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생물환경조절학회지 KCI 등재 Journal of Bio-Environment Control

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권호

Vol.18 No.1 (2009년 3월) 12

1.
2009.03 구독 인증기관 무료, 개인회원 유료
장미 생산농가의 대부분은 겨울철 난방비가 생산비의 가장 큰 몫을 차지한다. 요즘과 같은 고유가 시대에 농가의 부담을 줄이기 위하여 난방비 절감율이 높은 난방시스템에 대한 연구를 수행하였다. 복사열을 이용한 적외선 등 난방의 경우 식물체와 같은 물체를 먼저 가열하여 주변의 기온이 올리는 방식으로 빠르게 온도를 높일 수 있고 경유를 이용한 난방방식에 비해 비용이 절감되는 장점이 있다. 농가에 설치된 나노탄소 섬유 적외선 등 난방시스템의 현지조사를 실시하여 난방효과 및 난방비 절감율을 분석하고, 나노탄소섬유 적외선 등 난방시스템과 전기히터 난방시스템에서 생산된 '오렌지 플레쉬' 장미의 생육과 절화수명을 조사하였다. 나노탄소섬유 적외선 등의 경우 온실 내부 공기 설정온도가 20℃인 경우 식물체 온도는 1~2℃정도 더 높게 나타났을 뿐만 아니라 베드와 근권부 온도는 17~19℃ 정도로 유지하는 등 우수한 난방의 효과를 알 수 있었고, 전기히터 난방시스템과 온수보일러 난방시스템의 추정 난방비를 비교한 결과 난방비 절감 효과가 아주 높게 나타났다. 장미의 생육을 조사한 결과 전기히터 난방시스템에서 생육한 장미와 차이가 없었으며 화색이나 염색의 발현이 더 좋았다. 절화수명에서는 나노탄소섬유 적외선 등에서 생육한 장미가 생체중과 수분 흡수량이 높아 다소 더 길어진 절화수명을 뒷받침 해 주었다.
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2.
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참외 하우스 피복필름 장기사용을 위하여 필름두께, 적외선 흡수율, 자외선 투과율이 다른 Polyolefin ilm(일본산, J-1, J-2, J-3)을 2006년 1월 16일 피복하여 3년 사용한 처리구와 한국의 참외 재배농가에서 관행으로 사용하는 Polyethylene film(K-1)을 2008년 1월 16일 피복하여 1년 사용한 처리구를 대조구로 설치하여 피복필름의 장기사용 가능성을 검토한 결과, 보온성은 J-2 처리구에서 가장 높았고 J-3, J-1 순이었으며, 초기생육도 J-2 처리구에서 가장 좋았다. 개화 및 수확소요일수는 K-1 처리구에 비하여 J-2처리구에서 10일 정도 단축되었다. 과피의 색도 및 당도는 K-1에 비하여 J-3, J-1, J-2처리구에서 다소 높은 경향이었고 상품과 수량은 J-2, J-1, J-3 처리구 순으로 높았다.
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3.
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본 연구는 묘의 생육을 최대화하기 위하여 생육 단계를 임의로 구분하고 각 단계 별 적정 환경 조건을 확립함에 목적을 두었다. 생육 단계는 총 20일의 배양기간을 6일(1단계), 7일(2단계), 7일(3단계)의 3단계로 구분하였다. 첫 번째 단계는 활착기로서 환경 처리 별 생육에 큰 차이가 나타나지 않았다. 높은 환경 조건에 의한 잎의 장해를 고려하였을 때, 80μmmol·m-2·s-1 의 PPFD 및 대기 중의 CO2 농도가 적합하였다. 두 번째 단계에서는 PPFD 및 CO2 조건이 높아짐에 따라 건물 중을 중심으로 부분적으로 향상되었다. 에너지 효율과 생육을 고려할 때, 160μmmol·m-2·s-1 의 PPFD와 700μmmol·mol-1의 CO2가 적합할 것으로 생각되었다. 세 번째 단계에서는 PPFD 및 CO2 농도가 높아짐에 따라 유의적으로 생육이 향상되었으며, 잎 및 마디의 발달상태도 현저히 향상되었다. 따라서 보다 적극적으로 생육증진을 고려할 때, 320μmmol·m-2·s-1 PPFD와 1800μmol·mol-1의 CO2가 적합할 것으로 생각되었다. 생육 단계별 환경 조절은 초기단계에 상대적으로 낮은 조건을 유지하고 후기단계에서 충분한 조건을 제공함으로써 건전한 묘를 생산할 수 있고 에너지 및 물질의 투입량을 절약할 수 있다.
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4.
