25℃로 유지되고 있는 온실내에서 양액에 세라믹을 처리하여 청경채의 생장을 조사한 결과, 근권온도 30℃에서 가장 좋은 생장을 보였다. 특히 세라믹 2호는 각각의 온도 처리구에서 최고의 건물중이 나타난 반면, 3호는 무처리구보다도 오히려 생장이 억제되었다. 줄기와 뿌리의 건물중의 비는 온도가 높아짐에 따라서 증가되었고, 모든 세라믹 처리구에서는 감소되었는데, 이는 세라믹이 뿌리의 생장에 더 많은 영향을 주는 것으로 추정된다. 건물중 1g당 수분의 함량은 모든 세라믹 처리시 무처리구에 비하여 감소되었다. 1% 세라믹은 전기전도도가 0.001-0.03mS/cm으로 낮게 나타났다. 또한 세라믹 중에 파랑색을 띤 3호가 가장 항균력이 강했으며, 모든 세라믹은 물썩음 방지 효과가 있었다.

환경 보전에 대한 필요성이 대두되면서 비순환식 양액재배 시스템이 순환식 양액재배 시스템으로 전환됨에 따라 순환식 양액재배 시스템에 적합한 배양액의 개발이 시급히 요구되고 있다. 따라서, 순환식 고형배지경에 적합한 배양액을 개발하기 위하여 본 실험을 수행하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1. 오이 순환식 고형배지경에 적합한 배양액 조성 및 농도를 알아보기 위하여 일본 야채 시험장 표준액을 1/2 배액, 1 배액 및 3/2 배액으로 조제하여 오이를 재배한 결과, 오이의 초장은 배양액농도를 높임에 따라 짧아졌으며 엽장, 엽폭 및 처리 농도간에 차이가 없었고 상품과수와 상품수량은 1 배액에서 가장 많았다. 양수분흡수율(n/w)에 따라 개발된 오이 순환식 고형배지경에 적합한 배양액 조성(SCU 배양액)은 영양 생장기 동안 N 11.4, P 3.3, K 6.0, Ca 4.5 및 Mg 3.5 me.l-1, 생식 생장기 동안 N 10.4, P 3.3, K 5.0, Ca 4.5 및 Mg 3.5 me.l-1이었다. 2. 순환식 배양액으로 개발된 SCU 배양액의 적합성을 검정하기 위하여 산기 배양액, PTG 배양액 및 SCU 배양액에서 오이를 재배한 결과, 근권내 EC와 pH는 모든 배양액에서 생육기간 동안 안정적이었다. 배양액 내의 다량원소를 측정한 결과, 산기 1 배액, PTG 1 배액, SCU 1/2 배액, SCU 1 배액 및 SCU 3/2 배액 모두 오이의 생육이 진전됨에 따라 배양액내 N, P 및 K 농도는 감소하였으며 Ca 농도는 완만하게 상승하였다. Mg는 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 오이의 광합성속도는 SCU 1 배액, SCU 3/2 배액 및 산기 1 배액에서 높았다. 생육은 SCU 1/2 배액에서 가장 낮았고 SCU 1 배액과 SCU 3/2 배액, 산기 1 배액 및 PTG 1 배액에서는 처리간에 차이를 보이지 않았다. 엽내 N, P, K 및 Mg 함량은 SCU 1 배액, 산기 1 배액 및 PTG 1 배액에서 적정 수준을 나타냈고 엽내 Ca 함량은 PTG 1 배액에서 낮았다. 총수량은 SCU 1 배액에서 가장 높았고 다음으로 산기 1 배액에서 높았다. 따라서 본 실험에서 개발된 배양액(SCU 배양액)은 오이 순환식 고형배지경에 적합한 배양액이라 할 수 있다.

