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문제 정의
- 본 연구에서는 저온기 토마토 펄라이트 자루재배에서 근권의 가온이 작물의 생육과 수확량, 경제성에 미치는 영향을 알아보고, 효과적인 저온기 근권온도 조절방법을 구명하고자 수행되었다.
- 저온기 토마토 펄라이트 자루재배에서 근권의 가온이 작물의 생육과 수확량, 경제성에 미치는 영향을 알아보고, 효과적인 저온기 근권온도 조절방법을 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 저온기 동안에 근권의 가온시각과 가온기간 처리를 각각 저온기 일출시간(7시 30분)을 기준으로 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리, 일출 전후 2시간씩 4시간씩 4시간 가온처리, 일몰 후부터 15시간 가온처리 및 무가온 처리를 두어 실험하였다.
제안 방법
- 재배시 측지는 5cm 이상에서 제거했으며, 적엽은 수확이 끝난 화방 이하, 적화 및 적과는 기형과 발생률이 높은 1번과 5번 이하에서 실시하였다. 2009년 11월 30일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤, 영일화학)를 500배 희석하여 처리하였다. 수확은 과실이 80%정도 착색되었을 때 처리별, 화방별로 수확하였고, 상품과와 기형과(열과, 창문과 등), 소과(100g 미만), 당도 등을 조사하였다.
- 생육은 2010년 3월 15일에 1회 조사 하였고, 처리별로 30주씩 생체중, 초장, 엽장, 엽폭, 경경, 마디수 등을 측정하였다. 각각의 개체에서 가장 긴 잎을 선정하여 엽장과 엽폭을 측정하였고, 경경은 배지에 가장 가까운 지제부의 넓은 부분을 측정하였다. 통계처리에는 SAS 통계 패키지를 이용하였다.
- 원형이 아닌 경우 굵은 곳의 줄기를 측정하였다. 개화위치는 생장점의 끝 부분에서 개화한 최상위 화방이 달려있는 화경이 위치한 줄기까지의 길이를 측정하였다(Fig. 1). 이 자료를 바탕으로 횡축에는 개화위치, 종축에는 경경을 바탕으로 식물생육지표를 작성하여 초세 조절에 사용하였다.
- 근권온도 조절에 따른 작물의 생장양상을 파악하기 위해 각 처리별로 30개체를 대상으로 매주 목요일에 생장강도(경경)와 생장균형 정도(개화위치)를 조사하여 식물생육지표를 작성하였다(Stradiot and Battistel, 2003). 경경은 생장점의 위치를 유인줄에 표시한 후 매주 목요일 같은 시간에 1주일 전의 생장점 위치에 있는 줄기 직경을 측정하였고, 그 부분이 마디인 경우 바로 아래 부분을 측정하였다. 원형이 아닌 경우 굵은 곳의 줄기를 측정하였다.
- 근권온도 조절에 따른 작물의 생장양상을 파악하기 위해 각 처리별로 30개체를 대상으로 매주 목요일에 생장강도(경경)와 생장균형 정도(개화위치)를 조사하여 식물생육지표를 작성하였다(Stradiot and Battistel, 2003). 경경은 생장점의 위치를 유인줄에 표시한 후 매주 목요일 같은 시간에 1주일 전의 생장점 위치에 있는 줄기 직경을 측정하였고, 그 부분이 마디인 경우 바로 아래 부분을 측정하였다.
- 근권온도 처리별 작물의 식물생육지표를 작성하여 작물의 생장양상을 판단하였다(Fig. 3). 식물생육지표는 생장강도(경경)와 생장균형 정도(개화위치)를 조사하여 그래프로 나타내었다.
- Moorby와 Graves(1979)의 실험에서, 야간 외기온도를 12-16℃로 유지시키는 것이 생육과 수확량에 좋았다는 결과를 참고하여 하우스내 야간 외기온도는 15℃로 유지하였다. 근권의 가온시각과 가온기간 처리는 저온기 일출시간(7시30분)을 기준으로 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리(20-02), 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리(20-04), 일몰 후부터 15시간 가온처리(20-15) 및 무처리구(NON)를 두었다.
