스마트팜 토마토 수경재배에서 생체정보센서 기반한 자동급액방식의 특성 연구 A study on the characteristics of automatic supply system based on bio-information sensor in smart farm tomato hydroponics원문보기
본 연구는 토마토 줄기에 물관수액흐름센서(Sap Flow sensor)를 설치하여 작물의 줄기물관수액흐름속도로 급액을 제어하는 방식(Sap Flow Sensor-Automa tedIrrigation, SF)을 사용하여 급배액량, 배액율, 수분흡수량(Water uptake, ...
본 연구는 토마토 줄기에 물관수액흐름센서(Sap Flow sensor)를 설치하여 작물의 줄기물관수액흐름속도로 급액을 제어하는 방식(Sap Flow Sensor-Automa tedIrrigation, SF)을 사용하여 급배액량, 배액율, 수분흡수량(Water uptake, WU) 및 토마토 생육을 관찰하였다. 대조구로 누적일사량에 의한 급액제어(Iterated Solar Radiation-Automated Irrigation, ISR)방식을 설정하여 SF(Sap Flow) 제어방식과 비교하고 SF 급액제어 방식의 특성을 분석하였다. 실험기간 동안(9월 29일~10월 31일) 총관수량(L/Plant)은 SF 제어구가 34.9L, ISR 제어구는 42.6L로 SF 제어구에서 7.7L 적게 소요되고 총배액량(L/Plant)도 SF 제어구가 2.28L, ISR 제어구는 8.50L로 SF 제어구가 6.22L 적었다. 평균 배액률은 SF 제어구가 6.54%, ISR 제어구는 19.94%로 SF 제어구가 13.4% 낮았다. 배지 종류에 따른 평균 배액률은 암면배지에서 SF 제어구가 10.87%(±0.27), ISR 제어구에서는 20.06%(±0.43)였다. 코이어 배지는 SF 제어구가 2.20%(±2.53)이고, ISR 제어구에서는 19.82%(±4.51)로 SF 제어구가 ISR 제어구보다 배액률이 낮은 것을 확인하였다. 평균 수분흡수량(L/Plant/day, WU)은 SF 제어구가 1.03L, ISR 제어구는 1.09L로 SF 제어구가 0.06L 적었으나 유의적 차이는 없었다. 실험기간 동안 각 시간대 별 급액제어 방식에 따른 관수 횟수를 비교한 결과 ISR 제어구는 SF 제어구보다 오전 10시에서 오후 2시 사이에 56회 더 급액 되었고, 오후 3시 이후에는 SF 제어구가 12회 더 급액되어 급액방식에 따라 급액 scheduling이 다른 것을 알 수 있었다. 또한 SF 제어구는 줄기물관에 SF 센서를 설치하여 관찰한 결과 물관수액흐름신호가 광신호와 유사하게 반응하는 것이 관찰되었다. 식물의 줄기물관수액흐름 신호는 광량(SI)이 200w/m2 이상이 될 때 반응하였고 근권 내 수분이 부족한 경우 SF 신호가 미약하여 관수가 작동하지 않았다. 이 결과로 SF 제어구는 feedback이 되지 않는 시스템이라는 것을 알 수 있었고 급액시점을 결정할 때 지상부 물관수액흐름 뿐 아니라 근권 내 수분 상태를 동시에 고려하여야 한다는 것을 알 수 있었다. 생육조사 결과 식물과 과실 생육은 처리별 유의적 차이가 없었고 당도는 SF 제어구에서 높았다. 앞으로 많은 현장연구를 통해 생체정보센서 기반 급액제어 방식이 과실 수량과 수분이용효율을 높이고 센서 정확도가 높은 것을 증명할 때 상업적 수경재배농가에서 관심을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구는 토마토 줄기에 물관수액흐름센서(Sap Flow sensor)를 설치하여 작물의 줄기물관수액흐름속도로 급액을 제어하는 방식(Sap Flow Sensor-Automa ted Irrigation, SF)을 사용하여 급배액량, 배액율, 수분흡수량(Water uptake, WU) 및 토마토 생육을 관찰하였다. 대조구로 누적일사량에 의한 급액제어(Iterated Solar Radiation-Automated Irrigation, ISR)방식을 설정하여 SF(Sap Flow) 제어방식과 비교하고 SF 급액제어 방식의 특성을 분석하였다. 실험기간 동안(9월 29일~10월 31일) 총관수량(L/Plant)은 SF 제어구가 34.9L, ISR 제어구는 42.6L로 SF 제어구에서 7.7L 적게 소요되고 총배액량(L/Plant)도 SF 제어구가 2.28L, ISR 제어구는 8.50L로 SF 제어구가 6.22L 적었다. 평균 배액률은 SF 제어구가 6.54%, ISR 제어구는 19.94%로 SF 제어구가 13.4% 낮았다. 배지 종류에 따른 평균 배액률은 암면배지에서 SF 제어구가 10.87%(±0.27), ISR 제어구에서는 20.06%(±0.43)였다. 코이어 배지는 SF 제어구가 2.20%(±2.53)이고, ISR 제어구에서는 19.82%(±4.51)로 SF 제어구가 ISR 제어구보다 배액률이 낮은 것을 확인하였다. 평균 수분흡수량(L/Plant/day, WU)은 SF 제어구가 1.03L, ISR 제어구는 1.09L로 SF 제어구가 0.06L 적었으나 유의적 차이는 없었다. 실험기간 동안 각 시간대 별 급액제어 방식에 따른 관수 횟수를 비교한 결과 ISR 제어구는 SF 제어구보다 오전 10시에서 오후 2시 사이에 56회 더 급액 되었고, 오후 3시 이후에는 SF 제어구가 12회 더 급액되어 급액방식에 따라 급액 scheduling이 다른 것을 알 수 있었다. 또한 SF 제어구는 줄기물관에 SF 센서를 설치하여 관찰한 결과 물관수액흐름신호가 광신호와 유사하게 반응하는 것이 관찰되었다. 식물의 줄기물관수액흐름 신호는 광량(SI)이 200w/m2 이상이 될 때 반응하였고 근권 내 수분이 부족한 경우 SF 신호가 미약하여 관수가 작동하지 않았다. 이 결과로 SF 제어구는 feedback이 되지 않는 시스템이라는 것을 알 수 있었고 급액시점을 결정할 때 지상부 물관수액흐름 뿐 아니라 근권 내 수분 상태를 동시에 고려하여야 한다는 것을 알 수 있었다. 생육조사 결과 식물과 과실 생육은 처리별 유의적 차이가 없었고 당도는 SF 제어구에서 높았다. 앞으로 많은 현장연구를 통해 생체정보센서 기반 급액제어 방식이 과실 수량과 수분이용효율을 높이고 센서 정확도가 높은 것을 증명할 때 상업적 수경재배농가에서 관심을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
