생물환경조절학회지 30권 3호에 게재된 논문의 그래프를 수정합니다.

High-pressure sodium (HPS) lamps have been widely used as a useful supplemental light source to emit sufficient photosynthetically active radiation and provide a radiant heat, which contribute the heat requirement in greenhouses. The objective of this study to analyze the thermal characteristics of HPS lamp and thermal behavior in supplemented greenhouse, and evaluate the performance of a horizontal leaf temperature of sweet pepper plants using computational fluid dynamics (CFD) simulation. We simulated horizontal leaf temperature on upper canopy according to three growth stage scenarios, which represented 1.0, 1.6, and 2.2 plant height, respectively. We also measured vertical leaf and air temperature accompanied by heat generation of HPS lamps. There was large leaf to air temperature differential due to non-uniformity in temperature. In our numerical calculation, thermal energy of HPS lamps contributed of 50.1% the total heat requirement on Dec. 2022. The CFD model was validated by comparing measured and simulated data at the same operating condition. Mean absolute error and root mean square error were below 0.5, which means the CFD simulation values were highly accurate. Our result about vertical leaf and air temperature can be used in decision making for efficient thermal energy management and crop growth.

본 연구의 목적은 겨울철 약광기 보광 시 줄기 유인 수가 온실 파프리카의 생육, 과실의 품질 및 생산량에 미치는 영향을 구명하는 것이다. 파프리카는 2020년 10월 26일에 m 2당 3.2 주를 정식하였고, 2020년 12월 1일부터 고압나트륨등을 작기 종료일인 2021년 5월 25일까지 하루 16시간의 광주기로 조사 하였다. 줄기 유인 처리는 분지 이후의 생장점이 각각 2, 3개로 유지되도록 유인해 주었다. 초장은 2줄기 유인 처리구에 비해 3줄기 유인 처리구에서 유의적으로 짧았고 마디수 및 엽수는 2줄기 유인 처리구에 비해 3줄기 유인 처리구에서 유의적으 로 증가했다. 엽면적 및 기관별 건물중은 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 과실 생체중 및 건물중은 모든 처리구에서 생육단계에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 3줄기 유인 처리구가 2줄기 유인 처리구에 비해 낮은 수치를 보였다. 3줄 기 유인 처리구의 상품과율은 95.4%로 2줄기 유인 처리구의 93.6%에 비해 높았다. 총 수확량은 3줄기 유인 처리구에서 30.2% 높게 나타났다. 결론적으로 온실 파프리카의 3줄기 유인 재배는 적정 수준의 영양생장을 유지함으로써 과실 생산량에 긍정적인 영향을 미쳤다고 할 수 있다. 본 연구 결과는 파프 리카의 생산량 증대를 위한 농가 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Plant growth and morphology are affected by light environments. The morphogenesis and growth of the plants growing in plant factories are different from those grown under sunlight due to the effect of far-red light included in sunlight. The objective of this study was to compare the morphogenesis and growth of cucumber plants grown under artificial sunlight, high pressure sodium lamp (HPS), and HPS with additional far-red light (HPS+FR). The artificial solar (AS) with a spectrum similar to sunlight was manufactured using sulfur plasma lamp, incandescent lamp, and green-reducing optical film. HPS was used as a conventional electrical light source and far-red LEDs were added for HPS+FR. The optical properties of each light source was analyzed. The morphogenesis, growth, and photosynthetic rate were compared in each light source. The ratio of red to far-red lights and phytochrome photostationary state were similar in AS and HPS+FR. There were significant differences in morphology and growth between HPS and HPS+FR, but there were no significant differences between AS and HPS+FR. SPAD was highest in HPS, while photosynthetic rate was higher at AS and HPS. Although the photosynthetic rate in HPS+FR was lower than HPS, the growth was similar in AS. It was because canopy light interception was increased by longer petioles and larger leaf areas induced by FR. It is confirmed that the electrical light with additional far-red light induces similar photomorphogenesis and growth in sunlight spectrum. From the results, we expect that similar results will be obtained by adding far-red light to electrical light sources in plant factories.

인공광을 이용한 보광은 시설재배에서 작물의 정상적인 생육과 수확량을 유지하고 품질 향상을 위하여 사용되는 실용적인 방법이다. 본 연구의 목적은 황 플라스마 램프(SP)와 고압 나트륨 램프(HPS)의 보광이 파프리카의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 생장상에서는 SP 및 HPS를 기본 광원으로, 온실에서는 보광으로 사용하여 작물 생육에 미치는 효과를 비교 분석하였다. 생장상에서는 정식 2 주 후 SP와 HPS 하에서 초장, 엽면적, 줄기 직경, 엽수, 생체중 및 건물중을 매주 측정 하였다. 온실재배에서는 무보광을 대조구로 하였다. 보광은 07:00부터 21:00까지 외부일사 100W·m-2 미만일 때 처리되도록 하였다. 보광 처리 후 3주부터 매주 생육량을 측정하였고, 2주 마다 수확하여 과실수와 과실무게를 측정하였다. 생장상에서는 높은 광합성속도로 인하여 SP가 HPS보다 생육이 양호하였고, 온실에서는 보광처리가 대조구보다 수확량이 유의적으로 높았다. 온실에서의 초장, 마디수, 엽장, 생체중, 건물중은 SP와 HPS 간의 유의적인 차이는 없었다. 그러나 수확 시 과실수와 수량은 광합성 증진과 및 과실수의 증가로 인하여 SP에서 많았다. SP는 태양광과 유사한 광 스펙트럼을 보였으나, HPS와 비교하여 높은 PAR과 적색과 원적색 파장의 광양자속의 합이 높았기 때문에 파프리카의 광합성과 수확량을 증가시켰다.

거베라의 동계 약광기 생산성 향상을 위하여 보광처 리가 광합성과 수량에 미치는 영향을 검토한 결과는 다음과 같다. 광원별 보광처리에 의해 절화수량은 48- 58%, 광합성률은 15-200% 증가하였으며 특히 고압나 트륨등과 메탈할라이드등이 광합성률이 높고 보광등의 발열로 인한 환경개선 효과가 높아 적합한 보광용 광 원으로 나타났다. 한편 전력사용량이 증가할수록 무처 리에 비해 수량이 증가하고 절화품질이 향상되는 경향 이었으나 절화수량 증가와 난방효과와 같은 이익적인 요소에 비해 설치비용, 전기요금 등의 손실적인 요소들 이 더 발생하여 30kW • 10a-1 수준의 보광이 적합한 보광시설 설치 기준으로 판단되었다.