증산은 적정 관수 관리에 중요한 역할을 하므로 수분 스트레스에 취약한 토마토와 같은 작물의 관개 수요에 대한 지식이 필요하다. 관수량을 결정하는 한 가지 방법은 증산량을 측정하는 것인데, 이는 환경이나 생육 수준의 영향을 받는다. 본 연구는 분단위 데이터를 통해 수학적 모델과 딥러닝 모델을 활용하여 토마토의 증발량을 추정하 고 적합한 모델을 찾는 것을 목표로 한다. 라이시미터 데이터는 1분 간격으로 배지무게 변화를 측정함으로써 증산 량을 직접 측정했다. 피어슨 상관관계는 관찰된 환경 변수가 작물 증산과 유의미한 상관관계가 있음을 보여주었다. 온실온도와 태양복사는 증산량과 양의 상관관계를 보인 반면, 상대습도는 음의 상관관계를 보였다. 다중 선형 회귀 (MLR), 다항 회귀 모델, 인공 신경망(ANN), Long short-term memory(LSTM), Gated Recurrent Unit(GRU) 모델을 구 축하고 정확도를 비교했다. 모든 모델은 테스트 데이터 세트에서 0.770－0.948 범위의 R2 값과 0.495mm/min－ 1.038mm/min의 RMSE로 증산을 잠재적으로 추정하였다. 딥러닝 모델은 수학적 모델보다 성능이 뛰어났다. GRU 는 0.948의 R2 및 0.495mm/min의 RMSE로 테스트 데이터에서 최고의 성능을 보여주었다. LSTM과 ANN은 R2 값이 각각 0.946과 0.944, RMSE가 각각 0.504m/min과 0.511로 그 뒤를 이었다. GRU 모델은 단기 예측에서 우수한 성능 을 보였고 LSTM은 장기 예측에서 우수한 성능을 보였지만 대규모 데이터 셋을 사용한 추가 검증이 필요하다. FAO56 Penman-Monteith(PM) 방정식과 비교하여 PM은 MLR 및 다항식 모델 2차 및 3차보다 RMSE가 0.598mm/min으로 낮지만 분단위 증산의 변동성을 포착하는 데 있어 모든 모델 중에서 가장 성능이 낮다. 따라서 본 연구 결과는 온실 내 토마토 증산을 단기적으로 추정하기 위해 GRU 및 LSTM 모델을 권장한다.

접목은 대목의 특성을 이용하여 환경에 대한 적응성 확대하고 생산성을 향상시키는 수단으로 이용 할수 있는 기술이다. 따라서 토마토 장기 수경재배에 적합한 대목을 탐색하고 수경재배에서 접목묘 이용 효과를 검증하고자 이 연구를 수행하였다. 수경재배에 적합한 대목을 탐색하기 위하여 8개 대목 품종과 3개 재배품종의 생육과 양액흡수량을 조사하였다. 접목 효과를 검증하기 위하여 재배 품종 ‘대프니스’, ‘수퍼도태랑’, ‘미니찰’을 실생묘와 ‘비브로킹’, ‘맥시포트’ 대목에 각각 접목한 접목묘의 생육과 양액흡수 특성을 조사하였다. 수경재배 대목 적응성 탐색 결과 토마토 품종별 엽 발생 속도가 다르고 엽면적의 차이도 컸다. 재배품종에 비하여 ‘맥시포트’와 ‘버팀목’이 양액흡수는 많았고, ‘닥터큐’, ‘올라운드’, ‘비브로킹’, ‘파이팅’은 흡수력이 떨어졌다. 재배품종을 ‘비브로킹’, ‘맥시포트’ 대목에 각각 접목하여 실생묘와 양액 흡수력을 비교하였을 때 ‘비브로킹’ 접목묘는 실생에 비하여 흡수가 적었던 반면에 ‘맥시포트’ 대목 접목묘는 흡수가 더 많았다. ‘맥시포트’ 대목 접목묘의 초장, 경경, 엽수는 실생묘와 차이가 없었다. 그러나 엽면적, 지상부 및 지하부 생체중, 뿌리의 부피는 접목묘가 훨씬 많았다. 품종별로는 ‘대프니스’와 ‘미니찰’은 접목에 의한 지상부 및 지하부의 생장량 증가하였으며 ‘수퍼도태랑’은 상대적으로 접목 효과가 적은 것으로 나타나 품종에 따른 접목 효과가 다른 것으로 나타났다.