- 근권의 가온처리가 뿌리 발달에 미치는 영향을 알아보기 위해, 처리 2개월 경과 후 처리당 3자루씩을 선택하여 Sim 등(2009)의 방법에 준하여 자루를 횡단면으로 잘라서 뿌리 단면을 Schff’s Reagent(Sigma-Aldrich. Inc, UK)로 염색하여 촬영하여 이미지 분석프로그램(I-solution, INNERVIEW Co.)을 사용하여 분석하였다.
- 즉 재배틀의 가운데에 배지를 올려놓고, 관수 후 배액이 발생하면 배지보다 아래 부분에 배액이 모이도록 하고, 배지의 밑면보다 낮은 일정 높이의 부분에 배액구를 만들어 배액이 배액구보다 높을 경우에는 배액구를 통해서 배액이 배출되도록 하였다. 배지와 재배틀 사이에는 친수성 매트를 연결하여 배지가 건조해지면 재배틀의 배액이 모세관 현상에 의해 배지로 재흡수되는 현상을 이용하여 점적관으로 급액을 개시하는 제어법으로 배양액의 공급은 자동공급장치(Agronic 4000, Spain)를 이용하여 공급하였다. 처리 시작시 급액량은 36mL/주/회로 하고 이후 생육단계에 따라 배액률 10-20%를 고려하여 70, 130, 170, 240mL/주/회로 점차 늘렸다가 수확기에는 130mL/주/회로 급액량을 줄였다.
- 생육은 2010년 3월 15일에 1회 조사 하였고, 처리별로 30주씩 생체중, 초장, 엽장, 엽폭, 경경, 마디수 등을 측정하였다. 각각의 개체에서 가장 긴 잎을 선정하여 엽장과 엽폭을 측정하였고, 경경은 배지에 가장 가까운 지제부의 넓은 부분을 측정하였다.
- 2009년 11월 30일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤, 영일화학)를 500배 희석하여 처리하였다. 수확은 과실이 80%정도 착색되었을 때 처리별, 화방별로 수확하였고, 상품과와 기형과(열과, 창문과 등), 소과(100g 미만), 당도 등을 조사하였다. 2010년 1월 7일에 1단 수확을 시작으로 3월 13일에 4단에서 수확을 종료하였다.
- 스티로폼 판에 비닐과 난방용 온수관을 깐 후, 펄라이트 자루(W 350 × L 1,200 × H 150mm, 용량 40L)를 줄 간격 180cm로 배열하였다.
- 실험기간 중 처리별 가온비는 실험에 사용한 난방용 등유 가격을 1,150원/L으로 계산하여 산출했다. 경제성 평가에는 실험에 사용한 처리당 90개체의 상품과량에 대해 2010년 2월 가락동농산물시장 상품 토마토경락가격(농수산물유통공사 농산물가격정보)인 3,720원/kg을 적용했다.
- 1). 이 자료를 바탕으로 횡축에는 개화위치, 종축에는 경경을 바탕으로 식물생육지표를 작성하여 초세 조절에 사용하였다.
- 재배시 측지는 5cm 이상에서 제거했으며, 적엽은 수확이 끝난 화방 이하, 적화 및 적과는 기형과 발생률이 높은 1번과 5번 이하에서 실시하였다. 2009년 11월 30일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤, 영일화학)를 500배 희석하여 처리하였다.
- 저온기 토마토 펄라이트 자루재배에서 근권의 가온이 작물의 생육과 수확량, 경제성에 미치는 영향을 알아보고, 효과적인 저온기 근권온도 조절방법을 구명하고자 본 연구를 수행하였다. 저온기 동안에 근권의 가온시각과 가온기간 처리를 각각 저온기 일출시간(7시 30분)을 기준으로 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리, 일출 전후 2시간씩 4시간씩 4시간 가온처리, 일몰 후부터 15시간 가온처리 및 무가온 처리를 두어 실험하였다. 근권온도 처리 간에는 무가온 처리 (NON)에서 근권온도가 실험기간 동안 주간과 야간 모두 가장 낮았고, 야간의 온도 하강이 주간의 온도에까지 영향을 미침을 알 수 있었다.
