Effect of Bacterial Population from Rhizosphere of Various Foliage Plants on Removal of Indoor Volatile Organic Compounds

Se-Chul Chun(천세철),Mung Hwa Yoo(류명화),Young Sook Moon(문영숙),Mi Ho Shin(신미호),Ki-Cheol Son(손기철),Ill-Min Chung(정일민),Stanley J. Kays 한국원예학회 2010 원예과학기술지 Vol.28 No.3

실내식물 9종의 근권부 하이드볼 배지에서 배양된 세균집단이 공기중 벤젠과 같은 휘발성 유기화합물의 제거효과에 미치는 영향이 조사되었다. 여러 식물 근권부의 배양토에서 배양된 세균 집단은 벤젠을 제거할 수 있었는데, Spathiphyllum wallisii Regel, Pachira aquatica, Ficus elastica, Dieffenbachia sp. ‘arrianne’Hort., Chamaedorea elegans 식물들은 벤젠의 초기농도를 1.000으로 기준하였을 때, 세균 집단이 전혀 없는 배지의 대조구 초기 농도 대비 잔류율이 0.596이었으나 상기 언급한 식물들은 0.741-1.000으로서 벤젠의 농도를 현저히 감소시켰다(LSD, P=0.05). 이와 같은 경향은 식물의 종류에 따라 차이는 있었지만 톨루엔의 경우에도 비슷하게 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 P. aquatic 근권부의 배양토로부터 배양된 세균 집단을 P. aquatica, F. elastica, S. podophyllum에 접종하였을 때 접종하지 않은 식물들에 비하여 벤젠과 톨루엔을 현저히 제거하는 효과가 나타나, 근권부의 미생물 집단을 이용하여 공기 중 휘발성 유기화합물(VOC)을 제거할 수 있음을 보여 주었다. Total bacterial populations were cultured from the Hydroball cultivation media in the rhizospheres of 9 different plants including Hedera helix L. and Dracaena deremensis cv. Warneckii Compacta, etc. These cultured bacterial populations were studied to test if the bacterial populations in the plant growing pots may play a role on removal of volatile organic compounds (VOCs) such as benzene and toluene in the air. To meet this objective, first, we tested the possibility of removal of VOCs by the cultured total bacteria alone. The residual rates of benzene by the inoculation of total bacterial populations from the different plant growth media were significantly different, ranging from 0.741-1.000 of Spathiphyllum wallisii ‘Regal’, Pachira aquatica, Ficus elastica, Dieffenbachia sp. ‘Marrianne’ Hort., Chamaedorea elegans, compared to the control with residual rate of 0.596 (LSD, P=0.05). This trend was also similar with toluene, depending on different plants. Based on these results, we inoculated the bacterial population cultured from P. aquatica into the plant-growing pots of P. aquatica, F. elastica, and S. podophyllum inside the chamber followed by the VOCs injection. The inoculated bacteria had significant effect on the removal of benzene and toluene, compared to the removal efficacy by the plants without inoculation, indicating that microbes in the rhizosphere could play a significant role on the removal of VOCs along with plants.

친환경 도시농업을 위한 커피박 퇴비 시용 농도에 따른 ‘고소미봄동’의 생육 특성

안진희(Jinhee An),류명화(Mung Hwa Yoo),최은영(Eun Young Choi) 한국원예학회 2018 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2018 No.5

실내 환경 개선을 위한 광도, 이산화탄소 농도 및 배지 종류에 따른 실내 관엽식물들의 광합성 반응

박신애(Sin-Ae Park),김민지(Min-Gi Kim),류명화(Mung-Hwa Yoo),오명민(Myung-Min Oh),손기철(Ki-Cheol Son) (사)한국생물환경조절학회 2010 생물환경조절학회지 Vol.19 No.4

