[논문]밀폐형 식물생산시스템에서 광질과 광주기에 따른 씀바귀의 생육

김혜민; 강정화; 정병룡; 황승재

doi:10.12972/kjhst.20160005

밀폐형 식물생산시스템에서 광질과 광주기에 따른 씀바귀의 생육
Light Quality and Photoperiod Affect Growth of Sowthistle (Ixeris dentata Nakai) in a Closed-type Plant Production System 원문보기

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, v.34 no.1, 2016년, pp.67 - 76

김혜민 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus Program)) , 강정화 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus Program)) , 정병룡 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus Program)) , 황승재 (경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus Program))

초록
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본 연구는 밀폐형 식물생산시스템 내에서 광질과 광주기에 따른 씀바귀(Ixeris dentata Nakai)의 생육 증진을 위한 적정 생육환경 조건을 구명하고자 수행되었다. 씀바귀 종자는 240구 플러그 트레이에 파종하였고, 밀폐형 식물생산시스템에서 LED(R:B:W = 8:1:1)하에서 24시간 광주기로 3일간 발아 하였다. 묘는 $230{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광도의 3종류의 광질(R:B:W = 8:1:1, R:W = 3:7, R:B = 8:2)과 4종류의 광주기[24/0, 16/8, 8/16, 4/20 (명기/암기)]하에서 $20cm{\times}20 cm$의 재식밀도로 난괴법으로 배치 하였다. 씀바귀는 정식 후 온도 $21{\pm}2^{\circ}C$, 상대습도 $70{\pm}10%$ 조건에서 40일 동안 재배 되었다. 관수는 담액식 양액 재순환 방식을 이용하였다(pH 7.0, EC $2.0dS{\cdot}m^{-1}$). 24/0(명기/암기)의 광주기 처리와 RW 광질 처리에서 지상부와 지하부의 생체중과 건물중, 엽장, 엽면적은 가장 우수했다. 16/8(명기/암기)의 광주기 처리와 RB 광질에서 엽수는 가장 많았으며, 잎끝마름 발생률은 24/0(명기/암기)의 광주기 처리에서 다른 처리보다 높게 나타났다. 엽록소 값은 16/8(명기/암기) 광주기 처리에서 가장 높았으며 광질에 따른 차이는 없었다. 엽록소형광은 24/0(명기/암기) 광주기 처리에서 다른 처리구에 비해 현저히 낮은 값을 보였다. 결과적으로, 밀폐형 식물공장 시스템 안에서 씀바귀 재배의 경제적인 실현가능성과 생산적인 측면에서 16/8(명기/암기) 광주기 처리, RW의 광질에서 씀바귀를 재배하는 것이 가장 효과적인 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to examine the optimal environmental condition for promoting the growth of sowthistle as affected by light quality and photoperiod in a closed-type plant production system. Seeds were sown in 240-cell plug trays and then germinated for 3 days at a 24-hour photoperiod in a closed-type plant production system with LED lights (R:B:W = 8:1:1). Seedlings were transplanted and grown under 3 types of LED (R:B:W = 8:1:1, R:W = 3:7, or R:B = 8:2) and 4 photoperiods (24/0, 16/8, 8/16, or 4/20 hours) with $230{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ light intensity at a density of $20cm{\times}20 cm$. The experimental design was a randomized complete block design. Plants were cultured for 40 days un der the condition of $21{\pm}2^{\circ}C$ and $70{\pm}10%$ relative humidity after transplanting. Plants were fed with a recycling nutrient solution (pH 7.0 and EC $2.0dS{\cdot}m^{-1}$) contained in a deep floating tank. Fresh weight and dry weight of shoot or root, leaf length, and leaf area were the greatest in the photoperiod of 24/0 (light/dark) with RW LED. The highest number of leaves occurred in the photoperiod of 16/8 (light/dark) with RB LED, while the incidence of tip burn was higher in the photoperiod of 24/0 (light/dark) compared to the other treatments. Chlorophyll value was the highest in the 16/8 (light/dark) photoperiod and there was no significant difference by light quality. Chlorophyll fluorescence was the lowest in the photoperiod of 24/0 (light/dark) compared with other treatments. Therefore, in terms of economic feasibility and productivity for Ixeris dentata Nakai cultivation in a closed-type plant production system, the results obtained suggest that plants grew the best when kept in a photoperiod of 16/8 (light/dark) and light quality of combined LED RW (3:7).

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2008; Seo, 2011). 따라서 본 연구는 밀폐형 식물생산시스템 내에서 광질과 광주기에 따른 씀바귀의 생육 증진을 위한 적정 환경 조건을 구명하고자 수행되었다.

