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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.3 pp.81-88
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.3.81

Using of Shade Agent for High Quality Tomato Plug Seedling Production on Summer Season

Young Jin Kim1, Hye Min Kim2, Seung Jae Hwang1,2,3*
1Department of Horticulture, College of Agriculture & Life Sciences, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
2Department of Horticulture, Division of Applied Life Science (BK21 Plus Program), Graduate School of Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
3Institute of Agriculture & Life Science, Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
Corresponding author: Seung Jae Hwang Tel: +82-55-772-1916 Fax: +82-55-772-1919 hsj@gnu.ac.kr
December 9, 2014 June 22, 2015 June 22, 2015

Abstract

This study was conducted to examine the effect of shade agent type and concentration for high quality tomato plug seedling production on summer season in simple greenhouses on plant growth and environmental changes. Shade agents using by Greenshade (Daesung C&S Co. Ltd., Korea), Redusol, and Reduheat (Mardenkro Co. Ltd., Netherlands) were applied on the plastic film of simple greenhouses as 30% (water:shade agent = 7:3, v/v) and 60% concentration (30% × 2 times). The plant temperature treated with Greenshade (GS) 30% shade agent was the lowest. The plant height was presented no significant difference as affected by shading treatment, and the stem diameter was the highest under the non-shading treatment. The leaf length and width were increased in GS 30% treatment. SPAD value was the highest under the GS 30% treatment that was considered to effect by photo-selective shading agent. Chlorophyll fluorescence was the lowest under the GS 60% at three weeks that period shows the highest stress level in plant. Root length, leaf area, and fresh and dry weights showed no significantdifference in all treatments. T/R ratio means shoot dry weight per root dry weight of plant that was the lowest under the non-shading and GS 30% treatments. The results indicate that Greenshade 30% treatment was effective for plant growth and reducing the plant temperature.


하절기 고품질 토마토 공정묘 생산을 위한 차광제의 이용

김 영진1, 김 혜민2, 황 승재1,2,3*
1경상대학교 농업생명과학대학 원예학과
2경상대학교 대학원 응용생명과학부(BK21 Plus Program)
3경상대학교 농업생명과학연구원

초록

본 연구는 하절기 고품질 토마토 공정묘 생산을 위한 차광제 종류와 처리 농도에 따른 소형 간이온실 내부의 온도 하강 효과와 작물생육에 미치는 영향을 구명하고자 실시되었다. 차광제는 Greenshade(Daesung C & S Co. Ltd., Korea)와 Redusol, Reduheat(Mardenkro Co. Ltd., Netherlands)를 각각 30%(water:shade agent = 7:3, v/v)와 60%(30%×2회)의 농도로 처리하였다. 차광제 처리에 따른 식물체 온도는 Greenshade(GS) 30% 처리구에서 가장 낮은 값을 나타냈다. 초장은 처리별 유의차가 없었으며, 경경은 대조구에서 높은 값을 나타냈다. 엽장과 엽폭은 GS 30% 처리구에서 시간이 경과함에 따라 높은 값을 나타냈다. 엽록소 값 역시 GS 30% 처리구에서 가장 높아 Greenshade가 광 선택적 차광제로써 효과적인 것으로 판단된다. 엽록소 형광은 3주차 GS 60% 처리구 에서 가장 낮은 값으로 측정되어 스트레스 수치가 높았다. 근장과 엽면적, 지상부와 지하부의 생체중 및 건물중은 차광제 처리에 따른 유의적인 차이가 없었다. 지상부와 지하부의 건물중 무게 비율인 T/R 율은 대조구와 GS 30%에서 가장 낮은 값이 나타났다. 따라서 Greenshade 30%를 처리하는 것이 식물 체의 온도 저감과 생육에 가장 효과적인 것으로 판단된다.


