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문제 정의
- 배지나 배양액의 냉방에는 에너지가 소요되므로 본 실험에서는 냉방 에너지를 사용하지 않고 고온기 근권온도를 낮추기 위해 급액의 온도를 낮출 수 있는 여러 가지 방법을 구상하여 처리를 설정하였다. 본 연구에서는 고온기 토마토 펄라이트 자루재배에서 급액온도를 낮추어 적정 근권온도로 관리하는 것이 작물의 생육과 수확량, 경제성에 미치는 영향을 알아보고, 효과적인 고온기 근권온도 조절방법을 구명하고자 수행되었다.
제안 방법
- 재배시 측지는 7cm 이상에서 본엽 2매를 남겨두고 제거했으며, 적엽은 수확이 끝난 화방 이하, 적화 및 적과는 기형과 발생률이 높은 1번과 6번 이하에서 실시하여 화방당 과실이 4-5개가 수확되도록 조절하였다. 2010년 6월 23일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤, 영일화학)를 200배 희석하여 살포하였다. 수확은 과실이 90% 정도 착색되었을 때 처리별, 화방별로 수확하였고, 상품과와 기형과(열과, 창문과 등), 소과(100g 미만), 당도 등을 조사하였다.
- 급액온도를 낮추기 위해 급액관을 단열재로 감싸주는 처리(Insulate), 매회 급액시 급액관에 있는 뜨거운 배양액을 빼고 급액하는 처리(Discard), 일중 가장 더운 오후 1시-3시에 급액을 중단하는 처리(Skip)와 무처리구(Non)를 두었다. Discard처리는 급액관을 채우고 있는 뜨거운 배양액을 매회 급액 전에 전자밸브를 이용하여 30초간 빼서 배양액 탱크로 순환시켜 배양액이 버려지는 낭비가 없도록 하였다.
- 최종생육조사는 2010년 9월 7일에 실시하였고, 처리별로 20주씩 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 통계패키지를 이용하였다.
- 원형이 아닌 경우 굵은 곳의 줄기를 측정하였다. 개화위치는 생장점의 끝 부분에서 개화한 최상위 화방이 달려있는 화경(줄기)의 밑 부분까지의 거리를 측정하였다(Fig. 1). 이 자료를 바탕으로 횡축에는 개화 위치, 종축에는 경경을 바탕으로 식물생육지표를 작성했으며, 작물의 생장양상 판단에 사용하였다.
- 급액온도 조절에 따른 작물의 생장양상을 파악하기 위해 각 처리별로 30개체를 대상으로 주 1회(목요일), 생장강도(경경)와 생장균형 정도(개화위치)를 조사하여 식물생육지표를 작성하였다. 경경은 생장점의 위치를 유인줄에 표시한 후 주 1회(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.
- 고온기 시설 내 기온을 35℃ 이하로 조절하기 위하여 포그시스템을 설치하여 운영하였다. 본 실험에서 사용한 포그시스템은 벤츄리식 저압분무노즐(그린누리, 한국)을 이용한 시스템으로 포그를 분사하였을 때, 하우스내 기온을 3-5℃ 가량 낮출 수 있었다(Lee et al.
- 급액온도 조절에 따른 작물의 생장양상을 파악하기 위해 각 처리별로 30개체를 대상으로 주 1회(목요일), 생장강도(경경)와 생장균형 정도(개화위치)를 조사하여 식물생육지표를 작성하였다. 경경은 생장점의 위치를 유인줄에 표시한 후 주 1회(목요일) 같은 시간에 1주일 전의 생장점 위치에 있는 줄기 직경을 측정하였고, 그 부분이 마디인 경우 바로 아래 부분을 측정하였다.
- 실험처리는 2010년 7월 8일부터 시작했다. 급액온도를 낮추기 위해 급액관을 단열재로 감싸주는 처리(Insulate), 매회 급액시 급액관에 있는 뜨거운 배양액을 빼고 급액하는 처리(Discard), 일중 가장 더운 오후 1시-3시에 급액을 중단하는 처리(Skip)와 무처리구(Non)를 두었다. Discard처리는 급액관을 채우고 있는 뜨거운 배양액을 매회 급액 전에 전자밸브를 이용하여 30초간 빼서 배양액 탱크로 순환시켜 배양액이 버려지는 낭비가 없도록 하였다.
