가시파래의 자연 서식지에서 자연채묘 방법과 실내에서 포자방출에 의한 인공종묘생산 기술을 개발하고, 양성시험에 의한 완전한 양식방법을 개발하여 대량생산 가능성을 조사하였다. 가시파래 자연채묘는 자연 서식지의 사니질로 조성된 해역이 적합하였으며, 하계의 착생밀도는 채묘틀이 지면에서 20cm 높이에 시설하는 것이 높았고, 추계에는 40cm 높이에 시설하는 것이 효과적이었다. 가시파래 인공종묘 생산은 성숙한 모조를 12~24시간 음건하여 포자를 방출하고, 포자액이 들어있는 수조에 채묘망을 넣고 24시간 암흑처리하면 포자 착생률이 높게 나타났다. 가시파래 양성은 수심이 낮고 저질이 니질 또는 사니질로 조성된 해역은 지주식으로 시설하며, 수심이 깊고 유속이 빠른 해역은 부류식으로 시설하는 것이 좋았다. 양성장소는 영양염이 풍부하고 파랑에 의한 엽체의 탈락과 시설물 파손이 적은 해역이 양호하였으며, 광합성률을 높이기 위하여 표층노출식으로 시설하는 것이 생산량이 많았다.
고추는 생식, 김치재료로 우리나라 사람이 가장 많이 식용하는 건강채소로 기능성 물질함량을 높이고자 관심이 고조되고 있다. 본 연구는 항산화 물질향상을 위한 유기농자재의 적정 농도를 구명하고자 P1(대조), P2(고추액비+산야초(4종)+약초(3종)+해초(4종)+스테비아), P3(고추), P4(고추액비+산야초(3종)+약초(3종)+해초(감태, 함초, 지총), 마늘, 쑥) 등 4처리하였다. 시험재료는 고추"전력질주"품종을 이용하여 완주지방에서 2월 19일 파종하였고 5월10일에 인공상토를 이용하여 30 cm 화분에 정식하였다. 농자재 처리에 따른 영양성분 분석은 8월 10일에 적색고추를 수확하여 농업기술실용화 재단에서 분석하였다. 유기농자재 액비처리별 베타카로틴은 P2처리에서 69%정도 높은 경향이었으나 통계적 유의성은 나타나지 않았는데, 개체 간 수분차이가 다르기 때문에 나타난 것이라고 생각되었다. 비타민c, 플라보노이드, 폴리페놀은 큰 차이를 보이지 않았다. 캡사이신, 디캡사이신은 대조구에서 가장 높게 나타났다. 액비처리별 고추 생육특성은 초장, 엽장, 엽폭, 마디수 등은 차이가 나타나지 않았다. 한편, 품종은 다르지만, 베타카로틴 등 항산화물질의 평균함량이 다른 년도에 비하여 상당이 적게 나타났다. 이것은 주로 토양, 온도환경 등이 다르기 때문에 나타난 것이라고 생각되었다. 따라서 유기농자재 액비에 따른 고추 영양성분과 항산화 물질연구는 토양, 온도, 수분, 광합성 등 환경조건의 종합적인 연구가 필요하다고 생각되었다.
본 연구에서는 인공조림된 편백림을 대상으로 식생구조 및 식생천이, 종다양성의 특성을 밝히고자 전남지역의 8곳에 편백림을 대상으로 식생조사를 실시하였다. 이 식생조사 데이터를 활용하여 군집분석 및 서열분석을 실시한 결과 5개 군락으로 단순화되었다. 군락I은 다른 군락에 비해 종다양성지수가 상당히 낮았는데 이는 교목층에 우점한 편백의 수관이 울폐되어 하층식생이 발달하지 않았거나 잡초목(경쟁 자생수종) 제거로 하층식생이 거의 남아있지 않았기 때문이었다. 반면, 군락 II~IV는 하층에 다양한 자생수종이 유입되어 아교목층과 관목층에서 서로 경쟁하여 어느 정도 안정되거나 식생발달 초기라서 종다양성지수가 높은 편이었다. 마지막, 군락 V는 휴양림으로서 이용강도가 높아 식생구조가 단순하였다. 또한, 임상에 유입되는 광합성유효광과 출현종수 종다양성지수 사이에는 정의 상관관계를 보였다. 이러한 편백림의 식생구조 특성은 과거 개벌 이후 묘목심기, 솎아베기, 풀베기 등의 산림시업과 밀접하게 관련된다. 편백림의 산림시업에 의한 교란빈도와 함께 식생천이프로세스 회전시간에 따라 군락별 식생구조와 종다양성은 약간의 차이를 보였지만, 천연림에 비해 편백림은 단순한 식생구조를 보였다. 인공림은 생물다양성이 낮고 생태계 서비스가 취약하기 때문에 공익적 기능을 발휘할 수 있는 인공림으로 전환하는 한 가지 수단으로써 생태적 관리가 필요할 것이다.
