완전제어형 식물공장 내 광조사 시간 및 광질이 갓의 생육과 품질에 미치는 영향=

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recently, there has been increasing interest in plant factory where crops can be cultivated under conditions that are not affected by the external environment. Therefore, researches are being actively carried out to cultivate crops by controlling various environments in plant factory. This study was carried out to investigate the effect of irradiation time and light quality on the growth and quality of leaf mustard known as functional vegetables.
In order to investigate the effects of irradiation time on growth and quality of leaf mustard, irradiation time was controlled 8 hours, 12 hours, 16 hours and 20 hours, respectively. In order to investigate the effects of light quality on growth and quality of leaf mustard, light qualities were controlled red+blue (3:2) LED, red LED, blue LED, white LED and fluorescent lamp.
Photosynthesis rate increased with increasing irradiation time. As a result, the highest shoot fresh weight and dry weight were shown in the treatment of 20hours. Chlorophyll content was high at the treatment of 8hours, 12hours. Carotenoid content was highest at treatment of 12hours. Anthocyanin content was lowest at treatment 8hours. The other treatments showed no significant differences. Sinigrin content increased with increasing irradiation time. The light use efficiency was the highest in the treatment of 20hours.
Red+blue(3:2) LED, red LED, blue LED, white LED and fluorescent lamp used in plant factory. Shoot fresh weight, shoot dry weight were the highest in red+blue LED. The lowest shoot fresh weight and dry weight were shown in the treatment of fluorescent lamp. Also, leaf curling was observed depending on the light quality. The leaf curling was severe in red LED and fluorescent lamp with less blue wavelength. Nitrogen content in leaf was lowest in the treatment of red light and highest in fluorescent lamp. Potassium content was high in the treatment of blue LED and lowest in the treatment of fluorescent lamp. Total carotenoid contents were highest in white LED and lower in red+blue LED. Total anthocyanin contents were highest in blue LED and lower in red LED. Sinigrin content increased in blue LED and red+blue LED, which contained blue wavelengths. Power consumption was highest in fluorescent lamp. Among the LED, Power consumption was the highest in blue LED. The light use efficiency was highest in red+blue LED.

국문 초록 (Abstract)

최근 실내에서 작물의 재배가 가능한 완전제어형 식물공장에 대한 관심이 높아짐에 따라 다양한 환경을 조절해 작물을 재배 하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구는 갓(Leaf mustard, Brassica juncea L.)을 대상으로 광조사 시간과 광질이 생육과 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시하였다.
광조사 시간이 갓의 생육과 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해 광조사 시간은 하루를 기준으로 하여 8시간, 12시간, 16시간, 20시간으로 각각 설정하였다. 광질이 갓의 생육과 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해 광질은 적색광 LED와 청색광 LED를 3:2로 혼합한 혼합광(RB LED), 적색광(R LED), 청색광(B LED), 백색광(W LED), 그리고 형광등(FL)으로 총 5수준으로 처리하였다.
광조사 시간에 따른 광합성 속도는 광조사 시간이 길어질수록 증가 하였고 20시간 처리구에서 생육이 가장 높았다. 엽록소 함량은 광조사 시간이 짧은 8시간, 12시간 처리구에서 높고 16시간, 20시간 처리구에서 낮은 경향을 보였다. 카로티노이드 함량은 12시간 처리에서 가장 높았다. 안토시아닌 함량은 정식 14일 후 처리 간 유의적 차이를 보이지 않았으나 정식 21일 후 8시간 처리구에서 가장 낮게 나타났으며 나머지 처리에선 유의적 차이를 보이지 않았다. 갓에 함유된 glucosinolates 중 시니그린(sinigrin) 함량은 광조사 시간이 길어질수록 증가하였고, 광이용효율은 20시간 처리구에서 4.71g·MJ-1로 가장 높았다.
광질에 따른 갓의 생육은 혼합광에서 가장 높았으며 백색광과 형광등에서 생육이 저조하였다. 광질에 따라 잎 말림 현상이 나타났는데 이 현상은 청색파장이 적게 들어간 적색광과 형광등에서 두드러지게 나타났다. 정식 21일 후 엽록소 함량은 적색광에서 가장 높았으며, 혼합광에선 우수한 생육으로 인한 희석효과로 인해 가장 낮게 나타났다. 카로티노이드 함량은 적색광과 청색광에서 가장 높았고 혼합광에서 유의적으로 낮았다. 안토시아닌 함량은 청색광에서 가장 높았으며 적색광에서 유의적으로 낮았다. 시니그린 함량은 청색파장이 많이 포함된 청색광과 혼합광에서 증가 하였다. 광 이용 효율은 형광등에서 가장 낮았으며 혼합광에서 형광등의 2.7배인 9.33g·MJ-1으로 가장 높았다. 실험 기간 동안 소비전력량은 LED가 형광등에 비해 약 40% 낮았으며, LED 간의 소비전력량은 청색광이 가장 높았고 혼합광, 적색광, 백색광 순이었다.
광조사 시간 실험에서 갓의 생육, 품질 및 광이용효율 등을 고려했을 때 20시간 광조사가 가장 적합 하다고 판단된다. 또한 광질 실험에서는 적색광과 청색광 하에서 자란 갓의 생육이 가장 우수하며 청색광 하에서 갓의 품질이 우수 하였다. 따라서 청색광과 적색광을 적절히 혼합한다면 더욱 품질이 우수한 갓을 재배할 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 적 요
• List of Tables ⅱ
• List of Figures ⅲ
• 1. 서 언 1
• 2. 연구사 3
• 3. 재료 및 방법 9
• 4. 결과 및 고찰 22
• 4.1. 광조사 시간에 따른 갓의 생육과 품질 22
• 4.2. 광질에 따른 갓의 생육과 품질 48
• 5. 종합결론 70
• 인용문헌 72
• Summary 90