- 스티로폼 판에 비닐과 난방용 온수관을 깐 후, 펄라이트 자루(W 350 × L 1,200 × H 150mm, 용량 40L)를 줄 간격 180cm로 배열하였다. 정식 전날 정식용 양액으로 자루를 포수한 후, 정식 직전 자루의 한쪽 면에만 그루와 그루 사이의 중앙에 바닥에서 3cm 높이에 수평으로 5cm 길이로 배액구를 뚫은 다음, 40cm 간격으로 자루당 3개의 구멍을 내고 한 구멍마다 2주씩 정식하였다. 포수 전, 자루의 무게는 5.
- 근권의 가온제어와 근권온도 측정을 위하여 길이 5cm 크기의 pt100 센서를 사용하였다. 제어용 센서는 각 실험구의 중앙에 위치한 자루에 수직으로 상부표면에서 7cm 깊이로 설치하여 배지의 온도를 측정하고, 근권온도가 처리별로 설정해 놓은 가온기간동안(일출 전후 또는 일몰 후) 20℃ 이하로 떨어졌을 경우 40℃ 온수를 펄라이트 자루 아래에 네 줄로 설치해 놓은 엑셀관을 통해 순환시켜 가온하였다. 온수관 입구쪽과 반대쪽에서 5, 6번째 식물 사이에, 배지 상단으로부터 5cm와 10cm의 깊이에 센서를 꽂고 midi LOGGER(type :GL800, Graphtec Corporation)로 근권온도 자료를 수집하였다.
- 관수방법은 Kim(2003)이 제시한 배액전극 제어법을 사용하였다. 즉 재배틀의 가운데에 배지를 올려놓고, 관수 후 배액이 발생하면 배지보다 아래 부분에 배액이 모이도록 하고, 배지의 밑면보다 낮은 일정 높이의 부분에 배액구를 만들어 배액이 배액구보다 높을 경우에는 배액구를 통해서 배액이 배출되도록 하였다. 배지와 재배틀 사이에는 친수성 매트를 연결하여 배지가 건조해지면 재배틀의 배액이 모세관 현상에 의해 배지로 재흡수되는 현상을 이용하여 점적관으로 급액을 개시하는 제어법으로 배양액의 공급은 자동공급장치(Agronic 4000, Spain)를 이용하여 공급하였다.
대상 데이터
- 수확은 과실이 80%정도 착색되었을 때 처리별, 화방별로 수확하였고, 상품과와 기형과(열과, 창문과 등), 소과(100g 미만), 당도 등을 조사하였다. 2010년 1월 7일에 1단 수확을 시작으로 3월 13일에 4단에서 수확을 종료하였다.
- 처리 시작시 급액량은 36mL/주/회로 하고 이후 생육단계에 따라 배액률 10-20%를 고려하여 70, 130, 170, 240mL/주/회로 점차 늘렸다가 수확기에는 130mL/주/회로 급액량을 줄였다. Yamazaki 토마토 전용배양액을 배양액으로 사용하였고, pH는 별도로 조정하지 않았다. EC는 실험 시작 시에 1.
- 근권의 가온제어와 근권온도 측정을 위하여 길이 5cm 크기의 pt100 센서를 사용하였다. 제어용 센서는 각 실험구의 중앙에 위치한 자루에 수직으로 상부표면에서 7cm 깊이로 설치하여 배지의 온도를 측정하고, 근권온도가 처리별로 설정해 놓은 가온기간동안(일출 전후 또는 일몰 후) 20℃ 이하로 떨어졌을 경우 40℃ 온수를 펄라이트 자루 아래에 네 줄로 설치해 놓은 엑셀관을 통해 순환시켜 가온하였다.
