The objective of this experiment was to investigate the effect of drip irrigation volume on tomatoes (Solanum lycopersicum L.) grown in a greenhouse using perlite medium. Plants were treated by three different irrigation treatment I0, I25, and I50 (where irrigation volume of I25 and I50 was 25% and 50% higher than I0, having limited or no leaching). Growth characteristics of plants, yield and water use efficiency were measured. The result showed that plant height, leaf length and leaf width were lowest in the I0 treated plants. However, these parameters were not statistically significant differences between the plants that were grown in the I25 and I50 treatment. Soluble solids content, acidity and dry matter of 111th, 132nd, and 143rd days harvested tomato were higher in the plants irrigated with lowest volume (I0) than the higher volume (I25 or I50). In addition, water content was lower in the 111th and 132nd days of harvested tomatoes from the I0 treatment. The number of big-size tomatoes (>180 g) was significantly higher in the I25 irrigated plants. There was no significant difference in the total number of harvested fruits among the treatments. The average fruit weight and total yield of harvested tomatoes were lowest in the I0 treated plants. The water consumption of tomato was not significantly different amongst the treatments but water use efficiency was lowest in the I0 treatment. Principal component analysis revealed that total soluble solid and acidity of tomato showed a positive correlation between each other. These results suggest that I25 was the optimum irrigation treatment for tomato based on its measured growth characteristics, yield and water use efficiency.

본 실험은 고온기 파프리카 재배에서 CaCl2 엽면 살포에 의한 배꼽썩음과 발생과 경감 효과를 알아보고자 과실 크기에 따른 살포 시기, 횟수 및 시간에 미치는 영향을 구명하였다. CaCl2(Ca 0.4%) 엽면 살포는 6월 3일 부터 7월 1일 까지 방아다리 위 4－9 마디의 착과 과실과 잎에 식물체 1주당 350mL/ 회를 처리하였다. CaCl2를 7일 간격으로 4주간 엽면 살포 후 수확한 파프리카의 Ca 함량은 배꼽썩음과 과실의 과폭 11－ 20mm 처리에서 가장 낮았고, pedicel > stem-end > middle, blossom-end 순으로 낮아졌다. 정상과 과실의 Ca 함량은 과폭 31－40mm 처리에서 뚜렷하게 증가하였고 배꼽썩음과와 비교할 때 78% 높았다. 과폭 21mm 이상의 과실 middle과 blossom-end 부위 Ca 함량은 정상과에서는 19.8%－28.8% 였으며, 배꼽썩음과에서는 15.7%－18.5%였다. 과폭 31－ 40mm 처리에서 배꼽썩음과 발생율은 60% 이상으로 급격히 증가하였다. 과폭 크기별 엽면 살포 처리에 따른 파프리카 과중은 차이가 없었으며, 상품과율은 21－30mm 크기에서 가 장 높았고, 당도는 과폭 11－30mm 처리에서 높았다. 과폭 21 －30mm 파프리카에 7일 동안 CaCl2를 3회 엽면 살포하였을 때 세포벽 결합(cell wall-bound, CWB) Ca 함량은 가장 높았고, 배꼽썩음과 발생율은 6.3%로 가장 낮았다. CaCl2 엽면 살포 처리 10일 후 파프리카의 CWB Ca 함량은 대조구에 비해 모든 처리에서 2.9배－3.5배 증가하였다. 하루 중 1회 시간을 달리하여 CaCl2 엽면 살포하였을 때, 7일째 엽소현상이 오전 9시 30분 처리에서 부터 오후 17시 처리 까지 관찰되었고, proline 함량은 처리 시간이 늦어질수록 증가되었다. 따라서 파프리카 여름재배시 배꼽썩음과 발생 경감을 위한 CaCl2 엽면 살포 방법은 과폭 21－30mm인 시기에 3일 간격으로 2회 －3회, 오전 8시 이전에 살포 하는 것이 적합하리라 본다.