제안 방법

광질과 광주기에 따른 씀바귀의 생육은 최대근장, 지상부와 지하부의 생체중과 건물중, T/R율(지상부의 건물중/지하부의 건물중), 엽장, 엽폭, 엽면적(LI-3100, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA), 엽수, 잎끝마름 발생률을 조사하였다. 잎끝마름 발생률은 최종 생육 조사 시 육안으로 관찰 가능한 크기(직경 5mm 이상)의 잎끝마름이 발생한 잎의 수를 각 처리구별 총 잎 수에 대한 백분율로 계산하였다.
, Seoul, Korea)에 난괴법으로 18개체씩 정식하였다. 광질의 선발은 상추와 씀바귀를 대상으로 수행된 선행연구들에서 주로 작물의 생육이 형광등에서 보다 LED에서 우수하게 나타나, 적색, 청색, 백색 LED를 조합하여 RBW LED(red:blue:white = 8:1:1, FC Poibe Co. Ltd., Seoul, Korea), RW LED(red:white = 3:7, FC Poibe Co. Ltd., Seoul, Korea), RB LED(red:blue = 8:2, FC Poibe Co. Ltd., Seoul, Korea)의 3종류 광질을 이용하여 실험에 사용하였으며, 5W LED chip을 이용하여 제작하였다(Fig. 2). 각 처리별 파장의 광도는 Table 1에 나타내었다.
각 처리별 파장의 광도는 Table 1에 나타내었다. 씀바귀는 잎과 뿌리를 모두 약재로 사용하는 작물로써 광질과 일장에 따른 지상부 생육뿐만 아니라 지하부 주근의 생육과 발달을 확인하기 위한 극단적인 광주기 처리로 암기가 없는 24/0(명기/암기) 광주기부터, 명기가 짧은 4/20(명기/암기) 광주기까지 24/0, 16/8, 8/16, 4/20(명기/암기)로 총 4가지 광주기로 처리하였다. ;

대상 데이터

밀폐형 식물생산시스템 내에서 씀바귀(Ixeris dentata Nakai)(Aram Seed Co. Ltd., Korea)의 적정 광질과 광주기를 구명하고자 씀바귀 종자를 240구 육묘용 펠릿형 암면 플러그 트레이(길이 60cm×폭 41cm×높이 5cm, UR Co. Ltd., Anseong, Korea)에 파종하여 3일간 발아 후 광도 230µmolㆍm^-2ㆍs^-1, 광주기 24/0(명기/암기), LED(red:blue:white = 8:1:1, FC Poibe Co. Ltd., Seoul, Korea) 하에서 정식 전까지 육묘하였다. 밀폐형 식물생산시스템은 온도, 광주기, CO₂ 농도, 각 단별 광원제어 등을 위한 환경제어 시스템, 인공광원, 재순환 양액 시스템, 양액 탱크, 펌프, 냉난방 시스템, CO₂ 공급기, 전압조정장치로 구성되어 있다(Fig.

데이터처리

통계는 처리당 18개체의 평균값으로 SAS(Statistical Analysis System, V. 9.1, Cary, NC, USA)프로그램을 이용하여 p ≤ 0.05 수준의 Duncan 다중검정으로 유의성을 검정하였으며, 그래프는 Sigma Plot(10.0, System software, Inc., Chicago, IL, USA)프로그램을 사용하여 작성하였다.

이론/모형

, Padova, Italy)를 이용하여 측정하였다. 재배기간 동안에는 Sonneveld 양액(Sonneveld and Straver, 1994)을 이용한 담액식 재순환 방식으로 수경재배하였다. 양액의 pH는 7.

성능/효과

결과적으로 씀바귀 재배를 위한 밀폐형 식물공장 시스템내의 광질과 광주기에 대한 연구에서 명기가 가장 긴 24/0(명기/암기)에서 생육이 유의적으로 우수한 경향을 보였으나 잎끝마름 발생률이 높고 엽록소형광 값이 낮게 나타났으며, 전기사용량을 고려한 경제적인 측면에서 16/8(명기/암기)의 광주기 처리와 생육이 비교적 우수하였던 RW 광질을 사용한다면 씀바귀의 생산량을 높일 수 있을 것이라 판단된다. 향후 광주기와 광질에 따른 씀바귀의 주근 발생에 관련된 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
Collier and Tibbits(1982)의 연구에서 암기 동안의 근압이 잎의 칼슘함량을 증가시켜 잎끝마름 발생을 감소시킬 수 있다고 보고하였다. 그러므로 24/0(명기/암기)에서 잎끝마름 발생율이 가장 높았던 것은 암기가 없었기 때문이며, 식물체의 건강한 생육을 위해 암기가 중요한 요인이라고 판단된다.
씀바귀의 엽록소 값은 생육 후반으로 갈수록 증가하는 경향을 보였으며, 16/8(명기/암기) 광주기 처리구에서 가장 높은 엽록소 값을 나타냈고, 광질 처리에서는 유의적인 차이는 없었다. 본 결과는 씀바귀 재배시 엽록소 값을 증가시키기 위해서는 16/8(명기/암기) 광주기가 적절하며, 8시간 이하의 명기에서는 엽록소 값이 현저히 떨어진다는 것을 보여준다.

