KR102527201B1 - 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법 - Google Patents

아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법을 제공한다.

Description

아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법{METHOD FOR CULTIVATING HAOLPHYTES USING AQUAPONICS CULTIVATION CONDITION}
본 발명은 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법 및 이로부터 재배된 염생식물에 관한 것이다.
일반적으로, 조수간만에 의하여 드러난 염습지에서 발아, 생장, 및 생식을 할 수 있는 식물을 염생식물(Halophyte)이라고 한다. 염생식물은 전세계적으로 약 1,560 종이 기록되어 있다.
한국해양과학기술원의 2017년 조사에 따르면 우리나라 염생식물은 약 100 여 종이 알려져 있으며 주로 서남해안에 서식하고 있다. 이들은 주로 단년생이 우세하고 서로 유사한 생리기작을 가지면서 자생하고 있다고 알려져 있다.
염생식물은 연안 생태계를 구성하는 중요한 종으로서 파괴된 생태계 재조성 및 갯벌 조림 그리고 복원에 핵심 요소로 활용된다.
염습지에서 서식하는 염생식물의 뿌리는 퇴적물에 고정되어 있기 때문에 토양 침식을 방지하고 부영양화 물질을 정화하는 역할을 하며, 연안 생태계의 대표 생물인 플랑크톤, 갯지렁이, 게, 망둥어를 포함한 다양한 생물군에 서식처 및 먹이를 제공한다.
또한, 염습지는 온대림 그리고 열대림에 비해 탄소 흡수 속도가 빠르고 기후변화의 주된 원인인 온실가스인 이산화탄소를 흡수하는 능력이 뛰어나 갯벌 블루카본의 역할을 증대시킨다고 보고된 바 있다.
이러한 염습지의 생태적 순기능뿐만 아니라 칠면초(빨간색), 갯개미취(연보라색), 사데풀(노란색)과 같은 단풍이 좋은 일부 종들은 해안 경관을 위해 심는 조경 자원으로서도 그 가치가 높다.
그리고, 방풍나물, 세발나물, 또는 함초진액은 식용 또는 약용 자원으로 활용 가치도 높고 소금과 같은 천연 조미료로 활용이 가능하며 그 외에도 의약품, 화장품 소재로 활용되고 있고 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
또한, 아쿠아포닉스의 경우 화학비료, 살충제, 항생제의 인위적인 투입없이 어류와 식물의 동시 양식이 가능한 친환경 농어법으로 전세계적으로 주목받고 있는 기술이다.
다만 사용자에 따라 영양염 농도, 어류의 크기, 식물 입식 밀도와 같은 환경조건의 변동 및 효율이 상이하므로 규격화된 배양환경의 제시가 필요한 실정이다.
자연상태에서의 염생식물은 발아 및 초기 단계에서의 환경요인에 따라 생장과 생존의 과정을 거친다. 예를 들면, 우리나라의 염습지는 대한민국 기준으로 2 m 내외의 조수간만의 차를 보여주고 있으며, 30 ‰을 넘나드는 고염분, 그리고 큰 일교차 등이 염생식물이 발아하고 성장하는 데에 지속적인 스트레스를 가하고 있다.
상기의 이유들로 인해 염생식물 종자의 유실률이 높고 생존율이 낮은 등 염습지 복원 및 개체군 증가에 있어 염생식물 개체 수의 부족과 식재의 어려움이 있다.
그리고, 현장에서 식재로 인한 갯벌 복원 및 염생식물 군락지 조성은 한계가 있는 실정이다.
또한, 빠르게 변하는 범 지구적인 기후변화로 하여금 자연 개체군의 지속적인 군락조성은 어려움을 겪을 수밖에 없고, 이에 따라 식용 또는 약용으로의 이용에서도 생산 및 보급에서 연중 원활한 생산 및 공급이 어려운 실정이다.
이에 따라, 본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통하여, 실내에서 아쿠아포닉스를 이용하여 어류와 염생식물을 대량으로 수확할 수 있는 대량생산 방법인 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법 및 이로부터 재배된 염생식물을 획득하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 등록특허 제 10-0694827 호 (특허등록일: 2007년 03월 07 일)
따라서, 본 발명은 실내에서 아쿠아포닉스를 이용하여 어류와 염생식물을 대량으로 수확할 수 있는 대량생산 방법인 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면,
수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로서,
아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
(a-1) 어류가 서식하는 공간을 제공하는 수조를 포함하는 어류양식부를 준비하는 단계;
(a-2) 상기 수조 내의 배양수를 배관을 따라 염생식물이 재배되는 재배베드와 상기 재배베드 내에 구비되어 질소박테리아가 서식할 수 있는 공간을 제공하는 다공질 여과재를 포함하는 식물재배부내의 적어도 하나의 층으로 운반하고 분배하며 순환시키는 단계;
(a-3) 상기 식물재배부내로 산소펌프를 통해 산소를 유입시키는 단계; 및
(a-4) 상기 식물재배부 상부에 염생식물에 빛을 전달하는 조명부를 설치하는 단계; 및
(a-5) 아쿠아포닉스의 재배조건으로 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도를 활용하여 염생식물을 수경 재배하는 단계;를 포함하고,
상기 식물재배부의 재배베드 상부에는 염생식물이 관통하는 관통홀이 형성된 덮개가 설치되어 있어, 상기 덮개로부터 상기 염생식물의 뿌리가 호흡할 수 있는 공기층, 상기 배양수 내의 양분을 공급받을 수 있는 배양수층 및 상기 다공질 여과재가 다단으로 쌓여 이루어져 상기 뿌리가 고정될 수 있는 다공질여과층의 3 단계 층으로 구분되며, 상기 다공질여과층은 상기 재배베드의 바닥에 위치하여 상기 질소박테리아가 서식할 수 있으면서 유기물이 침전되도록 하는 것을 특징으로 하는
아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염생식물은 통통마디(함초. 비름과), 칠면초(해홍채. 비름과), 세발나물(갯개미자리. 석죽과), 나문재(갯솔나물. 비름과), 수송나물(가시솔나물. 비름과), 해홍나물(비름과), 갯완두, 갯메꽃, 갯잔디, 갯방풍나물, 갯능쟁이(갯는쟁이, 갯명아주), 갯질경, 갯댑싸리, 갯기름나물, 갯강활, 갯국화, 갯개미취, 갯쑥부쟁이, 갯지치, 갯장대, 갯패랭이, 갯완두, 갯천문동, 갯버들, 갯까치수염, 갯장구채, 갯그령, 갯보리, 갯드렁새, 갯무, 갯고들빼기, 갯씀바귀, 갈대, 띠, 산조풀, 모새달, 밀사초, 통보리사초, 참골무꽃, 방울비짜루, 왕모시풀, 취명아주, 버들명아주, 번행초, 염주괴불주머니, 섬기린초, 해당화, 암대극, 흰대극, 우묵사스레피나무, 위성류, 순비기나무, 모래지치, 해란초, 백령풀, 비쑥, 사철쑥, 사데풀, 함초, 또는 털머위를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 발아조건으로 온도 10 ~ 40 ℃와 상대습도 20 ~ 90 %를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 생존조건으로 염분 0 ~ 80 ‰ 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 사육조건으로 육모 포트에서 재배할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 육묘 포트 구성 소재로 자연석, 황토볼, 스펀지가 설치된 자연석, 및 스펀지가 설치된 황토볼 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
