본 실험은 암면과 코이어 배지의 이용에 따른 토마토의 생육, 생산성 및 품질 비교 및 재사용암면 이용가능성을 알아보기 위해 경북 안동시에 위치한 안동대학교 생명과학대학 자동 제어온실에서 진행되었다. 실험결과 토마토의 엽수, 초장, 엽 면적은 처리간 차이가 없었으며 줄기직경은 암면배지에서 약간 높은 경향을 보였지만 재사용암면 및 코이어배지간의 차이는 없었다. 과실생산성은 기상 조건에 따라 상이한 반응을 보 였지만, 암면, 재사용암면 및 코이어배지간의 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 과실의 품질은 배지 내 EC의 농도에 따른 차이를 보였다. 따라서, 수경재배에서 토마토의 생육 및 과실품 질은 배지의 종류에 대한 차이가 없었으며 환경 및 급액관리 에 따른 영향이 컸다. 본 실험을 통해 토마토 수경재배에서 생육단계별 적정 수분관리기술이 적용된다면 암면의 재사용에 따른 경제성 향상에 기여될 수 있을것으로 판단된다.

수경재배에서는 근권내 양분의 집적 정도는 급액의 양과 밀접한 관계를 가지기 때문에 급액의 양(횟수)이 토마토의 생육과 수량에 미치는 영향이 크다. 따라서 본 시험에서는 코이어를 이용한 토마토 장기 수경재배에 급 액량이 근권의 무기이온에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 적산일사량을 기준으로 급액량을 조절하였으며 생육시 기별로 적산일사량 설정치를 변경하며 급액량을 4수준으로 처리하였다. 처리별 매일의 급액량과 배액량을 조사하였고 배액율을 계산하였다. 급액량이 많을수록 토마토의 수분 흡수 량은 증가하는 경향이었다. 그러나 High 처리구는 2월과 3월에 Medium high 처리구에 비하여 수분 흡수가 감소 하였다. 월별 평균 급액량과 배액율을 계산하여 배액율이 20-30%되는 급액 구간으로 1월은 120-140J/cm2, 2월 은 100-120J/cm2, 3월은 80-100J/cm2, 4월은 70-90J/cm2, 5월은 60-75J/cm2로 적정한 범위를 정할 수 있었다. 급 액량이 많을수록 이온들의 농도가 낮아서 근권의 양분집 적을 상당 부분 방지할 수 있었는데 양분을 흡착하는 코이어 배지의 특성 때문에 배액율이 20-30%인 경우 근 권의 무기이온의 농도는 상당히 높았다. 그런데 P와 K는 처리에 관계없이 배액에서 급액농도 보다 낮아지는 경우가 발생하였으며, 급액량이 많은 처리에서도 Mg와 S가 가장 잘 집적되는 이온이었다. 일사 량이 적은 시기에는 급액량에 따른 배액내 무기이온의 농도는 큰 차이를 나타내지 않았으나, 일사량이 많은 시기에는 급액량이 적을수록 배액의 무기이온의 농도가 높았다. 특히, 3월 이후에는 급액량 조정만으로는 배액의 이온농도 상승을 방지하기 어려워 우선적으로 급액 EC 를 낮춰 근권에 양분이 집적되는 것을 막을 필요가 있었다.

