Photosynthetic characteristics and growth analysis of Angelica gigas according to different hydroponics methods

The aim of this study was to investigate which hydroponic system is the optimum for growth and photosynthetic characteristics of Angelica gigas during experiment. Angelica gigas 'Manchu' were sowed and managed under a growth room chamber. The environmental conditions (temperature $22^{\circ}C/18^{\circ}C$ (day/night), relative humidity 50-70%, photosynthetic photon flux density (PPFD) $120{\pm}6{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$) were maintained for 3 weeks. Forty eight seedlings with 4-5 leaves were transplanted in deep flow technique (DFT), substrate, and spray culture systems [culture bed: 800 (L) ${\times}$ 800 (W) ${\times}$ 400 mm(H)] under $150{\pm}5{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ PPFD provided with fluorescence lamps and cultivated for 11 weeks. At the end of the experiment, fresh and dry weights, leaf lenghth and width, SPAD, root fresh, and dry weights, and root volume of Anglica gigas were measured. Photosynthetic rate of Anglica gigas were measured with portable photosynthesis systems to investigate optimum PPFD, $CO_2$ concentration, and air temperature conditions. Fresh and dry weights of Anglica gigas grown in substrate were significantly greater than DFT-treated, but there were not significant with spray treatment. Leaf photosynthesis of Anglica gigas showed the tendency to sharply increase as PPFD was increased from 50 to $200{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$. Though $CO_2$ saturation point was around $1000-1200{\mu}mol\;mol^{-1}$, increase in air temperature from 16 to $26^{\circ}C$ did not quite affect photosynthesis of Anglica gigas. In conclusion, Anglica gigas may be optimally cultivated with a spray culture system as air temperature, PPFD, and $CO_2$ concentration for environment are controlled at $20{\pm}3^{\circ}C$, $150{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, and around $1000{\mu}mol\;mol^{-1}$ for mass production.

당귀의 광합성 특성과 수경재배 방식에 따른 생장 분석

본 연구는 당귀의 대량생산 시스템에 적합한 재배 방식을 선정하기 위하여 담액경, 배지경, 분무경 재배 시스템에 대한 비교 평가와 당귀의 엽단위 광합성 특성을 분석하여 대량생산 시스템에서의 최적환경 조건 구명을 위하여 수행되었다. 참당귀 '만추'를 파종하여 암상태에서 발아 시킨 후에 기온 $18-22^{\circ}C$, 상대습도 50-70%, PPFD $120{\pm}6{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 조건으로 3주간 육묘하였다. 본엽 4매가 출현하는 시기에 담액경, 배지경, 분무경의 3개의 처리구에 각각 16주씩(총 48주) 이식하였으며 PPFD는 광원 20 cm 아래에서 $150{\pm}6{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, 온도 $20/23{\pm}1^{\circ}C$, 상대습도 50-70% 조건으로 11주간 재배하였다. 11주째에 생육조사를 실시하였으며, 당귀의 환경조건에 대한 광합성 특성을 살펴보고자, $CO_2$농도, 온도, PPFD 값에 따른 광합성특성을 휴대용 광합성 측정기를 이용하여 측정하였다. 배지경재배에서 당귀의 생체중과 건물중이 담액경 재배와 비교하여 유의적인 증가를 나타내었으며, 분무경 재배와는 유의적 차이가 발생되지 않았다. 광합성 특성으로 PPFD 값이 $50-200{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 증가할 때 광합성 값이 급상승하는 경향을 나타내면서 $800-1600{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 사이에서 광포화점이 있을 것으로 추정되었다. $CO_2$ 포화점은 $1000-1200{\mu}mol\;mol^{-1}$에 존재하는 것으로 관찰되었으며, 온도가 $16-26^{\circ}C$로 증가할 때, 실제 광합성 값은 거의 영향을 받지 않았다. 결과적으로 당귀를 수경재배 기술을 이용한 대량 생산 시스템에 도입할 경우 분무경 재배 시스템에 PPFD는 $150{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, $CO_2$ 농도는 약 $1000{\mu}mol\;mol^{-1}$ 이하에서, 온도는 $20{\pm}3^{\circ}C$ 조건에서 광합성 환경을 조성해 주거나 환경제어를 유지하면 당귀 대량생산 시스템의 최적 조건을 구현하여 높은 생산성을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.