염분 0 ~ 1 ‰의 담수, 염분 1 ~ 17 ‰의 기수, 또는 염분 35 ~ 80 ‰의 해수 조건의 배양조건에서 재배할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 총 질소 농도는 1 ~ 80 mg/L를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 개갑유무에 대하여 상기 개갑유무에 대하여 상기 염생식물을 개갑하지 않고도 대량생산될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 입식밀도로서 가로x세로x높이가 2.5x2.5x3.0 cm인 미세기공 스펀지에 대하여 1 ~ 6 개의 개갑된 종묘를 이식할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다공질 여과재는 원형, 삼각형, 사각형, 또는 다각형의 기둥형상을 가지며, 중앙에는 상기 배양수가 통과하여 흐르는 유로가 관통형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 덮개는 상기 재배베드 내부의 과습을 방지하는 환기홀을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재배베드는 측면에 상기 식물이 뿌리를 내리는 공간을 육안으로 관리할 수 있는 관리창을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배관과 연결되어 상기 배양수를 순환시키는 펌프 및 상기 배양수가 상기 재배베드로 일정한 유량으로 공급되도록 제어하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식물재배부는 프레임을 통해 상기 어류양식부의 상부에 다층으로 적층되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일 층에 배치되는 상기 식물재배부는 상기 재배베드가 수평방향으로 복수 개가 연결되어 확장되게 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수조의 일측에 설치되는 여과조와, 상기 여과조 내에 구비되는 하나 이상의 필터를 포함하는 수처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터는 스펀지, 다기공필터, 다공질 여과재, 및 시브필터 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염생식물은 통통마디(함초. 비름과), 칠면초(해홍채. 비름과), 세발나물(갯개미자리. 석죽과), 나문재(갯솔나물. 비름과), 수송나물(가시솔나물. 비름과), 해홍나물(비름과), 갯완두, 갯메꽃, 갯잔디, 갯방풍나물, 갯능쟁이(갯는쟁이, 갯명아주), 갯질경, 갯댑싸리, 갯기름나물, 갯강활, 갯국화, 갯개미취, 갯쑥부쟁이, 갯지치, 갯장대, 갯패랭이, 갯완두, 갯천문동, 갯버들, 갯까치수염, 갯장구채, 갯그령, 갯보리, 갯드렁새, 갯무, 갯고들빼기, 갯씀바귀, 갈대, 띠, 산조풀, 모새달, 밀사초, 통보리사초, 참골무꽃, 방울비짜루, 왕모시풀, 취명아주, 버들명아주, 번행초, 염주괴불주머니, 섬기린초, 해당화, 암대극, 흰대극, 우묵사스레피나무, 위성류, 순비기나무, 모래지치, 해란초, 백령풀, 비쑥, 사철쑥, 사데풀, 또는 털머위를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실내에서 아쿠아포닉스를 이용하여 어류와 염생식물을 대량으로 수확할 수 있는 대량생산 방법인 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법을 제공하므로, 염생식물이 실내에서 효율적으로 대량 생산되므로, 염생식물 재배방법이 우수하고, 경제적이고 친환경적이다.
또한, 본 발명은 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물을 제공하므로, 염생식물의 품질이 우수하고, 청결하다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 염생식물의 종자 사진이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 개갑유무에 따른 염생식물 발아율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘포트 구성 소재에 따른 염생식물 생존율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘포트 구성 소재에 따른 염생식물 생존율 실험사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입식밀도에 따른 염생식물 발아율을 나타낸 그래프이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이식 후 염생식물 생장 (a) 이식 1주일 경과, (b) 이식 3주일 경과, (c) 이식 8주일 경과 후 염생식물의 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비 아쿠아포닉스과 아쿠아포닉스 염생식물 사육 성공율을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 비 아쿠아포닉스, (b)아쿠아포닉스 이식 8주 생장실험 사진이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비 아쿠아포닉스와 아쿠아포닉스 담수경 염생식물 생장데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 비 아쿠아포닉스 (b)아쿠아포닉스 수조 내 총질소 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 담수, 기수, 및 해수환경의 염생식물 발아 성공율을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수, 기수, 및 해수환경의 염생식물 사육 성공율을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 육묘포트 구성 소재에 따른 염생식물 사육 성공율을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 담수 아쿠아포닉스, (b) 기수 아쿠아포닉스, (c) 해수 아쿠아포닉스에 이식 10주 생장실험 사진이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수, 기수, 및 해수 아쿠아포닉스의 염생식물 생장데이터를 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 담수, 기수, 및 해수 수조 내 총질소 농도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 담수 아쿠아포닉스, (b) 기수 아쿠아포닉스, (c) 해수 아쿠아포닉스의 염생식물 성장계수를 비교한 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법
본 발명은 실내에서 아쿠아포닉스를 이용하여 어류와 염생식물을 대량으로 수확할 수 있는 대량생산 방법인 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법을 제공한다.
본 발명은 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로서,
아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
(a-1) 어류가 서식하는 공간을 제공하는 수조를 포함하는 어류양식부를 준비하는 단계;
(a-2) 상기 수조 내의 배양수를 배관을 따라 염생식물이 재배되는 재배베드와 상기 재배베드 내에 구비되어 질소박테리아가 서식할 수 있는 공간을 제공하는 다공질 여과재를 포함하는 식물재배부내의 적어도 하나의 층으로 운반하고 분배하며 순환시키는 단계;
(a-3) 상기 식물재배부내로 산소펌프를 통해 산소를 유입시키는 단계; 및
(a-4) 상기 식물재배부 상부에 염생식물에 빛을 전달하는 조명부를 설치하는 단계; 및
(a-5) 아쿠아포닉스의 재배조건으로 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도를 활용하여 염생식물을 수경 재배하는 단계;를 포함하고,
상기 식물재배부의 재배베드 상부에는 염생식물이 관통하는 관통홀이 형성된 덮개가 설치되어 있어, 상기 덮개로부터 상기 염생식물의 뿌리가 호흡할 수 있는 공기층, 상기 배양수 내의 양분을 공급받을 수 있는 배양수층 및 상기 다공질 여과재가 다단으로 쌓여 이루어져 상기 뿌리가 고정될 수 있는 다공질여과층의 3 단계 층으로 구분되며, 상기 다공질여과층은 상기 재배베드의 바닥에 위치하여 상기 질소박테리아가 서식할 수 있으면서 유기물이 침전될 수 있다.
본 발명은 실내에서 아쿠아포닉스를 이용하여 어류와 염생식물을 대량으로 수확할 수 있는 대량생산 방법인 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법을 제공하므로, 염생식물이 실내에서 효율적으로 대량 생산되므로, 염생식물 재배방법이 우수하고, 경제적이고 친환경적이다.
