본 연구는 저압 조건에서 작물의 생장 가능성을 검토하고, 작물 생장에 미치는 압력의 영향을 살펴보고자 수행되었다. 공시작물인 적치마상추종자(Lactuca sativa L.)를 일반 대기압조건에서 발아시켜 인공혼합 배지를 채운 50공 플러그트레이 절반에 정식하였다. 정식된 상추묘는 3수준의 압력조건(25, 50, 101.3 kPa)에서 처리 되었다. 모든 처리조건에서 광주기 16/8 h, 기온 26/18℃, 광합성유효광양자속 240μmol·m-2·s-1으로 유지하였다. 3수준의 압력 조건에서 생장된 상추의 생장조사는 처리 후 7일과 14일째에 이루어졌다. 7일째 생장조사 결과 25, 50, 101.3 kPa 처리조건에서 엽수, 뿌리길이, 지상부 건물율, 엽색의 hue값은 유의차가 인정되지 않았다. 엽장, 엽폭, 엽면적, 지하부 건물중은 101.3 kPa의 처리조건보다 25, 50 kPa의 처리조건에서 유의차가 있는 것으로 조사되었다. 14일째 생장조사 결과 엽장, 지상부 건물율, 지하부 건물율은 25, 50 kPa의 처리 조건에서 유의차가 인정되었다 7일째 생장조사 결과와는 다르게 25, 50, 101.3 kPa의 처리조건에서 엽수, 엽폭, 엽면적, 뿌리길이, 지상부 생체중, 지상부 건물율, 엽색의 saturation 값의 유의차가 인정되지 않았다. 상기의 결과로부터 25, 50 kPa의 저압조건에서도 상추의 재배가 가능함을 확인하였다. 한편, 작물로부터의 증산과 배양액으로부터의 증발로 말미암아 저압 챔버내의 상대습도가 높은 수준으로 유지되었고, 이로 인하여 저압 챔버 내부 표면에 응축수가 발생되었다. 이러한 응축수는 저압 챔버 내부로 투과되는 광양을 저하 시키므로 작물의 생장에 부정적인 영향을 미치게 된다. 그러므로 저압 챔버 내의 높은 상대습도를 적절한 수준으로 제어할 수 있는 기술 개발이 요청된다.

소형의 담액 수경재배기를 이용하여 기본 배양액에 셀레늄(Se) 1mg L-1과 계면활성제 PVA-95(polyvinyl alcohol-95) 1, 2, 4mg L-1과 CLS(calcium lignosulfonate) 5, 25, 50, 100mg L-1을 처리하여 청경채와 상추 식물체의 Se과 양이온 함량, 생육, 그리고 비타민 C 함량을 조사하였다. 생육은 처리간에 차이는 있지만 종류와 농도 별로 일정한 경향을 보이지 않았다. 총 비타민 C 함량은 두 작물 모두 모든 처리구에서 대조구에 비해 약간 증가하는 경향을 보였으나 유의성은 없었다. K 함량은 싱추의 경우는 일정한 경향이 없었지만, 청경채의 경우 Se 1+PVA-95 4mg L-1 처리구가 가장 높았고, Se 1+CLS 처리에서는 대조구에 비해 5mg L-1 농도에서는 증가하였지만 처리 농도가 증가할수록 감소하였다. Ca 함량은 두 작물 모두 Se 1+PVA-95와 CLS 처리에서 대조구에 비해 증가하였다. Mg 함량은 상추에서는 계면 활성제 처리에 의한 Mg 함량의 변화가 없었으며, 청경채에는 Se 1+CLS 25mg L-1 처리구가 대조구에 비해 증가하였고 기타 처리는 차이가 없었다. 식물체내 Se 함량은 상추에서는 계면 활성제 PVA-95 처리와 CLS 처리가 대조구에 비해 Se 함량이 모두 높았고, PVA-95 처리에서는 농도의 증가에 따라 Se 함량이 낮아졌으며, CLS 처리에서는 50mg L-1 까지는 높아졌지만 100mg L-1에서는 낮아졌다. 청경채의 엽내 Se 함량은 계면활성제 PVA-95 처리가 큰 효과가 없었으나 CLS 25mg L-1 처리에서 현저히 증가되었다.

