To harvest marketable cucumbers, high quality seedlings must be used. Producing seedlings in the greenhouse during the low radiation period decreases marketability due to insufficient light for growth. Supplemental lighting with artificial light of different quality can be used to improve low light conditions and produce high quality seedlings. Therefore, this study was conducted to select the appropriate supplemental light sources on the growth and seedling quality of grafted cucumber seedlings during the low radiation period. Three cultivars of cucumber were used as scions for grafting; ‘NakWonSeongcheongjang’, ‘Sinsedae’, and ‘Goodmorning baekdadagi’. Figleaf gourd (Cucurbita ficifolia) ‘Heukjong’ was used as the rootstock. The seeds were sown on January 26, 2023, and grafted on February 9, 2023. After graft-taking, cucumbers in plug trays were treated with RB light-emitting diodes (LED, red and blue LED, red:blue = 8:2), W LED (white LED, R:G:B = 5:3:2), and HPS (high-pressure sodium lamp), respectively. Non-treatment was used as the control. Supplemental lighting was applied 2 hours before sunrise and 2 hours after sunset for 19 days. The stem diameter and fresh and dry weights of roots did not differ significantly by supplemental light sources. The plant height and hypocotyl length were decreased in W LED. However, the leaf length, leaf width, leaf area, and fresh and dry weights of shoots were the highest in the RB LED. Seedling qualities such as crop growth rate, net assimilation rate, and compactness were also increased in RB LED and W LED. After transplanting, most of the growth was not significant, but early yield of cucumber was higher in LED than non-treatment. In conclusion, using RB LED, W LED for supplemental light source during low radiation period in grafted cucumber seedlings improved growth, seedling quality, and early yield of cucumber.

Iron (Fe) is a vital element for plants and other organisms, involving in several physiological processes including respiration, chlorophyll biosynthesis, and photosynthesis. Unfortunately, how Fe accumulation regulates in response to light quality has not been well established in plants. Therefore, the aim of the study was to explore the mechanism of Fe homeostasis by light quality. In this study, we found morpho-physiological attributes were significantly improved in response to blue (λmax: 450) compared to white (λ max: 500) and red (λmax: 660) light. The root-shoot length, plant biomass, photosynthesis efficiency (Fv/Fm) and leafgreen (SPAD) significantly declined in response to white and red light. However, these parameters were improved and iron deficiency was substantially alleviated by blue light exposure in alfalfa seedlings. This study might be useful to the forage breeders and farmers for improving alfalfa yield and nutritional benefits.

본 연구는 광질이 장미의 꽃잎 착색에 미치는 영향에 대한 기초자료를 얻고자 수행했다. 꽃눈 분화가 시작된 미니 장미 5품종 ‘Berigamo’(yellowish white), ‘Elpaso Yellow’(yellow), ‘Elpaso’ (bicolor, yellow+orange), ‘Meggiore’(pink), ‘Maasland’(red)를 대상으로 3주간 광질처리를 실시하였다. 광질처리는 300μmol·m-2·s-1 백 색광(W) 대조구와 210μmol·m-2·s-1 백색광에 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 원적외선(FR) 및 자외선 B(UVB)을 각 90μmol·m-2·s-1 보광하여 대조구와 동일한 PPFD로 설정하였다. 광질의 꽃잎착색 효과는 품종 특이적으로 R, FR, UVB 보광은 특히 분홍색 품종에서 각각 19.0%, 28.8%, 6.4% 착색을 증진시킨 반면, G와 B 보광은 안토시아닌 함량을 각각 17.8%, 19.0% 감소시켰 다. 황색 품종에서는 UVB보광으로 카로티노이드 함량이 19.6% 증가하였다.

