완전제어형 식물공장하에서 인공광원에 따른 결구상추의 생육, 잎끝마름증과 배양액속의 무기이온 변화를 검토하고자 본 실험을 수행하였다. 인공광원에 따른 지상부 생체중과 건물중간의 유의적인 차이는 없었으나 전반적인 생육은 형광등에서 가장 낮게 나타났다. 인공광원중 생육과 램프의 경제성을 고려해 볼때, 고압나트륨등을 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다. 인공광원에 따른 잎끝마름증 발생시기는 정식 후 14일에 처음 발생하였으며, 발생부위는 자엽으로 부터 9∼10번째 잎이었다. 발생원인으로는 빠른 생장율과 상추의 칼륨흡수로 추정되었다. 그리고 인공광원에 따라 배양액속의 무기 성분 변화를 보면, 세처리구 모두 칼슘. 마그네슘, 구리와 아연 함량 등은 축적되는 경향을 보였으며, 전질소, 인, 철과 망간 함량등은 안정적이었다.

최근 작물의 공장적 재배는 『식물공장』이라는 단어로 대표되는, 새로운 재배방식의 하나로서 세계적으로 주목받고 있다. 식물공장(plant factory or factory- style plant production system)이라는 단어의 의미와 같이 『시설내의 작물을 공장제품의 생산과 동일하게 재배하는 시스템』이다. 즉 자연환경에 의존하지 않고 인공환경하에서 식물을 공장적으로 재배하는 방식을 의미한다. 이를 위해서는 지하부의 양액, 지상부의 온습도, 탄산가스, 광 등에 대한 고도의 환경제어 및 작업의 자동화가 필요하다.(중략)

This study is conducted to investigate the effects of growth characteristics (GC) and DPPH radical scavenging activity (DRSA) of the heading lettuce ‘Fidel’ depending on four concentrations of activated mineral groups (AMG: 1.6% active minerals and 0.03% CaO) added to basic nutrient solutions (diluted by 0, 0.05, 0.1, and 0.2%) and on four different light-emitting diodes (LED; B:R:W ratio = 0:1:12, 0:1:9, 0:5:5, and 2:3:5). Both 0.1 and 0.2% AMG showed better GC of lettuce in plant width, plant length, leaf width, leaf length, and the number of leaves than those of other AMG, while leaf thickness and chlorophyll value did not show significant difference among all AMG. Moreover, 0.1 and 0.2% AMG showed heavier shoot fresh weights than those of other AMG. As for the combinations of AMG and LED, B0:R5:W5 showed the best lettuce GC regardless of AMG compared to other AMG and LED combinations. As shown in the above results of LED, although there was a difference in lettuce growth by LED, the differences of lettuce growth by AMG were statistically significant. The DRSA was the highest at 82.8% in B2:R3:W5, followed by B0:R5:W5 at 77.8%. LED showed differences but AMG did not affect DRSA. Therefore, the optimal conditions in plant factory for GC and DRSA of the lettuce were 0.1% AMG and B0:R5:W5.

이 연구는 폐쇄형 식물공장 시스템 내에서 LED 펄스광의 튜티비 및 광도(PPFD)가 상추의 생장 및 광합성률에 미치는 영향을 구명하기 위해 수행하였다. 파종 3주 후 ‘청치마’ 및 ‘청치마’ 실생묘를 bar-type LED(red:blue:white = 5:2:1) 하에서 4주간 생육시켰다. LED 펄스(on/off) 간격은 연속조사(continuous), 200/200μs, 133/266μs, 100/300μs의 4가지로 설정하였는데, 이를 듀티비(duty ratio, DR, 한 주기 대비 점등시간 비율)로 표시하면 각각 100%, 50%, 33%, 25%였다. 이때 광도(PPFD)는 DR 100, 75, 50% 처리에서는 두 수준[고광(high light, HL), 저광(low light, LL)]으로 처리되었고, 광주기는 16시간이었다. 식물공장 내부의 온도는 주야간 20±2°°C, 상대습도는 약 70±10%로 유지되었다. 양액은 온도 20±2°C, EC는 1.2mS·cm-1, pH는 5.8±0.2로 유지되었고, NFT 방식으로 공급되었다. 처리 4주 후 ‘청치마’ 상추의 생체중과 건물중은 DR 100% HL 하에서 가장 높았고, DR 75% HL 및 DR 50% HL과는 유의차가 없었다. 엽수, 엽면적, 잎 두께(비엽면적의 역수)는 DR 100%, 75%, 50%의 HL처리에서 유의하게 큰 값을 나타내었다. 광이용효율(LUE)은 PPFD에 관계없이 연속광보다 펄스광 처리에서 높게 나타났으며, 특히 DR 25% HL 하에서 가장 높았고, DR 75% HL과 DR 50% HL 처리도 DR 100% HL보다 높은 값을 보였다. ‘적치마’ 상추의 생체중과 건물중은 DR 100% HL 하에서 가장 컸고, DR 100% LL, DR 75% HL, DR 50% HL 하에서 두번째로 컸다. LUE는 ‘청치마’와 같이 연속광보다 펄스광 하에서 높았다. 두 품종의 광합성 속도는 적산 PPFD에 비례하였으며, DR의 효과는 적었다. 결론적으로 펄스광은 상추의 LUE를 높이므로 LED를 광원으로 사용하는 폐쇄형 식물공장의 에너지 절감에 기여할 수 있을 것이다.