겨울철 재배 시 중∙소과종 수박의 안정적 생산을 위한 적정 줄기유인 수와 착과 위치를 구명하기 위하여 본 연구를 수행 하였다. 줄기유인 수를 위한 시험은 아들줄기를 각각 2, 3, 4줄기로 달리하여 유인하였다. 줄기유인 수에 따른 초장, 경경, 마디수 등 생육특성은 3, 4줄기보다 2줄기에서 높은 결과를 보였다. 그러나 과중, 과고, 과폭 등 과실특성은 4줄기에서 높게 나타났다. 당도와 착과율은 줄기유인 수에 따라 유의한 차이가 없었다. 착과 위치를 위한 시험의 착과 위치는 2, 3, 4번째 암꽃으로 달리하였다. 착과 위치에 따른 암꽃의 평균 착과마디는 각각 11.5, 15.8, 23.1마디였다. 착과 위치가 높아질수록 과중이 증가하여 2번째 암꽃에 비해 4번째 암꽃이 0.8kg 무거웠다. 그러나 당도는 착과 위치가 증가할수록 감소하여, 2번째 암꽃이 4번째 암꽃에 비해 1.3°Bx 높았다. 생육과 과실 특성을 종합적으로 고려하였을 때, 겨울철 중∙소과종 수박의 줄기유인 수는 3줄기, 착과 위치는 3번째 암꽃이 고품질의 수박의 생산을 위해 적합할 것으로 판단된다. 그러나 추후에 재식거리, 중∙소과종 품종의 다착과 등 수박 재배 농가의 소득 안정을 위한 다양한 연구가 필요하다고 생각된다.

쌈채소 수경재배 시 문제가 되는 체내 질산염 함량을 효과적으로 저감시키기 위해 폐쇄형 생산시스템에서 1) 저광도(100μmol·m-2·s-1내외) 조건에서의 수확 7일 전 양액조성 방법과 2) 질산염 저감을 위한 적정 광도 및 수확 전 적정 양액결제시기를 구명하기 위해 수행하였다. 청치마상추에서 수확 7일 전 양액조성 방법 중 양액결제(양액공급 중단) 처리와 양액내 질소 공급원으로 탄산 암모늄[(NH4)2CO3]을 사용한 처리는 처리기간 동안 체내 질산염 함량을 감소시켰으나, 생체중, 엽면적 등의 생육량도 감소되었다. 하지만 100μmol·m-2·s-1조건에서 수확 7일전 양액내 NO3-N 비료를 결제하여 조성하거나 배양액 농도를 1/2배액으로 낮추어 공급함으로써 외적 품질 및 생육량의 저하없이 질산염 함량은 감소되었다. 또한 수확 전 양액결제시기 및 적정 광도를 구명하기 위해 실험을 수행한 결과, 100, 200, 및 300μmol·m-2·s-1 의 3수준의 광조건 모두 수확 7일 전 양액결제시에 체내 질산염이 가장 낮게 나타났으며, 특히 300μmol·m-2·s- 1의 광도와 수확 7일 전 양액결제 처리시 식물체내 질산염의 빠른 저감효과를 볼 수 있었으나 생육량의 감소를 가져왔다. 수확 3일 전 양액결제 처리에 의해 300μmol·m- 2·s-1 광도에서 체내 질산염 함량은 2,021ppm에서 480ppm로, 200μmol·m-2·s-1 광도에서 3,018ppm에서 1,035ppm로 감소되었으며, 외적 품질의 저하 없이 생육량이 높으면서 동시에 짧은 시간 동안 식물체내 질산염의 저감 효과를 볼 수 있었다. 수확 7일 전 양액결제 처리는 체내 질산염의 저감효과가 컸던 반면 엽중, 엽면적 등의 생육 감소를 가져왔는데, 200과 300μmol·m-2·s-1의 광조건에서 수확7일 전 양액결제시 수확 3일 전 양액결제보다 엽중은 20~35%, 엽면적은 16~31% 낮은 값을 나타내었다. 광도 및 양액결제시기에 따른 비타민 C 함량을 분석한 결과 100, 200보다 300μmol·m-2·s-1 에서 수확 3일과 5일전 양액결제 처리시 비타민 C 함량이 가장 높게 나타났다.

