• 농업과학연구
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• 제40권4호
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• pp.395-403
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• 2013

Plant factory has drawn attention in many countries in the world due to capability of environmental control not only for better yield and quality, but also for increase in functional and medicinal components of the products. In this paper, an experimental plant factory was constructed for various tests under different environmental conditions, and the operations were evaluated. A production room was constructed with adiabatic materials with dimensions of $6,900{\times}3,000{\times}2,500$ mm ($L{\times}W{\times}H$). Four sets of $2,890{\times}600{\times}2,320$ mm ($L{\times}W{\times}H$) production frame unit, each with 9 light-installed beds and an aeroponic fertigation system, resulting in 36 beds, were prepared. Accuracy and response were evaluated for each environmental control component with and without crops. Air temperature, humidity, $CO_2$ concentration, light intensity, frequency, and duty ratio, fertigation rate and scheduling were controllable from a main control computer through wireless communication devices. When the plant factory was operated without crop condition, the response times were 8 minutes for change in temperature from 20 to $15^{\circ}C$ and 20 minutes from 15 to $20^{\circ}C$; 7 minutes for change in humidity from 40 to 65%; and 4 minutes for change in $CO_2$ concentration from 450 to 1000 ppm. When operated for 24 hours with crop cultivation; average, maximum, and minimum values of temperatures were 20.06, 20.8, and $18.8^{\circ}C$; humidity were 66.72, 69.37, and 63.73%; $CO_2$ concentrations were 1017, 1168, and 911 ppm, respectively. Photosynthetic Photon Flux Density was increased as the distance from the light source decreased, but variability was greater at shorter distances. Results of the study would provide useful information for efficient application of the plant factory and to investigate the optimum environment for crop growth through various experiments.

• 원예과학기술지
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• 제34권1호
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• pp.55-66
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• 2016

This study was carried out to investigate the effect of artificial light sources with different light qualities on the growth and flowering characteristics of a herbaceous long-day plant, Petunia ${\times}$ hybrida Hort. Seedlings of petunia cultivar 'Madness Rose' were potted, acclimated for one week, and grown in a phytotron equipped with tube- and bulb-type fluorescent lamps (FL tube and bulb), tube-type white light-emitting diodes (LED tube), halogen lamps (HL), metal halide lamps (MH), and high pressure sodium lamps (HPS) for 10 weeks. The temperature, photoperiod, and photosynthetic photon flux density (PPFD) in the phytotron were $22{\pm}2^{\circ}C$, 16 h, and $25{\pm}2{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, respectively. Light sources combined with HL promoted stem elongation, and plant height and internode length decreased with increasing red to far-red (R:FR) ratio. FL tube + LED tube, HPS, and FL tube promoted branching, whereas plants grown under light sources combined with HL did not have any branches. Days to flowering (from longest to shortest) occurred as follows: FL tube + HL > FL tube + HL > MH > HPS = FL tube + FL bulb > FL tube + LED tube > LED tube > FL tube, indicating that reducing the R:FR ratio of the light sources promoted flowering. Only 20% of plants grown under an FL tube flowered, whereas under all other treatments, 100% of plants flowered. At 10 weeks after treatment, plants grown under HPS and MH had (cumulatively) 12 open flowers, and those grown under FL tube + FL bulb, LED tube, FL tube + LED tube, and HPS treatment had approximately seven flower buds. These results suggest that light sources with low R:FR ratios promote flowering and stem elongation in petunia, but they reduce its ornamental value due to overgrowth and poor branching.

• 화훼연구
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• 제19권1호
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• pp.49-54
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• 2011

본 연구는 우리나라 무스카리 우점품종인 'Early Giant'의 대량증식 체계를 구축하기 위하여 잎 절편으로부터 소인경 형성과 비대에 미치는 MS 무기염 농도, 당 농도 및 광조건의 영향을 조사하였다. 무스카리의 잎 절편을 2주간 암 배양 후 MS 기본배지에 NAA $0.01mg{\cdot}L^{-1}$, kinetin $0.2m{\cdot}L^{-1}$, 자당 $30g{\cdot}L^{-1}$와 gelrite $3g{\cdot}L^{-1}$가 첨가된 배지에 16시간 일장으로 명 배양하였을 때 자구형성 및 생육이 가장 양호하였다. 다만, 자구 비대는 MS 배지 내 $60g{\cdot}L^{-1}$ 당 농도에서 촉진되었다. 온실에서 순화된 식물체는 정상적으로 개화하였으며 정식 2년차에 1.5개 내외의 자구를 가진 구를 생산할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제38권6호
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• pp.282-291
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• 2022