본 연구는 관엽식물 4종을 배지종류, 광도 및 이산화탄소 농도를 달리하여 식물의 광합성 반응을 조사하고, 그 결과에 기초하여 실내환경 조절에 효율적인 식물을 선정하고자 실시하였다. 식물재료로는 싱고니움, 디펜바키아, 쉐프렐라 홍콩, 드라세나를 사용하였으며, 성분과 성질이 다른 두 배지(peatmoss, hydroball)에 각각 재배하였다. 광도는 PPFD 0, 30, 50, 80, 100, 200, 400, 600μ㏖ㆍm?²ㆍs?¹의 수준으로 조절하고, 이산화탄소 농도는 0, 50, 100, 200, 400, 700, 1000, 1500μ㏖CO₂의 수준으로 처리하였다. 광도 및 엽육내 CO₂ 농도변화에 따른 관엽식물의 광합성 반응을 조사한 결과, 약광에서의 광합성 능력을 나타내는 순양자수율은 쉐프렐라 홍콩과 디펜바키아에서 높게 나타났으며, 두 실내식물은 고농도의 이산화탄소 환경에서도 다른 두 식물에 비해 높은 광합성율을 기록했다. 드라세나 와네키는 두 조건 모두에서 가장 낮은 광합성 효율을 보였다. 두 배지 처리에 따라서는 각각의 관엽식물에서 엇갈린 광합성 반응이 관찰되었다. 쉐프렐라 홍콩은 피트모스 배지에서 광과 이산화탄소 증가에 따라 하이드로볼 배지에 비해 높은 광합성 속도를 보였지만, 디펜바키아는 그와는 정반대로 하이드로볼 배지에서 더욱 높은 광합성율을 기록했다. 싱고니움의 경우는 광처리에 의해서는 피트모스 배지에서 높은 광합성율을 보였지만 이산화탄소 처리에서는 배 지간 차이가 없었다. 가장 낮은 광합성 효율을 보인 드라세나 와네키는 광에 의한 배지간 차이가 없었으며, 이산화탄소 증가시에는 피트모스에서 다소 높은 광합성율을 보였다. 따라서 실험한 4가지 관엽식물 중 광합성 효율이 가장 높았던 쉐프렐라 홍콩이나 하이드로볼 배지에서 높은 효율을 보인 디펜바키아가 실내 공기정화 및 실내 환경조절에 적합할 것으로 판단된다. This study was performed to investigate photosynthetic responses of 4 foliage plants in relation to light intensity, carbon dioxide concentration, and media, and to select efficient plants for the indoor environment control based on the results. Four foliage plants used in this study included Syngonium podophyllum, Schefflera arboricola cv. Hong Kong, Dieffenbachia amoena, and Dracaena deremensis cv. Warneckii Compacta. The plants cultivated in two different growth media, peatmoss and hydroball, and subjected to various light intensities (0, 30, 50, 80, 100, 200, 400, and 600 μ㏖ㆍm?²ㆍs?¹ PPFD) and CO₂ levels (0, 50, 100, 200, 400, 700, 1000, and 1500 μ㏖CO₂ㆍ㏖?¹). As a result of the photosynthetic rate of foliage plants according to change of light intensity and CO₂ levels, Schefflera arboricola and Dieffenbachia amoena showed high apparent quantum yield, which stands for the photosynthetic rate under low light intensity, and both plants also recorded higher photosynthetic rate under high CO₂ concentration compared to the other two indoor plants. Dracaena deremensis showed the lowest photosynthetic rate under the low light intensity or high CO₂ concentration. There were inconsistent results in photosynthetic rate of foliage plants grown in peatmoss or hydroball. Higher photosynthetic rate was observed in Schefflera arboricola with peatmoss rather than hydroball as light and CO₂ concentration increased. However, hydroball had a positive effect on Dieffenbachia amoena in terms of photosynthetic rate. In case of Syngonium podophyllum, peatmoss induced higher photosynthetic rate according to increased light intensity, but there was no effect of media on the rate under various CO₂ treatements. In contrast, media did not affect to photosynthetic efficiency of Dracaena deremensis subjected to various light intensities and the rate of Dracaena deremensis with peatmoss was a little high when CO₂ concentration increased. In conclusion, potential plants for the indoor air pulification and environ-mental control were Schefflera arboricola and Dieffenbachia amoena because they showed high photosynthetic rate under typical indoor conditions, low light intensity and high CO₂ concentration.

다섯가지 관엽식물의 광합성에 의한 실내 이산화탄소 제거능력 비교

박신애(Sin-Ae Park),김민지(Min-Gi Kim),류명화(Mung-Hwa Yoo),오명민(Myung-Min Oh),손기철(Ki-Cheol Son) 한국원예학회 2010 원예과학기술지 Vol.28 No.5

