시설재배 참외를 위한 새로운 방식의 순환식 수경재배시스템을 고안하여 참외 수경재배의 가능성을 검정하고, 순환식 수경재배 시의 배양액 관리기술을 확립하기 위하여 세 가지 수경재배방식에서 순환배양액의 무기이온 함량의 변화를 조사하였다. 참외의 수경재배에서 토양재배와 비교하여 양호한 수량과 품질을 나타내었다. 참외의 수경재배는 고형배지방식이 적합한 것으로 보였으며 NFT방식은 고온기의 장해발생으로 적합하지 않은 것으로 생각되었다. 참외의 배양액은 야마자키 조성 멜론 배양액을 EC 2.0dS.m$^{-}$로 전 생육기간에 동일하게 공급하는 것이 적절한 것으로 밝혀졌다. 순환방식에서도 배양액의 EC와 pH는 비교적 안정적으로 유지되었으며 순환배양액내의 다량원소와 미량원소도 계속적으로 일정한 함량으로 유지되어 참외용 수경재배방식이 적절한 것을 확인할 수 있었다. NO$_3$-N, Ca, Mg은 모든 재배방식에서 비슷한 양상으로 안정적인 함량변화를 나타내었고, P은 다른 두 방식에 비해 펄라이트 배지에서 약 $1me{\cdot}{\iota}$^{-}$ 정도 흡수가 저하하였으며, K은 펄라이트 배지에서는 불규칙한 양상을 보였으나 코코피트 배지에서는 안정적인 함량변화를 나타내었다. 미량원소는 Mo을 제외하고는 고형배지 방식에서는 대체적으로 안정된 함량의 추이를 나타내어 미량원소의 흡수가 원활하게 이루어진 것을 알 수 있었다. 그러나 NFT방식에서는 B와 Mn은 비교적 안정된 함량변화를 나타내었으나 다른 원소들은 불규칙적인 변화를 나타내었다. 특히 고온기에 미량원소의 흡수가 저하한 것을 알 수 있었으며 Cu. Zn, Mo의 흡수가 원활하지 않았다. 본 실험의 결과를 통하여 참외를 위한 새로운 순환식 고형배지방식은 참외시설재배에서의 문제점을 해결하는 적절한 방법이 될 것으로 생각되었다.
식물공장의 필요성에 대한 시대적, 산업적 요구가 증가함에 따라 전 세계적으로 식물공장을 이용하여 다양한 작물을 재배하려는 연구가 이루어지고 있다. 그러나 대부분의 연구는 컨테이너 크기의 소형 식물공장 형태의 연구실을 대상으로 한 부분적인 기술에 국한되어 있으며, 경제적 효과를 확보하기 위한 대형 식물공장에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 수경인삼 식물공장의 사례를 통하여 ICT 기반의 스마트 팜 팩토리 시스템에 대한 연구를 진행하고자 한다. 스마트 팜 팩토리는 기존의 식물공장의 개념을 확장한 것으로 일부 환경정보를 수집하여 시설물을 제어 할 수 있는 기존의 식물공장 수준을 뛰어 넘어 식물 생육을 위한 정보의 수집과 시설의 운영 및 관리의 자동화가 가능하며, 수집된 정보를 이용하여 최적의 작물 생육을 위한 정보 분석과 이의 적용이 가능한 전사적인 식물공장 관리 시스템이다.
배초향은 항동맥경화나 항박테리아의 특성을 가지는 한약재에 널리 사용되는 영년생 약용식물이다. 연구의 목적은 수경재배에서 배양액의 종류와 PPFD값에 따른 배초향의 생장 및 항산화 물질의 변화를 조사하는 것이다. 배초향은 주야간 16:8 시간의 일장조건에서 150과 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건과 일본원시(HES), 서울시립대(UOS), 유럽채소연구소(EVR), 오오츠카 배양액(OTS)을 이용하여 6주간 재배하였다. OTS 배양액조건에서 자란 배초향의 지상부 및 지하부 건물중은 다른 배양액 처리구와 비교하여 유의적으로 높았다. 배초향의 틸리아닌 함량은 OTS 처리에서 가장 높았으며 다음으로 EVR, HES, UOS 순서로 낮아졌다. 총 아카세틴의 함량은 EVR처리에서 가장 높았으나 OTS처리와는 유의적 차이를 보이지 않았다. 또한 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건에서 자란 배초향은 PPFD 150처리구와 비교하여 유의적으로 생체중과 건물중이 증가하였으며 기능성 물질은 틸리아닌과 아카세틴의 함량도 높았다. 본 연구는 수경재배 방식을 이용하여 식물공장에서 배초향을 재배할 경우 $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ PPFD 조건과 OTS 배양액 조건에서 경제적인 광원조건으로 최적 바이오매스 생산량과 틸라아닌과 아카세틴의 함량을 증가시킬 수 있을 것으로 제안한다.
