Abstract
The nitrate ($NO_3{^-}$) accumulation of hydroponically grown leafy vegetables may increase in the condition of a closed-type plant production system with low light intensity due to low activity of enzymes involved in nitrogen assimilation and the use of $NO_3-N$ as major nitrogen source. The objective of this study is to investigate the effects of light intensities, nutrient solution compositions and the time of nutrient solution removal before harvest on nitrate contents of hydroponically-grown lettuces in a closed plant production system. The reduction of nitrate contents in leafy lettuces 'Cheongchima' was higher in the treatments of 'TW' (nutrient solution removal) and '$(NH_4)_2CO_3$' (use of ammonium carbonate as nitrogen source) than those in other treatments, which significantly lowered fresh weight and leaf area of the plants. In the light intensity of $100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, the nitrate content was effectively reduced without causing any growth retardation, by substitution of the nutrient solution composition that $NO_3-N$ was removed ('$NO_3-N$ removal' treatment) or the half strength of standard nutrient solution was applied ('1/2 S' treatment), for 7days before harvest. The effects of light intensity and the time of nutrient solution removal before harvest on growth and nitrate contents in leafy lettuces were investigated. The nitrate contents in leaves under the light condition of $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ before nutrient solution removal were lower than those of 100 or $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$. The removal of nutrient solution for 7 days before harvest quickly reduced the amount of nitrates in leaves in all the light intensities with a greater degree under the $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ of light condition, while the 7 days-removal with both 200 and $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ of light conditions caused decrease in 16~31% of leaf area and 20~35% of fresh weight, compared to the 3 days-removal treatment. The nitrate contents were greatly reduced from 3,018 to 1,035 in $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, and 2,021 to 480 ppm in the light condition of $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, with the nutrient solution removal for 3 days before harvest, without causing any deterioration in growth and product quality. The vitamin C contents in leaves were higher in the treatment of nutrient solution removal for both 3 and 5 days before harvest with the light condition of $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ than those in the light condition of 100 or $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$.
쌈채소 수경재배 시 문제가 되는 체내 질산염 함량을 효과적으로 저감시키기 위해 폐쇄형 생산시스템에서 1) 저광도($100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$내외) 조건에서의 수확 7일 전 양액조성 방법과 2) 질산염 저감을 위한 적정 광도 및 수확 전 적정 양액결제시기를 구명하기 위해 수행하였다. 청치마상추에서 수확 7일 전 양액조성 방법 중 양액결제(양액공급 중단) 처리와 양액내 질소 공급원으로 탄산암모늄[$(NH_4)_2CO_3$]을 사용한 처리는 처리기간 동안 체내 질산염 함량을 감소시켰으나, 생체중, 엽면적 등의 생육량도 감소되었다. 하지만 $100{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$조건에서 수확 7일전 양액내 $NO_3-N$ 비료를 결제하여 조성하거나 배양액 농도를 1/2배액으로 낮추어 공급함으로써 외적품질 및 생육량의 저하없이 질산염 함량은 감소되었다. 또한 수확 전 양액결제시기 및 적정 광도를 구명하기 위해 실험을 수행한 결과, 100, 200, 및 $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 3수준의 광조건 모두 수확 7일 전 양액결제시에 체내 질산염이 가장 낮게 나타났으며, 특히 $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광도와 수확 7일 전 양액결제 처리시 식물체내 질산염의 빠른 저감효과를 볼 수 있었으나 생육량의 감소를 가져왔다. 수확 3일 전 양액결제 처리에 의해 $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 광도에서 체내 질산염 함량은 2,021ppm에서 480ppm로, $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 광도에서 3,018ppm에서 1,035ppm로 감소되었으며, 외적 품질의 저하 없이 생육량이 높으면서 동시에 짧은 시간 동안 식물체내 질산염의 저감 효과를 볼 수 있었다. 수확 7일 전 양액결제 처리는 체내 질산염의 저감효과가 컸던 반면 엽중, 엽면적 등의 생육 감소를 가져왔는데, 200과 $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광조건에서 수확7일 전 양액결제시 수확 3일 전 양액결제보다 엽중은 20~35%, 엽면적은 16~31% 낮은 값을 나타내었다. 광도 및 양액결제시기에 따른 비타민 C 함량을 분석한 결과 100, 200보다 $300{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ 에서 수확 3일과 5일전 양액결제 처리시 비타민 C 함량이 가장 높게 나타났다.
