• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.263-270
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• 2021

본 실험은 고온기 파프리카 재배에서 CaCl₂ 엽면 살포에 의한 배꼽썩음과 발생과 경감 효과를 알아보고자 과실 크기에 따른 살포 시기, 횟수 및 시간에 미치는 영향을 구명하였다. CaCl₂(Ca 0.4%) 엽면 살포는 6월 3일 부터 7월 1일 까지 방아다리 위 4-9 마디의 착과 과실과 잎에 식물체 1주당 350mL/회를 처리하였다. CaCl₂를 7일 간격으로 4주간 엽면 살포 후 수확한 파프리카의 Ca 함량은 배꼽썩음과 과실의 과폭 11-20mm 처리에서 가장 낮았고, pedicel > stem-end > middle, blossom-end 순으로 낮아졌다. 정상과 과실의 Ca 함량은 과폭 31-40mm 처리에서 뚜렷하게 증가하였고 배꼽썩음과와 비교할 때 78% 높았다. 과폭 21mm 이상의 과실 middle과 blossom-end 부위 Ca 함량은 정상과에서는 19.8%-28.8%였으며, 배꼽썩음과에서는 15.7%-18.5%였다. 과폭 31-40mm 처리에서 배꼽썩음과 발생율은 60% 이상으로 급격히 증가하였다. 과폭 크기별 엽면 살포 처리에 따른 파프리카 과중은 차이가 없었으며, 상품과율은 21-30mm 크기에서 가장 높았고, 당도는 과폭 11-30mm 처리에서 높았다. 과폭 21-30mm 파프리카에 7일 동안CaCl₂를 3회 엽면 살포하였을 때 세포벽 결합(cell wall-bound, CWB) Ca 함량은 가장 높았고, 배꼽썩음과 발생율은 6.3%로 가장 낮았다. CaCl₂ 엽면 살포 처리 10일 후 파프리카의 CWB Ca 함량은 대조구에 비해 모든 처리에서 2.9배-3.5배 증가하였다. 하루 중 1회 시간을 달리하여 CaCl₂ 엽면 살포하였을 때, 7일째 엽소현상이 오전 9시 30분 처리에서 부터 오후 17시 처리 까지 관찰되었고, proline 함량은 처리 시간이 늦어질수록 증가되었다. 따라서 파프리카 여름재배시 배꼽썩음과 발생 경감을 위한 CaCl₂ 엽면 살포 방법은 과폭 21-30mm인 시기에 3일 간격으로 2회-3회, 오전 8시 이전에 살포 하는 것이 적합하리라 본다.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권4호
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• pp.295-303
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• 2021

변색기의 수준별 야간 고온이 포도 '거봉'의 과피색 발현에 미치는 영향을 분석하기 위해 시기별 과피색 변화, 과피 내 안토시아닌 및 식물호르몬 ABA와 GA 함량을 분석하였다. 변색기 20일 동안의 야간 24, 27℃ 처리에 의해 '거봉' 포도의 과피색 불량이 나타났으며, 야간 온도가 높을수록 과피색 발현이 더욱 억제되었다. 수확기 과실 품질을 분석한 결과, 야간 21℃ 처리구에 비해 24, 27℃ 처리구의 과방중, 과립중, 당도가 감소하였다. 야간 21℃ 처리구의 과피에서 만개 후 50일부터 안토시아닌이 축적되기 시작했고, 개별 안토시아닌 중 Mal과 함께 총 안토시아닌 함량이 수확기까지 지속적으로 증가하였다. 야간 21℃ 처리구를 기준으로 과피의 총 안토시아닌이 야간 24, 27℃ 처리에 의해 감소하였으며, 개별 안토시아닌 중에서는 Peo를 제외한 나머지 안토시아닌의 감소 경향이 뚜렷하였다. 식물호르몬 ABA는 야간 21℃ 처리구의 과피에서 변색기에 최대값을 보이고 다시 수확기까지 감소하였는데, 이러한 ABA 함량의 증가는 야간 24, 27℃ 처리에 의해 감소하는 경향이었다. GA는 변색기 과피에서 급격하게 감소하여 수확기까지 낮은 함량으로 유지되었는데, 야간 기온이 낮을수록 빠르게 감소하였다. 야간 21℃ 처리구 과피에서 ABA/GA 값은 만개 후 60일에 최대값을 보이고 다시 수확기까지 감소하였지만, 이 증가 양상이 야간 고온에 의해 감소하며 과피 안토시아닌 축적과 동일한 경향을 보이며 변화하였다. 따라서 변색기 야간의 24℃ 이상의 고온은 '거봉' 포도의 과피색 발현을 억제하며, 이는 식물호르몬 ABA, GA의 비율 변화, 과실 당도 감소로 인한 총 안토시아닌 함량 및 조성 변화 때문으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권3호
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• pp.234-242
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• 2019

