파프리카는 광환경, 시설 내외 온도 및 습도, 이산화탄소 농도와 복합적인 상관관계 및 재식밀도, 건물 생산 및 분배에 의해 단위면적당 생산량에 영향을 받기 때문에 연중 안정적인 생산을 위해서는 각 변수에 대한 이해와 복합적인 요인에 의한 생장 예측이 가능한 모델 도입이 필요하다. 본 연구의 목적은 겨울철 생산 제한요소인 저일조 및 일조 편차를 개선하기 위해 보광을 통한 광량의 증가가 파프리카의 생육과 생산성에 미치는 영향을 구명하고, 수집된 자료를 이용해 네덜란드에서 개발된 온실작물 생장 예측 프로그램(Gijzen, 1992, Huevelink, 1996, Lee, 2002)을 이용해 상이한 기후조건과 온실환경에서의 적용가능성을 검증하기 위해 본 연구를 수행하게 되었다. 본 연구는 2010년 9월 29일 3.75주ㆍm-2 로 정식하여 2011년 4월 8일 까지 실험을 수행하였고 보광은 일조조건이 좋지 않은 2010년 12월 14일부터 고압나트륨등을 이용하여 외부광도에 상관없이 16시간 동안 조사하였다.
실험 기간 동안 외부의 평균 광량은 12.8 MJ m-2 ...
파프리카는 광환경, 시설 내외 온도 및 습도, 이산화탄소 농도와 복합적인 상관관계 및 재식밀도, 건물 생산 및 분배에 의해 단위면적당 생산량에 영향을 받기 때문에 연중 안정적인 생산을 위해서는 각 변수에 대한 이해와 복합적인 요인에 의한 생장 예측이 가능한 모델 도입이 필요하다. 본 연구의 목적은 겨울철 생산 제한요소인 저일조 및 일조 편차를 개선하기 위해 보광을 통한 광량의 증가가 파프리카의 생육과 생산성에 미치는 영향을 구명하고, 수집된 자료를 이용해 네덜란드에서 개발된 온실작물 생장 예측 프로그램(Gijzen, 1992, Huevelink, 1996, Lee, 2002)을 이용해 상이한 기후조건과 온실환경에서의 적용가능성을 검증하기 위해 본 연구를 수행하게 되었다. 본 연구는 2010년 9월 29일 3.75주ㆍm-2 로 정식하여 2011년 4월 8일 까지 실험을 수행하였고 보광은 일조조건이 좋지 않은 2010년 12월 14일부터 고압나트륨등을 이용하여 외부광도에 상관없이 16시간 동안 조사하였다.
실험 기간 동안 외부의 평균 광량은 12.8 MJ m-2 s-1 이였고 겨울철인 12월부터 2월의 평균광량은 10.7 MJ m-2 s-1 로 3월의 평균광량 16.9 MJ m-2 s-1에 비해 42% 낮았다. 온실 일평균 광투과량은 39%로 12월에 실제 온실 내부로 입사된 광량은 3.3 MJ m-2 s-1 로 매우 낮은 광 환경으로 파프리카 생육에 보광이 필요하였다.
고압나트륨등(high pressure sodium lamp, HPS)의 처리는 광합성활성복사에너지(photosynthetically active radiation, PAR)을 일중 평균 광량에 62.2 J cm-2 d-1을 증가시켜 주었다.