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이전 실험에서 결정된 생육 단계별 최적 환경조건을 평가하기 위한 4가지 처리는 다음과 같았다: 생육 단계별 최적 환경 조건을 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic optimum condition with growth stage (POG)), 생육 단계별 평균 광합성 광량자속 밀도(photosynthetic photon flux density(PPFD))와 CO2 농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with average PPFD and CO2 of POG(PCA)), 생육 단계별 최대 PPFD와 CO2농도를 사용한 광독립 영양배양(photoautotrophic constant condition with maximum PPFD and CO2 of POG(PCM)) 그리고 대조군으로 3%의 당을 포함한 광혼합 영양배양(photomixotrophic conventional condition with 3% sucrose(PMC)). 실험 결과 각 생육 단계별 환경제어(POG)는 기내에서 배양된 감자 소식물체의 모든 생육 관련 항목에서 유의적 증진을 유도하였다. 또한 단위 건물중 당 소비된 전력과 CO2는 모든 처리 중 POG에서 가장 낮았다. 기외 이식 이후에도 POG에서 생산된 감자 묘는 PMC에서 자란 감자 묘와 전체적으로 큰 차이 없이 왕성한 생육을 유지하였다. 특히 POC는 기존 광혼합 영양방식(PCM)과 비교했을 때 기외 이식전과 이식 후 20일째 각각 4.7배와 3.8배 높은 건물중을 기록하였다. 따라서 POG와 같은 생육 단계별 환경 조절을 통한 광독립 영양 미세 증식 방법은 에너지 절감 효과와 함께 무균의 건강한 감자 묘의 생산에 효과적이었다.
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5.
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딸기 재배용 온실 내 재배 벤치에서 생산량을 높이기 위하여 벤치 주위에서 이산화탄소를 공급하는 경우 환기 등에 의한 풍속으로 인하여 작물 주변의 적정가스 농도가 유지되지 못하는 현상이 발생한다. 본 연구에서는 이산화탄소를 보존시키고자 벤치 주변에 방풍막을 설치하는 방안에 대하여 분석하였다. 온실 내 벤치와 방풍막을 2차원 CFD 시뮬레이션으로 모델링하고 온실 내 공기의 풍속과 이산화탄소의 공급을 구현하여 보존되는 이산화탄소의 농도 분포를 살펴보았다. 또한 이를 통하여 설계한 온실의 환경조건에서의 적정한 방풍막 설치 높이를 제안하고자 하였다. 시뮬레이션에서 구현한 온실 내 풍속조건은 0.5, 1.0, 1.5 m/s이고, 방풍막의 높이는 미설치, 0.15, 0.30 m이고, 각 조건에서의 이산화탄소 농도를 측정하였다. 설계상의 편의와 시뮬레이션의 간소화를 위하여 벤치위의 작물은 없는 것으로 가정하였다. 일반적인 온실 내의 풍속 조건은 1.0 m/s로, 시뮬레이션 결과 이 때 벤치 위에서의 평균 이산화탄소 농도는 방풍막 미설치 시 420 ppm, 방풍막 설치 높이 0.15 m일 때 580 ppm, 0.30 m일 때 653 ppm으로 나타났다 딸기의 최대 생산량을 위한 적정 생육 이산화탄소 농도가 600~800ppm 정도인 것을 고려하여, 이와 같은 환경조건에서의 방풍막의 설치 높이는 0.30m가 적당할 것으로 판단하였으나 이산화탄소 공급조건, 작물의 배치 등의 조건변화에 따른 상황에서의 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이다. 이처럼 방풍막의 설치가 온실 내에 시비한 이산화탄소를 작물 주변에 머무르게 하는 효과가 상당함을 알 수 있었으며, 설계한 환경조건에서 작물별로 적정한 수준의 이산화탄소량이 공급되고 있는지를 판단하기 위하여 CFD 기술이 이용될 수가 있음을 보였다.
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6.
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본 연구는 딸기 배양액의 NO3-N와 NH4-N의 비율을 달리하여 '장희(章姬)' 딸기의 생육, 수량 및 과실의 품질, 그리고 양이온 흡수에 미치는 영향을 알아보고자 수행하였다. NO3-N와 NH4-N의 비율은 5.5:0, 4.0:1.5, 3.0:2.5me·L-1로 조절하였다. 실험기간 동안 배양액내의 NH4-N의 비율이 높아질수록 pH가 낮았으며, EC는 전 실험기간 동안 0.8~1.0dS·m-1로 4월 이후에 5.5:0 처리구가 다른 처리구보다 약간 낮았으나 그 외에는 처리구 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다. NO3-N:NH4-N를 3.0:2.5로 NH4-N의 비율을 높여도 양이온의 흡수에 길항증상이 나타나지 않았다. 딸기의 엽병장과 엽폭은 NO3-N의 단독 처리구 보다 NO3-N:NH4-N이 4.0:1.5와 3.0:2.5인 처리구에서 더 길어졌다. NO3-N:NH4-N이 4.0:1.5와 3.0:2.5 처리구 간에는 유의한 차이가 없었다. 과장, 과경, 과중, 당도는 NO3-N와 NH4-N비율 차이에 따른 통계적인 유의차가 인정되지 않았다. 주당 과실 수량은 NO3-N:NH4-N 4.0:1.5의 처리구에서 가장 낮았으며, 나머지 두 처리간에는 유의한 차이가 없었다. 실험 기간 동안 이상과는 전혀 발생하지 않았다.
