KR102233006B1 - 광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법 - Google Patents

광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 친환경적인 방법으로 밀식재배되는 플러그묘의 도장을 억제하고 묘소질을 향상시킬 수 있어, 양질의 오이 플러그묘를 대량으로 생산할 수 있을 것이다.

Description

광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법{Method for suppressing over-growth and improving quality of cucumber plug seedling by control of light quality}
본 발명은 광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법에 관한 것이다.
플러그묘(plug seedling)란 여러 개의 작은 용기(cell)가 연결된 플러그 트레이라고 불리는 육묘 전용 용기에서 생산된 묘를 말한다. 플러그묘는 양질의 균일한 묘를 대량으로 생산하는 것을 목적으로 하며, 육묘 전용 시설, 장비 및 자재를 갖추고, 상토 제조 및 충진, 파종, 관수, 시비 및 환경조건 등 파종 준비부터 육묘 종료까지의 작업이 유기적으로 연결되어 이루어지기 때문에 넓은 의미에서 공정(육)묘라고 하기도 한다. 우리나라는 농업기계화연구소에서 1990년에 플러그묘 생산기술을 시험적으로 도입하였고, 1992년 흥농종묘에서 플러그묘를 생산, 판매하기 시작하였다. 이후, 시설면적 확대 및 연중 묘 생산 증가, 농업 노동력의 감소 등 채소 생산여건의 변화에 따라 채소 플러그묘를 전문적으로 생산하는 공정육묘장의 수가 지속적으로 증가하였다.
그러나, 플러그 육묘는 기계화와 육묘 효율을 높이는 것이 중요한 목표였기 때문에 고밀도 육묘와 기계화 작업으로 인한 묘의 품질저하가 문제가 되고 있다. 고밀도 육묘시 발생하는 대표적인 문제점으로는 묘의 웃자람 현상(도장, 徒長)으로서, 이러한 현상은 기존 육묘방식에서는 큰 문제가 되지 않았다.
한편, 한국등록특허 제0477262호에는 피토크롬 PHYA 유전자를 이용한 '경작식물의 밀식재배시 도장현상을 억제하는 방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0774862호에는 '국화 꽃목 도장 억제제'가 개시되어 있으나, 본 발명의 광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법에 대해서는 기재된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 오이 육묘 시 고온 및 밀식 재배로 인해 발생하는 도장(웃자람) 현상을 억제하기 위해서, 밀폐형 식물생산 시스템 환경하의 육묘기 오이 묘에 적색광과 청색광, 자외선-A 및 근적외선의 비율을 조절한 다양한 LED 광질을 조사해 본 결과, 적색광 5 : 청색광 5의 비율로 조절된 LED광 및 상기 LED 광과 자외선-A를 함께 조사한 오이 플러그묘에서 도장이 억제되고 묘소질은 향상되는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 밀폐형 식물생산 시스템에서 오이 플러그묘에 적색광과 청색광의 비율을 조절한 LED 광을 조사(irradiation)하여 육묘시키는 단계를 포함하는 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 밀폐형 식물생산 시스템에서, 오이 종자를 상토가 충진된 플러그 트레이에 파종하고 3~7일간 발아시키는 단계; 및 상기 발아시킨 오이가 식재된 플러그 트레이에 적색광과 청색광의 비율이 1 : 1로 조절된 LED 광을 19~23일 동안 조사하며 육묘시키는 단계;를 포함하는 밀폐형 식물생산 시스템에서 도장이 억제되고, 묘소질이 향상된 오이 플러그묘의 재배 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 재배된 도장이 억제되고 묘소질이 향상된 오이 플러그묘을 제공한다.
본 발명의 방법은 밀식재배되는 오이 플러그묘 육묘시 발생하는 도장 현상을 효과적으로 억제하며, 플러그묘의 묘소질도 향상시킬 수 있는 친환경적인 방법으로, 본 발명의 방법을 사용하면 양질의 오이 플러그묘를 대량으로 생산할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 사용된 밀폐형 식물생산 시스템의 모습이다.
도 2는 본 발명의 밀폐형 식물생산 시스템에서 사용된 광원과 광질에 따른 분광 분포를 보여준다.