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    312034-04

    Ⅰ서론

    최근 농산물의 품질 균일화와 재배기간 단축, 경 지이용률 향상 등의 이유로 전문적으로 모종을 생산 및 판매하는 공정육묘장이 증가하는 추세이다. 농촌 진흥청의 보고에 의하면 전국의 공정육묘장 면적은 1997년에는 20 ha에 불과했으나, 2014년에는 195 ha로 9배 이상 늘었고, 공정육묘장의 수도 같은 기 간 50여개에서 250여개로 5배 정도 증가했다. 공정 육묘는 대부분 시설 내에서 이루어지므로 하절기에 양질의 묘를 연중 생산하기 위해서는 인위적인 환경 관리가 필수적이다. 하지만 여름철 고온현상이 작물 의 생장과 묘소질을 저해하고 온실 내의 작업환경을 악화시키는 등 많은 문제점이 지적되고 있다. 따라 서 이러한 여름철 온실의 고온에 대응할 수 있는 적 극적인 냉방대책이 필요하다. 최근 대체에너지 기술 의 발달로 냉방을 위한 적극적인 시스템의 도입이 이루어져 공기열 히트펌프와 지열 냉난방시스템 등 이 설치되고 있는데, 냉방의 효율성과 에너지 절감 효과는 탁월하지만 야간에 비해 주간에는 효과가 떨 어지며(Lee et al., 2006), 공기열 히트펌프(ha당 5 억원)와 지열 시스템(ha당 10억원)을 이용하는데 드 는 초기투자비용은 농가에 큰 부담으로 작용한다. 현재 우리나라 농가에서 이용되는 냉방 대책으로는 경제적인 부담이 적은 천창과 측장의 개방, 차광 스 크린의 이용, 환기팬의 이용, 스프링클러, 팬앤패드 시스템, fan coil unit의 이용, 포그 시스템, 미스트 시스템 등이 적용되고 있다. 이러한 냉방 기술은 공 정육묘장에서 하절기에 고품질의 묘를 생산하고 접 목 후 활착과 순화를 위한 적절한 온도하강의 노력 으로 이용되고 있으나, 과다한 시설비 투자나 에너 지의 투입을 최소화한 효율적인 기술의 탐색이 절실 하다. 최근 이러한 문제를 해결할 방안으로 냉방의 보조적 수단인 차광제에 대한 관심이 높아지고 있 다. 차광제는 다양한 냉방시설 및 차광막 설치에 비 해 투자비용이 적고, 다양한 수준의 선택적인 광 차 단 및 투과가 가능하다는 장점이 있다(An et al., 2010). Ha et al.(2012)의 연구에 의하면 파프리카 재배시 차광제를 사용하면 시설 내 온도를 1∼2℃낮 출 수 있으며, 차광막보다 시설내로 들어오는 빛을 고르게 분포시키기 때문에 과피색이 진하고 선명한 과실을 착과시킬 수 있고 배꼽썩음과, 기형과의 발 생도 적어 고품질 과실을 생산할 수 있다고 보고되 었다.

    따라서 농가의 부담을 덜어줄 효과적인 차광제와 그 이용법이 개발된다면, 여름철 시설내부 고온의 문제점 극복과 작물체 온도 하강 및 고품질 묘의 생 산을 가능하게 할 것이다. 본 연구에서는 차광제를 이용하여 하절기 토마토 공정묘 생산온실 내 온도저 감 효과와 경제적이며 효율적인 차광제의 종류와 농 도를 구명하기 위하여 연구를 수행하였다.

    Ⅱ재료 및 방법

    2.1.실험재료

    본 실험은 경상대학교 농업생명과학대학 부속농장 유리온실에 수행되었으며, 시험작물은 토마토‘슈퍼 도태랑’(Solanum lycopersicum L.‘Superdoterang’) 을 이용하였다. 토마토 종자는 2014년 3월 24일 72 공 트레이(54cm×28cm)에 파종하였고, 본 엽이 2매 가 전개되고 엽장이 약 3 cm가 된 후 간이온실 당 36주씩 배치하여 2014년 4월 19일부터 5월 10일까 지 총 22일간 재배하였으며, 7일 간격으로 총 4회 토마토의 생육을 조사하였다. 처리를 위한 간이온실 은 가로 61 cm, 세로 55 cm, 높이 61 cm의 육면체 틀로, polyethylene(PE) 1 mm 두께의 플라스틱 필 름을 이용하여 간이온실의 바닥에서 5 cm 높이의 통풍구를 제외하고 전면 피복하였다.

