Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.29
no.4
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pp.55-62
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2024
In this paper, we propose a thin-film hydroponic plant cultivator using HMI display and IoT technology. Existing plant cultivators were difficult to manage due to soil-based cultivation, and it was difficult to optimize environmental conditions due to the open cultivation environment. In addition, there are problems with plant cultivation as immediate control is difficult and growth of plants is delayed. To solve this problem, a cultivation environment was established by connecting the MCU and sensors, and the environment information could be checked and quickly controlled by linking with the HMI display. Additionally, a case was applied to minimize changes in environmental information. Implementation of a thin-film hydroponic cultivation system made soil management easier, improved functionality through operation and control, and made it easy to understand environmental information through the display. The effectiveness of rapid growth was confirmed through crop cultivation experiments in existing growers and hydroponic growers. Future research directions will include optimizing growth information by transmitting and storing cultivation environment information and linking and comparing growth information using vision cameras. It is expected that this will enable efficient and stable plant cultivation.
Circulating hydroponic cultivation has the advantage of reducing soil and water pollution problems caused by discharge of fertilizer components because the nutrient solution is reused. However, cyclic hydroponic cultivation has a low biological buffering capacity and can cause outbreaks of infectious root pathogens. Therefore, it is necessary to develop technologies or disinfection systems to control them. This study used dielectric barrier discharge plasma, which generates various persistent oxidants, to treat Fusarium oxysporum f. sp., a pathogen that causes wilt disease. Batch and intermittent continuous inactivation experiments were conducted, and the results showed that the total residual oxidant was persistent in intermittent plasma treatment at intervals of 2-3 days, and F. oxysporum was treated efficiently. Intermittent plasma treatment did not inhibit the growth of tomatoes.
This study was conducted to investigate productivity of strawberry plants as affected by propagation method and cultivation system. Transplants propagated by cutting propagation and pinning propagation were planted and grown for a whole production period in soil and hydroponic cultivation systems. Growth parameters, fruit productivity, and fruit quality were measured during the whole harvest period. The results showed that propagation method and cultivation system had significant effects on vegetative growth of strawberry plants. Total fruit yield per plant and average fruit weight per fruit during the whole harvest period were significantly lower in the plants grown in soil cultivation system. Total unmarketable fruit ratio was significantly greater in soil cultivation system than that in hydroponic cultivation system. Small fruits were the primary unmarketable fruits in soil cultivation system, while malformed fruits were the primary unmarketable fruits in hydroponic cultivation system. The overall high quality of fruit was found in February, and the plants cultivated in hydroponic cultivation system had higher quality of fruit as compared with that in soil cultivation system. It is concluded that cutting propagation is better than pinning propagation, and hydroponic cultivation system is better than soil cultivation system for fruit productivity of strawberry.
Hydroponic cultivation is a technology of raising crops without use of soil. Generally farmers use the method of DFT(deep flow technology)to grow leafy or fruity vegetables; however, systematic and scientific researches are insufficient on this matter. This study investigated the possibility of cultivating Chinese cabbage steadily year long by using the method of DFT. Chinese cabbage was cultivated hydroponically with and without Ge addition, used to prepare kimchi, and the chemical and microbiological characteristics of kimchi were compared. The basic hydroponic cultivation condition was as follows: 30 days after seeding, the raised seeds were moved to a hydroponic bed and given underground water for 3 days so the roots grow normally Standard nutrient solution was provided and the early electric conductivity concentration was maintained between 1.5∼2.5 thickness. The temperature of the solution was maintained between 10 ∼25$^{\circ}C$ to allow the growth of Chinese cabbage. When soil-cultivated, organically cultivated and hydroponically cultivated Chinese cabbages were compared, hydroponically cultivated cabbages were smaller in size and showed less ability to build up and fold leaves into a head, but showed better quality than organically cultivated cabbages. The contents of protein and fat showed no significant differences. The contents of water. Ca, P, Fe, Vitamin A and Niacin were higher in control and Ge-added cabbages compared with soil-grown cabbage. There was no difference between soil-cultivated Chinese cabbage kimchi and hydroponically cultivated Chinese cabbage kimchi.
Lee, Joung Won;Oh, Hoon Geun;Kim, Ju Hyoung;Lee, Ki Yeol;Lee, Jung Soo
Korean Journal of Plant Resources
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v.28
no.4
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pp.546-549
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2015
This study was carried out to investigate the effect of simple hydroponic culture in cultivation of grafted cactus. The results obtained are as follows: Growth indexes of grafted cactus cultivars, such as scion diameter, fresh weight, and scion hardness were improved in simple hydroponic culture compared with soil culture regardless of cultivars. Stem rot and rate of non-graft take were lower in simple hydroponic culture than in soil culture, but no significant difference was monitored between cultivars. Time for harvesting was fast in simple hydroponic culture compared with soil culture. Marketable yield increased in simple hydroponic culture.
