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N, K, Ca의 한정된 이온센서 이용을 전제로 한 순환식 수경재배에서 P, Mg의 조절 방법
최경이(Gyeong Lee Choi),여경환(Kyung Hwan Yeo),이한철(Han Cheol Rhee),이성찬(Seong Chan Lee),이중섭(Jung-Sup Lee),강남준(Nam Jun Kang),김학진(Hak Jin Kim),정대현(Dae Hyun Jung) 한국원예학회 2016 원예과학기술지 Vol.34 No.6
일반적인 순환식 수경재배에서는 배액을 원수로 희석하여 EC기준으로 제어하기 때문에 순환되는 배양액은 필연적으로 이온 불균형이 발생한다. 따라서 이 연구는 상용 가능성이 높은일부 이온센서(N, K, Ca)를 이용한다는 전제 하에 작물의 필수원소인 N, P, K, Ca, Mg를 이온 단위로 자동제어 할 수 있을지 검토하고자 수행하였다. 상추를 재료로 배양액 내 이온 흡수량을 2회 조사하여 양분흡수패턴과 흡수된 이온간의 흡수 상관관계를 분석하였다. PO₄는 N과, Ca는 Mg와 비슷한 흡수패턴을 나타났고 센서로 측정 가능한 이온들 중에서 PO₄는 N와 Ca는 Mg간의 상관계수도 가장 높았다. 회귀분석의 결과 도출된 N-PO₄간의 회귀계수는 두 번의 시험의 결과가 1.04와 0.55로 다르게 나타났으나 Ca-Mg는 0.35와 0.40으로 거의 유사한 수치를 나타내었다. 청경채, 장미를 이용하여 상관관계 적합성을 검증하고 더불어 작목확대 가능성을 검토하고자 추가 시험을 수행하였다. 청경채의 N-PO₄, Ca-Mg 이온간의 R2은 모두 0.86과 0.86이었고 장미는 각각 0.87, 0.73으로 이었다. 회귀계수는 청경채는 0.56, 0.24이고 장미는 0.51, 0.16이었다. 종합적으로 판단했을 때 N-PO₄는 상추에서 반복 시험간의 결과 일치하지는 않았음에도 전체적으로는 상추, 청경채, 장미가 회귀계수가 0.55~0.58로 유사하게 나타나 모든 작물에 공통적으로 적용 가능성이 있지만 Ca-Mg는 작물별로 다른 계수가 필요하다고 판단되었다. 순환식 수경재배에서 개별 이온의 실시간 제어를 위하여 센서와 장비 개발에 관한 연구가 지속적으로 이루어지겠지만 단기간에 이온제어가 실용화되기는 어려울 것으로 판단된다. 따라서 이 연구는 먼저 상용화 가능한 센서를 이용하여 상용화가 어려운 이온의 조절은 다른 방법으로 순환식 수경재배에서 꼭 해결되어야 할 과제에 접근하였다는데 의의가 있다. Recycling nutrient solutions in closed hydroponic production systems is usually accompanied by an imbalance of nutrient solutions when concentration is controlled according to electrical conductivity (EC) levels. This study investigated whether it was possible to automatically control the concentrations of five essential elements nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) using only N, K and Ca ion sensors. N, P, K, Ca, and Mg uptake was measured in the nutrient solution, and relationships between absorbed ions were analyzed through twice-repeated experiments in lettuce. Results confirmed that the pattern of PO₄ ion uptake was similar that of N, and the pattern of Mg ion uptake was similar that of Ca. PO₄ ion uptake was most highly correlated with N, and Mg was most highly correlated with Ca. Regression coefficients of N and PO₄ were significantly different at 1.04 and 0.55, respectively, but were similar between Ca and Mg at 0.35 and 0.40, respectively. Additional experiments were conducted to measure nutrient uptake in pak choi and rose plants, both to confirm the results from the first experiment in lettuce, and to assess possible application to other crops. Coefficients of determination both for N and PO₄, and Ca and Mg were considerably high (R² = 0.86) in cultured pak choi, and similar results were observed in cultured rose (R² = 0.87 and 0.73, respectively). Regression coefficients for cultured pak choi were 0.56 and 0.24, respectively, and for rose were 0.51 and 0.16, respectively. Although the results obtained for N and PO₄ were not consistent between the lettuce experiments, N and PO₄ have similar regression coefficients for all crops. No common coefficient was found between Ca and Mg.