도 3은 적색광과 청색광, 자외선-A 및 근적외선의 비율을 조절한 다양한 LED 광질 하에서 재배된 21일째의 오이 '조은백다다기' 플러그묘의 사진이다.
도 4는 다양한 광질 하에서 재배된 21일째의 오이 '조은백다다기' 플러그묘의 초장(A), 하배축(B), 건물률(C), 충실도(D) 및 경경(E)을 보여주는 결과이다.
도 5는 다양한 광질 하에서 재배된 21일째의 오이 '조은백다다기' 플러그묘의 엽면적(A), 엽형지수(B), 비엽중(C), SPAD값(D)을 보여주는 결과이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 밀폐형 식물생산 시스템에서 오이 플러그묘에 적색광과 청색광의 비율을 조절한 LED 광을 조사(irradiation)하여 육묘시키는 단계를 포함하는 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법을 제공한다.
용어 '플러그묘'는 응집성이 있는 소량의 배지가 담긴 개개의 셀에서 생육된 묘를 의미하는 것으로, 플러그묘 생산시스템에서는 종자를 기계적으로 수십 내지 수백 개의 셀을 가진 플러그 트레이에 파종하여 한 셀에서 하나의 식물체가 생산된다. 재배방식과 비교하여 파종 속도와 정확성이 높고, 묘가 균일하며, 이식작업 시 상처를 줄이고, 묘의 생장속도가 빠르고, 묘의 수송과 취급이 용이하며, 공간 이용 효율이 좋고, 노동력이 적게 드는 장점이 있다.
그러나, 플러그묘는 밀식 조건이라 도장(웃자람)하기 쉬운 단점이 있다. 특히, 여름 장마철과 같이 흐리고 온도와 습도가 높은 환경에서는 플러그묘는 급격한 줄기신장으로 연약하게 자라기 때문에, 많은 육묘장에서 살균제로 등록된 트리아졸계 화합물을 사용하여 도장을 억제하고 있다. 그러나, 트리아졸계 화합물은 식물체 내 지속성이 길어서 활착 및 초기생육 지연을 야기할 수 있고, 높은 농도로 처리하였을 경우 회복되지 못하는 보다 큰 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 환경오염과 농산물 안전성에 대한 인식이 높아지면서 일부 국가에서는 화학적 생장조절제의 상용을 강력하게 규제하고 있으며, 소비자들도 약제를 사용한 농산물을 기피하는 추세이다.
식물 재배에 있어서, 특정 영역대의 광파장을 방출하는 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 이용하는 방법이 이용되고 있다. LED를 이용한 식물 재배 방식은 백열등이나 형광등에 비해 전력소모가 적고, 불필요한 파장 영역을 제외한 원하는 특정 영역의 파장을 선택적으로 조사할 수 있어 식물 재배에 효율적인 방법이다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법에 있어서, 상기 적색광과 청색광의 비율은 바람직하게는 1 : 1의 비율일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 방법은 상기 적색광과 청색광의 비율이 1 : 1로 조절된 LED 광과 자외선-A(ultraviolet-A)를 함께 조사하여 육묘시키는 단계를 포함할 수 있고, LED 광과 함께 조사되는 자외선-A의 광량은 바람직하게는 0.1~0.3 W·m-2일 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.2 W·m-2일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 오이는 '조은백다다기' 품종일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한,
밀폐형 식물생산 시스템에서, 오이 종자를 상토가 충진된 플러그 트레이에 파종하고 3~7일간 발아시키는 단계; 및
상기 발아시킨 오이가 식재된 플러그 트레이에 적색광과 청색광의 비율이 1 : 1로 조절된 LED 광을 19~23일 동안 조사(irradiation)하며 육묘시키는 단계;를 포함하는 밀폐형 식물생산 시스템에서 도장이 억제되고, 묘소질이 향상된 오이 플러그묘의 재배 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 재배 방법은 더욱 구체적으로는,
