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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명하기 위해서 대표적인 가을국화인 ‘Shinma’를 대상으로 LED광 환경에서 LED광의 효과를 구명하고자 수행하였으며, 향후 국화재배에 있어 보광이나 고품질 국화생산을 위한 기초 연구로 수행하였다.
제안 방법
- 광합성에는 식물의 엽록소가 관여하는데 엽록소에는 엽록소a와 엽록소b가 있으며, 660nm 부근과 450nm 부근에서 흡수되는 광량이 높아 광합성에 효율적으로 사용되고 있다. Fig. 2는 실험에 사용된 광원이 식물의 광합성에 이용되는 파장범위 내에 있는지 파악하고자 분광측정기(RPS900, ILT Inc., USA) 이용하여 광원의 파장대를 측정하였으며, 대표적으로 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(8 : 2)과 백색광(White)의 측정한 파장대를 나타내었다.
- 국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명하기 위해서 국화 ‘Shinma’를 대상으로 단일광 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)과 혼합광(적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5), 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3) 그리고 광원의 조사시간에 따른 LED효과를 구명하고자광원 비율 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(8 : 2)의 컨트롤 베드를 3개로 구성하고, 대조구(태양광)를 포함하여 총 15개의 컨트롤 베드를 구성하여 수행하였다.
- 단일광의 광원은 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)로 구성하였고, 혼합광의 광원 비율은 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5)와 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3)으로 구성하였다.
- 따라서, 광원은 3W LED가 20개로 구성된 2개의 모듈형(Power PG LED, PARUS Inc., Korea)을 사용하여 광원비율을 크게 3가지로 구성하였다. 식물의 엽록소 작용과 광합성 작용이 활발히 일어나는 피크 파장대의 단일 광원 구성과 파장의 조합으로 성장, 신장, 개화, 발아 등 최적 조건을 구명하기 위해 혼합광의 광원 비율을 다르게 하여 구성하였다.
- )을 조사하기 위해 국화생장점으로부터 30cm 높이에서 유지하고 높이를 조절할 수 있도록 설치하였다. 또한 LED의 상단 후면에는 실험구내에 동일한 환경조건 및 상부에 설치한 LED의 방열에 따른 영향을 최소화하기 위해서 배기팬을 설치하여 실험을 수행하였다.
- 단일광의 광원은 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)로 구성하였고, 혼합광의 광원 비율은 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5)와 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3)으로 구성하였다. 또한 광원의 조사반복획수에 따른 LED효과를 구명하기 위해서 광원 비율 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(8 : 2)의 on/off 주기시간을 12/12, 6/6, 3/3으로 실험용 베드를 3개 구성하여, 대조구(태양광)를 포함한 총 15개의 실험용 베드를 구성하였다.
- , Korea)을 사용하여 광원비율을 크게 3가지로 구성하였다. 식물의 엽록소 작용과 광합성 작용이 활발히 일어나는 피크 파장대의 단일 광원 구성과 파장의 조합으로 성장, 신장, 개화, 발아 등 최적 조건을 구명하기 위해 혼합광의 광원 비율을 다르게 하여 구성하였다. 단일광의 광원은 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)로 구성하였고, 혼합광의 광원 비율은 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5)와 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3)으로 구성하였다.
- 실험용 베드는 900(W) × 900(D) × 1300(H)mm 규격으로 총 14개와 대조구(태양광)를 설치하였고, LED는 실험용 베드내 상단에 위치하면서 국화의 생장에 따라 균일한 광량(150~200µmol · m−2 · s−1)을 조사하기 위해 국화생장점으로부터 30cm 높이에서 유지하고 높이를 조절할 수 있도록 설치하였다.
- 국화 ‘Shinma’는 2010년 10월에 마산 진산면의 국화 재배 농가에서 구입 후 경상대학교내 생태체험뜰에 설치되어 있는 길이 20m, 폭 11m 인 1-2W 형 온실에 실험용 베드를 이용하여 재배하였다. 재배기간은 2010년 10월 5일~12월 13일로 약 2달간 양액재배를 하였으며, 모종 구입 후 발근제를 사용하여 15일간 모종포트에서 발근 시킨 후, 실험용 베드에 16주씩 삽종 하였고, 온실내 온도는 작물생육에 알맞게 18℃를 유지하도록 하였다. Fig.
대상 데이터
- 국화 ‘Shinma’는 2010년 10월에 마산 진산면의 국화 재배 농가에서 구입 후 경상대학교내 생태체험뜰에 설치되어 있는 길이 20m, 폭 11m 인 1-2W 형 온실에 실험용 베드를 이용하여 재배하였다.
데이터처리
- zMean separation within columns by Duncan’s multiple range test at 5% level.
- 생육조사에 있어 측정항목은 국화의 직접적인 생장 상태 변화를 파악하기 위해서 초장, 근장, 줄기 직경, 엽수, 엽록소, 생체중, 건물중, 엽면적 등을 측정하였고, 통계 분석은 통계분석용 프로그램(SAS institute Inc., USA)를 이용하여 Duncan의 다중검정 P = 0.05 수준에서 분석하였다.