식물체의 초장과 절간장에서는 HPS 처리구와 대조구에서 유의성은 없었으며, 엽수는 HPS 처리구에서 9.7% 증가했고, 꽃의 개수는 차이가 없었지만 수확과의 개수는 HPS 처리구에서 식물체당 3개 많았다. HPS의 처리에 따른 과장, 과폭, 부피, 과일의 둘레, 건물함량 대조구와 차이가 없어, HPS 보광이 과일의 모양이나 변형에는 영향하지 않는 것으로 확인되었다. 식물체당 각 기관별 건물중은 엽은 차이가 없었고, 줄기는 처리구에서 대조구에 비해 28.5% 높았고, 과일은 처리구에서 대조구에 비해 97% 높아 착과수의 증가에 의한 과일의 건물중이 HPS 처리구의 총건물중을 처리구에서 대조구에 비해 68% 증가시켰다. 엽면적은 처리구와 대조구에 유의성을 보이지 않았지만 비엽중(Specific leaf weight, SLW, g cm-2)은 생육후기에는 대조구에 비해 처리구에서 24.5% 높았다. 기관별 절대 생장율(Growth rate, GR, g m-2 d-1)은 엽과 줄기에서는 차이가 없었고 과일의 절대 생장율이 HPS 처리구에서 2.7배 높아 총 절대 생장율이 대조구에 비해서 241% 증가하였다. 상대생장율(Relative growth rate, RGR, g g-1 d-1)은 처리간의 차이가 없었으며, 생육초기 높은 상대생장율을 보이다 정식 후 60일 급격히 감소하였다. 순동화율(net assimilation rate, NAR, g m-2 d-1)은 대조구와 HPS 처리구에서 각각 3.0g m-2 d-1, 4.2g m-2 d-1 로 HPS 처리구가 40% 더 높았다. 절대 생장율과 순동화율이 HPS 처리구에서 높았던 것은 보광에 의한 광합성량이 대조구에 비해 많고, 과실로의 동화산물의 이동에 의한 착과량에 긍정적인 효과를 보였기 때문으로 사료된다. 기관별건물함량은 처리간에 차이가 없었으나, 재배기간이 길어질수록 엽은 12%에서 15%로, 줄기는 8%에서 16%로 증가하였고, 과일의 건물함량은 재배기간동안 약 8%의 건물함량을 보였다. 각 기관별로의 건물 분배는 수확시점인 정식 후 80일이후부터 엽과 줄기로의 건물분배가 HPS 처리구는 24%, 대조구는 33%로 HPS 처리구가 9% 낮은 반면 과일로의 건물분배는 HPS 처리구 76%, 대조구 67%로 HPS 처리구가 9% 더 높았다. 지수선형함수를 이용해 생장 패턴을 묘사한 결과 최대절대생장율인 cm 값은 모든 기관에서 HPS 처리구가 유의하게 높았으며, 특히 과일은 대조구에 비해 300% 높았다. 단위 수광량 당 건물생산은 대조구와 처리구 모두 수광량이 증가할수록 건물생산량이 증가되는 선형적인 관계를 보였으며, 단위 수광량당 건물생산량인 광이용효율(Light use efficiency, LUE, g MJ-1)을 직선회귀 분석한 결과 그 기울기가 HPS 처리구 4.90 g MJ-1, 대조구 3.84 g MJ-1로 대조구에 비해 1.28배 높았다. 표준모델과 수정모델을 이용해 모델을 검증한 결과 수정모델에서 추정값의 정확도가 더 높았다. 표준모델은 대조구의 엽을 제외한 모든 기관에서 측정값 대비 추정값이 모두 낮게 추정되었다. 표준모델에 의한 시뮬레이션 된 총 건물중은 측정값에 비해 대조구는 15.4%, HPS 처리구는 28% 낮게 추정하였다. 표준모델의 유지호흡 계산 모듈이 건물량의 증가에 비례 관계를 가지고 있기 때문에 건물생산량 증가에 따라 유지호흡량이 과대 평가되어 낮은 추정치를 나타내었다. 수정모델을 이용해 시뮬레이션 된 총 건물중은 측정값에 비해 대조구는 9.6% 높게, HPS 처리구는 8% 낮게 추정하였다. 수정모델은 건물량의 증가에 따라 유지호흡량이 비례적이지 않고 지수 함수적으로 감소하기 때문에 표준모델보다 정확도가 높아 오차범위 10% 이내에서 추정이 가능하였고 국내 시설원예 파프리카의 생장예측을 위한 도입가능성을 확인하였다.
