This study was carried out to obtain fundamental information on the growth response of interior landscape plants under fluorescent light, sunlight and optical fiber lighting indoors. Saintpaulia ‘Delaware’, ‘Kalanchoe blossfeldiana, Anthurium scherzerianum and Ardisia crenata were examined using lig...
This study was carried out to obtain fundamental information on the growth response of interior landscape plants under fluorescent light, sunlight and optical fiber lighting indoors. Saintpaulia ‘Delaware’, ‘Kalanchoe blossfeldiana, Anthurium scherzerianum and Ardisia crenata were examined using light intensity of 5001ux and 1,0001ux of fluorescent light, sunlight and optical fiber lighting in an interior environment. Results of experiments are as follows; 1) Plant growth status showed the best results under optical fiber lighting compared with fluorescent light or sunlight. 2) Plant growth status was better under 1,0001ux light intensity than 5001ux light intensity and in cases of the same light intensity, the highest growth increase was under optical fiber lighting. while it was showed relatively different according to the different plant species between a fluorescent light and sunlight. 3) The deep pinkish red color of Saintpaulia ‘Delaware’flower was obtained first under an optical fiber lighting and a fluorescent light, a sun light in that order. 4) Regarding interred activity, photosynthetic rate and transpiration rate, intercellular CO, water absorption rate showed a similar tendency generally in spite of a little difference. Namely, transpiration rate and intercellular CO, $CO_2$ a absorption rate increased according to increase of photosynthetic rate. 5) Photosynthetic rate of test plants except Anthurium scherzerianum increased according to increase of light intensity and increased highest under optical fiber lighting in the same light intensity condition. Increases differed under fluorescent light and sun light. That of Saineaulia ‘Delaware’and Anthurium scherzerianum increased in the order of optical fiber, fluorescent light and sun light, but that of Kalanchoe blossfeldiana and Ardisia pusilla increased in the order of optical fiber lighting, sun light and fluorescent light. Summing up these results, In visual value or internal health status of all experimental plants we obtained the highest result under an optical fiber lighting. Finally, we need to introduce an optical fiber lighting in interior landscape space as main light source.
This study was carried out to obtain fundamental information on the growth response of interior landscape plants under fluorescent light, sunlight and optical fiber lighting indoors. Saintpaulia ‘Delaware’, ‘Kalanchoe blossfeldiana, Anthurium scherzerianum and Ardisia crenata were examined using light intensity of 5001ux and 1,0001ux of fluorescent light, sunlight and optical fiber lighting in an interior environment. Results of experiments are as follows; 1) Plant growth status showed the best results under optical fiber lighting compared with fluorescent light or sunlight. 2) Plant growth status was better under 1,0001ux light intensity than 5001ux light intensity and in cases of the same light intensity, the highest growth increase was under optical fiber lighting. while it was showed relatively different according to the different plant species between a fluorescent light and sunlight. 3) The deep pinkish red color of Saintpaulia ‘Delaware’flower was obtained first under an optical fiber lighting and a fluorescent light, a sun light in that order. 4) Regarding interred activity, photosynthetic rate and transpiration rate, intercellular CO, water absorption rate showed a similar tendency generally in spite of a little difference. Namely, transpiration rate and intercellular CO, $CO_2$ a absorption rate increased according to increase of photosynthetic rate. 5) Photosynthetic rate of test plants except Anthurium scherzerianum increased according to increase of light intensity and increased highest under optical fiber lighting in the same light intensity condition. Increases differed under fluorescent light and sun light. That of Saineaulia ‘Delaware’and Anthurium scherzerianum increased in the order of optical fiber, fluorescent light and sun light, but that of Kalanchoe blossfeldiana and Ardisia pusilla increased in the order of optical fiber lighting, sun light and fluorescent light. Summing up these results, In visual value or internal health status of all experimental plants we obtained the highest result under an optical fiber lighting. Finally, we need to introduce an optical fiber lighting in interior landscape space as main light source.