본 연구는 실내 관엽식물들의 실내 이산화탄소 제거능을 규명하기 위해서 수행되었다. 본 실험에서는 5종의 관엽식물인 헤데라(Hedera helix L.), 벤자민 고무나무(Ficus benjamina L.), 파키라(Pachira aquatica), 테이블 야자(Chamaedorea elegans), 인도 고무나무(Ficus elastica)를 사용하였다. 피트모스 배지와 하이드로볼 배지에 이식된 식물을 각각 밀폐 동화상에 넣고, 이산화탄소 500ppm 또는 1,000ppm을 주입하고, 광도는 50과 200μ㏖ · m?² · s?¹ 두 수준으로 하여, 주간과 야간의 이산화탄소 변화량을 1시간 동안 측정하였다. 또한, 측정된 이산화탄소의 변화량을 광합성속도(μ㏖CO₂ · m?² · s?¹)로 산출하였다. 주간에 모든 품종의 식물들이 밀폐 동화상 안의 이산화탄소를 흡수하였다. 파키라(Pachira aquatica)와 인도 고무나무(Ficus elastica)가 이산화탄소 제거에 효과적이었다. 초기 주입된 이산화탄소 농도가 500ppm일 때보다 1000ppm일때, 광도가 50μ㏖ · m?² · s?¹일 때보다 200μ㏖ · m?² · s?¹일 때 이산화탄소 흡수량이 크며, 광합성률이 높은 것으로 나타났다. 식물별로 광합성률을 비교해 보면, 파키라(Pachira aquatica), 헤데라(Hedera helix L.), 인도 고무나무(Ficus elastica)와 같이 엽면적이 넓은 식물들이 상대적으로 엽면적이 작은 테이블 야자(Chamaedorea elegans)와 벤자민 고무나무(Ficus benjamina L.)와 같은 식물들보다 높은 광합성률을 나타내었다. 또한 모든 품종에서 주간에 흡수된 이산화탄소량에 비해 야간에 식물의 호흡에 의해서 방출되는 이산화탄소량은 매우 적은 것으로 나타났다. 한편, 배지 종류에 따라 이산화탄소 흡수량과 광합성률에서 차이는 크게 나타나지 않았다. 결론적으로, 이 실험을 통해서 관엽식물을 이용하여 실내 오염물질인 이산화탄소를 제거할 수 있으며, 주간에 식물이 광합성 잘 할 수 있는 환경을 조성해 주거나, 부피가 크고 실내와 같은 저광 조건에서 활발한 광합성이 가능한 식물을 선택함으로써 이산화탄소 제거를 극대화시킬 수 있을 것이다. This study was conducted to determine the effects of foliage plants on reducing indoor carbon dioxide (CO₂). Five foliage plants such as Hedera helix L., Ficus benjamina L., Pachira aquatica, Chamaedorea elegans, and Ficus elastica were selected and cultivated in two different growth medium (peatmoss and hydroball). Each plant was placed in an airtight chamber and then treated with the combinations of two different CO₂ concentrations (500 or 1,000 ppm) and two different light intensities (50 or 200 μ㏖ · m?² · s?¹). The change of CO₂ concentration (ppm) in the airtight chamber during day and night was measured and then converted into the photosynthetic rate (μmol CO₂ · m?² · s?¹). As the results, each foliage plant reduced CO₂ level in the airtight chamber for one hour by photosynthesis. Pachira aquatica and Ficus elastica absorbed CO₂ more effectively compared to the other plants. The plants exposed to higher CO₂ concentration (1,000 ppm) and higher light intensity (200 μ㏖ · m?² · s?¹) showed more effective CO₂ elimination rate and photosynthetic rate. The plants that have wide leaves and big leaf areas such as Pachira aquatica, Hedera helix L., and Ficus elastica showed higher photosynthetic rate than the other plants that have smaller leaves. Released CO₂ concentration by respiration of the plants during the night was very low compared to the absorbed CO₂ concentration by photosynthesis during the day. There was no significant difference between peatmoss and hydroball medium on reducing CO₂ concentration and increasing photosynthetic rate. In conclusion, this study suggested that foliage plants can effectively eliminate indoor CO₂. Optimum environmental control in relation to photosyntheis and usage of right indoor foliage plants having lots of leaves and showing active photosynthesis even under low light intensity like indoor light condition would be required to increase the elimination capacity of indoor CO₂.

