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코이어 배지 이용 토마토 장기 수경재배시 급액 EC가 근권부 무기이온과 생육에 미치는 영향
최경이(Gyeong Lee Choi),여경환(Kyung Hwan Yeo),최수현(Su Hyun Choi),정호정(Ho Jeong Jeong),강남준(Nam Jun Kang),최효길(Hyo Gil Choi) (사)한국생물환경조절학회 2017 생물환경조절학회지 Vol.26 No.4
수경재배에서는 제한된 근권에서 작물의 양수분 흡수특성을 고려하여 양액을 공급하여 재배하고 있지만 작물의 무기이온 흡수는 기상조건이나 작물의 생장에 의해 이온간 흡수비율이 달라지므로 근권내 이온의 균형이 깨지기 쉽다. 그런데 최근에는 토마토 재배에는 무기배지인 암면을 대체하여 코이어 배지가 주로 이용되고 있는데 코이어 배지를 이용한 장기재배에서 양액의 공급이 근권과 생육에 미치는 영향에 관한 연구는 거의 없다. 따라서 본 시험에서는 코이어를 이용한 토마토 장기 수경재배에 급액의 EC농도가 근권의 무기이온과 생육에 미치는 영향을 구명하고자 하였다. 칩과 더스트가 5:5로 혼합된 코이어 배지를 이용하였으며, 급액의 EC를 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 dS·m<SUP>-1</SUP> 로 달리 공급하였다. 급액 EC가 낮은 1.0dS·m<SUP>-1</SUP>, 1.5dS·m<SUP>-1</SUP> 처리구에서는 NO₃-N, P, Ca, Mg 이온이 초기에 급액농도 보다 배액의 농도가 낮았다. 그러나 P를 제외한 모든 이온이 EC 2.0dS·m<SUP>-1</SUP> 농도 보다 농도로 급액한 것은 배지내 농도가 매우 높아졌다. 배액에 특히 높아지는 이온은 S와 Mg였다. 평균 과중은 3화방까지는 EC 1.0dS·m<SUP>-1</SUP>, 1.5dS·m<SUP>-1</SUP>간에 큰 차이가 없었으나 이후로는 급액의 EC가 높을수록 과중이 작았다. 6화방까지 수확 과수와 수량이 1.5dS·m<SUP>-1</SUP>가 가장 많았으나 재배기간이 경과할수록 고농도 급액구의 수량이 감소하였다. 배꼽썩음과는 생육초기에는 주로 EC 3.0dS·m<SUP>-1</SUP> 처리에서만 발생하였으나 일사량이 증가하면서 모든 처리에서 발생하였다. 발생율은 EC 3.0dS·m<SUP>-1</SUP> 처리구가 높고, 더 낮은 농도 처리에서는 발생율의 차이가 없었다. In hydroponics, the nutrient solution is supplied considering the water and nutrient uptake characteristics of crops. However, as the ionic uptake characteristics are changed as a result of the weather conditions or the growth response of the crops, the root zone can not be maintained in optimal condition. In addition, the coir substrate has been used mainly for the tomato cultivation in place of the inorganic substrate, there are few studies on long-term cultivation using coir substrate. Therefore, this study was conducted to investigate the effect of EC level of irrigation solution on tomato growth and inorganic ions of root zone in soilless culture using coir. Coir substrate mixed with 5 : 5 chip and dust was used. EC level of irrigation solution was 1.0, 1.5, 2.0, and 3.0 dS·m<SUP>-1</SUP>. At the initial stage, NO₃- N, P, Ca and Mg in the drainage were lower than the irrigation level at 1.0 and 1.5 dS·m<SUP>-1</SUP>. However, EC 2.0 dS·m<SUP>-1</SUP> or higher, all the ions except P were highly concentrated in the drainage. The average fruit weight was not significantly different between 1.0 and 1.5 dS·m<SUP>-1</SUP> until 3th cluster, but from the next cluster, the higher the EC level, the smaller the weight. The number of fruit and yield to 6th cluster was the highest at 1.5dS·m<SUP>-1</SUP>. From the next cluster, The yield was decreased with the higher EC level. At the early stage of growth, BER occurred only in EC 3.0 dS·m<SUP>-1</SUP>, but increased in all treatments with increasing irradiation. The incidence rate of EC 3.0 dS·m<SUP>-1</SUP> was higher than that of the lower EC level treatment.
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.