여름철 고온에 의한 포도 '거봉'의 과피색 불량의 원인을 구명하기 위해, 고온에 따른 과피의 착색 및 식물호르몬 ABA와 GA의 함량 및 대사 관련 유전자의 발현을 분석하였다. 변색기부터 10일 동안의 고온에 의해 '거봉' 포도의 과피색 불량이 나타났으며, 착색을 제외한 나머지 과실품질에는 영향이 없었다. 과피의 총 안토시아닌이 고온처리에 의해 감소하였으며, 안토시아니딘 그룹별로는 malvidin과 peonidin이 대조구에 비해 감소하였다. 과피의 식물호르몬 ABA와 GA의 함량을 분석한 결과, ABA는 고온에 의해 감소하지 않았으며 오히려 대조구에 비해 약간 높은 경향을 보였다. GA는 고온 처리 종료 10일 후부터 대조구의 약 2배로 증가하였으며, 이로 인해 ABA/GA의 비율이 대조구에 비해 감소하였다. 시기별 안토시아닌 생합성 유전자의 발현을 분석한 결과, 초기 생합성 유전자는 고온에 의해 영향을 받지 않았고, 가장 마지막 단계를 조절하는 UFGT의 발현이 고온 처리에 의해 감소하였다. ABA와 GA의 대사 관련 유전자 발현을 분석한 결과, 고온에 의해 ABA의 생합성이 영향을 받지 않았고, GA의 생합성을 유도하는 GA20ox1의 발현이 증가하고 불활성화에 관여하는 GA2ox1/2의 발현이 감소하였다. 따라서 본 연구를 통해 변색 초기의 고온으로 인한 '거봉' 포도의 과피색 불량은 과피의 안토시아닌 생합성이 억제되었기 때문이었고, 안토시아닌 생합성이 ABA의 절대적인 함량 보다는 ABA와 GA의 비율로서 조절되고 있다고 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권1호
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• pp.66-77
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• 2019

본 연구는 우리나라의 대표적인 조림수종인 소나무를 대상으로 조림지 식재 후 활착률을 높이기 위하여 상대적으로 생육이 좋은 용기묘(1-0)로 생산하고자 할 때, 기본적인 생육환경 요인들 중 시비처리 수준에 따른 생장 반응특성을 조사하고 이를 통하여 적정 시비 수준을 구명하고자 실시하였다. 104구 용기에서 생육된 소나무 용기묘는 파종 후 약 8주 후부터, 4주 간격으로 간장 및 근원경을 측정하였다. 그 결과, 소나무 1-0 용기묘의 시비처리는 변형증가농도처리군의 $500{\rightarrow}1000{\rightarrow}1000{\rightarrow}1000mg{\cdot}L^{-1}$에서 간장, 근원경 생장이 좋았으며, 전체적으로 고정농도처리군보다 증가농도처리군과 변형증가농도처리군이 더 좋은 생장을 한 것으로 나타났다. 총건물생산량은 변형증가농도처리군의 $500{\rightarrow}1000{\rightarrow}1000{\rightarrow}1000mg{\cdot}L^{-1}$ 처리구가 가장 높았다. 시비처리 후 9주째부터 고정농도처리구 $3000mg{\cdot}L^{-1}$ 시비처리에서 소나무잎의 끝부분이 노랗게 변하는 증상이 관찰되었다. 이와 같은 증상은 증가농도처리구의 $2000mg{\cdot}L^{-1}$까지 농도를 증가시킨 처리구와 변형증가농도처리군의 $2000mg{\cdot}L^{-1}$까지 농도를 증가 시킨 처리구에서 발견되었다. 본 연구를 통하여 소나무 1-0 용기묘 생산을 위한 시비처리는 시비는 유묘형성기에 Multifeed 19로 $500mg{\cdot}L^{-1}$, 빠른생장기에 Multifeed 19로 $1000mg{\cdot}L^{-1}$, 경화기에 Multifeed 32로 $1000mg{\cdot}L^{-1}$를 일주일에 한번씩 지속적으로 실시하는 것이 우량한 용기묘를 생산하는데 바람직한 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권2호
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• pp.126-133
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• 2019