상토가 충진된 플러그 트레이에 오이의 종자를 파종하는 단계;
상기 오이 종자가 파종된 플러그 트레이를 명기와 암기 시간이 동일하고, 180~220μmol/m2/s 범위의 광도, 25~29℃의 온도, 40~60%의 상대습도를 유지하는 밀폐형 식물생산 시스템 내에서, 1.3 내지 1.7dS·m-1의 전기전도도를 갖는 양액을 플러그 트레이에 저면관수로 적용하며 3~7일간 발아시키는 단계; 및
상기 발아시킨 오이가 식재된 플러그 트레이에 적색광과 청색광의 비율이 1 : 1로 조절된 LED 광과 0.1~0.3 W·m-2 광량의 자외선-A(ultraviolet-A)를 19~23일 동안 함께 조사하며 육묘시키는 단계; 를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 재배 방법에 의해 재배된 오이 플러그묘는 초장 및 하배축이 감소되고, 충실도, 잎의 생체중 및 건물중이 증가된 것이 특징일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 재배된 도장이 억제되고, 묘소질이 향상된 오이 플러그묘를 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
1. 실험 방법
2018년 6월 28일 오이(Cucumis sativus L.) '조은백다다기'의 종자를 상토가 채워진 플러그 트레이의 각각의 셀에 파종하고 경상대학교 시설원예학연구실에 위치한 밀폐형 식물생산 시스템(C1200H3, FC Poibe Co. Ltd., Korea)에서 육묘시켰다. 밀폐형 식물생산 시스템 내의 육묘환경은 온도 27℃, 상대습도 50±10%, 광도 200μmol·m-2·s-1 PPFD, 광주기 12/12시간(명기/암기)으로 설정하였다. pH 6.5 및 전기전도도(EC) 1.5dS·m-1의 양액을 매일 오전 08:30분에 저면관수하였다.
상기와 같은 조건으로 육묘시킨 오이 플러그묘에 2018년 7월 2일부터 7월 23일까지 적색광, 청색광, 자외선-A(UV-A) 및 근적외선(far-red, Fr)의 비율을 조절한 다양한 LED 광질을 조사하였다. 2018년 7월 23일 각각의 광질 조건에 따른 오이 플러그묘의 생육을 조사하였다.
본 발명에 사용된 양액의 조성
Chemical 농도(mg·L-1 ) Chemical 농도(mg·L-1 )
Ca(NO3)2·4H2O 531.00 Fe-EDTA 6.29
KNO3 656.50 H3BO3 0.16
KH2PO4 170.00 CuSO4·5H2O 0.02
MgSO4·7H2O 184.50 MnSO4·H2O 0.22
NH4NO3 8.00 Na2MoO4·2H2O 0.01
K2SO4 3.50 ZnSO4·7H2O 1.45
2. 광질 처리 조건
육묘기 오이 플러그묘에 조사한 광질 조건은 다음과 같다. 대조구로는 형광등만 조사한 대조구(FL)와, 형광등 조사 및 디니코나졸(Diniconazole) 1회 처리(100mg·L-1 ) 대조구(Dini)를 사용하였다. 디니코나졸은 2018년 7월 10일부터 처리하기 시작하였다. LED 광질 처리구는 R100 (적색 LED 100%), B100 (청색 LED 100%), R5B5 (R:B LED=50:50), R3B7 (R:B LED=30:70), R5B5와 R3B7에 UV-A LED를 추가한 R5B5 + UV 0.2 (R5B5 + UV-A 0.2 W·m-2), R5B5 + UV 0.4 (R5B5 + UV-A 0.4 W·m-2), R5B5 + UV 0.6 (R5B5 + UV-A 0.6 W·m-2), R3B7 + UV 0.2 (R3B7 + UV-A 0.2 W·m-2), R3B7 + UV 0.4 (R3B7 + UV-A 0.4 W·m-2), R3B7 UV + 0.6 (R3B7 + UV-A 0.6 W·m-2), R5B5와 R3B7에 Fr LED 추가한 R5B5 Fr1 (R:B:Fr = 33:33:33), R5B5 Fr2 (R:B:Fr = 40:40:20), R5B5 Fr3 (R:B:Fr = 43:43:14), R3B7 Fr1 (R:B:Fr = 20:60:20), R3B7 Fr2 (R:B:Fr = 27:60:13) 및 R3B7 Fr3 (R:B:Fr = 30:60:10)이다. 각 광질 조건의 광원에 따른 파장별 광도는 하기 표 2와 같다.
