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.

배양액의 농도 조건과 품종별 양수분 흡수특성을 구명하여 장기 수경재배를 위한 기초자료를 획득하고자 연구를 수행하였다. 시험 품종으로 토마토 대과종으로는 적색계인 ‘대프니스’와 도색계인 ‘수퍼도태랑’ 소과종으로는 ‘미니찰’ 품종을 이용하였다. 담액재배하였으며 배양액의 EC를 1.0dS·m-1, 2.0dS·m-1, 3.0dS·m-1, 4.0dS·m-1로 다르게 공급하였다. 배양액의 EC가 높은 처리에서 초기에는 엽면적, 생체중이 감소하였으며 염류장해가 발생하면서 생육(초장, 엽면적, 경경, 생체중)이 불량해졌다. 배양액의 EC가 높을수록 수분흡수가 적었다. 수분흡수량은 1차에서는 품종별 차이가 뚜렷하지 않았으나 2차 조사에서는 ‘대프니스’가 EC 2.0dS·m-1 이상에서도 수분흡수가 크게 감소하지 않았으나 ‘수퍼도태랑’은 높은 EC 처리에서 수분 흡수가 감소하였다. 배양액의 EC가 낮은 처리에서 무기이온의 흡수는 N, P, K는 급액농도 보다 높게 흡수된 반면에 Ca, Mg, S는 흡수율이 낮았다. 배양액의 EC가 높은 처리에서는 대부분의 이온이 초기 투입농도의 50% 이하로 흡수되었다. 따라서 EC가 낮은 처리가 높은 처리 보다 흡수되고 남은 배양액의 이온간 불균형이 심하였다. 품종 간에는 ‘대프니스’가 저농도에서 흡수량이 많고 고농도에서는 흡수량이 적어 불량한 양분조건에서 양분을 효율적으로 이용하는 품종이었 으나 과잉 흡수된 양분으로 인한 장해 증상은 가장 심하게 나타내었다.

본 연구는 탄소 : 질소(탄질)비가 다른 유기자재를 시용하였을 때 시기별 양분의 동태와 유기재배 수수*수단그라스의 비료이용율에 미치는 영향을 조사하였다. 처리구는 질소함량 210kg/ha 수준으로 축분퇴비, 알팔파, 유박, 화학비료를 포함하였다. 유박과 알팔파는 가장 낮은 탄질비를 나타내었고 축분퇴비는 33.7 : 1의 가장 높은 탄질비를 보였다. 축분퇴비는 시용량이 가장 많았고 이에 따라 토양내 양분농도를 증가시켰다. 탄질비가 낮은 유박과 알팔파는 축분퇴비에 비해서 질소의 무기화율을 촉진시켰다. 질소이용효율은 화학비료구에 비해서 알팔파와 유박이 약 60% 전후를 나타내었고, 축분퇴비는 20% 이하의 효율이 관찰되었다. 인산의 이용효율은 알팔파가 가장 높았고 축분퇴비가 가장 낮았다. 이에 따라 탄질비를 고려한 유기자재를 선택해서 밭토양에 시비를 해야 할 것으로 판단되었다.

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.

코이어(CO), 피트모스(PM) 또는 코이어+피트모스 (5:5, v/v, COPM)에 펄라이트(PL)를 0, 20또는 40% (v/v) 혼합하여 9종류의 상토를 조제하고, 고추 '녹광'을 플러그 육묘하면서 작물 생육 및 무기원소 흡수에 미치는 영향을 구명하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 연구 목적을 달성하기 위하여 72공 플러그 트레이에 파종하고 플러그 육묘하면서 파종 35일 및 70일 후에 지상부를 채취하여 식물 생육 및 무기원소 함량을 조사 및 분석하였다. CO는 PL의 혼합비율이 증가할수록 생체중 및 건물중 생산량이 많았으나, PM은 PL를 20% 혼합한 처리에서, 그리고 COPM는 PL 0% 처리에서 파종 35일 후 생체중과 건물중이 가장 무거웠다. 파종 70일 후의 생육도 35일 후의 결과와 유사였다. CO와 PM은 PL의 혼합 비율이 높아질수록 파종 3일 후의 식물체내 P2O5과 K 함량이 감소하고, Ca 및 Mg 함량이 증가하였다. CO 혼합 상토가 동일한 PL 비율의 PM 또는 COPM 상토보다 Ca 및 Mg 함량은 낮았으나, K 함량은 월등히 높았다. 파종 70일 후 CO 또는 PM에 PL의 혼합비율이 증가할수록 P2O5와 K 함량이 감소하였다. 식물체의 Ca및 Mg는 CO의 경우 20% PL, PM은 40% PL, 그리고 COPM은 40% PL 처리에서 각 유기물내의 다른 PL 처리보다 함량이 많았다.

