Determining the size or area of a plant's leaves is an important factor in predicting plant growth and improving the productivity of indoor farms. In this study, we developed a convolutional neural network (CNN)-based model to accurately predict the length and width of lettuce leaves using photographs of the leaves. A callback function was applied to overcome data limitations and overfitting problems, and K-fold cross-validation was used to improve the generalization ability of the model. In addition, ImageDataGenerator function was used to increase the diversity of training data through data augmentation. To compare model performance, we evaluated pre-trained models such as VGG16, Resnet152, and NASNetMobile. As a result, NASNetMobile showed the highest performance, especially in width prediction, with an R_squared value of 0.9436, and RMSE of 0.5659. In length prediction, the R_squared value was 0.9537, and RMSE of 0.8713. The optimized model adopted the NASNetMobile architecture, the RMSprop optimization tool, the MSE loss functions, and the ELU activation functions. The training time of the model averaged 73 minutes per Epoch, and it took the model an average of 0.29 seconds to process a single lettuce leaf photo. In this study, we developed a CNN-based model to predict the leaf length and leaf width of plants in indoor farms, which is expected to enable rapid and accurate assessment of plant growth status by simply taking images. It is also expected to contribute to increasing the productivity and resource efficiency of farms by taking appropriate agricultural measures such as adjusting nutrient solution in real time.

This experiment was aimed to identify concentrations of mineral nutrients in leaf lettuce (Lactuca sativa) grown on hydroball aquaponics and in the water for growing fish by conducting two experiments. The experiment I (Expt. I) was conducted with 12 fishes (F12) with and without filter, hydroball and plants (H12 (12 fishes, hydroball), FHP12 (12 fishes, filter, hydroball, 6 plants) and HP12 (12 fishes, hydroball, 6 plants)), and the experiment II (Expt. II) was with and without plants (FH15 (15 fishes, filter, hydroball), FHP15 (15 fishes, filter, hydroball, 6 plants)). The pH level in the water of all the treatments was decreased during the growing period, and the pH and EC of the water were lower in all the treatment with plants than those without plants in both Expt. I and Expt. II. When compared with adequate nutrient concentrations for hydroponics, nitrate nitrogen (NO3-N) and phosphorus (P) concentrations in the fish growing water were higher under the FHP15 treatment in Expt. II; however, potassium (K), calcium (Ca), and magnesium (Mg) were only 16, 49, and 82% of hydroponics, representatively, and iron (Fe) was not detected. The fresh weight of lettuce harvested from the FHP15 treatment was 38 g, only a 30% of marketable lettuce yield. The T-N and P contents of the leaf tissue grown under the FHP15 treatment were close to the optimal level; however, the K, Ca, and iron (Fe) contents were less than the optimal with no deficiency symptom.

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.

본 연구는 완전제어형 식물 생산 시스템에서 적색광, 녹색광 및 청색광 비율에 따른 상추의 생육 반응과 광 사용효율을 알아보고자 수행되었다. 본 연구에 사용된 상추 품종은 여름청축면상추와 홍염적축면상추였다. 완전제어형 식물공장에서 LED 조명과 12시간 일장으로 박막수경 재배하였다. 재배 온도, 상대습도와 이산화탄소는 각각 20~25oC, 60~70%와 600~900μmol · mol−1로 조절하였다. 광 처리는 세가지 LED(적색, 청색과 백색)로 청색광과 녹색광 및 적색광 비율은 1 : 4 : 5, 5 : 0 : 5, 5 : 2 : 3, 7 : 0 : 3, 7 : 1 : 2와 8 : 1 : 1로 처리하였으며, 다만 광량은 처리구마다 달랐다. 다른 광질 하에서 생육할 때, 두 품종의 상추의 생육 특성은 품종과 광질에 의해 유의적인 영향을 받았다. 청축면과 적축면상추의 초장은 각각 1 : 4 : 5과 8 : 1 : 1에서 가장 낮았다. 가장 큰 엽장과 엽수는 청축면상추에서 각각 8 : 1 : 1과 7 : 0 : 3이었으며, 적축면상추는 각각 5 : 2 : 3과 8 : 1 : 1이었다. 엽폭과 엽형지수는 품종과 광질에 따라 유의적인 차이를 보였다. 청축면과 적축면상추의 엽폭은 각각 8 : 1 : 1과 5 : 2 : 3에서 가장 길었다. 청축면과 적축면상추의 엽형지수는 1 : 4 : 5과 1 : 4 : 5에서 가장 높았다. 지상부 생체중과 광사용효율는 품종과 광질에 의해 유의적인 차이를 보였다. 청축면과 적축면상추의 지상부 생체중은 각각 7 : 0 : 3과 8 : 1 : 1에서 가장 무거웠다. 청축면과 적축면 상추의 광사용효율은 각각 7 : 0 : 3과 5 : 0 : 5에서 가장 높았다. 결론적으로, 완전제어형 식물 생산 시스템에서 상추 재배를 위한 적색광과 녹색광 및 청색광 비율은 5~7 : 0~2 : 1~3 비율이 적합하였다.