    2.2.차광제 처리

    차광제는 Greenshade(Daesung C&S Co. Ltd., Korea)와 Redusol, Reduheat(Mardenkro Co. Ltd., Netherlands)를 각각 30%(water:shade agent = 7:3, v/v), 60%(30% × 2회)로 처리하였 다. Greenshade(국산 차광제)와 Reduheat(수입산 차광제)는 식물의 광합성에 중요한 광합성유효광 (400∼700nm)은 투과시키면서 자외선과 적외선을 차단시켜주는 광선택적 차광제이며, Redusol(수입산 차광제)은 전체 광 차광제이다. 차광제의 처리농도 로 30%는 물과 차광제를 7:3 비율로 혼합하였고, 60%는 30% 농도를 2회 살포한 후 대조구와 함께 7처리 2반복 완전임의배치 하였다(Fig. 1). Fig. 2 는 온실내부 간이온실 배치상세도로써 유리온실 방 향과 내부의 구조물에 의한 일사량 차이에 따른 실 험오차를 최소화하기 위해 매일 오전 9시에 간이온 실과 토마토 묘를 이동시켰다. 하루는 온실입구를 기준으로 왼쪽과 오른쪽을 이동시키고, 하루는 온실 입구를 기준으로 앞뒤로 이동시켰다.

    2.3.조사항목

    조사항목으로는 환경측정과 생육지표를 조사하였 다. 환경측정은 적외선 온도계(IR-302, JQA Co., Japan)를 이용하여 간이온실의 지붕온도, 식물체온 도, 배지온도를 측정하였고, 광도계(HD 2102.2, DeltaOhm Co., Italy)를 이용하여 광도를 측정하였 다. 식물의 생육조사는 초장, 경경(CD-20CPX, Mitutoyo Co., Japan), 엽장, 엽폭, 엽록소 값 (SPAD 502, Minolta Inc., Japan), 엽록소 형광 (PAM-2100, Heinz Walz GmbH, Germany)을 7일 간격으로 측정하였으며, 최종 생육조사에서는 근장 과 엽면적(LI-3100, LI-COR Inc., USA), 지상부 와 지하부의 생체중과 건물중을 측정하였다. 이때 건물중은 건조기(FO-450M, Jeio Co., Korea)에서 70℃의 온도로 72시간 건조시켰다.

    2.4.통계분석

    통계분석은 SAS 9.3(SAS Institute., Cary, NC, USA)을 이용하여 Duncan's multiple range test를 시행하였고, 그래프는 Sigma Plot 10.0(Systat Software, Inc., San Jose, CA, USA)을 이용하였다.

    Ⅲ결과 및 고찰

    3.1.간이온실의 환경측정

    Table 1은 차광제의 종류와 처리농도에 따른 간 이온실의 지붕온도, 배지온도, 식물체온도 그리고 광도를 나타낸 것이다. 간이온실의 지붕온도는 Reduheat(RH) 30%와 Redusol(RS) 30% 처리에서 각각 26.82℃, 26.85℃로 유의적으로 낮은 값을 보 였고, Greenshade(GS) 60% 처리에서 29.92℃로 가장 높은 값을 나타냈다. 배지온도는 RS 30% 처리 에서 19.78℃로 가장 낮게 나타났으며, 배지온도는 지붕온도의 결과와 같이 GS 60% 처리에서 가장 높 은 값을 나타냈다. 식물체의 생육에 실질적인 영향 을 주는 식물체 온도는 GS 30% 처리에서 21.78℃ 로 가장 낮은 값을 나타냈다. GS 30%는 지붕온도와 배지온도에서는 효과가 미미하였으나, 식물체온도를 낮추는데 가장 효과적이었으며, 대조구와 비교하였 을 때 1.47℃의 온도 저감을 하였다. 간이온실의 지 붕온도와 배지온도, 그리고 식물체온도의 경우 처리 별 농도에 따른 온도편차에서 실험오차를 최소화하 기 위해 매일 간이온실의 위치를 이동시켰으나, 유 리온실이 위치된 방향, 내부 구조물에 의한 차광, 그리고 각 위치별 일사량에 의한 오차를 감안하여 규모화된 실증실험이 보완되어야 할 것으로 판단된 다. 광도는 대조구에서 1,473.2 μmol·m-2·s-1로 가장 높게 측정되었으며, GS 60% 처리에서 636.3 μmol·m-2·s-1로 가장 낮게 나타났다. GS 30% 처 리에서는 1,006.4 μmol·m-2·s-1로 광도는 유지하 면서 식물체의 온도를 낮출 수 있었다.