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.

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.

본 연구는 딸기 시설재배에서 토양 pH 변화를 수반한 제염방법이 딸기 생육 및 무기원소 흡수에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 토양 pH는 제염전 6.0으로 측정되었으나 제염 후 5.8~6.2로 측정되어 처리간 차이가 크지 않았고, 유의차도 인정되지 않았다. 그러나 EC는 제염 전 토양이 1.82dS·m-1이었으나 지하수로 용탈한 처리(A)에서 1.65dS·m-1, 생석회를 500g·200L-1로 용해시킨 후 그 상등액을 관주하여 pH를 상승시키고 3주간을 기다렸다가 용탈한 처리에서 (B)에서 1.72, 황산알루미늄을 0.75g·L-1로 용해시킨 용액을 관주하여 pH를 저하시킨 후 3주간을 기다렸다가 용탈한 처리(C)에서 1.71, 그리고 pH 상승(B 방법) 후 저하시킨(C 방법) 처리(D)에서 1.83dS·m-1로 측정되었다. (D) 처리에서 토양 암모늄 농도가 높았고, (A) 처리의 토양 인산농도가 낮았다. 정식 80일 후의 생육에서 초장은 (C) 처리에서 20.4cm로 가장 컸으나 기타 생육지표에서는 처리간 차이가 뚜렷하지 않았다. 80일 후의 식물체내 무기원소 함량에서 다량원소는 처리간 차이가 크지 않았으나, 미량요소인 철, 망간, 아연, 구리 및 붕소는 (C) 처리에서 식물체내 함량이 높았다. 딸기의 수량 및 품질은 (C) 처리에서 50식물체 당 약 137개의 특대과를 생산하였고 과중도 3,784g으로 조사되어 우수함을 알 수 있었다. (B) 처리의 경우에도 특대과의 비율에서 비교적 우수한 성적을 나타내었다. (C) 처리에서 103당 3,123kg의 수확량 및 2,489 kg의 상품과를 생산하여 가장 우수하였으며, (B) 처리에서도 2,820kg/10a으로 비교적 수량이 많아 pH 변화 후 관수하여 용탈시킬 경우 효과적인 제염방법이 될 수 있음을 나타내고 있다.

균귄 곰팡이(arbuscular mycorrhizal fungus, AMF)의 하나인 Glomus manihot을 이용하여 고추의 성장과 무기이온 흡수 및 고추의 치명적 질병인 역병 방제에 미치는 효과를 조사한 결과 매우 유의적인 결과를 얻을 수 있었다. AMF 균주 처리에 의해 질소, 인산, 칼리의 흡수와 초기 중량이 증가되었음을 파종 2주만에 확인할 수 있었으며 고추 품종에 따른 차이는 크게 나타나지 않았다. 이는 Glomus manihot이 고추의

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.

순환식 펄라이트 재배에서 오이의 양액흡수는 일사량 변화와 관계없이 단위일사량당 흡수량이 80~100 mg.MJ-1까지 증가 후 일정하게 유지되어 양액흡수 지표는 전체 양액흡수량보다 단위일사량당 양액흡수량이 더 적합하였다. NO￣3-N의 흡수량은 초기에 3 mg.MJ-1에서 후기 16 mg.MJ-1로 상승하였고 Ca는 초기에 3mg.MJ-1에서 후기에 14 mg.MJ-11 로, Mg는 초기에 1 mg.MJ-1에서 후기에 5 mg.MJ-1로 증가되었으나, 정식 후 62일 이후의 증가세로 둔화되었다. K는 초기에 5.0 mg.MJ-1에서 후기 18 mg.MJ-1로 증가되었으나 지속적인 증가를 보여주지 못하였는데 이것은 오이의 하엽 제거로 인한 결과로 생각되어진다. 그러나 P는 초기에 0.5 mg.MJ-1에서 후기의 3.2mg.MJ-1로 지속적으로 증가되었다. S는 초기에 0.5 mg.MJ-1에서 증가에 6.5 mg.MJ-1까지 증가되다가 후기에 2.7 mg.MJ-1로 감소되었다. 오이의 각각의 무기이온 흡수량과 가장 상관이 높았던 요소는 정식일수와 엽면적이었으나 이 두 요소와 단위일사량당 양액흡수량과는 r2=0.92, 0.97로 높은 상관을 보였다. 단위일사량당 양액흡수량을 이용한 각각의 무기이온 흡수량 회귀식은 r2=0.9 이상으로 높은 상관관계를 보여 실용적 이용이 가능할 것으로 보였다.