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문제 정의
이에 본 연구는 자연광의 유입 이 부족하거나 전혀 유입되지 않는 지하공간 등을 비롯한 실내조경공간에 식물의 생육 및 생장을 위한 보충광원의 설치가 요구되는 바, 자연광, 형광등, 광섬유에 대한 몇몇 실내조경 식물의 생육 및 생장에 관한 반응을 비교검토하고 특히 아직 연구가 이루어지지 않은 태양열 집광시스템인 광섬유에 대한 식물의 적응성을 살펴 실내조경공간의 주광원으로써 활용가능성을 파악하고자 한다.
제안 방법
공시식물은 구입후 상명대 온실에서 20일간 순화 과정을 거친 후 직경 12cm의 화분에 피트모스(peatmoss), 펄라이트(perlite), 버미큘라이트(vermiculite), 마사토를 1 : 1 : 1 : 1로 혼합한 배양토에 옮겨 심은 후 각각의 실험구에 투입되었다.
광섬유 실험구는 자연광의 최종유입시설인 조명등과 식물과의 거리로 일정한 광도를 조절하는 바, 5001UX는 1.8m, l, 0001ux는 1.2m로 조절하여 광도를 조절하였다.
구체적인 실험구 환경설정은 형광등 실험구의 경우, 단위 면적은 1武 인공광 실험구의 높이는 Im로 하였고 형광등의 수와 차광막을 이용하여 광도를 조절하였는데 5001ux는 3개, 1.0001UX 는 5개를 설치하였고 중심부와 주변부의 평균광도를 맞추기 위해 부분적으로 차광막 처리를 하였다.
또한 식물체내의 반응과의 상호관계성을 알아보고 자식 물체의 광합성 활성은 광합성 측정장치(LI-6400, LI-Cor, USA)를 사용하여 측정하였는데, 측정 시간은 식물체의 광합성 주기를 고려하여 오전 11시부터 3시 사이에 각 식물당 완전히 전개된 상부 3엽을 선택하여 측정치의 평균을 산출하였다. 쳄버 내의 조건은 기온 2 5℃, 상대습도 50%, CQ농도 400±30齒2T의 조건에서 수행하였고, 모든 공시식물의 광합성량 측정은 5회 반복으로 수행하였다.
또한, 형광등의 발열효과로 인한 온도상승을 막고 통풍을 고려하기 위해 실험구 뒷판에 공기가 유동할 수 있는 직경 40cm, 높이 60cm의 통풍구를 만들고 빛이 투과되지 않도록 차광막 처리를 하였다.
분석항목은 광합성량(Pn), CO2흡수율(CQ), 세포 내 CQ농도(Ci), 대기 중 CQ농도(Ca), 기공전도도(Cs), 증산량(Tr) 등을 측정하였다. 수분이용효율(water use efficiency: WUE)은 Malmstrom(1997)의 방법에 따라 (Ca-Ci)/Tr(mmol mol-1)의 식으로 산정하였다.
식물의 형태적 측정요소로는 초장 엽병, 절간장, 엽장, 엽폭, 엽록소함량 등을 측정하였으며 이때 절간장과 엽병은 세번째 마디를 기준으로 하였으며 엽장과 엽폭은 정단부로부터 5cm이내에서 가장 큰 엽의 길이를 측정하였다
실험기간동안 식물에 조사된 형광등의 일일 조사량 (照射量)을 살펴보면, 기존연구논문에서 가장 많이 채택된 평균조사시간을 토대로하여 1일 12시간을 조사(照 射) 하였다.
5cm를 벗어나지 않는 범위에서 투입되었다. 엽수는 너비가 1cm 이상 되는 것만을 측정하였고 초장은 화분 상단 부분에서 식물의 정단부까지 측정하였다.
자연광 실험구는 형광등 및 광섬유 실험구와 동일한 장소 내에서 광도계(INS사의 DX-100 DIGITAL LUX METER)를 사용하여 월별로 1일 12시간의 평균 광도를 측정한 후 가급적 평균광도가 5001ux와 l, 0001ux인 장소를 찾아 실험구로 활용하였다.