본 연구는 딸기 ‘매향’의 양수분 흡수율을 고려하여 개발한 배양액을 검증하고자 이온 조성이 다른 5종 배양액으로 8개월 동안 수경재배하면서 생육과 수량에 미치는 영향을 조사하였다. 2015년 9월 22일 코이어 고설베드에 딸기 묘를 정식하고 1개월 후 다섯 종류의 배양액 농촌진흥청 딸기 배양액(RDA), 야마자키 딸기 배양액(Yamazaki), PBG 딸기 배양액(PBG), 서울시립대 딸기 배양액(UOS) 및 새로 개발된 서울시립대 딸기 배양액(NewUOS)을 사용하여 EC 1.0dS·m-1, pH 6.0으로 1 일 주당 150~300mL 공급하였다. 정식 60일 후 엽폭, 엽병장은 배양액 종류에 차이를 보였으며, 광합성은 RDA와 NewUOS 배양액 처리에서 높았고, PBG 배양액 처리에서 낮았다. 영양생장기 배액의 EC는 공급수준보다 낮은 EC 0.7~0.8dS·m-1, 이후는 EC 1.0~1.2dS·m-1로 안정되었다. 배액 pH는 Yamazaki 배양액 처리에서 6.2~6.8로 높은 반면, UOS 배양액은 5.1~5.2로 낮았다. 영양생장기 배액의 무기이온은 질산태 질소의 흡수가 가장 활발하였으며, 화방전개 이후 칼륨 흡수가 NewUOS, UOS 및 Yamazaki 배양액 처리에서 높았다. 정식 6개월 후 지상부와 지하부 생체중과 건물중은 UOS와 NewUOS 배양액에서 높았으며, 지상부 건물율은 Yamazaki 배양액에서 43.5%로 낮았으며, 지하부 건물율은 NewUOS배양액에서 30.6%로 낮았다. 12월부터 2월까지 수확된 딸기의 과장, 과폭, 과중, 당도는 배양액 차이에 의한 유의성은 없으나, NewUOS 배양액에서는 주당 과수와 평균과 중이 높아 수량이 높았다. 3월부터 5월까지 Yamazaki 배양액에서 수확된 딸기는 주당 과수와 수량이 높았다. 따라서 이온 조성 차이에 따른 배양액 5종으로 수경재 배하였을 때 ‘매향’의 생육은 차이를 보이지 않았으나, 시기별 상품성 향상을 위해 정식 후 ~ 2월까지는 NewUOS 배양액을, 고온과 화방당 착과량이 많아지는 3 월 이후에는 Yamazaki 배양액으로 재배하는 것이 적합하리라 본다.

비순환식 고형배지경에서 배액이 토양과 지하수 오염을 발생시키는 문제를 해결하고자 그동안 연구된 데이터를 바탕으로 배액 최소화 재배방식을 확립을 위해 본 연구는 토마토 코이어 수경재배농가 시설에서 FDR 센서, 적산일사량 센서 및 타이머를 이용하여 토마토를 재배하며 급배액량, 생육 및 생산량을 비교하였다. 정식 후 88일까지 일일 식물체당 평균 급액량은 처리구에 따른 큰 차이가 없었다. 하지만 정식 후 88일 이후 107일 까지 TIMER, FDR, IR 제어구 각각의 일일 식물체당 평균 급액량은 IR(2125mL) > TIMER(2063mL) > FDR(1983mL) 수준이었고 108일부터 120일 까지는 IR(2000mL) > TIMER(1664mL) > FDR(1500mL) 수준 이었다. 배액률은 TIMER 제어구의 경우 5~12%, FDR 센서 제어구의 경우 0~7%, IR 제어구의 경우 12~19% 수준으로 IR > TIMER > FDR 순이었다. 정식 후 88일 이후부터는 FDR과 IR 제어구가 급액량에 상이한 결과를 보였는데, 이는 재배 후기 즉, 5월 20일 이후 (정식 후 94일) 누적일사량의 증가로, IR 제어구에서는 급액이 증가된 반면 FDR 센서 처리구는 적심 이후 30일이 경과된 6월 2일경부터 IR 제어구 보다 일일 급액량이 평균 500mL 적게 공급된 결과이다. 식물체 생육 및 상품과 수량도 급액방식에 따른 통계적 유의차는 없었지만, 당도는 FDR 처리구에서 TIMER 처리구에 비해 약 11%, IR 처리구에 비해 약 18% 높았다.

