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생물환경조절학회지 KCI 등재 Journal of Bio-Environment Control

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권호

Vol.23 No.2 (2014년 6월) 14

1.
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개량머루의 시기별 생육 특성을 구명하기 위하여 액아 발달, 과실 품질, 과실 조직의 해부학적 발달과정을 관찰하였다. 액아는 신초 발생부터 낙엽기까지 가지에서 마디 위치에 관계없이 괴사가 전혀 발생하지 않아 모두 충실하였다. 성숙기 과실 특성은 과립중 1.2g, 과립수 98 개 및 과방중 128.8g이었고, 당도 16.9oBrix, 적정산도 1.57%이었다. 당의 조성은 과당과 포도당이었고 성숙기의 과당과 포도당의 비는 1:1에 도달하였다. 사과산이 유기산 중에서 가장 많았으며 시기별 적정 산도의 변화가 일치하였다. 당과 산은 변색 1주전부터 급격하게 변화하였다. 배주의 퇴화는 수정 전후에 모두 발견되었고 성숙기의 과피는 1층의 epidermis와 7~10층의 hypodermis로 구성되었다.
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2.
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약용식물을 플러그 트레이를 이용하여 공정육묘를 한 연구결과는 거의 없는 실정이다. 세 종류 약용식 물 묘의 생산을 위한 기준을 마련하기 위해 플러그셀 크기가 플러그묘의 생장에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 상업용 상토가 들어있는 128, 200, 288구 플러그셀 트레이에 종자를 파종하였다. 세 종류 약용식물은 플러그 셀 크기가 커질수록 생육이 우수하였다. 하나의 플러그 트레이에서 얻어진 총 바이오 매스는 차조기와 산두근은 288구에서 가장 높았고, 참당귀는 200구에서 가장 높았다. 총 엽록소와 안토시아닌 함량을 제외한 차조기의 지상부와 지하부 생장은 128구에서 가장 우수하였다. 하지만 최대근장, 엽장, 엽폭, 엽 면적, 절간장, 뿌리 생체중, 근군형성은 200구와 288구에서 유의한 차이가 없었다. 산두근은 최대근장, 경경, 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중, 근군형성을 제외한 모든 생장에서 처리간에 유의한 차이가 없었다. 그러나 최대 근장, 경경, 엽폭, 엽면적, 지상부 생체중, 근군형성은 128구에서 가장 우수하였다. 엽록소 함량을 제외한 참당 귀의 지상부와 지하부의 모든 생장이 128구에서 우수하였다. 경제적인 부분과 총 바이오매스를 고려했을 때 차조기와 산두근은 288구에서 육묘하는 것이 좋고, 참당귀는 200구에서 육묘하는 것을 권장한다.
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3.
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개량머루의 과립 크기와 생산량을 증가시키기 위한 GA3와 TDZ 처리의 효과와 적정 처리 농도를 구명하기 위하여 본 실험을 수행하였다. GA3 처리는 모든 처리구에서 모두 과립 비대 효과를 보였으며 100과 200mg·L−1 처리구의 과립이 가장 컸다. 또한 GA3 처리구는 착립수가 증가하여 과방중이 크게 생산되었으나 당도 및 산도에 전혀 차이가 없었다. 200mg·L−1 처리구에서 과피 오염 및 탈립과 같은 약해가 발생되었다. GA3와 TDZ 혼 용 처리에서는 GA3 혹은 TDZ의 농도가 높은 처리구의 과립이 크기는 크지만 과실의 성숙이 지연되어 당도가 낮고 산도가 높은 과실이 수확되었다. GA3와 TDZ를 처리했을 때 과피 조직은 세포층수에는 변화 없이 유관속 조직까지의 길이가 증가하였다. 따라서 개량머루의 GA3 와 TDZ처리는 세포 분열에는 영향 없이 세포 크기가 증가됨으로 인해 과립 크기가 증가하였다. 개량머루는 착립이 결정되는 시기가 짧기 때문에 착립 직후 2~3회에 나누어 처리해야 착립률을 향상시킬 수 있었다. 개량 머루의 과립 비대와 착립률을 향상시키기 위해서는 GA3 100mg·L−1 이하의 단독 처리 혹은 GA3 50+TDZ 1.25mg·L−1의 혼용 처리가 적합할 것으로 판단되었고 TDZ 처리에 의해 과실의 성숙이 지연되므로 성숙과를 수확하도록 주의해야 할 것으로 생각된다.