수경상추의 잔존엽수가 생육 및 수량에 미치는 영향을 조사하여 고품질 다수확 재배를 위한 잔존엽수의 적정범위를 구명하고자 실험을 실시하였다. 잔존엽수가 많을수록 수확되는 잎의 평균엽장은 길어져 잔존엽수와 엽장 간에는 R2=0.96의 높은 상관관계를 나타냈다. 잔존엽수와 총 엽생체중 간에는 높은 상관을 나타냈는데, 엽생체중은 잔존엽수 10매까지는 많을수록 급격하게 증가하였고, 잔존엽수 12매와 16매에서는 완만하게 증가하는 경향이었다. 잔존엽수가 식물체 조직의 생장에 미치는 영향은 뿌리보다는 줄기에서 현저히 나타났다 특히 줄기길이는 잔존엽수가 많아짐에 따라 증가하는 경향이어서 잔존엽수 2매와 16매 간에는 6배의 차이를 보였다. 최대 근장은 잔존엽수 2-4매 처리에서 약간 짧았을 뿐 6-16매 간에는 유의적 차이가 없었다. 생장점 부위 어린잎의 색깔은 잔존엽수가 감소할수록 옅어졌는데, 특히 2와 4매 처리에서는 잎 전체가 황백화 되었다. 따라서, 수확한 잎의 평균엽장이 14-20cm인 것이 외관적 품질이 우수하다고 추정할 때 잔존엽수를 4-6매 두어 관리하는 것이 적당할 것으로 사료되었다.

순환식 양액재배시 계면활성제가 무기이온 흡수 증진에 미치는 영향을 알아보고자 상추의 생육, 광합성율, 증산율 및 무기이온 함량을 분석하였다. 상추 생육은 0.3mg·L-1 PVA-95처리에서 가장 높았으며, l/2배액에서 재배된 상추의 생육도 양호하였다. 칼슘 함량이 증가된 0.3mg·L-1 CLS 처리의 상추는 생육이 낮음에도 불구하고 높은 증산율과 광합성율 및 엽내 카리, 칼슘 및 마그네슘 함량이 높았다. 따라서 높은 생육량과 비료 절감 효과가 인정된 PVA-95 처리와 CLS 처리에 의한 엽내 무기 성분 함량 증가가 인정됨에 따라 수경재배 상추의 고품질 생산에 유용하게 사용 가능하리라고 판단된다.

계면활성제(SF316+FB0800)가 처리된 폴리에틸렌 필름 시설에서 직경 9cm 원안의 필름 표면에 부착된 수적량은 무처리구에서 1.21 mL, 1% 처리구에서 0.15mL, 2% 처리구에서 0.07 mL가 측정되었다. 그러나 육안으로는 1%와 2% 처리구 사이에 차이를 관찰하기가 어려웠다. 수적량은 하루 중 오전 10시에 가장 많았고, 기온의 상승된 오후 2시에 적었다. 무처리구에 비하여 계면활성제 1%와 2% 처리구 사이에 차이를 관찰하기가 어려웠다. 수적량은 하루 중 오전 10시에 가장 많았고, 기온이 상승된 오후 2시에 적었다. 무처리구에 비하여 계면활성제 1%와 2% 처리구에서 투광율은 각각 9.3%, 12.9% 높았다. 기온과 습도는 계면활성제가 처리된 비닐하우스와 머처리 비닐하우스 사이에 뚜렸한 차이를 나타내지 않았다. 오전의 기온은 계면활성제 처리 비닐하우스에서 1~2℃ 정도 높았으며, 지온의 경우는 계면활성제 처리시설에서 3~4℃ 정도 높은 경향을 나타냈다. 겨울철 상추의 생육은 계면활성제가 처리된 필름으로 피복된 비닐하우스에서 빨랐다. 그러나 계면활성제농도 1%와 2% 처리구 사이에는 뚜렸한 차이를 보이지 않았다.