일반적으로, 조수간만에 의하여 드러난 염습지에서 발아, 생장, 및 생식을 할 수 있는 식물을 염생식물(Halophyte)이라고 한다. 염생식물은 전세계적으로 약 1,560 종이 기록되어 있다.
한국해양과학기술원의 2017년 조사에 따르면 우리나라 염생식물은 약 100 여 종이 알려져 있으며 주로 서남해안에 서식하고 있다. 이들은 주로 단년생이 우세하고 서로 유사한 생리기작을 가지면서 자생하고 있다고 알려져 있다.
염생식물은 연안 생태계를 구성하는 중요한 종으로서 파괴된 생태계 재조성 및 갯벌 조림 그리고 복원에 핵심 요소로 활용된다.
염습지에서 서식하는 염생식물의 뿌리는 퇴적물에 고정되어 있기 때문에 토양 침식을 방지하고 부영양화 물질을 정화하는 역할을 하며, 연안 생태계의 대표 생물인 플랑크톤, 갯지렁이, 게, 망둥어를 포함한 다양한 생물군에 서식처 및 먹이를 제공한다.
또한, 염습지는 온대림 그리고 열대림에 비해 탄소 흡수 속도가 빠르고 기후변화의 주된 원인인 온실가스인 이산화탄소를 흡수하는 능력이 뛰어나 갯벌 블루카본의 역할을 증대시킨다고 보고된 바 있다.
이러한 염습지의 생태적 순기능뿐만 아니라 칠면초(빨간색), 갯개미취(연보라색), 사데풀(노란색)과 같은 단풍이 좋은 일부 종들은 해안 경관을 위해 심는 조경 자원으로서도 그 가치가 높다.
그리고, 방풍나물, 세발나물, 또는 함초진액은 식용 또는 약용 자원으로 활용 가치도 높고 소금과 같은 천연 조미료로 활용이 가능하며 그 외에도 의약품, 화장품 소재로 활용되고 있고 연구개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
또한, 아쿠아포닉스의 경우 화학비료, 살충제, 항생제의 인위적인 투입 없이 어류와 식물의 동시 양식이 가능한 친환경 농어법으로 전세계적으로 주목받고 있는 기술이다.
다만 사용자에 따라 영양염 농도, 어류의 크기, 식물 입식 밀도와 같은 환경조건의 변동 및 효율이 상이하므로 규격화된 배양환경의 제시가 필요한 실정이다.
자연상태에서의 염생식물은 발아 및 초기 단계에서의 환경요인에 따라 생장과 생존의 과정을 거친다. 예를 들면, 우리나라의 염습지는 대한민국 기준으로 2 m 내외의 조수간만의 차를 보여주고 있으며, 30 ‰을 넘나드는 고염분, 그리고 큰 일교차 등이 염생식물이 발아하고 성장하는 데에 지속적인 스트레스를 가하고 있다.
상기의 이유들로 인해 염생식물 종자의 유실률이 높고 생존율이 낮은 등 염습지 복원 및 개체군 증가에 있어 염생식물 개체 수의 부족과 식재의 어려움이 있다.
그리고, 현장에서 식재로 인한 갯벌 복원 및 염생식물 군락지 조성은 한계가 있는 실정이다.
또한, 빠르게 변하는 범 지구적인 기후변화로 하여금 자연 개체군의 지속적인 군락조성은 어려움을 겪을 수밖에 없고, 이에 따라 식용 또는 약용으로의 이용에서도 생산 및 보급에서 연중 원활한 생산 및 공급이 어려운 실정이다.
이에 따라, 본 출원인은 각고의 노력과 여러 연구를 통하여, 실내에서 아쿠아포닉스를 이용하여 어류와 염생식물을 대량으로 수확할 수 있는 대량생산 방법인 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스 재배조건인 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도로 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법 및 이로부터 재배된 염생식물을 획득하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
여기서, 어류양식부는 어류가 서식하는 공간을 제공하는 수조를 포함할 수 있다. 수조의 형태와 재질은 통상적인 수조와 동일할 수 있다.
또한, 상기 수조는 1 개 이상일 수 있다.
그리고, 상기 수조의 일측에 설치되는 여과조와, 상기 여과조 내에 구비되는 하나 이상의 필터를 포함하는 수처리부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수조 내에는 어류 외에 새우 등을 포함하는 다양한 수중생물이 서식할 수 있다.
또한, 상기 수처리부는 어류양식부와 연계하여 수조 내의 물, 즉 배양수를 물리/생물학적으로 여과할 수 있다.
그리고, 상기 수처리부는 수조의 일측에 설치되는 여과조와, 여과조 내에 구비되는 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필터는 스펀지, 다기공필터, 다공질 여과재, 및 시브필터 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 여과조는 상기 수조와 연결될 수 있으며, 수조에서 유입되는 배양수를 수용할 수 있다.
그리고, 상기 여과조 내에 구비되는 필터는 배양수 내의 큰 입자의 유기물 또는 분진을 걸러주는 물리적 필터역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 여과조 내에 구비되는 필터는 박테리아가 서식할 수 있는 공간을 1차적으로 제공하는 생물학적 필터역할을 수행할 수 있다.
그리고, 식물재배부는 식물을 재배하는 재배베드와 재배베드 내에 구비되는 다공질 여과재를 포함할 수 있다.
상기 재배베드는 배관을 통해 수조 및 여과조와 연결될 수 있으며, 배관을 따라서 수조 내의 배양수를 순환시켜 식물을 재배하도록 구성될 수 있다.
일예로, 수조 내의 배양수가 배관을 따라 수조-여과조-재배베드-수조로 순환하도록 구성될 수 있다.
재배베드는 상부가 개방된 박스형상의 구조를 가지며, 재배베드 상에는 식물이 관통하는 관통홀이 형성된 덮개가 놓일 수 있다.
재배베드는 덮개로부터 순차적으로 식물의 뿌리(R)가 호흡할 수 있는 공기층, 배양수 내의 양분을 공급받을 수 있는 배양수층 및 다공질 여과재가 다단으로 쌓여 이루어져 뿌리(R)가 고정될 수 있는 다공질 여과층의 3단계 층으로 구분되는 구조를 가질 수 있다.
여기서, 상기 다공질 여과재는 원형, 삼각형, 사각형, 또는 다각형의 기둥형상을 가지며, 중앙에는 상기 배양수가 통과하여 흐르는 유로가 관통형성될 수 있다. 따라서, 목적 및 구조에 따라 다양한 형태로 설치하는 것 이 가능하다.
따라서, 식물의 뿌리(R)는 모두 배양수에 잠기는 것이 아니고 일부는 공기층에서 호흡을 할 수 있게 되며, 배양수층에 잠긴 뿌리(R)는 배양수 내의 양분을 공급받게 되고, 자라면서 다공질여과층에 단단히 고정 될 수 있게 된다.
