Growth of Leaf Lettuce as Affected by Light Quality of LED in Closed-Type Plant Factory System

The objective of this study was to know the growth response and light use efficiency of leaf lettuce (Lactuca sativa L.) 'Yorum Cheongchukmyeon' (green leaf lettuce) and 'Hongyom Jeokchukmyeon' (red leaf lettuce) under different RGB (Red:Green:Blue) ratio in a closed-type plant factory system. The plants were hydroponically cultured with a 12-h photoperiod at $20{\sim}25^{\circ}C$, 60~70% RH and 600~900 ${\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$ $CO_2$. The light treatments were combined in three colors LEDs (red, blue, and white) and RGB ratios (1 : 4 : 5, 5 : 0 : 5, 5 : 2 : 3, 7 : 0 : 3, 7 : 1 : 2, and 8 : 1 : 1), however, as the light intensities of treatments were different. Growth characteristic response in both lettuces were significantly as affected by interaction between cultivar and light quality, when they were grown under different light quality conditions. Plant heights of green and red leaf lettuce were the lowest in 1 : 4 : 5 and 8 : 1 : 1, respectively. The highest length and number of leaf were showed 8 : 1 : 1 and 7 : 0 : 3 for the green and 5 : 2 : 3 and 8 : 1 : 1 for the red, respectively. Shoot dry weights of green and red leaf lettuce were the heaviest in 7 : 0 : 3 and 8 : 1 : 1, respectively. Leaf width and leaf shape index were significant about cultivar and light quality. Leaf widths of green and red leaf lettuce were the largest in 8 : 1 : 1 and 5 : 2 : 3, respectively. Leaf shape index of green and red leaf lettuce were the largest in 1 : 4 : 5 and 1 : 4 : 5, respectively. Shoot fresh weight and light use efficiency were significant about cultivar and light quality. Shoot fresh weights of green and red leaf lettuce were the heaviest in 7 : 0 : 3 and 8 : 1 : 1, respectively. Light use efficiencies of green and red leaf lettuce were the highest in 7 : 0 : 3 and 5 : 0 : 5, respectively. These results suggested that the ratio of RGB was 5~7 : 0~2 : 1~3 to cultivate leaf lettuce in a plant factory system.

완전제어형 식물공장시스템에서 LED 광질에 대한 잎상추의 생육

본 연구는 완전제어형 식물 생산 시스템에서 적색광, 녹색광 및 청색광 비율에 따른 상추의 생육 반응과 광사용효율을 알아보고자 수행되었다. 본 연구에 사용된 상추 품종은 여름청축면상추와 홍염적축면상추였다. 완전제어형 식물공장에서 LED 조명과 12시간 일장으로 박막수경 재배하였다. 재배 온도, 상대습도와 이산화탄소는 각각 $20{\sim}25^{\circ}C$, 60~70%와 $600{\sim}900{\mu}mol{\cdot}mol^{-1}$로 조절하였다. 광 처리는 세가지 LED(적색, 청색과 백색)로 청색광과 녹색광 및 적색광 비율은 1 : 4 : 5, 5 : 0 : 5, 5 : 2 : 3, 7 : 0 : 3, 7 : 1 : 2와 8 : 1 : 1로 처리하였으며, 다만 광량은 처리구마다 달랐다. 다른 광질 하에서 생육할 때, 두 품종의 상추의 생육 특성은 품종과 광질에 의해 유의적인 영향을 받았다. 청축면과 적축면상추의 초장은 각각 1 : 4 : 5과 8 : 1 : 1에서 가장 낮았다. 가장 큰 엽장과 엽수는 청축면상추에서 각각 8 : 1 : 1과 7 : 0 : 3이었으며, 적축면상추는 각각 5 : 2 : 3과 8 : 1 : 1이었다. 엽폭과 엽형지수는 품종과 광질에 따라 유의적인 차이를 보였다. 청축면과 적축면상추의 엽폭은 각각 8 : 1 : 1과 5 : 2 : 3에서 가장 길었다. 청축면과 적축면상추의 엽형지수는 1 : 4 : 5과 1 : 4 : 5에서 가장 높았다. 지상부 생체중과 광사용효율는 품종과 광질에 의해 유의적인 차이를 보였다. 청축면과 적축면상추의 지상부 생체중은 각각 7 : 0 : 3과 8 : 1 : 1에서 가장 무거웠다. 청축면과 적축면 상추의 광사용효율은 각각 7 : 0 : 3과 5 : 0 : 5에서 가장 높았다. 결론적으로, 완전제어형 식물 생산 시스템에서 상추 재배를 위한 적색광과 녹색광 및 청색광 비율은 5~7 : 0~2 : 1~3 비율이 적합하였다.