조기가온이 토마토 수분흡수, 광합성, 생육 및 수량에 미치는 영향 Impact of Heating in Early Morning on Water Uptake, Photosynthesis, Plant Growth and Yield for Tomato Cultivation in Smart Farm원문보기
본 연구는 겨울철 난방 방법인 조기가온 기술 대하여 명확한 조기가온 개시 시간 등을 구명하기 위하여 수행하였다. 양액급액은 SF제어와 ISR제어로 하였으며, 지상부 조기가온처리는 일출 전 30분, 60분, 90분으로 하였다. 모든 처리에서 조기가온과 함께 배지 슬러브 온도가 수직적으로 상승하여, 무처리 보다 토마토 근권 체온이 약 3℃이상, 시간은 2시간 이상 지속되었다. 조기가온 처리별 200W/m2에 도달하는 시간 기준으로 빨라지는 급액개시 시간은 30분 조기가온 에서는 18분, 60분 조기가온 에서는 26분, 90분 조기가온 에서는 30분으로, 조기가온 90분 처리에서 급액시간이 30분으로 가장 빨랐다. 조기가온 효과를 생체정보인 Sap Flow로 해석하기 위하여 그날의 누적 일사량 당 Sap Flow량으로 환산 해보니 조기가온하지 않은 무처리 에서는 0.006, 30분 조기가온에서는 0.005, 60분 조기가온에서는 0.007, 90분 조기가온에서는 0.011로, 조기가온 90분에서 가장 왕성한 Sap Flow흐름을 확인 할 수 있었다. 토마토 주당 ...
본 연구는 겨울철 난방 방법인 조기가온 기술 대하여 명확한 조기가온 개시 시간 등을 구명하기 위하여 수행하였다. 양액급액은 SF제어와 ISR제어로 하였으며, 지상부 조기가온처리는 일출 전 30분, 60분, 90분으로 하였다. 모든 처리에서 조기가온과 함께 배지 슬러브 온도가 수직적으로 상승하여, 무처리 보다 토마토 근권 체온이 약 3℃이상, 시간은 2시간 이상 지속되었다. 조기가온 처리별 200W/m2에 도달하는 시간 기준으로 빨라지는 급액개시 시간은 30분 조기가온 에서는 18분, 60분 조기가온 에서는 26분, 90분 조기가온 에서는 30분으로, 조기가온 90분 처리에서 급액시간이 30분으로 가장 빨랐다. 조기가온 효과를 생체정보인 Sap Flow로 해석하기 위하여 그날의 누적 일사량 당 Sap Flow량으로 환산 해보니 조기가온하지 않은 무처리 에서는 0.006, 30분 조기가온에서는 0.005, 60분 조기가온에서는 0.007, 90분 조기가온에서는 0.011로, 조기가온 90분에서 가장 왕성한 Sap Flow흐름을 확인 할 수 있었다. 토마토 주당 수분흡수율도 조기가온 90분 처리에서 0.40으로 가장 높았다. 광합성속도는 30분 조기가온에서 16.6μmol·CO2·m-2·s-1(광량이 892W/m2), 90분 조기가온에서 20.6μmol·CO2·m-2·s-1(광량이 812W/m2)로 90분 조기가온이 30분 조기가온보다 광량이 낮았음에도 불구하고 광합성속도가 활발하였다. 기공전도도도 광합성속도와 같은 경향이었다. 이와 같이 조기가온 90분 처리 효과는 다음과 같다고 생각된다. 조기가온으로 슬러브 온도 상승과 급액 개시 시간이 빨라져 토마토 생체 리듬도 빨라지는 것과 함께 근권 활동 개시 시간 등이 빨라지었기 때문으로 생각된다. 또한 단위 누적 일사량 당 Sap Flow흐름이 30분 조기가온 대비 90분 조기가온에서 2배 이상 높은 것은 작물체내 수분포텔셜이 상당히 높게 유지하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 지상부 조기가온 90분 처리에서 얻은 자료를 기반으로 2차 확인 실험을 실시하였다. 2차 실험에서는 조기가온 부위를 지상부가 아닌 난방효율이 높은 근권 국소난방을 90분으로 수행하였다. 무처리 비하여 90분 근권 조기가온에서 수분이용효율과 생육이 양호 하였으며 수량은 23%증수 되었다.
