본 연구는 식물공장에서 아쿠아포닉스와 수경재배에서 재배된 딸기의 무기양분 흡수율, 생육, 수량을 비 교하고자 수행되었다. 양어는 비단잉어(Cyprinus carpio) 12마리를 수조(W 0.7m × L 1.5m × H 0.45m, 472.5L)에 367.5L 물을 채운 후 입식하였고 5.44kg·m-3 밀도로 사육하였다. 딸기 모종 30개체는 펄라이트를 채운 포트에 정식 하여 아쿠아포닉스 시스템 베드(W 0.7m × L 1.5m × H 0.22m)에 장착하였고, 모종 30개체는 네트포트에 정식한 후 담액수경(DFT)시스템 베드(W 0.7m × L 1.5m × H 0.22m)의 아크릴판(140 cm × 60 cm, Ø80 mm)에 장착하였다. 재 배기간 동안 아쿠아포닉스 수조액의 pH와 EC는 각각 4.3－6.9, 0.32－1.14dS·m-1 수준이었고, 수경재배는 각각 5.1 －7.5, 1.0－1.8dS·m-1이었다. 아쿠아포닉스 수조액의 NO3-N와 NH4-N 농도는 수경재배보다 각각 약 3.6, 2.2 me·L-1 높았다. P, Ca, Mg, S 농도는 수경재배보다 각각 약 0.76, 3.1, 0.8, 0.9me·L-1 높았으며, K와 Fe는 각각 약 0.8me·L-1, 0.5mg·L-1 낮았다. 딸기 잎의 무기이온 함량은 두 재배 처리 간 유의차가 없었으며 엽내 K 함량은 적정 범위를 보였 다. 정식 후 58과 98일 사이에 아쿠아포닉스에서 재배된 딸기의 T-N와 P 흡수율은 수경재배보다 각각 1.5, 1.9배 높 았고 K 흡수율은 유의차가 없었다. 개체당 과실수는 아쿠아포닉스에서 수경재배보다 유의하게 많았으며, 상품과 생체중, 건물중, 과실의 과장과 과폭은 수경재배에서 아쿠아포닉스보다 높았다. 결과를 종합하면, 아쿠아포닉스에 서는 수조액의 물고기 배설물과 먹이 잔여물에 의한 고체 입자의 비료성분을 지속적으로 가용하여 활용한다는 것 을 알 수 있다.

This experiment was conducted to investigate the effects of pH on the mineral nutrient uptake and growth of the four Chinese chives species. The Chinese chives species used in the experiment were the cultivated species grown in the farm (cultivated Allium tuberosum) and three wild species of wild Allium tuberosum, A. thunbergii and A. senescens. The pH levels of soil medium were set to be 4.5, 6.5, and 7.5. Fresh weight (FW) of cultivated A. tuberosum was highest at all pH levels. The increase of soil pH increased the FW of the wild A. tuberosum and A. thunbergii, but no difference was noted for the A. tuberosum and A. senescens. Plant height was higher in the order of wild A. tuberosum, A. thunbergii, and cultivated A. tuberosum and A. thunbergii. Notably plant height of the wild A. tuberosum increased significantly by the pH increase. The Zn content of the wild A. tuberosum was shown to be significantly higher than that of the other species and increased with the increase of soil pH. This indicates that there is a close relationship between the plant height and Zn content in Chinese chives plant. Principal component analysis for characterizing closely related A. species using the factors of plant growth and amounts of nutrients uptake showed that the cultivated A. and wild A. tuberosum were in the 4th quadrant of the graph which are classified as the same species, while A. senescens and thunbergii was in 1st and 3rd quadrant indicating different species, respectively.