- 급액온도를 낮추어 적정 근권온도를 제어하는 처리별 식물생육지표를 작성하여 작물의 생장양상을 판단하였다(Fig. 5). 식물생육지표는 생장강도(경경)와 생장균형 정도(개화위치)를 조사하여 그래프로 나타내었다.
- , 2008) 등이 있다. 배지나 배양액의 냉방에는 에너지가 소요되므로 본 실험에서는 냉방 에너지를 사용하지 않고 고온기 근권온도를 낮추기 위해 급액의 온도를 낮출 수 있는 여러 가지 방법을 구상하여 처리를 설정하였다. 본 연구에서는 고온기 토마토 펄라이트 자루재배에서 급액온도를 낮추어 적정 근권온도로 관리하는 것이 작물의 생육과 수확량, 경제성에 미치는 영향을 알아보고, 효과적인 고온기 근권온도 조절방법을 구명하고자 수행되었다.
- 배액전극 제어법은 재배틀의 가운데에 배지를 올려놓고, 급액 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 하는 장치를 구축한 것이다. 배지와 재배틀 사이에는 친수성 매트가 연결되어 있어 배지가 건조해지면 재배틀의 배액이 모세관 현상에 의해 배지로 재흡수되는 현상을 이용하여 점적관으로 급액을 개시하는 제어법으로 배양액의 공급은 자동공급장치(Agronic 4000, Spain)를 이용하여 공급하였다. 처리시작시 급액량은 1회에 그루당 36mL씩 하였다.
- 수확은 과실이 90% 정도 착색되었을 때 처리별, 화방별로 수확하였고, 상품과와 기형과(열과, 창문과 등), 소과(100g 미만), 당도 등을 조사하였다. 수확량은 3-6화방을 조사하였고, 2010년 8월 2일에 3단 수확을 시작으로 9월 3일에 6단 수확을 종료하였다.
- 2010년 6월 23일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤, 영일화학)를 200배 희석하여 살포하였다. 수확은 과실이 90% 정도 착색되었을 때 처리별, 화방별로 수확하였고, 상품과와 기형과(열과, 창문과 등), 소과(100g 미만), 당도 등을 조사하였다. 수확량은 3-6화방을 조사하였고, 2010년 8월 2일에 3단 수확을 시작으로 9월 3일에 6단 수확을 종료하였다.
- 1). 이 자료를 바탕으로 횡축에는 개화 위치, 종축에는 경경을 바탕으로 식물생육지표를 작성했으며, 작물의 생장양상 판단에 사용하였다.
- 재배시 측지는 7cm 이상에서 본엽 2매를 남겨두고 제거했으며, 적엽은 수확이 끝난 화방 이하, 적화 및 적과는 기형과 발생률이 높은 1번과 6번 이하에서 실시하여 화방당 과실이 4-5개가 수확되도록 조절하였다. 2010년 6월 23일부터 매주 3회 맑은 날에 착과제(토마토톤, 영일화학)를 200배 희석하여 살포하였다.
- 2010년 6월 17일 본엽 7-8매 전개, 1화방 출현시, 펄라이트를 충진한 자루(W350×L1200×H150mm, 용량 40L)에 정식하였다. 정식 직전 자루의 한쪽 면에만 그루와 그루 사이의 정중앙, 바닥에서 3cm 높이에 수평으로 5cm 길이로 배액구를 뚫은 다음, 자루 당 3개의 구멍을 내고 한 구멍마다 2그루씩 정식하였다. 포수 전, 자루의 무게는 5.
- 처리별로 급액관, 점적핀, 배지, 배양액탱크, 외기의 온도 자료를 수집하기 위하여 길이 5cm 크기의 pt100 센서를 각각 2개씩 설치하고 midi LOGGER(TYPE : GL800, Graphtec Corporation)로 온도 자료를 수집하였다. 실험특성상 실험은 단구제였으며, 각 처리당 3반복했으며, 반복당 3자루(18개체)를 사용하였다.
