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문제 정의
- 본 연구는 토마토 펄라이트 자루재배에서 기존에 알려진 배액전극제어법 적용시기를 가능한 앞당기고, 배양액을 절감하기 위해 수행되었다.
- 본 연구는 토마토 펄라이트 자루재배에서 기존에 알려진 배액전극제어법 적용시기를 가능한 앞당기고, 배양액을 절감하기 위해 수행되었다.
제안 방법
- 재배시 측지는 7cm 이상에서 제거했으며, 뿌리발달을 위해 지제부로부터 5마디까지의 측지는 제거하지 않았다. 2009년 6월 3일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤)를 살포하였다. 수확은 토마토가 80%정도 착색 되었을 때 처리별, 화방별로 하였고, 상품과와 기형과(배꼽썩이, 창문과), 당도 등을 조사하였다.
- 각 처리의 배지와 배액의 계측에는 weighing sensor로 load cell (model: SB-50L, CAS Corporation)을 사용하였으며, 중량값은 indicator(AI-1600, CAS Corporation)를 통해 24channel multiplexer(MOXA)에 연결되도록 설계하였고 1분마다 저장하였다.
- 엽장과 엽폭은 선정된 개체의 가장 긴 잎을 선정해 측정하였다. 또한 실험기간 중 급액과 배액의 pH와 EC를 조사하였고, 사용된 급액량을 조사하여 WUE(water use efficiency, 용수이용효율)와 FUE(fertilizer use efficiency, 비료이용효율)를 계산하였다. 통계처리에는 SAS 통계 패키지를 이용하였다.
- 생육조사는 2009년 8월 6일과 9월 3일 2차례 실시하였고, 처리별로 12주씩 무작위 선정하여 생체중, 초장, 엽장, 엽폭, 경경, 마디수 등을 측정하였다. 엽장과 엽폭은 선정된 개체의 가장 긴 잎을 선정해 측정하였다.
- 2009년 8월 10일에 1단 수확을 시작으로 8월 17일에 2단, 8월 22일에 3단 수확을 시작하였다. 수확은 3단까지 조사하였으며, 수확종료는 9월 3일 이었다.
- 2009년 6월 3일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤)를 살포하였다. 수확은 토마토가 80%정도 착색 되었을 때 처리별, 화방별로 하였고, 상품과와 기형과(배꼽썩이, 창문과), 당도 등을 조사하였다. 2009년 8월 10일에 1단 수확을 시작으로 8월 17일에 2단, 8월 22일에 3단 수확을 시작하였다.
- 토마토 펄라이트 자루재배에서 기존에 알려진 배액전극제어법 적용시기를 가능한 앞당기고, 배양액을 절감하기 위해 수행되었다. 실험처리는 정식후 15일차(T15), 19일차(T-19), 22일차(T-22)에 배액전극제어법을 적용하는 3개 처리와 타이머법 1개 처리를 실시하였다. 기존의 정식후 1개월 이후에 배액전극제어법 적용하는 관행보다 2주 앞당긴 15일차 처리부터 작물이 배액전극제어법에 반응하는 것으로 나타났다.
- 실험처리로는 정식후 15일차(7월9일), 19일차(7월13일), 22일차(7월16일)에 배액전극제어법을 적용하는 3개 처리와 타이머법 1개 처리를 두었다. 배액전극제어법은 Kim(2003)의 방법에 준해서 적용하였다.
- 생육조사는 2009년 8월 6일과 9월 3일 2차례 실시하였고, 처리별로 12주씩 무작위 선정하여 생체중, 초장, 엽장, 엽폭, 경경, 마디수 등을 측정하였다. 엽장과 엽폭은 선정된 개체의 가장 긴 잎을 선정해 측정하였다. 또한 실험기간 중 급액과 배액의 pH와 EC를 조사하였고, 사용된 급액량을 조사하여 WUE(water use efficiency, 용수이용효율)와 FUE(fertilizer use efficiency, 비료이용효율)를 계산하였다.
- 배액전극제어법은 Kim(2003)의 방법에 준해서 적용하였다. 타이머법에서는 매일 11회(8시, 9시20분, 10시30분, 11시30분, 12시30분, 1시, 1시30분, 2시, 3시, 4시, 5시) 급액하였다. 4처리 모두 처리시작시 1회에 58mL씩 급액하였으며, 이후 생육단계에 따라 배액률 15~20%를 고려하여 1회당 70mL, 130mL, 170mL로 늘려주었다.