This study was conducted for the assessment of the effects of acid rain and soil fertilizers on photosynthetic rate, was content, and contact angle on 5-year seedlings of Japanese red pine (Pinus densiflora Sieb. et Zucc.) leaves. The seedlings were exposed to pH 3.0 (simulated acid rain), pH 6.5 (groung water) and rain (pH around 4.6). The seedlings were also treated with $Ca(OH)_2, Mg(OH)_2, and Ca(OH)_2 + Mg(OH)_2 + C.F.(compound fertilizer)$. Photosynthetic rate, stomatal conductance, was content, contact angle value, and mineral nutrient content of the leaves were measured and the results were as follows: 1. Photosynthetic rate and stomatal conductance of the leaves increased with the increase of pH. Photosynthetic rate and stomatal conductance increased with application of soil fertilizer in the pH 3.0 treatment, but showed no changes in the rain and the pH 6.5. 2. Contact angle value and was content of the leaves did not change with the pH treatment, but increased with the fertilizer treatments. 3. Mineral nutrient contents of the leaves were lowest in the rain treatment and highest in the pH 6.5 treatment. The increase of mineral nutrient contents was observed with the soil fertilizer treatments.
작물의 생육시기별 산성비에 대한 내성과 피해양상을 알기 위하여 벼, 콩, 고추 3개 작물을 영양생장기-수확기 또는 생식생장기-수확기에 pH2.7의 인공산성비를 10mm씩 2일 간격으로 처리한 후 작물의 생육, 수량 및 수량구성요소, 작물의 피해양상, 식물체 중 엽록소, 질소, 황 등을 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 인공산성비에 대한 잎의 가시적 피해는 벼 < 고추 < 콩의 순으로 컸으며, 생식생장기-수확기 처리보다 영양생장기-수확기 처리에서 피해가 더 심했다. 피해증상은 벼는 갈색반점, 콩은 황화현상과 갈색반점, 고추는 작은 갈색반점이나 구멍이 생겼다. 2. 생식생장기에 조사한 벼, 콩, 고추의 엽록소 함량은 모두 pH 2.7 인공산성비의 영양생장기-수확기 처리 < 생식생장기-수확기 처리 < 무처리 순으로 높았으나 광합성 능력은 차이가 없었다. 3. 질소 함량은 벼에서는 인공산성비 처리간에 차이가 없었으나 콩과 고추에서는 영양생장기-수확기 처리에서 생식생장기-수확기 처리 혹은 무처리보다 질소 함량과 흡수량이 많았다. 4. 황 함량은 벼, 콩, 고추에서 모두 차이가 없었으나 흡수량은 벼 와 콩에서는 인공산성비 처리 기간이 길수록 많았다. 5. 벼와 콩의 수량은 pH 2.7 인공산성비의 영향을 받지 않았지만 벼는 영양생장기-수확기 처리에서 임실률, 등숙률, 1,000립중이 감소하였다. 고추는 주당 과실수와 과중의 감소로 수량은 영양생장기-수확기 처리 < 생식생장기-수확기처리 < 무처리 순으로 높았다. 6. 인공산성비를 개화기에 1회 처리할 때 벼는 pH2.3이하에서 영화에 갈색반점이 생기며, 콩과 고추는 각각 pH 1.7 및 2.0에서 꽃잎은 시드나 과실은 생장하였다. 인공산성비의 pH가 2.6에서 1.7까지 낮아질 때 콩은 협당립수가 감소하였으나 벼의 임실률과 고추의 착과율은 영향을 받지 않았다.