수경재배시 변화하는 배양액 pH를 동적으로 조절하기 위한 방법으로 생리적 산, 알칼리와 화학적 산, 알칼리의 효율성을 검토하였다. 배양액 자동조절시스템에 생리적 산, 알칼리로 NH4H2PO4 및 NaNO3를 이용하고, 화학적 산으로 H2SO4를 이용하여 상추를 재배한 결과, 처리에 관계없이 배양액의 pH를 안정적으로 조절할 수 있었다. 생리적 산, 알칼리의 경우 화학적 산, 알칼리보다 배양액 pH를 급격히 변화시켰으며, 그에 따른 해작용은 나타나지 않았다. 그러므로 상추의 순수수경재배시 배양액의 pH를 자동제어 하기 위한 방법으로, 생육 기간 중에는 화학적 산, 알칼리를 이용하여 pH를 조절하고 수확 며칠 전부터 NH4H2PO4를 화학적 알칼리와 겸해서 공급하는 것이 바람직한 것으로 사료된다.

1. 배양액의 EC(mS/cm)와 배양액의 수분포텐셜은 직선적인 관계가 있고, EC의 증가는 배양액의 수분포텐셜 저하로 나타났으며 이에 따라 상위엽의 수분포텐셜이나 침투포텐셜이 변화하는 경향을 보였다. 2. 물리화학, 열역학적인 지표가 되는 수분포텐셜(Φw)은 배양액 뿐만 아니라 식물의 근, 경, 엽 및 과실에서의 수분 상태를 동일 단위로 나타내는 것으로 식물의 생장을 제어할 때 유일한 지표인 것으로 나타났다. 3. 배양액의 수분포텐셜 저하에 따라 상위엽의 수분포텐셜이나 침투포텐셜이 저하하는 경향을 보였다. 4. 배지내 Cu 농도가 5μm이상으로 되면 생육, 지상부의 생체중, 지하부의 건물중, 엽록소 함유율이 동시에 급격히 저하하는 경향을 보였다. 5. 배지내 Cu 농도의 증가에 따라서 생장율의 저하가 나타났으며 생장율의 저하에 따라 상위엽의 수분포텐셜이 저하하는 경향을 보였다. 팽압은 처리에 관계없이 거의 일정하게 나타나 팽압과 배지내 배양액의 Cu 농도 스트레스간에는 직접적으로 관계가 없는 것으로 나타났다. 수분포텐셜(ψw)은 식물신장, 세포신장을 수적으로 표현하는 것이 가능하다. 수원이 되는 용액이나 배지, 식물체를 동일 단위(㎫)로 관찰하는 것이 가능해 식물체의 수분생리적 비교 검사를 위한 유효한 방법으로 생각되었다.

본 연구는 서광 토마토(Lycopersicon esculentum MILL. cv. Seokwang)의 분무경재배시 신소재인 바이오세라믹 분말을 엽면살포(0.2%)와 배양액내에 처리(0.02%)하여 토마토의 생장 및 과실품질 특성을 비교하고자 수행하였던 바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 지상부와 지하부의 바이오세라믹 처리시 대조구에 비해 초장은 감소하였으나 뿌리의 생장은 증가하였다. 2. 바이오세라믹 분말의 엽면살포시 과방의 생장이 대조구에 비해서 약 14% 정도 증가하였다. 바이오세라믹 분말의 지상부와 지하부 처리시 총건물중이 증가하였다. 3. 바이오세라믹 처리시에 T/R율은 대조구에 비해 낮았으며, 순동화율(NAR)과 상대생장율(RGR)은 바이오세라믹을 엽면살포했을 경우에 12.13g/dm2/day와 0.05g/g/day로 가장 높았다. 4. 대조구에 비해 바이오세라믹 분말의 근권처리시에는 총누적생과중 및 건과중이 감소하였으나, 엽면살포시에는 증가하였다. 바이오세라믹 파우더의 근권 및 엽면살포시 대조구에 비해 과실의 수량이 감소하지 않고 당도가 높아졌다.

야마자키 토마토용 배양액을 이용하여 토마토를 담액 재배할 경우, pH 7.5 정도인 수돗물을 용수로 한 배양액에 NH4H2PO4를 사용하므로써 배양액의 pH를 안정시키는 동시에, 적정 식물생장을 유도할 수 있는 NH4H2PO4농도를 찾고자 실험을 수행하였다. 그 결과 NH4H2PO4의 농도를 증가시킴에 따라 배양액의 pH가 감소하는 경향을 보였으며, EC는 반대의 경향을 보였다. NH4-N 8/3 me/l 처리구에서는 식물체에 황화현상이 나타났다. NH4-N이 4/3 me/l 혹은 5/3 me/l인 처리구에서 pH와 EC를 안정적으로 유지할 수 있었다. 엽장이나 줄기직경은 NH4-N 2/3 me/l처리구에서 큰 값을 나타냈고, 과실의 당도는 NH4-N 5/3 me/l 처리구에서 가장 높았다. 이상의 결과로부터, 토마토의 담액 재배시 수확기 이전에는 NH4-N을 2/3 me/l로 하고, 수확기에는 NH4-N을 4/3-5/3 me/l로 하는 것이 바람직한 것으로 사료되었다.

