모델식에 의한 겨울철 토마토 수경재배 온실의 환기율, 작물의 이산화탄소(CO₂) 흡수율, 환기에 의한 CO₂ 손실량 및 공급량 계산

최수현; 우영회; 장동철; 정영애; 김대현; 서호석; 최은영

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자료유형: 학술저널

저자정보: 최수현 (한국방송통신대학교) 우영회 (국립한국농수산대학교) 장동철 (강원대학교) 정영애 (한국방송통신대학교) 김대현 (강원대학교) 서호석 (시드웨어) 최은영 (한국방송통신대학교)

저널정보: 한국원예학회HST 원예과학기술지 원예과학기술지 제41권 제4호

발행연도: 2023.8

수록면: 379 - 389 (11page)

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본 연구는 모델식에 의한 겨울철 토마토 수경재배 온실의 환기율, 작물의 CO₂ 흡수율, 환기에 의한 CO₂ 손실량 및 공급량을 계산하고 현재 CO₂ 농도와 다음 CO₂ 공급량을 예측하고자 수행하였다. 폴리올레핀 필름으로 피복된 스마트 온실(면적 168m2)에서 2021년 11월 21일부터 2022년 3월 26일까지 실시하였다. 탄산시비는 LPG 연소형 탄산시비기로 CO₂ 600μmol·mol-1을 2022년 1월 18일부터 2022년 3월12일까지 오전 10시부터 13시까지 공급하였다. 온실 온도가 16–34°C, 상대습도(RH)가 65–93%, 온실 외부 온도가 3–20°C, 외부 RH가 42–95% 수준에서 순동화율은 5.64–11.09g·m-2·h-1, CO₂ 환기 손실량은 1.35–3.88g·m-2·h-1범위를 보였다. 탄산시비 개시 시점에서 온실 CO₂ 농도(Ci)가 목표 CO₂ 농도(Cg)보다 낮을 때 이를 고려하여 계산된 첫 CO₂ 공급량은 17.79–28.18 g·m-2·h-1 범위를 보였고 공급 t시간 후 온실 CO₂ 농도(Ct)를 계산하고 t시간 후 온실 CO₂농도(Ct)가 목표 CO₂농도(Cg)보다 낮을 때 계산된 다음 CO₂ 공급량은 3.0–32.6g·m-2·h-1범위를 보였다. 정식 후 83DAT에 PPFD 400μmol·m-2·s-1에서는 CO₂ 600μmol·mol-1일 때 광합성율이 최대 증가폭을 보였으며, PPFD 600 이상의 모든 광량에서는 CO₂ 800에서 최대 증가폭을 보였다. 본 연구 결과를 종합하여 볼 때 광량이 낮은 겨울 재배기에 CO₂ 800μmol·mol-1 이상을 투여해도 순동화율이 증가하지 않으며 CO₂ 공급 효율은 순동화율보다 환기에 의한 CO₂ 손실에 더 큰 영향을 받는 것으로 판단된다. 탄산시비를 위한 모델식은 CO₂ 공급량 조절에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

This study aimed to calculate ventilated carbon dioxide (CO₂) and CO₂ absorption by plants in a carbon dioxide (CO₂) supplemental greenhouse for tomato cultivation during the winter season using a model equation in order to predict the current CO₂ concentration and next CO₂ supply. A targeted CO₂ concentration (600 μmol·mol-1) was supplied from 10 a.m. to 13 p.m. from January 18, 2022 to March 12, 2022 using a CO₂ type of fertilizer operated with LPG (liquefied petroleum gas). The ventilation rate ranged from 9.66 to 26.49 m3·m-2·h-1 at greenhouse temperature of 16 to 34°C and relative humidity (RH) of 65 to 93%. The external temperature was in the range of 3 to 20°C and external RH was 42 to 95%. The calculated net assimilation rate was in the range of 5.6 to 11.1 g·m-2·h-1, and the amount of ventilated CO₂ ranged from 1.35 to 3.88 g·m-2·h-1. When the CO₂ concentration (Ci) was lower than the target CO₂ concentration (Cg) at the starting time of CO₂ fertilization, the calculated first CO₂ supply was in the range of 17.79 to 28.18 g·m-2·h-1. When the CO₂ concentration at a certain time (Ct) was lower than the targeted CO₂ concentration (Cg) after t hours of supply, the next CO₂ supply was between 3.0 and 32.6 g·m-2·h-1. The photosynthesis rate measured at the 83 DAT showed the maximum increase with the 600 μmol·mol-1 of CO₂ supplement under the 400 μmol·m-2·s-1 of PPFD, whereas the 800 μmol·mol-1 of CO₂ supplement results into its maximum increase under all the PPFD levels higher than 600 μmol·m-2·s-1. Integrating all of the results suggests that during the winter season given the low light intensity, a CO₂ supply exceeding 800μmol·mol-1 does not proportionally increase the net assimilation rate; thus, the CO₂ supply efficiency appears to be affected more by the ventilated CO₂ loss than by the net assimilation rate. These model equations can be used to control the CO₂ fertilization in order to improve the yields of fruit vegetables in greenhouses.

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최수현

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주요연구분야 농수해양학 > 농학

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우영회

소속기관 국립한국농수산대학교

주요연구분야 농수해양학 > 농학

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장동철

소속기관 강원대학교

주요연구분야 농수해양학 > 농학 TOP 5% 자연과학 > 생물학

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정영애

소속기관 국제원예연구원

주요연구분야 농수해양학 > 농학 TOP 10%

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김대현

소속기관 한림대학교

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서호석

소속기관 시드웨어

주요연구분야 농수해양학 > 농학

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Eun Young Choi

소속기관 경북대학교

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