개발된 토마토 순환식 배양액 조성은 생육초기에는 NO3-N, PO4-p, K, Ca, Mg 및 SO4-S 농도가 각각 7.1, 2.1, 4.0, 3.1, 1.2 및 1.2 me·L-1, 생육후기에는 각각 6.5, 2.3, 3.4, 3.1, 1.1 및 1.1 me·L-1로 나타났다. 개발된 배양액의 적합성 검정을 위하여 네델란드 온실작물연구소의 순환식 PTG(Proefstation voor tuinbouw onder glas te Naaldwijk) 배양액으로 비교 실험을 하였다 초기 생육은 PTG와 WU 배양액의 2배액 처리에서, 후기 생육은 WU 2배액 처리에서 가장 좋았다. 정식 후 72일째까지의 수량은 WU 2배액 처리에서 가장 높았으며, 배꼽썩음과는 PTG와 WU 배양액의 모든 농도에서 나타났다. WU 2배액의 EC와 pH변화는 재배되는 동안 안정적이었다. 생육이 높았던 WU 2배액의 식물체내 무기성분 함량 N과 P 함량이 높음에 따라 배양액 조성시 N, P 함량을 낮추어 공급하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
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고품질 분화생산을 위한 저면관수 시스템인 C-형강 매트재배 시 수용성 비료와 완효성 비료의 농도에 따른 카네이션의 생육을 연구하기 위하여 본 실험을 수행하였다. 수용성 비료를 0.8~1.0 g·L-1 처리한 T08 처리구에서 생체중, 건물중, 엽수, 엽면적, 초장, 분지수의 생육량에서 가장 양호하였다. 생체중, 건물중, 및 초장의 증가에 있어서 증가량에서의 차이는 있었지만 생육 60일을 전후로 비료의 종류에 관계없이 증가량이 늘어났다. 특히 총 엽면적은 경우 생육 90일을 전후로 증가가 완만해지는 경향을 나타내었다. 이 결과를 통하여 C-형강 매트 재배시스템에서 분화용 카네이션을 재배할 경우 수용성 비료를 공급하는 것이 완효성 비료를 공급하는 것보다 효과적인 것으로 나타났고, 수용성 비료의 농도는 0.8~1.0 g·L-1이 카네이션의 재배에 적정한 농도로 판명 되었다.
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본고에서는 우주에서 장기간에 걸쳐 임무를 수행하는 인간의 생명지원을 목적으로 CELSS를 이용한 식물생산, 물과 공기의 정화 및 재생, 폐기물 처리 등을 위한 공학적 접근을 검토하였다. 이러한 공학적 접근에는 미소중력 또는 저압과 같은 우주 환경에 적용 가능한 폐쇄형 식물생산 시스템, 물질 순환, 물의 재생, 폐기물의 처리, 미량 유해가스의 제거, 조명, 배양액의 공급 등이 포함된다. 우주에서 재배 가능한 작물의 선택 기준으로 높은 생산성, 식용성, 소화성, 조리성, 자동화 가능성, 짧은 줄기, 높은 증산속도 등이 제기되고 있다. 화성 표면에서의 낮은 압력은 작물 생산용 온실을 설계할 때 주요 장애물에 해당한다. 때문에 저압하에서 식물 재배가 가능한 팽창식 온실의 개발에 관심이 집중되고 있다. 팽창식 온실의 구조, 내부 압력, 자재, 조명 방식, 방사선 차폐 등은 주요 설계 인자에 해당한다. 팽창식 온실 내의 낮은 압력은 구조물의 질량과 가스의 누출속도를 줄일 수 있다. 저압 조건에서는 증산속도가 급격하게 증가하여 식물의 수분요구도가 높게 나타난다. 증산 또는 수경재배시스템으로부터의 증발에 의해서 수분이 대기 중으로 방출될 때 증기압이 증가한다. 저압 조건에 있는 폐쇄계에서는 증기압의 변화가 전체 압력에 커다란 영향을 미친다. 그러므로 저압 조건의 수경재배시스템은 누수로 인하여 기화되는 수분 손실을 줄이기 위해서 고도로 밀폐되어야 한다. 또한 저압으로 유지되는 온실내의 상대습도를 높게 유지할 수 있는 환경제어 기술이 개발되어야 한다. 향후 폐쇄생태계 생명유지 시스템의 핵심 기술은 우주뿐만 아니라 지구상의 사막, 극지방 또는 해저와 같은 열악한 환경 조건에서도 생명 지원을 가능케 할 것이다.
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