상록바위솔속(Sempervivum)은 돌나물과(Crassulaceae)에 속한 하위 속이며 유라시아와 일부 북아프리카에서 분포한다. 상록바위솔속 식물들은 과거 여러 연구에서 약용작물로 활용될 수 있는 가능성을 나타내었다. 그뿐만 아니라 상록바위솔속 식물은 관상용 식물로도 선호된다. 식물의 관상가치를 높이고 적합한 실내 재배조건을 확립하기 위해 적절한 광조건에 대한 연구가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 상록바위솔 ‘블랙탑’(Sempervivum ‘Black Top’)을 실험식물로 공시하였으며, 실내재배에서 세 가지 LED 광질에 따른 ‘블랙탑’의 생장에 미치는 영향을 분석하기 위해 18주 이후의 생장 결과를 조사했다. 결과적으로 ‘블랙탑’의 초장은 3000 K 백색 LED (peak 455, 600 nm)에서 가장 큰 것으로 나타났다. 그리고 엽장은 보라색 LED (peak 450, 650 nm)가 가장 큰 것으로 나타났다. 그러나 반대로 엽폭에서는 유의미한 차이가 없는 것으로 나타났다. 한편, 생체중은 6500 K 백색 LED (peak 450, 545 nm)에서 가장 높은 것으로 나타났으며 건물중은 3000 K 백색 LED와 6500 K 백색 LED가 동등한 유의수준을 가지는 것으로 나타났다. 엽록소 수치는 6500 K 백색 LED에서 가장 높게 나타났고 보라색 LED에서는 가장 낮게 나타나 엽록소 수치를 증대시키기 위해서는 분광분포가 균일한 것이 좋은 것으로 나타났다. 이와 연쇄적으로 CIELAB 엽색분석에서 명도를 나타내는 L*은 보라색 LED에서 가장 높게 나타나 스펙트럼이 한 쪽으로 편중될 경우 ‘블랙탑’ 엽색 품질 관리에 불리한 것으로 나타났다. 결과적으로, 위 조사항목들에 대하여 복합적으로 고려할 때 ‘블랙탑’의 생장 촉진과 엽색 품질의 증대를 위해 보라색 LED가 아닌 3000 K 백색 LED 혹은 6500 K의 백색 LED 하에서 재배할 것을 권고한다.

본 연구는 Tetraselmis suecica와 T. tetrathele의 영양물질 증진효과를 가져올 수 있는 배양시스템 구축을 위하여, 발광다이오드 (LED)의 파장별(청색; 450 nm, 황색; 590 nm, 적색; 630 nm) 탄수화물, 단백질, 지질 함량을 측정하였다. 두 종 모두 단백질 비율(42~69%)이 가장 높았으며, 생장속도가 낮았던 황색파장에서 탄수화물, 단백질, 지질의 높은 함량을 보였고, 생장속도가 가장 높았던 적색파장에서는 낮은 함량을 보였다. 이러한 결과는 세포 분열 속도의 감소로 인해 단백질 합성과 함께 세포의 화학적 조성과 효소 활동에 변화를 주어 지질과 탄수화물 함량이 증가한 것으로 생각된다. 따라서, T. suecica와 T. tetrathele의 유용한 생화학적 물질의 증대를 위해 대수생장기 초 기와 중기는 적색 LED 그리고 대수생장기 후기에는 황색 LED를 주사하는 2단계 LED 배양을 제안하였다.

식물공장에서 적합한 광을 선정하기 위해서는 양적인 측면 과 기능적 측면 뿐만 아니라 운영비를 고려하기 위하여 전기 에너지이용효율과 광이용효율을 동시에 고려해야 하는데 본 연구에서는 들깨를 위한 LED광원의 광량, 적색광과 청색광 의 혼합 비율과 광주기 조건별 생육 특성과 전기에너지이용효 율과 광이용효율을 함께 비교하였다. 광량 처리구는 60, 130, 230, 320μmol·m-2·s-1 조건으로, 광질 처리구는 적색광과 청 색광의 혼합 비율 8:2, 6:4, 4:6, 2:8 조건으로, 일장 처리구는 낮 기준 9, 12, 15, 18시간으로 처리하였다. 광량 실험에서는 광량이 높을수록 생육량이 늘어나는데 비해 소비전력당 건물 중의 광이용효율은 유의차가 없었다. 소비전력당 엽생체중을 추가로 비교해보면 320μmol·m-2·s-1 처리구에서만 유의적으 로 낮은 효율을 보였고 이외의 처리구에서는 유의차가 없었기 때문에 생산량이 가장 많은 230μmol·m-2·s-1가 가장 효율적 이었다. 광질 실험에서는 적색광과 청색광의 혼합 비율은 RB 8:2에서 생육량과 광이용효율이 동시에 높게 측정되었고 색 차와 flavonoids 함량에서는 유의차가 발생하지 않아 Red: Blue 비율 8:2가 가장 적합한 조건이었다. 광주기 실험에서는 광주기가 길어질수록 높은 생육량을 나타냈는데 일장 12시간 이상에서는 생육량의 유의차가 없었으므로 광소비 효율을 고 려한 12시간이 적합한 조건이었다. 이상의 결과를 바탕으로 식물공장에서 들깨 생육을 위한 LED 광 환경 조건으로는 광 도, 광질과 일장은 각각 230μmol·m-2·s-1 이상, 8:2와 12시간 이상이었다.