그리고, 상기 재배베드는 측면에 상기 식물이 뿌리를 내리는 공간을 육안으로 관리할 수 있는 관리창을 구비할 수 있다. 재배베드의 측면 부분을 투명재질로 형성하는 것도 가능하며, 이를 통해 사용자가 육안으로 확인함으로써 관리효율성을 높이는 것이 가능하다.
또한, 상기 덮개는 상기 재배베드 내부의 과습을 방지하는 환기홀을 구비할 수 있다.
덮개는 배양수의 증발 또는 외부 환경 요인을 최소화하기 위해 재배베드를 전체적으로 덮어 밀폐시키도록 하되 재배베드 내부에 과습 으로 인한 뿌리곰팡이 등의 질병을 방지하기 위해 일측에 환기홀을 구비할 수 있다. 재배베드와 덮개는 쉽게 깨지지 않는 유연한 재질로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 플라스틱의 일종인 ABS, PET, PC, PMMA, 실리콘, Urethane, 또는 Epoxy로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
그리고, 다공질 여과재는 재배베드 내에 구비되어 질소박테리아가 서식할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 일례로, 다공질 여과재는 재배베드 바닥에 다단(예를 들어, 2단)으로 쌓여 구비될 수 있다. 이를 통해 다공질 여과재는 수처리부의 여과조에서 1차 여과된 배양수가 2차 여과될 수 있는 바이오필터 역할을 함과 동시에 식물의 뿌리부분이 배양수에 닿는 모든 면적에 박테리아가 서식할 수 있도록 서식공간을 제공할 수 있다.
또한, 다공질 여과재는 면적 대비 미세기공(h)이 많아 박테리아가 서 식할 수 있는 공간이 여과재 1리터당 3000 ~ 5000 ㎡에 이르기 때문에, 예를 들면 니트로소모나즈(Nitrosomonas)를 비롯한 질소박테리아 뿐만 아니라 알파프로테오박테리아(Alphaproteobacteria), 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria) 등 수질유지 역할을 하는 많은 박테리아의 서식공간을 제공하고, 어류의 배설물이나 식물의 조직등과 같은 큰 입자의 유기물이 배관 또는 펌프에 끼임으로써 유속에 장애를 일으키지 않도록 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 배관과 연결되어 상기 배양수를 순환시키는 펌프 및 상기 배양수가 상기 재배베드로 일정한 유량으로 공급되도록 제어하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 식물재배부는 프레임을 통해 상기 어류양식부의 상부에 다층으로 적층되어 배치될 수 있다.
또한, 동일 층에 배치되는 상기 식물재배부는 상기 재배베드가 수평방향으로 복수 개가 연결되어 확장되게 마련될 수 있다.
그리고, 상기 식물재배부는 프레임을 통해 어류양식부와 수처리부의 상부에 다층으로 적층되어 배치될 수 있다. 또한, 동일 층에 배치되는 식물재배부는 재배베드가 수평방향으로 복수개의 배관을 통해 연결되어 확장되게 마련될 수 있다.
그리고, 배관에는 배양수를 순환시키는 펌프가 연결될 수 있다. 펌프는 단일로 구비되며, 이를 통해서 유지관리의 안정성을 증대시킬 수 있다. 또한, 배관에는 배양수가 재배베드로 일정한 유량으로 공급되도록 제어하는 밸브가 구비될 수 있다. 밸브는 각 층별 유량을 조절하여 재배베드 내부에는 항시 일정한 유속으로 배양수가 흐르도록 할 수 있다.
또한, 상기 식물재배부내로 산소펌프를 통해 산소를 유입할 수 있다.
여기서, 상기 산소펌프는 1 개 이상일 수 있다.
그리고, 상기 조명부는 식물에 빛을 전달할 수 있다. 상기 조명부는 각 식물재배부의 상부에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 조명부는 내구성이 좋은 발광다이오드(LED)를 사용할 수 있으며, 발열로 인한 식물의 수분증발 또는 식물체 내 온도증가를 방지하기 위하여 식물의 상단으로부터 대략 10 ㎝ 이상 이격이 생길 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 염생식물은 통통마디(함초. 비름과), 칠면초(해홍채. 비름과), 세발나물(갯개미자리. 석죽과), 나문재(갯솔나물. 비름과), 수송나물(가시솔나물. 비름과), 해홍나물(비름과), 갯완두, 갯메꽃, 갯잔디, 갯방풍나물, 갯능쟁이(갯는쟁이, 갯명아주), 갯질경, 갯댑싸리, 갯기름나물, 갯강활, 갯국화, 갯개미취, 갯쑥부쟁이, 갯지치, 갯장대, 갯패랭이, 갯완두, 갯천문동, 갯버들, 갯까치수염, 갯장구채, 갯그령, 갯보리, 갯드렁새, 갯무, 갯고들빼기, 갯씀바귀, 갈대, 띠, 산조풀, 모새달, 밀사초, 통보리사초, 참골무꽃, 방울비짜루, 왕모시풀, 취명아주, 버들명아주, 번행초, 염주괴불주머니, 섬기린초, 해당화, 암대극, 흰대극, 우묵사스레피나무, 위성류, 순비기나무, 모래지치, 해란초, 백령풀, 비쑥, 사철쑥, 사데풀, 함초, 또는 털머위를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
그리고, 비 아쿠아포닉스는 일반 담수를 사용하고 아쿠아포닉스는 어류를 3개월간 사육한 담수를 사용하여 염생식물의 발아율, 생존율 또는 생장율을 비교할 수 있다.
여기서, 비 아쿠아포닉스는 어류를 활용하지 않고 수경재배하는 것을 의미하고, 아쿠아포닉스는 어류를 사육하며 사육수를 활용하여 수경재배를 하는 것을 의미하며, 담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스에는 각각의 염분을 포함한 수질에 적응시킨 어류를 사용하여 실험을 실시한다.
그 결과를 바탕으로, 연안에서 서식하는 염생식물의 발아율, 생존율 또는 생장율을 증대시킬 수 있는 수환경 조건 중에서 최적의 환경조건 스크리닝을 위하여 종자의 개갑 유무에 따른 발아율, 육묘포트 구성 소재에 따른 발아율, 입식밀도에 따른 발아율, 아쿠아포닉스 여부에 따른 사육 성공율, 및 염생식물 생장, 그리고 담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스에서의 발아율, 총 질소 농도, 사육 성공율, 생장, 및 염생식물 성장계수를 비교 제시할 수 있다.
그 결과, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 발아조건으로 온도 10 ~ 40 ℃와 상대습도 20 ~ 90 %를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발아조건의 온도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 염생식물의 발아 효율이 감소할 수 있다.
이때, 상기 발아조건의 온도는 바람직하게는 12 ~ 38 ℃ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 15 ~ 35 ℃ 일 수 있다.
또한, 상기 발아조건의 습도가 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 염생식물의 발아 효율이 감소할 수 있다.
이때, 상기 발아조건의 습도는 바람직하게는 23 ~ 88 % 일 수 있고, 보다 바람직하게는 25 ~ 85 % 일 수 있다.