동계의 노지 및 무가온 하우스 재배시에 통기성 간이 피복재의 효과적인 보온방법과 GA3 처리로 일상추의 생육 촉진효과를 구명하기 위하여 공시재료를 청치마상추와 적치마상추로 하였다. 농PO계 필름하우스 내에서 ‘파스라이도’ 피복재를 이용하여 10월 26일부터 처리한 직접피복(1), 11월 5일부터 처리한 직접피복(2) 및 터널피복 후, 수확 일주일 전에 GA3를 식물체에 엽면살포하여 그 효과를 조사하였다. 평균기온과 상대습도는 대체로 직접＋터널피복, 직접피복 및 대조구의 순으로 높았다. 청치마상추와 적치마상추의 생육은 대체로 직접＋터널피복, 직접피복(1), 직접피복(2), 터널피복, 대조구의 순이었고, 또 GA3처리는 생육을 촉진시켰다. 엽록소 함량은 대조구, 터널피복, 직접피복(2), 직접피복(1), 직접＋터널피복의 순으로 높았다 GA3천리에 의해서 엽록소의 함량은 반대로 저하하였다. 청치마상추와 적치마상추의 생체중은 직접＋터널피복, 직접피복(1). 직접피복(2), 터널피복, 대조구의 순이었고 건물중도 같은 경향이었다. GA3처리는 생체중과 건물중을 약간 증가시켰다. 그러나 대조 구간에 비교한 결과 적치마상추의 생체중과 건물중이 청치마상추보다 낮았다

저온기에 통기성 간이 피복재의 피복방법에 의한 보온환경이 잎상추의 생육촉진에 미치는 영향을 구명하기 위하여 농PO계 필름하우스내에서 '파스라이도' 피복재를 이용하여 직접피복, 터널피복 및 직접+터널피복 처리구 하에서 10월 13일부터 10월 31일가지 18일간 청상추와 적상추를 재배하여 그 효과를 검토하였다. 평균기온, 지온, 엽온과 상대습도는 피복의 효과가 현저하여, 직접+터널, 직접피복, 터널피복 및 대조구의 순으로 높았으며, 광합성유효광량자속은 역순위였다. CO2의 농도는 주간보다 야간에 현저히 증가하였는데, 직접피복에서 가장 높았으며, 다음은 직접+터널피복, 터널피복, 대조구의 순으로 높았으나 그 차이는 매우 낮았다. 청상추와 적상추의 초장, 엽수 및 엽면적 등은 직접+터널, 직접피복, 터널피복의 순으로 촉진되었으나 통계적인 유의차는 없었다.

순환식 담액수경 상추재배에서 양액의 pH 변화는 미량원소 수준에 관계없이 생육 중기에 낮아지다가 생육후반에 회복되었는데 양액 내에 Humus첨가에 의해 양액의 pH 변화가 완만해졌다. 생육은 Humus첨가에 의해 양호한 경향을 나타냈고 미량원소수준이 높아질수록 저조하여 Cu · Zn농도 5ppm이상에서 황화현상 등의 피해가 발생하였으며, Humus 첨가에 의해 중금속에 의한 생체중 감소가 현저히 억제되었으며 과잉피해증상이 완화되는 경향을 나타내었다. 무기성분 흡수에서는 Zn은 흡수억제 효과가 없었으나 Cu원소의 흡수는 억제되어 중금속의 피해 우려시 Humus의 효과가 어느 정도 인정된다.

본 실험은 상추 수경재배시 지하부 환경요인이 상추의 생육에 미치는 영향을 바탕으로 식물공장에서 활용가능성이 큰 상추의 최적 근권환경을 알아보고자 수행하였다 근권부 환경조건으로는 배양액의 pH와 U를 각각 여러 가지 수준으로 실험하였다. pH 3.0을 제외한 pH 4.0~8.0에서 가시적인 생리장해 없이 양호한 생육을 나타냈으나 광합성, 증산량 및 무기이곤 흡수를 고려한 상추의 최적 배양액 pH는 pH 5.5~6.0였다. 배양액의 전기전도도는 0.8~3.6 mS.cm-1 /로 처리하였을 때, 고농도에서는 Ca결핍으로 인한 잎끝마름증이 나타나 품질이 저하되었고 생육과 광합성이 높은 EC 1.2~l.6mS.cm-1 /가 최적인 것으로 나타났다. 이런 결과는 상추 식물공장에서 상추의 주년생산, 공장적 대량생산 및 청정생산 등의 효율적인 재배를 하는데 기여 할 수 있을 것으로 보인다.