Since the efficiency of wastewater treatment using microalgae differs depending on the metabolic characteristics of the species, it is important to understand the characteristics of target algae prior to the application in wastewater treatment. In this study, for the application of Arthrospira platensis to wastewater treatment, which is a filamentous alkaliphilic cyanobacteria, basic species specificity was identified and the possibility of application to wastewater treatment was investigated. As a result of the species specificity investigation, the specific growth rate between pH 7.0 and 11.0 showed the highest value near pH 9 at 0.25/day. The reason for the relatively low growth(0.08/day) at pH 11 was thought to be the CA(carbonic anhydrase) enzyme that is involved in carbon fixation during photosynthesis has the highest activity at pH 8.0 to 9.0, and at pH 11, CA activity was relatively low. In addition, A. platensis showed optimal growth at 400 PPFD(photosynthetic photon flux density) and 30℃, and this means that cyanobacteria such as A. platensis have a larger number of PS-I(photosystem I) than that of PS-II(photosystem II). It was speculated that it was because higher light intensity and temperature were required to sufficiently generate electrons to transfer to PS-I. Regarding the applicability of A. platensis, it was suggested that if a system using the synergistic effect of co-culture of A. platensis and bacteria was developed, a more efficient system would be possible. And different from single cocci, filamentous A. platensis expected to have a positive impact on harvesting, which is very important in the latter part of the wastewater treatment process.

• 원예과학기술지
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• 제35권2호
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• pp.188-198
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• 2017

아스파라거스의 기능성을 향상시키기 위하여 처리 전 그리고 12시간 암상태로 저장한 아스파라거스를 대조구로 하여 백색(색온도 45,000 k), 청색(peak 450 nm), 적색(peak 660 nm)의 발광다이오드(light-emitting diode, LED)를 이용하여 수확한 아스파라거스 순을 광합성유효광양자속밀도(photosynthetic photon flux density, PPFD) $200{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$의 광으로 12시간 처리하고, UV-B(280 nm)를 0.5kJ 또는 1.0kJ로 처리하여 원예적 특성, 비타민C(total ascorbic acid), 루틴(rutin), 총 페놀(total phenolics) 및 총 플라보노이드(total flavonoids) 함량과 자유기 소거능에 미치는 영향을 조사하였다. 이들 처리는 아스파라거스 순의 생체중, 길이, 직경 등에 변화를 초래하지 않았으며, UV-B0.5kJ에서는 당도와 엽록소 함량이 각각 9%와 41% 증가하였다. 비타민 C, 루틴, 총 페놀 및 총 플라보노이드 등 항산화 성분 중에서 비타민 C 함량은 대조에 비하여 백색광(114%), 적색광 (137%) 및 UV-0.5 kJ(127%) 처리에서 크게 증가하였다. 반면 루틴, 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량은 적색광이나 UV-0.5 kJ 처리에서만 대조구에 비하여 증가하였다. 또한 DPPH라디컬 소거능으로 측정한 항산화 활성은 대조구에 비하여 백색광, 적색광 및 UV-0.5kJ 처리구에서 각각 43, 41 및 43% 증가하였다. 이상의 결과는 적색광 12시간 처리나 UV-B 0.5kJ 처리로 아스파라거스 순의 원예적 특성의 변화가 초래되지 않는 상태에서 비타민 C, 루틴, 총 페놀, 총 플라보노이드 등의 함량이 증가되고 자유기 소거능도 향상됨을 의미한다. 따라서 수확한 아스파라서스의 순에 적색광 12시간 또는 UV-B 0.5kJ을 처리하면 채소 또는 음료의 원료로 사용되는 아스파라거스 순의 기능성 품질을 증진시킬 수 있을 것으로 생각된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제28권4호
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• pp.404-410
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• 2019

본 연구는 고부가가치 약용작물인 잔대(Adenophora triphylla var. japonica Hara)의 종자 형태특성과 휴면 유형을 조사하고, 발아율 향상을 위한 소독제와 광질을 선발하기 위해서 수행되었다. 종자 소독은 증류수(대조구), NaClO 4%, $H_2O_2$ 4%와 benomyl $500mg{\cdot}L^{-1}$를 이용하여 실시하였으며, 광질처리는 암조건(control I), 형광등(control II), LEDs[red, blue, green, RB LEDs(red:blue = 8:2, 6:4, 4:6, 2:8)]를 광주기 12/12(light/dark), 광도 $150{\mu}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$ photosynthetic photon flux density로 설정하였다. 잔대 종자는 emryo (E):seed (S) ratio가 0.4로 미숙배 종자지만 30일 이내에 발아가 되며, 침지 6시간 만에 포화상태에 도달하였다. 종자 소독 후 benomyl 처리에서 곰팡이 발생이 유의적으로 억제되었으며, 최종 발아율이 87%로 가장 높았다. 적색광에서 최종 발아율이 92%로 가장 높았으며, 일일평균발아수는 R2B8에서 가장 적었다. 따라서 잔대 종자는 휴면이 거의 없으며, benomyl 소독제와 적색광이 발아율 향상에 효과적이여, 향후 약용작물 잔대 재배에 이용가치가 높을 것이라 판단된다.