여기서, 염생식물의 종자 선택은 도 2와 같이, 폭과 길이가 최소 1 mm 이상의 종자로 마르거나 젖지 않고 건조된 상태로 종자 원색인 갈색 또는 황금빛이 뚜렷하게 나타나는 것이 좋고 물에 수 분간 불렸을 때 가라앉는 종자를 가장 우수한 것으로 판별하여 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 생존조건으로 염분 0 ~ 80 ‰ 을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 염분이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상기 염생식물의 생존율이 감소할 수 있다.
이때, 상기 염분은 바람직하게는 0 ~ 78 ‰ 일 수 있고, 보다 바람직하게는 0 ~ 75 ‰ 일 수 있다.
또한, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 사육조건으로 육모 포트에서 재배할 수 있다.
즉, 실내 재배를 함에 있어서 1 개월 내지 2 개월 내에 씨앗으로부터 수확이 가능할 정도로 생장이 빠른 잎 채소류와 달리, 염생식물은 초기 생장이 느리고 탈락율이 높은 특징이 있다. 따라서 이에 대한 대안으로 육묘 포트에서 재배하여 생존율을 확인할 수 있다.
여기서, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 육묘 포트 구성 소재로 자연석, 황토볼, 스펀지가 설치된 자연석, 및 스펀지가 설치된 황토볼 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스펀지는 초기 생육 과정에서 뿌리를 지탱하고 영양염을 흡수할 수 있도록 기능적 역할을 하여 염생식물의 뿌리가 안정되게 식재되도록 할 수 있다.
따라서, 육모 포트를 친환경소재로 대체하여 실내 육성 후 현장 이식을 수행할 수 있다.
그리고, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
염분 0 ~ 1 ‰의 담수, 염분 1 ~ 17 ‰의 기수, 또는 염분 35 ~ 80 ‰의 해수 조건의 배양조건에서 재배할 수 있다.
여기서, 초기발아 조건의 경우, 자연상태에서의 고염분 상태가 아닌 염도 5 ‰ 이하에서의 배양조건에서 가장 이상적인 발아율을 도출할 수 있다.
그리고, 고염분 지역에서 발아하여 성체까지 자라는 염생식물은 발아뿐만 아니라 초기 성장에 있어서 담수, 기수, 해수 순서로 적응력이 높은 것으로 나타났고, 일정크기 이상 자라고 환경에 적응한 뒤 염분을 높여주면 자연상태와 유사하게 배양이 가능할 수 있다.
또한, 담수와 기수 해수아쿠아포닉스 처리구에서 해수 아쿠아포닉스 처리구와 유의미한 차이를 보이며, 초기 발아 및 생육하는 기간에서는 담수처리구가 가장 우수하고, 환경에 적응하여 성장하는 구간은 기수처리구에서 가장 우수하다.
이는 염생식물의 경우 광염성 식물에 해당하기 때문에 염분농도가 높은 곳에서도 서식이 가능하다는 것을 시사하며 실내 재배의 경우 담수에 발아하여 2주간 생육 후 기수에 적응하는 환경조성이 가장 바람직하다.
그리고, 발아부터 4 주간 초기육묘는 담수에서 진행하고, 초기육묘 이후에는 기수와 해수 모두 활용하는 것이 생장력을 극대화할 수 있다.
또한, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 총 질소 농도는 1 ~ 80 mg/L를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 형성된 총 질소 농도가 상기 범위를 벗어나는 경우 상기 염생식물의 재배효율이 감소할 수 있다.
이때, 상기 총 질소 농도는 바람직하게는 1.2 ~ 79 mg/L 일 수 있고, 보다 바람직하게는 1.5 ~ 78 mg/L 일 수 있다.
그리고, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법에서 형성된 총 질소 농도는 인위적으로 질소질 비료를 투입한 처리구보다 2 ~ 10 배의 농도로 조성할 수 있다.
여기서, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 개갑유무에 대하여 상기 개갑유무에 대하여 상기 염생식물을 개갑하지 않고도 대량생산될 수 있다.
상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은 개갑 유무에 따라 총 발아율은 차이가 없으나, 외피를 뚫고 생장하는 발아기간이 차이가 있음을 확인하였고, 대량생산시 개갑을 하지 않고서도 대량으로 발아할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
상기 입식밀도로서 가로x세로x높이가 2.5x2.5x3.0 cm인 미세기공 스펀지에 대하여 1 ~ 6 개의 개갑된 종묘를 이식할 수 있다.
이는 실내 수경재배 및 동일한 공간 하에서 기존에 생산할 수 있는 염생식물 종묘생산의 1 ~ 6 배 이상의 양을 인공생태계 기반 환경에서의 배양이 가능함을 의미한다.
그리고, 아쿠아포닉스에 따른 사육 성공율은 1 ~ 5 배를 달성하고, 이는 어류가 생산하고 박테리아가 분해하는 질산염을 비롯한 영양염을 충분히 흡수하고, 장기간 어류를 사육하며 사육수가 약 산성화되면서 미량원소가 흡수가 원활한 pH 6.0 ~ 7.5 수준을 유지하고 있기 때문일 수 있다.
또한, 아쿠아포닉스에 따른 생장율도 1 ~ 5 배를 달성하고, 이는 아쿠아포닉스에서 공급되는 영양염이 염생식물에 흡수되어 뿌리 생장에 활용되하고 줄기와 잎에 분배되어 전체적인 생장을 촉진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법의 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로서,
어류가 서식하는 공간을 제공하는 수조를 포함하는 어류양식부를 준비 (S110)한 후, 상기 상기 수조 내의 배양수를 배관을 따라 염생식물이 재배되는 재배베드와 상기 재배베드 내에 구비되어 질소박테리아가 서식할 수 있는 공간을 제공하는 다공질 여과재를 포함하는 식물재배부내의 적어도 하나의 층으로 운반하고 분배하며 순환시킨다(S120).
그런 다음, 상기 식물재배부내로 산소펌프를 통해 산소를 유입시킨다 (S130).
그 후, 상기 식물재배부 상부에 염생식물에 빛을 전달하는 조명부를 설치한다(S140)
그런 다음, 아쿠아포닉스의 재배조건으로 발아조건, 생존조건, 사육조건, 육묘 포트 구성 소재, 담수, 기수, 또는 해수 조건에서의 배양조건, 총 질소 농도, 개갑유무, 또는 입식밀도를 활용하여 염생식물을 수경 재배한다(S150).
아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물
본 발명은 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물을 제공한다.
본 발명은 상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물을 제공한다.
본 발명은 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로 재배된 염생식물을 제공하므로, 염생식물의 품질이 우수하고, 청결하다.
