KR820001859B1 - 배양액으로 식물을 재배하는 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

배양액으로 식물을 재배하는 방법

제1도는 시험 1에 있어서, 배양액의 유속과 수위를 나타내는 도면.

제2도는 시험 1에 있어서, 참외의 생육곡선을 나타내는 도면.

제3도는 시험 1에 있어서, 생육된 참외를 나타내는 도면의 대용사진.

제4도는 시험 2에 있어서, 배양액의 유속과 수위를 나타내는 도면.

제5도 및 제6도는 시험 2에 있어서, 오이의 수확량을 나타내는 도면.

제7도는 시험 2에 있어서, 생육된 오이를 나타내는 도면의 대용 사진.

제8도는 시험 2에 있어서 배양액의 유속과 수위를 나타내는 도면.

제9도는 본 발명과 종래방법과의 수확량의 일반적인 차이를 나타내는 도면이다.

본 발명은 배양액을 재배조내에 연속적으로 순환시키면서 식물을 재배하는 배양액재배에 관한 것으로 식물의 생육 및 수확량을 비약적으로 증대시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.

먼저 명기해야 할 것은 본 발명의 방법에 의하여 얻어진 높은 수확량은 종래 각양각색이었던 통상적인 토양재배 및 배양액재배의 방법에 의한 정도를 훨씬 더 넘어서고 있는 것이다.

일반적으로 토양재배에 있어서는 식물의 생육은 많은 환경요소, 예를들면 일조량(日照量), 온도, 탄산가스, 농도, 풍속, 습도, 비료성분의 퍼센토와 농도, 토양의 성질, 그 함수량 및 pH등의 부합적인 결과에 따라 지배된다.

또, 그 생육의 좋고 나쁨은 생육기간중의 지상부와 지하부의 생육환경의 유기적으로 연관되어 식물의 복잡한 생리기구를 통하여 결정된다.

그러나, 현실적으로는 토양중에 있어서, 뿌리계통의 환경의 연구가 불충분하며, 더구나 그지하환경을 임의적으로 조절할 수 없기 때문에 지상부와 지하부를 합한식물 전체의 환경의 유기적인 콘토롤은 현재에 있어서는 불가능하다고 말할 수 있다.

그리하여 우리들이 종래부터 일반적으로 이해하고 있다고 생각되는 여러가지 식물의 생육경향은 실제에 있어서는 불충분한 생육환경에 의하여 현저히 제약을 받고 있는 상태에 있으므로 식물이 본래갖고 있는 물질생산 능력을 충분히 발휘하지 않고 있는 상태인 것이다.

그렇지만 이 중요한 사실은 지금까지 충분히 인식되어 있지 않은 것이 현재의 상태이다.

따라서, 종래의 생육에 대하여 비약적인 생육이 이루어질 수 있도록 하는것은 가능할 것 같다는 착오된 인식에 빠지기 쉬운 것도 또한 현재의 상태라고 말할 수 있다.

그러나, 상기 생육환경의 완전한 콘토롤은 불가능 하다손 치더라도 식물의 생육에 영향을 주는 여러가지 환경요소 가운데 몇개의 지배적 요소와 그것들의 생육에 미치는 상호작용등의 해명에 의하여 그러한 지배적 요소의 개선 혹은 제어가 가능하다면 비약적인 생육효과를 가지고 오는 것은 불가능한 것은 아니다.

여기에 있어서 문제점은 어떠한 요소가 중요하느냐는데 있지만 본 출원의 발명자는 배양액재배에 의한 각양각색의 시험을 시행한 결과, 식물의 전 생육기간을 통하여 뿌리계통에 대한 배양액의 유속(流速) 및 수위(水位)의 콘토롤 공급을 확실하게 해두는 것이 대단히 중요한 요소임을 알게 되었다.

이러한 사실은 식물에 대하여 생육도중에 있어서 일정시기에 혹은 단편적으로 양호한 환경을 주는 것이 아니며 발아에서 수확에 이르기까지 전기간을 통하여 증대하는 뿌리계통 및 지상부의 발달에 대응한 일련의 통일적인 배양액 공급을 제어하고 뿌리의 기능이 항상 최대한으로 발휘되도록 하는 상태를 유지하는 것을 의미한다.