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4.
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본 연구는 저온기 시설참외 재배 시 탄산가스 발생제(탄산솔)의 사용효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 600 m2 크기 하우스에 탄산가스 발생제(100g/1봉)를 10, 20 및 30봉을 각각 매달아 무처리와 비교하였다. 그 결과 무처리구에 비해 처리구에서 탄산가스 농도가 3.0~3.2배 정도 높았다. 그리고 무처리구에 비해 처리구에서 과중이 20.2~22.0g 더 무겁고, 태좌부 당도가 1.5~2.1oBrix 더 높았으며, 색도(a값)도 우수하였다. 또한 탄산가스 발생제 처리한 것이 무처리에 비해 발효과율 및 기형과율이 각각 2.9~3.9%, 5.4~7.3% 감소하였고, 상품과율은 8.7~10.3% 증가하였다. 10a당 상품과 수량은 무처리구의 385.8kg에 비하여 탄산가스 발생제 10, 20 및 30봉 처리 한 것이 각각 10.3%, 14.8%, 16.2% 증가하였다. 이상의 결과를 보아, 저온기 참외 시설재배시 탄산가스 발생제를 시용함으로써 탄산가스 농도가 높아져 광합성이 촉진되어 품질이 향상되고 수량이 증가한 것으로 판단되었다.
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5.
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본 연구는 기능성 산채로서 수요가 확대되고 있는 곰취를 포장에서 본격적으로 생산하는데 필요한 이식용 유묘를 생산하는 과정에서 차광처리가 반음지식물인 곰취 유묘의 초기 생장에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 실시하였다. 실험은 차광수준(전광 및 35, 50, 75, 95% 차광)을 달리하여 실시하였으며, 차광별 생장과 형태적 특성을 각각 조사하였다. 실험 결과, 곰취의 초장은 75%차광에서 17.3cm, 뿌리직경은 전광에서 2.13mm로 가장 높은 생장을 보인 것으로 조사되었다. 부위별(잎, 줄기, 뿌리) 및 전체 생체중은 모두 50% 차광에서 각각 1.784g, 1.330g, 0.791g, 3.905g으로 가장 높은 것으로 조사되었다. 건물중의 경우, 지상부(잎, 줄기)와 전체 건물중은 35% 차광에서, 뿌리는 전광에서 가장 높게 나타 났다. S/R율, 부위별(잎, 줄기, 뿌리) 및 전체 함수율은 모두 95% 차광에서 가장 높은 것으로 나타났다. 엽면적은 50% 차광에서 39.3cm2로 가장 높게 조사되었으며, SLA와 LAR은 차광 처리구에서 차광률이 높아질수록 증가하였다. 엽두께는 차광률이 높아질수록 얇아지는 경향을 보였다. 뿌리 특성에서는 95% 차광을 제외하고 전반적으로 좋은 생장을 보였으나 상대적으로 35~75% 차광에서 세근발달이 더 좋은 것으로 나타났다. 본 실험결과를 종합적으로 살펴보면, 곰취의 유묘는 50% 차광처리하여 생육하는 것이 포장 이식용 유묘 생산에 보다 효과적일 것으로 판단된다.
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6.
