플라스틱하우스 피복재의 광 이용효율을 높이기 위해 제조과정에 적색, 청색, 적색+청색 수지를 추가로 첨가하여 제조한 필름을 피복한 시설 내에서 토마토와 고추를 재배하였으며 시설 내 광 환경 변화와 작물의 생육, 수량 등을 조사하였다. 대체로 일반필름에 비하여 적색 및 청색 수지를 첨가한 필름에서 광합성유효복사의 투과량이 5~6% 많았고, 300~1,100nm의 광투과율은 0.5~1.0% 높게 나타났다. 피복재 중에는 적색+청색 혼합수지 첨가필름에서 토마토와 고추의 건물중이 높게 나타났고 일반필름에 비해 과실수량이 15~20% 많았으며 과실 당도도 약 $0.5^{\circ}Bx$. 높았다.
플라스틱하우스 피복재의 광 이용효율을 높이기 위해 제조과정에 적색, 청색, 적색+청색 수지를 추가로 첨가하여 제조한 필름을 피복한 시설 내에서 토마토와 고추를 재배하였으며 시설 내 광 환경 변화와 작물의 생육, 수량 등을 조사하였다. 대체로 일반필름에 비하여 적색 및 청색 수지를 첨가한 필름에서 광합성유효복사의 투과량이 5~6% 많았고, 300~1,100nm의 광투과율은 0.5~1.0% 높게 나타났다. 피복재 중에는 적색+청색 혼합수지 첨가필름에서 토마토와 고추의 건물중이 높게 나타났고 일반필름에 비해 과실수량이 15~20% 많았으며 과실 당도도 약 $0.5^{\circ}Bx$. 높았다.
Spectral irradiance of greenhouse covering films that three resins (red, blue, red plus blue) were added to get higher utilization efficiency of sunlight were compared to the normal film in this study. Growth and yield of tomato and pepper grown under the films were also investigated. Transmittance ...
Spectral irradiance of greenhouse covering films that three resins (red, blue, red plus blue) were added to get higher utilization efficiency of sunlight were compared to the normal film in this study. Growth and yield of tomato and pepper grown under the films were also investigated. Transmittance of PAR (photosynthetically active radiation, 400~700 nm) and sunlight (300~1,100 nm) of red or blue resin-added films increased by 5 to 6% and 0.5 to 1.0%, respectively. As compared to the normal film, fruit yield and soluble solid content of tomato and pepper grown under red plus blue resin-added film increased by 15 to 20% and by $0.5^{\circ}Bx$.
Spectral irradiance of greenhouse covering films that three resins (red, blue, red plus blue) were added to get higher utilization efficiency of sunlight were compared to the normal film in this study. Growth and yield of tomato and pepper grown under the films were also investigated. Transmittance of PAR (photosynthetically active radiation, 400~700 nm) and sunlight (300~1,100 nm) of red or blue resin-added films increased by 5 to 6% and 0.5 to 1.0%, respectively. As compared to the normal film, fruit yield and soluble solid content of tomato and pepper grown under red plus blue resin-added film increased by 15 to 20% and by $0.5^{\circ}Bx$.
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문제 정의
최근 플라스틱하우스의 피복재로서 PE나 EVA의 등의 기본 소재에 우수한 특성을 지닌 다른 수지를 혼합하여 필름의 기능성을 향상시킨 필름들이 개발되어 시설재배농가에 보급되고 있는데 이와 관련하여 본 연구는 일반적으로 이용되는 EVA필름에 적색광이나 청색광 수지를 첨가한 필름이 온실 내 광환경과 토마토와 고추의 생육과 품질에 미치는 영향을 검토하고자 수행되었다.
제안 방법
상토로서 피트모스, 산흙, 부숙퇴비를 5 : 4 : 1 비율로 혼합하여 사용하였다. 관수는 각 화분에 에로우 드리퍼(aero dripper)를 연결하고 전자식 토양수분장력센서를 화분내 상토에 설치한 다음, 관수모터, 여과기, 물통, 전자 밸브, 콘트롤러 등을 이용해 자동화하였다(Fig. 1D).
측정은 가로, 세로, 높이가 각 60 cm인 정사각형 철재 사각상자를 만들어 밑면을 제외하고 각 필름을 피복한 다음, 분광측정기를 사각상자 안에 넣고 수평상태에서 12:00~13:00에 필름별로 3회반복 측정하였다. 광투과율은 외기의 태양광 광도에 기초하여 각 필름별 투과에너지를 측정하여 산정하였다.