아보카도는 에콰도르에서 경제적으로 중요한 과수이다. 건강한 종묘 생산은 아보카도 식물의 생산에서 중요한 단계이며 유익한 미생물의 처리는 식물체의 영양을 향상 시키는데 사용 될 수 있다. 아보카도 묘목에 처리한 미생물의 효과를 검정한 결과, 묘목의 뿌리부분과 지상부의 양분 흡수를 증가시켰다. T. harzianum은 뿌리에서 N과 Mg의 흡수를 유의적으로 증가시켰으며, 지상부에서는 N, Ca, Mg, Mn 및 Cu의 흡수를 증가시켰다. 반면에, G. iranicum var tenuihypharum은 뿌리에서 Ca와 Fe의 흡수를 유의적으로 증가시켰으며, 지상부에서는 N흡수를 증가시켰다. 또한, mycorrhiza의 접종으로 아보카도 묘목의 뿌리 부분과 지상부에서 P 양을 증가시키는 경향이 긍정적으로 나타났다. 두 미생물 모두 S의 흡수에 영향을 미치지 않았는데, 이는 식물 전체에서 균일한 비율을 나타냈다. 또한 인산질 비료(일인산 칼륨)의 시용은 미량 영양소의 흡수에 긍정적인 영향을 미쳤다.

Importance of climate change and its impact on agriculture and environment has increased with the rise in the levels of Green House Gases (GHGs) in the atmosphere. To slow down the speed of climate change, numerous efforts have been applied in industrial sectors to reduce GHGs emission and to enhance carbon storage. In the agricultural sector, several types of research have been performed with emphasis on GHGs emission reduction; however, only a few work has been done in understanding the role of carbon sink on reduction in GHGs emission. In this study, we investigated ecosystem carbon balance and soil carbon storage in an agricultural paddy field. The results obtained were as follows: 1) Evaluation of soil C sequestration in paddy field was average 3.88 Mg CO2 ha-1 following NPK+rice straw compost treatment, average 3.22 Mg C ha-1 following NPK+hairy vetch treatment, and average 1.97 Mg CO2 ha-1 following NPK treatment; and 2) Net ecosystem production (NEP) during the paddy growing season was average 14.01 Mg C ha-1 following NPK+hairy vetch treatment, average 12.60 Mg CO2 ha-1 following NPK+rice straw compost treatment, and average 11.31 Mg CO2 ha-1 following NPK treatment. Therefore, it is proposed that organic matter treatment can lead to an increase in soil organic carbon accumulation and carbon sock of crop ecosystem in fields compared to chemical fertilizers.

오이 고형배지경에서 배액을 분석하여 생육단계에 따른 pH, EC 변화와 주요 영양소의 흡수변화를 구명하고, 이를 적용하여 오이의 생육단계에 적절한 양분관리방안을 제시하기 위하여 본 실험을 수행하였다. 배액의 pH 와 EC 변화양상 및 배액분석을 통하여 오이의 생육단계는 정식 후부터 착과기, 착과 후부터 수확기로 분류하는 것이 적당한 것으로 판단하였다. 저온기에 가온시설 내에서 오이를 재배한 본 실험에서는 정식 후 첫 화방이 착과되기까지 약 3주의 시간이 소요되었고, 착과 후부터 첫 수확까지 소요일수는 약 7~10일로 조사되었다. 상위 화방으로 생육이 진행되는 속도는 약 3~4일정도 차이였고, 착과와 수확에 소요되는 일수는 대체로 일정했다. 오이의 코이어 자루재배 시, 전체 재배기간 중에서 착과 전에는 EC 농도를 3.0dS·m−1 정도로 높게 관리하다가 착과 후에는 2.0-2.3dS·m−1 정도로 낮추어 관리하고, 과실이 비대하면서 수분요구도가 증가하므로 일일급액량을 늘려주는 급액 관리가 적절한 것으로 사료된다. 원소별 로는 질소, 인, 칼슘은 착과 전에는 N 700mg·L−1, P 60mg·L−1, Ca 110mg·L−1 수준으로 공급하고, 착과 후에는 N 660mg·L−1, P 50mg·L−1, Ca 100mg·L−1 수준으로 조절이 필요할 것으로 사료된다. 칼륨과 마그네슘은 착과 전기에는 각각 400mg·L−1과 80mg·L−1으로 공급하고, 후기에는 공급을 조금 줄여주는 것이 비료이용효율을 높일 수 있는 방법이 될 것이다.

