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문제 정의
- 따라서 본 실험은 순환식 양액재배에서 계면활성제 종류가 상추의 생육, 광합성 속도 및 무기이온 흡수에 미치는 특성을 파악함으로써 비료 절감과 고기능성 엽 채류 생산을 위한 계면활성제 처리 효과에 대한 기초 자료를 얻고자 수행하였다.
제안 방법
- 019mol H2Omor'^ 식 으로 계산하였다. 식물체 잎의 카리, 칼슘 및 마그네슘 함량은 생장점으로부터 7-10 부위의 완전전개된 잎을 채취하여 80。(2에서 2일간 건조한 후 건물중 0.5 g을 ternary 용액(HNO3:HCK)4:H2SO4=10:4:l v/v) 10 ml을 가해 분해한 후 각 파장별 무기이온 함량을 분석 원자흡광분광기 (Model 3300, Perkin Elmer)로 분석하 였다.
- 계면 활성제 처리가 수경재배 상추 생육에 미치는 영향을 알아보고자 생육 단계별 생육과 싱대 생장율을 조사하였다(표 2). 생육 초- 중기 단계에서는 CLS 처 리를 제외하고는 처리간 차이가 없었으나 생육 후기 표면 접착력을 강화시켜주는 PVA-95 처리에서 상추의 생육이 가장 높았다.
- 계면활성제 처리에 따른 생육단계별 생육을 알아보 고자 정식 2주와 3주째에 조사하고 상대생장율을 구하 였다. 광합성과 세포내 CO2 농도 및 증산속도는 완전 전개잎(정단부로부터 7 - 8 엽위 )을 휴대용 광합성측정 기(Li-6400, Li-Cor)로 측정하였으며, 측정시 환경조건은 PAR 1000(xmol-m-2- s-1, CO2 400 mg・L-‘였고, 측정시의 잎 온도는 22 -25。0였다.
- 배양액에 혼입된 계면활성제가 뿌리의 이온 흡수에 영향을 주어 비료 절감이 가능한 가를 알아보고자 배 양액 농도 1배액을 기준으로 4농도(1/4배액, 1/2배액, 1배액, 2배액) 처리하였다(그림 1). 생육이 가장 높았던 PVA-95 처리에서만 1/2배액의 저농도 배양액 처리에 서 대조구 1배액과 비슷한 상추 생육을 보여 재배기간 21일을 기준한다면 엽채류 1회 재배시 약 50% 비료 절감이 가능하였다(그림 1).
- PVA-95와 ST-70 계면활 성제는 정식 3일 후에, CLS는 정식 10일 후에 배양 액에 혼입 처리하였다. 비료절감에 따른 계면활성제 효 과를 알아보고자 1배 배양액을 기준하여 1/4배액, 1/2배 액, 1배액, 2배액의 4처리 농도를 다량원소만으로 조 절하였으며, 미량원소는 1배액 기준량을 동일하게 공급 하였다.
- 순환식 앙액재배시 계면활성제가 무기이온 흡수 증진 에 미치는 영향을 알아보고자 상추의 생육, 광합성율, 증산율 및 무기이온 함량을 분석하였다. 상추 생육은 0.
이론/모형
- 광합성과 세포내 CO2 농도 및 증산속도는 완전 전개잎(정단부로부터 7 - 8 엽위 )을 휴대용 광합성측정 기(Li-6400, Li-Cor)로 측정하였으며, 측정시 환경조건은 PAR 1000(xmol-m-2- s-1, CO2 400 mg・L-‘였고, 측정시의 잎 온도는 22 -25。0였다. CO2 이용 효율은 세포내 CO2 농도(Ci)와 대기중의 CO2 농도(Ca)비로, 수분이용효율은 Marlmstorm과 Field (1997)의 방법에 따라 (Ca-Ci)xl.6Aw, Aw=0.019mol H2Omor'^ 식 으로 계산하였다. 식물체 잎의 카리, 칼슘 및 마그네슘 함량은 생장점으로부터 7-10 부위의 완전전개된 잎을 채취하여 80。(2에서 2일간 건조한 후 건물중 0.
성능/효과
- CLS 계면활성제는 칼슘이 함유된 화합물로서 PVA-9와 ST-70 처리에 비해 배양액내 칼슘 함량^ 4.9-5.0 me- L~, S. 높아 재배기간 중 배양액 EC 농도는2.23 - 2.43业£, 다른 처리의 배양액보다 EC오} pH가 높아지는 경향을 보였다(data not shown). 실험에 사 용된 전용 배양액 1배액에서의 상추 재배시 EC는1.