사과 표면의 온도 측정 결과, '후지' 품종에서 무처리구가 $44^{\circ}C$로 가장 높게 나왔으며, 미세살수 처리구가 $35^{\circ}C$로 가장 낮아 사과의 표면온도를 직접적으로 낮추는데 가장 효과적이었고, '홍로' 품종에서는 방풍망 처리구가 무처리구에 비해 약 $9^{\circ}C$의 온도하강 효과를 나타내었다. 조도 및 광량은 방풍망 처리구가 $53.26^3lx$로 무처리구의 $90.28^3lx$에 비하여 유의하게 낮은 결과를 보였다. 그리고 오후 시간의 햇볕은 파장이 긴 적색광으로 과실의 품온이 증가하고 광합성량이 증가되는 반면 과실의 호흡량이 증가하여 색소 발현 및 저장양분의 축적에 저해요인으로 작용하는 것으로 판단되었다. 또한, 방풍망을 이용한 차광으로 빛의 강도와 온도를 인위적으로 낮추어 광포화점이 발생하지 않는 정도에서 충분한 채광시간과 효율적인 광합성작용을 유도 하는 것이 과실품질을 향상시킬 수 있는 방법으로 판단되었다. '후지'와 '홍로'의 최대양자수율 Fv/Fm 값이 다른 처리들보다 무처리구에서 0.74로 가장 낮은 것으로 조사되었는데 이는 미세살수, 방풍망 처리구가 무처리구에 비해 높은 광합성 효율을 나타내고 있음을 시사하였다. '후지'의 일소피해 조사결과 미세살수 처리구는 5%, 방풍망 처리구는 7%로 무처리구에 비하여 일소발생이 약 15% 경감되었고 '홍로'의 경우는 미세살수 처리구는 22%, 방풍망 처리구는 25%로 무처리구에 비하여 일소발생이 약 7% 감소하였다. '홍로'의 일소피해 발생이 '후지'에 비해서 높았던 이유는 '홍로'가 '후지'보다 비대 속도가 빠르며 광을 받는 과실 표면의 면적이 상대적으로 컸기 때문으로 판단되었다. 착색지수 중 적색도($a^*$)의 경우 '후지' 품종에서 무처리구에 비하여 미세살수와 방풍망 처리구가 각각 26% 및 34%로 착색향상을 개선할 수 있었다. 이상의 결과를 종합하면, 사과 주요 품종에 대한 미세살수 및 방풍망 처리는 추후 기후변화로 인인 사과생육기 고온증상으로 발생할 수 있는 과실일소 및 착색불량 등 과실품질저해요인을 저감할 수 있는 현장적용이 가능한 기술로 판단되었고, 또한 이로 인한 상품성 증가로 농가 소득증대에 기여할 것으로 판단되었다.