Ebb and flow 시스템을 사용한 분화 칼랑코에 재배에서 광도와 양액 농도가 생육, 양분 흡수율 및 배지 내 무기 이온의 집적에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 연구 목적을 달성하기 위하여 광도 3수준(PPF 4.26, 5.51, 9.75mol·m-2·d-1)과 양액 농도 3수준(EC 1.2, 1.8, 2.4dS·m-1)을 조합하여 요인실험으로 수행하였다. 분화 재배한 칼랑코에의 생육은 광도와 양액 농도에 뚜렷하게 영향을 받았으며, 광도가 높아질수록 생육이 양호하였다. 각 광도 내에서는 양액의 EC를 1.8~2.4dS·m-1의 범위로 조절할 경우 칼랑코에 지상부 생육이 비교적 양호하였지만, EC를 2.4dS·m-1로 조절한 처리의 생체중, 건물중 및 엽면적이 가장 크게 나타났다. 광도와 양액 농도는 ebb and flow 시스템의 양액 탱크로부터 양분 및 수분 흡수량과 배지 내 무기 이온의 집적에 유의하게 영향을 미쳤지만, 식물체의 무기물 함량에는 뚜렷한 영향을 미치지 않았다. 광도는 양액의 EC에 비해 이온의 흡수율에 미치는 영향이 상대적으로 적었으며, 양액 EC가 높을 수록 NO3-, P, K, Mg 이온의 흡수율은 높았다. 이상의 연구결과를 고려할 때 ebb and flow 저면 관수 시스템에서 배지 내 무기 이온 집적에 영향을 주는 주 요인은 양액 농도임을 확인하였으며, 광도와 양액의 EC를 이용하여 배지 내 무기 이온의 집적량을 예측하기 위한 회귀식을 제시하였다.

본 실험은 장미 식물공장에서 single-node cutting 'Versillia'의 양분흡수 특성을 구명하고 순환식 수경재배 시스템에 적합한 배양액 내 무기이온 조절방식을 구명하고자 수행하였다. 실험 기간동안 각 처리별 배양액 내 무기이온함량 변화를 살펴본 결과 EC 제어구의 경우 NO3-N은 생육 후반이 되면 그 함량이 적정 범위 이상으로 증가 하였고 P와 Mg은 감소하였으며 배양액 첨가구는 전체적인 배양액 내 무기이온 함량이 증가하였다. 이에 비해 무기이온 제어구는 생육 기간동안 근권 내 적정 범위를 유지하였다. 광합성 효율을 나타내는 지표 중 하나인 Fv/Fm는 무기이온제어구와 배양액 첨가구에서 높았고 절화장, 생체중 등은 무기이온 제어구에서 높았다. 그러나 뿌리의 활성 정도를 측정해본 결과 무기이온 제어구에서 높았으나 배양액 첨 가구에서는 생육 초기에 배양액 내 pH 변화폭이 커서 가장 낮게 나타났다. 위의 결과를 종합하였을 때, 무기이온 조절(다량 미량원소 제어구와 다량원소 제어구)을 통해 배양액을 관리하는 것이 생육 전 기간 동안 근권 환경을 적절히 유지해 줄 수 있었고 이에 따라 절화 품질도 향상되므로 장미(single-node cutting) 순환식 수경재배에 적합한 근권 환경 제어방식이라고 할 수 있다.

국화과 13종과 배추과 14종의 쌈채소류, 그리고 허브류 7종을 담액식 수경재배 시스템에 혼식하여 EC 1.2, 2.4 및 3.6dS·m-1의 배양액을 공급하여 배양액의 pH와 EC 변화, 식물체의 생육과 무기양분 흡수 특성을 조사하였다. pH는 양액농도가 높을수록 낮아졌고, EC는 양액농도가 높은 처리에서 높아 EC 3.6dS·m-1처리에서 4.8dS·m-1까지 높아졌다. 생육은 여름철에는 국화과와 허브류는 EC 1.2dS·m-1, 배추과는 2.4dS·m-1의 배양액에서 양호하였고, 가을철에는 EC 2.4dS·m-1 처리에서 대부분 작물이 생육이 양호하였다. 무기양분의 흡수는 생육이 양호했던 가을철이 여름철보다 T-N과 K 함량이 높았다. 작물별로는 배추과가 국화과와 허브류에 비해서 T-N, K, Ca,그리고 Mg함량이 높았으며, Fe과 Mn 함량은 오히려 국화과에서 높았다. 결과적으로 국화과와 배추과 쌈채소류와 몇 가지 허브류를 혼식하여 한 가지 배양액으로 수경재배 시 여름철에는 EC 1.2dS·m-1, 가을에는 EC 2.4dS·m-1로 재배하면 유리할 것으로 판단되었다.