본 실험은 수돗물을 용수로 사용한 결구상추(Lactuca sativa var. capitata)의 수경육묘시 배양액의 pH에 대한 NH4H2PO4의 효과를 조사하기 위하여 수행되었다. 배양액의 pH를 안정시키기 위하여 시작배양액과 추가배양액의 조성을 달리하여 공급하였다. 배양액의 pH는 추가배양액의 공급시 급격한 하락을 나타낸 후에 회귀하는 경향을 보였다. 배양액의 pH는 온도가 높아짐에 따라 증가하였고, EC는 반대로 감소하는 일중변화를 보였다. 1, 2차 실험에서 pH는 추가배양액 공급 이후에 NH4H2PO4 0.25me/l 처리구에서 7정도를 유지하였으나 NH4H2PO4 3me/l과 6me/l 처리구에서는 6.4-6.5정도를 유지하였다. 3차 실험에서 NH4H2PO4 0.25me/l 처리구의 pH는 6.7에서 7.4 까지 서서히 증가하였으나, NH4H2PO4 3me/l과 6me/l 처리구에서는 6-6.5에서 5-5.5로 감소하였다. 따라서 배양액의 pH를 안정시키기 위하여는 배양액에 존재하는 NH4H2PO4의 전체 양을 1me/sl과 7me/6l사이로 설정하거나, 농도를 기준으로 0.25 me/l와 3 me/l 사이로 하는 것이 적정하리라 사료된다.

고추의 양액재배에서 근권온도와 양액중 질소형태의 관계를 알아보기 위하여 3수준 (18℃, 22℃, 26℃의 근권온도에서 양액중 질소형태의 비율을 달리하여 (NO3-N/NH4-N = 10:0, 8:2), 고추의 생육, 수량, 광합성속도, 엽록소 함유율 및 근의 활성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 초장, 엽수, 경경과 엽, 근의 생체중 및 건물중은 근권온도에 의한 영향은 없었으나, NH4-N의 첨가에 의하여 18℃, 22℃, 25℃의 모든 근권온도에서 초장, 엽수, 경경과 엽, 근의 생체중 및 건물중은 증가하였다. 고추의 과장은 18℃와 26℃의 근권온도에서 NH4-N의 첨가에 의하여 약간 길어지는 경향이었고, 주당 과수 및 수량은 NH4-N의 첨가에 의하여 모든 근권 온도에서 증가하였다. 광합성속도는 근권온도가 높아질수록 저하되었으나, NH4-N의 첨가에 의하여 18℃, 22℃, 26℃의 모든 근권온도에서 유의적으로 높아졌다. 엽록소 상대적함유량은 22℃의 근권온도에서 높아졌으며, NH4-N의 첨가에 의하여 18℃, 22℃, 26℃의 모든 근권온도에서 높아졌다. 근의 활성은 26℃의 근권온도에서 높아졌고, NH4-N의 첨가에 의하여 18℃, 22℃, 26℃의 모든 근권온도에서 높아졌다.

본 실험은 겨울철 파의 양액재배시 배양액 온도를 13, 18, 23℃로 처리하여 잎파의 생육 및 품질에 미치는 영향을 살펴보고자 수행하였다. 13-23℃ 범위 내에서 배양액 온도가 증가할수록 생체중도 증가하였다. 초장도 13℃보다 18, 23℃ 처리구에서 더 길었으며, 지상부, 지하부 건물율은 18℃ 처리구에서 가장 무거웠다. 식물체내 K의 함량은 18℃ 처리구에서 가장 높았으며, Ca, Mg의 함량은 23℃보다 13, 18℃ 처리구에서 더 높았다. 비타민 C의 함량은 배양액 온도가 증가할수록 감소하였으나, 유의성은 인정되지 않았다. Pyruvic acid 함량은 13, 18℃ 처리구에서 높았으며, nitrate의 함량은 반대로 23℃ 처리구보다 13, 18℃ 처리구에서 낮았다. 따라서 파의 생육과 품질을 고려한다면, 겨울철 파의 양액 재배시 적절한 배양액 온도는 18℃ 내외로 생각된다.

