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ISSN : 2288-0992(Print)
ISSN : 2288-100X(Online)
Protected Horticulture and Plant Factory Vol.23 No.1 pp.11-18
DOI : https://doi.org/10.12791/KSBEC.2014.23.1.011

Change in the Plant Temperature of Tomato by Fogging and Airflow in Plastic Greenhouse

Sang-Woon Nam1*, Young-Shik Kim2, Dong-Uk Seo1
1Department of Agricultural and Rural Engineering, Chungnam National University, Daejeon 305-764, Korea
2Deptartment of Plant and Food Sciences, Sangmyung University, Cheonan 330-720, Korea
Corresponding Author : swnam@cnu.ac.kr
January 8, 2014 January 17, 2014 February 3, 2014

Abstract


포그분사 및 공기유동에 의한 온실재배 토마토의 엽온 변화

남 상운1*, 김 영식2, 서 동욱1
1충남대학교 지역환경토목학과
2상명대학교 식물식품공학과

초록

To investigate the influence of surrounding environment on the plant temperature and examine the effect of plant temperature control by fogging and airflow, plant temperature of tomato, inside and outside air temperature and relative humidity, solar radiation and wind speed were measured and analyzed under various experimental conditions in plastic greenhouse with two-fluid fogging systems and air circulation fans. According to the analysis of plant temperature and the change of inside and outside air temperature in each condition, inside air temperature and plant temperature were significantly higher than outside air temperature in the control and shading condition. However, in the fogging condition, inside air temperature was lower or slightly higher than outside air temperature. It showed that plant temperature could be kept with the temperature similar to or lower than inside air temperature in fogging and airflow condition. To derive the relationship between surrounding environmental factor and plant temperature, we did multiple regression analysis. The optimum regression equation for the temperature difference between plant and air included solar radiation, wind speed and vapor pressure deficit and RMS error was 0.8°C. To investigate whether the fogging and airflow contribute to reduce high temperature stress of plant, photosynthetic rate of tomato leaf was measured under the experimental conditions. Photosynthetic rate was the highest when using both fogging and airflow, and then fogging, airflow and lastly the control. So, we could assume that fogging and airflow can make better effect of plant temperature control to reduce high temperature stress of plant which can increase photosynthetic rate. It showed that the temperature difference between plant and air was highly affected by surrounding environment. Also, we could estimate plant temperature by measuring the surrounding environment, and use it for environment control to reduce the high temperature stress of plant. In addition, by using fogging and airflow, we can decrease temperature difference between plant and air, increase photosynthetic rate, and make proper environment for plants. We could conclude that both fogging and airflow are effective to reduce the high temperature stress of plant.


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs

    서 론

    우리나라의 시설원예 면적은 1970년 732ha에서 2000 년 48,853ha로 급격한 증가를 보였으나, 2000년대 이후 정체상태로 2011년까지 684ha 증가에 그쳐 2012년 현재 49,537ha이다. 또한 1990년대 중반 이후 대규모의 유리 온실 설비가 늘어나지 않다가 최근 2ha 규모의 상용화 된 온실이 건축되는 등 유리온실의 면적이 점차적으로 증가하고 있다(Lee, 2013). 한편 최근에는 시설 현대화 와 농산물 수출활성화를 위한 정부 정책에 힘입어 간척 지 첨단수출 원예단지 등 시설의 대규모화 및 단지화 추세를 보이고 있다(Nam 등, 2013).

    고품질 작물의 주년계획재배를 목표로 하는 시설농업 에서는 노지농업보다 좋은 환경을 제공하기 위해 온도, 습도, 광, 탄산가스 농도 등 환경요소들을 조절하는 다 양한 환경조절장치를 도입해야 한다. 그 중 온도는 작물 생육의 가장 기본적인 환경으로 시설내의 환경 중에서도 가장 중요하게 취급되고 있다. 적절한 온도환경을 관리 해 줌으로써 생산성과 품질을 향상시킬 수 있기 때문에 보온과 환기를 철저히 하는 한편 필요한 경우 난방과 냉방을 적극적으로 도입하여야 한다(Lee와 Moon, 1993).

