• 제목/요약/키워드: greenhouse effect

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접수의 채취부위 및 접수와 대목의 고정법에 따른 장미 접삽묘의 생육 특성 (Effect of Topophysis and Uniting Method of Rootstock and Scion on Rooting and Subsequent Growth of Stenting-propagated (Cutting-grafted) Roses)

  • 박유경;정병룡
    • 원예과학기술지
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    • 제28권3호
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    • pp.456-461
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    • 2010
  • 본 실험은 국내 육성 절화 장미의 효율적인 접삽목 방법을 확립하고자 국내에서 육성된 절화장미($Rosa$ $hybrida$ Hort.)를 사용하여 접수의 채취 부위와 접수와 대목의 고정법에 따른 접삽묘의 발근과 그 이후의 생장에 대하여 조사하였다. 스탠다드 계통의 'Sweet Yellow'와 'Hanmaum' 품종과 스프레이 계통의 'Chelsi'와 'May' 품종을 사용하였다. 대목은 $Rosa$ $indica$ 'Major'를 사용하여 접삽목하여 암면큐브($50{\times}50{\times}50mm$, Delta, Grodan, Denmark)에 식재한 후 온실에 옮기기 전에 접목활착실에서 5일간 저장하였다. 대목의 가시와 잎을 제거하고 상부와 하부의 구분을 위해 마디 사이의 눈을 남기고 한 마디씩 절단하였다. 접삽묘의 활착률을 높이기 위해 굵기가 유사한 접수와 대목을 골라 두 개를 동시에 잡고 날카로운 칼을 이용하여 $45^{\circ}$로 절단하였다. 접수로는 3매엽과 7매엽 마디를 제외하고 5매엽 마디를 사용하였다. 접수의 채취부위는 줄기의 하단에서부터 상(7-9마디), 중(4-6마디), 하(1-3마디)의 3등분 하여 처리하였다. 접수와 대목의 고정법은 튜브, 튜브+파라필름, 튜브+클립 및 클립 고정법을 사용하였다. 채취부위와 품종에 따라 접삽묘의 발근과 생장에 영향을 미쳤다. 발근은 상(7-9마디) 부위에서 좋았다. 채취부위에 따라 발근율, 발근수, 최대근장에서 유의성이 있었으나 신초와 뿌리의 생체중과 건물중, 신초장, 접목활착율은 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 접삽묘의 발근과 생장은 접수와 대목의 고정법과 품종에 따라 영향을 받았다. 튜브 고정법은 다른 고정법과 비교 시 대체적으로 접목활착율, 발근율, 발근수에서 높았다. 하지만 접수와 대목의 접목부위가 완벽하게 융합하지 못해 이상비대 하였다. 전체적으로 접삽묘의 발근과 생장에 가장 좋은 고정법은 튜브+클립 고정법으로 나타났다. 클립 고정법은 'Sweet Yellow' 품종을 제외하고 다른 세 품종에서는 생육이 좋지 않았다. 이러한 결과로 튜브+클립 고정법이 가장 효율적인 방법으로 생각되며 시간과 노동력을 절감할 수 있어 기존의 방법인 튜브+파라필름 고정법을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

온도, 입실시기 및 GA3 처리가 수국의 생육 및 개화에 미치는 영향 (Effect of Temperature, Glasshouse Forcing Date and GA3 on the Growth and Flowering of Hydrangea macrophylla Ser.)