성능/효과
- 국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명하기 위해서 국화 ‘Shinma’를 대상으로 단일광 적색광(Red) 650nm, 647nm, 622nm, 청색광(Blue) 463nm, 450nm, 백색광(White)과 혼합광(적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1, 8 : 2, 7 : 3, 6 : 4, 5 : 5), 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3) 그리고 광원의 조사시간에 따른 LED효과를 구명하고자광원 비율 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(8 : 2)의 컨트롤 베드를 3개로 구성하고, 대조구(태양광)를 포함하여 총 15개의 컨트롤 베드를 구성하여 수행하였다. 광 조사시간에 따른 생육에서는 6/6(on/off)에서 초장, 엽수, 생체중, 엽면적이 높게 나타났지만, 전체적으로 통계적인 유의성은 인정되지 않았다. 단일광원의 경우 청색광(Blue) 450nm에서 초장과 엽면적이 가장 크게 나타났고, 근장에서는 적색광(Red) 650nm에서 가장 높게 나타났다.
- 이는 들깨의 초장은 청색광 (Blue)에서 신장되었고 적색광(Red)에서는 억제되었던 연구결과(Choi 등, 2003)와 유사한 것으로 판단된다. 또한 생체중과 건물중에서는 대조구(태양광)에서 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 백색광(White)에서 높게 나타났다. 적색광(Red)은 식물의 광합성에 관여하고, 청색광(Blue)은 형태적으로 식물체의 건전한 생장에 필연적(Okamoto 등, 1996)이라고 하였는데, 본 연구 결과와는 다르게 나타났다.
- 광질은 식물체의 신초 신장, 잎의 형태 등의 생장 및 형태형성, 그리고 엽록소합성에 영향을 미친다고 보고되었다(Wongnok 등, 2008). 본 실험에서 초장은 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1)에서 가장 높게 나타났으며, 초장에 따른 생체중과 건물중에서 전체적으로 높게 나타났다. 이처럼 적색광(Red)은 신초와 줄기생장(Shin 등, 2008) 영향을 미친다는 보고와 일치한 결과를 나타냈다.
- 엽록소함량에서는 조사시간이 가장 긴 12/12(on/off) 가장 높게 나타났으며, 근장과 줄기 직경에서는 조사시간에 따른 차이가 없었고, 엽면적에서 는 조사시간이 짧을수록 엽면적이 증가하는 경향을 나타냈다.
- 엽면적은 청색광(Blue) 463nm, 450nm 순으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 대조구(태양광)에서 높은 값을 나타냈다. 전체적으로 초장과 엽면적에서는 청색광(Blue)에서 높게 나타났고, 근장과 엽수에서는 적색광(Red)이 높게 나타났으며, 엽수, 생체중, 건물중, 엽면적 등은 대조구(태양광)와 백색광(White)에서 높게 나타나 단색광 보다 다양한 파장대의 광원을 조사해 줌으로서 높은 결과 값을 나타내었다.
- 엽록소함량에서는 조사시간이 가장 긴 12/12(on/off) 가장 높게 나타났으며, 근장과 줄기 직경에서는 조사시간에 따른 차이가 없었고, 엽면적에서 는 조사시간이 짧을수록 엽면적이 증가하는 경향을 나타냈다. 조사시간 6/6(on/off)에서 초장, 엽수, 생체중(상부), 엽면적이 높게 나타났지만, 전체적으로 광원의 조사시간이 6/6(on/off) 이하일 경우 국화 생육에 큰 영향을 미치는 것으로 보이나, 통계적인 유의성은 인정되지 않았다.
- 그외의 측정항목에서는 대조구(태양광)와 백색광(White)에서 높게 나타나, 단일광원에 대한 영향도 있지만, 다양한 파장대의 광원도 작물 생육에 필요한 것으로 판단된다. 혼합광의 경우 단일광과 달리 대조구(태양광)를 제외하고 적색광(Red)의 비율이 가장 높은 적색광(Red) : 청색광(Blue)-(9 : 1)에서 초장이 가장 높게 나타났으며, 생체중과 건물중에서는 적색광(Red) : 백색광(White)-(7 : 3)에서 가장 높게 나타났다. 그 다음으로는 대조구(태양광)에서 높게 나타났으며, 엽면적에 있어 대조구(태양광)가가장 높게 나타났다.
후속연구
- 국화생육에 있어서 LED광이 미치는 영향을 구명한 결과 국화의 생장 및 형태형성에 분명히 영향을 미치는 것으로 보였으며, 단일광과 혼합광에 대해 적절한 광원의 선택은 보광의 목적이나 고품질 국화생산을 위해 필요하다고 판단된다.
- 본 연구의 결과, LED 광원이 국화 생장 및 형태형성에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 국화재배 시 적절한 광원의 선택은 정상적인 생육을 위해 필요하며 특히, 일조량이 부족하여 보광의 목적이나 고품질의 국화를 생산하기 위해서 필요하다고 판단된다. 따라서 이러한 결과는 향후 국화재배에 있어 보광이나 고품질 국화생산을 위한 기초 자료로 이용할 수 있을 것이다.
- 본 연구의 결과, LED 광원이 국화 생장 및 형태형성에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 국화재배 시 적절한 광원의 선택은 정상적인 생육을 위해 필요하며 특히, 일조량이 부족하여 보광의 목적이나 고품질의 국화를 생산하기 위해서 필요하다고 판단된다. 따라서 이러한 결과는 향후 국화재배에 있어 보광이나 고품질 국화생산을 위한 기초 자료로 이용할 수 있을 것이다.
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