실내 환경 개선에 적합한 식물 선발을 위한 온도, 광도, 이산화탄소 농도에 따른 관엽식물들의 생리적 반응

박신애(Sin-Ae Park),김민지(Min-Gi Kim),류명화(Mung-Hwa Yoo),오명민(Myung-Min Oh),손기철(Ki-Cheol Son) 한국원예학회 2010 원예과학기술지 Vol.28 No.6

본 연구는 관엽식물 8종을 선정하여 온도, 광도, 이산화탄소 농도에 따른 식물의 광합성률을 포함한 생리반응을 살펴보고, 그에 따른 실내 환경 개선에 효과적인 식물을 구명하고자 실시하였다. 식물재료로는 헤데라, 벤자민 고무나무, 파키라, 스파티필름, 시서스, 디펜바키아, 스킨답서스, 싱고니움을 사용하였으며, 16℃와 22℃ 온도조건하에서 광도는 PPFD 0, 25, 50, 75, 100, 150, 300, 또는 600μ㏖?m<SUP>-2</SUP>?s<SUP>-1</SUP>의 수준으로, 이산화탄소 농도는 0, 50, 100, 200, 400, 700, 또는 1000μ㏖CO₂?㏖<SUP>-1</SUP>의 수준으로 조절하여 휴대용 광합성 측정기(Li-6400, Li Cor, USA)로 관엽식물들의 광합성 효율과 증산율을 측정하였다. 광도, 엽육내 이산화탄소 농도변화, 그리고 온도에 따른 관엽식물들의 광합성 반응은 매우 다양했다. 약광(PPFD 0-100μ㏖?m<SUP>-2</SUP>?s<SUP>-1</SUP>)에서의 광합성 능력을 나타내는 순양자수율은 디펜바키아를 제외한 대부분의 종에서 높게 나타났으며, 고광(PPFD 200-600μ㏖?m<SUP>-2</SUP>?s<SUP>-1</SUP>)에서는 헤데라, 벤자민 고무나무, 파키라, 스파티필름이 높은 광합성능력을 나타내었다. 이산화탄소를 고정하는 암반응과 관련된 탄소고정효율은 시서스와 싱고니움을 제외한 6종의 관엽식물들에서 비교적 높게 나타났다. 고농도의 이산화탄소에서 광합성률이 높은 식물은 헤데라와 스파티필름이었으며, 22℃에서 자란 벤자민 고무나무와 파키라도 높은 광합성률을 보였다. 한편, 헤데라, 스파티필름은 증산율도 높게 나타났다. 따라서 저광, 고농도의 이산화탄소, 낮은 상대습도가 특징인 일반 가정이나 사무실 같은 실내 환경을 고려했을 때 헤데라, 벤자민 고무나무, 파키라, 스파티필름등을 이용하는 것이 실내 환경 개선에 효과적이라고 판단되었다. This study was conducted to select efficient foliage plants for improving indoor environment conditions through the investigation of physiological responses including photosynthetic rate according to temperature, light intensity, and CO₂ level. Eight popular foliage plants used in this study were Hedera helix L., Cissus rhombifolia Vahl, Ficus benjamina L. ‘Hawaii’, Syngonium podophyllum Schott ‘Albo-Virens’, Dieffenbachia sp. ‘Marrianne’, Pachira aquatica Aubl., Spathiphyllum wallisii Regel, and Scindapsus aureus Engler. Photosynthetic rate and transpiration rate of the plants subjected to various light intensities (0, 25, 50, 75, 100, 150, 300, and 600 μ㏖?m<SUP>-2</SUP>?s<SUP>-1</SUP> PPFD), CO₂ levels (0, 50, 100, 200, 400, 700, and 1,000 μ㏖CO₂?mol<SUP>-1</SUP>), and two different temperatures (16 and 22℃) were measured. In addition, various parameters in relation to photosynthesis were calculated from the measured data. As a result, the patterns of photosynthesis varied among 8 foliage plants according to light intensity, CO₂ level, and temperature. Most foliage plants except Dieffenbachia had high levels of apparent quantum yield, which represents the photosynthetic rate under low light intensity (PPFD 0-100 μ㏖?m<SUP>-2</SUP>?s<SUP>-1</SUP>). Hedera helix, Ficus benjamina, Pachira aquatica, and Spathiphyllum wallisii exposed to high light intensity (PPFD 200-600 μmol?m-2?s-1) showed high levels of photosynthesis. Cissus rhombifolia and Syngonium podophyllum were low in CO₂ fixation efficiency compared to the other 6 foliage indoor plants. Hedera helix and Spathiphyllum wallisii showed high photosynthetic rate under high CO₂ level and vigorous photosynthesis was also observed in Ficus benjamina and Pachira aquatica grown under 22℃. Considering characteristics of indoor environment such as low light, high CO₂ level, and low relative humidity, therefore, Hedera helix, Spathiphyllum wallisii, Ficus benjamina, and Pachira aquatica were efficient indoor foliage plants to improve indoor environmental conditions.