  • 이희두;김시동;김주형;이종원;김태중;이철희
    • 화훼연구
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    • 제16권4호
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    • pp.260-265
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    • 2008
  • 수국의 분화 생산을 위하여 온도, 입실시기 및 $GA_3$ 처리가 수국의 생장 및 개화에 미치는 영향을 구명하기 위하여 실험한 결과는 다음과 같다. 온도처리별 초장은 $20^{\circ}C$의 6.7 cm에 비해 $5^{\circ}C$에서 38cm로 현저히 길어졌으며 경장도 같은 경향이었다. 엽장 및 엽폭은 온도처리가 낮을수록 넓어졌으며, 줄기직경은 굵어지는 경향이었다. 개화시는 $5^{\circ}C$에 비해 $15^{\circ}C$$20^{\circ}C$에서 현저히 단축시킬 수 있었으며, 개화소요일수는 $5^{\circ}C$의 161일에 비해 $15^{\circ}C$에서 88일 소요되었다. 개화율은 온도 처리별 75.8~90.7% 정도이었다. 입실시기별 초장은 입실시기가 늦어질수록 길어졌으며, 엽장 및 엽폭도 같은 경향이었다. $GA_3$ 처리시 초장은 대조구에 비해 $GA_3$ 처리 농도가 높을수록 증가하였고, 엽장 및 엽폭도 같은 경향이었다. 개화시는 12월 30일 입실시 대조구 3월 17일에 비해 $GA_3$ $50mgL^{-1}$ 처리시 7일 조기개화되었고, 개화소요일수는 입실시기가 늦을수록 크게 단축되었다. 화방폭은 12월 30일 입실시 대조구에 비해 $GA_3$ 처리시 증가되었고, 개화율은 1월 15일 $GA_3$ $50mgL^{-1}$ 처리 97.9%에 비해 11월 15일 대조구에서 62.3%로 현저하게 감소하였다.

스프레이 절화국화 '챠밍아이'와 '핑크프라이드'의 daminozide에 의한 생육 및 개화 (Growth and Flowering of Cut Spray Chrysanthemum 'Charming Eye' and 'Pink Pride' by Daminozide)

  • 이창희
    • 화훼연구
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    • 제19권2호
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    • pp.89-95
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    • 2011
  • 본 연구는 daminozide의 엽면살포를 이용하여 국내 육성 스프레이 국화 '챠밍아이(Charming Eye)'와 '핑크프라이드(Pink Pride)' 온실 내 고온에 의한 꽃목의 과도한 신장을 억제함으로써 품질을 향상시키기 위해 수행하였다. 처리 시기는 화뢰 발달 과정별로 2단계 (stage I, II)로 나누고 daminozide의 처리농도는 0, 500, 1000, $2000mg{\cdot}L^{-1}$로 구분하여 처리하였다. '챠밍아이'의 경우, 절화장, 꽃목 직경, 줄기직경, 화뢰 직경, 화뢰 수에 있어서 무처리구와 처리구간의 차이가 없었다. 그러나 꽃목 신장의 억제효과, 정단부 화서배열 각도의 증가 및 화뢰 수의 증가는 daminozide 농도에 관계없이 stage I의 처리구가 stage II의 처리구보다 우수하였다. '핑크프라이드'의 경우는 절화장, 꽃목 직경, 줄기 직경에 있어서 무처리구와 처리구간의 차이가 없었으나, 정단부 화서배열 각도는 stage II의 $2,000mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구를 제외하고는 stage I과 stage II의 모든 daminozide 처리구가 무처리구에 비해 증가하였다. 화뢰 수와 화뢰 직경은 stage I의 $1,000mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구에서 가장 큰 증가를 나타내었고, stage II의 $2,000mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구에서 가장 적은 값을 보여주었다. 꽃목 길이는 daminozide 농도가 증가함에 점차적으로 감소하였으나, daminozide를 엽면 살포한 꽃 목의 신장은 Stage I에 처리시 stage II 처리보다 억제효과가 크게 나타났다. 평행한 화뢰 수의 증가는 stage I의 $2,000mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구에서 가장 우수하였다. 결론적으로 '챠밍아이'는 stage I 시기에 $500{\sim}1,000mg{\cdot}L^{-1}$ daminozide를 엽면 살포하고 '핑크프라이드'는 stage I 시기에 $1,000{\sim}2,000mg{\cdot}L^{-1}$ daminozide를 엽면 살포하여 절화 상품성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

Poa pratensis L. 에서 유기질 토양개량재 및 수분 중합체가 잔디생육에 미치는 효과 (Effect of Soil Organic Amendment and Water-Absorbing Polymer on Growth Characteristics in Poa pratensis L.)

