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문제 정의
- 효과적인 차광제와 그 이용법이 개발된다면 농가의 부담을 줄이면서 효과적으로 온실 내 여름 고온기의 문제점을 개선하고, 나아가 고품질 파프리카 상품의 연중 안정적 공급시스템을 구축하여 수출시장에서 상품의 신뢰도를 높이며, 국내 파프리카 수출산업의 발전에 이바지할 수 있을 것이다. 따라서 차광제 도포로 인한 시설내 환경의 변화와 개선된 환경에 의해 파프리카 작물 생육과 수량에 미치는 영향을 구명코자 연구를 수행하였다.
- 파프리카(‘Cupra’, ‘Coletti’) 여름작기 재배시 고온기 극복을 위해 내부 차광 스크린(외부광이 700W · m−2 이상일 때 차광스크린 작동하여 10~20% 차광률 유지)과 차광제 처리(차광제와 물을 1:4의 비율로 희석하여 온실 외부 지붕을 살포 30% 정도의 차광률 유지)의 효과를 분석하고자 연구를 수행하였다.
제안 방법
- 초장, 엽수, 경경 및 분지수 등은 과실수확 종료 시에 조사하였고, 수량은 국내 선별기준에 따라 2L(250g 이상), L(200g~249g), M(150g~199g), SM(130g~149g), S(100g~129g)를 상품과로, 그리고 2S(100g 미만), 배꼽썩음과, 기형과, 병과 등을 비상품과로 구분하여 조사하였다. 과피두께와 경도는 Rheometer(Compac-100, Sun Scientific Co., Osaka, Japan)로, 당도는 당도계(LC Moduleplus, Waters Co., U.S.A.)로, 그리고 색도는 색도계(CM-508i, Minolta Co., Japan)를 이용해 측정하였다. 조사주수는 반복당 10주로 하였고, 기타 조사는 농촌진흥청 시험연구조사기준(RDA, 1997)에 준하였으며, 통계분석은 SAS 프로그램을 이용하여 분석하였다.
- 이러한 결과 작물의 병저항성이 약해져 병의 발병률이 증가하게 되는데, 잿빛곰팡이병은 다량의 분생포자를 형성하기 때문에 발생의 확산이 빠른 것이 특징이다(Lee 등, 2005b). 무처리구에 비해 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 잿빛곰팡이병 발생 경감에 효과적으로 나타난 이유도 차광제와 차광 스크린으로 광이 차단되어 온실 내 작물의 생육환경이 개선되어 작물의 생육이 좋아져서 병원균에 대한 저항성이 향상되어 나타난 결과로 추정하였다.
- 본엽이 10매 내외로 전개되었을 때인 2010년 2월 12일에 유리온실에서 코이어 슬래브(Profit, The Netherlands, 90cm × 15cm × 6.5cm) 당 3주씩 180cm × 33cm 간격으로 2조 정식하였다.
- 주지는 2본을 유인하였고, 두 번째 꽃까지 개화 이후에 바로 제거하여 초기의 영양생장을 촉진시켜 엽면적 확보를 하였다. 세 번째 분지부터 착과를 유도하였고, 주당 4~6개 정도를 유지하고 나머지 과실은 초세와 착과수의 균형을 맞추기 위해서 적과하였다. 주지에 착과하는 것을 원칙으로 하였고, 측지는 착과가 시작된 분지까지 제거하였다.
- 온실 내·외부의 PPFD는 400-700nm 범위의 광을 측정할 수 있는 광도계(FSQ470A, E-technology, Korea)를 이용하여 측정하였고 온도, 습도, 습도부족분(HD) 등은 온실환경제어 프로그램을 이용하여 조사하였다. 식물체 온도는 Spot thermometer(TA-0510F, Minolta Co., Osaka, Japan)로 10개체를 3반복으로 측정한 후 평균값을 계산하였다.
- 온실 내·외부의 PPFD는 400-700nm 범위의 광을 측정할 수 있는 광도계(FSQ470A, E-technology, Korea)를 이용하여 측정하였고 온도, 습도, 습도부족분(HD) 등은 온실환경제어 프로그램을 이용하여 조사하였다.
- 5cm) 당 3주씩 180cm × 33cm 간격으로 2조 정식하였다. 주지는 2본을 유인하였고, 두 번째 꽃까지 개화 이후에 바로 제거하여 초기의 영양생장을 촉진시켜 엽면적 확보를 하였다. 세 번째 분지부터 착과를 유도하였고, 주당 4~6개 정도를 유지하고 나머지 과실은 초세와 착과수의 균형을 맞추기 위해서 적과하였다.