Figure 112019078746567-pat00001
3. 오이 플러그묘의 생육 조사
적색광과 청색광, 자외선-A 및 근적외선의 비율을 조절한 다양한 LED 광질에 따른 오이 플러그묘의 생육을 조사하기 위해서, 다양한 광질 처리 후 21일째에 오이 플러그묘의 초장(plant height), 하배축 길이(hypocotyl lenght), 경경(stem diameter), 엽면적(leaf area), 엽형지수(leaf shape index; 잎길이/잎폭로 측정), 비엽중(specific leaf weight), SPAD 값, 잎과 줄기의 생체중 및 건물중, 건물률(dry matter), 묘의 충실도(compactness)를 조사하였다. 생체중과 건물중은 전자저울(EW220-3NM, Kern&Sohn GmbH., Germany)을 이용하여 측정하였고, 엽면적은 엽면적 측정기(LI-3000, LI-COR Inc., USA)를 사용하여 측정하였다. 건물률은 시료를 70℃ 항온 건조기(Venticell-222, MMM Medcenter Einrichtungen GmbH., Germany)에서 72시간 건조한 후 전자저울을 이용하여 측정하였다.
실시예 1. 다양한 광질 조사에 따른 오이 플러그묘의 생장 특성 분석
오이 묘의 초장과 하배축은 Dini에서 가장 짧았고 다음으로 UV 처리구에서 짧았으며, R과 Fr의 비가 증가할수록 즉, Fr의 비율이 감소할수록 묘의 초장이 짧아졌다(도 4A). 오이 묘의 하배축은 R5B5 + UV 처리구에서 가장 짧게 나타나는 경향을 보였으며(도 4B), 묘의 건물률은 Dini에서 가장 높았으며, 그 다음으로는 R5B5 + UV 0.2에서 높게 나타났다(도 4C). 묘의 충실도를 나타내는 compactness는 R5B5 처리구와 UV를 추가한 처리구에서 높게 나타났으며, Fr 처리구에서 가장 낮게 나타났으며(도 4D), 이는 초장의 급격한 증가로 인해 Fr 처리구에서 낮게 나타난 것으로 판단되었다. 오이 묘의 경경은 Dini에서 가장 낮게 나타났으며, R과 Fr의 비가 증가할수록 경경의 굵기가 다른 처리구에 비해 굵게 나타났다(도 4E). 이는 초장의 증가와 함께 묘의 생육이 급격히 신장됨에 따라 굵어진 것으로 판단되었다. 엽면적은 Fr 처리구에서 가장 높게 나타났으며, Dini에서 가장 낮게 나타났으며, UV-A광이 추가되었을 때 엽면적이 높게 나타났으며, UV-A의 광도가 증가할수록 엽면적이 감소하는 경향을 보였다(도 5A). 잎의 형태를 나타내는 엽형지수는 Dini에서 가장 높았으며, UV 처리구에서 가장 낮게 나타났으며 UV를 처리할수록 수치가 짧고 넓은 형태의 잎이 생산된 것을 확인 할 수 있었다(도 5B). 잎의 두께를 나타나는 비엽중은 Dini에서 가장 수치가 높았으며, 다음으로 R5B5 처리구와 R5B5에 UV를 추가한 처리구에서 높았다. Fr 처리구는 대조구에 비해 높았지만 다른 처리구에 비해 낮은 값을 나타냈다(도 5C). 이는 Dini에서는 엽면적이 낮아 상대적으로 비엽중의 값이 높게 나타난 것으로 생각되었고, Fr 처리구에서의 비엽중이 낮은 것은 엽면적의 증가로 인해 나타난 것으로 판단되었다. 잎의 엽록소 함량을 나타내는 SPAD 값은 Dini 처리에서 가장 높았으며, 그다음 R5B5, R3B7 및 R5B5 또는 R3B7에 UV를 추가한 처리구에서 유의적으로 유사하게 나타났다(도 5D). Fr 처리구는 가장 낮은 SPAD 값을 보였으며, 이는 엽면적의 증가로 단위 면적당 엽록소 함량이 낮게 나타난 것으로 판단되었다.