평균을 산출하였다. 쳄버 내의 조건은 기온 2 5℃, 상대습도 50%, CQ농도 400±30齒2T의 조건에서 수행하였고, 모든 공시식물의 광합성량 측정은 5회 반복으로 수행하였다.
대상 데이터
공시 식 물은 아프리 칸바이 올렛 (Saintpaulia 'Delaware, ), 칼랑코에 (KaMchoe blossfeldiana), 안스리움G%㎛肮m scherzerianum), 무늬산호수(4rd幽 pusilia) 등 4종에 대해 2001년 3월부터 2(X)1 년 8월까지 실험하였다.
본 실험을 위한 광원은 전반적으로 식물의 생육에 가장 좋은 광원으로 검증된 자연광을 비롯하여 선행 연구에서 보조광원으로써 식물재배에 가장 적합하다고 알려진 형광등(Lauiie, 1979; Kiplinger, 1953)과 아직 선행 구가 이루어지진 않았지만 태양열 집광시스템으로 앞으로 광케이블 시대를 맞이하여 자연광이 부족한 실내 공간이나 자연광이 전혀 유입되지 않은 지하공간, 실내 조경 공간의 주광원으로 도입 가능성이 높은 광섬유 등 3종류를 선정하였다.
실험장소는 상명대학교 온실 내에 자연광과 형광등, 광섬유에 대해 각각 5001UX, l, OOOlux의 광 도 처리 구를 두어 총 6개의 실험구를 설치하였다.
데이터처리
실험결과에 대한 통계처리는 SAS Ver. 6.12(SAS Institute Inc., 1996) 을 이용하여 Duncan의 다중범위검정(5%)에 준하여 평균치간의 차이에 대한 유의성을 검정하였다.
이론/모형
등을 측정하였다. 수분이용효율(water use efficiency: WUE)은 Malmstrom(1997)의 방법에 따라 (Ca-Ci)/Tr(mmol mol-1)의 식으로 산정하였다. 또한 CO2이용 효율(CO2 use efficiency: CUE)은 대기 중 CO2 농도(Ca)에 대한 세포 내 CO2농도(Ci)의 비율로 Ci/Ca 의 식으로 산정하였다.
성능/효과
1. 광원별로 살펴볼 때, 모든 공시식물의 외관상 관상 가치나 식물체내의 활성에 있어서 동일한 광도 조건의 경우 광섬유에서 가장 양호한 생육상태를 보였다. 형광등과 자연광 하에서의 반응은 식물의 종류에 따라서 약간씩 차이가 있었는데, 아프리칸 바이올렛은 형광등 하에서 더 좋은 생육상태를 보였고, 칼랑코에와 무늬 산호수는 자연광에서 더 양호한 생육상태를 보였다.
2. 전반적으로 광도에 따른 식물의 생육 및 생장 변화량은 아프리칸바이올래 칼랑코에, 무늬산호수에서 광도가 높을수록 증가하는 경향을 보여 5001ux보다 LOOOlux하에서 더 좋은 생육상태를 보였고 생장 변화량도 증가하였다. 그러나 안스리움은 형광등 하에서 LOOOlux보다 광도가 낮은 5001ux에서 더 좋은 생육 상태를 보였다.
3. 잎크기와 초장은 광도가 높을수록 증가량이 많았는 더】, 안스리움은 광도가 낮은 5001ux에서 보다 많은 증가량을 보였다. 광원별로는 대체적으로 광섬유 하에서 가장 우월한 생육상태를 보였고 생장율도 높게 나타났다.
4. 엽수는 대부분의 공시식물에 있어서 광도가 높을수록 증가하였으나 안스리움은 광도가 낮은 5001ux에서더 많았다. 또한 식물종류에 따라 칼랑코에와 무늬 산호수, 안스리움은 광도간에 엽수 차이가 많이 나타났고, 아프리칸 바이올렛은 비슷한 생장량을 보였다.