인공광을 이용한 보광은 시설재배에서 작물의 정상적인 생육과 수확량을 유지하고 품질 향상을 위하여 사용되는 실용적인 방법이다. 본 연구의 목적은 황 플라스마 램프(SP)와 고압 나트륨 램프(HPS)의 보광이 파프리카의 생육 및 수확량에 미치는 영향을 조사하는 것이다. 생장상에서는 SP 및 HPS를 기본 광원으로, 온실에서는 보광으로 사용하여 작물 생육에 미치는 효과를 비교 분석하였다. 생장상에서는 정식 2 주 후 SP와 HPS 하에서 초장, 엽면적, 줄기 직경, 엽수, 생체중 및 건물중을 매주 측정 하였다. 온실재배에서는 무보광을 대조구로 하였다. 보광은 07:00부터 21:00까지 외부일사 $100W{\cdot}m^{-2}$ 미만일 때 처리되도록 하였다. 보광 처리 후 3주부터 매주 생육량을 측정하였고, 2주 마다 수확하여 과실수와 과실무게를 측정하였다. 생장상에서는 높은 광합성속도로 인하여 SP가 HPS보다 생육이 양호하였고, 온실에서는 보광처리가 대조구보다 수확량이 유의적으로 높았다. 온실에서의 초장, 마디수, 엽장, 생체중, 건물중은 SP와 HPS 간의 유의적인 차이는 없었다. 그러나 수확 시 과실수와 수량은 광합성 증진과 및 과실수의 증가로 인하여 SP에서 많았다. SP는 태양광과 유사한 광 스펙트럼을 보였으나, HPS와 비교하여 높은 PAR과 적색과 원적색 파장의 광양자속의 합이 높았기 때문에 파프리카의 광합성과 수확량을 증가시켰다.
본 연구는 내생균근균 접종이 목본식물의 인공 산성우에 대한 저항성에 미치는 영향을 구명하는데 그 목적이 있다. 아까시나무(Robinia pseudoacacia) 종자를 실험실 내에서 파종한 후, 멸균된 버미큘라이트, 모래, 밭토양을 1:1:1로 혼합한 토양을 담은 1l pot에 건강한 묘목을 이식하였다. 각 pot에 묘목을 이식할 때 분쇄된 뿌리혹과 균근균을 접종하였는데, 뿌리혹은 자연 상태에서 자란 아까시나무림에서 채취한 것을, 내생균근균은 상업용으로 판매하는 Glomus intraradices를 수입하여 사용하였다. pH 2.6, 3.6, 4.6, 5.6 4종류의 인공 산성우는 황산과 질산을 3:1로 혼합하여 만들었다. 각 pot에는 질소와 인을 배제시킨 양료용액과 일정한 pH 수준의 산성우를 각각 180 mm씩 매주 1회씩 50일간 처리하였으며 포트는 온실에 놓아두었다. 실험 종료시 묘목을 굴취하여 엽록소, 무기양료의 함량과 조직의 순광함성량, 건중량, 뿌리의 균근감염율 등을 측정하였다. 균근감염율은 pH 2.6에서 현저히 낮은 수준을 나타냈는데, 이는 극도로 낮은 pH에서 G. intraradices의 활력이 억제됨을 의미한다. 수고생장, 건중량, 뿌리혹 형성, 엽록소 함량, 그리고 순광합성 등은 pH 3.6을 제외한 모든 pH 수준에서 균근감염에 의해 증가하였다. pH 5.6과 4.6에서는 균근균 접종이 뿌리혹 형성을 각각 85%, 45% 증가시켰으나, pH 3.6괴 2.6에서는 균근균 접종이 뿌리혹의 형성을 거의 촉진하지 않았다. 순광합성 량은 모든 pH 수준에서 균근감염에 의해 증가하였다. 조직체 내의 인 함량도 균근감염에 의해 평균 43% 증가하였으며 pH 2.6을 제외하고는 통계적으로 유의하였다. 결론적으로 아까시나무에 대한 균근균 접종은 광합성과 인 함량, 뿌리혹 형성을 증가시킴으로써 생장을 촉진하고, 산성우에 대한 저항성을 높여준다고 할 수 있다.