- 세 번째 분지부터 착과를 유도하였고, 주당 4~6개 정도를 유지하고 나머지 과실은 초세와 착과수의 균형을 맞추기 위해서 적과하였다. 주지에 착과하는 것을 원칙으로 하였고, 측지는 착과가 시작된 분지까지 제거하였다.
- 차광은 내부 스크린 차광과 차광제를 이용한 방법으로 하였는데, 내부 스크린 차광은 차광률이 약 10~20% 되는 차광 스크린을 이용해서 광이 700W · m−2에서 차광을 시작하여 단계적으로 80%까지 스크린을 닫고 나머지 20%는 환기를 위해 열어 두었다.
- 차광제를 이용한 차광방법은 국산개발 차광제(GreenShade, Daesung C&S Co., Korea)를 1(차광제) : 4(물)의 비율로 희석하여 10a 당 약 200L를 농약살포용 동력분무기(친환경분무기, 에코비젼, 한국)를 이용해 유리온실 지붕에 살포하였고(Fig. 1), 온실 내 환경관리를 위해 온실 환경제어 프로그램(Maximiger, Priva Co., The Netherlands)을 이용하였다.
- 초장, 엽수, 경경 및 분지수 등은 과실수확 종료 시에 조사하였고, 수량은 국내 선별기준에 따라 2L(250g 이상), L(200g~249g), M(150g~199g), SM(130g~149g), S(100g~129g)를 상품과로, 그리고 2S(100g 미만), 배꼽썩음과, 기형과, 병과 등을 비상품과로 구분하여 조사하였다. 과피두께와 경도는 Rheometer(Compac-100, Sun Scientific Co.
대상 데이터
- 파프리카 빨간색 ‘Cupra’와 노란색 ‘Coletti’(Enza Zaden Co. The Netherlands) 품종을 240공 암면플러그트레이에 파종하여 양액(EC 2.0dS · m−1, pH 5.5)으로 포수시킨 암면블럭(10cm × 10cm × 6.5cm)에 U자로 이식하였다.
데이터처리
- , Japan)를 이용해 측정하였다. 조사주수는 반복당 10주로 하였고, 기타 조사는 농촌진흥청 시험연구조사기준(RDA, 1997)에 준하였으며, 통계분석은 SAS 프로그램을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- ‘Cupra’와 ‘Coletti’ 품종의 잿빛곰팡이의 발생은 무처리 29.7%, 33.9%, 내부 스크린 처리구 21.7%, 22.5%, 차광제 처리구 15.0%, 11.8%로 차광제 처리구에서 크게 감소하였다.
- 이상일 때 차광스크린 작동하여 10~20% 차광률 유지)과 차광제 처리(차광제와 물을 1:4의 비율로 희석하여 온실 외부 지붕을 살포 30% 정도의 차광률 유지)의 효과를 분석하고자 연구를 수행하였다. PPFD는 차광제 처리구가 무처리구에 비해 30%, 내부 스크린 처리구에 비해 20% 감소시키는 효과를 보였다. 차광제 처리구에서 무처리구와 내부 스크린 처리구에 비해 PPFD의 감소시키는 효과를 보여 차광제의 차광효과가 더 높았고, 차광제 처리에 의해 온실 내 온도 감소효과가 더 높게 나타났다.
- 과실의 크기는 두 품종 모두에서 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 증가하였고, 심실수와 과피 두께는 유의성 있는 차이를 보이지 않았으며, 평균과중은 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 10~15g 증가하였다(Table 2). 차광제와 내부 스크린 처리를 통해 유입되는 광을 차단하여 온실 내 환경을 개선하여 증산량과 호흡량을 줄이고 광합성량을 증가시켜 과일로 이동하는 에너지의 양이 증가하여 상대적으로 과실 크기와 무게가 증가하였을 것으로 판단하였다.
- 1% 감소하는 효과가 있었다. 과실크기는 차광처리에 의해 두 품종 모두에서 무처리구에 비해 증가하였으나, 심실수, 과피 두께는 유의한 차이를 보이지 않았다. 과육의 무게는 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 10~15g 증가하였지만, 당도는 감소하는 경향을 보였다.
- 차광제와 내부 스크린 처리를 통해 유입되는 광을 차단하여 온실 내 환경을 개선하여 증산량과 호흡량을 줄이고 광합성량을 증가시켜 과일로 이동하는 에너지의 양이 증가하여 상대적으로 과실 크기와 무게가 증가하였을 것으로 판단하였다. 당도는 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 감소하였고, 색도(Hunter value)는 차광처리의 영향이 없었으며, 경도는 차광제 처리에 의해 약간 증가하는 경향을 보였다(Table 3). 당도의 감소는 과실 크기가 증가함에 따라 고형물 함량이 감소한 것에 기인하고, 경도는 차광제 처리에 의해 과실이 커지면서 유의성은 인정되지 않지만 과육 두께가 증가하여 경도의 증가에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.