- 2009년 6월 25일 본엽 7~8매, 1화방 출현시 정식하였다. 펄라이트 자루(W 300 * L 1,000 * H 150mm, 용량 30L, 흑백비닐두께 0.1mm)는 정식 전날 포수한 후, 정식 직전 배액구를 뚫은 다음, 자루 당 3개의 구멍을 내고한 구멍마다 2그루씩 정식하였다. 배액구는 자루의 한쪽 면에만 그루와 그루 사이의 정중앙에 바닥에서 3cm 높이에 수평으로 5cm 길이로 만들었다.
대상 데이터
- 85m)에서 수행되었다. 공시품종인 대과종 토마토 로꾸산마루(SAKATA, Japan)를 2009년 5월 14일 피트모스상토를 채운 50공 공정 육묘판에 파종했으며, 양지붕식 유리온실에서 1일 1회(오전 11시30분) 관수하며 육묘하였다. 육묘중 비료를 시비하지는 않았다.
- 본 연구는 2009년 5월 14일부터 경기도농업기술원 양지붕식 유리온실(폭: 9.6m, 길이: 16m, 측고: 4.6m, 동고: 7m)과 플라스틱 복층하우스(3연동, PE 이중피복, 폭: 21.9m, 길이: 24.4m, 측고: 3.05m, 동고: 4.85m)에서 수행되었다. 공시품종인 대과종 토마토 로꾸산마루(SAKATA, Japan)를 2009년 5월 14일 피트모스상토를 채운 50공 공정 육묘판에 파종했으며, 양지붕식 유리온실에서 1일 1회(오전 11시30분) 관수하며 육묘하였다.
- 사용한 배양액은 Yamazaki 토마토 전용배양액이었으며, pH 7.0, EC 1.0dS · m−1로 조정하였고, 배양액의 공급은 자동공급장치(Agronic 4000, Spain)를 이용하였다.
- 재식간격 30cm, 줄 간 간격은 2m이었으며, 각 처리당 16자루를 1열로 하여 96개체를 사용하였다. 실험특성상 실험은 단구제였으며, 각 처리당 3반복 했으며, 반복당 5자루(30개체)를 사용하였다.
- 배액구는 자루의 한쪽 면에만 그루와 그루 사이의 정중앙에 바닥에서 3cm 높이에 수평으로 5cm 길이로 만들었다. 재식간격 30cm, 줄 간 간격은 2m이었으며, 각 처리당 16자루를 1열로 하여 96개체를 사용하였다. 실험특성상 실험은 단구제였으며, 각 처리당 3반복 했으며, 반복당 5자루(30개체)를 사용하였다.
이론/모형
- 실험처리로는 정식후 15일차(7월9일), 19일차(7월13일), 22일차(7월16일)에 배액전극제어법을 적용하는 3개 처리와 타이머법 1개 처리를 두었다. 배액전극제어법은 Kim(2003)의 방법에 준해서 적용하였다. 타이머법에서는 매일 11회(8시, 9시20분, 10시30분, 11시30분, 12시30분, 1시, 1시30분, 2시, 3시, 4시, 5시) 급액하였다.
성능/효과
- 급액제어의 효율을 판단하기 위해 실험기간 중 사용된 급액량을 조사하여 WUE(water use efficiency, 용수이용효율)와 FUE(fertilizer use efficiency, 비료이용효율)를 계산한 결과, 1kg의 과실을 수확하는데 T-15 처리가 57.2L의 물과 32.9g의 비료를 소비하여 가장 경제적이었다.
- 실험처리는 정식후 15일차(T15), 19일차(T-19), 22일차(T-22)에 배액전극제어법을 적용하는 3개 처리와 타이머법 1개 처리를 실시하였다. 기존의 정식후 1개월 이후에 배액전극제어법 적용하는 관행보다 2주 앞당긴 15일차 처리부터 작물이 배액전극제어법에 반응하는 것으로 나타났다. 생장 및 수확량은 배액전극법에서 높았다.
- T-19, T-22 처리는 T-15 처리보다 약간 많았으나 통계상으로 유사한 결과를 보였다. 따라서 배액전극제어법 처리 시기를 빨리 적용할수록 경제적임을 알 수 있었다(Table 3).
- 용수이용효율과 비료이용효율은 T-15 처리에서 가장 경제적이었고, 타이머법 처리는 경제성이 낮았다. 따라서 배액전극제어법 처리시기를 빨리 적용할수록 경제성이 높음을 알 수 있었다.
- 이를 통해 배액전극제어법이 토마토 펄라이트 자루재배에서 작물의 생육과 배지내 수분조절에 가장 바람직한 제어법이라는 보고(Sim 등, 2006a, b)를 확인하였다. 또한 배액전극제어법을 적용하는 시기가 빠를수록 작물의 초장과 엽폭 생육이 통계적 유의성을 갖는 범위 안에서 빨라짐을 알 수 있었다(Table 2). 엽장과 경경, 마디수는 전체 실험구에서 유사했으며, 생체중은 타이머법 처리에서 가장 큰 경향을 나타냈지만 통계적 유의성은 없었다.