본 연구는 겨울철 난방 방법인 조기가온 기술 대하여 명확한 조기가온 개시 시간 등을 구명하기 위하여 수행하였다. 양액급액은 SF제어와 ISR제어로 하였으며, 지상부 조기가온처리는 일출 전 30분, 60분, 90분으로 하였다. 모든 처리에서 조기가온과 함께 배지 슬러브 온도가 수직적으로 상승하여, 무처리 보다 토마토 근권 체온이 약 3℃이상, 시간은 2시간 이상 지속되었다. 조기가온 처리별 200W/m2에 도달하는 시간 기준으로 빨라지는 급액개시 시간은 30분 조기가온 에서는 18분, 60분 조기가온 에서는 26분, 90분 조기가온 에서는 30분으로, 조기가온 90분 처리에서 급액시간이 30분으로 가장 빨랐다. 조기가온 효과를 생체정보인 Sap Flow로 해석하기 위하여 그날의 누적 일사량 당 Sap Flow량으로 환산 해보니 조기가온하지 않은 무처리 에서는 0.006, 30분 조기가온에서는 0.005, 60분 조기가온에서는 0.007, 90분 조기가온에서는 0.011로, 조기가온 90분에서 가장 왕성한 Sap Flow흐름을 확인 할 수 있었다. 토마토 주당 수분흡수율도 조기가온 90분 처리에서 0.40으로 가장 높았다. 광합성속도는 30분 조기가온에서 16.6μmol·CO2·m-2·s-1(광량이 892W/m2), 90분 조기가온에서 20.6μmol·CO2·m-2·s-1(광량이 812W/m2)로 90분 조기가온이 30분 조기가온보다 광량이 낮았음에도 불구하고 광합성속도가 활발하였다. 기공전도도도 광합성속도와 같은 경향이었다. 이와 같이 조기가온 90분 처리 효과는 다음과 같다고 생각된다. 조기가온으로 슬러브 온도 상승과 급액 개시 시간이 빨라져 토마토 생체 리듬도 빨라지는 것과 함께 근권 활동 개시 시간 등이 빨라지었기 때문으로 생각된다. 또한 단위 누적 일사량 당 Sap Flow흐름이 30분 조기가온 대비 90분 조기가온에서 2배 이상 높은 것은 작물체내 수분포텔셜이 상당히 높게 유지하고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 지상부 조기가온 90분 처리에서 얻은 자료를 기반으로 2차 확인 실험을 실시하였다. 2차 실험에서는 조기가온 부위를 지상부가 아닌 난방효율이 높은 근권 국소난방을 90분으로 수행하였다. 무처리 비하여 90분 근권 조기가온에서 수분이용효율과 생육이 양호 하였으며 수량은 23%증수 되었다.
This study aims to determine effects of greenhouse heating in early-morning prior to sunrise on both air and root-zone temperatures and plant growth (experiment I), and to exam the effects of only root-zone heating in early morning on the plant and fruit growth of tomato (experiment II). The water u...
This study aims to determine effects of greenhouse heating in early-morning prior to sunrise on both air and root-zone temperatures and plant growth (experiment I), and to exam the effects of only root-zone heating in early morning on the plant and fruit growth of tomato (experiment II). The water uptake, photosynthesis rate, and leaf area of hydroponically grown tomato plants were monitored by applying heating treatments with a conventional irrigation system based on integrated solar radiation (ISR) or sap flow–automated system (SF). In the first experiment, the air temperature inside the greenhouse ranged from 2.7 to 17.8°C and the average temperature was 19.6°C. Relative humidity ranged from 48.4 to 64% with the 56% of average relative humidity. During the experimental period, the integrated solar radiation ranged from 597 to 1630J/cm2/day and the average CO2 concentration was maintained from 572ppm to 771ppm. While the start time of irrigation of the day was not affected by the greenhouse heating duration treatments under the ISR system, it was affected under the SF system, resulting into higher irrigation frequency, irrigation volume and water uptake in a day. When greenhouse heating started from 6:30 a.m., substrate temperature was increased to 7°C for 90 minutes. When the heating started from 7:00 or 7:30 a.m., the substrate temperature was increased to 4°C for both 30 and 60 minutes.The leaf area was increased by 64.60% and 65.86% under the PH-90 treatment compared to the CONT for the ISR and SF systems, respectively. These results indicate that since the temperature of root-zone is maintained in the proper temperature range with early-morning heating, the water uptake and leaf area were increased with the earlier start time of irrigation and higher sap flow density. In the experiment II, the substrate water content ranged from 37.1 to 73.2% (average 54.3%) under the root-zone heating treatment, while the water content under non heating was from 47.15 to 65.9% (average 54.9%). While the substrate temperature ranged from 13.3 to 19.1°C under the root-zone heating treatment, the temperature under non heating ranged from 11.0 to 17.2°C, indicating that about 2°C temperature in average difference between treatments was observed. The drainage was lower in the root-zone heating treatment and the fruit yield was increased by 23% in the root-zone heating treatment. Water use efficiency (WUE) was about 7% higher in root-zone heating treatment. Both leaf area and specific leaf area (SLA) were greater in root-zone heating treatment. The sap flow density was higher before 15 p.m. in the root-zone