Plants under the genus Orostachys have been known as medicinal plants. This study deems to determine the growth and leaf color of Orostachys japonica and O. boehmeri when subjected to various LED light sources. A total of seven LED light treatments were used, i.e. red (630 nm), green (520 nm), blue (450 nm), purple (650 and 450 nm), 3000 K white (455, 600 nm), 4100 K white (455, 590 nm), and 6500 K white (450, 545 nm) LEDs. Results showed that O. japonica plants showed favorable growth under 4100 K white LED, while O. boehmeri plants had a positive growth response under white light LEDs (3000, 4100, and 6500 K). In leaf color analysis, the use of green LED showed the greatest change in CIELAB L * and b * values which were relatively higher compared to other treatments indicating that leaves turned yellowish. Further statistical analysis using Pearson’s correlation also suggested that there is a small negative association between dry weight and b * values of O. japonica, and a negative moderate association between plant weights (fresh and dry weight) and leaf color (L * and b * ) and positive association between said plant weights and a * color values of O. boehmeri. Therefore, it is recommended to cultivate O. japonica under 4100 K white LED and O. boehmeri under 3000, 4100, 6500 K white LEDs.

본 연구는 생육초기 저온 저일조 조건이 토마토의 수량 및 품질에 미치는 영향을 구명하기 위해서 수행되었다. 비가림 하우스에서 정식 후 17일에 측창 개폐와 차광막을 이용하여 26일간 저온, 저온차광 처리하였다. 처리기간 동안의 토마토 GDD를 산출한 결과 저온 처리로 인해 GDD가 5.5% 감소하였다. 차광 처리에 의한 평균 일사량을 분석한 결과 대조구 대비 차광처리가 25.3% 수준이었으며, 일 최고광량의 평균을 분석한 결과 대조구, 차광처리가 각각 634, 156W·m -2였다. 처리 결과 저온차광에 의하여 엽수, 엽면적, 생체중, 건물중, SPAD를 분석한 결과 차광에 처리에 의하여 생육이 저하된 것을 볼 수 있었으며 초장은 웃자란 것을 확인할 수 있었다. 수량을 분석한 결과 첫 수확일은 정식 후 63일로 동일 하였으나 무처리구, 저온처리, 저온 강차광 순으로 각각 177, 99, 53g/plant 로 최대 3.3배까지 차이를 보였으며, 최종 수확일인 정식 후 87 일의 누적수량은 각각 1734, 1131, 854g/plant로 생육 초기 저온, 저온차광 처리에 의하여 수량이 각각 34.8, 50.7% 감소한 것을 확인할 수 있었다. 처리와 수확기에 따른 토마토의 품질을 조사한 결과 당도와 산도는 처리 및 수확기에 따른 차이가 없었다. 처리에 따른 광합성 특성을 조사하기 위하여 이산화탄소반응 곡선을 작성하고 광합성 기구의 생화학적 모델을 활용하여 분석한 결과 최대 광합성 속도와 J, TPU, Rd는 온도에 따른 차이를 보이지 않았으나 차광에 의하여 감소된 것을 확인할 수 있으며, Vcmax의 경우 저온과 차광에 따라서 값이 감 소되는 것을 확인할 수 있었다. 이로 보아 정식 후 생육초기 저 온 저일조는 토마토의 초기생육과 광합성능력을 감소시키며, 생육이 진행되면서 생육에 대한 차이가 없어지거나 줄어들고 품질 변화도 나타나지 않았지만 누적 수량이 감소하기에 이를 방지하기 위해서는 생육초기 저온 및 저온저일조 등 이상기상 발생시 보온 및 보광이 필요하다.