  • 김경남
    • 아시안잔디학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.317-330
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    • 2009
  • 본 실험을 통해 고품질 켄터키 블루그래스에서 유기질개량재 및 중합체 혼합율에 따라 잔디생존력, 지상부 생장, 초장 및 잔디품질은 유의한 차이가 나타났으며 그 결과는 다음과 같았다(Table 5). 1. 켄터키 블루그래스의 발아율은 혼합 처리구에 따라 최소 0%~최대 56.3% 사이로 다양하게 나타났다. 최고 발아율 56.3%는 SOA 20% 및 중합체 0% 혼합된 처리구 13(SOA 20%+sand 80%+polymer 0%)에서 나타났다. 잔디생존력에서 유기질개량재 효과는 SOA 10% 및 20% 처리구가 SOA 100% 보다 더 양호하였다. 잔디발아 측면에서 중합체 혼합비율은 낮을수록 바람직하였으며, 특히 중합체 3% 이상은 발아에 불리한 영향을 주는 것으로 판단되었다. 2. 지상부 엽생장의 생장지표인 전체엽수는 켄터키 블루그래스에서 2.2~4.0엽 사이였고, 유기질개량재 SOA 효과는 SOA 20% > SOA 100% > SOA 10% 순서로 나타났다. 그리고 잔디엽수 생장을 고려 시 중합체 혼합비율은 12% 이하가 적절하였다. 3. 초장에서 유기질개량재 SOA 효과는 SOA 20% > SOA 10% > SOA 100% 순서로 나타났으며, 중합체 혼합 시 처리구 14(SOA 20%+sand 80%+polymer 3%)를 제외하고는 3~15% 사이에서 잔디 초장 차이는 없었다. 4. 잔디밀도는 파종 후 생장이 진행됨에 따라 증가하는 경향이었지만, 유기질개량재 SOA 및 중합체 혼합비율에 따라 차이가 있었다. 켄터키 블루그래스에서 유기질개량재 SOA 효과는 SOA 10% 및 20% 혼합구가 SOA 100% 에 비해 좀더 양호하게 나타났다. 5. 향후 유기질 토양개량재 및 모래 혼합구에서 중합체 K-36의 구성요소인 K-SAM, Ca, perlite, Kitosan 등 개별 요인에 대한 추가 생육검정을 통해 이들 소재를 이용한 토양개량재의 개발 및 실무적용에 활용하는 것이 바람직하다고 사료되었다. 6. 본 실험에서 켄터키 블루그래스의 엽수는 정상적인 엽수보다 1엽 정도 적은 2.5~4.0엽으로 나타났는데, 향후 토심이 좀 더 깊은 포트 또는 포장에서 실험하는 것이 필요하다고 판단되었다. 7. 또한 수분 흡수 중합체는 식물 생장에 유용한 것으로 알려져 있지만, 잔디밭에서 파종 후 발아과정에 필요한 수분을 흡수 및 저장함으로 초기 생육 단계에서는 불리할 수도 있다. 따라서 이들 구성요소 및 조합비율에 대한 조정과 함께 종자파종 잔디밭과 함께 뗏장 이식 후 잔디밭에서 비교검토 하는 것도 장기적으로 필요하다고 판단되었다.