수경재배에서는 제한된 근권에서 작물의 양수분 흡수 특성을 고려하여 양액을 공급하여 재배하고 있지만 작물의 무기이온 흡수는 기상조건이나 작물의 생장에 의해 이온간 흡수비율이 달라지므로 근권내 이온의 균형이 깨지기 쉽다. 그런데 최근에는 토마토 재배에는 무기배지인 암면을 대체하여 코이어 배지가 주로 이용되고 있는데 코이어 배지를 이용한 장기재배에서 양액의 공급이 근권과 생육에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 없다. 따라서 본 시험에서는 코이어를 이용한 토마토 장기 수경재배에 급액의 EC농도가 근권의 무기이온과 생육에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 칩과 더스트가 5:5로 혼합된 코이어 배지를 이용하였으며, 급액의 EC를 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 dS·m-1 로 달리 공급하였다. 급액 EC가 낮은 1.0dS·m-1, 1.5dS·m-1 처리구에서는 NO3-N, P, Ca, Mg 이온이 초기에 급액농도 보다 배액의 농도가 낮았다. 그러나 P를 제외한 모든 이온이 EC 2.0dS·m-1 농도 보다 농도로 급액한 것은 배지내 농도가 매우 높아졌다. 배액에 특히 높아지는 이온은 S와 Mg 였다. 평균 과중은 3화방까지는 EC 1.0dS·m-1, 1.5dS·m-1 간에 큰 차이가 없었으나 이후로는 급액의 EC가 높을수록 과중이 작았다. 6화방까지 수확 과수와 수량이 1.5dS·m-1가 가장 많았으나 재배기간이 경과할수록 고농도 급액구의 수량이 감소하였다. 배꼽썩음과는 생육초기에는 주로 EC 3.0dS·m-1 처리에서만 발생하였으나 일사량이 증가하면서 모든 처리에서 발생하였다. 발생율은 EC 3.0dS·m-1 처리구가 높고, 더 낮은 농도 처리에서는 발생율의 차이가 없었다.

광도, 포차와 같은 환경요인과 엽면적 지수와 같은 생육요인은 증산 속도를 변화시키는 중요한 변수이다. 본 연구에서는 Penman-Monteith의 증산 모델과 인공신경망 (ANN)에 학습에 의한 증산속도 추정값을 비교하는 것을 목표로 하였다. 파프리카(Capsicum annuum L. cv. Fiesta)의 증산속도 추정은 로드셀을 이용한 배지의 중량 변화를 통해 계산하였다. 온도, 상대습도, 배지 중량 데이터는 1분 단위로 2개월간 수집하였다. 증산량은 일차식으로는 정확한 추정이 어렵기 때문에, 기존의 Penman-Monteith식에 보정 광도를 사용한 수정식 Shin 등(2014)을 사용하였다. 이와는 별개로 ANN을 사용하여 증산량을 추정 비교하였다. 이를 위하여 광도, 온도, 습도, 엽면적지수, 시간을 사용한 입력층과 5개의 은닉층으로 구성된 ANN을 구축하였다. 각 은닉층의 퍼셉트론 개수는 가장 정확성이 높은 512개로 하였다. 검증 결과, 보정된 Penman-Monteith 모델식의 R2 = 0.82이었고, ANN의 R2 = 0.94로 나타났다. 따라서 ANN은 일반적인 모델식에 비해 정확한 증산량 추정이 가능한 것으로 나타났고, 추후 수경재배의 효율적인 관수전략 수립에 있어 적용 가능할 것으로 판단되었다.

본 연구는 의료살균기술의 하나인 전극을 이용한 전기 충격 살균법을 순환식 수경재배의 배양액 재순환을 위한 배액 살균기술로 활용하고, 배액의 전기살균소독시스템을 구축하고자 할 때, 살균소독 효과가 높으며, 친환경적이고 경제적인 배양액 살균소독기술의 개발 및 전기살균소독시스템에서 사용될 전극의 최적 조건을 구명하고 전기소독의 가능성을 확인하기 위해 수행되었다. 전기살 균소독시스템 구축 시 적정 전극소재 구명을 위해 금속 전도체의 특성 조사 및 전기실험을 실시하여 배액의 pH 와 EC변화유무와 침전물 발생여부 및 배액의 원소변화 유무를 분석하였다. 새로이 개발된 전기살균소독시스템 구축 시 가장 적합한 금속 전도체 전극소재로는 전기전도도가 높고, 저항이 적으며, 소재의 수급이 용이하고, 가격이 저렴한 스테인리스 스틸임을 확인하였으며. 또한 스테인리스 스틸을 전극으로 사용하였을 때, 전기를 공급하기 전과 24V 이내의 전기를 공급한 후의 배양액내 원소변화는 거의 없는 것으로 분석되었다. 전극의 두께 보다는 넓이가 증가함에 따라 전류의 양이 증가하였으며 전극의 거리가 멀수록 목표 전류량에 도달하는 시간이 증가하였다. 적합한 전류량에 따른 주요 병원균의 살균 력을 조사한 결과 대표적 세균병인 풋마름병의 원인균인 Ralstonia solanacearum가 전류 15V-3A 170초에서 97% 가 사멸되는 것을 확인하였으며 곰팡이병인 Fusarium oxysporum은 24V-10A에서 98%의 살균력을 보였다.