여기서, 상기 염생식물은 통통마디(함초. 비름과), 칠면초(해홍채. 비름과), 세발나물(갯개미자리. 석죽과), 나문재(갯솔나물. 비름과), 수송나물(가시솔나물. 비름과), 해홍나물(비름과), 갯완두, 갯메꽃, 갯잔디, 갯방풍나물, 갯능쟁이(갯는쟁이, 갯명아주), 갯질경, 갯댑싸리, 갯기름나물, 갯강활, 갯국화, 갯개미취, 갯쑥부쟁이, 갯지치, 갯장대, 갯패랭이, 갯완두, 갯천문동, 갯버들, 갯까치수염, 갯장구채, 갯그령, 갯보리, 갯드렁새, 갯무, 갯고들빼기, 갯씀바귀, 갈대, 띠, 산조풀, 모새달, 밀사초, 통보리사초, 참골무꽃, 방울비짜루, 왕모시풀, 취명아주, 버들명아주, 번행초, 염주괴불주머니, 섬기린초, 해당화, 암대극, 흰대극, 우묵사스레피나무, 위성류, 순비기나무, 모래지치, 해란초, 백령풀, 비쑥, 사철쑥, 사데풀, 또는 털머위를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
<실시예>
본 실시예에서 사용된 수생동물과 염생식물은 생리기작 또는 생태기작이 유사한 잉어, 메기와 같은 어류과 함초, 나문재, 해홍나물과 같은 단년생 염생식물을 통칭하기 위한 것이지, 일 실시예로 제시한 특정 종으로 한정하는 것이 아니다.
비 아쿠아포닉스는 일반 담수를 사용하고 아쿠아포닉스는 어류를 3개월간 사육한 담수를 사용하여 염생식물의 발아율, 생존율 또는 생장율을 비교하였다.
여기서, 비 아쿠아포닉스는 어류를 활용하지 않고 수경재배하는 것을 의미하고, 아쿠아포닉스는 어류를 사육하며 사육수를 활용하여 수경재배를 하는 것을 의미하며, 담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스에는 각각의 염분을 포함한 수질에 적응시킨 어류를 사용하여 실험을 실시하였다.
그 결과를 바탕으로, 연안에서 서식하는 염생식물의 발아율, 생존율 또는 생장율을 증대시킬 수 있는 수환경 조건 중에서 최적의 환경조건 스크리닝을 위하여 종자의 개갑 유무에 따른 발아율, 육묘포트 구성 소재에 따른 발아율, 입식밀도에 따른 발아율, 아쿠아포닉스 여부에 따른 사육 성공율, 및 염생식물 생장, 그리고 담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스에서의 발아율, 사육 성공율, 생장, 및 염생식물 성장계수를 비교 제시하였다.
또한, 염습지에서의 염생식물 식재를 고려하여 다양한 환경에서의 염생식물 재배환경을 파악하기 위하여 염분농도에 따른 발아율, 염분농도에 따른 칠면초 사육 성공율, 육묘포트 구성에 따른 사육 성공율, 담수 아쿠아포닉스, 기수 아쿠아포닉스, 해수 아쿠아포닉스 환경에서의 칠면초 8 주 생장율을 비교 분석하였다.
여기서, 염생식물은 단년생으로 주로 갯벌 또는 염습지 등 염분이 함유된 토양에 바람 또는 해류에 의해 씨앗이 떨어지고 발아하여 군락을 이루는 특성을 가지며 타 염생식물 종과 관계없이 생활사는 유사하므로, 본 실시예의 결과를 칠면초로 한정하지 않고 염생식물의 일 실시예임을 이해하여야 한다.
또한, 아쿠아포닉스 기술에서 활용한 어류는 감성돔, 농어이며 담수, 기수, 해수수조에 각각 2 개월 이상 실험수에 완전히 순치된 먹이반응과 움직임이 활발한 개체를 사용하였고 감성돔은 전장(TL:Total Length) 10 cm, 농어는 25 cm 개체를 사용하고 사료는 일일 어 체중의 2 %씩 3 번 급여하였다.
그리고, 아쿠아포닉스에 사용하는 어류의 선정 기준은 먹이를 급여하고 5 초 이내로 섭식을 시작하고 지느러미와 아가미 등 신체 결격 사유가 발견되지 않아야 하며, 눈동자가 또렷하고 사료 등 움직이는 물체에 눈동자가 즉시 반응하는 개체를 사용하는 것을 권장하며, 수조의 부피 대비 10 %를 초과하여 암모니아 과다 배출에 의한 영양염 순환의 불균형을 야기하지 않도록 어체중에 따른 밀식도를 조절하여야 한다.
또한, 염생식물의 종자 선택은 도 2와 같이, 폭과 길이가 최소 1 mm 이상의 종자로 마르거나 젖지 않고 건조된 상태로 종자 원색인 갈색 또는 황금빛이 뚜렷하게 나타나는 것이 좋고 물에 수 분간 불렸을 때 가라앉는 종자를 가장 우수한 것으로 판별하여 사용하는 것을 권장한다.
<실시예 1> 염생식물 개갑유무에 따른 염생식물 발아율
자연상태의 염생식물의 종자는 외피에 둘러 쌓여 막처럼 단단하게 굳어 있기 때문에 발아율이 낮을 수 있으므로, 종자의 개갑 유무에 따른 칠면초 발아율을 확인하였다. 과반수가 발아하는 3일간 실험을 진행하였으며, 이때 대기 온도는 평균 실내 온도인 20 ℃, 대기 습도는 60 %, 염기가 제거된 담수를 사용하였다.
실험 결과, 도 3과 같이, 개갑 처리구의 경우 1일차부터 발아율이 90 %로 유지되었고, 비개갑 처리구의 경우 1 일차에는 10 %, 2 일차에는 40 %, 3 일차에는 90 %로 나타났다.
개갑 유무에 따라 총 발아율은 차이가 없으나, 외피를 뚫고 생장하는 발아기간이 차이가 있음을 확인하였으며, 대량생산시 개갑을 하지 않고서도 대량으로 발아할 수 있음을 판단할 수 있는 자료라 판단된다,
<실시예 2> 육묘포트 구성 소재에 따른 염생식물 생존율
실내 재배를 함에 있어서 1 개월 내지 2 개월 내에 씨앗으로부터 수확이 가능할 정도로 생장이 빠른 잎 채소류와 달리, 염생식물은 초기 생장이 느리고 탈락율이 높은 특징이 있다. 따라서 이에 대한 대안으로 육묘포트 구성에 따른 생존율을 확인하였다.
육모포트의 구성은 자연석, 황토볼, 자연석+스펀지, 황토볼+스펀지로 총 네 가지 구성으로 실험하였다. 자연석은 입자 2 cm와 폭 0.5 cm의 돌 입자를 이용하였고, 황토볼은 고온에 구워 구 형태의 입자를 사용하였으며, 스펀지는 기공이 1 mm인 미세기공을 포함하는 것으로 실시하였다.
실험 결과, 도 4 및 도 5와 같이, 황토볼 처리구가 자연석 처리구에 비해 효율이 좋았고 스펀지를 추가 구성하였을 때 생존율이 월등하게 증가하여 황토볼과 스펀지의 구성이 가장 좋은 것으로 나타났다.
이는 초기생육 과정에서 뿌리가 자리잡지 못한 환경에서 수분을 최대한 오래 머금을 수 있는 구성이 생존율을 높이는 것으로 판단된다.