배 전정지 바이오차 시용이 작물 생육 및 토양이화학성에 미치는 영향 (Application Effects of Biochar Derived from Pruned Stems of Pear Tree on Growth of Crops and Soil Physico-chemical Properties)

  • 장재은;임갑준;박중수;심재만;강창성;홍순성
    • 유기물자원화
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    • 제26권4호
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    • pp.11-19
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    • 2018
  • 본 연구는 배 전정지를 사용하여 제조온도와 가열시간별로 바이오차를 제조하여 최적의 바이오차 제조조건을 확립하고 바이오차 시용이 작물 생육과 토양이화학성에 미치는 영향을 구명하기 위하여 수행하였다. 제조온도($300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $700^{\circ}C$), 가열시간(2, 3, 4 시간)별로 전기로에서 바이오차를 제조하여 성분변화를 조사하였다. 바이오차 제조온도가 높을수록 pH, 칼륨, 마그네슘, 양이온교환용량(CEC)은 증가하였고 이러한 성분변화는 $500^{\circ}C$에서 급격히 일어났다. 하지만 제조온도가 증가할수록 회분함량이 증가하고 전탄소(T-C) 함량과 수율은 감소하여 제한요인으로 작용하였다. 또한 가열시간에 따른 성분변화는 크게 나타나지 않아 가열시간보다는 제조온도에 따라 바이오차의 성분변화가 큰 것으로 나타났다. 따라서 바이오차 성분변화 및 회분, 수율을 고려하여 배 전정지 바이오차 제조조건은 $500^{\circ}C$, 2시간으로 설정하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다. 농가 자가제조용 바이오차의 제조조건을확립하기 위해 드럼형 제조장치를 사용하여 배 전정지 바이오차를 대량으로 제조하였을 때에서도 전기로를 사용하여 제조한 바이오차와 주요 성분이 대등함을 확인할 수 있었으며, 이를 사용하여 배추와 토마토를 재배하면서 바이오차의 시용효과를 조사한 결과 무시용 대비 토양의 pH, 유기물(OM), 전탄소(T-C) 함량이 증가하고 EC, NO3-N가 감소하였다. 또한 바이오차 시용시 토양의 용적밀도가 낮아지고 공극률 및 입단율은 높아지는 경향을 보여 토양 물리성이 개선되는 효과가 나타났다. 바이오차를 연용한 결과 바이오차 시용으로 배추 생육 미 및 수량이 증가하였으며, 토마토는 바이오차 연용으로 상품과의 갯수 및 수량이 증가하였다. 드럼형 제조장치를 사용하여 농업부산물 바이오차를 농가에서 자가제조하여 사용할 경우 생산비 절감과 동시에 시설재배지 토양 이화학성 개선에 효과가 있어 친환경 농가의 토양관리에 활용도가 클 것으로 생각된다.

딸기재배 스마트 온실용 온습도 계측시스템의 성능평가 (Analyzing the Performance of a Temperature and Humidity Measuring System of a Smart Greenhouse for Strawberry Cultivation)

  • 정영균;이종구;안은기;서재석;김현태;윤용철
    • 생물환경조절학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.117-125
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    • 2019
  • 본 연구는 기존에 사용하여 왔고, 최근에 온습도의 정확도를 검증하였던 강제 흡출식 복사선 차폐장치(Aspirated Radiation Shield; ARS)와 모 기업(A 회사)에서 개발한 시스템으로 측정한 온습도를 비교하여 성능을 검토한 후, 시스템의 성능을 개선할 목적으로 수행되었다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 딸기의 무성도가 두 계측시스템에 영향을 미친 경우를 제외하면, 전체적으로 볼 때 플레이트 2개의 시스템이 1개보다 복사선 차폐효과가 미미하지만 좋은 것으로 나타났다. 그리고 A회사의 시스템과 ARS장치로 측정한 최고온도의 전체적인 범위는 각각 $20.5{\sim}53.3^{\circ}C$$17.8{\sim}44.1^{\circ}C$정도로써 A사 제품이 $2.7{\sim}9.2^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $12.2^{\circ}C$ 정도였다. 평균온도의 경우, 두 기관의 전체적인 범위는 각각 $12.4{\sim}38.6^{\circ}C$$11.8{\sim}32.7^{\circ}C$정도로써 A사 시스템이 $0.6{\sim}5.9^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $6.7^{\circ}C$정도였다. 최저온도의 경우도 각각 $4.2{\sim}28.6^{\circ}C$$2.9{\sim}26.4^{\circ}C$정도로써 A사 제품이 $1.3{\sim}2.2^{\circ}C$정도 높게 나타났고, 일별 최대 편차는 $2.9^{\circ}C$정도로써 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다. 또한 상대습도의 경우, A회사와 ARS장치로 측정한 평균상대습도의 전체적인 범위는 각각 52.9~93.3% 및 55.3~96.5%정도로써 A회사의 시스템이 ARS장치보다 2.4~3.2%정도 낮게 나타나는 경향을 보였다. 그러나 일별로 비교하여 보면, 최대 18.0%정도 A회사의 시스템이 낮게 나타나는 날도 있었다. 결국 상대습도도 온도와 마찬가지로 미미하긴 하지만 두 기관의 장치로 측정한 온도에 편차가 있는 것으로 나타났다.