고형배지경에서 육묘기와 정식 후의 배양액농도의 차이가 토마토의 생육에 미치는 영향을 구명하고자 본 실험을 수행하였다. 배지는 펄라이트, 버미큘라이트 및 피트모스를 사용하였으며, 배양액 농도는 육묘기 때에는 0.5, 1, 2, 3 및 5mS/cm로 각기 다르게 처리되었고 정식후에는 1, 2 및 3mS/cm로 처리되었다. 모든 배지에서 총과수, 총수량, 상품과수 및 상품수량은 1.0mS/cm보다 2.0-3.0mS/cm에서 훨씬 더 높았다. 기형과율은 피트모스>펄라이트>버미큘라이트 순이었으며 비타민C 함량은 버미큘라이트>펄라이트>피트모스 순이었다. 모든 배지에서 육묘기에는 2.0-5.0mS/cm, 정식 후에는 2.0-3.0mS/cm로 관리했을 때, 상품수량이 높게 나타났다. 육묘기 뿐만 아니라 정식 후의 배양액농도는 총수량, 상품수량 및 당도에 결정적인 영향을 미쳤다. 그러나, 총과수와 상품과수는 정식 후의 배양액농도에 의해 큰 영향을 받았다.

환경변화에 따른 작물생체의 반응을 근속하고 정확히 해석하기 위하여, 로드셀과 마이크로컴퓨터를 이용하여 수경조건에서 생체중을 비파괴적으로 연속측정할 수 있는 시스템을 개발 하였다. 또한 이 시스템을 이용하여 양액의 이온농도 및 명암 조건에 따른 상추의 생장반응을 조사 하였던 바, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 작물의 생체중을 비파단 연속적으로 측정할 수 있는 이 장치의 측정오차는 측정범위 0-2000g에서 0.05%인 土1.0g 이하로 나타났다. 나. 로드셀에서 출력된 지시중량은 수면위의 생체중량과 잘 일치하였다. 다. 상추의 생체중은 정식후 18일에 정식 당시에 비해서 44배 정도 증가하였고, 상대생장율은 정식후 5일까지는 미약하였으나 이후에 급격히 높아져 정식후 13일에 최대에 달하여 29.6% day-1 이었다. 정식후 18일간의 상대생장율은 10.7-29.6% day-1 범위에 있었다. 라. 양액의 무기 이온 농도에 따른 상추의 생장량은 EC 1.4-2.2mS/cm 에서 가장 높았으며, EC 0.7 이하나 2.8 이상에서는 떨어졌는데, 특히 지하부의 생장량은 2.8 이상의 고농도에서 현저히 낮았다. 마. 양액의 이온 농도에 따른 생체중량의 증가속도는 정식후 7일까지는 큰 차이가 없었으나 이후 차이가 나기 시작하여 정식후 20일에는 양액의 이온농도에 따라 큰 차이가 있었다. 사. 암흑 처리후 12시간 까지는 정상적으로 생체중이 증가 하였으며, 이후 78시간까지도 완만한 증가 양상을 나타내었으나 그 이후에는 감소하는 경향이었다. 아. 명조건에서 암조건으로 환경이 변화함에 따라 생체중량은 급격히 증가하였고 반대의 조건에서는 일시적인 생체중 감소가 있었는데, 이와 같은 양상은 생육단계, 광조사 시각 및 시간을 달리하 여도 같은 경향이었다.