<실시예 3> 입식밀도에 따른 염생식물 발아율
자연상태에서의 염생식물은 다른 식물에 비하여 아주 높은 서식밀도를 가지고 있으므로, 입식밀도에 따른 발아율에 대한 실험을 진행하였다.
가로x세로x높이가 2.5x2.5x3.0 cm의 미세기공 스펀지에 각각 1 개, 2 개, 3 개, 4 개의 개갑된 씨앗을 상단으로부터 2 cm깊이에 이식하고, 항시 습도 70 %를 유지하도록 하였고, 7 일간 실험하여 발아율을 비교하였다.
실험 결과, 도 6 및 도 7과 같이, 1 개, 2 개, 3 개 이식 처리구에서 80 % 이상의 발아율을 보였으며, 4 개 이식 처리구에서도 과반 이상인 70 %에 달하는 발아율을 확인하였다.
이는 실내 수경재배 및 동일한 공간 하에서 기존에 생산할 수 있는 염생식물 종묘생산의 최소 4 배 이상의 양을 인공생태계 기반 환경에서의 배양이 가능함을 의미한다.
<실시예 4> 비 아쿠아포닉스와 아쿠아포닉스에서의 염생식물 사육 성공율
아쿠아포닉스 여부에 따른 칠면초 사육 성공율을 비교하고자 14 일간 실험하였다. 성공율의 기준은 씨앗으로부터 발아하여 본잎이 2 매 이상 발생되어 해당 환경에서 영양염을 꾸준히 흡수하여 적응하는 개체로 하였다.
아쿠아포닉스 환경에 포함되는 어류는 담수에 3 개월간 순치되어 안정된 농어를 사용하였으나, 사용할 수 있는 어류는 농어에만 한정되지 않는다.
비 아쿠아포닉스 처리구에는 비교를 위하여 인위적으로 염소가 제거된 물에 질소질 비료(1.1g/ton) 투여하였고, 아쿠아포닉스 처리구에는 질소질 비료를 투여하지 않고 실험하였다.
실험 결과, 도 8과 같이, 아쿠아포닉스 환경 하에서 칠면초 사육 성공율이 약 2 배에 가까운 효율을 보이는 것으로 확인되었다.
이는 어류가 생산하고 박테리아가 분해하는 질산염을 비롯한 영양염을 충분히 흡수하고, 장기간 어류를 사육하며 사육수가 약 산성화되면서 미량원소가 흡수가 원활한 pH 6.0 ~ 7.5 수준을 유지하고 있기 때문으로 판단된다.
<실시예 5> 비 아쿠아포닉스와 아쿠아포닉스 담수경 염생식물 생장데이터
아쿠아포닉스 여부에 따른 칠면초 생장률을 비교하고자, 10 주간 실험하였다. 잎 개수(장), 뿌리총장(cm), 잎 세로폭(cm), 줄기 총장(cm)을 측정하여 비교하였다.
실험 결과, 도 9 및 도 10과 같이, 10 주간 성장한 칠면초의 경우,
비 아쿠아포닉스에서는 잎개수는 15.4±0.8 개, 뿌리총장은 12.5±0.6 cm, 잎 폭은 2.0±0.1 cm, 줄기 총장은 8.9±0.9 cm로 나타났고,
아쿠아포닉스에서는 잎개수는 22.2±1.0 개, 뿌리총장은 18.2±0.7 cm, 잎 폭은 3.5±0.1 cm, 줄기 총장은 13.0±0.4 cm로 나타났다.
본 실험을 토대로, 아쿠아포닉스 환경 조건 하에서 칠면초의 생장은 잎 개수는 44 %, 뿌리총장은 46 %, 잎 폭은 75 %, 줄기 총장은 46 % 향상되는 것으로 나타났다.
이는 아쿠아포닉스에서 공급되는 영양염이 칠면초에 흡수되어 뿌리 생장에 활용되하고 줄기와 잎에 분배되어 전체적인 생장을 촉진시키는 것으로 판단된다.
<실시예 6> 수조 내 총질소 농도 변화
식물의 생장에 가장 큰 영향을 주는 영양염 요소 중 총질소의 농도를 배양액을 분취하여 분석하였다.
분석 결과, 도 11과 같이, 비 아쿠아포닉스 배양수 내 총질소 농도는 실험 기간 동안 4 ~ 15 mg L-1로 나타났으며, 아쿠아포닉스 배양수 내 총질소 농도는 15 ~ 63 mg L-1로 나타났고, 인위적으로 질소질 비료를 투입한 처리구보다 최대 4.2배 가까운 농도를 조성할 수 있는 것으로 파악되었다.
<실시예 7> 담수, 기수, 또는 해수 환경의 염생식물 발아 성공율
자연생태계에서는 기후 조건에 따라 염생식물의 발아위치, 온도, 수분의 여부에 따라 상이한 결과를 나타내기 때문에, 대기 온도, 습도, 영양염 농도, 광조건 등 환경조건을 일정하게 유지한 환경에서 염도에 따른 칠면초 발아율을 실험하였다.
실험 결과, 도 12와 같이, 3일간 발아율은 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 ??에서 각각 85, 85, 75, 75, 65, 55, 60 %로 나타났다.
즉, 초기발아 조건의 경우, 자연상태에서의 고염분 상태가 아닌 염도 5 ‰ 이하에서의 처리구에서 가장 이상적인 발아율을 도출할 수 있음을 확인하였다.
<실시예 8> 담수, 기수, 또는 해수 환경의 염생식물 사육 성공율
담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스 환경에 따른 칠면초 사육 성공율을 실험하였다. 염생식물의 특성상 본엽이 발달한 후에는 해당환경에 적응하여 탈락할 확률이 낮기 때문에 성공율의 기준은 본엽이 2매 이상 발달하는 14 일을 기준으로 판단하였다.
담수는 0 ‰, 기수는 15 ‰, 해수는 30 ‰을 기준으로 3 개월 이상 어류를 투입하고 운용하여 수조 내 영양염 순환을 안정시킨 상태로 실시하였다.
실험 결과, 도 13과 같이, 담수에서는 94 %, 기수에서는 85 %, 해수에서는 81 % 생존하는 것으로 나타났다.
이는 고염분 지역에서 발아하여 성체까지 자라는 염생식물은 발아뿐만 아니라 초기 성장에 있어서 담수, 기수, 해수 순서로 적응력이 높은 것으로 나타났고, 일정크기 이상 자라고 환경에 적응한 뒤 염분을 높여주면 자연상태와 유사하게 배양이 가능한 것을 시사한다.
<실시예 9> 육묘포트 구성 소재에 따른 사육 성공율
염생식물이 발아하여 육지와 갯벌이 맞닿는 하구역 및 염습지와 같은 자연상태에 준하는 염분농도인 15 ‰에서의 칠면초 사육 성공율을 실험하였다.