팔레놉시스 분화의 모의수송 전 최종 관수 시기가 수송 후 생육에 미치는 영향 (Effect of Final Irrigation Timing before Simulated Dark Shipping on Post-shipping Performance of Potted Phalaenopsis Sogo Yukidian 'V3')

  • 정주희;전정빈;민상윤;오욱
    • 생물환경조절학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.65-71
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    • 2021
  • 이 연구에서는 장기간 수송을 통한 수출 시 포장 전 최종 관수 시기가 호접란의 생장, 개화, 그리고 분화의 상품성에 미치는 영향에 대해 구명하였다. 지름 11cm의 플라스틱 화분의 수태기반의 배지에 식재하여 8개월간 재배한 호접란(Palaenopsis) Sogo Yukidian 'V3' 식물체를 모의 암흑 수송(SDS)을 위한 포장 전 3.5, 7, 10일(실험 1)과 4, 6, 8, 10일(실험 2)에 최종 관수를 실시하였다. SDS를 위해 식물체를 수출용 종이상자에 포장한 후 온도 20 ± 1℃, 상대습도 70 ± 3%의 챔버에 두었고, 4주 후 상자에서 꺼낸 식물체들은 온도 23 ± 3℃의 온실에서 재배하면서 생육 및 상품 특성을 조사하였다. 수태와 바크의 혼합배지를 사용한 실험 1에서, FIT 3.5의 생존율은 FIT 7과 FIT 10에 비해 낮았으나, 개화소요일수, 개화수, 꽃대 신장률에서는 처리 간 차이가 없었다. 수태 배지를 사용한 실험 2에서는 모의 수송 후, 온실 입실 직전과 입실 후 재배 12주차에 측정한 부패엽 발생률은 FIT 6에서 가장 낮았다. 온실 입실 직전 FIT 8의 부패엽 발생률은 FIT 6와 비슷했지만 12주 후에는 상당히 증가하였다. FIT 10에서 부패엽 발생률이 가장 높았으며, FIT 4에서도 높았다. 개화 특성에서는 처리 간 차이가 적었다. 결론적으로, 호접란 분화의 4주간 암흑 수송을 통한 수출 시 포장 전 최종 관수 시기가 수출 후 생장 및 개화보다는 부패엽 발생에 영향을 미쳤으며, 포장 직전 배지의 용적수분함량을 30%로 하는 것이 적절하다고 판단되었다.

시설 토양 오이재배에서 관수개시점 처리가 광합성 형광반응, 줄기수액흐름 및 엽온에 미치는 영향 (Effect of Irrigation Starting Point of Soil on Chlorophyll Fluorescence, Stem Sap Flux Relative Rate and Leaf Temperature of Cucumber in Greenhouse)