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7.
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침엽수종인 소나무(Pinus densiflora)와 비자나무(Torreya nucifera), 활엽수종인 상수리나무(Quercus acutissina)와 들메나무(Fraxinus mandshurica)를 대상으로 수경 재배를 이용한 우량 용기묘 생산 시 'Sonneveld' 배양액의 적정 농도를 구명하기 위해 수행하였다. 배양액의 공급 농도에 따른 소나무(0-0)의 생체중, 수고 및 원줄기 직경은 모두 높은 농도일수록 높은 경향을 나타내며 3.0배액에서 가장 높았다. 비자나무(1-1)의 생체중은 1.5배액과 3.배액에서 많이 증가하였고 수고와 원줄기 직경은 1.5 배액에서 가장 많이 증가하였다. 상수리나무(0-0)의 생체중은 2.0배액에서 가장 무거웠고 1.0배액에서 가장 가벼웠다. 수고와 건물중은 모두 2.0배액과 3.0배액에서 좋았고, 원줄기 직경과 엽록소 함량은 2.0배액에서 좋았다. 또한 광합성은 1.5배액과 2.0배액에서 활발하였다. 들메나무(1-1)의 생체중, 수고 및 원줄기 직경은 0.5배액에서 가장 많이 증가하였고, 엽록소 함량과 광합성은 0.5배액과 2.0배액에서 좋았다. 그리고 대부분의 생육 특성은 3.0배액에서 저조하였다.
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양파의 재배 지역 확대 및 재포 기간을 단축하고자 동절기 플러그 육묘를 통한 춘파재배를 위한 품종별 생육 특성과 수량, 저장성을 검토하였다. 중부지방의 평지에서 양파를 춘파재배한 결과 품종별로 육묘시의 생육차이가 수확시의 생육이나 수량에는 큰 영향을 미치지 못하였다. 수량은 도복시기가 관련 있어 구비대가 6월 말 정도로 다소 늦게 이루어지는 경우가 충분한 구비대로 수량이 증가하는 경향을 보였다. 품종에 따른 도복시기는 '천주대고(Cheonjudaego)' 등의 품종들은 6월 말이 지나도 도복이 이루어지지 않아 중부지방 평지에서 춘파 양파 재배 시 도복시기에 따른 품종선택에 대한 고려가 필요하다. 구중은 '센슈추쿠키(Senshuchukooki)', '아톰(Atom)', '하이볼EX(Hiball EX)'등이 컸으나 '와세소닉(Wase sonic)' 같은 품종과는 차이가 컸다. 그러나 수량은 구중 이외에 상품성에 의해서 수량이 결정되어, 비교적 구중이 무겁고 상품성이 좋았던 '아톰(Atom)', '에이스(Ace)', '럭키(Lucky)', 'OP' 등이 경우가 전체적인 상품수량에서 좋은 경향을 나타내었다. 춘파재배한 양파를 3개월간 처장한 경우 상품률이 '에이스(Ace)'의 93%에서 '와세 소닉(Wase sonic)'의 13%까지 품종에 따른 차이가 컸는데, 도복시기가 빠른 품종들이 저장성이 낮게 나타나는 경향을 보였다. 이러한 결과로 볼 때, 양파 평지 춘파재배를 할 경우 도복이 빠른 품종을 피해서 재배하는 것이 유리하나 계절적인 특성을 고려하여 도복이 너무 늦게 되는 품종도 피해야 할 것으로 생각된다. 일반적으로 생산되는 대부분의 양파는 바로 창고에 입고하여 저장되어 이용되나, 평지의 춘파 양과는 재배목적을 뚜렷이 하여 수확과 동시에 이용하는 것이 바람직할 것으로 생각한다.
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9.