식물은 뿌리에서 산소, 물, 영양분을 흡수하여 지상부의 줄기의 잎에 보내고 지상부에서 태양에너지 및 탄가스에 의하여 광합성(光合成)을 행하여 성장하고 있다.

그러나 생리적으로 불가결한 수분, 생육에 필요한 영양분 및 수분과 영양분의 흡수기능에 영향을 미치는 뿌리세포의 호흡에 필요한 산소를 충분히 흡수할 수 없는 상태에 있으면 지상부에 태양광선이 충분히 있어도 수분과 영양분의 흡수가 불충분하기 때문에 생육은 제약을 받지 않을 수가 없을 것이다.

즉, 통상적으로 순조롭게 생육되고 있다고 보여지는 거의 모든 식물은 상기한 것과 같이 실제로는 많은 제약을 받아서 생육이 억압되고 있으며, 결과적으로는 태양에너지를 이용한 효율도가 심히 저하되고 있다는 것을 뜻하는 것이다.

한편, 식물의 전 생체량(生體量)은 전 생육기간중에 있어서 각 순간마다에 있어서 생육량의 누적상태이며, 각 순간에 있어서 생육량은 그 직전의 각 순간에 있는 생육능력에 의존한다. 즉 바꾸어 말하면, 생육이 생육을 낳는다고 말할 수 있다.

따라서 어떤 시기에 있어서는 뿌리계통의 환경악화 즉, 생리활성의 저하는 그 후의 생육을 악화시키는 요인이 되는 것이다.

본 출원의 발명자는 지하환경과 식물생리에 중점을 둔 여러가지의 시험에서 뿌리의 본질적 생리기능을 활성화(뿌리의 충분한 호흡능력, 수분 또는 영양분의 아주 높은 흡수능력)와 그 지속성을 달성하는데는 뿌리 계통에 대한 배양액의 유속과 그 수위의 내용적이면서도 기간적인 면에서 종합적인 조절이 가장 중요하다는 것을 알게 되었다.

물론, 종래에는 재배조 내에 배양액을 흐르게 한다든지, 수위를 몇번이나 변경시켜서 시행하여 왔지만, 이것들은 그 어느것도 개별적이며 혹은 일시적으로서, 본 발명과 같이 일정한 이론과 방식에 의하여 유속과 수위와를 복합시켜 조절하는 것을 높은 생육효과의 요소로서는 생각하고 있지않으며, 또 그와 같은 관리는 실제로는 이루어지지 않았다.

본 발명은 물로 재배하는 방법에 있어서 재배조내의 배양액의 유속 및 수위를 재배식물의 생육에 따라서 연속적으로 혹은 다단계적으로 변화시키는 것을 기본 요건으로 하고 있다.

즉, 고요한 수증에 있어서는 뿌리의 주위에 최초에는 산소 또는 영양분이온이 충분히 있다고 해도 뿌리의 표면부터 이러한 것을 흡수해버리면 그뒤의 흡수는 산소 혹은 영양분이온의 수중에서의 확산속도가 균일하므로 흡수량이 많아지면 부족을 가져오게 된다.

또 배양액이 유동상태에 있더라도 유속이 일정하면 생육하는데 따라서 시시각각으로 증가하는 식물의 호흡량 또는 영양분의 필요 흡수량에 대하여서는 그 어느것도 언젠가는 부족하게 되고 생육의 저하 및 생리장애를 일으키고, 가능한 생육량에서 생육량불량이라는 중요한 원인으로 된다.

결국 배양액에 유속을 주어서 뿌리에 대하여 산소혹은 영양분이온의 접촉빈도를 인공적으로 많게 함과 동시에 이 유속을 전 생육기간 혹은 적어도 식물의 발아에서 초기생육기를 통하여 색육량에 따라서 증가시키는 것이 필요하다.

또한 전기유속의 조절과 함께 중요한 것은 배양액 수위의 조절이다.

그리하여 유속의 조절과 수위의 조절을 동시에 연관시켜서 달성시키지 않으면 아니된다.

본래 수중의 용존(溶存)산소는 공기중의 산소에 비교하면 미량이므로 이 용존산소만으로서는 식물의 생육에 필요한 산소를 충분히 공급할 수 없다.