  • 안진희;전상호;최은영;강호민;나종국;최기영
    • 생물환경조절학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.46-55
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    • 2021
  • 시설 토양 오이재배에서 토양수분장력계를 이용하여 관수 제어하였을 때 오이의 광합성 형광반응, 수액 흐름, 엽온 등에 미치는 영향을 구명하고자 실험을 수행하였다. 오이(Cucumis sativus L.)'청춘'(해오름 종묘)을 공시하여 관수개시점 10-10-20kPa 또는 20-10-10kPa의 2처리하였다. 766 ~ 854 W·m-2의 고광, 32℃ 이상의 고온인 처리 66일 째 광합성형광반응변수(Fo, Fm, Fv/Fm)값은 처리 간 차이가 컸다. 66일 째 낮 시간(오전 10시 반 ~ 오후 6시)의 Fo와 Fv/Fm값은 10-10-20kPa 처리보다 20-10-10kPa 처리에서 높았다. 엽온이 높았을 때 Fv/Fm값은 감소하였다. 28일과 66일째 엽 생육(엽장, 엽폭, 엽면적)은 차이가 없었으나 엽록소 함량(SPAD 값)은 20-10-10kPa 처리에서 유의하게 높았다. 광도와 온도가 증가함에 따라 줄기수액흐름상대율(SFRR)과 엽온은 상승하였다. 두 처리구 모두SFRR은 광도 170 W·m-2 이상인 오전 8시 ~ 9시간대에 급격한 증가가 시작되었다. 관수 후의 처리구 토양 온도는 감소하였으나, 7월 5일(광도 820W·m-2, 오후 1시) 토양 온도가 10-10-20kPa에서는 31.0℃, 20-10-10kPa에서는 28.5℃였다. 그러나 처리 간 SFRR, 엽온, 기온차, VPD는 차이가 없었다. SFRR과 엽온 간에는 정의 상관성(p < 0.01, r = 0.770)을 보였으며, SFRR과 엽온은 광, 온도, 토양 온도, 토양수분함량, VPD 간에는 정의 상관을 상대습도와 기온차 간에는 부의 상관을 보였다.

지중 저장지로부터 누출된 이산화탄소가 토양 비옥도에 미치는 영향: 인위 누출 연구 (The Effect of Carbon Dioxide Leaked from Geological Storage Site on Soil Fertility: A Study on Artificial Leakage)

  • 백승한;이상우;이우춘;윤성택;김순오
    • 자원환경지질
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    • 제54권4호
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    • pp.409-425
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    • 2021
  • 이산화탄소가 지구온난화를 초래하는 대표적인 온실가스로 지목되면서 대기 중의 이산화탄소 농도를 줄이기 위하여 많은 노력들이 진행되어 왔다. 그러한 노력들 중 특히 CO2 포집 및 지중 저장기술(carbon dioxide capture and storage, CCS)이 감축 목표량을 달성하기 위해서 필수적으로 고려되고 있다. 그러나 이러한 지중 저장기술이 상용화되기 위해서는 안전성이 보장되어야 한다. 특히 이산화탄소 누출이 농경지에서 발생할 경우에는 작물 생장과 관련되어 많은 문제를 야기할 수 있다. 이에 본 연구에서는 지중 저장지로부터 누출된 이산화탄소가 토양 비옥도에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 이를 위하여 인위적인 이산화탄소 누출 시험을 수행하였으며, pH, 양이온치환용량, 교환성 양이온, 전기전도도, 토양 유기물 함량, 총 질소, 질산태 질소, 암모니아태 질소, 총 인, 유효태 인산, 총 황, 유효태 황, 유효태 붕소 등과 같은 토양의 화학적 특성들을 비옥도 지시 인자로 선정하였다. 누출 시험은 비경작지 토양 한 종류와 경작지 토양 두 종류(옥수수와 콩 재배)를 대상으로 이루어졌다. 비경작지 토양은 거친 모래가 많은 사질토양으로 공극률은 42.6%로 조사되었으며, 경작지 토양인 옥수수 재배 토양은 양질 사토(loamy sand)로 공극률이 46.8%이었다. 콩과식물(soybean) 재배 토양은 옥수수 재배 토양과 동일한 양질 사토로서 공극률이 48%로 조사되었다. 누출시험을 위해 6개의 인공누출 칼럼 장치를 이용하여 이산화탄소를 주입하였다. 이산화탄소 주입은 비경작지와 경작지 토양의 경우 각각 60일과 70일 동안 진행하였다. 이산화탄소 누출 후 비경작지 및 경작지 토양에 대하여 각각 12, 14일 간격으로 1 공극 부피의 인공강우 모사 시험을 수행한 후 용출액과 토양 시료를 채취하여 비옥도 지시 인자를 분석하였으며, 이산화탄소 누출 전후 변화 양상을 비교 평가하였다. 토양 내 잔류 교환성 양이온, 전기전도도, 토양 유기물 함량, 총질소, 총인 등은 이산화탄소의 영향을 크게 받지 않은 것으로 나타났다. 그러나 질산태 질소, 암모니아태 질소, 유효 인산, 유효 황, 유효 붕소 등은 감소하는 경향을 보였으며 이에 의해 토양 비옥도를 저하시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 토양의 완충능력 때문에 pH의 변화가 없었지만, 이산화탄소가 장기간 누출된다면 pH의 감소에 의한 토양 산성화가 초래될 가능성이 있을 것으로 예측된다.