비료는 기비를 사용하지 않고 생육상태를 감안하여 1~2주 간격으로 시판양액(물푸레, 대유화학)을 500배액 (300L 물통에 시판양액 A액과 B액을 0.6L씩 희석)으로 희석하여 주당 2~3L/회 공급하였다. 토마토는 제 3화방 상부의 잎 2매를 남기고 적심하였고 수확은 토마토의 경우 6월 18일부터 7월 18일까지, 고추는 6월 19일부터~7월 30일까지 상품과와 비상품과로 각각 구분하여 실시하였다.
실험작물로서 ‘서광’ 토마토(Seminis Korea)와 ‘녹광’ 고추(Seminis Korea)를 2004년 3월 10일에 32공과 50공 플러그트레이에 각각 파종하여 4월 18일에 직경 25cm, 높이 30cm의 화분에 정식하였으며 하우 스당 토마토와 고추를 각 10주씩 정식하였다.
정식 후 30일에 생체시료 0.5g을 잘게 썰어 삼각플라스크에 넣은 다음, 100% methanol 20mL의 추출용 매를 가하여 24h 상온(암상태)에 두면서 2~3h 마다 추출용매를 첨가해 주고 흔들어 준 후, UV-visible spectrophotometer(Cary-100, Varian, Australia)를 이용해 665.2, 652.4 및 470nm에서 흡광도를 측정하고 엽록소함량을 정량하였다.
)를 이용하여 파장간격을 1nm로 설정하여 측정하였다. 측정은 가로, 세로, 높이가 각 60 cm인 정사각형 철재 사각상자를 만들어 밑면을 제외하고 각 필름을 피복한 다음, 분광측정기를 사각상자 안에 넣고 수평상태에서 12:00~13:00에 필름별로 3회반복 측정하였다. 광투과율은 외기의 태양광 광도에 기초하여 각 필름별 투과에너지를 측정하여 산정하였다.
플라스틱하우스 피복재의 광 이용효율을 높이기 위해 제조과정에 적색, 청색, 적색 + 청색 수지를 추가로 첨가하여 제조한 필름을 피복한 시설 내에서 토마토와 고추를 재배하였으며 시설 내 광 환경 변화와 작물의 생육, 수량 등을 조사하였다. 대체로 일반필름에 비하여 적색 및 청색 수지를 첨가한 필름에서 광합성유효복사의 투과량이 5~6% 많았고, 300~1,100nm의 광투 과율은 0.
피복재의 분광투과특성과 광투과율은 분광광도계(LI 1800, LI-COR Inc.)를 이용하여 파장간격을 1nm로 설정하여 측정하였다. 측정은 가로, 세로, 높이가 각 60 cm인 정사각형 철재 사각상자를 만들어 밑면을 제외하고 각 필름을 피복한 다음, 분광측정기를 사각상자 안에 넣고 수평상태에서 12:00~13:00에 필름별로 3회반복 측정하였다.
1A). 하우스 피복재로서 EVA필름(영진화학, 삼중EVA)을 대조구로 사용하고 EVA 필름에 청색, 적색, 청색+적색 혼합수지를 각각 첨가한 필름을 피복하였다. 하우스에 온도센서, 개폐모터 및 콘트롤러 등을 부착해 자동으로 측면환기가 되도록 하였으며(Fig.
하우스 피복재로서 EVA필름(영진화학, 삼중EVA)을 대조구로 사용하고 EVA 필름에 청색, 적색, 청색+적색 혼합수지를 각각 첨가한 필름을 피복하였다. 하우스에 온도센서, 개폐모터 및 콘트롤러 등을 부착해 자동으로 측면환기가 되도록 하였으며(Fig. 1B), 생육단계에 따라 설정온도를 28~30oC로 조정하여 환기를 실시하였다. 또한 강우센서를 부착하여(Fig.
대상 데이터
실험작물로서 ‘서광’ 토마토(Seminis Korea)와 ‘녹광’ 고추(Seminis Korea)를 2004년 3월 10일에 32공과 50공 플러그트레이에 각각 파종하여 4월 18일에 직경 25cm, 높이 30cm의 화분에 정식하였으며 하우 스당 토마토와 고추를 각 10주씩 정식하였다. 상토로서 피트모스, 산흙, 부숙퇴비를 5 : 4 : 1 비율로 혼합하여 사용하였다. 관수는 각 화분에 에로우 드리퍼(aero dripper)를 연결하고 전자식 토양수분장력센서를 화분내 상토에 설치한 다음, 관수모터, 여과기, 물통, 전자 밸브, 콘트롤러 등을 이용해 자동화하였다(Fig.