    토마토의 경우 생육적온이 20~25°C이고 최고한계온도 는 35°C이다. 고온에 대한 내성을 보면 꽃눈분화기 이전 까지는 강한 내성을 지니고 있으나 감수분열기에 가장 약해 35°C 이상의 고온에 처하면 꽃가루와 배아가 정상 적으로 발달하지 않고 개화되어도 수정이 이루어지지 않 는다. 고온은 생육장해의 위험성이 있을 뿐 아니라 호흡 량이 많아져서 광합성률이 낮아지게 된다(Lee 등, 2010). 여름철 고온기에는 온실의 환기시설을 모두 작동하여도 실내온도가 35~40°C 이상으로 상승하는 경우가 많아 재 배작물은 고온장해를 받게 된다. 연중 재배시스템을 도 입한 첨단의 대형온실에서 과채류나 화훼류를 재배할 경 우 여름철 온실 내부온도의 과다상승은 심각한 문제가 되므로 여러 가지 냉방수단을 도입하여 온실내의 기온을 낮추어야 한다(Nam 등, 2008). 이러한 온실의 냉방방법 으로는 차광, 환기, 증발냉각, 국부냉방, 히트펌프, 지붕 살수 등이 있다(Lee와 Kim, 2011). 지금까지 개발된 냉 방방법 중에는 증발냉각시스템이 가장 경제적이고 효율 적이라고 할 수 있고, 그 중에서도 포그냉방시스템이 가 장 유리한 것으로 보고되고 있다(Arbel 등, 1999; Nam, 2005; Handarto 등, 2007). 또한 공기의 유동이 원활하 면 작물이 주변 공기와 열 및 물질 전달이 촉진됨으로 서 작물의 엽온이 주변의 기온과 가까워지고 증산속도와 광합성속도가 증가되며, 온실내의 기온, 습도, 탄산가스 농도들의 재배환경이 개선될 수 있다(Yu 등, 2007).

    냉방이나 난방의 환경조절 목적은 기온보다는 작물의 엽온 조절에 있으나 작물의 엽온을 직접적으로 측정하기 어렵기 때문에 기온을 통해서 환경을 조절하고 있다. 그 래서 작물의 온도반응에 대한 대부분의 연구자료는 엽온 보다 주변의 공기 온도에 기초를 두고 있다(Nam 등, 2008). 온실의 냉방에 관련된 논문은 대부분 실내기온을 낮추는데 목표를 두고 있으며, 온실냉방을 통한 엽온 조 절에 대한 연구는 찾아보기 어렵다.

    따라서 본 연구에서는 이류체 포그시스템 및 공기유동 장치를 설치한 토마토 재배온실에서 다양한 실험조건하 에 작물의 엽온과 실내외 온·습도, 일사량, 풍속 등의 환경요인을 계측하여 주변 환경이 작물의 엽온에 미치는 영향을 규명하고, 포그분사 및 공기유동에 의한 엽온 조 절의 효과를 검토하고자 한다.

    재료 및 방법

    실험은 충남 천안시 서북구 성거읍 석교리에 위치한 폭 9.2m, 길이 40m, 처마높이 5.5m, 지붕높이 8m인 남 북동의 단동 플라스틱 온실에서 수행되었고, 천창은 비 가 올 때를 제외하고 항상 열려 있고 측창은 없다. 공시 작물은 수경재배 토마토(유니콘 접목묘)로 2013년 4월 23일 정식하였고, 6월 23일부터 수확을 개시하였다. 실 험기간은 2013년 6월 24일부터 8월 15일까지 수행하였 다. Fig. 1은 온실의 규격 및 계측기의 배치를 나타낸 것이다.

    공기유동은 변속 가능한 유동팬을 사용하여 실험하였 으며 1단일 때 풍속이 0.5m · s−1였고, 최대풍량이 12.3m3 · min−1였다. 2단일 때는 풍속이 1.0m · s−1였고, 최대풍량 이 15.7m3· min−1였다. 포그는 벤츄리 원리를 이용한 이 류체 포그노즐을 사용하여 분사하였고, 노즐의 개수는 온실의 양쪽 측면부에 28개씩 설치하여 총 56개를 측고 보다 약간 낮은 4m 높이에 1.2m 간격으로 배치하였으 며, 차광은 차광률이 43%인 차광막을 사용하였다.