재배 기간 중 측정된 CO2 농도 390ppm의 15% 증가값과 감소값을 이용해 CO2 농도에 대한 민감도 분석을 한 결과, CO2 농도 15% 증가시 건물생산량은 대조구 6.5%, HPS처리구 6.4% 증가하였고 CO2 농도 15% 감소시 건물생산량은 대조구 7.8%, HPS 처리구 7.6% 감소하여 건물생산량은 낮은 농도에서 더 민감하게 반응함을 확인하였다.
본 연구에서 이용된 모델은 네덜란드의 기상환경에서 개발되어 네덜란드의 기후 환경과 온실내에서 자란 토마토와 절화국의 생장을 검증하였던 모델이지만, 국내의 시설 파프리카에서도 모델의 적용이 가능하였으며 국내 시설작물의 관리와 온실환경제어를 위한 보조수단으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
파프리카는 광환경, 시설 내외 온도 및 습도, 이산화탄소 농도와 복합적인 상관관계 및 재식밀도, 건물 생산 및 분배에 의해 단위면적당 생산량에 영향을 받기 때문에 연중 안정적인 생산을 위해서는 각 변수에 대한 이해와 복합적인 요인에 의한 생장 예측이 가능한 모델 도입이 필요하다. 본 연구의 목적은 겨울철 생산 제한요소인 저일조 및 일조 편차를 개선하기 위해 보광을 통한 광량의 증가가 파프리카의 생육과 생산성에 미치는 영향을 구명하고, 수집된 자료를 이용해 네덜란드에서 개발된 온실작물 생장 예측 프로그램(Gijzen, 1992, Huevelink, 1996, Lee, 2002)을 이용해 상이한 기후조건과 온실환경에서의 적용가능성을 검증하기 위해 본 연구를 수행하게 되었다. 본 연구는 2010년 9월 29일 3.75주ㆍm-2 로 정식하여 2011년 4월 8일 까지 실험을 수행하였고 보광은 일조조건이 좋지 않은 2010년 12월 14일부터 고압나트륨등을 이용하여 외부광도에 상관없이 16시간 동안 조사하였다.
실험 기간 동안 외부의 평균 광량은 12.8 MJ m-2 s-1 이였고 겨울철인 12월부터 2월의 평균광량은 10.7 MJ m-2 s-1 로 3월의 평균광량 16.9 MJ m-2 s-1에 비해 42% 낮았다. 온실 일평균 광투과량은 39%로 12월에 실제 온실 내부로 입사된 광량은 3.3 MJ m-2 s-1 로 매우 낮은 광 환경으로 파프리카 생육에 보광이 필요하였다.
고압나트륨등(high pressure sodium lamp, HPS)의 처리는 광합성활성복사에너지(photosynthetically active radiation, PAR)을 일중 평균 광량에 62.2 J cm-2 d-1을 증가시켜 주었다.
식물체의 초장과 절간장에서는 HPS 처리구와 대조구에서 유의성은 없었으며, 엽수는 HPS 처리구에서 9.7% 증가했고, 꽃의 개수는 차이가 없었지만 수확과의 개수는 HPS 처리구에서 식물체당 3개 많았다. HPS의 처리에 따른 과장, 과폭, 부피, 과일의 둘레, 건물함량 대조구와 차이가 없어, HPS 보광이 과일의 모양이나 변형에는 영향하지 않는 것으로 확인되었다. 식물체당 각 기관별 건물중은 엽은 차이가 없었고, 줄기는 처리구에서 대조구에 비해 28.5% 높았고, 과일은 처리구에서 대조구에 비해 97% 높아 착과수의 증가에 의한 과일의 건물중이 HPS 처리구의 총건물중을 처리구에서 대조구에 비해 68% 증가시켰다. 엽면적은 처리구와 대조구에 유의성을 보이지 않았지만 비엽중(Specific leaf weight, SLW, g cm-2)은 생육후기에는 대조구에 비해 처리구에서 24.5% 높았다. 기관별 절대 생장율(Growth rate, GR, g m-2 d-1)은 엽과 줄기에서는 차이가 없었고 과일의 절대 생장율이 HPS 처리구에서 2.7배 높아 총 절대 생장율이 대조구에 비해서 241% 증가하였다. 