- 85m)에서 수행되었다. 대과종 토마토 도태랑골드(다끼이종묘, 일본)를 2009년 9월 29일기비가 포함된 피트모스 상토를 채운 50공 플러그 육묘판에 파종하고 주야온도가 25℃/18℃로 유지되는 유리온실(폭 9.6m, 길이 16m, 측고 4.6m, 동고 7m)에서 육묘했다. 육묘 중 비료는 시비하지 않았다.
- 본 연구는 2009년 9월 29일부터 경기도농업기술원 양지붕식 유리온실(폭 9.6m, 길이 16m, 측고 4.6m, 동고 7m)과 플라스틱 복층하우스(3연동, PE 이중피복, 폭21.9m, 길이 24.4m, 측고 3.05m, 동고 4.85m)에서 수행되었다. 대과종 토마토 도태랑골드(다끼이종묘, 일본)를 2009년 9월 29일기비가 포함된 피트모스 상토를 채운 50공 플러그 육묘판에 파종하고 주야온도가 25℃/18℃로 유지되는 유리온실(폭 9.
- 온수관 입구쪽과 반대쪽에서 5, 6번째 식물 사이에, 배지 상단으로부터 5cm와 10cm의 깊이에 센서를 꽂고 midi LOGGER(type :GL800, Graphtec Corporation)로 근권온도 자료를 수집하였다. 실험은 완전임의배치로 각 처리당 3반복 했으며, 반복당 5자루(30개체)를 사용하였다.
- 제어용 센서는 각 실험구의 중앙에 위치한 자루에 수직으로 상부표면에서 7cm 깊이로 설치하여 배지의 온도를 측정하고, 근권온도가 처리별로 설정해 놓은 가온기간동안(일출 전후 또는 일몰 후) 20℃ 이하로 떨어졌을 경우 40℃ 온수를 펄라이트 자루 아래에 네 줄로 설치해 놓은 엑셀관을 통해 순환시켜 가온하였다. 온수관 입구쪽과 반대쪽에서 5, 6번째 식물 사이에, 배지 상단으로부터 5cm와 10cm의 깊이에 센서를 꽂고 midi LOGGER(type :GL800, Graphtec Corporation)로 근권온도 자료를 수집하였다. 실험은 완전임의배치로 각 처리당 3반복 했으며, 반복당 5자루(30개체)를 사용하였다.
이론/모형
- 관수방법은 Kim(2003)이 제시한 배액전극 제어법을 사용하였다. 즉 재배틀의 가운데에 배지를 올려놓고, 관수 후 배액이 발생하면 배지보다 아래 부분에 배액이 모이도록 하고, 배지의 밑면보다 낮은 일정 높이의 부분에 배액구를 만들어 배액이 배액구보다 높을 경우에는 배액구를 통해서 배액이 배출되도록 하였다.
성능/효과
- 수확량을 화방별로 나누어 조사한 결과, 무처리구와 가온 처리구들 간에 3화방과 4화방 수확량의 차이는 매우 확실하였다(Table 3). 1화방 착과 후에 가온처리가 시작되었음을 고려한다면, 3화방과 4화방의 수확량으로 가온처리의 효과를 매우 분명하게 확인할 수 있었다. 또한, 3화방의 상품과량은 무처리보다 일출 전후 2시간씩 4시간 처리와 일몰 후부터 15시간 가온처리에서 2배에 가까운데, 이 결과를 식물 생육지표와 비교해 보면, 3화방 수확기에 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리(20-04)와 일몰 후부터 15시간 가온처리 (20-15)는 무처리(NON)와 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리(20-02)와 달리 생식생장 방향으로 생장양상이 이동하였기 때문인 것을 알 수 있다(Fig.
- 저온기 동안에 근권의 가온시각과 가온기간 처리를 각각 저온기 일출시간(7시 30분)을 기준으로 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리, 일출 전후 2시간씩 4시간씩 4시간 가온처리, 일몰 후부터 15시간 가온처리 및 무가온 처리를 두어 실험하였다. 근권온도 처리 간에는 무가온 처리 (NON)에서 근권온도가 실험기간 동안 주간과 야간 모두 가장 낮았고, 야간의 온도 하강이 주간의 온도에까지 영향을 미침을 알 수 있었다. 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리에서 근권온도가 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리보다 1시간 먼저 상승하고, 하강도 늦었으며 전체 실험기간 동안의 평균 온도도 약간 높게 유지되었다.