식물 병저항성 유도 물질 처리가 오이와 멜론 종자의 발아에 미치는 영향을 분석한 결과, 멜론 종자에 DL-β-amino-n-butyric acid(BABA)와 Jasmonic acid(JA) 처리는 농도에 따라 발아에 큰 영향을 미치지 않았지만 acibenzolar-S-methyl(ASM)과 2,6-dichloroisonicotinic acid(INA)는 농도에 따른 발아율 차이가 심하였다. 반면에 오이 종자는 식물 병저항성 유도 물질의 종류와 농도에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석되었으나, 고농도의 ASM과 INA 처리는 발아가 지연되는 경향을 보였다.

이 연구는 야간기온이 토마토의 생산성, 생육, 과실의 특성에 미치는 영향을 살펴보고 토마토의 적정 야간기온을 설정하기 위해 수행하였다. 토마토(Solanum lycopersicum Mill. cv. Superdoterang and cv. Rapito)는 야간기온 5, 10, 15, 20℃에서 재배되었으며 주간환기점은 27℃으로 설정하였다. 야간기온에 따라 토마토의 초장, 엽면적, 생체중 건물중이 달라졌다. ‘슈퍼도태랑’과 ‘라피토’ 품종 모두에서 야간온도가 높아질수록 토마토의 생체중과 건물중이 증가하였으나 ‘슈퍼도태랑’의 경우 20℃에서는 약간 감소하는 것으로 나타났다. 과실 생산성에 있어 ‘라피토’ 품종이 ‘슈퍼도태랑’에 비하여 고온에서 생산성이 높은 것으로 나타났으며, 회귀식을 통해 추정한 결과, ‘슈퍼도태랑’의 경우 13.32℃, ‘라피토’의 경우 14.25℃에서 수량이 가장 높게 나타냈다. 그 이상의 온도에서 총 수량은 감소하였으나 일일생산량은 온도가 높아짐에 따라 증가하여 ‘슈퍼도태랑’은 14.45℃, ‘라피토’는 16.46℃에서 최고 일일생산량을 보였다. 과실 특성은 온도가 올라갈수록 과실 무게가 감소하였고 당도는 야간기온 15℃에서 높게 나타났다. 이 연구 결과 야간 기온은 토마토의 생산성을 좌우하는 중요한 요소이며 토마토의 생육속도 및 생산성을 좌우하는 온도 수준은 품종에 따라 다른 것으로 판단된다.

작물의 묘소질은 정식 후 본포에서의 생육이나 수량, 품질에 영향을 미치기 때문에 작물 재배에서 있 어서 육묘는 매우 중요하다. 본 연구는 야간온도 수준을 10, 15, 20℃로 조절하여 토마토묘와 수박 접목 묘의 생육에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보고 야간온도에 따라 변화된 초장, 건물중, 경경 등의 건묘를 나타내는 중요한 생육지표간의 상관관계를 분석하였다. 야간온도 10℃로 관리하였을 때 토마토묘에서 엽면적지수와 건물중이 다른 처리에 비하여 유의적으로 감소하였으며, 야간온도를 20℃로 관리하였을 때 수박 접목묘에서 초장이 길어지고 경경이 감소하는 것으로 나타났다. 재배기간 동안의 누적온도에 대한 반응은 토마토의 경우 야간온도가 낮을 경우 누적온도가 같더라도 엽면적이 감소되어 결과적으로는 건물중을 감소시켰으며, 수박 접목묘의 경우 초장이 유의적으로 길어졌다. 주요 생육지표간의 상관관계를 살펴보면 토마토묘의 경우 초장과 경경의 경우 온도처리와 상관없이 선형적인 상관관계가 있는 것으로 나타나 묘소질을 판단하기에는 부적절한 것으로 판단되며, 수박 접목묘의 초장과 경경은 야간기온 처리 에 따라 달라지며 상관성을 보이지 않았으므로 묘소질을 판단하는데 이용 가능할 것으로 판단된다.