소식

Jun 13, 2023

멀리

편집자 주: 이것은 두 부분으로 구성된 시리즈 중 첫 번째입니다. 통제된 환경 농업에서는 응용을 통해 작물 수확량, 품질 및 균일성을 향상시키는 데 광범위한 노력이 집중되어 왔습니다.

편집자 주: 이것은 두 부분으로 구성된 시리즈 중 첫 번째입니다.

통제된 환경 농업에서는 햇빛을 보충하거나 대체하기 위해 전기 조명을 적용하여 작물 수확량, 품질 및 균일성을 개선하는 데 광범위한 노력이 집중되어 왔습니다. 다양한 전기조명 중에서 LED(발광다이오드)는 에너지 효율성, 긴 수명, 낮은 발열로 인해 인기가 높아지고 있습니다. LED 기술의 발전으로 광 스펙트럼 품질의 정확한 조절이 가능해졌으며, 이는 광생물학적 반응을 기반으로 한 혁신적인 재배 전략의 개발로 이어졌습니다. 그러한 전략 중 하나는 원적외선(FR) 광(700-800 nm)의 적용을 포함하며, 이는 식물 형태적 특성을 조절하고 온실 및 수직 농업 시스템 모두에서 작물 수확량을 잠재적으로 향상시키는 데 매우 효과적인 것으로 나타났습니다. 줄기/잎 신장 및 잎 확장과 같은 FR 광에 의해 유발된 형태학적 변화는 광자 포획 및 광합성을 향상시켜 결과적으로 식물 성장을 촉진할 수 있습니다.

조명 제어 외에도 최적의 온도 범위 내에서 식물 성장을 가속화하기 위해 온도를 높이는 방법이 종종 활용되었습니다. 그러나 따뜻한 온도는 FR 빛과 유사한 형태학적 변화를 유도합니다. 공유된 형태학적 특성은 FR 빛과 따뜻한 온도에 의한 식물 형태와 성장의 상호 작용 조절을 제안합니다. 통제된 환경의 작물 생산에서는 온도와 빛이 모두 엄격하게 제어될 수 있으므로 생산을 최적화하고 의도하지 않은 손실을 방지하려면 식물 성장과 형태에 대한 상호 작용 효과를 이해하는 것이 중요합니다.

FR 빛과 온도가 식물 성장과 형태에 미치는 상호 작용 효과를 조사하기 위해 콜로라도 주립 대학(CSU)과 텍사스 A&M 대학 AgriLife Research에서 공동으로 일련의 실험을 수행했습니다. 이 실험은 온실과 실내 작물 생산 모두에 적용 가능한 정보를 제공하는 것을 목표로 했습니다. 두 부분으로 구성된 이 기사의 전반부에서는 온도 관리와 실내 작물 생산을 위한 FR 조명의 적용에 대한 주요 내용을 다룰 것입니다.

College Station에 있는 Texas A&M University의 성장실에서 두 가지 실험이 수행되었습니다. 우리의 첫 번째 연구에서는 상추 'Rex'와 바질 'Genovese'의 식물 성장과 형태에 대한 FR 빛과 온도 사이의 상호 작용 효과를 조사했습니다. 세 가지 온도 조건(20°C, 24°C, 28°C)에서 적색 광자를 FR 광자로 부분적으로 대체하여 세 가지 스펙트럼 처리(0%FR, 10%FR, 20%FR)를 만들었습니다. 모든 처리는 12시간 광주기[일일 광 적분]와 함께 250 μmol·m-2·s-1(수직 농장의 잎채소에 사용되는 일반적인 광 강도)의 동일한 총 광자 플럭스 밀도(TPFD; 400-800 nm)를 가졌습니다. (DLI) 10.8 mol·m-2·d-1]. 두 번째 연구에서 우리는 식물 성장과 형태에 대한 FR과 온도 사이의 상호 작용 효과가 빛의 강도에 의존하는지 추가로 조사했습니다. 다른 모든 실험 조건은 동일하게 유지하면서 광 강도를 두 배로 늘렸습니다(TPFD가 250에서 500 μmol·m-2·s-1로 증가).

두 연구 모두에서 씨앗을 온실의 1.6L 정사각형 플라스틱 화분에 뿌렸습니다. 묘목은 발아 후 6일 동안 처리를 위해 챔버로 옮겨졌습니다. 수확 시(처리 후 20~30일) 신선 중량과 건조 중량, 그리고 잎 수, 잎 길이와 너비, 식물 높이와 너비, 총 잎 면적을 포함한 형태학적 데이터를 수집했습니다.

온도가 따뜻해지면 식물 성장 속도가 빨라지고 양상추와 바질 모두 새싹 건조 중량이 증가합니다. 온도가 20°C에서 28°C로 증가하면 새싹 건조 중량이 0%FR에서 상추에서는 93%, 바질에서는 498% 증가했습니다. 그러나 식물 바이오매스에 대한 FR 빛의 효과는 온도 조건에 따라 달라졌습니다(그림 1). 예를 들어, FR 비율이 0%에서 20%로 증가함에 따라 상추 새싹 건조 중량은 차가운 온도 20°C에서 26% 증가했지만 28°C의 고온에서는 32% 감소했습니다. 바질에서는 FR이 증가했습니다. 0~20%의 빛은 더 낮은 온도(20~24°C)에서 새싹 건조 중량을 49%까지 크게 증가시켰지만 28°C에서는 식물 바이오매스에 영향을 미치지 않았습니다. 전체 잎 면적에 대한 FR 빛과 온도의 효과는 다음과 유사했습니다. 두 종 모두의 새싹 건조 중량입니다. FR과 온도 사이의 이러한 상호 작용 효과는 실내 농장에 FR 조명을 적용할 때 재배 환경의 온도를 신중하게 고려해야 함을 나타냅니다.