우리나라 사과 재배에 가장 널리 이용되는 수형은 세장방추형으로 수령이 증가함에 따라 수관 내부의 광환경이 불량해진다. 전정을 통한 부분적인 수관 변경은 이러한 문제점 개선의 효율적인 대안이라고 할 수 있다. 본 연구는 이와 관련하여 나무 중간의 수관 변경에 따른 수관 내 광환경의 변화를 살펴보고, 과실 품질 향상을 위한 적절한 측지 관리 방법을 모색하고자 4.0 × 1.5m로 재식된 ‘감홍’/M.9을 대상으로 2년간 시험을 수행하였다. 처리 1은 측지를 짧게 단축하여 수관 폭을 좁게 만드는 것이었고, 처리 2는 측지를 유인하는 것이었으며, 처리 3은 대조구로 기존 세장방 추형의 수관을 유지했다. 1. 처리 1은 수관 하부로의 광투과율이 가장 높았고 기존 세장방추형에 비해 과중과 착색도가 높은 과실의 생산이 가능 했으며 높은 꽃눈 분화를 나타냈다. 2. 처리 2는 유인에 따라 가지의 중첩에 의한 음영 발생 증 가로 광투과율이 오히려 감소하였고 이에 따라 과실 착색의 저하를 초래하였다. 3. 따라서 광환경 개선과 하부의 과실 품질 향상을 위한 가 장 효율적인 측지 관리 방법은 중간에 위치한 측지를 길이 50 cm 내로 단축 전정하여 수관 폭을 좁게 유지하는 것으로 판단되었다.

본 실험은 광 환경이 자생 Veronica속 4종 구와꼬리풀, 봉래꼬리풀, 부산꼬리풀, 큰구와꼬리풀의 생장 및 개화에 미치는 영향을 구명하기 위해 실시하였다. 이중 봉래꼬리풀은 희귀 및 특산식물로 지정되어 있는 우리나라의 자생식물이며 부산꼬리풀은 우리나라에서도 부산지역에서만 자생하는 특산식물이자 자료부족종으로 분류된다. 실험은 2018년 3월 30일부 터 2018년 8월 17일까지 수행되었으며 Veronica속 4종을 0, 40, 60, 90% 차광환경에서 재배하였다. 구와꼬리풀을 0~60% 차광환경에서 재배시 90% 차광환경에서 재배한 개체보다 지상부의 생체중이 무겁고 엽수 및 가지수가 많아 생장이 유의하게 좋았다. 큰구와꼬리풀의 줄기 두께는 90% 차광환경에서 재배시 유의하게 얇아져 생장이 불량하였다. 구와꼬리풀과 큰구와꼬리풀은 0~60% 환경에서 재배시 모든 개체가 개화하였으며 90% 차광환경에서 재배한 개체보다 개화소요일수가 짧 아졌다. 봉래꼬리풀은 0~40% 차광환경에서 재배시 60~90% 차광환경에서 재배한 개체보다 지상부 및 건물증이 유의하게 증가하여 생육이 좋았으며, 관상가치 측면에서 가장 높은 점수를 받았다. 부산꼬리풀의 관상가치는 0, 40, 60, 90% 차광환경에서 재배시 각각 4.0, 3.0, 2.2, 1.0점으로 조사되어 동일한 Veronica속이라도 종에 따라서 광 민감도가 다양한 것을 확인하였다.