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.

여름철 고온기에 반결구상추를 식물공장에서 재배할 때 자주 발생하는 잎끝마름증 현상을 경감시키고, 생산성을 향상시키기 위해 품종, 육묘배지, 베드 기울기, 베드위치, 급액량과 같은 최적의 재배조건을 구명하기 위하여 실험을 수행하였다. Rex와 Flandria 품종은 다른 품종에 비해 비록 생육은 약간 저조했으나 상품성이 높고, 잎끝마름증 발생율이 적어 여름철 고온기에 적합한 품종인 것으로 나타났다. 육묘배지는 물리, 화학적 특성이 우수한 코코피트에서 상추의 생육량이 높았으며, 근권부에 배양액의 흐름을 원활하게 해 줄 수 있는 베드의 기울기는 l~2%가 적당하였다. 급액량은 반결구상추 생육에서 베드당 2l가 적합하였다 베드설치 높이에 따른 반결구상추 생육은 베드의 높이가 낮을 때가 높을 때보다 좋았다. 이것은 베드높이를 낮게 설치함으로써 작물주변의 온도와 습도분포가 결구상추의 생육에 적합하였기 때문인 것으로 생각되었다.

반결구 상추 ‘Omega’와 잎상추 ‘Grand Rapids’의 m 재배에서 배양액내 Ca : K 비율이 광합성, 증산, 생육 및 tipburn 발생에 미치는 영향을 밝히고자 실험을 수행하였다. 반결구 상추와 잎상추 두 종 모두 광합성은 Ca : K 비율 3:6과 4.5:4.5에서 높았으며, 기공 저항은 잎상추가 반결구 상추보다 낮았다. 증산율은 3:6의 Ca : K 비율에서 두 종 모두 가장 높았으며, 잎상추의 증산율이 반결구 상추보다 높아 종간 차이를 보였다. 엽위에 따른 증산율은 완전 전개잎에 비해 미숙잎에서 낮았는데, 이것은 미숙잎에서 tipburn 발생이 많은 것과 깊은 관계가 있는 것으로 보였다. Ca 결핍구인 Ca : K 비율 0:9처리는 두 종 모두 극단적인 생육 저하와 함께 tipburn이 100% 발생하였으며, 반결구 상추는 Ca : K 1.5:7.5 처리에서도 tipburn이 25% 발생하였으나, 잎상추에서는 나타나지 않았다 작물 생육은 Ca 결핍구를 제외한 두 종 모두 Ca : K 3:6 처리에서 가장 높았다. 배양액의 Ca과 K의 불균형은 기공저항과 확산저항을 높여 광합성과 증산의 감소를 유도함으로써 Ca 이동에 영향을 미친 것으로 보였다.

완전제어형 식물공장하에서 인공광원에 따른 결구상추의 생육, 잎끝마름증과 배양액속의 무기이온 변화를 검토하고자 본 실험을 수행하였다. 인공광원에 따른 지상부 생체중과 건물중간의 유의적인 차이는 없었으나 전반적인 생육은 형광등에서 가장 낮게 나타났다. 인공광원중 생육과 램프의 경제성을 고려해 볼때, 고압나트륨등을 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 인공광원에 따른 잎끝마름증 발생시기는 정식 후 14일에 처음 발생하였으며, 발생부위는 자엽으로 부터 9∼10번째 잎이었다. 발생원인으로는 빠른 생장율과 상추의 칼륨흡수로 추정되었다. 그리고 인공광원에 따라 배양액속의 무기 성분 변화를 보면, 세처리구 모두 칼슘. 마그네슘, 구리와 아연 함량 등은 축적되는 경향을 보였으며, 전질소, 인, 철과 망간 함량등은 안정적이었다.