- 최종생육조사는 2010년 9월 7일에 실시하였고, 처리별로 20주씩 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.
대상 데이터
- 85m)에서 수행되었다. 대과종 토마토 로쿠산마루(사카타종묘, 일본)를 2010년 5월 3일 피트모스 상토를 채운 50공 플러그 육묘판에 파종, 45일간 육묘하였다. 2010년 6월 17일 본엽 7-8매 전개, 1화방 출현시, 펄라이트를 충진한 자루(W350×L1200×H150mm, 용량 40L)에 정식하였다.
- 본 연구는 2010년 5월 3일부터 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. 대과종 토마토 로쿠산마루(사카타종묘, 일본)를 2010년 5월 3일 피트모스 상토를 채운 50공 플러그 육묘판에 파종, 45일간 육묘하였다.
- 이후 생육단계에 따라 배액률 10-20%를 고려하여 1회당 70, 130, 170, 240mL/주로 점차 늘렸다가 수확시기에 130mL/주로 줄였다. 사용한 배양액은 Yamazaki 토마토 전용배양액이었으며, pH는 조정하지 않았다. EC는 실험시작시에 1.
- 실험처리는 2010년 7월 8일부터 시작했다. 급액온도를 낮추기 위해 급액관을 단열재로 감싸주는 처리(Insulate), 매회 급액시 급액관에 있는 뜨거운 배양액을 빼고 급액하는 처리(Discard), 일중 가장 더운 오후 1시-3시에 급액을 중단하는 처리(Skip)와 무처리구(Non)를 두었다.
- 처리별로 급액관, 점적핀, 배지, 배양액탱크, 외기의 온도 자료를 수집하기 위하여 길이 5cm 크기의 pt100 센서를 각각 2개씩 설치하고 midi LOGGER(TYPE : GL800, Graphtec Corporation)로 온도 자료를 수집하였다. 실험특성상 실험은 단구제였으며, 각 처리당 3반복했으며, 반복당 3자루(18개체)를 사용하였다.
데이터처리
- 각각의 개체에서 가장 긴 잎을 선정하여 엽장과 엽폭을 측정하였고, 경경은 배지에 가장 가까운 지제부의 넓은 부분을 측정하였다. 통계처리에는 SAS 통계패키지를 이용하였다.
이론/모형
- (2006)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.
- 급액방법은 배액전극 제어법을 사용하였고, 배액전극 제어법은 Kim(2003)의 방법에 준해서 적용하였다. 배액전극 제어법은 재배틀의 가운데에 배지를 올려놓고, 급액 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 하는 장치를 구축한 것이다.
- 고온기 시설 내 기온을 35℃ 이하로 조절하기 위하여 포그시스템을 설치하여 운영하였다. 본 실험에서 사용한 포그시스템은 벤츄리식 저압분무노즐(그린누리, 한국)을 이용한 시스템으로 포그를 분사하였을 때, 하우스내 기온을 3-5℃ 가량 낮출 수 있었다(Lee et al., 2010).
성능/효과
- 적정 근권온도를 위해 급액온도를 낮출 수 있는 3가지 처리방법을 적용한 결과, 처리방법에 따라 근권, 급액관, 점적핀의 온도들 간의 차이를 확인할 수 있었으며, 특히, 더운 날일수록 처리간 온도차가 커서 처리효과가 뚜렷하였다. 9시부터 17시 사이의 일일 평균근권온도를 조사하였을 때, 근권온도는 매회 급액시 급액관에 있는 뜨거운 배양액을 빼고 급액하는 처리(Discard)가 전 실험기간동안 평균 28.3℃로 가장 낮게 조절되었고, 일중 가장 더운 오후 1시-3시에 급액을 중단하는 처리(Skip)와 급액관을 단열재로 감싸주는 처리(Insulate)는 29.0℃로 조절되었으며, 무처리구(Non)가 30.3℃로 가장 높았다. 근권온도는 기온이 높은 날에 더욱 큰 차이를 보였으며, 처리 효과를 분명하게 확인할 수 있었다.