    3.2.토마토 묘의 생육특성

    Fig. 3은 차광제 종류와 농도에 따른‘슈퍼도태 랑’토마토 유묘의 차광 처리 후 4주간 초장 변화를 나타낸 것이다. 초장은 처리 간에 유의적인 차이가 없었으나, 4주차 대조구에서 초장이 다른 처리구들 에 비하여 가장 작은 경향을 보였다. 이는 차광제를 사용한 처리구에 비해 광 투과율이 높은 대조구에서 도장이 억제된 것으로 판단된다.

    Fig. 4는 차광제 종류와 농도에 따른‘슈퍼도태 랑’토마토 유묘의 차광 처리 후 4주간 경경의 변화 를 나타낸 것이다. 경경은 2주 이후부터 대조구에서 유의적으로 높은 값이 나타났고 2, 4주차에 RS 30% 처리에서 유의적으로 높게 나타났다. Madsen (1994)에 따르면 생육초기의 경경은 광보다는 수분 에 의해 좌우된다고 보고하였다. 이 실험 결과 처리 별 차광에 따른 광 조건은 수분이 제한요소로 작용 하지 않았으므로 토마토묘의 경경에 크게 영향을 미 치지 않는 것으로 판단된다.

    Fig. 5은 차광제 종류와 농도에 따른‘슈퍼도태 랑’토마토 유묘의 차광 처리 후 4주간 엽장의 변화 를 나타낸 것이다. 엽장은 2주차에서는 대조구와 GS 30% 처리에서 유의적으로 높은 값을 나타냈다. 3주차에는 GS 30% 처리에서 가장 길게 나타났으 며, 대조구와 RH 30% 처리에서 엽장이 가장 짧았 다. 4주차엔 GS 30%, GS 60%, RH 30% 처리에서 가장 길게 나타났다. GS 30%와 GS 60% 처리구에 서 잎의 길이 신장에 효과가 있다는 것을 알 수 있 었으며, 특히, GS 30% 처리에서 확실한 효과가 있 다는 것을 알 수 있었다.

    Fig. 6는 차광제 종류와 농도에 따른‘슈퍼도태 랑’토마토 유묘의 차광 처리 후 4주간 엽폭의 변화 를 나타낸 것이다. 2주차에서는 RH 60% 처리에서 엽폭이 유의적으로 넓게 나타났으나, 3주차와 4주차 에서는 GS 30%와 RS 60% 처리에서 엽폭이 넓은 경향을 보였다.

    Fig. 7는 차광제 종류와 농도에 따른‘슈퍼도태 랑’토마토 유묘의 차광 처리 후 4주간 엽록소 값의 변화를 나타낸 것이다. 엽록소 값은 2주차에서는 GS 30%와 RH 60% 처리에서 유의적으로 높았으며, 3주차에는 대조구와 GS 30% 처리가 높았고, 4주차 에는 GS 30% 처리에서 유의적으로 가장 높은 값이 측정되었다. 반면, GS 60%와 RS 30% 처리에서 엽 록소 값이 가장 낮게 측정되었다. 이는 Greenshade 가 30% 농도로 처리 되었을 때 광합성에 효과적인 광합성유효광 파장(400∼700nm)을 선택적으로 투 과하고 UV(Ultraviolet)와 IR(Infrared)의 투과를 억제하여 광합성을 활성화시켜 엽록소의 양이 증가 한 것으로 판단되며, 60% 농도의 차광 처리에서는 오히려 엽록소 값이 저하됨을 알 수 있었다.

    Fig. 8은 차광제 종류와 농도에 따른‘슈퍼도태 랑’토마토 유묘의 차광 처리 후 3주간 엽록소 형광 값의 변화를 나타낸 것으로, 엽록소 형광반응 측정 을 통해 식물의 스트레스 정도를 알 수 있다. 식물 은 종류와 품종에 따라 스트레스를 받는 기준이 다 르고 수치 또한 다르게 나타난다. 일반적으로 작물 이 고온스트레스를 받으면 Fo(initial fluorescence) 의 값은 증가하고 Fm(maximum fluorescence) 값 은 감소하여 Fm/Fo 값을 작물의 스트레스 지표로 사용한다(Weis & Berry, 1987; Yamane et al., 1997). Fm-Fo 값은 Fv(variable fluorescence)이 며, Fv/Fm(photochemical efficiency)는 광합성효 율을 나타낸다. 이 때 Fv/Fm 값이 낮게 나타날수록 식물체가 스트레스를 받는데, 3주차 모든 처리구에 서 0.7 이상으로 나타났으나 GS 60%에서 엽록소 형광의 수치가 0.7 이하로 유의적으로 낮게 나타나 GS 60% 식물이 스트레스가 가장 높았다.