- 또한, 측정센서와 제어센서의 설치에 신중을 기하였으나 센서의 미세한 위치 차이로 인해 1℃ 미만의 실험오차가 있었다. 근권온도 처리 간에는 무가온 처리구(NON)의 근권온도가 실험기간 동안 주간과 야간 모두 가장 낮았고, 야간의 온도 하강이 주간의 온도에까지 영향을 미침을 알 수 있었다. 근권온도는 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리(20-02)보다 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리(20-04)에서 1시간 먼저 상승하고, 하강도 늦어 전체 실험기간 동안의 평균 온도도 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리(20-02)보다 약간 높게 유지되었다.
- 시설 내 기온은 설정온도인 15℃ 이하로 내려가지 않아 양호하게 제어됐음을 알 수 있었다. 근권온도의 조절은 가온제어용 센서인 pt100을 펄라이트 자루의 중앙에 설치하여 제어했는데, 펄라이트 자루의 높이가 15cm인데 반해 제어를 위한 온도측정 부위는 표면으로부터 7cm에 위치하여 측정용 센서가 위치하고 있는 5cm와 10cm 부위의 평균온도와 약 0.5℃ 정도의 차이가 나타났다. 또한, 측정센서와 제어센서의 설치에 신중을 기하였으나 센서의 미세한 위치 차이로 인해 1℃ 미만의 실험오차가 있었다.
- 일몰 후부터 15시간 가온처리(20-15) 에서는 수익이 101,110원 많았으나 가온비가 360,525원이어서 순소득은 오히려 무가온 처리보다 낮았다. 따라서 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리(20-04)가 가장 좋은 것으로 나타났다.
- 1화방 착과 후에 가온처리가 시작되었음을 고려한다면, 3화방과 4화방의 수확량으로 가온처리의 효과를 매우 분명하게 확인할 수 있었다. 또한, 3화방의 상품과량은 무처리보다 일출 전후 2시간씩 4시간 처리와 일몰 후부터 15시간 가온처리에서 2배에 가까운데, 이 결과를 식물 생육지표와 비교해 보면, 3화방 수확기에 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리(20-04)와 일몰 후부터 15시간 가온처리 (20-15)는 무처리(NON)와 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리(20-02)와 달리 생식생장 방향으로 생장양상이 이동하였기 때문인 것을 알 수 있다(Fig. 4, Table 3).
- 즉, 무가온 처리(NON)에서 가장 적은 뿌리량을 보였고, 일몰 후부터 15시간 가온처리(20-15)에서 가장 많았다. 본 실험에서 뿌리의 분포는 모든 실험구에서 배지 전체에 균일하게 분포하는 경향을 보였다.
- 수확량과 상품과량 모두에서 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리(20-04)와 일몰 후부터 15시간 가온처리(20-15)가 좋았다. 무가온 처리(NON)에서는 수확량도 적었고, 특히 100g 미만의 소과 발생이 많았다.
- 수확량을 화방별로 나누어 조사한 결과, 무처리구와 가온 처리구들 간에 3화방과 4화방 수확량의 차이는 매우 확실하였다(Table 3). 1화방 착과 후에 가온처리가 시작되었음을 고려한다면, 3화방과 4화방의 수확량으로 가온처리의 효과를 매우 분명하게 확인할 수 있었다.
- 2). 시설 내 기온은 설정온도인 15℃ 이하로 내려가지 않아 양호하게 제어됐음을 알 수 있었다. 근권온도의 조절은 가온제어용 센서인 pt100을 펄라이트 자루의 중앙에 설치하여 제어했는데, 펄라이트 자루의 높이가 15cm인데 반해 제어를 위한 온도측정 부위는 표면으로부터 7cm에 위치하여 측정용 센서가 위치하고 있는 5cm와 10cm 부위의 평균온도와 약 0.