여기에서 생육량의 증가에 수반되는 충분한 산소를 공기중에서 흡수시키자면 생육에 수반되는 수위를 순차적으로 저하시켜서 공기중에 노출된 뿌리가 공기중의 풍부한 산소를 흡수 할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

이 생육의 증대에 대응하는 수위의 조절이 불충분하면, 뿌리의 산소흡수가 부족현상을 일으키기 때문에 생리활성의 저하를 가져오고 뿌리에서의 수분 및 영양분의 흡수기능을 저하시키는 현상이 일어난다.

여기에서 수위의 조절은 공기중에 노출된 뿌리의 표면이 건조하지 않을 정도로 유지하고 있어서, 표피세포의 수분층을 통하여 공기중의 산소가 효율적으로 잘 흡수되며, 나아가서는 수중의 뿌리는 배양액에서 수분, 영양분, 혹은 산소의 흡수에 지장이 없는 정도의 수위를 유지하고, 식물의 생육량과 뿌리계통의 조밀한 상태를 고려하여 순차적으로 저하시켜주는 것이 필요하다.

이와 같이 재배식물의 생육에 수반되는 뿌리의 흡수량의 증가에 대하여 배양액의 유속과 배양액수위를 계획적으로 연속관리 하면서 식물이 갖는 영양분흡수 능력을 최대한으로 발휘시키는 것이 본 발명의 기본적인 기술적 사상이다.

이 배양액의 유속과 수위의 관리는 식물의 발아에서 수확기까지 연속적으로 실시하는 것이 식물의 생리상태를 안정시키고, 그 기능을 충분히 발휘시켜주는 것이 가장바람직 하지만, 적어도 식물이 발아에서 생육초기 단계에 있어서 상기 관리는 꼭 필요한 것이다.

더우기 중요한 것은 시간을 경과함에 따라 증가하는 유속과 시간의 경과에 따라 저하하는 수위와의 복합적 조절이다.

이 복합적 제어의 결정은 그 지역의 기상조건에 대응하는 생육적 경향을 고려한 독자적으로 얻어진 예정된 생육곡선을 설정하여, 이 예정된 생육곡선에 대응시켜서 유속을 증가케 하면서 수위가 저하 하도록 프로그램화 하는 것이다.

예정된 생육곡선이라 함은 그 지역의 식물의 생육일수에 대용한 생육량을 나타내는 곡선이지만 종래의 토양재배 또는 수경(水耕)재배에서의 식물에 일반적으로 나타나는 생육곡선과는 다른 것이다.

이 예정된 생육곡선은 그 식물의 종류, 재배시기, 기상조건, 기타조건에 의하여 결정된다.

이 경정을 함에 있어서 그 작물의 종래의 일반적인 생육곡선을 참고로하여 가로축을 날자수, 세로축을 생육량으로 하는 종래의 생육곡선에 대하여 예상되는 생육촉진량을 계산으로 산출하고 보정계수(補正係數)로서 상기 곡선을 수정하여, 예정된 생육곡선으로 표시한다.

이 예정된 생육곡선은 이 예정된 생육곡선을 사용한 본 발명의 방법에 의한 실제의 재배에 있어서 얻어진 생육곡선을 고려함으로 인하여 보다 더 이상적인 예정생육 곡선에 보정을 해나갈 수가 있다.

예정된 생육곡선을 결정하는 인자로서의 식물생육량은 생체의무게, 마른식물의 무게, 잎의 면적, 뿌리부터의 영양분흡수량, 이산화탄소 흡수량등의 하나 또는 두개이상의 복합적인 것을 갖고 측정할 수가 있다.

상기 예정된 생육곡선을 기본으로 하여 이것에 근사하게 대응시켜서 배양액증가 및 수위강하를 프로그램화 한다. 예정된 생육곡선에 대하여서의 배양액의 유속 및 수위는 발아까지는 생육이 제로라고 봐야하므로 유속에 관해서는 제로 또는 제로에 가까운 값부터 출발하여 상기 예정된 생육곡선에 유속의 증가곡선을 근사하게 되도록 결정하면 제어가능 범위가 확대되어서 호조건을 이룬다.