    Fig. 2의 이미지와 같이 적외선 열화상 카메라(Ti-45, Fluke)를 사용하여 토마토의 엽온변화를 1분 간격으로 촬영하였다. 적외선 열화상 카메라의 원리는 피사체에서 발산하는 적외선 에너지를 흡수하여 열화상 이미지로 나 타내는 것이다. 적외선 열화상 이미지에서 배경으로부터 작물의 형태를 잘 보이도록 하기 위하여 균일한 온도분 포를 유지할 수 있는 스티로폼을 검은 천으로 씌워서 작물의 배경으로 사용하였다. 유동팬으로부터 4m 떨어 진 위치의 토마토 개체를 대상으로 실험하였다.

    실내외 온습도는 온습도로거(MicroLogPRO, Fourtec)를 사용하여 계측하였고, 센서부의 직접적인 포그접촉과 태양 복사를 방지하기 위해서 알루미늄호일을 온습도계의 덮개 로 사용하였다. 일사량은 전천일사센서(LP02, Hukseflux) 와 데이터로거(LI19, Hukseflux)를 사용하여 계측하였다. 풍속은 열선풍속계(CTV100, Kimo instrument)와 데이터 로거(ZF-M10, Hans systems)를 사용하여 계측하였다. 각각의 계측항목은 1분 간격으로 데이터로거에 기록하였 다. 포그분사 및 공기유동이 토마토의 광합성에 미치는 영향을 검토하기 위해서 광합성측정기(LI-6400, LI-COR) 를 사용하여 처리조건별 광합성속도를 측정하였다. Table 1은 실험에 사용된 계측기와 이류체 포그시스템 및 공기 유동팬의 제원을 나타낸 것이다.

    대조구(Control), 차광(Shading), 공기유동 1(Airflow 1), 공기유동 2(Airflow 2), 포그분사 1(Fogging 1), 포그분사 2(Fogging 2), Air1 + Fog1, Air1 + Fog2, Air2 + Fog1, Air2 + Fog2의 10가지 처리별로 실험을 실시하였다. 대 조구는 무처리 상태로, 차광은 온실 내부에 차광율 43% 의 차광스크린을 친 상태에서 엽온 및 주변환경을 계측 하였다. 공기유동 1과 2는 유동팬 1단과 2단을 사용하여 공기유동을 시킨 상태를 말하며 포그분사 1과 2는 이류 체 포그시스템을 사용한 포그냉방 처리를 말한다. 이류 체 포그시스템의 제어는 타임제어로 하는 것이 효율적이 고, 분무사이클은 드레인 시간 등을 고려하여 60-30초 (on-off time)가 가장 적당하다(Nam 등, 2012). 그러나 온도의 진폭을 어느 정도 허용하고, 시스템의 공기압축 기 용량이 충분하지 못할 경우에는 120-60초로 설정하 는 것이 적당하다고 하였다(Nam 등, 2013). 포그분사 1 의 분무 사이클은 120-60초, 포그분사 2는 60-30초로 설 정하여 실험하였다.

    Air1 + Fog1, Air1 + Fog2, Air2 + Fog1, Air2 + Fog2는 공기유동과 포그분사를 동시에 설정하여 실시하였다. Air1 + Fog1은 유동팬 1단과 포그분사 1, Air1 + Fog2는 유동팬 1단과 포그분사 2, Air2 + Fog1은 유동팬 2단과 포그분사 1, Air2 + Fog2는 유동팬 2단과 포그분사 2를 작동하여 실험을 실시하였다. 일사량, 풍속, 포차 등의 환경요인에 따른 토마토 엽온과 기온과의 관계를 분석하 였으며, 포차(VPD, Vapor pressure deficit)는 포화수증기 압과 실제수증기분압의 차를 말하는 것으로 기온과 상대 습도 계측치를 이용하여 계산하였다.

    결과 및 고찰

    Table 1은 처리조건별로 실험온실의 실내외 온도와 상 대습도의 평균과 표준편차를 나타낸 것이다. 실내온도의 상승은 환기율과 일사량의 영향을 크게 받으며 냉방에 의해서 낮아질 수 있다. 실험 조건별로 일사량과 환기율 이 다르므로 직접 비교하기는 어려우나 무처리와 차광만 으로는 실내온도를 실외온도 가까이 낮추는 것이 불가능 함을 알 수 있다. 공기유동을 통하여 환기를 촉진시키면 실내온도를 실외온도 가까이 낮출 수 있으며 포그분사를 통한 증발냉각으로 실외온도 이하까지도 냉방이 가능할 것으로 판단된다. 상대습도는 모든 처리조건에서 실내습 도가 높게 나타났고, 특히 포그분사를 사용한 조건들에 서 더 높게 나타났다.