- 그러나 PVA-95 처리는 잎의 칼슘함량 이 낮음에 따른 높은 K/Ca비는 무기 이온 분배가 다 른 처리에 비해서는 원활하지 못한 것으로 보인다. CLS 처리는 칼슘 함량 뿐 아니라 카리 및 마그네슘 함량도 가장 높았으며, K/Ca 비가 가장 낮아 엽내 원 활한 무기이온의 분배가 이루어짐을 예측할 수 있으며, 생육이 비교적 저조함에도 불구하고 빠른 기공확산 속 도 및 증산속도가 식물체내 무기염류의 이동에 영향을 주었을 것으로 생각된다.
- 생육이 가장 높았던 PVA-95 처리에서만 1/2배액의 저농도 배양액 처리에 서 대조구 1배액과 비슷한 상추 생육을 보여 재배기간 21일을 기준한다면 엽채류 1회 재배시 약 50% 비료 절감이 가능하였다(그림 1). ST-70과 CLS 계면활성제 의 배양액 농도별 생육은 1배액에서 가장 높았으며, 저농도와 고농도 처리는 대조구에 비해 생육이 낮음에 따라 비료 절감의 효과를 기대할 수는 없었다.
- 계면활성제 종류에 따른 상추 잎의 광합성 능력은 대조구에 비해 높은 경향을 보였으나 통계적인 유의성 은 인정되지 않았다(표 3). ST-70에서 재배된 상추 잎 의 세포내 CO2 이용효율과 증산속도가 낮음에 따라 잎의 수분이용효율은 가장 높게 나타났다. 잎의 수분이 용효율은 Imol 당 足0에 대한 mmol CO2 값으로 표시한 것으로 저온(Hirohumi와 Ogata, 1987) 또는 높은 수준의 EC(Choi와 Lee, 2003) 등에서 생육 저 하와 수분이용효율이 증가한다.
- 계면활성제 종류에 따른 상추 잎의 광합성 능력은 대조구에 비해 높은 경향을 보였으나 통계적인 유의성 은 인정되지 않았다(표 3). ST-70에서 재배된 상추 잎 의 세포내 CO2 이용효율과 증산속도가 낮음에 따라 잎의 수분이용효율은 가장 높게 나타났다.
- 계면활성제 종류에 따른 상추 잎의 카리, 칼슘 및 마그네슘 함량은 각 처리별로 달랐으나 모든 처리구가 적정 범위 안에 분포하여 계면 활성제 처리에 따른 잎의 가시적인 영양 장해 증상은 발견할 수 없었다(표 4). PVA-95 처리는 엽내 칼슘 함량이 낮았으며, ST-70 처리는 엽내 카리 함량과 마그네슘 함량기 낮았다.
- 순환식 앙액재배시 계면활성제가 무기이온 흡수 증진 에 미치는 영향을 알아보고자 상추의 생육, 광합성율, 증산율 및 무기이온 함량을 분석하였다. 상추 생육은 0.3 mg-L-1 PVA-95 처리에서 가장 높았으며, 1/2배액 에서 재배된 상추의 생육도 양호하였다. 칼슘 함량이 증가된 0.
- 배양액에 혼입된 계면활성제가 뿌리의 이온 흡수에 영향을 주어 비료 절감이 가능한 가를 알아보고자 배 양액 농도 1배액을 기준으로 4농도(1/4배액, 1/2배액, 1배액, 2배액) 처리하였다(그림 1). 생육이 가장 높았던 PVA-95 처리에서만 1/2배액의 저농도 배양액 처리에 서 대조구 1배액과 비슷한 상추 생육을 보여 재배기간 21일을 기준한다면 엽채류 1회 재배시 약 50% 비료 절감이 가능하였다(그림 1). ST-70과 CLS 계면활성제 의 배양액 농도별 생육은 1배액에서 가장 높았으며, 저농도와 고농도 처리는 대조구에 비해 생육이 낮음에 따라 비료 절감의 효과를 기대할 수는 없었다.
- 정식 전 계면활성제를 처리한 후 배양액의 pH, EC 및 화학성분 함량을 조사한 결과 CLS 처리를 제외한 PVA-95와 ST-7(四 배양액 화학 성분은 차이가 없었 으나 CLS 처리는 칼슘 함량이 약 4.9-5.0 me-L'1 높음에 따라 배양액의 EC가 높고 약산성의 배양액 조 성을 보였다(표 1).
- PVA-95 처리는 초. 중기 생육은 물론 후기 생육을 촉진하였으나, 배양액의 표면장력을 낮춰 분산효과를 높여주는 ST70은 효과가 없었다. 그 리고 칼슘 흡수를 촉진시켜줄 수 있는 분산제 CLS 계 면활성제는 처리 초기부터 생육이 낮은 경향을 보였다.