5. 식물체내의 활성량에 있어서 광합성량과 증산률 세포 간격 내 C以(Ci), 수분흡수율(W机E)은 식물에 따라 약간씩 차이가 있었지만 전반적으로 비슷한 경향을 보였다. 즉 광합성량이 증가하면 증산률과 세포간격 내 CQ(Ci), CO2흡수율(CUE)도 증가하는 경향을 나타냈다
6. 광합성량은 안스리움을 제외한 모든 공시 식물이 광도가 높아짐에 따라 증가량이 많았고 동일한 광도일 경우 광섬유에서 가장 많이 증가하였으며 형광등과 자연광 하에서는 식물의 종류에 따라 차이가 있었다. 즉 아프리칸 바이올렛은 형광등 하에서 증가량이 높게 나타난 반면.
0001UX, 광섬유 5001UX, 형광등 5001UX, 자연광 5001ux, 형광등 l.OOOlux 순으로 나타나 광섬유에서 가장 양호한 경향을 보였으며 전반적으로 광도가 높을수록 생리적 활성이 활발하였으나 형광등의 경우 l, 0001ux보다 저광도인 5001ux에서 생리적 활성이 좋았던 것을 알 수 있었다. 반면, CQ흡수율은 일정한 경향을 보이지 않았다.
m-2 . sT 순으로 나타나 광섬유 형광등, 자연광 순으로 증가율이 높게 나타났으며 광도가 높을수록 증가하였다.
잎크기와 초장은 광도가 높을수록 증가량이 많았는 더】, 안스리움은 광도가 낮은 5001ux에서 보다 많은 증가량을 보였다. 광원별로는 대체적으로 광섬유 하에서 가장 우월한 생육상태를 보였고 생장율도 높게 나타났다. 또한 칼랑코에와 무늬산호수의 절간장은 광도가 높을수록 증가량이 많았고 동일한 광도조건의 경우 광섬유, 자연과 형광등 순이었다.
또한 꽃수는 Table 1에서 보는 바와 같이 유의차를 보였는데, 꽃수가 완전히 지는 때까지를 개화기간으로 볼 때, 5001ux와 l, 0001ux에서 각각 자연광 43일, 54일, 형광등 46일, 57일, 광섬유 58일, 68일로 나타나 광섬유, 형광등, 자연광 순으로 개화기간이 길었으며 광도가 높을수록 개화기간이 길었다. 동일한 시간의 경우, 광섬유 하에서 꽃수가 가장 많이 증가하였다.
엽수는 대부분의 공시식물에 있어서 광도가 높을수록 증가하였으나 안스리움은 광도가 낮은 5001ux에서더 많았다. 또한 식물종류에 따라 칼랑코에와 무늬 산호수, 안스리움은 광도간에 엽수 차이가 많이 나타났고, 아프리칸 바이올렛은 비슷한 생장량을 보였다. 광원에 있어서는 대체로 광섬유, 자연광, 형광등 순으로 엽수의 증가량이 많았다.
광원별로는 대체적으로 광섬유 하에서 가장 우월한 생육상태를 보였고 생장율도 높게 나타났다. 또한 칼랑코에와 무늬산호수의 절간장은 광도가 높을수록 증가량이 많았고 동일한 광도조건의 경우 광섬유, 자연과 형광등 순이었다.
반면 형광등보다 광섬유 하에서 생육상태가 좋고 꽃수, 엽수 등의 증가량이 많아 광섬유가 형광등보다 아프리칸 바이올렛의 개화 및 생육에 있어 보다 우월한 광원임을 알 수 있었다.
세포간격내 CO2농도와 COz이용효율은 광합성량과 유사한 경향을 보여 광섬유 LOOOlux에서 가장 높게 나타났고 자연광 l, 0001ux, 광섬유 5001UX, 자연광 5001ux, 형광등 l, 0001ux, 형광등 5001ux 순으로 나타나 전반적으로 광섬유에서 증가율이 가장 높았고, 자연광, 형광등 순으로 나타났으며 광도가 높을수록 증가하는 경향을 보였다.