양액재배에서 제주송이가 다른 배지와 비교하여 방울토마토의 수량 및 품질에 미치는 영향과 양액성분 변화를 조사하여 제주송이를 양액재배용 고형배지로 실용화하기 위하여 시험한 결과는 다음과 같다. 1. 건엽비, 건과비, 당산비는 1익㉣ 1회 1시간 담액후에 완전 배액한 구에서 높았다. 2. 방울토마토 생과중은 상위 화방으로 갈수록 암면구와 담액수경구는 작아졌으나, 송이구와 일향토구, 펄라이트구 등 고형배지경에서 무거웠다. 3. 방울토마토의 생육이 왕성한 시기에 양액성분중 다량원소를 분석한 결과는 송이 재배구에서 인산과 칼륨 농도가 낮았다. 4. 방울토마토의 수량과 당도는 암면과 일향토구에서 높은 경향을 보였다. 5. 일반적으로 양액재배에서는 수분의 증발과 식물의 수분 흡수 증산작용으로 비료염의 농도가 높아가는데 송이구도 다른 고형배지경과 비슷한 결과를 보였다. 6. 제주 송이 양액재배용 고형배지로 손쉽게 이용할 수 있는 가벼운 자재로 가공개발 연구가 있어야 할 것으로 본다.

고형배지경에서 배양액농도가 토마토의 생육에 미치는 영향을 구명하고자 본 실험을 수행하였다. 배지는 펄라이트, 버미클라이트 및 피트모스를 사용하였으며, 묘들은 육묘기 때에는 0.5, 1, 2, 3 및 5mS/cm의 각기 다른 배양액농도로 재배되었고 정식후에는 1, 2 및 3mS/cm의 농도로 옮겨져 재배되었다. 육묘기 때에 배양액농도를 0.5mS/cm에서 3.0mS/cm로 높임에 따라 유묘의 광합성속도는 3가지 종류의 배지에서 모두 증가하였으며, 0.5-3.0mS/cm 범위 이상의 농도에서는 광합성속도가 감소하였다. 초장, 엽장, 엽폭, 경경 및 지상부 건물중은 펄라이트에서는 배양액농도를 0.5mS/cm에서 5mS/cm로 높임에 따라 계속 증가하는 경향을 보였으며, 버미클라이트에서는 2-5mS/cm에서 높았으며, 피트모스에서는 3mS/cm일 때 가장 높았다. 따라서 묘의 초기생장에 대한 배지별 적정배양액농도는 배지에 따라 차이가 있는데, 펄라이트에서는 3-5mS/cm, 버미클라이트와 피트모스에서는 각각 2-5mS/cm, 3mS/cm인 것으로 나타났다. 정식 후에 배양액농도를 1mS/cm에서 3mS/cm로 높임에 따라 3가지 종류의 배지에서 모두 건물중이 크게 증가하였다. 그러나, 육묘기와 정식 후에 계속하여 5mS/cm의 고농도로 재배한 것들의 건물중은 단지 조금 증가하였다.

본 실험은 양액내 NO3--N : NH4+-N 비율이 잎파(Allium fistulosum L.) 생육 및 품질에 미치는 영향을 알아보고자 실시하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 양액내 pH는 NO3--N : NH4+-N 비율이 9:1인 처리구에서는 상승하였고, NO3--N : NH4+-N 비율이 1:1, 1:3인 처리구에서는 하강하는 경향이 있었으나, 3:1 처리구에서는 안정적인 PH를 유지하였다. 외관상 생육은 NO3--N : NH4+-N 비율이 9:1인 처리구에서 가장 양호하였으며, NO3--N : NH4+-N 비율이 1 :3인 처리구에서 가장 저조하였다. 식물체내의 NO3--N의 함량은 양액내의 NO3--N 비율이 높을수록 증가하였다. Pyruvic acid 함량은 생육이 양호한 NO3--N : NH4+-N 비율이 9:1, 3:1인 처리구에서 높았으며, 1:3처리구에서는 낮았다.

양액재배에 있어서 배양액 중에 있는 질소, 칼륨, 인, 칼슘, 마그네슘 등 식물 영양성분의 함유량을 항상 알맞게 유지시키는 일은 매우 중요하다. 아울러, 양액의 산도(pH)와 용존산소량(dissolved oxygen;DO)도 식물 생장에 큰 영향을 미치기 때문에 적절히 유지하지 않으면 안된다. 양액의 상태를 항상 작물 생육에 알맞게 유시키기 위해서는 먼저 양액의 조성과 관계가 있는 물리량을 정확히 측정할 필요가 있다. 특히 양액관리를 자동화하기 위해서는 정확도와 함께 신속하고도 간편한 측정방법이 필요하다. 양액 상태에 관한 주요 측정항목에는 전기전도도(electric conductivity : EC), 산도(pH), 용존산소량(DO)이 있다.