식물공장 내 작물의 생육은 제공되는 인공광원의 광원 및 광질에 영향을 받으며, 광흡수 파장에 따라 다르다. 또한 광합성에 효과적인 형태의 빛의 계속적인 빛의 조사보다는 광 펄스를 조절하여 공급하여 준다면 더욱더 효과적인 생육 환경을 제공해 줄 수 있다. 식물의 최적 생장을 위해 특정 파장대의 빛을 선택적으로 조사할 수 있는 LED특성을 사용하여 UV광원을 포함한 인공광원의 펄스폭 변조에 따른 적치마 상추의 생육특성을 알아보고자 하였다. 광환경은 Red(660 nm), Blue(450 nm), UV(395 nm) LED를 8:1:1 비율로 광량 $160{\mu}mol{\cdot}m^2{\cdot}s^{-1}$, 주파수 1.25, 2.5, 3.75, 5.0 kHz로 조사하여 주었으며, 온도 $20{\sim}23^{\circ}C$, 습도 50~60%, $CO_2$농도 1,000 ppm으로 조성하여 주었다. 아시아종묘 적치마상추를 파종 후 18일 째 되는날 정식, 정식 후 14일 28일 째 되는날 SPAD, 지상부 지하부의 생체중 및 건물중, 엽폭, 엽장을 측정하였으며, 측정한 엽폭과 엽장을 이용하여 엽형지수 산출, 지상부 지하부 생체중 값을 이용하여 S/R율을 산출하였다. SPAD 측정결과 생육시기가 증가할수록 SPAD함량은 감소하였으며, 1.25와 2.5 kHz에서 생육 시기 증가에 대한 SPAD함량 감소가 컸고, 3.75와 5.0 kHz의 경우 SPAD함량의 감소량은 작았다. 지상부 생체중은 3.75 kHz에서 121.51 g으로 가장 높은 값을 나타냈으며, 2.5, 1.75, 5.0 kHz 순으로 높은 값을 나타났다. 지하부 생체중의 경우 3.75 kHz에서 31.31 g으로 가장 높은 값을 나타냈으며 2.5, 5.0, 1.25 kHz 순으로 높게 나타났다. 엽형지수는 생육 시기가 증가에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 1.75, 2.5, 5.0, 3.75 kHz 순으로 크게 나타났다. 지상부 건물중 측정결과는 지상부 생체중 결과와, 지하부 건물중의 측정결과는 지하부 생체중 결과와 동일하였다. S/R율은 1.75 kHz를 제외하고 생육시기가 증가할수록 S/R율은 감소하는 것으로 나타났으며, 주파수가 높아질수록 S/R율은 감소하는 것으로 나타났다. 엽형지수는 엽폭/엽장으로 엽형지수를 산출한 결과로 값이 작을수록 엽폭이 넓은 형태를 의미하며, 생체중값이 가장 크게 나타났던 3.75 kHz에서 엽형지수의 값이 가장 낮게 나타났으며 3.75 kHz를 제외하고 주파수가 높을수록 엽형지수의 값이 낮게 나타났다. 이에 주파수에 따른 적상추의 생육은 3.75 kHz에서 가장 좋은 것으로 판단할 수 있었다.
본 연구는 인공광 이용형 common ice plant 식물공장 설계를 위한 기초자료를 확보하고자 수행되었다. 인공광 이용형 식물공장에서 작물의 광합성을 위해 필요한 광도는 $120{\sim}200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 탄소 고정률은 $0.84nmolCO_2{\cdot}cm^{-2}{\cdot}s^{-1}$이었다. 1주의 점유 면적 $0.0225m^2$($15{\times}15cm$), 광도 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 하루 1,000주 생산을 가정할 경우, 식재 주수는 25,000주, $563m^2$의 재배면적이 필요하며, 전체 광도는 $140,625{\mu}mol{\cdot}s^{-1}$가 필요하게 된다. 하루 전력 약 153.2kW 기준으로 약 2,785개의 55W 형광등이 필요하며, 1개월 전기요금은 246만원(농업용 전력(을))이 된다. 또한 조명 설비 비용 2,785만원, 설비 비용 8,356만원과 전체 생산 비용 10,027만원이 소요된다. 재배기간 25일(325일 생산), 상품화율 80%에 따른 1주 당 생산 비용은 인건비 포함하여 약 370원이 된다. 경비 총합, 감가상각비와 연간 판매수입을 고려해 볼 때, 1주당 판매 비용은 970원 이상으로 판단되었다.
지구 온난화로 인한 급격한 기후 변화로 인해 단위 면적당 작물의 생산성 향상 및 고품질 작물 재배에 관심이 고조되고 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 담액 수경방식이나 인공광원을 이용한 수경재배 방식이 아닌 광원 트래킹 기법을 적용한 양액 순환 방식의 수경재배기 제어 관리 시스템을 제안한다. 제안하는 수경재배기는 일정한 양의 양액과 물을 수로로 흘려보내 순환시키는 형태인 양액 순환 방식과 수경재배기 하단 부분의 작물도 지속적인 광합성 작용이 가능 하도록 피라미드 형태의 다단구조식으로 설계한다. 아울러 광원 트래킹 기법은 기존 2축, 4축 센서 방식이 아닌 태양광의 그림자를 추적하기 위한 중심축 센서 방식의 5축 센서 방식으로 설계한다. 본 논문에서 제안한 수경재배기를 통해 기존 연구에서 소개되지 않은 광원 트래킹 기법은 작물에 지속적인 광합성 작용으로 작물의 생장 속도를 단축시킬 수 있었으며, 피라미드형태의 다단식구조로 상, 하단 구분 없이 모든 작물이 동일한 형태의 생육환경을 제공받을 수 있어 단위 면적당 높은 작물 생산량이 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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