실험에 이용된 플라스틱하우스는 1.5 × 3.0 × 1.8m(폭× 길이 × 높이) 크기의 소형하우스로서 8동을 4처리 2 반복으로 배치하였다(Fig. 1A).
6L씩 희석)으로 희석하여 주당 2~3L/회 공급하였다. 토마토는 제 3화방 상부의 잎 2매를 남기고 적심하였고 수확은 토마토의 경우 6월 18일부터 7월 18일까지, 고추는 6월 19일부터~7월 30일까지 상품과와 비상품과로 각각 구분하여 실시하였다.
성능/효과
300~1,100nm 영역의 전체 광투과율(Fig. 3)은 대체로 88~90%로 높은 수준이었었는데 청색수지 첨가필름이 일반필름과 비슷한 반면, 적색과 적색+청색수지 첨가필름은 0.5~1.0% 높았다. 이와 관련하여 Kwon 등 (2010)은 적색, 청색 및 적색+청색을 각각 첨가한 광전환필름의 광투과율이 일반필름에 비해 3~5% 높다고 보고하였는데 본 연구 결과와 정도의 차이는 있지만 유사한 것으로 판단된다.
그 중 청색수지 첨가필름은 400~520nm, 적색수지 첨가필름은 560~680nm의 광투과량이 뚜렷하게 많았으며, 적색 + 청색수지 첨가필름도 가시광선의 전체 영역에서 일반필름에 비해 투과량이 많았다. 이와 유사한 연구로서 Kwon 등(2010)은 적색, 청색, 적색+청색 등을 조합한 광전환필름 실험에서 광합성 유효광의 투과량이 일반필름에 비해 적색 필름이 7.
8% 많았다고 보고하였는데, 본 연구에서도 유사한 결과가 나타났다. 그리고 근적외선의 투과량(Fig. 1C)은 필름 간에 큰 차이가 없었으나 일반필름에 비해 적색수지 첨가필름과 청색수지 첨가필름이 극소량 적었으며 적색+청색 수지첨가 필름은 비슷하였다.
플라스틱하우스 피복재의 광 이용효율을 높이기 위해 제조과정에 적색, 청색, 적색 + 청색 수지를 추가로 첨가하여 제조한 필름을 피복한 시설 내에서 토마토와 고추를 재배하였으며 시설 내 광 환경 변화와 작물의 생육, 수량 등을 조사하였다. 대체로 일반필름에 비하여 적색 및 청색 수지를 첨가한 필름에서 광합성유효복사의 투과량이 5~6% 많았고, 300~1,100nm의 광투 과율은 0.5~1.0% 높게 나타났다. 피복재 중에는 적색 + 청색 혼합수지 첨가필름에서 토마토와 고추의 건물중이 높게 나타났고 일반필름에 비해 과실수량이 15~ 20% 많았으며 과실 당도도 약 0.
수확기 고추의 잎, 줄기, 뿌리의 생체중과 건물중을 Table 2에 나타내었는데, 적색과 적색 + 청색 수지를 첨가한 필름을 피복한 시설에서 재배한 것이 일반필름 피복시설에서 재배한 것에 비해 유의하게 높게 나타났다. 이러한 결과는 적색이나 청색수지를 첨가한 필름이 광합성유효복사의 투과율이 일반필름에 비해 5~6% 높음으로써 광합성 촉진에 의한 건물생산의 증가에 기인한 것으로 판단된다.
수확기 고추의 잎, 줄기, 뿌리의 생체중과 건물중을 Table 2에 나타내었는데, 적색과 적색 + 청색 수지를 첨가한 필름을 피복한 시설에서 재배한 것이 일반필름 피복시설에서 재배한 것에 비해 유의하게 높게 나타났다. 이러한 결과는 적색이나 청색수지를 첨가한 필름이 광합성유효복사의 투과율이 일반필름에 비해 5~6% 높음으로써 광합성 촉진에 의한 건물생산의 증가에 기인한 것으로 판단된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, 일반필름에 적색과 청색 수지를 첨가하면 시설 내 광환경이 개선되어 재배 작물의 생육이나 수량 및 품질을 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 이 결과는 향후 기능성이 우수한 플라스틱하우스 피복재 개발에 참고가 될 것으로 판단된다.