본 연구는 토양 염도(EC)에 따른 토마토의 생육효과를 검토코자 토양 중 염류농도(EC)를 각각 1.0, 2.5, 5.0 및 7.5dS·m-1로 두어 폿트 실험을 수행하였다. 토마토의 초장, 생체중, 건물중 등 생육은 토양 중 염류농도가 높을수록 억제되었으며 특히 EC 5.0dS·m-1 이상의 염류농도에서 큰 차이를 나타내었다. 지상부의 생체중과 건물중은 초장과는 달리 EC 7.5dS·m-1에서 감소하였다. 반면 뿌리의 생체중과 건물중은 지상부와는 달리 EC 5.0dS·m-1까지는 차이가 없었으나 EC 7.5dS·m-1서는 매우 감소하였다. 평균과중은 EC 5.0dS·m-1에서 92g으로 EC 1.0dS·m-1 129g보다 37g이나 가벼웠고 착과수는 평균과중과는 달리 EC 7.5dS·m-1에서는 매우 감소하였다. 수량은 EC 5.0, EC 7.5dS·m-1에서 각각 3,810, 3,216kg/10a로 EC 1.0dS·m-1의 5,488kg/10a보다 각각 31%, 41% 감소하였다. 토마토 과실의 당도와 산도는 염류농도가 높을수록 증가하는 경향이었으며 토양 중 EC 5.0dS·m-1 이상에서 과실당도가 5.2% 이상 증가하였다. 잎의 수분퍼텐셜 및 엽록소, 기공전도도 및 광합성 함량은 염류농도가 높을수록 억제되었다. 총 T-N, P 및 Na 함량은 염 농도가 높아질수록 증가하는 경향이었으나, Ca, Mg 및 K 함량은 염류농도가 높을수록 감소하였다. Na 함량은 증가하였으며 다른 성분은 처리간에 차이가 없었다.

칼랑코에 단일처리전의 유묘기의 목표는 초장이 짧고 건실하며 분지수가 많은 식물체를 생산하는 것이다. 광과 양분조건은 어린 식물의 생육과 품질에 직접적으로 영향을 준다. 본 연구는 이 시기에 배양액농도와 광강도가 생육과 양분흡수에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 2조건의 적산일사량(15.8, 7.9 mol·m-2·d-1, PPF)과 3조건의 배양액농도(EC 0.8, 1.6, 2.4 dS·m-1) 처리를 하였다. 칼랑코에 유묘의 생육조사 결과, 광도가 높을수록 엽면적, 생체중, 건물중이 크게 나타났고 분지가 많이 발생하였다. 이러한 경향은 EC 1.6 dS·m-1 이상에서 현저하였다. 초장은 광강도가 낮을수록 컸다. 배양액의 EC 감소분은 배양액의 농도가 증가함에 따라 커지는 경향을 보였다. 생육 단계의 진전에 따른 양분흡수는 광도와 배양액 농도(EC)가 높을수록 많아지는 경향을 나타냈다. 실험기간 중 NO3-N, P, K, Ca은 대체로 고광도에서 저광도보다 많이 흡수되었다. 칼랑코에 유묘기 재배 시, 적정 엽면적, 생체중, 분지수, 초장을 얻고, 식물체의 적절한 양분흡수를 위해서는 고광도 시 배양액 농도를 EC 1.6 dS·m-1이상으로 관리하는 것이 적절하였고 저광도 시 배양액 농도를 EC 0.8 dS·m-1 관리하는 것이 적절하였다. 본 연구결과에서 광도에 따라 배양액 내의 각 무기양분의 농도를 다르게 관리해야 함을 확인하였다.