- 2개로 증가했다. 따라서 무처리구에 비해 차광제 처리구에서 여름철 고온기의 극복에 효과가 있는 것으로 나타났다.
- 그러나 우리나라의 경우 여름철 시설 내부의 상대습도가 50% 이하로 낮으며, 이로 인해 수분스트레스가 발생한다(Tai 등, 2010). 비록 차 광제 처리구에서 작물 생장에 최적한 상대습도를 유지하지는 못했지만, 55% 이상의 상대습도를 유지하여 온실 내 상대습도를 다소나마 더 높게 유지하는데 효과적이었다.
- 상품과수는 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 ‘Cupra’ 4~5.8개, ‘Coletti’ 7.1~9.2개 더 증가하였다(Table 4).
- 차광에 따른 색도는 차이가 없었고, 경도는 차광 시 약간 증가하는 경향을 보였다. 수량은 무처리구에 비해 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 상품율이 11.7~22.6% 증가하였고, 상품과수는 4.0~12.2개로 증가했다. 따라서 무처리구에 비해 차광제 처리구에서 여름철 고온기의 극복에 효과가 있는 것으로 나타났다.
- 습도 부족분 변화는 무처리구와 내부 스크린 처리구의 경우 오전 9시에 최대 허용범위인 8g · m−3을 벗어나 각각 오후 2시에 최고 16.6g · m−3와 13.8g · m−3까지 도달 했지만, 차광제 처리구에서는 무처리구와 내부 스크린 처리구보다 2시간 뒤인 11시에 8.6g · m−3으로 허용 범위를 벗어났고, 오후 4시에 최고 12.1g · m−3까지 상승하여 생육환경 조건이 더 양호해졌다.
- 온실 내 PPFD는 무처리구에 비해 차광제 처리구가 30% 정도, 내부 스크린 처리구는 20% 정도 감소하였다(Fig. 2). PPFD는 단위 기준 면적 1m2 당 1초 동안 내리는 광량자의 양을 의미하며, PPFD의 값이 크다는 것은 일반적으로 광합성에 이용될 수 있는 빛의 양이 많다는 것을 의미하다(Myoung 등, 2008).
- 이러한 이유로 상품률은 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 ‘Cupra’ 11.7~14.6%, ‘Coletti’ 19.0~22.6% 증가하였고, 차광제 처리로 인한 수량도 두 품종 모두 유의적으로 증가하였다(Table 5).
- 온실의 특징으로 실내의 온도가 올라가면 호흡량이 증가하는데, 이러한 생장 호흡의 증가로 생식기관이 약하게 형성되어 여름 고온기에는 낙화, 낙과, 수정불량과 등이 나타나기 쉽다. 이러한 점을 감안하여 차광제와 차광 스크린으로 유입되는 광을 차광함으로써 식물체 온도가 감소하여 증산량과 호흡량을 조절하여 작물의 생육 균형을 찾도록 환경을 개선시킨 결과 낙화, 낙과, 수정불량과 등의 비율이 줄어들어 상품과수가 많아지고, 비상품과의 비율이 낮아져 상품율과 수량이 증가되었다고 판단된다. 또한, 여름철 파프리카에서 품질과 상품성을 떨어뜨려 수량을 감소시키는 원인 중의 하나로 꼽히는 것은 배꼼썩음과이다.
- 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 초장이 두 품종 모두에서 유의적으로 길어졌고, 분지수, 경경, 잎크기는 유의성이 인정되지 않았다. 잿빛곰팡이의 발생률은 무처리구에 비해 차광제 처리구에서 품종에 따라 14.7~22.1% 감소하는 효과가 있었다. 과실크기는 차광처리에 의해 두 품종 모두에서 무처리구에 비해 증가하였으나, 심실수, 과피 두께는 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 과육의 무게는 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 10~15g 증가하였지만, 당도는 감소하는 경향을 보였다. 차광에 따른 색도는 차이가 없었고, 경도는 차광 시 약간 증가하는 경향을 보였다. 수량은 무처리구에 비해 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 상품율이 11.
- 이러한 탈수현상으로 파프리카의 잎이 시들게 되고 또한 기공이 닫히므로 CO2 흡수가 줄어 광합성량이 감소하고 건전한 생육이 일어나기 어렵다. 차광을 통한 본 실험의 결과, 처리구와 내부 스크린 처리구에서 식물체의 온도가 낮아지는 결과를 얻을 수 있었다(Fig. 6). 차광제와 차광 스크린으로 온실 내로 유입되는 광을 차광하여 온실 내부의 온도가 다소 낮아져 고온에 의한 스트레스가 줄고 잎의 기공이 더 열리게 되어 증산이 증가하여 식물체의 온도가 낮아진 것으로 생각된다.