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본 연구는 성주지역에 적합한 참외재배용 내재해형온 실을 개발하기 위하여 참외 재배온실의 구조현황 조사, 최근 기상자료가 반영된 설계하중 산정, 온실모델 설정 및 구조안전성 분석을 수행하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다. 성주지역 참외온실의 구조적 특성을 파악하기 위하여 현장 조사한 결과, 온실의 지붕형상은 아치형이 가장 많았으며, 최근에 시공한 온실일수록 복숭아형이 많았으며 폭이 넓어지고 동고도 높아지는 추세였다. 그리고 성주지역에 가장 인접한 구미기상대의 기상자료를 이용하여 재현기간에 따른 설계풍속 및 설계적설심을 산정할 수 있는 계산식을 유도하였으며, 내재해형 온실 규격을 만족하는 재현기간 30년의 적설심은 23.7cm, 풍 속은 33.8m·s−1로 계산되었다. 이러한 성주지역의 내재해형 설계기준을 만족하는 참외재배용 단동온실 4종, 2연 동온실 및 연결온실을 각각 1종씩 총 6종의 모델을 개발하였다.
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7.
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본 연구에서는 모형실험을 통하여 다짐도 및 매입깊이에 따른 나선철항의 인발저항력을 검토하였다. 그 결과 다짐도 및 매입깊이가 증가할수록 인발저항력은 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 다짐률 85%의 지반조건에서 인발저항력은 매입깊이 25cm, 30cm, 35cm 및 40cm 별로 각각 48.9kgf, 57.9kgf, 86.2kgf 및 116.6kgf로 다른 지반조건일 때 보다 현저하게 높은 인발저항력이 나타났다. 그리고 다짐률에 따른 인발저항력은 각 매입깊이 조건별(30cm, 35cm 및 40cm)로 다짐률 75% 및 85%에서 급격하게 증가하는 유사한 경향이 나타났다. 나선철항의 인발저항력은 지반의 다짐률에 따라 상당한 차이를 보였으며 극한인발저항력의 최대값은 다짐률 85%의 지반조건 및 매입깊이 40cm에서 116.6kgf로 나타났다. 이는 나선철항의 제원을 고려해볼 때 매우 높은 것으로 판단된다. 따라서 평소 나선철항 주변 지반의 유지관리를 철저히 한다면 바람에 대한 피해를 효과적으로 경감시켜 줄 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 나선 철항은 플라스틱 필름을 고정하는 용도뿐만 아니라 온실 형태별로 개수 및 간격 등 적절한 설치방법이 제시된다면 온실의 구조적 안정성에도 기여를 할 수 있을 것으 로 예상된다. 또한 본 연구의 결과를 검토해 볼 때 온실에 나선설항의 설치시 유용한 효과를 기대하기 위해서는 매입깊이 35cm 이상 그리고 다짐률은 85%이상을 적용해야 할 것 으로 판단되며, 본 실험에서 다짐률 85%에 해당하는 모형지반의 상대밀도는 67%정도 였다.
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8.
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본 연구는 방울토마토의 MA 저장시 저장기간 연장과 품질 유지를 위한 비천공 breathable 필름 종류를 구명하고자 진행되었다. 강원도에 위치한 플라스틱 하우스에서 수경재배한 토마토를 담적색기에 수확하여 5oC, 11oC, 그리고 24oC에서 산소투과도가 각기 다른 비천공 breathable 필름(10,000; 20,000; 40,000; 60,000; 80,000; 100,000 cc/m2.day.atm)과 천공필름으로 포장하여 저장하였다. 저장 중 생체중 감소율은 세가지 온도 모두에서 모든 비천공 breathable 필름처리구에서는 0.6%미만이었으나, 천공필름은 5oC는 2.93%, 11oC는 13.29%, 그리고 24oC에서는 27.24%에 달하였다. 포장내 이산화탄소와 산소 농도를 볼 때 5oC와 11oC에서 20,000 cc 필름, 24oC에서 40,000 cc 필름이 MA 조건에 근접한 수치를 보였다. 에틸렌 농도는 산소투과도가 가장 낮은 10,000 cc에서 모든 온도에서 가장 높았다. 저장 중 외관상 품질과 최종일에 측정한 경도와 당도는 5oC와 11oC의 20,000 cc 필름, 24oC의 40,000 cc 필름이 높은 수치를 나타내었다. 그러나 산도와 비타민 C 함량은 필름처리에 대한 일정한 경향을 보이지 않았다. 이상의 결과로 보았을 때, MA 저장시 포장내 대기조성과 저장 종료일의 과실 품질 등을 비교한 결과 방울토마토는 5oC와 11oC에서 20,000 cc 필름, 24oC에서는 40,000 cc 필름이 적합하였다.