- 지상부 생육조사에서는 처리간 차이가 미미하여 통계적 유의성이 없었으나, 뿌리생육은 근권온도가 높게 지속될수록 뿌리 량이 많았고, 뿌리의 분포는 전실험구에서 균일하였다. 식물생육지표에 의해 실험기간 동안 작물의 화방별 수확과 생장양상의 변화 사이에 상관관계가 있음을 알수 있었다. 일몰 후부터 15시간 가온처리와 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리가 동일하게 토마토의 생육 및 수확량에서 가장 좋았기 때문에 가온을 위한 비용을 고려한다면 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리가 가장 좋을 것으로 사료 된다.
- 실험 중인 펄라이트 자루를 횡단면으로 잘라서 뿌리 분포를 알아보고자 염색한 결과, 근권온도가 높게 지속될수록 뿌리의 양이 많았다(Table 1). 즉, 무가온 처리(NON)에서 가장 적은 뿌리량을 보였고, 일몰 후부터 15시간 가온처리(20-15)에서 가장 많았다.
- 근권온도 처리 간에는 무가온 처리 (NON)에서 근권온도가 실험기간 동안 주간과 야간 모두 가장 낮았고, 야간의 온도 하강이 주간의 온도에까지 영향을 미침을 알 수 있었다. 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리에서 근권온도가 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리보다 1시간 먼저 상승하고, 하강도 늦었으며 전체 실험기간 동안의 평균 온도도 약간 높게 유지되었다. 처리구 중에서 가장 가온시간이 길었던 일몰 후부터 15시간 가온처리에서는 전실험기간동안 19-23℃ 정도에서 가장 높은 근권온도로 유지되었다.
- 전체 실험기간 중에서 가장 혹한기(평균 외기온도가 가장 낮은 기간)에 해당하는 1월 20일부터 1월 27일까지의 근권온도 변화를 그래프로 나타내었다(Fig. 2). 시설 내 기온은 설정온도인 15℃ 이하로 내려가지 않아 양호하게 제어됐음을 알 수 있었다.
- 실험 중인 펄라이트 자루를 횡단면으로 잘라서 뿌리 분포를 알아보고자 염색한 결과, 근권온도가 높게 지속될수록 뿌리의 양이 많았다(Table 1). 즉, 무가온 처리(NON)에서 가장 적은 뿌리량을 보였고, 일몰 후부터 15시간 가온처리(20-15)에서 가장 많았다. 본 실험에서 뿌리의 분포는 모든 실험구에서 배지 전체에 균일하게 분포하는 경향을 보였다.
- 일출 전후 2시간씩 4시간 가온처리에서 근권온도가 일출 전후 1시간씩 2시간 가온처리보다 1시간 먼저 상승하고, 하강도 늦었으며 전체 실험기간 동안의 평균 온도도 약간 높게 유지되었다. 처리구 중에서 가장 가온시간이 길었던 일몰 후부터 15시간 가온처리에서는 전실험기간동안 19-23℃ 정도에서 가장 높은 근권온도로 유지되었다. 지상부 생육조사에서는 처리간 차이가 미미하여 통계적 유의성이 없었으나, 뿌리생육은 근권온도가 높게 지속될수록 뿌리 량이 많았고, 뿌리의 분포는 전실험구에서 균일하였다.
후속연구
- 셀러리 수경재배시에 15℃ 24시간 가온, 09-15시 가온, 16시-02시 가온, 03시-09시 가온 등 4개 가온처리 실험결과, 이른 시간(03시-09시)에 근권온도를 15℃로 가온해 주는 것이 셀러리의 생육에 좋고, 경제적이었다는 결과(Kinoshita 등, 2007)를 고려할 때, 사계절의 온도변화가 뚜렷한 우리나라에서 저온기 근권온도를 높게 유지시키는 것은 경제성 측면에서 경쟁력이 부족하다. 따라서, 부분가온을 실시하여 경제성을 확보하면서 토마토의 생육과 수확량을 최적화 할 수 있는 방법을 모색함이 필요하다.
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