Brief Introduction of Research Progresses in Control and Biocontrol of Clubroot Disease in China

  • He, Yueqiu;Wu, Yixin;He, Pengfei;Li, Xinyu
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2015년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.45-46
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    • 2015
  • Clubroot disease of crucifers has occurred since 1957. It has spread to the whole China, especially in the southwest and nourtheast where it causes 30-80% loss in some fields. The disease has being expanded in the recent years as seeds are imported and the floating seedling system practices. For its effective control, the Ministry of Agriculture of China set up a program in 2010 and a research team led by Dr. Yueqiu HE, Yunnan Agricultural University. The team includes 20 main reseachers of 11 universities and 5 institutions. After 5 years, the team has made a lot of progresses in disease occurrence regulation, resources collection, resistance identification and breeding, biological agent exploration, formulation, chemicals evaluation, and control strategy. About 1200 collections of local and commercial crucifers were identified in the field and by artificiall inoculation in the laboratories, 10 resistant cultivars were breeded including 7 Chinese cabbages and 3 cabbages. More than 800 antagostic strains were isolated including bacteria, stretomyces and fungi. Around 100 chemicals were evaluated in the field and greenhouse based on its control effect, among them, 6 showed high control effect, especially fluazinam and cyazofamid could control about 80% the disease. However, fluzinam has negative effect on soil microbes. Clubroot disease could not be controlled by bioagents and chemicals once when the pathogen Plasmodiophora brassicae infected its hosts and set up the parasitic relationship. We found the earlier the pathogent infected its host, the severer the disease was. Therefore, early control was the most effective. For Chinese cabbage, all controlling measures should be taken in the early 30 days because the new infection could not cause severe symptom after 30 days of seeding. For example, a biocontrol agent, Bacillus subtilis Strain XF-1 could control the disease 70%-85% averagely when it mixed with seedling substrate and was drenching 3 times after transplanting, i.e. immediately, 7 days, 14 days. XF-1 has been deeply researched in control mechanisms, its genome, and development and application of biocontrol formulate. It could produce antagonistic protein, enzyme, antibiotics and IAA, which promoted rhizogenesis and growth. Its The genome was sequenced by Illumina/Solexa Genome Analyzer to assembled into 20 scaffolds then the gaps between scaffolds were filled by long fragment PCR amplification to obtain complet genmone with 4,061,186 bp in size. The whole genome was found to have 43.8% GC, 108 tandem repeats with an average of 2.65 copies and 84 transposons. The CDSs were predicted as 3,853 in which 112 CDSs were predicted to secondary metabolite biosynthesis, transport and catabolism. Among those, five NRPS/PKS giant gene clusters being responsible for the biosynthesis of polyketide (pksABCDEFHJLMNRS in size 72.9 kb), surfactin(srfABCD, 26.148 kb, bacilysin(bacABCDE 5.903 kb), bacillibactin(dhbABCEF, 11.774 kb) and fengycin(ppsABCDE, 37.799 kb) have high homolgous to fuction confirmed biosynthesis gene in other strain. Moreover, there are many of key regulatory genes for secondary metabolites from XF-1, such as comABPQKX