무토양재배에서 작물의 생산성 향상을 위하여 최적의 수분관리가 중요하기 때문에, 배지의 종류에 따른 수분 이동을 포함한 배지의 물리적 특성의 분석이 필요하다. 본 연구의 목적은 현재 상업적으로 많이 이용되고 있는 대표적인 배지를 대상으로 물리적 특성을 분석하고 수분의 이동 형태 및 함수율과 FDR 센서 측정값과의 관계를 파악하는 것이다. 로드셀을 이용하여 배지의 중량을 측정하고, 이 데이터를 바탕으로 배지의 기본적인 물리적 특성을 파악하고자 하였다. 중량에 따른 실제 함수율과 FDR 센서값의 비교를 통해 배지 종류에 따른 FDR 의 정확성을 비교하였다. 암면에 비하여 코이어 배지는 입자가 크고 거친 특성 때문에 전체적으로 보수력이 낮았다. 중량 기준의 동일 함수율 조건에서 FDR센서 측정 값은 코이어에서 큰 오차를 보였으므로 FDR센서 사용 전 보정이 필요하다. 그리고 코이어의 낮은 보수력과 재수화력 때문에 관수제어에 적합한 함수율 범위도 암면에 비하여 좁았다. 무토양재배에서 최적 관수제어를 위한 관수전략 수립에 실험을 통한 위와 같은 데이터가 유용 하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

순환식 수경재배에서 배액의 EC, 부피, 관수량은 재사용 양액의 혼합비율을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 적산 일사량 제어법으로 관수할 경우 일일 관수량의 예측은 곤란하며 일반적으로 고정된 혼합비율을 사용한다. 이 경우 새 양액이 고정적으로 투입되어 양분의 조정 효과가 기대되지만, 때때로 배액의 강제배출을 필요로 한다. 본 연구는 적산 일사량 제어법으로 관수하는 순환식 수경재배 조건에서 배액의 혼합비를 고정한 처리구(FR)와 정해진 혼합 용량 내에서 배액의 부피와 EC에 따라 혼합비를 변경하는 처리구(MR)의 재사용 양액 내 양분 조정효과를 비교하여 양수분 이용효율이 높은 혼합방식의 규명에 기여하고자 수행하였다. 배액의 농도 변화를 비교하기 위한 대조구로는 비순환식 수경재배 처리구(OP)를 구성하였다. FR처리구의 배액 혼합 비율은 배액의 희석 EC를 각각1.0, 2.0dS·m-1로 설정하여 혼합처리를 적용하였다. MR 처리구의 경우는 혼합 용량을 1회 관수량을 기준으로 배액의 EC와 부피에 따라 혼합비율이 변경되도록 하였다. 배액의 누적 현상은 FR 1.0 처리구에서 관찰되었으며, FR 2.0과 MR 처리구에서는 배액 누적현상이 나타나지는 않았으나 MR 처리구의 배액 저장량이 FR 2.0 처리구에 비해서 낮게 나타났다. 배액과 재사용 양액 내 Mg2+:K+:Ca2+와 SO2-4:NO-3:PO3-4의 당량 농도 간 비율 변화는 FR, MR 처리구에서 초기비율 대비 비교적 좁은 변화 범위를 나타냈다.