근권부 공기순환 덕트 냉방이 온도 및 생육에 미치는 영향을 구명하고자 고온기 파프리카((Capsicumannum.L. ‘Veyron’)을 코이어배지에서 수경재배하였다. 냉방시간 처리는 24시간 연속 가동한 연속냉방(All-day), 17시부터 다음날 1시까지 8시간 냉방한 야간냉방(Night), 대조구인 냉방 무처리(Control) 등 3 처리하여 온실 상·하부 온도, 근권온도, 엽온, 과실 특성 및 기관 분배율을 측정하였 다. 근권부 덕트 냉방하였을 때, 고온기(6월 ~8월) 온실 하부(바닥으로부터 40cm)와 상부(바닥으로부터 180cm) 온도, 근권온도는 하강되었다. 대조구와 비교하여 온실 하부/상부 온도 차이가 연속냉방에서는 4.4~5.1oC/ 2.1~3.1oC 하강을, 야간냉방 처리에서는 3.4~3.8oC/ 2.2~2.7oC 하강되었다. 근권온도는 온실 하부 온도 결과와 유사했으며, 연속냉방(22.8oC)> 야간 냉방(24.1oC) > 대조구(27.7oC) 순으로 온도가 낮았다. 연속냉방 처리에서 덕트 위치(통로, 베드하단)와 송풍 방향(45o, 90o, 180o)에 따른 온도 변화를 측정한 결과 덕트의 위치가 통로에 위치하고 송풍방향이 상향(45o) 또는 수평(180o) 인 처리는 지상부 100cm까지의 수직 위치에 따른 온도 차이가 크지 않지 않으면서, 근권부위 온도인 지상 50cm 온도가 낮은 특징을 보였고 베드와 베드 공간 사이로 덕트 송풍 방향이 직각(90o)이였을 때는 바닥과 지 상 50cm 부위의 온도가 높고, 지상 100cm 이상 200cm 부위 온도가 상대적으로 낮았다. 연속냉방 또는 야간냉방 처리했을 때 파프리카 엽온은 오후 7시가 오전 9시 보다 엽온 하강이 컸다. 과실 분배율은 대조구(24.4%)에 비해 연속냉방(48.6%)과 야간냉방(45.6%)에서 높았으며, 평균과중, 과수 및 수량도 연속냉방 처리에서 가장 높았다. 한편 야간냉방 처리에서도 고온기 평균 지상부 및 근권온도를 낮추었으나, 누적된 평균온도가 가장 낮은 연속냉방처리에서 과실로의 동화산물 분배율을 높여 파프리카 수량을 증가시킨 것으로 보인다.

본 연구는 환경오염과 양수분 손실을 주는 비순환식 수경재배에 FDR센서를 이용한 자동관수시스템을 적용할 때 관수효율을 높이기 위한 최적의 최소대기시간을 설정하고자 수행되었다. 실험은 가을과 겨울철에 봄과 여름철에 두 번 수행하였고 가을과 겨울철에는 3분 급액과 최소대기시간을 5분으로 한 3R5F 처리구, 3분 급액과 최소대기시간을 10분으로 한 3R10F 처리구, 5분 급액과 최소대기시간을 15분으로 한 5R15F 처리구를 설정하여 실험하였고 봄과 여름철에는 3분 급액과 최소대기시간을 5분으로 한 3R5F 처리구, 3분 급액과 최소 대기시간을 10분으로 한 3R10F 처리구를 설정하여 실험하였다. 3분 급액은 주당 60mL, 5분 급액은 주당 80mL가 공급되었다. 가을과 겨울철 재배에서 정식 후 62일 까지 주당 급액량은 3R5F (858mL) > 5R15F (409mL) > 3R10F (306mL) 처리 순으로 나타났고 배액률은 3R5F (44%) > 5R15F (23%) > 3R10F (14%) 순으로 나타났다. 정식 후 62일부터 102일 까지는 일일 주당 급액량이 5R15F (888mL)> 3R5F (695mL)> 3R10F (524mL) 순으로 나타났고 이 시기에 배액률은 5R15F에서 가장 높았다. 봄과 여름재배에서는 일일 주 당 급액량과 배액율이 3R5F 처리구에서 3R10F 처리구보다 높았다. 두 재배 모두에서 수분이용효율 (WUE)은 3R10F 처리에서 높았다. 따라서 FDR 센서를 활용한 자동화 관수 시스템에서 관수효율을 높이기 위한 최소대기시간은 10분으로 고찰된다.

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.

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.

본 실험은 고온기 근권냉방이 파프리카의 배지온도 하강과 파프리카의 생리적 반응에 미치는 영향을 알아보고자 7월 16일부터 10월 15일까지 코이어 배지에서 재배 하였다. 냉방방식은 공기순환 덕트(지름 12cm, 미세구멍 (0.1mm)으로 찬 공기(7월~8월; 20 ± 2oC, 9월; 23 ± 2oC) 를 야간시간(오후 5시~오전 3시) 공급하였다. 고온기(7월 23일부터 8월 31일) 중 파프리카 배지의 일평균 온도가 냉방처리구는 24.7oC, 대조구는 28.2oC로, 냉방처리구에서 대조구보다 3.0~5.6oC 배지온도가 낮아 졌다. 하루 중 맑은 날(650~700W · m−2) 주간(오전 5시~ 오후 8시)/야간(오후8시~오전5시) 냉방처리구 배지 온도는 대조구보다 1.7oC/3.3oC 낮아졌다. 오후 6시에서 8시까지 초저녁 배지온도 하강속도가 냉방처리구에서는 평균 0.5oC/h, 대조구는 0oC/h였다. 배지 상부와 하부 간의 대조구 대비 냉방처리구의 온도차도 각각 1.3oC, 0.6oC 였다. 냉방처리는 고온(28~32oC) 배지 온도 노출율을 대조구 대비 32.5% 감소시켰다. 냉방처리구의 파프리카 광합성, 증산율 및 수분포텐셜은 대조구보다 높았다. 첫 개화시기도 대조구보다 4일 앞당겨지고, 착과수도 증가하였다. 냉방처리구의 엽장은 짧아졌으나, 초장, 경경, 분지수, 엽폭 등은 차이가 없었다. 야간 근권냉방으로 배지 온도가 3.0~5.6oC를 낮추었으나, 고온기 온실 온도가 고온에서는 파프리카 착과가 지연되므로, 지상부 온도 하강 방법을 병행하면 파프리카 생육과 착과에 효과적이라 판단된다.