Recently, the characteristic of plant production systems in Korea has been changed with the strong trends of integration and large scale, using environmental control techniques. To satisfy this change successfully, first of all, the environmental prediction inside the system must be preceded. While many environmental prediction models for plant production system were developed by many persons, each model cannot be applied to the every situation without the perfect understanding of source codes and the technical modification. The purpose of this study is building the environmental prediction model to predict and evaluate the environment inside the system numerically, and also developing the multipurpose program available for practical design. The model consisted of the basic system model, the cultivation related model and the environmental control related model. The contents of each model are as follows : the basic system model is dealing with thermal and light environments, soil environment and ventilation : the cultivation related model with soil and hydroponic cultures ; and the environmental control related model with thermal curtain and heat exchanging system. The environmental prediction model was developed using a common simulation program, PCSMP, so that it could be easily understood and modified by anyone. Finally, the model was executed and verified through comparison between simulated and measured results for soil culture, and both results showed good agreements.
Indole-3-acetic acid (IAA) biosynthesis by bacteria occurs widely in rhizospheres. Bacterial species able to synthesize IAAmay be exploited for beneficial interactions in crop management systems. The objective of this study was to determine the response of ivyleaf morningglory (Ipomoea hederacea) seedlings to IAA and to an IAA-producing rhizobacterum, Bradyrhizobium japonicum isolate GD3. IAA solution and isolate GD3 suppression of seedling growth measured as radicle length and biomass depended on IAA concentration. Seedling radicle length was significantly reduced by ca. 29% with more than $1.0{\mu}M$ of IAA solution, compared to the control, 48 h after application. The cell concentration at 50% growth reduction ($GR_{50}$) of the seedling radicle was IAA production by isolate GD3 at $10^{4.82}\;cfu$, the cell concentration for 50% growth reduction ($GR_{50}$) of seedling radicle was 0.24 iM, which was much lower than the IAA solution concentration ($117.48{\mu}M$) required for $GR_{50}$. Therefore, excess IAA production by isolate GD3 may be more detrimental to morningglory radicle growth than standard IAA solution. Results confirmed involvement of IAA in suppressive effects of isolate GD3 on morning-glory seedlings grown in a hydroponic system.
Al Mahmud, Jubayer;Hasanuzzaman, Mirza;Nahar, Kamrun;Rahman, Anisur;Hossain, Md. Shahadat;Fujita, Masayuki
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.235-235
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2017
Chromium (Cr) toxicity is hazardous to the seed germination, growth, and development of plants. ${\gamma}$-Aminobutyric acid (GABA) is a non-protein amino acid and is involved in stress tolerance in plants. To investigate the effects of GABA in alleviating Cr toxicity, we treated eight-d-old mustard (Brassica juncea L.) seedlings with Cr (0.15 mM and 0.3 mM $K_2CrO_4$, 5 days) alone and in combination with GABA ($125{\mu}M$) in a semi-hydroponic medium. The roots and shoots of the seedlings accumulated Cr in a dose-dependent manner, which led to an increase in oxidative damage [lipid peroxidation; hydrogen peroxide ($H_2O_2$) content; superoxide ($O{_2}^{{\cdot}-}$) generation; lipoxygenase (LOX) activity], MG content, and disrupted antioxidant defense and glyoxalase systems. Chromium stress also reduced growth, leaf relative water content (RWC), and chlorophyll (chl) content but increased phytochelatin (PC) and proline (Pro) content. Furthermore, supplementing the Cr-treated seedlings with GABA reduced Cr uptake and upregulated the non-enzymatic antioxidants (ascorbate, AsA; glutathione, GSH) and the activities of the enzymatic antioxidants including ascorbate peroxidase (APX), monodehydroascorbate reductase (MDHAR), dehydroascorbate reductase (DHAR), glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPX), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glyoxalase I (Gly I), and glyoxalase II (Gly II), and finally reduced oxidative damage. Adding GABA also increased leaf RWC and chl content, decreased Pro and PC content, and restored plant growth. These findings shed light on the effect of GABA in improving the physiological mechanisms of mustard seedlings in response to Cr stress.