Figure 112019078746567-pat00002
오이 묘의 지상부 생체중과 건물중은 Fr 처리에서 다른 처리구에 비해 유의적으로 무거운 경향을 보였으며, 이는 초장과 엽면적이 증진됨에 따른 결과인 것으로 판단되었다(표 3). 줄기의 생체중과 건물중은 Fr 처리구를 제외하고는 B 처리구에서 가장 무거웠으며, 이는 B 처리구에서 초장이 증진됨에 따른 결과인 것으로 사료되었다. 잎의 생체중과 건물중은 R5B5와 UV를 처리한 처리구에서 가장 높게 나타났으며, 이는 비엽중에서도 동일한 결과를 나타냈다. 이는 R5B5와 UV를 조사할 경우 잎의 생체중과 건물중이 가장 높게 나타나 단위면적 당 무게를 나타내는 비엽중이 증가한 것으로 유추되었다. 결과적으로 지상부의 길이신장이 급격히 진행된 Fr 처리구를 제외하고는 R5B5 처리구와 R5B5 + UV 0.2에서 지상부의 생체중과 건물중이 우수한 것으로 나타났다.
상기 결과를 통해 다양한 광질 조합은 오이 '조은백다다기'의 플러그묘 생육과 발달에 영향을 미쳤으며, 그 중 R5B5 광질의 LED 조사시에 초장이 짧고 충실도가 높아 묘소질을 증가시킬 수 있었을 뿐 아니라, 도장 억제에도 우수한 결과를 보인 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 R5B5 LED 광과 UV-A 0.2 W·m-2를 함께 조사할 경우에도 도장 억제 및 묘소질 향상 효과가 우수함을 알 수 있었다. 이러한 결과는 LED를 이용하는 밀폐형 식물생산 시스템에서 고품질 묘를 생산하기 위해 유용하고 실용적인 기술로 이용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 밀폐형 식물생산 시스템에서 오이 '조은백다다기' 플러그묘에 적색광과 청색광의 비율이 1:1로 조절된 LED 광과 0.1~0.3 W·m-2 광량의 자외선-A(ultraviolet-A)를 함께 조사(irradiation)하여 육묘시키는 단계를 포함하는 오이 '조은백다다기' 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법으로서,
    상기 밀폐형 식물생산 시스템의 육묘환경은 온도 27℃, 광도 200μmol·m-2·s-1 PPFD 및 광주기 12/12시간(명기/암기)으로 설정된 것인 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. (a) 온도 27℃, 광도 200μmol·m-2·s-1 PPFD 및 광주기 12/12시간(명기/암기)의 육묘환경으로 설정된 밀폐형 식물생산 시스템에서, 오이 '조은백다다기' 종자를 상토가 충진된 플러그 트레이에 파종하고 3~7일간 발아시키는 단계; 및
    (b) 상기 발아시킨 오이 '조은백다다기'가 식재된 플러그 트레이에 적색광과 청색광의 비율이 1 : 1로 조절된 LED 광과 0.1~0.3 W·m-2 광량의 자외선-A(ultraviolet-A)를 19~23일 동안 조사(irradiation)하며 육묘시키는 단계;를 포함하는 밀폐형 식물생산 시스템에서 도장이 억제되고, 묘소질이 향상된 오이 '조은백다다기' 플러그묘의 재배 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서, 상기 오이 '조은백다다기' 플러그묘는 초장 및 하배축이 감소되고, 충실도, 잎의 생체중 및 건물중이 증가된 것을 특징으로 하는 재배 방법.
  9. 제6항 또는 제8항의 방법에 의해 재배된 도장이 억제되고 묘소질이 향상된 오이 '조은백다다기' 플러그묘.
KR1020190093236A 2019-07-31 2019-07-31 광질 조절에 의한 오이 플러그묘의 도장 억제 및 묘소질 향상 방법 KR102233006B1 (ko)

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