셋째, 실내조명기구는 빛이 출사되는 부분이며 형태는 다양하게 구성할 수 있어 이동형태로 조명할 수도 있고 천장, 벽, 바닥 등에 매입등이나 직부등 형태로 할 수도 있다.
실험 후 7일부터 꽃색의 변화가 시작되었는데, 25-32일에 꽃 색의 변화가 가장 뚜렷하였고 37일 이후부터 꽃 색의 변화 속도가 점차적으로 둔화되었다. 꽃색은 광섬유 하에서 가장 뚜렷하였다(Figure 3 참조).
안스리움의 형태적 생장량과 생리적 특성은 광원에 따라서도 생장량이 다르게 나타났지만 동일한 광원에서 광도를 달리했을 때 생장량의 변화에 많은 차이가 나타났다.
엽장은 엽폭과 유사한 경향을 보여 광섬유 5001ux에서 11.64cm로 생장량이 가장 양호하였고, 형광등 5001ux에서 11.63cm, 광섬유 l, 0001ux에서 11.58cm, 자연광 LOOOlux에서 11.56cm의 생장량을 보였다.
전반적으로 광도가 높을수록 생장량이 증가하였으며 동일광도 조건일 경우 광섬유, 자연광 형광등 순으로 증가하였다 단 엽폭과 엽장, 초장의 생장량은 LOOOlux 하에서 자연광에서 증가량이 가장 많았다.
식물체내의 활성량에 있어서 광합성량과 증산률 세포 간격 내 C以(Ci), 수분흡수율(W机E)은 식물에 따라 약간씩 차이가 있었지만 전반적으로 비슷한 경향을 보였다. 즉 광합성량이 증가하면 증산률과 세포간격 내 CQ(Ci), CO2흡수율(CUE)도 증가하는 경향을 나타냈다
초장은 광섬유 5001ux에서 24.62cm로 가장 많이 자랐으며 형광등 5001UX, 자연광 5001UX 순으로 나타나 LOOOlux보다 저광도인 5001ux에서 초장이 길었다. 이러한 결과는 황반엽종 목본성 관엽식물 2종과 황반엽 초 본성 관엽식물 3종에 대한 생육실험 결과에서 초장의 생장률이 양지구(10, 000 ~25,00011以)보다 음지구(1, 00 0~3, 0001ux) 에서 증가율이 높았다는 곽혜란(1993)의 보고와 일치하였다.
광원별로 살펴볼 때, 모든 공시식물의 외관상 관상 가치나 식물체내의 활성에 있어서 동일한 광도 조건의 경우 광섬유에서 가장 양호한 생육상태를 보였다. 형광등과 자연광 하에서의 반응은 식물의 종류에 따라서 약간씩 차이가 있었는데, 아프리칸 바이올렛은 형광등 하에서 더 좋은 생육상태를 보였고, 칼랑코에와 무늬 산호수는 자연광에서 더 양호한 생육상태를 보였다. 안스리움은 광섬유에서 가장 좋은 생육상태와 생장량을 보였지만 광원보다는 광도에 따라서 상이한 결과를 나타내었다.
후속연구
l.OOOlux 하에서 4종의 실내조경식물에 대한 생육 및 생장에 대한 적응성을 실험한 결과, 외관상의 관상 가치나 식물 체내의 건강상태에 있어서 광섬유가 모든 공시 식물에서 우월성을 보여 앞으로 실내조경공간의 실내 식물의 생육 및 생장을 돕는 주요광원으로써 활용이 가능하리라고 여겨진다.
또한 지하공간이나 자연광 유입이 부족한 실내 조경 공간에도 활용가능성이 높아 실내조경공간으로의 식물 도입을 활성화시킬 것으로 기대된다.
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