잎상추의 품질 평가 기준을 도출하기 위하여 청치마 상추를 공시하여 수경재배하고 재배적 조건에 따른 상추의 품질변화를 조사한 결과는 다음과 같다. 수비액온도가 25℃로 항온인 경우 일정할 경우 주상 생체중이 59.7g으로 수양은 가장 높았으나 외관품질점수는 5.2로 가장 낮았고 온도가 15℃에서는 수량이 가장 났았으나 외관평유점수은 8.2로 가장 좋았다. 한편 수경액의 온도가 주야간 다를 경우 본 실험에서는 주야간이 각각 20/20℃일 경우와 25/20℃인 경우가 제일 높았고 그보다 고온이거나 저온일 경우 액양이 낮았는데 잎상추의 외관 품질은 주/야 20/15℃(평균 17.5℃)일 경우 제일 우수했고, 잎은 온도가 높을수록 진타익형으로 도장하였고, 외관품질이 현저히 떨어졌다. 하파재배시 60% 차광인 경우 생육이 10% 감소하였고 80% 차광에서는 25% 정도 수량이 감소하였으며 차광정도가 커질수록 엽록소 함량은 감소하고 초장, 근장은 길어지는 경향을 나타내었다.

본 실험은 NFT재배에서 배양액내 NO3-N과 NH4-N의 비율과 CO2 시용이 결구상추의 생육, 수량 및 품질에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였는데, 그 결과는 다음과 같다. 1. 배양액의 pH와 EC를 보정하지 않았을 경우, NO3-N:NH4-N이 100:0인 구에서의 pH는 점차적으로 증가하였고, NH4-N의 비율이 높을수록 급격히 저하하여 pH4.0까지 낮아졌다. 2. 배양액을 보정하지 않은 상태에서 NO3-N 및 NH4-N의 일 변화를 측정하여 본 결과, NO3-N의 흡수율은 NO3-N:NH4-N이 75:25, 50:50 처리구에서 각각 27.7%, 26.1% 였으나 NH4-N의 흡수율은 87.9%, 71.2%로 결구상추는 NH4-N을 우선적으로 흡수하였다. 3. 엽내 무기성분 함량에서 T-N는 NO3-N과 NH4-N 비율에 따른 큰 차이를 보이지 않았으나, P2O5, K2O, CaO, MgO는 생육이 가장 좋았던 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0에서 높게 나타났다. 4. CO2 시용에 의한 각 처리별 CO2 동화율도 수량과 같은 경향을 나타내어 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0 처리에서 가장 높았고, 배양액의 NH4-N비율이 높아질수록 현저히 떨어졌다. 5. 결구상추의 생육은 CO2 1500ppm 시용과 NO3-N:NH4-N이 100:0 처리에서 가장 좋았고, CO2 무처리구에 비하여 CO2 1500ppm 처리구에서 대체로 양호하였으나, NO3-N:NH4-N이 75:25, 50:50인 처리에서는 CO2 시용에 의한 수량의 증가가 경미하여 처리간 차이가 인정되지 않았다. 6. 엽중 nitrate함량은 배양액의 NO3-N함량과 비례하여 NO3-N:NH4-N 이 100:0에서 가장 높았고, vitamin C 함량은 NO3-N:NH4-N이 100:0인 처리에서 가장 낮고, NH4-N의 비율이 많을수록 높아졌다. CO2 시용에 의하여 엽중 질산염함량은 경감할 수는 있었으나 그 효과는 경미하였다.다.

Production of lettuce under indoor cultivation is highly affected by light intensity. In this study, we used shade cloth (commercial black net) to examine the effect of these condition on growth without an associated yield penalty of container-grown lettuce. Four levels of shading treatments (0%, 35%, 55%, and 75% referred to as Cont., S35, S55, and S75 with respect to Cont.) and two lettuce varieties (red and blue) were evaluated. Variety-specific growth responses were observed with respect to different levels of shading treatments. High growth of red lettuce was occurred in Cont. treatment despite plant height and leaf length being higher than Cont. However, under 35% shading treatment blue lettuce was higher than in control plants. The highest root length was observed 0% shading (Cont.) of both varieties. These results reinforce the idea that blue lettuce is the better leafy vegetable rather than red lettuce for indoor cultivation related to lower light intensity environment conditions.