Z, degQ, sfp, yczE, degU, ycxABCD and ywfG. were also predicted. Therefore, XF-1 has potential of biosynthesis for secondary metabolites surfactin, fengycin, bacillibactin, bacilysin and Bacillaene. Thirty two compounds were detected from cell extracts of XF-1 by MALDI-TOF-MS, including one Macrolactin (m/z 441.06), two fusaricidin (m/z 850.493 and 968.515), one circulocin (m/z 852.509), nine surfactin (m/z 1044.656~1102.652), five iturin (m/z 1096.631~1150.57) and forty fengycin (m/z 1449.79~1543.805). The top three compositions types (contening 56.67% of total extract) are surfactin, iturin and fengycin, in which the most abundant is the surfactin type composition 30.37% of total extract and in second place is the fengycin with 23.28% content with rich diversity of chemical structure, and the smallest one is the iturin with 3.02% content. Moreover, the same main compositions were detected in Bacillus sp.355 which is also a good effects biocontol bacterial for controlling the clubroot of crucifer. Wherefore those compounds surfactin, iturin and fengycin maybe the main active compositions of XF-1 against P. brassicae. Twenty one fengycin type compounds were evaluate by LC-ESI-MS/MS with antifungal activities, including fengycin A $C_{16{\sim}C19}$, fengycin B $C_{14{\sim}C17}$, fengycin C $C_{15{\sim}C18}$, fengycin D $C_{15{\sim}C18}$ and fengycin S $C_{15{\sim}C18}$. Furthermore, one novel compound was identified as Dehydroxyfengycin $C_{17}$ according its MS, 1D and 2D NMR spectral data, which molecular weight is 1488.8480 Da and formula $C_{75}H_{116}N_{12}O_{19}$. The fengycin type compounds (FTCPs $250{\mu}g/mL$) were used to treat the resting spores of P. brassicae ($10^7/mL$) by detecting leakage of the cytoplasm components and cell destruction. After 12 h treatment, the absorbencies at 260 nm (A260) and at 280 nm (A280) increased gradually to approaching the maximum of absorbance, accompanying the collapse of P. brassicae resting spores, and nearly no complete cells were observed at 24 h treatment. The results suggested that the cells could be lyzed by the FTCPs of XF-1, and the diversity of FTCPs was mainly attributed to a mechanism of clubroot disease biocontrol. In the five selected medium MOLP, PSA, LB, Landy and LD, the most suitable for growth of strain medium is MOLP, and the least for strains longevity is the Landy sucrose medium. However, the lipopeptide highest yield is in Landy sucrose medium. The lipopeptides in five medium were analyzed with HPLC, and the results showed that lipopeptides component were same, while their contents from B. subtilis XF-1 fermented in five medium were different. We found that it is the lipopeptides content but ingredients of XF-1 could be impacted by medium and lacking of nutrition seems promoting lipopeptides secretion from XF-1. The volatile components with inhibition fungal Cylindrocarpon spp. activity which were collect in sealed vesel were detected with metheds of HS-SPME-GC-MS in eight biocontrol Bacillus species and four positive mutant strains of XF-1 mutagenized with chemical mutagens, respectively. They have same main volatile components including pyrazine, aldehydes, oxazolidinone and sulfide which are composed of 91.62% in XF-1, in which, the most abundant is the pyrazine type composition with 47.03%, and in second place is the aldehydes with 23.84%, and the third place is oxazolidinone with 15.68%, and the smallest ones is the sulfide with 5.07%.

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