This study aims to monitor the sap flow rate of hydroponically grown tomato plants using a micro sap flow sensor under different climatic conditions, to design an automated irrigation schedule based on the sap flow rate, and to compare the irrigation and drainage volumes and plant water uptake with ...
This study aims to monitor the sap flow rate of hydroponically grown tomato plants using a micro sap flow sensor under different climatic conditions, to design an automated irrigation schedule based on the sap flow rate, and to compare the irrigation and drainage volumes and plant water uptake with a conventional irrigation system that is based on integrated solar radiation. The sap flow–automated system (SF) shows adaptive performances associated with the plant reaction to environmental variables. Plant dynamics decreased water uptake when solar irradiance abruptly fluctuated. Also, a very low sap flow rate was observed during a low irradiance day with rainy weather conditions. These results indicate that both intensity and temporal fluctuation of solar radiation are important components for sap flow rate. While no significant difference in plant water uptake between the two irrigation systems, a lower drain rate was observed under the SF system. The sap flow rate was significantly affected by substrate water condition, and thus irrigation volume.
This study aims to monitor the sap flow rate of hydroponically grown tomato plants using a micro sap flow sensor under different climatic conditions, to design an automated irrigation schedule based on the sap flow rate, and to compare the irrigation and drainage volumes and plant water uptake with a conventional irrigation system that is based on integrated solar radiation. The sap flow–automated system (SF) shows adaptive performances associated with the plant reaction to environmental variables. Plant dynamics decreased water uptake when solar irradiance abruptly fluctuated. Also, a very low sap flow rate was observed during a low irradiance day with rainy weather conditions. These results indicate that both intensity and temporal fluctuation of solar radiation are important components for sap flow rate. While no significant difference in plant water uptake between the two irrigation systems, a lower drain rate was observed under the SF system. The sap flow rate was significantly affected by substrate water condition, and thus irrigation volume.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.