실험 결과, 도 14와 같이, 자연석 처리구 50 %, 황토볼 처리구 70 %, 자연석+스펀지 처리구 40 %, 황토볼+스펀지 처리구 89 %로 자연석보다 황토볼처리구가 더 우수한 것으로 나타났고, 스펀지를 추가한 처리구에서 월등하게 발아율이 향상되는 것을 확인하였다.
이는 초기 생육 과정에서 뿌리를 지탱하고 영양염을 흡수할 수 있도록 스펀지가 기능적 역할을 하는 것으로 판단하며, 이는 향후 친환경소재로 대체하여 실내 육성 후 현장 이식까지 가능할 수 있음을 시사한다.
<실시예 10> 담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스 염생식물 생장데이터
담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스에서 칠면초 장기 생장 성장률을 실험하였다. 실험기간은 8주였으며 잎 개수(장), 뿌리 총장(cm), 잎 폭(cm), 줄기 총장(cm)를 측정하여 비교 분석하였다.
실험 결과, 도 15 및 도 16과 같이,
담수 아쿠아포닉스 처리구에서는 잎개수는 22.2±1.0 개, 뿌리총장은 18.2±0.7 cm, 잎 폭은 3.5±0.1 cm, 줄기 총장은 13.0±0.4 cm로 나타났고,
기수 아쿠아포닉스 처리구에서는 잎개수 33.7±4.0 개, 뿌리총장은 16.3±0.6 cm, 잎 폭은 2.6±0.3 cm, 줄기 총장은 15.1±1.1 cm로 나타났고,
해수 아쿠아포닉스 처리구에서는 13.1±1.6 개, 뿌리총장은 14.8±0.9 cm, 잎 폭은 2.8±0.2 cm, 줄기 총장은 12.3±0.9 cm로 나타났다.
담수와 기수 해수아쿠아포닉스 처리구에서 해수 아쿠아포닉스 처리구와 유의미한 차이를 보였으며, 초기 발아 및 생육하는 기간에서는 담수처리구가 가장 우수하고, 환경에 적응하여 성장하는 구간은 기수처리구에서 가장 우수한 것으로 나타났다.
이는 염생식물의 경우 광염성 식물에 해당하기 때문에 염분농도가 높은 곳에서도 서식이 가능하다는 것을 시사하며 실내 재배의 경우 담수에 발아하여 2 주간 생육 후 기수에 적응하는 환경조성이 가장 바람직한 것으로 나타났다.
<실시예 11> 수조 내 총질소 농도 변화
배양수 내 총질소(TN:Total Nitrogen) 농도의 경우 도 17과 같이, 담수아쿠아포닉스는 15 ~ 63 mg L-1, 기수아쿠아포닉스는 21 ~ 62 mg L-1, 해수아쿠아포닉스는 13 ~ 40 mg L-1로 나타났다.
<실시예 12> 담수, 기수, 또는 해수 아쿠아포닉스 염생식물 성장계수 비교
염생식물의 잎 개수(개), 뿌리 총장(cm), 줄기 총장(cm) 데이터를 0 주차를 기준하여 2 주마다 전 측정값을 나누는 계수(예: 2주차÷1주차)로 산출하여 입식기간과 환경에 대한 기준설정에 대한 실험을 진행하였다.
실험 결과, 도 18a 내지 도 18c와 같이, 발아 후 이식하여 4 주차 까지는 담수아쿠아포닉스에서 모든 항목에서 높은 값을 나타냈고, 4 주차 이후부터는 기수와 해수에서 높은 값을 나타내었다.
즉, 발아부터 4 주간 초기육묘는 담수에서 진행하고, 초기육묘 이후에는 기수와 해수 모두 활용하는 것이 생장력을 극대화하는 것으로 확인되었다.
지금까지 본 발명에 따른 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법 및 이로부터 재배된 염생식물에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 수중생물을 이용하여 염생식물을 수경 재배하는 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법으로서,
    (a-1) 어류가 서식하는 공간을 제공하는 수조를 포함하는 어류양식부를 준비하는 단계;
    (a-2) 상기 수조 내의 배양수를 배관을 따라 염생식물이 재배되는 재배베드와 상기 재배베드 내에 구비되어 질소박테리아가 서식할 수 있는 공간을 제공하는 다공질 여과재를 포함하는 식물재배부내의 적어도 하나의 층으로 운반하고 분배하며 순환시키는 단계;
    (a-3) 상기 식물재배부내로 산소펌프를 통해 산소를 유입시키는 단계; 및
    (a-4) 상기 식물재배부 상부에 염생식물에 빛을 전달하는 조명부를 설치하는 단계; 및
    (a-5) 아쿠아포닉스의 재배조건으로 발아조건; 생존조건; 사육조건; 육묘 포트 구성 소재; 담수, 기수, 및 해수 조건에서의 배양조건; 총 질소 농도; 개갑유무; 및 입식밀도 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 활용하여 염생식물을 수경 재배하는 단계;를 포함하고,
    상기 식물재배부의 재배베드 상부에는 염생식물이 관통하는 관통홀이 형성된 덮개가 설치되어 있어, 상기 덮개로부터 상기 염생식물의 뿌리가 호흡할 수 있는 공기층, 상기 배양수 내의 양분을 공급받을 수 있는 배양수층 및 상기 다공질 여과 재가 다단으로 쌓여 이루어져 상기 뿌리가 고정될 수 있는 다공질여과층의 3 단계 층으로 구분되며, 상기 다공질여과층은 상기 재배베드의 바닥에 위치하여 상기 질소박테리아가 서식할 수 있으면서 유기물이 침전되도록 하며,
    상기 육묘 포트 구성 소재로 자연석, 황토볼, 스펀지가 설치된 자연석, 및 스펀지가 설치된 황토볼 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하고,
    상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은, 염분 0 ~ 1 ‰의 담수, 염분 1 ~ 17 ‰의 기수, 및 염분 35 ~ 80 ‰의 해수 조건의 배양조건에서 재배하며,
    상기 총 질소 농도는 1 ~ 80 mg/L를 포함하고,
    상기 염생식물은 상기 염분 0 ~ 1 ‰의 담수에서 초기육모된 후, 상기 염분 1 ~ 17 ‰의 기수와 상기 염분 35 ~ 80 ‰의 해수에서 성장되는 것을 특징으로 하는
    아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
    상기 발아조건으로 온도 10 ~ 40 ℃와 상대습도 20 ~ 90 %를 포함하는 것을 특징으로 하는
    아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
    상기 생존조건으로 염분 0 ~ 80 ‰ 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
    상기 사육조건으로 육모 포트에서 재배하는 것을 특징으로 하는
    아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
    상기 개갑유무에 대하여 상기 염생식물을 개갑하지 않고도 대량생산되는 것을 특징으로 하는
    아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법은,
    상기 입식밀도로서 가로x세로x높이가 2.5x2.5x3.0 cm인 미세기공 스펀지에 대하여 1 ~ 6 개의 개갑된 종묘를 이식하는 것을 특징으로 하는
    아쿠아포닉스의 재배조건을 활용한 염생식물 재배방법.
  10. 삭제
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