• 현장농수산연구지
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• 제24권4호
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• pp.30-34
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• 2022

본 연구는 일조방해에 의한 광환경의 변화가 절화 장미의 생산성과 품질에 미치는 영향을 분석하기 위해 절화용 스탠다드 장미 'Monet' 품종에 인위적으로 차광 처리하여 일조를 방해하고 일조방해 시간에 따른 장미의 절화수량과 생육특성을 조사하였다. 일조방해 시간에 따른 절화 장미 'Monet'의 단위면적(3.3m²)당 절화수량은 무처리구에서 40본인 반면 4시간, 8시간, 12시간 처리구에서는 각각 32본, 29본, 25본으로 일조방해 시간이 증가함에 따라 절화수량이 감소되는 경향을 나타내었다. 절화 장미의 품질과 관련된 절화 특성의 경우에도 무처리구에 비해 12시간 처리구에서 화폭과 화고, 꽃잎의 길이와 폭 등 모든 특성에서 10~20% 정도 감소하였다. 또한 절화 장미의 상품성을 결정하는 화경장과 꽃대 굵기, 절화중 등의 생육특성도 일조방해 시간이 증가됨에 따라 감소하는 경향을 보였다. 이에 반해 개화소요일수는 24.3일에서 27.7일로 14.0% 증가하는 등 일조방해 시간이 증가됨에 따라 전반적인 생육은 위축되고 개화는 지연되는 특성을 나타내었다. 본 연구의 결과에서 일조방해 시간이 증가함에 따라 꽃의 크기가 감소하고 화경장 및 절화의 생체중 등이 감소한 것은 일조방해로 인해 일평균 광합성광량자속밀도(PPFD)가 감소하고 이에 따라 총광합성량이 감소하면서 장미의 생장과 발달에 필요한 양분을 충분히 공급받지 못했기 때문으로 판단된다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2020년도 추계국제학술대회
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• pp.61-61
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• 2020

This experiment was carried out using artificial bed soil and LED in the plastic film house(irradiation time: 07:00-17:00/day). Seedlings(n=63 per 3.3 m²) of ginseng was planted on May 17, 2018. LED was combined with red and blue light in a 3:1 ratio and irradiated with different light intensity(40-160 µmol/m²/s). Average air temperature from April to September according to the light intensity test was 20.4℃-20.9℃. Average artificial bed soil temperature was 20.1℃-21.7℃. The test area where fluorescent lamp was irradiated tended to be somewhat lower than the LED irradiation area. The chemical properties of the test soil was as follows. pH levels was 6.6-6.7, EC levels 0.9-1.3 dS/m and OM levels 30.6-32.0%. The available P₂O₅ contents was 73.3-302.3 mg/kg. Exchangeable cations K and Ca contents were higher than the allowable ranges and mg content was high in the fluorescent lamp treatment. The photometric characteristics of LED light intensity are as follows. The greater the light intensity, the higher the PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density) value, illuminance and solar irradiation. Fluorescent lamp treatment had high illuminance value, but PPFD and solar irradiation were lower than LED intensity 40 µmol/m²/s treatment. The photosynthetic rate increased(2.0-3.8 µmolCO²/m²/s) as the amount of light intensity increased, peaking at 120 µmol/m²/s, and then decreasing. The SPAD (chlorophyll content) value decreased as the amount of light intensity increased, and was the highest at 36.1 in fluorescent lamp treatment. Ginseng germination started on April 5 and took 14-17 days to germinate. The overall germination rate was 68.8-73.6%. The growth of aerial parts(plant height etc.) were generally excellent in the treatment of light intensity of 120-160 µmol/m²/s. The plant height was 41.9 cm, stem length was 24.1 cm, leaf length was 9.8 cm and stem diameter was 5.6 mm. The growth of underground part (root length etc.) was the best in the treatment with 120 µmol/m²/s of light intensity. Due to the root length was long(24.8 cm) and diameter of taproot was thick(18.7 mm), the fresh root weight was the heaviest at 24.8 g. There were no disease incidence such as Alternaria blight, Gray mold and Anthracnose. Disease of Damping-off caused by Rhizoctonia solani occurred 0.6-1.5% and incidence ratio of rusty root ginseng was 30.8-62.3%. It is believed that the reason for the high incidence of rusty root ginseng is that the amount of field moisture capacity of artificial bed soil is larger than the soil. Leaf discoloration rate was 13.7-32.3%.