This study was to evaluate the growth potential of E. coli O157:H7 in lettuce leaf extracts and on lettuce leaf surface at various temperatures. The pathogen can survive and multiply in the extracts and leaf surface of lettuce. The population of E. coli O157:H7 in the lettuce extracts reached to 4.79 log CFU/mL at 37℃. The multiplication of pathogen in lettuce extracts initiated within 10 hours of inoculation over 15℃ conditions. And it can survive in the lettuce leaf extracts at 4℃ for 100 hours at least. And this pathogen can multiply on lettuce leaf surface and the population of pathogen on the lettuce leaf surface increased to 1.82 log CFU/g at 25℃. At 37℃, the pathogen density increased to 1.53 CFU/g within 3 days after inoculation. At all temperature, irrespective of the inoculation level, similar trends in growth of E. coli O157:H7 were observed. These results emphasize the growth potential of E. coli O157:H7 in lettuce leaf extract and on lettuce leaf surface. To reduce the risk of outbreak, it is important to maintain the cold chain system during storage before the consumption.

식물공장 내 생육과 안토시아닌 함량을 동반 제고시킬 수 있는 최적 광조사 방법을 구명하고자 적색광과 청색광의 비율 및 단기간 광질변화 조건을 달리하여 어린잎 상추의 생육 및 안토시아닌 색소발현 양상을 비교 평가하였다. 적색광 단일파장에서 어린잎 상추의 생육이 가장 좋았으며 혼합광, 청색광 및 형광등의 순으로 생육이 억제되었다. 어린잎 상추의 엽내 총 안토시아닌 함량은 청색광과 적색광의 혼합광(R57-B43) 처리에 의해 적색광 단일광원 조건에 비해 4.1배, 형광등(FL) 조건에 비해 6.9배 각각 증가되었다. 청색광의 혼합비율이 43%까지 순차적으로 높아짐에 따라 생육은 억제되었으나 상대 엽록소 함량과 적색도의 발현은 크게 증가하는 경향을 보였다. 수확전 9일간 적색 단일광으로의 광질변환시 생육은 크게 증진된 반면 색소는 급격하게 소실되었으며 반대로 혼합광으로의 광질변환시에는 생육속도는 감소한 대신 안토시아닌 색소함량은 형광등과 적색광에 비해 크게 높아졌다. 따라서 수확 전의 단기간 광질변환 시 적색광의 비율이 높은 광원조건에서 생육을 촉진시킨 후 적색과 청색의 동등 혼합광원으로 변환할 경우 생산성을 유지하면서 고품질의 고색도 상추를 생산할 수 있을 것으로 판단되었다.

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.

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.

잎상추 수경재배시 배양액 내 NO3-N와 NH4-N 비율 및 pH 조절이 엽중 nitrate 함량에 미치는 효과를 구명하였다. NO3-/NH4+의 비율 처리는 12:1, 10:3, 8:5이었으며, 8:5 처리구에 pH를 자동적으로 조절해준 처리구조 설정하였다. pH의 변화는 12:1 처리구에서는 실험기간 동안 계속적으로 상승하는 경향을 보였고, NH4+의 비율이 높을수록 pH가 상당한 저하하다가 낮은 수준에서 유지되었다. NH4+의 비율이 가장 높았던 8:5에 pH를 자동적으로 조절해준 처리구에서는 5.5-6.5 사이의 안정적인 수준으로 pH를 유지하였다. 엽중 nitrate 함량은 전반적으로 12:1 처리구에서는 점점 감소하는 경향을 보였으나, 12:1과 8:5에 pH를 조절해준 처리구에서는 비슷한 양상으로 수확시마다 증가하는 경향을 보였다. 즉, NH4+의 비율을 높이고 배양액의 pH를 조절하는 것이 생육 및 엽중 nitrate 함량에 가장 좋은 것으로 나타났다

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.

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.