• 생물환경조절학회지
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• 제30권1호
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• pp.37-45
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• 2021

본 연구는 식물공장에서 고흡수성 합성고분자(Super absorbent polymer; SAP)를 수경재배에서 배지로서의 활용가능성을 구명하고자 홍화 및 아마란스 새싹의 생육특성과 페놀함량 및 항산화도를 평가하였다. 대조구는 새싹 재배기(19 × 14 × 9cm, W × D × L)에 거즈를 깔고, 처리구에는 거즈 위에 SAP를 추가하여 비교 분석하였다. 홍화 새싹 종자를 30℃의 증류수에 5시간 동안침지한 뒤, 새싹 재배기에 파종 후 식물생장상에서 재배하였다. 식물생장상의 내부 온도는 25 ± 1℃, 습도는 70 ± 4%로 유지되었고 광조건은 35 ± 6μmol·m-2·s-1(광주기 12h)로 설정하였다. 아마란스 새싹은 새싹 재배기에 파종 후 식물생장상 내부 온도 25 ± 2℃, 습도는 70 ± 5%, 광조건은 188 ± 10μmol·m-2·s-1(광주기 16h)로 설정하였다. SAP의 기본적인 특성으로 물리/화학적 분석과 홍화 및 아마란스의 발아율과 생육특성 및 기능성 물질을 분석하였다. 홍화는 발아율, 생육 및 기능성 물질에서 처리구와 대조구간 차이가 없었으나, 아마란스는 생육 측면에서는 대조구와 차이가 없었으나 발아율, 건물중, 페놀함량 및 항산화도에서 처리구가 각각 1.16배, 1.16배, 1.40배, 1.12배의 높은 결과를 보였다. 결과적으로, 이번 연구를 통해 식물공장에서 SAP을 활용한 새싹재배가 가능할 것으로 판단하였으며 추후 SAP가 식물 생리적으로 작용하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 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.

• 한국환경생태학회지
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• 제36권2호
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• pp.139-149
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• 2022

본 연구는 전국 보호지역을 대상으로 생물음향 녹음기술을 이용하여 팔색조 번식울음을 탐지하고 생물계절 특징을 파악하여 팔색조 서식지 보호와 기후 변화에 대응하기 위한 기초자료를 작성하는데 목적이 있다. 연구대상지는 전국 보호지역 36개소였다. 데이터 수집 기간은 2019년 1월부터 12월이며, 분석 기간은 2019년 5월 1일부터 2019년 8월 31일이었다. 주요 연구결과는 다음과 같다. 첫 번째, 36개소의 연구대상지에서 팔색조 번식울음이 탐지된 곳은 22개소였다. 번식울음 빈도 분석 결과 높은 빈도를 나타낸 지역은 제주도를 포함한 남부내륙이었고, 위도가 제일 높은 지역은 설악산국립공원이었다. 두 번째, 팔색조 번식울음 초성은 2019년 5월 14일에 한려해상국립공원 금산에서 나타났고, 종성은 2019년 8월 6일에 고창 운곡습지에서 나타났다. 세 번째, 번식울음 일주기 분석 결과 05시에 울음 빈도수가 급격하게 상승하여 06시에 피크를 나타낸 뒤, 다시 줄어드는 패턴이 나타났다. 네 번째, 번식울음 계절주기 분석 결과 2019년 5월 14일부터 8월 6일까지 나타났고, 번식울음 누적빈도가 가장 높은 날은 6월 3일(Julian date: 154)이었다. 번식울음이 탐지된 날의 평균 기온은 17.4℃, 평균 강수량은 0.02mm, 평균 습도는 82.6%이었다. 다섯 번째, 팔색조 번식울음과 기상요인과의 상관관계 분석 결과, 번식울음과 기온과의 관계가 음의 상관관계(p<0.001)를 나타내었고, 강수량(p=0.053), 습도(p=0.077)는 유의한 의미를 나타내지 않았다(df=471). 본 연구는 전국 보호지역을 대상으로 생물음향 녹음기술을 이용하여 팔색조의 번식울음 분포를 확인하고, 울음기간, 기상요인과의 관계를 정밀하게 분석하여 생태적 특성을 밝힌 연구라는 점에서 의미가 있다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.384-392
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• 2022