상대생장율(Relative growth rate, RGR, g g-1 d-1)은 처리간의 차이가 없었으며, 생육초기 높은 상대생장율을 보이다 정식 후 60일 급격히 감소하였다. 순동화율(net assimilation rate, NAR, g m-2 d-1)은 대조구와 HPS 처리구에서 각각 3.0g m-2 d-1, 4.2g m-2 d-1 로 HPS 처리구가 40% 더 높았다. 절대 생장율과 순동화율이 HPS 처리구에서 높았던 것은 보광에 의한 광합성량이 대조구에 비해 많고, 과실로의 동화산물의 이동에 의한 착과량에 긍정적인 효과를 보였기 때문으로 사료된다. 기관별건물함량은 처리간에 차이가 없었으나, 재배기간이 길어질수록 엽은 12%에서 15%로, 줄기는 8%에서 16%로 증가하였고, 과일의 건물함량은 재배기간동안 약 8%의 건물함량을 보였다. 각 기관별로의 건물 분배는 수확시점인 정식 후 80일이후부터 엽과 줄기로의 건물분배가 HPS 처리구는 24%, 대조구는 33%로 HPS 처리구가 9% 낮은 반면 과일로의 건물분배는 HPS 처리구 76%, 대조구 67%로 HPS 처리구가 9% 더 높았다. 지수선형함수를 이용해 생장 패턴을 묘사한 결과 최대절대생장율인 cm 값은 모든 기관에서 HPS 처리구가 유의하게 높았으며, 특히 과일은 대조구에 비해 300% 높았다. 단위 수광량 당 건물생산은 대조구와 처리구 모두 수광량이 증가할수록 건물생산량이 증가되는 선형적인 관계를 보였으며, 단위 수광량당 건물생산량인 광이용효율(Light use efficiency, LUE, g MJ-1)을 직선회귀 분석한 결과 그 기울기가 HPS 처리구 4.90 g MJ-1, 대조구 3.84 g MJ-1로 대조구에 비해 1.28배 높았다. 표준모델과 수정모델을 이용해 모델을 검증한 결과 수정모델에서 추정값의 정확도가 더 높았다. 표준모델은 대조구의 엽을 제외한 모든 기관에서 측정값 대비 추정값이 모두 낮게 추정되었다. 표준모델에 의한 시뮬레이션 된 총 건물중은 측정값에 비해 대조구는 15.4%, HPS 처리구는 28% 낮게 추정하였다. 표준모델의 유지호흡 계산 모듈이 건물량의 증가에 비례 관계를 가지고 있기 때문에 건물생산량 증가에 따라 유지호흡량이 과대 평가되어 낮은 추정치를 나타내었다. 수정모델을 이용해 시뮬레이션 된 총 건물중은 측정값에 비해 대조구는 9.6% 높게, HPS 처리구는 8% 낮게 추정하였다. 수정모델은 건물량의 증가에 따라 유지호흡량이 비례적이지 않고 지수 함수적으로 감소하기 때문에 표준모델보다 정확도가 높아 오차범위 10% 이내에서 추정이 가능하였고 국내 시설원예 파프리카의 생장예측을 위한 도입가능성을 확인하였다.
재배 기간 중 측정된 CO2 농도 390ppm의 15% 증가값과 감소값을 이용해 CO2 농도에 대한 민감도 분석을 한 결과, CO2 농도 15% 증가시 건물생산량은 대조구 6.5%, HPS처리구 6.4% 증가하였고 CO2 농도 15% 감소시 건물생산량은 대조구 7.8%, HPS 처리구 7.6% 감소하여 건물생산량은 낮은 농도에서 더 민감하게 반응함을 확인하였다.
본 연구에서 이용된 모델은 네덜란드의 기상환경에서 개발되어 네덜란드의 기후 환경과 온실내에서 자란 토마토와 절화국의 생장을 검증하였던 모델이지만, 국내의 시설 파프리카에서도 모델의 적용이 가능하였으며 국내 시설작물의 관리와 온실환경제어를 위한 보조수단으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
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