Cooling of nutrient solution is essential to improve the growth environment of crops in hydroponic culture during summer season in Korea. This study was carried out to provide fundamental data for development of the cooling system satisfying the required cooling load of nutrient solution in hydroponic greenhouse. A numerical model for prediction of the cooling load of nutrient solution in hydroponic greenhouse was developed, and the results by the model showed good agreements with those by experiments. Main factors effecting on cooling load were solar radiation and air temperature in weather data, and conductivity of planting board and area ratio of bed to floor in greenhouse parameters. Using the model developed, the design cooling load of nutrient solution in hydroponic greenhouse of 1,000m2(300pyong) was predicted to be 95,000 kJ/hr in Suwon and the vicinity.

Experimental and theoretical analyses were carried out to investigate the heat exchange characteristics of the nutrient solution cooling system utilizing ground water. The material of heat exchanger used in the experiment was polyethylene and the cross-flow type was adapted in which nutrient solution was mixed and ground water unmixed. For the exchanger surface area of 0.33m2 and flow rates of ground water of 1-6l/min, NTU(number of transfer units) and effectiveness of experimental heat exchanger were 0.1-0.45 and 10-35％, respectively. Therefore these results showed that the hydroponic greenhouse of 1,000m2(300 pyong) with the ground water of 10m2/day could cover about 55-70％ of maximum cooling load in summer.

As the automation of nutrient solution management proceeds in the field of hydroponics, effective supporting systems to manage the nutrient solution by computer become needed. This study was attempt to predict the EC of nutrient solution using the neural networks. The multilayer perceptron consisting of 3 layers with the back propagation learning algorithm was selected for EC prediction, of which nine variables in the input layer were the concentrations of each ion and one variable in the output layer the EC of nutrient solution. The meq unit in ion concentration was selected fir input variable in the input layer. After the 10,000 learning sweeps with 108 sample data, the comparison of predicted and measured ECs for 72 test data showed good agreements with the correlation coefficient of 0.998. In addition, the predicted ECs by neural network showed relatively equal or closer to the measured ones than those by current complicated models.

본 실험은 분무경재배 토마토에 있어서 분무간격이 토마토의 생장, 수량반응과 생체정보와의 관련성을 구명하고자 수행하였다. 분무간격은 10분 정지에 60초, 30초 그리고 10초간 분무되게 하였으며 이것을 연속분무구와 비교하였다. 배양액은 산기의 토마토 배양액을 사용하였다. 1. 엽면적은 30초분무 10분정지구가 가장 높았고 60초분무 10분정지구가 가장 낮게 나타났다. 또한 각 기관의 건물중과 과실건물중 등의 생장특성도 다른 처리구보다 30초분무 10분정지구에서 가장 좋았다. 2. 화수는 건물중이 낮을수록 많았으나 착화수는 60초분무 10분정지구를 제외하고는 유의차가 인정되지 않았다. 3. 엽면적과 과실건물중과의 관계에 있어서는 과실건물중이 가장 높은 30초분무 10분정지구가 엽면적이 가장 많았다. 연속분무구는 엽면적에 비해 과실건물중의 현저한 감소가 나타났다. 본 실험의 범위에서 양액의 적정 분무간격은 30초분무 10분정지인 것으로 구명되었다. 4. 주간의 온실내외의 태양방사는 차이가 크게 나타났으며 온실내 일중 기온은 엽온보다 높게 나타났다. 환경조건의 변화에 따라 토마토 엽의 생체정보의 변화는 민감하게 나타났으며 특히 양액의 분무간격에 따른 차이는 현저하게 나타났다. 5. 분무간격에 따른 엽생장의 변화패턴은 엽수분 potential, 기공저항 및 엽온 등의 생체정보와 관련이 깊었으며 환경요인의 변화에 따른 생체정보 계획으로 토마토의 생장량이나 과실수량 예측의 가능성이 인정되었다.