    Table 2는 차광제 종류와 처리 농도에 따른 토마 토 유묘의 차광 처리 후 4주차에 측정된 근장, 엽면 적, 생체중, 건물중, T/R율을 나타낸 것이다. 근장 은 대조구와 RH 60% 처리에서 각각 18.48 cm, 18.97 cm로 유의적으로 가장 길게 측정되었고, 엽 면적은 RS 30% 처리에서 가장 넓었다. 지상부의 생 체중은 처리별 유의적인 차이가 없었고, 지하부의 생체중은 대조구에서 가장 높았다. 지상부 건물중은 RS 60% 처리에서 1.49 g으로 가장 높았고, 지하부 건물중은 대조구에서 0.40 g으로 가장 높은 값을 나타냈다. 마지막으로 T/R율은 식물의 지상부와 지 하부의 건물중 무게 비율을 말하는데, T/R율은 대 조구에서 3.12로 가장 낮게 나타났으며 그 다음으로 GS 30% 처리에서 3.56으로 낮은 값이 나타났다.

    결과적으로 GS 30%를 처리 하였을 때 환경적인 측면에서는 식물체의 온도를 낮춤과 동시에 적정 광 도를 유지할 수 있었고, 생육지표 측면에서는 엽장, 엽폭, 엽록소 값이 높았다. Ha et al.(2012)의 연구 에서 파프리카 재배시 Greenshade 차광제의 사용이 적외선의 유입을 효과적으로 차단하여 식물의 고온 스트레스를 줄이고 기공을 통한 증산이 증가되어 식 물체 온도를 낮춰 파프리카의 건전한 생육에 도움이 되었다는 연구결과와 유사한 것으로 판단된다. 따라 서 하절기 고품질 토마토 공정묘를 생산하기 위해서 는 Greenshade 차광제 30% 농도를 처리하는 것이 식물체의 온도 저감과 생육에 가장 효과적인 것으로 판단된다.

    Figure

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    View of arrangement of simple greenhouses in the glass greenhouse.

    JALS-49-81_F2.gif

    Layout drawing of simple greenhouses in the glass greenhouse.

    JALS-49-81_F3.gif

    Changes in plant height during four weeks after shading treatment of ‘Superdoterang’ tomato plug seedling with shade agent type and concentration.

    JALS-49-81_F4.gif

    Changes in stem diameter during four weeks after shading treatment of ‘Superdoterang’ tomato plug seedling with shade agent type and concentration.

    JALS-49-81_F5.gif

    Changes in leaf length during four weeks after shading treatment of ‘Superdoterang’ tomato plug seedling with shade agent type and concentration.

    JALS-49-81_F6.gif

    Changes in leaf width during four weeks after shading treatment of ‘Superdoterang’ tomato plug seedling with shade agent type and concentration.

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    Changes in SPAD value during four weeks after shading treatment of ‘Superdoterang’ tomato plug seedling with shade agent type and concentration.

    JALS-49-81_F8.gif

    Changes in chlorophyll fluorescence during three weeks after shading treatment of ‘Superdoterang’ tomato plug seedling with shade agent type and concentration.

    Table

    Roof temperature of simple greenhouse, medium temperature, plant temperature, and light intensity with shade agent type and concentration.

    1)GS, Greenshade (Daesung C&S Co. Ltd., Korea); RH, Reduheat (Mardenkro Co. Ltd., Netherlands); and RS, Redusol (Mardenkro Co. Ltd., Netherlands). 30% (water:shade = 7:3 (v/v)), 60% (30% × 2 times).
    2)Mean separation within columns by Duncan s multiple range test at P = 0.05.

    The growth of tomato plug seedling measured at the four weeks after shading treatment with shade agent type and concentration.

    1)GS, Greenshade (Daesung C & S Co. Ltd., Korea); RH, Reduheat (Mardenkro Co. Ltd., Netherlands); and RS, Redusol (Mardenkro Co. Ltd., Netherlands). 30% (water:shade = 7:3 (v/v)), 60% (30% × 2 times).
    2)Mean separation within columns by Duncan’s multiple range test at P = 0.05.

    Reference

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