• 농업과학연구
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• 제41권4호
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• pp.321-326
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• 2014

본 연구는 당귀의 대량생산 시스템에 적합한 재배 방식을 선정하기 위하여 담액경, 배지경, 분무경 재배 시스템에 대한 비교 평가와 당귀의 엽단위 광합성 특성을 분석하여 대량생산 시스템에서의 최적환경 조건 구명을 위하여 수행되었다. 참당귀 '만추'를 파종하여 암상태에서 발아 시킨 후에 기온 $18-22^{\circ}C$, 상대습도 50-70%, PPFD $120{\pm}6{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 조건으로 3주간 육묘하였다. 본엽 4매가 출현하는 시기에 담액경, 배지경, 분무경의 3개의 처리구에 각각 16주씩(총 48주) 이식하였으며 PPFD는 광원 20 cm 아래에서 $150{\pm}6{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, 온도 $20/23{\pm}1^{\circ}C$, 상대습도 50-70% 조건으로 11주간 재배하였다. 11주째에 생육조사를 실시하였으며, 당귀의 환경조건에 대한 광합성 특성을 살펴보고자, $CO_2$농도, 온도, PPFD 값에 따른 광합성특성을 휴대용 광합성 측정기를 이용하여 측정하였다. 배지경재배에서 당귀의 생체중과 건물중이 담액경 재배와 비교하여 유의적인 증가를 나타내었으며, 분무경 재배와는 유의적 차이가 발생되지 않았다. 광합성 특성으로 PPFD 값이 $50-200{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 증가할 때 광합성 값이 급상승하는 경향을 나타내면서 $800-1600{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ 사이에서 광포화점이 있을 것으로 추정되었다. $CO_2$ 포화점은 $1000-1200{\mu}mol\;mol^{-1}$에 존재하는 것으로 관찰되었으며, 온도가 $16-26^{\circ}C$로 증가할 때, 실제 광합성 값은 거의 영향을 받지 않았다. 결과적으로 당귀를 수경재배 기술을 이용한 대량 생산 시스템에 도입할 경우 분무경 재배 시스템에 PPFD는 $150{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$, $CO_2$ 농도는 약 $1000{\mu}mol\;mol^{-1}$ 이하에서, 온도는 $20{\pm}3^{\circ}C$ 조건에서 광합성 환경을 조성해 주거나 환경제어를 유지하면 당귀 대량생산 시스템의 최적 조건을 구현하여 높은 생산성을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제8권1호
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• pp.49-55
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• 1999

플라스틱온실의 생산비용 절감을 위하여 2단 재배를 시도할 때, 그 생육환경의 적정성을 검토하고자 주요 생육환경 요소인 온도, 습도, 광, 양액온도, 공기속도를 비교하였다. 특히 2단 베드의 구성과 광환경과의 관계로부터 광환경 적정화 방법을 제시하고자 하였다. 그 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 상.하 베드 주요 생육환경의 측정결과를 보면, 상단베드의 최고온도는 38.3$^{\circ}C$, 하단베드의 최고온도는 35.5$^{\circ}C$로 나타났다. 양액 온도는 상.하단 모두 20~$25^{\circ}C$ 범위였으며 하단의 온도가 1$^{\circ}C$ 정도 낮은 것을 알 수 있다. 상대습도는 상 하단 모두 야간에는 95% 정도로 높게 나타났으며 주간에는 상단 60~70% 범위, 하단 65~80% 범위로 하단이 10%정도 높게 측정되었다. PPFD는 상.하 베드 모두 200$\mu$mol.m$^{-2}$ .s$^{-1}$ 정도의 값을 보였고 하단의 경우는 100$\mu$mol.m$^{-2}$ .s$^{-1}$ 이하의 값을 보였다. 상.하 베드 일사량을 보면 상단은 200W.m$^{-2}$ 정도이고 하단은 85 W.m$^{-2}$ 이하가 측정되었다. 공기속도는 상.하 베드에서 주간에는 0.1~0.2m.s$^{-1}$ 정도가 측정되었고, 야간에는 0.05m.s$^{-1}$이하로서 거의 정지 상태였다. 온실방위별 하단베드의 광입사 면적을 이론적으로 해석해 보면, 동서동의 경우는 평균 49.9%이고 남북동의 경우는 평균 43%였다. 광입사 면적을 증대하기 위하여 베드를 재구성하면 동서동은 74.3%, 남북동은 60.8% 정도로 각각 25% 및 17.7% 정도의 광입사 면적의 증대효과를 가져왔다.