본 연구는 RGB, 초분광 센서를 이용하여 시기별 사과 잎의 엽록소와 질소 함량을 예측하여 사과 나무 잎의 질소 영양을 진단하기 위해 수행되었다. 분광 데이터는 사과나무 '홍로/M.9' 2년생을 대상으로 고해상도 RGB와 초분광 센서로 촬영 후 영상처리를 통해 취득하였다. 식물체 데이터는 촬영이 끝난직후 엽록소와 잎 질소 함량을 측정하였다. 엽록소 측정기의 SPAD meter, RGB 센서의 개별 파장, 컬러 식생지수 및 초분광 센서의 214개의 파장과 식물체 데이터를 이용하여 회귀분석을 실시하였다. 엽록소와 잎 질소 함량 데이터는 시기와 상관없이 질소 시비량에 따라 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 잎은 시기가 지나면서 잎에 있던 영양분이 과실로 전이되어 색이 옅어졌으며 RGB센서의 경우 Red파장에서 시기와 상관없이 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 초분광 센서의 경우 두 시기 모두 질소 시비 수준에 따라 가시광 영역보다 비가시광 영역에서 차이가 크게 나타났다. 반사값를 이용하여 식물체 특성의 예측 모델 결과 엽록소, 잎 질소함량 모두 초분광 데이터를 이용한 부분최소제곱회귀분석을 이용하였을 때 성능이 가장 높게 나타났다(chlorophyll: 81% / 63%, leaf nitrogen content: 81% / 67%). 이러한 원인은 RGB 센서에 비해 초분광 센서는 좁은 FWHM과 400-1,000nm의 넓은 파장 범위를 가지고 있어 질소 결핍에 의한 스트레스로 인해 작물의 분광학적 해석이 가능했을 것으로 판단된다. 추후 분광학적 특성을 이용하여 전 생육 시기의 수체 생리, 생태 모델 개발 및 검증 그리고 병해충 진단 등 연구를 통해 고품질, 안정적인 과실 생산 기술 개발에 기여될 것으로 사료된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권1호
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• pp.67-76
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• 2022

본 연구는 식물공장형 아쿠아포닉 시스템(AP)에서 갯기름을 재배하여 수경재배 시스템(HP)에서 재배된 갯기름과 광합성 및 생육 특성을 비교하였다. AP 재배구는 367.5L의 사육조에 비단잉어 30마리로 10.6kg·m^-3 밀도로 사육하였으며 HP 재배구는 배양액을 EC 1.3dS·m^-1, pH 6.5로 조성하여 같은 재식 간격으로 갯기름을 정식하였다. 전 재배기간 동안 pH는 AP의 경우 7.1-4.0, HP는 7.4-4.0 수준을 보였다. AP 처리구의 pH는 NO₃-N의 증가에 따라 감소하기 시작하여 pH 5.5 이하는 15-67 DAT 기간동안 지속되었다. pH가 낮은 조건에서도 암모니아태 질소(NH₄-N)는 지속적 증가를 보였다. EC는 두 재배구에서 1.3-1.5dS·m^-1로 유지되었다. 수조액의 다량원소 농도는 K와 Mg을 제외하고 수경재배 양액 농도보다 높았다. 광합성 특성은 AP와 HP 처리간 유의차가 없었고 형광매개변수는 Fv/Fm, ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC, DIo/RC는 처리간 차이가 없었으나 광계 II 광화학지수인 PI_ABS가 AP 재배구에서 HP에 비해 34DAT에는 30.4%, 74DAT에는 12.0% 낮았다. 정식 후 20일 간격으로 생육 특성을 측정한 결과 두 처리간 초장, 엽장, 엽폭, 엽수 SPAD는 유의적으로 차이가 없었으나 엽병 길이가 AP 재배구에서 HP에 비해 56% 길었고 지상부 및 지하부 상대생장율, 건물중이 유의차가 없었다. 다만, 엽면적율만 AP 재배구에서 HP에 비해 36.43% 높았다. 연구결과를 종합하여 볼 때, 적정 물고기 재배밀도와 pH 수준에서 갯기름 생육과 수량은 아쿠아포닉스와 수경재배 방식 간에 차이가 없는 것으로 보이고, 아쿠아포닉스는 농업 부산물의 자원순환으로 안전한 먹거리를 생산할 수 있는 지속가능한 농업기술로 판단된다.