본 연구는 토마토 수경재배에서 Frequency Domain Reflectometry(FDR) 센서를 활용한 무배액 시스 템에 적합한 코이어 배지의 chip과 dust 비율을 구명하기 위한 기초 실험으로 chip 함량에 따른 일일 급액량, 배액량, 배지의 용적당 수분함량 및 전기전도도, 식물생육, 과실 수량과 수분이용효율 측정을 목적으로 수행되었다. 시판 코이어 슬라브 중 chip과 dust 부피비율이 0 : 100%, 30 : 70%, 50 : 50%, 70 : 30%인 것과 대조구로 시판 rockwool 배지와 2층 슬라브, 즉 1층에 chip함량과 2층에 dust함량이 15 : 85%, 25 : 75%, 35 : 65%인 것을 사용하여 실험하였다. 실험에 사용된 배지 중 0 : 100%와 rockwool 배지는 전 생육기간 동안 배액이 배출 되지 않았고 나머지 모든 배지에서도 극소량의 배액이 배출되었다. 일일 평균 급액량은 시판 슬라브와 2층 슬라브 배지 모두에서 chip 함량에 따라 다르게 나타났다. 식물 생육, 상품과 수량 및 수분이용효율은 chip과 dust의 비율이 0 : 100%인 시판 슬라브에서 가장 높게 나타났다. 따라서, FDR센서에 의한 자동급액 방식으로 토마토 작물을 재배 할 때 chip과 dust 부피비율이 0 : 100%인 코이어 배지를 사용할 경우 식물이 더욱 효과적으로 수분을 이용하여 생산량이 증가되면서도 배액을 최소화하거나 배액을 창출하지 않아 환경오염을 감소시킬 수 있다. FDR 센서에 의해 자동 급액되는 시스템에서 1회 급액량과 급액간격 기능을 생육단계별로 조정하여 배지의 물리성에 따른 급액 일정에 대한 세밀한 실험이 앞으로 수행될 계획이다.

A potato (Solanum tuberosum L. cv. Superior) cultivar was grown in aeroponic cultivation system to investigate the effect of root zone cooling in summer. Based on their nutrient uptake, growth responses, and tuberization, the possibilities for potato seed production were determined. Although shoot growth and early tuberization increased in the conventional non-cooling root zone system (root zone temperature of 25±2℃), stolen growth, photosynthesis, transpiration rate and number of tubers produced were higher in the cooling root zone system (20±2℃) than in the non-cooling system. Increasing root zone temperature above 25℃ stimulated absorption of K more than T-N, P, Ca, Fe and Mn. On the other hand, root zone temperatures in the range of 20℃ to 25℃ did not affect Mg contents. The lower uptake and supply to leaves of T-N, Fe and Mn at the high root zone temperature promoted early tuberization and advanced haulm senescence. The results stress the importance of keeping root zone temperature to as low as below 20, particularly in summer under temperate Bone.

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.

식물공장에 있어서 생산성 극대화를 위한 최적환경을 구명하기 위하여, 식물공장 시스템 하에서 광도와 배양액 농도가 잎상추의 생육과 품질에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과 광이 높아짐에 따라 증산량과 광합성량이 높았으며, 광도 200μmol m-2 s-1과 300μmol m-2 s-1 에서 생체중과 건물중이 가장 높게 나타났다. 따라서 식물공장내 잎상추의 최적 광도는 200 μmol m-2 s-1 이상으로 나타났다. 지상부 환경요인들과의 지하부 환경 요인과의 관계를 밝히기 위해서 광도와 배양액 농도간의 관계가 잎상추 생육과 품질에 미치는 영향을 조사한 결과 통계적 유의성은 없었으나 저광도에서는 배양액농도가 높은 편인 2.4 mS cm-1에서 고광도에서는 1.8 mS cm-1 수준에서 생육량이 많게 나타났다.