코이어 배지 이용 토마토 장기 수경재배시 급액량이 근권부 무기이온에 미치는 영향
최경이(Gyeong Lee Choi),여경환(Kyung Hwan Yeo),최수현(Su Hyun Choi),정호정(Ho Jeong Jeong),김승유(Seung Yu Kim),이성찬(Seong Chan Lee),강남준(Nam Jun Kang) (사)한국생물환경조절학회 2018 생물환경조절학회지 Vol.27 No.1
수경재배에서는 근권내 양분의 집적 정도는 급액의 양과 밀접한 관계를 가지기 때문에 급액의 양(횟수)이 토마토의 생육과 수량에 미치는 영향이 크다. 따라서 본 시험에서는 코이어를 이용한 토마토 장기 수경재배에 급액량이 근권의 무기이온에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 적산일사량을 기준으로 급액량을 조절하였으며 생육시기별로 적산일사량 설정치를 변경하며 급액량을 4수준으로 처리하였다. 처리별 매일의 급액량과 배액량을 조사하였고 배액율을 계산하였다. 급액량이 많을수록 토마토의 수분 흡수량은 증가하는 경향이었다. 그러나 High 처리구는 2월과 3월에 Medium high 처리구에 비하여 수분 흡수가 감소하였다. 월별 평균 급액량과 배액율을 계산하여 배액율이 20-30%되는 급액 구간으로 1월은 120-140J/cm², 2월은 100-120J/cm², 3월은 80-100J/cm², 4월은 70-90J/cm², 5월은 60-75J/cm²로 적정한 범위를 정할 수 있었다. 급액량이 많을수록 이온들의 농도가 낮아서 근권의 양분집적을 상당 부분 방지할 수 있었는데 양분을 흡착하는 코이어 배지의 특성 때문에 배액율이 20-30%인 경우 근권의 무기이온의 농도는 상당히 높았다. 그런데 P와 K는 처리에 관계없이 배액에서 급액농도보다 낮아지는 경우가 발생하였으며, 급액량이 많은 처리에서도 Mg와 S가 가장 잘 집적되는 이온이었다. 일사량이 적은 시기에는 급액량에 따른 배액내 무기이온의 농도는 큰 차이를 나타내지 않았으나, 일사량이 많은 시기에는 급액량이 적을수록 배액의 무기이온의 농도가 높았다. 특히, 3월 이후에는 급액량 조정만으로는 배액의 이온농도 상승을 방지하기 어려워 우선적으로 급액 EC를 낮춰 근권에 양분이 집적되는 것을 막을 필요가 있었다. Also, t-cincreaseisdecreasein order In hydroponics, the accumulation of inorganic ions in the root zone are closely related to the irrigation volume. Therefore, the effects of irrigation volume on the growth and yield of tomatoes are very signigicant. This study was conducted to investigate the effect of irrigation volume on inorganic ions of root zone in hydroponic culture using coir substrate. The irrigation volume was adjusted to 4 levels depending on the integrated solar radiation for each growth period. The drainage ratio was calculated by daily amount of irrigation and drainage. The higher irrigation volume is, drainage ratio and water absorption tended to increase. But, the water absorption in the treatment of high irrigation volume was decreased in February and March compared to the treatment of medium high irrigation volume. By calculating monthly average irrigation volume and the drainage ratio, 120 to 140 J/cm² in January, 100 to 120 J/cm² in February, 80 to 100 J/cm² in March, 70 to 90 J/cm² in April and 60 to 75 J/cm² in May was detected as appropriate irrigation volume ranges which drainage ratio was 20-30%. The higher irrigation volume, the lower the concentration of ions decrease, which could prevent the accumulation of nutrients in the root zone. However, due to the characteristics of the coir substrate that absorbs ions, concentration of ions was significantly high when the drainage ratio was 20-30%. However, concentrations of P and K were sometimes lower in the drainage than that of irrigation water regardless of the treatment. Mg and S were the most highly accumulated ions even in the treatment of high irrigation volume. In low radiation season, there was no difference in the ion concentration in the drainage depending on the irrigation volume. In high radiation season, the lower irrigation volume, resulted to the higher ion concentration in the drainage. After March, it was difficult to prevent the increase of ions concetration in the drainage by only adjusting irrigation volume. Thus, it is necessary to decrease the EC of irrigation solution to prevent the accumulation of nutrients in the root zone.