본 연구는 칼슘의 시비농도를 인위적으로 조절한 후 국화를 재배하면서 각 원소의 시비수준이 생육과 절화 품질에 미치는 영향을 구명하고 생육을 우수하게 유지할 수 있는 식물체 및 토양의 한계농도를 밝히기 위하여 수행하였다. Ca결핍 증상은 신엽에서 발생하였고, 신엽이 cup 형태로 구부러지는 기형증상이 나타났다. 정식 109일 후에 조사한 절화장은 무시비구, 3.0mM 그리고 4.5mM Ca처리에서 각각 105.8cm, 106.5cm, 107.3cm로 조사되었다. Ca시비농도가 증가할수록 절화중이 무거워져 무처리구가 51.6g이었고 6.0mM 시비구에서 59.4g으로 측정되었다. 건물중이 가장 무거웠던 6.0mM Ca시비구에서 3.09%의 식물체내 Ca함량을 갖는 것으로 분석되어 국화 'Biarritz'의 정상 생육을 위해서는 2.8% 이상의 식물체내 Ca 함량을 갖도록 시비하여야 할 것으로 판단되었다. Ca 시비농도가 증가할수록 토양 농도도 뚜렷하게 높아져 무처리구, 1.5, 3.0, 4.5 및 6.0mM 시비구가 각각 5.0, 7.3, 12.1, 16.5 및 28.2mg·L-1로 분석되었다. 건물 생산량을 고려하여 정상 생육을 위한 최저한계점은 25.4mg·L-1이라고 판단되었다.

Mg의 시비농도를 인위적으로 조절한 후 국화를 재배하면서 각 원소의 시비수준이 생육과 절화 품질에 미치는 영향을 구명하고 생육을 우수하게 유지할 수 있는 식물체 및 토양의 한계농도를 밝히기 위하여 수행하였다. Mg 결핍증상은 노엽의 엽맥이 갈변한 후엽 전체로 갈변 현상이 확산되고, 최종적으로 노엽이 탈락하는 특징을 나타내었다 Mg 시비농도가 증가할 수록 정식 109일 후의 절화중이 무거워져 1.5mM 시비 구에서 8.84g이었다. 건물 중은 Mg 시비농도가 증가함에 따라 건물중도 증가하였으나, 2.0mM 이상의 고농도 시비구에서는 오히려 감소하였다. 0.5, 1.0 및 1.5mM 시비구에서의 건물중이 8.42, 8.75 및 8.84g이었고, 최근에 완전히 전개된 잎의 Mg함량이 각각 0.34, 0.53 및 0.71%였다. 따라서 절화국 'Biarritz'의 품질을 우수하게 유지하기 위해서는 가장 최근에 완전히 전개된 잎(최상위에서 3~4번째 잎)의 건물중을 기준으로 0.64% 이상이 유지되도록 시비해야 하며, 건물중이 가장 무거웠던 1.5mM의 토양 용액내 농도를 고려할 때 3.68mg·L-1 이상의 Mg 농도가 되도록 시비하여야 한다.

주야온 25/20℃, 상대습도 70%로 조절된 생육상내에서 명기 시간과 암기 시간의 비를 1 : 1 로 일정하게하고 광주기를 24h(명기 12시간 : 암기 12시간)와 6h(명기 3시간 : 암기 3시간)로 설정하여 토마토와 고 추 묘의 양분흡수 및 탄소대사 특성을 조사하였다. 토마토에서는 처리후 15일 6h에서 건물중, 초장, 엽면적, 엽록소함량 및 수분흡수량 감소와 함께 황화현상이 나타났으나, 고추에서는 6h에서 엽록소함량이 약간 낮았을 뿐 처리간 생장 차이는 없었다. 전체 처리 기간을 통해 NO3, P, K, Ca 및 Mg의 흡수량은 광 주기의 영향을 받지 않았으나, Fe의 흡수량은 두 작물 모두 처리후 10 일부터 6h가 24h에 비해 적었다. 이러한 경향은 엽록소함량이 가장 낮았던 처리후 15일과 토마토에서 현저하게 나타났다. 한편, 엽중 sucrose 함량은 토마토의 6h에서 높았으나 glucose는 24h에서 더 높았다. 본 실험 결과는 광주기 단축에 의한 엽중 엽록소함량 저하와 황화현상은 Fe 흡수량 부족 및 엽중 sucrose 축적과 관련이 있음을 시사해 주었다.