heating, but higher in non-heating after 15 p.m. The sap flow density of peduncle is higher in root-zone heating treatment, and greater in the afternoon than that of stem, which is consistent with the study that water is moved to fruit at night and the fruit becomes larger. These results indicate that the root zone heating in early morning for 90 minutes resulted into an average 2°C higher temperature of the root zone, water use efficiency and fruit growth, and specific leaf area. In further study, it is necessary to investigate the relationship between root development and fruit yield with the root-zone heating in early morning, and also, water potential difference between stem and peduncle of tomato plant.
This study aims to determine effects of greenhouse heating in early-morning prior to sunrise on both air and root-zone temperatures and plant growth (experiment I), and to exam the effects of only root-zone heating in early morning on the plant and fruit growth of tomato (experiment II). The water uptake, photosynthesis rate, and leaf area of hydroponically grown tomato plants were monitored by applying heating treatments with a conventional irrigation system based on integrated solar radiation (ISR) or sap flow–automated system (SF). In the first experiment, the air temperature inside the greenhouse ranged from 2.7 to 17.8°C and the average temperature was 19.6°C. Relative humidity ranged from 48.4 to 64% with the 56% of average relative humidity. During the experimental period, the integrated solar radiation ranged from 597 to 1630J/cm2/day and the average CO2 concentration was maintained from 572ppm to 771ppm. While the start time of irrigation of the day was not affected by the greenhouse heating duration treatments under the ISR system, it was affected under the SF system, resulting into higher irrigation frequency, irrigation volume and water uptake in a day. When greenhouse heating started from 6:30 a.m., substrate temperature was increased to 7°C for 90 minutes. When the heating started from 7:00 or 7:30 a.m., the substrate temperature was increased to 4°C for both 30 and 60 minutes.The leaf area was increased by 64.60% and 65.86% under the PH-90 treatment compared to the CONT for the ISR and SF systems, respectively. These results indicate that since the temperature of root-zone is maintained in the proper temperature range with early-morning heating, the water uptake and leaf area were increased with the earlier start time of irrigation and higher sap flow density. In the experiment II, the substrate water content ranged from 37.1 to 73.2% (average 54.3%) under the root-zone heating treatment, while the water content under non heating was from 47.15 to 65.9% (average 54.9%). While the substrate temperature ranged from 13.3 to 19.1°C under the root-zone heating treatment, the temperature under non heating ranged from 11.0 to 17.2°C, indicating that about 2°C temperature in average difference between treatments was observed. The drainage was lower in the root-zone heating treatment and the fruit yield was increased by 23% in the root-zone heating treatment. Water use efficiency (WUE) was about 7% higher in root-zone heating treatment. Both leaf area and specific leaf area (SLA) were greater in root-zone heating treatment. The sap flow density was higher before 15 p.m. in the root-zone heating, but higher in non-heating after 15 p.m. The sap flow density of peduncle is higher in root-zone heating treatment, and greater in the afternoon than that of stem, which is consistent with the study that water is moved to fruit at night and the fruit becomes larger. These results indicate that the root zone heating in early morning for 90 minutes resulted into an average 2°C higher temperature of the root zone, water use efficiency and fruit growth, and specific leaf area. In further study, it is necessary to investigate the relationship between root development and fruit yield with the root-zone heating in early morning, and also, water potential difference between stem and peduncle of tomato plant.
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