This study investigated the applicability of horticultural media with recycled coir substrates the growth of Chinese cabbage (Brassica campestris L. ssp. Pekinensis) and lettuce (Lactuca sativa L.) crop. The six different types of coir based substrates were A, Coir 45: Perlite 35: Vermiculite 12: Zeolite 8 (%), B, Coir 55: Perlite 25: Vermiculite 12: Zeolite 8 (%), C, Coir 65: Perlite 15: Vermiculite 12: Zeolite 8 (%), D, Coir 75: Perlite 5: Vermiculite 12: Zeolite 8 (%), E, Coir 85: Perlite 5: Vermiculite 5: Zeolite 5 (%) and F, nursery media (control). The pH and Electric conductivity of the horticultural nursery media were 6.06–7.00 and 0.45–1.10 dS/m-1, respectively. The nursery media containing coir substrates had higher level of Total N, Ca, K, Mg and P than those without coir. Additionally, it was observed that the growth of Chinese cabbage was the best on D (containing 75% coir) while that of lettuce was the best on E (containing 85% coir). In general, when substrates containg a higher percentage of coir were used, the growth of Chinese cabbage and lettuce was ideal. Additionally, the P, Ca, and Mg content in both plants was not significantly altered by the amount of coir present in the media. However, with an increase in the amount of coir substrate, the chlorophyll, N, and K content was increased. After harvesting, there was no significant difference in the chemical properties of the horticultural nursery media of both plants. Thus, it can be suggested that, coir substrate after a single use could be recycled as horticulture nursery media.

The present study was conducted to find a way to recycle the coir substrate by investigating changes in its physical and chemical properties based on the number of use year. Specific gravity of unused coir substrate was 0.212 g/cm3 , while it was higher for the substrate used for 2 years. Porosity was different depending on the number of use year. The porosity of unused substrate was 51.9%, but it increased to 68.6% after used for 2 years. In general, physical and chemical properties were better in the coir substrate used for 2 years than in unused one. The number of leaves, leaf area, flesh weight and dry weight of oriental cabbage and lettuce were higher in coir substrate used for 2 years than those in unused one. Whereas, no significant difference was observed between the substrates used for one year and 2 years, indicating that the one time-used wast substrate could be recycled for cultivating vegetables. Growth of the vegetables was improved when organic fertilizer composed of complex organics with different mixing ratios was provided to the coir substrate, compared to untreated plot. The optimum mixing ratio of the wast substrate and complex organics was 2:8(v/v) for fertilization using wast coir substrate. Therefore, coir substrate generally wasted after being used for one time was reuseable by supplying organic fertilizer.

The objective of this study was carried out to elucidate the effect of LEDs (light emitting diodes) irradiation in relation to early growth and inorganic elements in leaf lettuce (Lactuca sativa L. ‘Chung Chi Ma’). In morphological changes of leaves, shoot elongation and hypocotyl length showed poor growth in red light irradiation, while the red+blue light irradiation induced shorter plant height and much greater leaf numbers resulting in increased fresh weight. In change of the Hunter's color and SPAD values, lettuce seedlings grown under in red+blue and fluorescent light irradiation had a higher a* value, otherwise SPAD values were not changed in these light irradiations. Interestingly, relative chlorophyll contents showed 1.8 times increased redness in the treatment of red+blue light irradiation. Inorganic element (N, Ca, Mg, Mn, and Fe) and ascorbic acid contents were increased in lettuce plants grown under LEDs light irradiation compared to those of lettuce grown under the fluorescent light which showed higher P and Mn contents. In conclusion, it is considered that red+blue light irradiation which stimulates growth and higher nutrient uptake in leaf lettuce could be employed in containers equipped with LEDs.