본 시험은 순환식 수경재배시 배양액조성이 배양액 내 다량원소 농도의 변화 및 오이 생육에 미치는 영향을 구명하고자 수행되었다. 네 가지 배양액조성, 즉 일본 원시 배양액, 야마자키 오이 배양액, PBG 오이 순환식 배양액 및 원예원 오이 순환식 배양액이 급액되는 순환식 펄라이트 수경재배시스템에서 오이('조은백다다기' 품종)를 재배하였다. 네 가지 배양액조성 처리구 모두에서 순환배양액내 $NO_{3^-}N$, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ 및 $SO_{4^-}S$의 농도는 정식후일수가 진전됨에 따라 증가되었고 $NH_{4^-}N$의 농도는 점차적으로 감소되었다. 순환배양액내 $PO_{4^-}P$와 $K^+$의 농도는 과실수확 개시기부터 과실수확 최성기까지 계속적으로 감소되었다. 순환배양액내 $NO_{3^-}N$, $NH_{4^-}N$ 및 $Ca^{2+}$의 농도는 배양액조성 간에 큰 차이를 나타내지 않았다. 그러나, 야마자키 배양액을 이용한 오이 순환식 수경재배 시에 다른 세 가지 배양액조성에 비하여 $PO_{4^-}P$와 K^+$의 농도는 가장 낮아지고 $Mg^{2+}$와 $SO_4^{2-}$의 농도는 가장 높아지는 결과를 나타내었다. 엽수를 제외한 작물 생육은 배양액조성 간에 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나, 오이의 과수와 과실수량은 야마자키 배양액조성 처리에서 가장 적었는데, 그것은 순환배양액내 $PO_{4^-}P$와 $K^+$의 농도가 낮게 유지되었기 때문이다.
1. 일장과 온도의 영향은 자연일장에서 괴경이 600mg, 9시간 단일에서 640mg으로 큰 차이가 없었으나 12시간처리구, 15시간처리구에서는 490, 500mg으로 일장이 영향을 미쳤다. 2. 배양액의 농도가 마의 비대에 미치는 영향을 조사한 결과 양액은 50% 용액에서 420mg으로 다른 구에 비해 가장 높게 나타났다. 3. 호르몬농도는 NAAl00ppm에서 560mg으로 무처리 및 다른 농도구에 비하여 가장 좋았다.
완숙계 대과종 토마토를 공시 재료로 재배시기와 재배방식을 달리하여 생육 및 수량, 품질 및 저장성 등을 비교 조사하고자 하였다. 토마토는 재배방식에 따른 생육 및 수량의 차이를 나타내지 않았으나 재배시기에 따라서는 여름재배에서 작물의 생육이 왕성하였고 주당 수량도 여름재배에서 많았다. 토마토 과실의 수분함량은 재배방식의 차이보다는 재배시기에 따른 차이가 커 여름 수확과의 수분함량이 봄 수확과 보다 높은 수치를 보여주었다. 토마토 과실의 경도는 재배방식간에는 차이가 없거나 적은 반면 재배시기에 따라서는 약간의 유의성이 있는 차이를 보였는데 봄 수확과에 비해 여름 수확과에서 경도가 높았다. 토마토의 전당, 포도당, 과당 함량 등은 모두 여름 수확과에 비해 봄 수확과에서 높았고 재배방식별로는 유의성 있는 차이를 보여주지 않았다. 토마토 과실의 실온저장시 수분손실량은 양액재배 수확과가 적었고, 수확기에 따라서는 여름 수확과가 적었다. 실온에서 녹숙과의 과피 변색은 봄보다는 여름수확 과실이, 토양보다는 양액재배 과실이 빠르게 진행되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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