또, 수위에 있어서는 초기수위(이 값은 재배조의 밑바닥부터 종자의 하부면 부분까지의 거리)부터 수위를 상기예정된 생육곡선의 증가에 대응하여 꺼꾸로 감소하도록 결정하면 좋다.

이 수위의 강하는 수중의 용존산소보다 훨씬 더 고농도의 공기중의 산소가 뿌리에 충분히 흡수되는 상태로 되면 좋은 것이므로 유속의 증가곡선보다 훨씬 더 완만한 곡선으로 이루어 진다.

본 발명은 이상과 같이하여 결정된 배양액의 유속 및 수위를 발아에서 수확까지의 전 재배기간 혹은 적어도 발아에서 생육초기를 통하여 연속적으로 혹은 다단계적으로 프로그램으로 콘트롤하여, 재배하는 방법인 것이다.

본 발명의 방법에 의한 콘트롤은 전재배기간을 통하여 시행하는 것이 가장 좋을 것이지만, 식물의 후기에 있어서 생육은 초기묘종시기의 환경의 적부(適否)에 따라 크게 좌우되고, 본 발명의 방법에 의한 발아에서 생육도중까지 재배된 묘종은 그후 종래의 방법에 의한 재배환경에 놓여있어도 생육이 양호해져서 증수의 효과를 가져온다.

또 경우에 따라서는 생육의 중간기 또는 후기를 본 발명의 방법에 있어서 콘트롤함에 있어서 동화물(同化物)을 수확된 과실쪽에 전류(轉流)시켜 노화의 진행을 완화하고 수확량 증가를 실현시키는 것도 가능하다.

수위 및 유속의 콘트롤은 예정된 생육곡선에 대응한 무단계 연속콘트롤이 가장좋은 것이지만, 단계적으로 변화시켜서도 소기의 목적을 달성할 수 있다.

이 경우 무단계에 가까울 수록 좋은 것은 물론이다.

다음으로, 본 발명의 방법에 의한 시험결과를 설명하면 다음과 같다.

시험 1. 참외재배

본 발명의 재배방법에 의하여 얼스 훼이보리트(Earl's Favourite) 계통의 참외 재배를 실시하였다.

제1도에서는 채택된 배양액의 유속과 수위를 나타낸다. 새로축에는 유속(cm/min) 및 수위(cm)를 나타내고, 가로 축에는 파종후날자를 나타내되, 유속은 실선으로, 수위를 점선으로 나타내고 있다.

초기 유속은 2cm/min, 초기수위는 50cm로서 이 수위는 종자의 밑바닥에 물이 접하는 정도이다.

제2도는 제1도에 나타난 배양액의 유속 및 수위에 의해서 재배된 참외의 생육곡선을 나타낸 도면으로서, 가로축에는 식물의 키(단위 : m) 및 잎의 면적(단위 : 104⁴㎠)을 나타내고 가로축에는 파종후 날짜를 나타내고 있다.

굵은 실선은 본 발명의 방법에 의한 식물의 키의 증가곡선으로 굵은 점선은 본 발명의 방법에 의한 잎의면적 증가곡선을 나타낸다.

또 가는 실선 및 점선은 각각 종래의 일반적인 수경방법에 의한 식물의 키 증가곡선과 잎의면적 증가곡선을 나타낸다. 더우기, 부호 A 및 A'의 시점에서 가지치기를 시행하였다.

제3도에서는 본 발명의 방법에 의하여 생육된 참외의 사진을 나타낸다.

가지치기에 의하여 식물의 키를 사람키의 약 3배로 억압한 상태의 것으로서 참외의 과실이 다수개 열려 있는 것이 이해가 간다. 이 시험의 대상으로 된 얼스 훼이보릿트 계통의 참외는 풍부한 경험과 면밀한 재배관리를 필요로하는 특수하고도 값비싼 작물이다.

일본에 있어서 종래의 토양재배 또는 수경재배에 있어서는 식물의 키 1.5m정도에서 가지치기를 하였고 파종후 110-120일에 1개의 과실수확을 거두었고 그것이 목적하는 품질을 얻기 위한 한도였다.

본 발명의 재배방법으로서는 생육이 매우 빠르고 식물의 키가 약 4.6m에서 가지치기를 하고 파종후 118일에 8개의 과실을 수확하였다.