- 배액전극제어법을 적용하기 이전에는 배액율이 매우 높고 일일변화폭도 큰 경향을 보였으나, 타이머법과 비교하여 배액전극제어법을 적용한 이후 작물이 배액전극제어법에 적응하여 배액률도 점차 15~25% 사이로 안정되어가는 양상을 보였다(Fig. 2). 배액전극제어법을 적용한 처리구의 경우, 급액량과 배액률이 DISR에 효율적으로 반응한 데 반해, 타이머법은 실험기간 내내 날씨에 상관없이 급액이 되어, 비가 오거나 흐린 날은 배액률이 60~90%였고, 맑고 더운 날에는 배액률이 10% 이하일 때도 있어서 배액률이 매우 불규칙했다.
- 본 실험을 통해 관행 배액전극제어법 적용 시작시점인 정식 후 30일에서 시기를 앞당겨서 정식후 15일차부터 배액전극제어법을 적용하여도 토마토의 생육에 문제가 없으며, 경제적 이익을 창출할 수 있음을 확인하였다. 그러나 본 실험은 작물의 생육에 적정한 외부환경(기온, 습도, 광도)을 유지하기 어려운 하절기에 수행된 것이므로, 뿌리생장이 다른 시기(동절기)에 대해서는 연구가 더 진행되어야 할 것으로 사료된다.
- 실험결과 배액전극제어법은 타이머법에 비해 작물의 생육시기별로 변화하는 수분요구에 적극적으로 반응하며, 배액율을 비교적 균일하게 유지하는 급액제어법이며, 토마토의 영양생장과 생식생장에 효과적인 급액제어법이며, WUE와 FUE를 분석한 결과 경제적 경쟁력도 갖추고 있음을 확인하였다. 따라서 배액전극제어법의 적용시기가 빠를수록 용수량과 비료량을 절약하고, 생산량도 증가하여 경제적이라 할 수 있다.
- 실험기간동안 사용된 용수량과 비료량을 단순계산한 결과는 타이머법 처리에서 가장 많았고, T-15, T19, T-22 처리 순으로 많았다. 급액제어의 효율을 판단하기 위해 실험기간 중 사용된 급액량을 조사하여 WUE(water use efficiency, 용수이용효율)와 FUE(fertilizer use efficiency, 비료이용효율)를 계산한 결과, 1kg의 과실을 수확하는데 T-15 처리가 57.
- 또한 배액전극제어법을 적용하는 시기가 빠를수록 작물의 초장과 엽폭 생육이 통계적 유의성을 갖는 범위 안에서 빨라짐을 알 수 있었다(Table 2). 엽장과 경경, 마디수는 전체 실험구에서 유사했으며, 생체중은 타이머법 처리에서 가장 큰 경향을 나타냈지만 통계적 유의성은 없었다.
- 생장 및 수확량은 배액전극법에서 높았다. 용수이용효율과 비료이용효율은 T-15 처리에서 가장 경제적이었고, 타이머법 처리는 경제성이 낮았다. 따라서 배액전극제어법 처리시기를 빨리 적용할수록 경제성이 높음을 알 수 있었다.
- 총수확량과 상품과량은 T-15처리에서 가장 높았으며, T-22처리에서 가장 낮았다. 기형과 발생은 T-19에서 가장 적었고, 타이머법에서 가장 많았다.
- 타이머법으로 급액제어를 하다가 정식후 15, 19, 22일에 각각 배액전극제어법을 적용한 결과(Fig. 1), 기존의 정식 1개월 이후에 배액전극제어법 적용하는 관행보다 2주 앞당긴 15일차 처리부터 작물이 배액전극제어법에 반응하는 것으로 나타났다(Table 1). 또한 기존의 연구결과(Sim 등, 2006a, b, c)와 같이 배액전극제어법은 타이머제어법에 비해 다양한 일일 적산일사량, 온도, 습도에서도 식물체의 요구에 능동적으로 급액회수가 변하며 배지의 무게 즉 배지내 수분함량이 안정적으로 유지되었다.
후속연구
- 본 실험을 통해 관행 배액전극제어법 적용 시작시점인 정식 후 30일에서 시기를 앞당겨서 정식후 15일차부터 배액전극제어법을 적용하여도 토마토의 생육에 문제가 없으며, 경제적 이익을 창출할 수 있음을 확인하였다. 그러나 본 실험은 작물의 생육에 적정한 외부환경(기온, 습도, 광도)을 유지하기 어려운 하절기에 수행된 것이므로, 뿌리생장이 다른 시기(동절기)에 대해서는 연구가 더 진행되어야 할 것으로 사료된다.
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