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나물로 이용되는 방아풀, 쑥부쟁이 및 씀바귀의 효율적인 건조방법을 구명하고자 건조방법을 달리하여 건조한 후 메탄올을 용매로 한 추출액 1,000mg·L-1 생리활성을 조사하였다. 총 페놀 함량은 방아풀과 쑥부쟁이는 동결건조 한 것에서 각각 65.1 및 60.2mg·L-1로, 씀바귀는 오븐에서 건조한 것에서 51.2mg·L-1로 가장 많았다. 총 플라보노이드 함량은 방아풀은 오븐건조 처리구에서 70.6mg·L-1로, 쑥부쟁이와 씀바귀는 동결건조 처리구에서 각각 53.9 및 35.8mg·L-1로 가장 많았다. 전자 공여능은 방아물의 경우동결건조 한 것에서 78.8%로 가장 높았으며, 쑥부쟁이는 89.8~90.9%로 유의성을 나타내지 않았다. 씀바귀 추출물의 전자 공여능은 오븐으로 건조한 것(91.9%), 자연건조 한 것(91.0%), 동결건조 한 것(90.9%) 순으로 높았다. 아질산염 소거능은 방아풀과 쑥부쟁이는 자연건조 한 것에서 각각 73.3및 78.2%로 높았으며, 씀바귀는 동결건조 한 것에서 75.1%로 가장 높았다.
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10.
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곰취(Ligularia fischeri)의 이용성을 높이데 필요한 기초자료를 확보하고자 메탄올을 용매로 하여 추출 온도 및 시간에 따른 생리활성 효과를 조사하였다. 곰취 메탄올추출물 1,000mg·L-1에 함유된 총 페놀함량, 총플라보노이드 함량은 각각 75.8-297.7mg·L-1 and 45.6-173.6mg·L-1이었다. 추출온도와 시간은 총 페놀함량, 총 플라보노이드 함량, 전자공여 능 의 경우 95℃에서 6시간 동안 추출했을 때 가장 좋았다. 그러나 아질산염 소거능은 75℃에서 12시간 추출한 것에서 97.4%로 가장 높게 나타났다. 곰취 메탄을 추출물 200mg·L-1 및 400mg·L-1 농도는 각각 폐암과 위암세포 증식을 90% 이상 억제시켰다. 따라서 곰취는 높은 생리활성 기능을 나타내는 채소로 나타났으며, 곰취를 가공품으로 이용하기 위해 메탄올로 추출할 때는 95℃에서 6시간 정도 하는 것이 좋을 것으로 생각되었다.
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11.
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본 연구는 난지형 마늘의 주아재배를 통한 우량종구 생산을 위하여 주아크기, 파종시기, 재식거리 시험을 실시하였다. 남도마늘 주아는 클수록 출현이 빠르며 엽수, 엽폭, 초장의 신장이 좋은 편이며 단구크기도 커졌으나 단구형성율은 떨어졌다. 특히 단구형성율은 남도마늘 주아 0.1g처리구에서 높았으며 주아 크기가 클수록 낮아졌다. 대서마늘 주아는 남도마늘 주아에 비해 발아와 생육이 빠른 편이나 단구형성율이 낮고 단구크기가 작았다. 대주아 파종간격에 따른 생육은 파종간격이 넓을수록 엽수가 많고 엽폭도 넓었으며 구크기와 인편크기도 커졌으나 처리에 관계없이 단구형성율은 현저히 떨어졌으며 분구된 인편중 10×15cm처리구에서 3g이상 인편이 많고 경제성도 있어서 대주아를 이용한 인편 생산가능성이 있었다. 남도마늘 주아의 경우 9월 11일 파종구에서 수확주율, 단구형성율, 수량이 가장 많았다. 대서마늘의 경우 주아파종시기가 늦어질수록 수확주율이 많았지만 단구크기는 작아졌으며 단구형성율은 처리에 관계없이 낮아서 제주지역에서 재배는 적합하지 않았다.
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치콘 생산을 위한 종근의 연화 재배 시 잎 제거 정도(잎의 길이, 겉잎 제거)에 따른 치콘의 생육 특성과 식품적 가치를 비교하고자 수행하였다. 남겨진 잎의 길이에 따른 치콘은 1cm와 2cm길이로 남긴 처리에서 길었을 뿐 다른 특성에서는 유의한 차이를 나타내지 않았다. 수분 함량은 4m 길이, 비타민 C 함량은 1cm길이로 남긴 처리에서 높았다. 겉잎 제거 정도에 따라서는 완전히 제거한 처리에서 생체중과 건물중이 가장 무거웠으나, 초장, 초경, 경도등 대부분의 특성은 유의한 차이를 나타내지 않았다. 비타민 C함량은 겉잎의 제거 효과를 나타내었다. 이상의 결과를 관행적 방법과 비교하면 치콘 생산을 위한 종근의 연화 재배 시 관행적 처리 외에 추가적인 잎 제거 처리는 크게 영향을 주지 않는 것으로 생각되었다.
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