Table 3은 피복재 종류별 토마토와 고추의 과실 수와 과중을 조사한 것으로 일반필름에 비해 적색과 청색의 혼합수지를 첨가한 필름에서 과실 수가 많고 과중이 높게 나타났다. 적색 + 청색수지 첨가필름을 피복한 시설에서 재배하였을 때 일반필름을 피복한 시설에서 재배한 것에 비해, 토마토의 경우 과실 수와 과중은 각각 20%(2.3개/주), 18%(402g/주) 증가하였고, 고추의 경우 과실 수와 과중은 각각 21%(26.6개/주), 15%(229g/주) 높게 나타났다. 이러한 경향은 Table 2의 결과와 유사하였는데 작물의 생육 증가가 과실수량 증가와 연관된 것으로 추정된다.
피복재 종류별 토마토 과실의 당도를 조사한 결과 (Fig. 4), 일반필름에 비해 적색+청색수지 첨가필름에서 약 0.5oBx, 적색수지 첨가필름은 0.4oBx, 청색수지 첨가필름에서 약 0.3oBx 증가되었다. 이 결과는 Shin 등(2007)의 광합성유효광의 투과율이 높은 PO필름을 피복한 하우스에서 재배한 참외의 당도가 EVA 하우스에서 재배한 것에 비해 높았다는 보고와 유사한 것이다.
0% 높게 나타났다. 피복재 중에는 적색 + 청색 혼합수지 첨가필름에서 토마토와 고추의 건물중이 높게 나타났고 일반필름에 비해 과실수량이 15~ 20% 많았으며 과실 당도도 약 0.5oBx 높았다.
후속연구
이상의 결과를 종합해 볼 때, 일반필름에 적색과 청색 수지를 첨가하면 시설 내 광환경이 개선되어 재배 작물의 생육이나 수량 및 품질을 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 이 결과는 향후 기능성이 우수한 플라스틱하우스 피복재 개발에 참고가 될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
작물의 생육에 있어서 광합성유효복사의 투과율에 가장 효과적인 것이 적색광과 청색광인 이유는 무엇인가?
그 중 600~700 nm의 적색광과 400~500 nm의 청색광이 가장 효과적이고 광형태형성에도 크게 관여하는 것으로 알려져 있다(Morgon과 Smith, 1976; Smith와 Holmes, 1977). 색소 발현에 있어 carotenoid 색소는 청색광 파장에서 촉진되고 anthocyanine 색소는 식물에 따라 청색광에서 촉진되거나 청색광과 적색광의 두 파장대 에서 촉진되는 것으로 알려져 있다(Salisbury와 Ross, 1993). 동일한 광 에너지라도 광질에 따라 작물의 생육반응이 다르게 나타나는데, 청색광과 적색광은 다른 광에 비해 약광 하에서 광합성속도는 높지만 광포화점이 낮아 강광 하에서는 건물생산량이 적다.
PE의 장단점은 무엇인가?
국내 플라스틱하우스의 피복재로서 전체의 95%가 PE(polyethylene)와 EVA(ethylene vinyl acetate)필름이 이용되고 있다(MIFAFF, 2009). PE는 수명이 짧고 보온력이 떨어지는 등 단점이 많으나 광투과율이 높고, 먼지가 적게 부착되며, 가격이 저렴한 잇점 때문에 국내외적으로 많이 이용되고 있다. EVA는 PE보다 보온성, 내후성 및 방적성이 좋아 최근에 그 이용면적이 증가하고 있다(Kwon 등, 2001; Geoola 등, 1999).
EVA가 PE보다 좋은 점에는 무엇이 있는가?
PE는 수명이 짧고 보온력이 떨어지는 등 단점이 많으나 광투과율이 높고, 먼지가 적게 부착되며, 가격이 저렴한 잇점 때문에 국내외적으로 많이 이용되고 있다. EVA는 PE보다 보온성, 내후성 및 방적성이 좋아 최근에 그 이용면적이 증가하고 있다(Kwon 등, 2001; Geoola 등, 1999). 최근에는 이들 피복재에 비해 광투과율이 높으면서 보온성, 방적성, 내후성 등이 우수한 다양한 기능성 피복재들이 개발되어 농가에 보급되고 있다(Kwon 등, 2009).
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