수경재배 상추(Lactuca sativa L.) 육묘용 종이플러그의 암면 대체 성능 평가 = Evaluating Paper Plug Substrates as Alternatives to Rockwool in Hydroponic Lettuce (Lactuca sativa L.) Seedling Production

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 수경재배 상추(Lactuca sativa L.) 육묘에서 암면의 대체재로서 생분해성 종이 기반 플러그(PT)의 생장 동등성과 실용성을 평가하기 위해 수행되었다. 암면은 안정적인 육묘용 배지로 널리 사용되고 있으나 폐기물 처리 비용과 환경 부담이 지속적으로 문제로 제기되면서 생분해성·친환경 배지의 필요성이 증가하고 있다. 두 종류의 상추 품종을 대상으로 PFAL 기반 제어환경에서 암면과 종이 플러그를 사용하여 14일간 재배하였으며, 발아 지표(최종 발아율, MGT, T50, 균일도)와 지상부 및 지하부 생장 특성을 조사하였다. 이들 지표는 이원분산분석과 등가성 검정(TOST, Δ = ±10%)을 통해 분석하였다. 그 결과, 종이 플러그는 암면보다 유의하게 빠른 출아 속도(MGT 및 T50 단축)를 보였으나 주요 생장 지표에서는 두 배지 간 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 대부분의 항목이 본 연구에서 설정한 등가 한계(Δ = ±10%) 범위 내에 포함되어 두 처리 간 기능적 동등성이 확인되었다. 또한 종이 플러그는 생분해성 재질로서 폐기 비용 절감, 플러그 분리 작업 제거, 환경 부담 감소 등의 실용적 이점을 제공하여 암면 대체재로서의 지속 가능한 적용 가능성을 갖춘 것으로 판단되었다. 이러한 결과는 상추 수경 육묘에서 생산성과 환경 부담을 동시에 고려한 배지 선택을 위한 기초 자료를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study evaluated the growth equivalence and practical feasibility of biodegradable paper-based plugs (PT), produced from recycled paper sludge and biochar, as an alternative to rockwool (RW) for hydroponic lettuce (Lactuca sativa L.) seedling production. Although RW is widely used due to its stable physical properties, its non-biodegradable nature and associated disposal costs highlight the need for sustainable alternatives. Two lettuce cultivars were cultivated for 14 days under controlled Plant Factory with Artificial Lighting (PFAL) conditions (150–200 μmol·m⁻²·s⁻¹ PPFD; 22/18℃ day/night) using RW and PT substrates. Emergence dynamics—including final emergence rate, mean germination time (MGT), time to 50% emergence (T₅₀), and emergence uniformity—as well as vegetative growth traits of shoots and roots were measured. Statistical analysis using two-way ANOVA and equivalence testing (TOST, Δ = ±10%) revealed that PT promoted significantly faster emergence, with MGT shortened by approximately 12–15% and T₅₀ reduced by about one day (P < 0.05) compared with RW. Despite these differences in emergence speed, all major growth parameters, including final emergence rate and biomass-related traits, fell within the predefined equivalence margins, confirming functional equivalence between PT and RW during the early seedling stage. As a fully biodegradable substrate, PT can reduce post-use disposal costs, eliminate plug-removal labor, and lower environmental impact without compromising seedling performance. These results demonstrate that paper-based plugs represent a viable and sustainable alternative to rockwool, providing empirical evidence for substrate selection that balances productivity with environmental responsibility in hydroponic lettuce seedling production.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 및 필요성 1
• 2. 선행 연구 검토 9
• 3. 연구 목적 및 가설 15
• Ⅱ. 재료 및 방법 20
• 1. 실험 재료 및 처리구 20
• 2. 재배환경 및 기체환경 간접 관리 27
• 3. 조사 항목 및 분석 방법 35
• 4. 통계 분석 40
• Ⅲ. 결과 44
• 1. 발아 특성 분석 44
• 2. 지상부 생장 특성 50
• 3. 지하부 생장 특성 55
• 4. 통계 검정 및 등가성 분석 62
• Ⅳ. 고찰 65
• 1. 발아 단계의 플러그 효과 및 동등성 해석 65
• 2. 지상부지하부 생장과 정식 활착성 67
• 3. 경제적환경적 지속가능성 평가 71
• 4. 실험적 한계와 향후 연구 방향 73
• Ⅴ. 적요 75