A new lettuce cultivar ‘Misun’ (Lactuca sativa L.) with wrinkled traverse narrow elliptic and deep red leaf, which has late bolting and high yield. It was developed from a cross between ‘Yeoreum Jeocgchima’ (deep red leaf color) and ‘Yeoreumdukseomjeokchukmyeon’ (high yield). The cross and selection for advanced lines had been done by the pedigree method from 2001 to 2008. The advanced lines were evaluated for yield and adaptability at several locations in Korea (Gangwon-do, Gyeonggi-do, Chungcheongbuk-do, Jeollabuk-do, Gyeongnam-do, and Jeju-do) from 2009 to 2011 year. The ‘Misun’ has gray seed color and traverse narrow elliptic leaves. The shelf-life of ‘Misun’ was four weeks longer than ‘Dukseomjeokchukmyeon’at 4℃. The anthocyanin content of ‘Misun’ (88.32 mg/100 g) was higher than that of ‘Dukseomjeokchukmyeon’(74.78 mg/100g). The BSL (latucin+8-deoxylactucin+lactucopicrin) content of ‘Misun’ (5.0 ug/g, DW) is lower than that of ‘Dukseomjeokchukmyeon’(12.0 ug/g, DW). Compared to ‘Dukseomjeokchukmyeon’, marketable yield of ‘Misun’(289 g per plant) was 11% higher than that of it, showed good yield in fall season cultivation and has particularly improved expression of red leaf color at high temperature cultivation in the field. Furthermore, its taste is better, more crispy, and sweeter than those of ‘Dukseomjeokchukmyeon’. Thus, this new cultivar ‘Misun’ can be suitable for cultivation in low temperature during spring and fall season season.

‘춘풍적축면’은 ‘포자비적축면’과 ‘먹치마’를 교배 육성한 잎상추로 누운타원형 잎을 가진 축면 상추이다. 2000년 교배하여 2007년까지 계통육종법에 선발과 고정을 하였다. 전국 6개 지역(대관령, 경기, 충북, 전북, 경남, 제주)에서 2년간 봄, 여름, 가을 재배하였을 때 평균 2,069 kg/10a을 나타내어 기존 품종보다 주당 53매 정도의 잎을 수확할 수 있으며, 주당 무게는 평균 372 g으로 6% 수량성이 많은 품종이다. ‘춘풍적축면’은

고풍적축면은 "안동적축면"과 "뚝섬적축면"을 교배하여 육성한 적축면 잎상추 품종이다. 기존의 같은 type의 품종보다 추대가 늦은 중만생 품종이며, 적색발현이 좋아, 안토시안닌 함량이 29.4 mg/100 g으로 "뚝섬적축면"보다 10배이상 많았으며 수확후 4℃ 수식 이미지에서 3주간 이상 저장이 가능하였다. 재배 적기는 연중재배가 가능하나 시험재배결과 평난지에서는 봄, 가을에 고랭지에서는 봄, 여름, 가을에 노지 및 비가림하우스

From the experiments on the effect of chitosan and wood vinegar, which are environment-friendly materials, on the growth of eggplant and leaf lettuce, the following results were obtained. 1. The effect of chitosan and wood vinegar treatment on the growth of eggplant 1) There was no difference in soil component elements before and after treatment with chitosan and wood vinegar. The total number of microorganisms tended to increase after treatment with chitosan and wood vinegar, while the number of bacteria increased among microorganisms. However, there was no consistent tendency in the number of Acinomycetes, fungi, and trichodema between treatments. 2) The growth and the yield of eggplant increased compared with the control plot in both the chitosan-treated plot and the wood vinegar-treated plot. However, there was no significant difference between the treatments. The yield of eggplant per 10a increased in chitosan- and wood vinegar-treated plots compared with the controlled plot. There was no significant difference in treatments, however, the plot treated with 800 times-diluted solution showed a higher growth. 2. The effect of chitosan and wood vinegar treatment on the growth of leaf lettuce 1) There was no difference in soil component elements before and after treatment with chitosan and wood vinegar. The number of bacteria increased among microorganisms. However, there was no consistent tendency in the number of Acinomycetes, fungi, and trichodema between treatments. 2) The growth of leaf lettuce in both chitosan-treated plot and wood vinegartreated plot increased compared with the control plot, however, there was no significant difference between the treatments. On the whole, the plot treated with greater concentration showed a higher growth.

This study was conducted to investigate the effect of microbial product on microorganisms in soil and the growth of leaf lettuce. The test material were treated with chitosan, wood vinegar and EM activity liquid, and treatment concentration was 50 times solution and 100 times solution level with foliar application. The results were summarized as follows : Among foliar application of microorganisms treatments diluted by chitosan 100 times solution level was effective considering growth of leaf lettuce as compared other dilutions and control plot. Change of microorganism number in the soil for cultivation of chinese cabbages and leaf lettuce was increased with microorganism treatment plot as compared with control plot. Specially chitosan 100 times solution level showes the most significant effect.