후속연구

71%로 RB LED에서 보다 낮아 국화의 결과에서와 같이 씀바귀의 뿌리 신장에 효과적인 것으로 판단된다(Tables 1 and 2). 또한 씀바귀 뿌리에서의 주근 생육은 광질처리에 영향을 받지 않고 24/0(명기/암기)의 광주기 처리에서만 발생하였는데(data notshown), 향후 보다 세밀한 광질과 광주기의 범위를 적용한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단되었다.
(2003)은 식물이 광에 노출되는 시간이 증가할수록 광합성에 더욱 영향을 준다고 밝혀 본 연구에서 씀바귀는 명기가 길수록 광합성 시간이 길어져 생육 증진을 위한 동화산물의 합성이 늘어났다고 판단되어, 광주기가 씀바귀의 생육 조절에 배제할 수 없는 요인이라는 것을 알 수 있었다. 또한, 뿌리신장은 적색광의 영향을 받았으며, 씀바귀 뿌리에서 주근의 발달을 위해서 세밀한 광질과 광주기의 범위를 적용한 추가적인 연구가 필요하다. 생체중과 건물중은 RW 광질 처리에서 높게 나타났고, 엽면적과 엽수는 청색광에 의해서 저해되었다.
결과적으로 씀바귀 재배를 위한 밀폐형 식물공장 시스템내의 광질과 광주기에 대한 연구에서 명기가 가장 긴 24/0(명기/암기)에서 생육이 유의적으로 우수한 경향을 보였으나 잎끝마름 발생률이 높고 엽록소형광 값이 낮게 나타났으며, 전기사용량을 고려한 경제적인 측면에서 16/8(명기/암기)의 광주기 처리와 생육이 비교적 우수하였던 RW 광질을 사용한다면 씀바귀의 생산량을 높일 수 있을 것이라 판단된다. 향후 광주기와 광질에 따른 씀바귀의 주근 발생에 관련된 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물생산시스템이란?	식물생산시스템이란 작물을 시설 내에서 광, 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소 등의 외부환경에 관계없이 연속적으로 생산하는 첨단기술이 융합된 시스템이며, 넓은 의미로는 태양광이용형 온실, 좁은 의미로는 밀폐형 인공제어 식물생산 시스템으로 정의할 수 있다(Masamoto, 2007). 식물생산시스템은 노지에서 제어하기 어려운 기상 및 지하부 환경을 작물의 효율적인 생육과 기능성물질의 증진을 위하여 과학적으로 관리하고 생산하는 고부가가치 작물 생산시스템이다(Park et al.
	식물생산시스템이 사용되는 환경은?	, 2013). 이러한 특성으로 작물을 생산하기 어려운 환경인 극지나 사막에 설치되어 이용되고 있으며, 식물생산시스템 내부의 환경조절을 위한 인공광 제어(광원, 광질, 일장, 광도 등), 기상환경제어(냉방 및 난방, 이산화탄소 시비, 습도 등), 양액 공급, 재식 간격에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다(Son, 1997).
	휴대형 분광 복사계로 측정한 RBW와 RW 그리고 RB LED의 광질 분포는 어디서 가장 높게 나타났는가?	휴대형 분광 복사계로 측정한 RBW와 RW 그리고 RB LED의 광질 분포는 청색광과 적색광 영역을 포함한 400-700nm 범위에서 나타났다. 세 광질 모두 청색광을 나타내는 400-500nm 범위에서 가장 높게 나타났으며, 500-600nm 범위에서 가장 낮게 나타났으나 백색광의 비율이 가장 높은 RW는 500-600nm 범위가 다른 광질보다 높게 나타났다(Fig. 2).

참고문헌 (25)

Calatayud, A., D. Roca, and P.F. Martinez. 2006. Spatial-temporal variations in rose leaves under water stress conditions studied by chlorophyll fluorescence imaging. Plant Physiol. Biochem. 44:564-573.

상세보기
Chatterton, N.J. and J.E. Silvius. 1979. Photosynthate partitioning into starch in soybean leaves I. Effect of photoperiod versus photosynthetic period duration. Plant Physiol. 64:749-753.

상세보기
Choi, Y.H., J.K. Kwon, J.H. Lee, N.J. Kang, M.W. Cho, and J.S. Kang. 2004. Effect of night and daytime temperatures on growth and yield of paprika 'Fiesta' and 'Jubilee'. J. Bio-Envrion. Control 13:226-232.
Collier, G.F. and T.W. Tibbitts. 1982. Tipburn of lettuce. Hortic. Rev. 4:49-65.
Demmig, B and O. Bjorkman. 1987. Comparison of the effect of excessive light on chlorophyll fluorescence (77 K) and photon yield of O2 evolution in leaves of higher plants. Planta 171:171-184.

