Analysis of Changes in Ion Concentration with Time and Drainage Ratio under EC-based Nutrient Control in Closed-loop Soilless Culture for Sweet Pepper Plants (Capsicum annum L. 'Boogie')

Nutrient uptake by plants and drainage ratio in culture beds can affect ion balance and concentrations of nutrient solutions in electrical conductivity (EC)-based closed-loop soilless culture. This study was conducted to analyze ion concentration changes with time and drainage ratio under EC-based nutrient control in closed-loop soilless culture for sweet pepper plants (Capsicum annum L. 'Boogie'). At first experiment, ion concentrations of the nutrient solution were periodically analysed while collected drainage was being reused by mixing with fresh nutrient solution at a dilution rate of EC $2.2\;dSm^{-1}$. Changes in ion concentrations of $K^+$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $NO_3^-$, $SO_4^{2-}$, and $PO_4^{3-}$ were 1.13, 5.35, 0.92, 0.9, 1.10, $0.19\;meq{\cdot}L^{-1}$, respectively. Ion balance such as $K^+$ : $Ca^{2+}$ and $SO_4^{2-}$ : $NO_3^-$ were mainly affected during the recirculation of nutrient solution. At second experiment, ion concentrations and EC of drainage were compared before and after replenishment under different four drainage ratios of 7%, 16%, 39%, and 51%. Ion ratios of the recirculated nutrient solutions such as $K^+$ : $Ca^{2+}$ for cation and $SO_4^{2-}$ : $NO_3^-$ for anion were investigated. ECs of drainage decreased with increase of drainage ratio and each ion concentration showed the same trends as EC did. Ion balances in drainage with drainage ratio were a little different from each other, but each ratio could be corrected by replenishment process. The ion balance at 7% drainage ratio was closest to initial ratio and followed by 16%, 51%, and 39% in the order. Ion balance such as $K^+$ : $Ca^{2+}$ and $NO_3^-$ : $PO_4^{3-}$ were mainly affected the correction process.

EC 기준 순환식 파프리카 수경재배에서 시간 경과 및 배액율에 따른 이온농도 변화 분석

EC 기준 순환식 양액재배에서 식물의 양분 흡수와 배액율은 재사용 양액 내의 이온 비율과 농도에 영향을 미친다. 본 연구는 파프리카(Capsicum annum L. 'Boogie')의 EC 기준 순환식 양액재배에서 시간과 배액율에 따른 이온 농도의 변화를 분석하기 위해 수행하였다. 첫 번째 실험에서 수집된 배액을 EC $2.2dS{\cdot}m^{-1}$로 조정하고 새로 조성한 양액과 혼합하여 재사용 하고 주기적으로 샘플링 하여 이온의 농도를 분석하였다. 두번째 실험은 7%, 16%, 39%, 51%의 배액율을 적용하고 배액과 배액을 원수로 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합하였을 때의 EC 변화와 이온 농도를 분석하고 비교하였다. 재사용 양액에서의 $K^+$ : $Ca^{2+}$와 $SO_4^{2-}$ : $NO_3^-$와 같은 이온 간의 비율 변화를 조사하였다. 첫번째 실험에서의 이온 농도의 변화 범위는 각각 $K^+$ 1.13, $Ca^{2+}$ 5.35, $Mg^{2+}$ 0.92, $NO_3^-$ 0.9 $SO_4^{2-}$ 1.10, $PO_4^{3-}$ $0.19meq{\cdot}L^{-1}$이었다. 이온 간의 비율 변화는 양이온에서는 주로 $K^+$ : $Ca^{2+}$을 중심으로 음이온에서는 $NO_3^-$ : $SO_4^{2-}$을 중심으로 나타났다. 두 번째 실험에서 배액율에 따른 배액의 배액율이 증가함에 따라 점차 감소하는 경향을 나타냈다. 배액 내 각 이온의 농도도 배액율의 증가에 따른 감소 경향을 보였다. 배액율에 따른 배액 내 이온 간의 비율 변화에는 차이가 없었다. 그러나 배액을 희석하고 새로 조성한 양액과 혼합함에 따라 교정 효과에 차이가 나타났다. 7% 의 배액율이 새 양액의 이온 비율에 가장 근접하였으며, 16%, 51% 39% 순으로 교정되었다. 교정에 따른 이온 비율 변화는 $K^+$ : $Ca^{2+}$와 $NO_3^-$와 $PO_4^{3-}$를 중심으로 나타났다.