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9.
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참외 재배환경은 토양 위의 수평바닥에서 재배된 것을 수확하여야 하며, 참외가 잎으로 덮여져 있어 인식이 어렵고, 덩굴성 줄기로 인해 참외를 그립하기에도 매우 불리하다. 이러한 재배환경에 적합하도록 엔드이펙트, 머니퓰레이터, 인식장치 등의 참외 수확 로봇을 개발하였고 이를 시험하였다. 엔드이펙터는 수확물을 잡기 위한 그 립퍼와 줄기를 절단하는 커터로 구분되며, 그립퍼는 4개의 핑거가 동시에 구동하고, 커터는 2개로 전후진 동작이 되도록 설계하여 파지력과 절단력을 제어할 수 있도록 하였다. 머니퓰레이터는 중심축을 기준으로 회전을 하는 L-R형 모델에 직교 좌표형과 셔틀형 머니퓰레이터를 조합한 4축 매니플레이트 구조로 설계하였다. 인식장치는 1차 인식장치인 GVC와 2차 인식장치인 LVC를 이용하여 참외를 식별하고 그 중에서 당도나 숙도를 예측하여 선별하였다. 이 장치를 이용하여 로봇의 성능시험을 한 결과 수확시간은 평균 18.2sec/ea, 픽업율은 평균 91.4%, 손상율은 평균 8.2%, 선별율은 평균 72.6%로 나타났다.
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10.
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‘한아름’ 배는 기본적인 품종 특성이 중소과 범주에 포함되는 품종으로 재배기술의 큰 변화 없이도 고품질의 중소과 생산이 가능할 것으로 예상되는 품종이다. 따라서, 본 연구에서는 ‘한아름’ 품종을 대상으로 중소과로의 활용 가능성을 알아보고, GA 처리와 비교하여 고품질의 중소과 생산이 가능한 최저 과중 기준 설정하고자 하였다. 과실 품질인자간 상관분석 결과, 무처리구와 GA 처리구에서 공통적으로 과중과 당도, 과중과 경도가 높은 상관관계가 있어 각 처리구의 당도와 경도의 관찰을 통한 과중의 예상이 가능하였다. 또한, 당도와 경도는 소비자 선호도를 예측하는데 유용한 지표로 확인되었으며, 당도가 11.6oBx 이상, 경도가 25.6N 이하의 과실이 상품성이 높은 것으로 조사되었다. 관능평가를 통해 도출된 품질 기준을 각각 과중과의 회귀분석 결과에 적용한 결과, 무처리구는 과중 436g 이상의 과실이 당도와 경도의 품질 기준을 충족하였으며, 품질 균일도 또한 높아 436g 이상의 과실을 수확하면 고품질의 중소과 생산이 가능할 것으로 판단되었다. GA 처리구에서 당도와 경도의 품질 기준을 모두 충족시키는 최소 과중은 620g으로, 중소과 범위에서는 품질이 낮고 불균일하여 고품질의 중소과 생산을 목적으로 재배할 경우, GA 처리는 지양해야 할 것으로 판단되었다.