고랭지 시금치의 여름철 수경재배에 적합한 품종과 육묘 배지의 선발, 적정 양액조건의 구명 및 시설비가 적게 들고 생산성이 높은 수경재배 방식의 개발을 위하여 본 연구를 수행하였다. 고랭지에서 여름철 수경재배에 적합한 시금치 품종은 '퀸토'로 다른 품종에 비하여 생육이 좋고 수량도 많았다. 시금치의 생육에 적합한 양액의 조건은 pH 6.0, EC 2.0dS·m-1 및 NH4-N의 비율은 30%이었다. 육묘용으로 피트모스와 펄라이트를 7:3의 용적비로 혼합한 상토를 200공 트레이에 채우고 시금치 종자를 파종하여 육묘한 경우 우레탄스펀지나 암면 플러그에서 육모한 것보다 입묘율이 높았다. 이렇게 육묘한 묘로 수경재배를 한 결과 혼합상토로 육묘한 경우의 수량은 암면 및 우레탄스펀지에 비하여 18% 및 24%가 증가하였다. 토양 위에 비닐을 깔아 만든 박막재배 베드에 lcm 두께로 혼합배지(피트 : 펄라이트 = 7 : 3)를 채운 후 스티로폼 정식판을 올려놓고 시금치를 재배할 경우 담액재배에 비하여 초장은 18% 길었고 수량은 9% 증가하였으며, 근권 온도 pH 및 EC는 담액재배와 비슷한 양상으로 변화하였다.

EC 기준 순환식 양액재배에서 식물의 양분 흡수와 배액율은 재사용 양액 내의 이온 비율과 농도에 영향을 미친다. 본 연구는 파프리카(Capsicum annum L. 'Boogie')의 EC 기준 순환식 양액재배에서 시간과 배액율에 따른 이온 농도의 변화를 분석하기 위해 수행하였다. 첫 번째 실험에서 수집된 배액을 EC 2.2dS·m-1로 조정하고 새로 조성한 양액과 혼합하여 재사용 하고 주기적으로 샘플링 하여 이온의 농도를 분석하였다. 두번째 실험은 7%, 16%, 39%, 51%의 배액율을 적용하고 배액과 배액을 원수로 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합하였을 때의 EC 변화와 이온 농도를 분석하고 비교하였다. 재사용 양액에서의 K+ : Ca2+와 SO42- : NO3-와 같은 이온 간의 비율 변화를 조사하였다. 첫번째 실험에서의 이온 농도의 변화 범위는 각각 K+ 1.13, Ca2+ 5.35, Mg2+ 0.92, NO3- 0.9 SO42- 1.10, PO43- 0.19meq·L-1이었다. 이온 간의 비율 변화는 양이온에서는 주로 K+ : Ca2+을 중심으로 음이온에서는 NO3- : SO42-을 중심으로 나타났다. 두 번째 실험에서 배액율에 따른 배액의 배액율이 증가함에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈다. 배액 내 각 이온의 농도도 배액율의 증가에 따른 감소 경향을 보였다. 배액율에 따른 배액 내 이온 간의 비율 변화에는 차이가 없었다. 그러나 배액을 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합함에 따라 교정 효과에 차이가 나타났다. 7% 의 배액율이 새 양액의 이온 비율에 가장 근접하였으며, 16%, 51% 39% 순으로 교정되었다. 교정에 따른 이온 비율 변화는 K+ : Ca2+와 NO3-와 PO43-를 중심으로 나타났다.

절화장미의 새로운 수경재배 방식으로 용기재배를 제시하기 위하여 배수구의 높이와 적정 배지를 설정하는 두가지 시험을 수행하였다. 용기재배 시 적정한 배수구 높이를 설정하기 위하여 규격이 30×30×25cm인 사각용기에 배수구를 0, 3, 6, 9cm 높이로 처리하였을 때 수량은 3cm 배수구 처리가 많았으나 절화품질은 처리간 차이가 발생하지 않았다. 정식후 생존율은 각각 100, 100, 92, 92%였다. 배수구 높이와 배지조성의 관계를 구명하기 위하여 배수구 높아가 0, 3cm인 용기에 배지을 코이어와 펄라이트 단용 및 혼용하여 7가지 배지를 조성하였다. 수분센서를 이용하여 수분함량이 -5kPa에 도달했을 때 급액을 했을 때 코이어 혼합비율이 높은 배지와 3cm 배수구 높이 처리가 급액횟수가 감소하였다. 화중을 제외한 절화의 상품성과 2차 수확까지의 절화 수량은 배수구의 높이에 따른 차이는 인정되지 않았고 3차 수확이후의 수량은 3cm 배수구 처리가 많았다. 배지별로는 코이어의 혼합 비율이 높은 처리에서 수량과 상품성이 우수하였다. 수량은 배수구를 높인 처리구가 절화품질과 수량이 많았으며, 펄라이트의 혼합비율이 높은 배지에서 수량이 감소하는 경향을 나타내었다.

