시설 내 토마토 재배에서 최적 관수제어를 위한 근권 수분 특성 파악과 토마토 증산 모델 개발 :Development of transpiration model and analysis of root-zone moisture characteristic for precise irrigation control in greenhouse tomato cultivation

최영배

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자료유형: 학위논문

저자정보: 최영배 (안동대학교, 안동대학교 일반대학원)

지도교수: 신종화

발행연도: 2019

저작권: 안동대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수16

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2019

시설 내 토마토 재배에서 최적 관수제어를 위한 근권 수분 특성 파악과 토마토 증산 모델 개발

최영배 원예육종학과 2019.01 학위논문

2018

시설 내 VPD 조건에 따른 토마토 증산율 비교와 적정 모델 개발

최영배 , 신종화 한국원예학회 학술발표요지 2018.10 학술대회자료

2017

토마토 재배에서 정밀관수제어를 위한 증산모델 개발

최영배 , 신종화 한국원예학회 학술발표요지 2017.10 학술대회자료

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근권 내 수분함량은 식물의 증산, 미생물의 활동과 수분스트레스 등에 영향을 미쳐 작물의 품질과 생산량에 영향을 주는 주 요인이다. 특히 암면은 수분에 대한 완충능이 적어 정밀한 조절이 가능하여 수분이 민감한 가짓과(solanaceae)작물을 재배하기에 적합하다. 근권 내 수분은 관수속도, 빈도와 시간에 따라 조절이 가능하며 재배 중 관수, 배액과 작물의 증산에 따라 실시간으로 변화한다. 특히 관수전략에 사용하기 위한 작물의 증산량은 증산모델로 나타낼 수 있으며 이를 관수전략에 이용하기 위해서는 우리나라의 기후와 시설 내 환경과 작물의 생육특성을 고려해야 한다. 따라서 본 연구는 정밀한 수분관리전략 수립을 위해 암면 내 수분이동 특성파악과 우리나라 시설 내 토마토 작물에 대한 증산모델 개발을 위하여 수행되었다. 근권 수분 특성 파악을 위해서 로드셀을 이용한 중량측정 장치를 이용하여, 관수속도 99 ml 와 198 ml 를 각 관수시작지점 함수율 30% - 80% 까지 매 5% 간격으로 무게 변화를 측정하였다. 측정 결과 관수개시시점 함수율에 따른 배액개시시점, 배액률 30% 지점은 Sigmoid 형태를 보였으며, 관수속도에 따라서는 관수속도가 빠를수록 배지가 빠르게 포화되고 더 많은 수분을 보유할 수 있었다. 이는 관수개시시점 함수율이 낮을수록 큰 차이를 보였다. 그러나 높은 관수속도는 배지 내 수분포화에는 유용하였으나 배액률을 조절하기 위해서는 다량의 수분을 필요로 하였다. 토마토 재배에 사용하기 위한 증산모델 개발을 위하여 실험은 2017 ? 2018년 2회에 걸쳐 수행되었으며, 로드셀을 이용한 중량측정 장치를 통하여 실제 증산량을 측정하였다. 또한 시설 내 환경을 실시간으로 계측하고 3주간격으로 엽면적지수를 측정하여 증산모델을 위한 변수로 이용하였다. 우리나라 시설 내 환경과 증산량과의 관계는 높은 광도와 이에 따른 과도하게 낮거나 높은 VPD 조건으로 인해 증산이 원활하지 않은 구간이 있으며, 이를 고려하여 보정광도식과 보정 VPD식을 개발하였다. 보정식에 따르면 광도는 507 W/m2 에서 최대 증산량을 보였으며, VPD는 2.29 kPa에서 최대 증산량을 보였다. 이를 증산모델에 적용한 결과 보정식을 적용한 모델이 기존의 모델보다 실제 증산을 잘 표현하는 것을 확인하였다. 위 결과를 통해 근권 수분의 특성 파악과 우리나라 시설 토마토의 증산모델을 개발할 수 있었으며, 이는 정밀 관수 전략 및 복합환경제어를 위한 데이터로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.

키워드 : 광도, 로드셀, 무토양배지, 근권수분, 수증기압포차, 보정식, 증산율, 환경제어

The substrate moisture content affects crop yield and quality because it is related crop water uptake, microorganisms, oxygen concentration and drought stress. Especially, rockwool is suitable for solanaceae crop which is sensitive to water management. The moisture content in the rhizosphere can be controlled variously according to irrigation amount, the time of water supply and interval. And also, it could be changed according to irrigation, drainage and transpiration amount during cultivation. Transpiration can be represented transpiration model for optimal irrigation strategy and it need to consider the climate, environment of plastic house and crop characteristics. Therefore, the objective of this study was to investigate the physical properties of a rockwool medium and to investigate the water movement characteristics of the media according to different irrigation methods and to develop a transpiration model for precise irrigation control of greenhouse tomato cultivation that could be applicable to environmental condition especially in Korea. In order to measure the moisture content of the substrate and drainage amount, load cells (weight sensors) are used. In the experiment, the irrigation rate of one point was 99 ml ? min-1 and 198 ml ? min-1, respectively. The moisture content at each irrigation starting point was set every 5% at the range of 30% to 80% of the substrate moisture content. The start point of drainage, the 30% of drainage rate, and the first saturation point showed a sigmoidal relationship according to increasing irrigation start point of substrate moisture content both in the two treatments. The higher irrigation rate, the substrate was saturated faster, and the more moisture could be retained in the substrate. However, although higher irrigation rate is suitable for substrate saturation, it required more water to control the drainage rate. And the experiment for tomato transpiration model develop was conducted twice during 2017 ? 2018. Loadcells cells also used for measure the real-time transpiration rate and amount. And environmental factors were measured continuously and the leaf area index (LAI) was investigated every 3 weeks. Strong radiation and inadequate vapor pressure deficit (VPD) conditions affected to decrease the plant transpiration. Therefore, radiation and VPD were compensated for developed transpiration model. From modified transpiration model showed the maximum transpiration rate at the radiation 507 W ? m-2 and the VPD 2.29 kPa. The modified transpiration model could be better expressed the actual transpiration rate and amount. In summary, It was obtained that the moisture movement characteristics of root-zone. And tomato transpiration model considering the summer season environment condition in plastic house was developed in this study. It could be used to precision irrigation and environment control in greenhouse tomato cultivation.

#calibrated equation #evironment control #load-cell #moisture content #radiation #soiless culture #transpiration rate #VPD

ABSTRACT i
CONTENTS iv
LIST OF TABLES v
LIST OF FIGURES vi
CHAPTER 1. Analysis of the changes in medium moisture content according to a crop irrigation strategy and the medium properties for a precise moisture content control in rockwool 1
1-1. Abstract 2
1-2. Introduction 3
1-3. Materials and methods 5
1-4. Results and discussion 10
1-5. Conclusions 25
1-6. References 26
CHAPTER 2. Development of a Transpiration Model for Precise Irrigation Control in Tomato Cultivation 29
2-1. Abstract 30
2-2. introduction 31
2-3. Materials and methods 33
2-4. Results and discussion 39
2-5. References 54
국 문 초 록 58

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