재배결과를 표 1에 종래의 재배에 의한 것과 함께 표시한다.

[표 1]

이상의 시험결과에서 명백히 된 바와 같이, 거의 동일재배 기간에 현저한 생육속도와 8배의 수확이 가능하였다는 사실은 본 발명의 방법에 따르면 식물에 고도의 생리활성을 유지시키고 아울러 촉진도 가능하게 되어 결과적으로는 급속한 잎의 면적의 증가에 수반하여 다량의 동화 생산물의 비약적인 증가수확을 얻는데 기여했다는 것을 의바하는 것이다.

더우기 제1도에서 나타난 유속의 증가곡선을 비교적 완만한 것이지만 이것에 의하여 제1도에 나타난 실제의 생육곡선을 얻게 되었으며 따라서 이러한 사실은 제1도에 도시된 배양액의 유속의 증가곡선을 제2도에 나타난 실제의 생육곡선에 기인하여 보다 근사하게 하므로써 일층더 양호한 생육을 달성시킬 수 있다는 가능성을 나타내고 있다.

시험 2. 오이의 방임(放任)재배

본 발명의 방법에 따라 오이를 지상부의 적당한 높이를 퍼져나가게 그물위에다 자유자재로 신장생육하도록 하고, 나아가서는 전혀 가지치기를 하지않고, 방임재배를 실시하였다.

실시는 1 베드(bed)(1m×3m)에 4그루, 3그루, 2그루, 1그루의 다른재배 그루수를 갖고 시행했다.

제4도에서는 이 시험에 있어서 배양액의 유속 및 수위의 곡선을 나타내고 있다.

세로축에 유속(cm/min) 및 수위(cm)를, 가로축에는 파종후 날짜를 나타내고, 유속은 실선으로, 수위는 점선으로 나타내었다. 초기 유속은 2cm/min, 초기 수위는 60cm이고, 이 수위는 종자의 밑바닥에 물이 접하는 정도이다.

제5도에는 10에이커당 수확량에 대하여 시간이 경과 되면서의 변화를 나타낸다.

세로축에는 10에이커당 수확량 톤수를, 그리고 가로축에는 월, 일(괄호안은 수확 개시후의 날짜이다)을 나타내고 있다. 도면가운데 기호 "▲"는 1베드에 1그루재배 했을때의 수확량을 나타내고, 또 기호 "○"는 1베드에 2그루, 기호 "●"은 1베드에 3그루, 기호 "X"는 1베드에 4그루를 각각 재배했을 때의 수확량이다. 표 2에서 본 발명의 방법에 의한 오이의 수확량과 종래에 있어서의 오이의 수확량과의 비교를 나타내고 있다.

본 발명의 수확량은 상기 1베드(1m×3m)당 4그루를 지배했을 경우의 값을 종래의 토양재배(온실재배)에 있어서 일반적 수치와 비교 채택하였다.

해당수치는 종래의 수경재배의 수치와 꼭같은 정도이다. 더욱 상기 종래방법에 있어서의 경우는 1베드(1m×3m)당 오이의 재배그루수는 12~15그루정도로서 10에이커당 그루수는 2000그루 정도로 된다. 수확량은 10에이커당 톤수이다.

[표 2]

제6도에는 1그루당 오이의 수확 개수를 시간이 경과됨에 따른 변화를 나타낸 것이다.

세로축에는 1그루당 오이의 수확개수를, 가로축에는 월, 일(괄호안은 수확개시후의 날짜이다)를 나타내고 있다.

제6도에 있어서 "▲"는 1베드(1m×3m)에 1그루를 재배했을 때의 수확개수를 나타내고, 또 기호 "○"는 1베드에 2그루, 기호 "●"은 1베드에 3그루, 기호 "X"는 1베드에 4그루를 각각 재배했을 때의 1그루당 수확개수를 나타낸다. 더욱 종래의 토양재배, 혹은 수경재배로서는 1그루당 수확개수는 20~50개 정도이다.