- 근권온도는 기온이 높은 날에 더욱 큰 차이를 보였으며, 처리 효과를 분명하게 확인할 수 있었다. Insulate처리와 Skip처리는 일중 근권온도의 변화가 비슷했으며 무처리구보다 약 1-2℃ 가량 낮게 조절되었다. 따라서 Discard처리가 고온기근권온도를 낮추는데 가장 효과적인 것으로 판단되었다.
- 고온기 급액온도 조절처리가 작물의 뿌리생육에 미치는 영향을 알아보고자 펄라이트 자루를 횡단면으로 잘라서 염색한 결과(Table 1), Discard처리, Skip처리, Insulate처리 및 무처리구(Non) 순으로 뿌리량이 많았다. 즉, 고온기에 근권온도가 30℃ 이상이면 근권온도가 높을수록 뿌리생육은 나쁜 것으로 판단된다.
- 3℃로 가장 높았다. 근권온도는 기온이 높은 날에 더욱 큰 차이를 보였으며, 처리 효과를 분명하게 확인할 수 있었다. Insulate처리와 Skip처리는 일중 근권온도의 변화가 비슷했으며 무처리구보다 약 1-2℃ 가량 낮게 조절되었다.
- 지상부의 생육은 Discard처리에서 가장 우수하였다. 따라서 Discard 처리가 근권온도 제어와 작물의 전체적인 생육에 매우 효과적인 처리인 것으로 판단할 수 있었다. Skip처리에서는 지상부 생육이 가장 나빴는데, 이는 급액중단으로 인한 수분 부족 때문인 것으로 사료된다(Tables 1 and 2).
- Insulate처리와 Skip처리는 일중 근권온도의 변화가 비슷했으며 무처리구보다 약 1-2℃ 가량 낮게 조절되었다. 따라서 Discard처리가 고온기근권온도를 낮추는데 가장 효과적인 것으로 판단되었다.
- 따라서 달구어진 급액관을 채우고 있는 급액의 온도 또한 매우 높은데, 매회의 급액이 수행되어질 때마다 급액관을 채우고 있는 뜨거운 급액이 근권온도를 30℃ 이상으로 높이는데 큰 역할을 한다고 판단하였다. 따라서 근권온도를 25-30℃로 유지할 수 있도록 급액온도를 낮추기 위해 여러 처리를 두어 실험한 결과, Discard처리에서 생육과 수확량이 가장 좋았고, 무처리구(Non)보다 968,760원(10a 기준) 많은 수익을 얻을 수 있었으며, 목표하는 근권온도를 잘 유지하였다. 또한, Insulate처리에서도 Discard처리에서와 비슷한 생육과 수확량을 나타내어 무처리구(Non)보다 939,600원(10a 기준) 많은 수익을 얻을 수 있었다.
- 시설 내 기온은 고온기에도 한낮의 평균기온이 35℃ 전후를 유지하여 분무에 의해 기온이 양호하게 제어됐음을 알 수 있었다. 적정 근권온도를 위해 급액온도를 낮출 수 있는 3가지 처리방법을 적용한 결과, 처리방법에 따라 근권, 급액관, 점적핀의 온도들 간의 차이를 확인할 수 있었으며, 특히, 더운 날일수록 처리간 온도차가 커서 처리효과가 뚜렷하였다. 9시부터 17시 사이의 일일 평균근권온도를 조사하였을 때, 근권온도는 매회 급액시 급액관에 있는 뜨거운 배양액을 빼고 급액하는 처리(Discard)가 전 실험기간동안 평균 28.
- 총수확량과 상품과량 모두 Insulate처리와 Discard처리가 Skip처리나 무처리구(Non) 보다 유의적으로 많았다. 상품과 율이 모든 처리구에서 80% 이상으로 높았으나, 무처리구(Non)에서는 69%로 저조하였다.
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