상세보기
Dougher, T.A. and B. Bugbee. 2004. Long-term blue light effects on the histology of lettuce and soybean leaves and stems. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 129:467-472.

상세보기
Genty, B., J.M. Briantais, and N.R. Baker. 1989. The relationship between the quantum yield of photosynthetic electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence. Biochim. Biophys. Acta 990:87-92.

상세보기
Goto, E. and T. Takakura. 2003. Reduction of lettuce tipburn by shortening day/night cycle. J. Agric. Meteorol. 59:219-225.

상세보기
Hayashi, M., T. Kokai, M. Tateno, K. Fujiwara, and Y. Kitaya. 1993. Effect of the lighting cycle on the growth and morphology of potato plantlets in vitro under photomixotrophic culture conditions. Environ. Control Biol. 31:169-175.

상세보기
Heo, J.W., Y.B. Lee, D.B. Lee, and C.H. Chun. 2009. Light quality affects growth, net photosynthetic rate, and ethylene production of ageratum, African marigold, and salvia seedling. Korean J. Hortic. Sci. Technol. 27:189-193.
Im, J.U., Y.C. Yoon, K.W. Soe, K.H. Kim, A.K. Moon, and H.T. Kim. 2013. Effect of LED light wavelength on chrysanthemum growth. Protected Hortic. Plant Fac. 1:49-54.
Ishii, M., T. Ito, T. Maruo, K. Suzuki, and K. Matsuo. 1995. Plant growth and physiological characters of lettuce plant grown under artificial light of different irradiating cycles. Environ. Control Biol. 33:143-149.

상세보기
Johkan, M., K. Shoji, F. Goto, S. Hashida, and T. Yoshihara. 2010. Blue light emitting diode light irradiation of seedlings improves seedling quality and growth after transplanting in red leaf lettuce. HortScience 45:1809-1814.

상세보기
Lee, J.S. and Y.H. Kim. 2014. Growth and anthocyanins of lettuce grown under red or blue light-emitting diodes with distinct peak wavelength. Korean J. Hortic. Sci. Technol. 32:330-339.

원문보기 상세보기
Long, S.P., S. Humphries, and P.G. Ealkowski. 1994. Photoinhibition of photosynthesis in nature. Annu. Rev. Plant Biol. 45:633-662.

상세보기
Masamoto, T. 2007. Plant Factory. Ohmsha and World Science, Chiyoda-ku, Tokyo.
Ohashi-Kaneko, K., M. Takase, N. Kon, K. Fujiwara, and K. Kurata. 2007. Effect of light quality on growth and vegetable quality in leaf lettuce, spinach and komatsuna. Environ. Control Biol. 45:189-198.

상세보기
Park, J.E., Y.G. Park, B.R. Jeong, and S.J. Hwang. 2013. Growth of lettuce in closed-type plant production system as affected by light intensity and photoperiod under influence of white LED light. Protected Hortic. Plant Fac. 3:228-233.
Qin, L., S. Guo, W. Ai, and Y. Tang. 2008. Selection of candidate salad vegetables for controlled ecological life support system. Adv. Space Res. 41:768-772.

상세보기
Schreiber, U. and W. Bilger. 1993. Progress in chlorophyll fluorescence research: major developments during the past years in retrospect, p. 151-173. In: H.D. Behnke, U. Lfittge, K. Esser, J.W. Kadereit, and M. Runge (eds.). Progress in botany/Fortschritte der Botanik. Springer, Berlin Heidelberg N.Y.
Seo, J.T. 2011. Review of wild herbs and vegetables industry in Korea. Food Preservation Processing Ind. Korean Soc. Food Preservation 10:3-8.
Shin, Y.S., M.J. Lee, E.S. Lee, J.H. Ahn, J.H. Lim, H.J. Kim, H.W. Park, Y.G. Um, S.D. Park, and J.H. Chai. 2012. Effect of LEDs (Light Emitting Diodes) irradiation on growth and mineral absorption of lettuce (Lactuca sativa L. 'Lollo Rosa'). J. Bio-Environ. Control 21:180-185.
Sicora, C., M. Zoltan, and V. Imre. 2003. The interaction of visible and UV-B light during photodamage and repair of photosystem II. Photosynth. Res. 75:127-137.
Son, J.E. 1997. Development of plant factory in Korean agriculture. Hortic. World 2:10-11.
Sonneveld, C. and N. Straver. 1994. Nutrient solutions for vegetables and flower grow in water on substrates. 8th ed. Proefstation voor tuinbouw onder glas te Naaldiwjk. no. 8, Holland. p. 45.

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