The experiment was conducted to investigate the nutrition absorption pattern in the growth stage and develope the optimal nutrient solution hydroponically grown the cherry tomato 'Koko' in closed substrate culture system with the nutrient solution of National Horticultural Research Station in Japan into 1/2S, 1S, and 2S. When plant was grown in 1/2S, the growth and yield were high and the pH and EC in the root zone were stable. Suitable composition of nutrient solution for cherry tomato was NO3-N 6.8, PO4-P 2.7, K 3.2, Ca 3.6 and Mg 1.1 me L-1 in the early growth stage, NO3-N 7.3, PO4-P 2.2, K 3.7, Ca 3.6;and Mg 1.1 me L-1 in the late growth stage by calculating a rate of nutrient and water uptake. To estimate the suitability for the nutrient solution in a development of cherry tomato developed by Wongkwang university in Korea (WU), plant was grown in perlite substrate supplied with different solution and strengths(S) by research station for greenhouse vegetable and floriculture in the Netherlands (Proefstation voor tuinbouw onder glas th Mssldwijk; PTG) of 1/2S, 1S, and 2S, respectively. The growth was good at the PTG and WU 2S in the early stage and the PTG of 1S and WU of 1S and 2S in the late stage. The highest yield of cherry tomato obtained in the WU of 2S. pH and EC in root zone of WU of 2S were stable during the early and late growth stage. Therefore when cherry tomato plant was grown in WU of 2S of EC 1.6~2.0 dS m-1in the nutrient solution, not only stable growth and yield but also fertilizer reduction can be obtained than that of PTG.

토마토 순환식 고형배지경 시스템에서 생육단계별 작물의 양분 흡수율을 밝히고 최적 배양액을 개발하고자 일본야채시험장 표준액(NO3-N 16.0, NH4-N 1.3, PO4-P 4.0, K 8.0, Ca 8.0, Hg 4.0 me·L-1)을 1/2, 1 및 2배액의 3수준 농도로 조성하여 실험을 수행하였다. 생육초기와 후기 모두 1/2배액 처리에서 생육이 양호하고, 근권 내 pH와 EC의 변화도 적었으며, 식물체내 무기이온 함량도 적정치로 나타났다. 따라서 생육단계별 양·수분 흡수(n/w)율에 의해 개발된 토마토 순환식 배양액 조성은 생육초기에는 NO3-N, PO4-p, K, Ca, Mg 및 SO4-S 농도가 각각 7.1, 2.1, 4.0, 3.1, 1.2 및 1.2 me·L-1, 생육후기에는 각각 6.5, 2.3, 3.4, 3.1, 1.1 및 1.1 me·L-1로 나타났다. 개발된 배양액의 적합성 검정을 위하여 네델란드 온실작물연구소의 순환식 PTG(Proefstation voor tuinbouw onder glas te Naaldwijk) 배양액으로 비교 실험을 하였다 초기 생육은 PTG와 WU 배양액의 2배액 처리에서, 후기 생육은 WU 2배액 처리에서 가장 좋았다. 정식 후 72일째까지의 수량은 WU 2배액 처리에서 가장 높았으며, 배꼽썩음과는 PTG와 WU 배양액의 모든 농도에서 나타났다. WU 2배액의 EC와 pH변화는 재배되는 동안 안정적이었다. 생육이 높았던 WU 2배액의 식물체내 무기성분 함량 N과 P 함량이 높음에 따라 배양액 조성시 N, P 함량을 낮추어 공급하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.