- PPFD는 차광제 처리구가 무처리구에 비해 30%, 내부 스크린 처리구에 비해 20% 감소시키는 효과를 보였다. 차광제 처리구에서 무처리구와 내부 스크린 처리구에 비해 PPFD의 감소시키는 효과를 보여 차광제의 차광효과가 더 높았고, 차광제 처리에 의해 온실 내 온도 감소효과가 더 높게 나타났다. 습도 부족분 변화는 무처리구와 내부 스크린 처리구의 경우 오전 9시에 최대 허용범위인 8g · m−3을 벗어나 각각 오후 2시에 최고 16.
- 차광제 처리구에서는 온실 내로의 광량의 유입이 많아져 온도가 올라가는 오전 10시부터 오후 6시까지의 최적의 습도 부족분을 유지하지 못했지만, 무처리구나 내부 스크린 처리구에 비해 2~5g · m−3 정도 습도 부족분이 감소하는 효과를 나타내었다.
- 1g · m−3까지 상승하여 생육환경 조건이 더 양호해졌다. 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 엽온이 2℃, 과실의 온도가 5℃, 그리고 꽃의 온도가 3℃정도 낮아지는 효과를 보였다. 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 초장이 두 품종 모두에서 유의적으로 길어졌고, 분지수, 경경, 잎크기는 유의성이 인정되지 않았다.
- 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 엽온이 2℃, 과실의 온도가 5℃, 그리고 꽃의 온도가 3℃정도 낮아지는 효과를 보였다. 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 무처리구에 비해 초장이 두 품종 모두에서 유의적으로 길어졌고, 분지수, 경경, 잎크기는 유의성이 인정되지 않았다. 잿빛곰팡이의 발생률은 무처리구에 비해 차광제 처리구에서 품종에 따라 14.
- 과실의 크기는 두 품종 모두에서 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 증가하였고, 심실수와 과피 두께는 유의성 있는 차이를 보이지 않았으며, 평균과중은 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 10~15g 증가하였다(Table 2). 차광제와 내부 스크린 처리를 통해 유입되는 광을 차단하여 온실 내 환경을 개선하여 증산량과 호흡량을 줄이고 광합성량을 증가시켜 과일로 이동하는 에너지의 양이 증가하여 상대적으로 과실 크기와 무게가 증가하였을 것으로 판단하였다. 당도는 무처리구에 비해 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 감소하였고, 색도(Hunter value)는 차광처리의 영향이 없었으며, 경도는 차광제 처리에 의해 약간 증가하는 경향을 보였다(Table 3).
- 처리간 생육을 비교한 바(Table 2), 두 품종 모두 내부 스크린 처리구와 차광제 처리구에서 무처리구에 비해 초장이 유의적으로 길어졌다. 이것은 차광으로 엽온이 낮아져 증산량이 감소하여 줄기세포의 신장에 도움을 주었기 때문으로 판단된다.
후속연구
- 차광제와 차광 스크린으로 온실 내로 유입되는 광을 차광하여 온실 내부의 온도가 다소 낮아져 고온에 의한 스트레스가 줄고 잎의 기공이 더 열리게 되어 증산이 증가하여 식물체의 온도가 낮아진 것으로 생각된다. 따라서, 차광제와 차광 스크린으로 지나치게 유입되는 광을 차광함으로써 식물체의 온도를 낮추어 파프리카의 건전한 생육에 도움이 되리라 생각된다.
- 무처리 구에 비해 차광제 처리구와 내부 스크린 처리구에서 배꼽썩음과의 발생이 감소한 것도 차광을 통해 식물체의 온도가 하락하여 증산량을 억제되었고, 온실 내 습도를 높여 칼슘과 물이 과실로 이동하여 나타난 결과(Mutwiwa 등, 2008)라고 판단하였다. 하지만 가시광선에 대한 선택적 차광제의 파장대별 투과율에 따른 환경개선 정도와 작물생육의 촉진 효과 등에 대해서는 향후 더 검토되어야 할 것으로 생각된다.
- 효과적인 차광제와 그 이용법이 개발된다면 농가의 부담을 줄이면서 효과적으로 온실 내 여름 고온기의 문제점을 개선하고, 나아가 고품질 파프리카 상품의 연중 안정적 공급시스템을 구축하여 수출시장에서 상품의 신뢰도를 높이며, 국내 파프리카 수출산업의 발전에 이바지할 수 있을 것이다. 따라서 차광제 도포로 인한 시설내 환경의 변화와 개선된 환경에 의해 파프리카 작물 생육과 수량에 미치는 영향을 구명코자 연구를 수행하였다.
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