이상의 시험결과로서 명백해진 바와같이 본 발명에 의한 방법에 의하면, 예를들면, 1베드당 4그루의 재배에 의하여 곧 종래의 약 2배의 수확을 얻을 수 있었고 따라서 재배개수를 고려하면 가일층의 수확량을 얻을 수 있다는 가능성을 시사하고 있다. 또 1그루로서 수확할 수 있는 오이의 개수는 본 발명에 의하면 3000개를 초과했고 종래에 있어서는 50개정도의 상식을 갖고서는 이해하기 어려운 개수를 수확하고 있다.

다시 특기해야할 사항은 이 시험에 있어서 오이의 재배는 전지를 하지 않고 방임재배를 한 것이지만, 종래의 기술로는 도마도, 오이, 참외등을 가지치기라든지, 전지작업을 하지않고 생육하는 그대로 자연방임하면 수확은 거의 불가능 하다는 것이다.

제7도에서는 본 발명의 방법에 의하여 생육된 오이의 사진을 나타내고 있다.

이 사진은 1베드에 1그루를 재배한 것으로서, 파종후 약 140일만에 촬영한 것이다.

이 오이의 그물위에 퍼져나간 면적은 8m(온실의 폭과 같음)×3m이며, 사진은 그 일부만을 촬영한 것이다.

시험 2. 도마도의 재배

본 발명의 방법에 의하여 봄철에 파종하는 도마도를 재배하였다.

제8도에는 이 시험에 있어서의 배양액의 유속과 수위를 나타내고 있다.

이 시험에는 유속과 수위를 단계적으로 조정하고 있다.

세로축에는 유속(cm/min) 및 수위(cm)를, 그리고 가로축에는 파종후의 날짜(갈호내는 월일을 표시한다)를 나타내고 있으며, 유속은 실선으로, 수위는 점선으로 나타내고 있다. 표 3에 이 시험에 의한 도마도의 수확결과를 종래의 재배에 의한 것과 함께 나타내고 있다.

더욱 본 발명의 경우 및 종래의 수경에의 경우는 온실재배이지만 종래의 토양재배는 노지재배(露地栽培)이다.

[표 3]

표 3에서 명확한 것처럼, 종래의 토양재배는 노지 재배이고, 본 발명 및 종래의 수경은 온실재배인점으로 보아서 상기 토양재배에 비교하여 유리하다고 말할 수 있지만, 본 발명에 의한 재배로서는 종래의 토양재배의 4.5배 그리고 종래의 수경재배에 비하여 2배의 증수효과를 나타내었고, 더욱 본 발명의 식재주수는 상기 토양재배가 수경의 1/2에 불과함에도 상기 수확량의 차이는 주목할만한 사실이다.

이상의 시험에 의해서 명백해진 바와같이 수확량의 현저한 효과는 본 발명의 재배방법에 의한 식물의 생육량이 조기에 격에 맞게 단계적으로 증가됨과 동시에 오랜기간에 걸쳐서 노화하지 않고, 높은 생산력을 유지하는 데에 있다.

제9도에 따라 다시 설명한다면 종래방법에 의한 생육 곡선을 "Y₁"으로 하면 본 발명의 방법에 의한 생육곡선은 생육이 조기에 현저하게 노화의 진행이 되고 있으므로 부호 "Y₂" 처럼 된다.

이때의 수확기간은 종래의 경우를 부호 "A"로 표시한다면 본 발명에 의한 경우는 조기에 수확이 가능하며 또 생산력이 장기간 유지되므로 부호 "B"로 표시되고 있다.

따라서 종래방법에 의한 수확량과 본 발명에 의한 수확량의 차이는 부호 "C"로서 나타난 사선면적과 부호 "D"로서 표시되는 점이 차지하는 면적에 비교되며 상기와 같은 수확량의 격에 맞는 단계적인 재배의 차이로서 실제적으로 나타난 것이다.

Claims (1)

1. 배양액을 재배조 내에 연속적으로 순환시키면서 재배하는 배양액 재배에 있어서 재배식물의 예정된 생육곡선을 결정해놓고 이 예정된 생육곡선에 근사하게 대응시켜서 배양액의 유속증가와 아울러 수위강하를 프로그램화하고 해당 프로그램에 따라서 배양액을 콘트롤하면서 공급하는 것을 특징으로 하는 재양액으로 식물을 재배하는 방법.

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