무등산수박과 달고나수박을 관비재배 및 양액재배에 대하여 비교 실험한 결과, 엽수는 달고나수박이 많은 반면 엽면적은 무등산수박이 높게 나타났고, 생체중 및 건물중에 있어서도 무등산수박이 달고나수박 보다 더 높게 나타났다. 엽수, 엽면적, 줄기당 생체중 및 건물중 등은 양액재배에서 더 양호한 생장을 나타내었다. 재배방식에 관계없이 당도는 달고나 수박이 무등산수박보다 훨씬 더 높은 반면 과실무게는 무등산수박이 더 높게 나타났다. 수박의 엽병내 질소함량은 정식후 15일에는 11.4∼13.4mg/gFW, 과실비대기에는 17.1∼20.6mg/gFW, 정도로 상승하였다. 인산은 생육초기 3.7∼5.7mg/gFW 정도에서 수확기에 이르면 0.6∼l.1mg/gFW 정도로 감소하였다. 칼리는 생육초기에 5.8∼6.6mg/gFW 정도였으나 수분기부터는 4.0∼4.8mg/gFW 범위로 흡수되었다. 칼슘의 흡수는 생육초기에는 양액재배 수박이 3.4∼4.1mg/gFW 범위로 관비재배 수박의 2.5∼3.5mg/gFW 범위보다 약간 많은 것으로 나타났지만 생육이 진전됨에 따라 관비재배 수박의 흡수량이 양액재배 수박의 흡수량보다 많아지는 경향이었다. 마그네슘의 흡수는 생육초기에 관비재배에서 훨씬 더 용이하게 흡수되는 경향이었으나 수분기 부터는 0.9∼l.3mg/gFW 범위로 일정하였다. 본 실험결과 무등산수박의 양액재배를 통한 품질향상 및 주년재배의 가능성이 인정되었다.

방울토마토 잠액 수경재배에 육묘단계를 생략한 재배기술을 확립하기 위하여 ‘Pico’, ‘Pepe’ 및 ‘Koko’ 3품종의 측지를 육묘상에서 15일간 육묘한 것과 양액 재배상에 바로 정식하고 양액의 농도를 표준과 50% 농도의 2수준으로 처리하여 생육상태와 수량을 조사하였다. 1. 직접정식이 육묘정식보다 초기 생육단계에서 초장이 길었고, 엽수가 많았으며 엽면적이 넓었다. 수확시기는 직접정식이 육묘정식보다 6일 정도 빨랐고 품종간에는 ‘Pepe’가 다른 2품종보다 빨랐으며 양액 농도간에는 차이가 없었다. 2. 과일 1개당 평균 무게는 정식묘가 양액의 농도에 따른 영향은 없었고 품종간에는 ‘Pepe’가 적었다. 그리고 수량은 표준농도의 양액에 직접 정식한 ‘Pepe’에서 가장 많았다. 3. 과즙의 당도는 직접 정식한 구가 육묘 정식한 구보다 높았고 품종간에는 ‘Pepe’가 높았다.

간격침적식 수경재배의 실용화 가능성을 검사하고자 10분간격 간격침적식, 15분간격 간격침적식, NFT식 및 분무경system을 이용하여 토마토에 대한 생육비교 실험을 수행하였다. 1. 초장은 NFT식에서 가장 양호하였으나 주근장은 간헐침지식에서 길었으며 수경과 엽수는 처리간에 차이가 없었다. 2. 생체중과 건물중은 생육초기에는 NFT에서 무거웠으나 생육이 진전될수록 간헐침지식에서 더 무거워졌다. 3. 처리 후 43일의 개화수는 분무경 18.5, 15분간격 간헐침지식 17.8, 10분간격 간헐침지식 16.8, NFT 15.1개 순이었으며 과중은 분무경에서 149.1g으로 가장 무거웠다. 4. 식물체당 평균수량은 분무경에서 1929.1g으로 가장 많았고 10분간격 간헐침지식에서 1475.2g으로 다음이었으며, NFT식 및 15분간격 간헐침지식에서 각각 1276.2, 1084.8g으로 가장 적었다. 5. 식물체당 평균수호과수는 분무경 11.0, NFT식 9.7, 15분간격 간헐침지식 8.3, 10분간격 간헐침지식 7.7개 순이었으며 평균과중은 분무경 192.9, 10분간격 간헐침지식 172.4, NFT식 134.0, 15분간격 간헐침지식 126.0 순이었다. 6. 평균과장은 분무경과 10분간격 간헐침지식에서 NFT식과 15분간격 간헐침지식보다 길었으며 평균과폭은 NFT식, 분무경 및 10분간격 간헐침지식에서 비슷한 정도로 15분간격 간헐침지식보다 켰다.