본 연구는 폐쇄형 식물공장에서 시금치 수경재배시 세가지의 인공광이 생육, 광합성 및 품질에 미치는 영향을 규명하기 위해 수행되었다. 세가지 광 처리구는 적색 (660nm), 청색 (450nm) 및 녹색 (550nm) LED를 사용하여, R660 / B450 = 4/1 (RBL), R660 / B450 / G550 = 5/2/3 (WWL); R660 / B450 / G550 = 1/1/1 (WL) 비율로 혼합하였고, 동일한 광도로 설정하였다 (PPFD = 190 μmol‧m-2 ‧s-1). 생육조사결과 초장, 엽수는 WL이 가장 적었다. SPAD, 순광합성율, Fv/Fm, LAI, 근권부 생육은 RBL이 가장 높았고 통계적으로 유의하였다. 줄기, 잎, 뿌리의 생체중, 뿌리의 건물중은 세가지 처리구에서 유의한 차이를 보였다. 대조적으로 WL의 칼륨의 함량은 WWL과 RBL 가운데 가장 높았지만, 반면 칼륨과 철의 함량은 RBL이 가장 높았다. 비타민C 함량도 시험구간 유의한 차이를 보였다. 질소와 옥살산 함량은 WL이 가장 높았고, 용해성 고체와 비타민C 함량은 RBL이 가장 높았다. 옥살산, 질소 함량은 WWL에서 감소하는 경향을 보였고, RBL의 옥살산 함량은 WL와 WWL과 차이가 없었다. 모든 처리구에서 Salmonella, E.coli.는 감염되지 않았다. 결론적으로, RBL이 시금치의 생육에 적합하지만, 적색, 청색과 적정하게 혼합된 녹색광은 시금치의 생육에 긍정적인 영향을 미친다고 판단된다.

본 연구는 고부가가치 약용작물인 잔대(Adenophora triphylla var. japonica Hara)의 종자 형태특성과 휴면 유형을 조사하고, 발아율 향상을 위한 소독제와 광질을 선발하기 위해서 수행되었다. 종자 소독은 증류수(대조구), NaClO 4%, H2O2 4%와 benomyl 500mg·L-1를 이용하여 실시하였으며, 광질처리는 암조건(control I), 형광등 (control II), LEDs[red, blue, green, RB LEDs(red:blue = 8:2, 6:4, 4:6, 2:8)]를 광주기 12/12(light/dark), 광도 150μmol·m-2·s-1 photosynthetic photon flux density로 설정 하였다. 잔대 종자는 emryo (E):seed (S) ratio가 0.4로 미숙배 종자지만 30일 이내에 발아가 되며, 침지 6시간 만에 포화상태에 도달하였다. 종자 소독 후 benomyl 처리에서 곰팡이 발생이 유의적으로 억제되었으며, 최종 발아 율이 87%로 가장 높았다. 적색광에서 최종 발아율이 92%로 가장 높았으며, 일일평균발아수는 R2B8에서 가장 적었다. 따라서 잔대 종자는 휴면이 거의 없으며, benomyl 소독제와 적색광이 발아율 향상에 효과적이여, 향후 약용작물 잔대 재배에 이용가치가 높을 것이라 판 단된다.

Smart farm is a breakthrough technology that can maximize crop productivity and economy through efficient utilization of space regardless of external environmental factors. This study was conducted to investigate the optimal growth and physiological conditions of Chinese matrimony vine (Lycium chinense) with LED light sources in a smart farm. The light source was composed of red+blue and red+blue+white mixed light using a LED system. In the red+blue mixed light, red and blue colored LEDs were mixed at ratios of 1:1, 2:1, 5:1, and 10:1, with duty ratios varied to 100%, 99%, and 97%. The experimental results showed that the photosynthetic rate according to the types of light sources did not show statistically significant differences. Meanwhile, the photosynthetic rate according to the mixed ratio of the red and the blue light was highest with the red light and blue LED ratio of 1:1 while the water use efficiency was highest with the red and blue LED ratio of 2:1. The photosynthetic rate according to duty ratio was highest with the duty ratio of 99% under the mixed light condition of red+blue+white whereas the water use efficiency was highest with the duty ratio of 97% under the mixed light of red+blue LED. The results indicate that the light source and light quality for the optimal growth of Lycium chinense in the smart farm using the LED system are the mixed light of red+blue (1:1) and the duty ratio of 97%.