This study was conducted to investigated the possibility of inactivating wilt germs (Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici) using Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma in a hydroponic system. Recirculating hydroponic cultivation system for inactivation was consisted of planting port, LED lamp, water tank, and circulating pump for hydroponic and DBD plasma reactor. Two experiments were conducted: batch and intermittent continuous process. The effect of plasma treatment on Total Residual Oxidants (TRO) concentration change, Fusarium inactivation and growth of lettuce were investigated. In the batch experiment, most of the Fusarium was inactivated at a TRO concentration of 0.15 mg/L or more at four-day intervals. There was no change in lettuce growth after two times of plasma treatment for one week. The intermittent continuous experiment consisted of 30-minute, 60-minute, and 90-minute plasma treatment in 2 day intervals and 30-minute treatment a one-day; most of the Fusarium was inactivated only by treatment for 30-minute every two days. However, if inactivation under $10^1CFU/mL$ is required, it will be necessary to treat for 60 minutes in 2 day intervals. The plasma treatment caused no damage to the lettuce, except the 30 min plasma treatment ay the one-day interval. It was considered that the residual TRO concentration was higher than that of the other treatments.
Cheon, Mi Geon;Lee, Seo Hyoun;Park, Kyung Mi;Choi, Seong-Tae;Hwang, Yeon Hyeon;Chang, Young Ho;Kim, Jin Gook
Journal of Bio-Environment Control
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v.30
no.3
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pp.244-249
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2021
The hydroponic culture for growing 'Duke' blueberry was evaluated in a protective greenhouse provided with similar environmental conditions to the conventional blueberry cultivations. One year old 'Duke' blueberry bushes planted in 180 L containers filled with 130 L peat moss and 40 L pearlite (v/v) were selected for the experiment. A nutrient solution consisted with NO3-N 4.6, NH4-N 3.4, PO4-P 3.3, K 3, Ca 4.6, and Mg 2.2 mmol-1 was supplied to the plants, comparing non-hydroponic treatment (provided with only underground water). Hydroponic culture increased number of shoot per bush by 18% and total shoot length by 24% compared with non-hydroponic culture. Total dry weight of a bush increased in the hydroponic with vigorous root growth 1.4-fold more than the non-hydroponic. Higher concentrations of inorganic elements and organic compounds were found in the hydroponic, indicating active nutrient absorption of the bush. The hydroponic produced high yield similar to adult bush from 4 years old age, maintaining the yield until 8 years old age. The findings of this study indicated that hydroponic cultivation systems will be useful for growing blueberry crop.
The Gymnocalycium mihanovichii has been an important export item of Korean flower industry for a long time. Although there is a high demand for grafted cactus from overseas, its production for export is limited. In this study, the growth and marketable yield characteristics of Gymnocalycium mihanovichii 'I-Hong' were compared between soil culture and ebb-and-flow hydroponic system with single- or double-tier bench. As a result, hydroponic methods with single-tier bench resulted in higher fresh weight and glove diameter compared to other cultivation methods. In the ebb-and-flow hydroponic system, hydroponic system with double-tier bench of grafted cactus traits has a lower growth rate than other cultivations. However, the hydroponic system with double-tier bench of grafted cactus significantly increased the yield. In conclusion, the yield from hydroponic system with double-tier bench was better than soil cultivation method. Although there were some differences in color depending on the cultivation method, it was considered that there was no difference in appearance of Gymnocalycium mihanovichii 'I-Hong'. Our results suggest the cultivation methods to overcome production constraints, expand their exports, and improve the value-added characteristics of grafted cactus.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.63
no.4
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pp.13-21
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2021
The feasibility of HWS for agricultural use was analyzed through a crop cultivation test to utilize the hydroponic waste solution (HWS) generated from the nutriculture greenhouse. The fertilizing effect of HWS was assessed on the basis of the inorganic nitrogen (N) mostly existed in HWSs, and nitrogen (urea) fertilizer. Lettuce was selected as the target crop influenced by the soil treatment and also for the crop cultivation test. Thus, the change in growth characteristics of lettuce and that in chemical characteristics of the soil were investigated. In terms of the growth of lettuce, the C control group with 70% nitrogen (urea) fertilizer and 30% HWS and the D control group with 50% nitrogen (urea) fertilizer and 50% HWS were more effective than the practice control group (B) with 100% nitrogen (urea) fertilizer. The results of this study confirmed the combined applicability of the chemical fertilizer and HWS for crop cultivation. Because NO3-N present in HWS has a high possibility of leaching into the soil, its applicability as a fertilizer has been considered to be relatively low in Korea. However, if an appropriate mixing ratio of urea fertilizer and HWS could be applied, the problems associated with leaching of nitrate nitrogen could be reduced with beneficial effects on crop cultivation. Thus, future studies are required on the treatment effect of HWS with repeated cultivation, impact assessment on the surrounding environment, and appropriate fertilization methods using nitrogen (urea) fertilizer and HWS. These studies would facilitate the sustainable recycling of HWS.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2021.05a
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pp.569-570
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2021
Hydroponic cultivation is of considerable interest to the production of high-quality green plants. However, establishing the planting operating systems in hydroponic cultivation may result in chronic problems, such as the reproduction of harmful bacteria throughout the circulating culture fluid. Extensive research has been conducted on using an ultraviolet sterilization system to prevent culture fluid contamination. In this study, the proposed module, using UV-C LEDs that emit wavelengths between 270 and 285 nm, was designed along with a sensor and controller. The module was set to emit 300, 500, and 700 mW, for different culture fluid flow rates, to investigate its capacity to eliminate Escherichia coli, Clavibacter michiganensis, Pseudomonas cichorii, and Fusarium oxysporum.
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