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본 연구는 폐쇄형 육묘 시스템에서의 파프리카 묘 생산에 적합한 재배 기간 및 암면 블록의 크기를 구명하기 위하여 수행되었다. 파프리카 종자를 세 가지 크기의 암면 블록(45 × 40 × 35, 70 × 70 × 60, 100 × 100 × 65mm)에 파종하고 형광등을 인공 광원으로 이용하는 폐쇄형 육묘 시스템에서 23, 30, 37일간 재배하였다. 또한, 온실에서 100 × 100 × 65mm의 암면 블록을 이용하여 관행 재배한 파프리카 묘를 온실 처리구로 설정하였다. 육묘 일수와 관계없이 70 × 70 × 60mm의 암면 블록에서 육묘한 파프리카 묘의 지상부, 지하부 생육 및 R/S율이 가장 높았으며, 온실에서 관행 재배한 처리구보다 폐쇄형 육묘 시스템에서 재배한 파프리카 묘의 소질이 우수하였다. 폐쇄형 육묘 시스템과 온실에서 23, 30, 37일간 재배한 파프리카 묘를 암면 슬라브에 정식하고 초기 수량을 조사하였다. 파종 후 125일의 파프리카 평균 과중은 암면 블록 크기와 육묘 일수의 영향을 거의 받지 않았으나, 단위 면적당 수량은 70 × 70 × 60와 100 × 100 × 65mm의 암면 블록을 이용하여 23일간 폐쇄형 육묘 시스템에서 재배한 처리구에서 가장 높았다. 따라서, 폐쇄형 육묘 시스템에서 파프리카 육묘 시 관행 재배보다 작은 70 × 70 × 60mm의 암면 블록을 이용하고 육묘 일수를 23일로 단축하여도 우수한 품질의 파프리카 묘를 생산할 수 있음을 확인하였다.
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12.
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감자 가공용 신품종‘새봉’의 무병주 대량생산을 위하여 microponic system에서 배양액의 농도변화가 감자 소식물체 생육에 미치는 영향을 구명하고자 수행 하였다. 조절한 감자 배양액의 농도는 EC 0.2, 0.6, 1.0, 1.4, 1.8, 14.0dS·m−1수준 이었으며 감자 조직배양묘는 생장점과 잎을 2개 포함한 1.5cm길이로 잘라 50mL 유리병(glass vial) 에 1개씩 치상하여 18일, 또는 21일간 2회에 걸쳐 하였다. 배양액량은 용기 당 2mL씩 넣고 10일 후 1 mL를 첨가 하였으며, 환경조건은 일장 16시간, 온도 23 ± 1oC, 40mmol−2·s−1의 백색 LED에서 실험 I의 배양액농도는 EC 0.2, 1.0, 14dS·m−1였으며, 실험 II의 배양액농도는 0.6, 1.0, 1.4, 1.8dS·m−1로 조정하였다. 치상 7일 후 소식물체의 생존율은 0.2dS·m−1에서 90%, 0.6dS·m−1에서 100%, 1.0dS·m−1에서 100%, 1.4dS·m−1에서 0%, 1.8dS·m−1에서 0%, 14.0dS·m−1에서 0% 이었다. 배양액의 전기전도도를 1.0dS·m−1으로 조절한 처리에서 이식 2일 후 뿌리가 발육 되어 소식물체 생육이 왕성하게 생장하여 18일 만에 7개 의 엽, 길이 5cm, 생중 0.5g이상의 식물체로 생육하였다. 배양액의 농도를 0.6dS·m−1으로 조절한 처리에서는 이식 4일 후부터 뿌리가 발육되어 21일 후 5개의 엽, 길이 4cm, 생중 0.2g을 가진 식물체로 생육하였다. 따라서 microponic system에서 무병 감자 묘 대량생산을 위해서는 감자배양액의 전기전도도를 0.6~1.0dS·m−1 조절하여 관리하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
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13.