본 연구는 활착실 내의 인공광원으로 사용되는 LED 모듈의 광질 및 점멸주기가 오이접목묘의 활착 및 생장 특성에 미치는 영향을 분석하고자 수행되었다. 이를 위해서 LED 모듈의 광질을 4수준(청색광, 적색광, 청색광/적색광 혼합, 백색광)으로 설정하였다. 또한 점멸주기를 4수준(5s/5s, 7s/3s, 9s/1s, control)으로 설정하였다. 대조구의 명기와 암기는 12h 간격으로 반복되었다. 활착실 내의 광합성유효광양자속, 기온 및 습도를 각각 100μmol·m-2·s-1, 25oC, 90%로 조절하였다. 오이접목묘의 활착에 미치는 광질의 효과는 5s/5s의 점멸주기를 지닌 청색광 처리구를 제외하면 유의차가 나타나지 않았다. 더구나, 점멸주기와 무관하게 적색LED, 청색/적색 혼합 LED, 백색 LED 처리구에서의 활착율에 유의차가 없었다. 이러한 결과는 접목묘의 활착에 미치는 광질 또는 점멸주기의 영향이 없음을 의미하는 것이다. 오이접목묘의 엽장, 엽면적, 생체중에 미치는 광질과 점멸주기의 영향은 청색 또는 적색LED의 9s/1s 주기에서 유의차가 인정될 만큼 높게 나타났다. 백색LED하에서 활착된 오이접목묘의 생장에 미치는 점멸주기의 영향은 유의차가 없었다. 따라서 백색LED 모듈의 지속적인 수요 증가와 제조단가 등 을 고려할 때 활착용 조명으로 백색LED의 활용이 경제적으로 유리할 것이다.

본 연구는 담녹조강 Tetraselmis suecica와 T. tetrathele의 인산염 흡수에 미치는 발광다이오드의 파장의 영향을 조사하였다. 파장은 청색 발광다이오드(LED; 450 nm), 황색 LED(590 nm), 적색 LED(630 nm) 그리고 형광램프(control)이며, 조도는 100 μmol m-2 s-1로 주사하였 다. T. suecica와 T. tetrathele의 최대흡수속도(ρmax)는 적색 LED에서 6.35 pmol cell-1 hr-1와 9.85 pmol cell-1 hr-1로 나타났으며, 반포화농도(Ks)는 9.43 μM와 21.2 μM로 나타났다. 이는 적색 LED 아래에서 T. suecica와 T. tetrathele가 다른 파장보다 영양염에 대한 친화성이 높다는 것으로 의미한다. 따라서 경제성 및 생산성 향상을 위한 Tetraselmis 배양시스템(광배양기)의 최적 광원은 낮은 영양염 상태에서도 높은 생장속도를 보이는 적색 LED가 적합할 것으로 판단된다.

배양액의 종류 및 LED를 이용한 다양한 광질 조건이 물냉이의 생장과 glucosinolates 함량에 미치는 영향을 3주간의 수경재배를 통하여 살펴보았다. 물냉이 종자를 암면배지에 파종 후 발아시켜, 2주간 육묘하였다. 유묘들은 semi-DFT 시스템에 이식하였다. 환경조절실은 주간온도 20±1℃와 야간온도 16±1℃, 주간습도 65±10%와 야간습도 75±10%의 범위에서 조절되었으며 16/8h 조건의 광주기와 180±10μmol·m-2·s-1 광강도를 유지하였다. 배양액은 오오츠카 하우스 1A(OTS), 한국원시(HES)과 화란온실작물연구소(PBG) 배양액을 초기 EC 1.0-1.3, pH 6.2와 형광등을 광원으로 실험하였다(실험-1). 광질에 대한 생육과 glucosinolates 함량을 분석하기 위하여 단색광(적색: R10, 백색: W10) 처리구와 혼합광(적청녹색: R2B1G1, 백청녹색: W2B1G1, 적색: R10, 적청색: R5B1, 적청색: R3B1)처리구를 두었다. 물냉이 지상부의 생육은 3개의 배양액 처리구에서 유의적인 차이가 발견되지 않았지만, 뿌리의 생체중은 HES와 비교하여 PBG와 OTS에서 13.7%와 55.1% 증가하였다. OTS 처리는 PBG와 HES 처리구에 비해 gluconasturtiin 함량이 96%, 65% 증가하였다. 백색광조건(W10)과 비교하여 적색광(R10) 처리는 초장이 101.3% 증가하였다. 청색광 비율의 증가는 지상부 생육에 긍정적인 영향을 주었다. 물냉이의 건물중 당 glucosinolates 함량은 R2B1G1 처리구와 비교하여 R3B1 처리구에서 144.5% 증가하였으며, W10 처리구와 비교 시, 약 70% 증가하는 경향을 보였다. R3B1 처리구에서 물냉이의 생육과 총 glucosinolates의 함량이 가장 높게 나타났다.