- 3 mg-L-1 PVA-95 처리에서 가장 높았으며, 1/2배액 에서 재배된 상추의 생육도 양호하였다. 칼슘 함량이 증가된 0.3mg・LT CLS 처리의 상추는 생육이 낮음 에도 불구하고 높은 증산율과 광합성율 및 엽내 카리, 칼슘 및 마그네슘 함량이 높았다. 따라서 높은 생육량 과 비료 절감 효과가 인정된 PVA-95 처리와 CLS 처리에 의한 엽내 무기 성분 함량 증가가 인정됨에 따라 수경재배 상추의 고품질 생산에 유용하게 사용 가능하리라고 판단된다.
- PVA-95 처리는 엽내 칼슘 함량이 낮았으며, ST-70 처리는 엽내 카리 함량과 마그네슘 함량기 낮았다. 특히 칼슘 함량을 높이기 위해 처리한 CLS 분산제에 서 생육은 낮았으나 엽내 카리, 칼슘, 마그네슘 함량이 높게 나타나 고품질 엽채류 생산을 위한 첨가 재료로 서의 가능성을 확인할 수 있었다. Moon 등(1998)에 의하면 PVA-95는 표면장력이 62 - 67dyne・cm-'이며, ST-70은 34 - 35 dyne- ck로 사과 부위별 칼슘함량이 대조구에 비해서 증가하여 활성제 효과가 인정되었다 고 하였으나 상추 잎에서는 두 계면 활성제 처리에 의한 엽내 칼슘 함량 증가는 없었다.
- 수분 이동에는 영향 을 미친 것으로 생각되었다. 한편, CLS 처리는 대조 구에 비해 생육이 낮은 경향을 보였으나 세포내 CO2 이용효율과 증산율이 높아 광합성 능력이 가장 높은 경향을 보였다.
후속연구
- 3mg・LT CLS 처리의 상추는 생육이 낮음 에도 불구하고 높은 증산율과 광합성율 및 엽내 카리, 칼슘 및 마그네슘 함량이 높았다. 따라서 높은 생육량 과 비료 절감 효과가 인정된 PVA-95 처리와 CLS 처리에 의한 엽내 무기 성분 함량 증가가 인정됨에 따라 수경재배 상추의 고품질 생산에 유용하게 사용 가능하리라고 판단된다.
- 본 실험은 상추 생육에 적합한 20-25°C, 상대습도 가 60% 내외의 가을에 재배되었으며, 청치마 상추는 형태상 잎이 벌어지기 때문에 포기형의 상추보다는 잎 끝마름증 발생율이 낮을 수 있어 여름 재배와 포기형 엽채류에서의 칼슘 흡수 촉진에 관한 실험은 추가로 수행되어야할 것으로 보인다. 또한 CLS 처리에 의해 상추 생육은 낮았으나 높은 증산율로 양 .
- 또한 CLS 처리에 의해 상추 생육은 낮았으나 높은 증산율로 양 . 수분의 분배 가 원활하여 잎의 엽내 무기 양이온 함량을 높여줄 수 있다고 판단됨에 따라 높은 생육량과 비료 절감 효과가 인정된 PVA-95 처리와 CLS 처리의 혼용 또 는 CLS 처리 시기 및 농도 구명을 통해 고품질 수 경 엽채류 생산이 가능하리라 생각된다. 아울러 계면활 성제 처리에 의한 채소의 식품 안전성과 관련된 제반 실험도 고려되어야 할 것으로 사료된다.
- 수분의 분배 가 원활하여 잎의 엽내 무기 양이온 함량을 높여줄 수 있다고 판단됨에 따라 높은 생육량과 비료 절감 효과가 인정된 PVA-95 처리와 CLS 처리의 혼용 또 는 CLS 처리 시기 및 농도 구명을 통해 고품질 수 경 엽채류 생산이 가능하리라 생각된다. 아울러 계면활 성제 처리에 의한 채소의 식품 안전성과 관련된 제반 실험도 고려되어야 할 것으로 사료된다.
- 양액재배는 작물의 첨단 생산기술을 집악화 시킨 재 배 방식으로 환경친화적 양^재배란 생산과정에서 발 생하는 배출물의 제한과 재활용을 포함한다. 즉, 물의 효율적 이용, 배지 및 폐액의 재활용, 저농약 재배 및 천적의 이용, 배양액과 농약 배출의 최소화, 플라스틱 류의 제한과 재활용 및 식물체의 퇴비화 연구 등이 포함되어야할 것이다. 이미 네델란드에서는 2000년까 지 모든 양액재배 농가가 순환식 양액재배 시스템을 채택하도록 법으로 규정하였으며 (Ammerlaan, 1993), Sonneveld(1993)는 비순환식 시스템에 비해 순환식 시 스템에서 물량은 64%, 질소와 카리는 각각 44%와 50% 정도까지 줄일 수 있으므로 비료의 손실과 환경 오염을 최소화시킬 수 있다고 하였다.
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