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본 연구는 농가들의 온실 유지관리 실태를 알아보기 위해서 국내에 보급되어 있는 온실에 대해 전국을 대상으로 온실규격, 자연재해 예방 및 피해상황, 온실 구조재, 온실 피복재 등에 관한 실태를 조사하여 자료를 분석하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 온실의 규격의 경우, 길이는 단동 및 연동 온실 모두 90m이상이 가장 많았다. 폭은 단동온실 및 연동 온실이 각각 8m이 상 및 7.0~7.9m, 측고 1.5~1.9m 및 2.0~2.9m, 동고 3.0~3.9m 및 6m가 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 내재해형 온실을 조사한 결과 농가에서 내재 해형 온실 설치를 기피하는 것으로 조사되었다. 온실의 자연재해 피해는 대설 보다 태풍에 대한 피해를 많이 받는 것으로 조사되었다. 자연재해 예보 시 점검사항의 경우, 태풍 예보가 있을 때에는 천창, 측창, 출입문 및 피복재 고정밴드를 주로 점검하며, 대설 예보가 있을 때에는 난방기를 주로 점검하는 것으로 나타났다. 온실파 이프에 부식이 발생 시 보수방법은 도색 보다는 부분적 인 교체를 많이 하고, 자연재해 예방을 위한 구조물의 보강재를 대부분 사용하지 않는 것으로 나타났다. 온실 피복재의 유지관리는 대부분의 농가에서 피복재 밀폐성을 점검하는 것으로 나타났지만, 광 투과를 위한 피복재의 청소는 대부분 하지 않는 것으로 나타났다. 태풍시 온실 피복재를 제거하면 구조재 파괴를 막을 수 있는데 그렇게 못하는 이유는 피복재의 교체비용, 재배작물 때문인 것으로 파악되었다. 그리고 온실농가에서 화재예방을 위한 소방설비 구비 여부에 대해 조사한 결과, 온실의 화재예방 인식이 많이 부족한 것으로 나타났다.
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14.
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본 연구는 FDR(Frequency Domain Reflectometry) 센서를 이용하여 코코넛 코이어 배지에서 급액 공급관리에 적합한 수분측정 장소를 찾고 보다 정밀한 측정 방안을 제시하기 위한 기초 실험으로 급액구에서의 측정거리와 위치 그리고 노이즈 필터 사용에 따른 수분변화와 편차를 조사하였다. 시판되는 코코넛 코이어 슬라브 중 coir dust 와 chip의 함량이 10:0, 7:3, 5:5, 3:7인 배지들을 사용했고 배지 윗면과 측면에 급액구부터 5, 10, 20, 30cm의 거리를 두어 센서를 설치하여 동일한 급액을 공급한 후 수분변화를 측정하였으며, 노이즈 필터 사용 여부에 따른 수분변화는 내부가 균일한 인공토양인 글라스 비드를 포수하여 설치간격 0, 6, 12, 21cm에서 측정하였다. 배지조성에 상관없이 센서가 급액구에 가까울수록 높은 수분함량 증가를 나타내었다. 배지 조성 3:7과 10:0에서는 윗면과 측면 측정에 따른 배지 수분함량 변화 특성이 차이를 보이지 않았으나 5:5와 7:3에서는 윗면을 측정시 보다 높은 수분함량 증가를 보였다. Chip 함량이 상대적으로 많은 3:7 배지에서는 다른 배지들보다 수분함량 증가가 낮았다. 노이즈 필터를 사용하게 되면 측정치 변동과 편차가 감소하였다. 따라서, 코코넛 코이어 배지에서 FDR센서를 이용해 배지 수분 계측시 급액구에 가까운 거리의 윗면을 측정하는 것이 급액 이후 배지내 변화를 관측이 용이하다. 다수의 센서를 사용하여 측정할 경우에는 센서 간 간격을 21cm 이상으로 넓게 설치하도록 하며, 노이즈 필터는 측정 안정성 향상을 위해 사용을 권장한다.
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