    Table 2는 처리조건별로 실험온실의 실내 일사량과 풍 속, 포차 및 토마토의 엽온을 나타낸 것이다. 일사량과 엽온은 실험기간의 날씨에 따라 다르기 때문에 처리조건 별로 비교하는 것은 의미가 없다. 실내 풍속은 무처리와 차광조건에서 평균 0m · s−1로 공기유동이 거의 없는 것 으로 나타났으며, 유동팬을 가동한 조건에서는 평균 풍 속이 0.5~0.7m · s−1로 나타났다. 유동팬의 풍속보다는 약 간 작은 값을 보이고 있는데 이는 천창을 통한 자연환 기와 복합된 결과로 판단된다. 또한 포그분사 조건에서 도 0.1~0.3m · s−1의 풍속이 발생하였는데 이는 이류체 포그시스템에서 압축공기가 나오기 때문으로 판단된다. 포차는 무처리 조건에서 가장 큰 값을 나타냈고 Air1 + Fog2에서 가장 작은 값을 나타냈으며, 포그분사를 사용 한 처리조건들에서 더 낮게 나타났다. 포그분사로 인하 여 상대습도가 높아지면서 포차가 낮게 나타난 것으로 판단된다. Table 3

    실험 결과 처리별 외기온과 실내기온 및 엽온의 관계 중 일부를 Fig. 3~6에 나타내었다. Fig. 3은 무처리(자연 환기) 조건에서 엽온과 실내외 기온의 변화를 나타낸 것 이다. 온실 내부기온은 외부기온에 비하여 5°C 이상 상 승하지만 엽온은 2~3°C 이내에서 변화하는 것으로 나타 났다. 차광조건에서도 무처리와 유사한 경향을 보였으며 차광막으로 실내온도 상승과 엽온 상승을 억제하는 것은 거의 불가능한 것으로 판단된다. 더욱이 광포화점이 높 은 강광 작물은 여름철 온실의 고온 극복수단으로 차광 이 부적합하다(Kim 등, 2001)는 연구결과와 일치한다.

    Fig. 4는 자연환기 온실에서 공기 유동팬을 작동한 조 건에서 엽온과 실내외 기온의 변화를 나타낸 것이다. 온 실 내부기온이 외부기온보다 낮게 나타나고 있다. 유동 팬 만으로 나타난 일반적인 현상은 아닌 것으로 판단되 지만 무처리에 비하여 엽온과 기온사이의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. Fig. 5는 자연환기 온실에서 이 류체 포그냉방을 실시한 조건에서 엽온과 실내외 기온의 변화를 나타낸 것이다. 온실 내부기온이 외부기온보다 낮게 나타났고 엽온은 기온보다 더 낮게 나타났다. 그러 나 포그냉방의 일반적인 현상으로 판단하기에는 부족하 고, 냉방효과와 함께 일사량과 다른 환경요인의 영향으 로 판단된다.

    Fig. 6은 자연환기 온실에서 이류체 포그냉방시스템과 공기 유동팬을 모두 작동시킨 조건에서 엽온과 실내외 기온의 변화를 나타낸 것이다. 실내기온은 외기온에 비 하여 1~2°C 정도 높지만 엽온은 외기온보다 낮게 유지 되는 것으로 나타났다. 포그분사와 공기유동을 통하여 얻을 수 있는 여름철 온실 환경조절의 방향을 제시해주 는 결과로 판단된다. 포그냉방을 통하여 실내기온을 외 기온 이하로 관리하는 것은 일반적으로 쉽지 않지만, 공 기유동을 병행하면 환기에 의한 증발효율 증대로 냉방효 과도 커지고, 또한 엽온과 기온의 차이를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

    일사량이 엽온에 미치는 영향을 규명하기 위해서 일사 량에 따른 엽기온차의 변화를 분석하였다. 엽기온차(Tp − Ta )와 일사량과의 관계는 Fig. 7과 같다. 여기서 Tp는 토 마토의 엽온을 나타내며, Ta는 작물 주변공기의 온도를 나타낸다. 광도가 높아짐에 따라 엽온과 기온은 모두 상 승하고 엽온이 기온보다 훨씬 큰 폭으로 높아졌다는 연 구결과(Cho와 Kwack, 1994)와 달리 Fig. 7에서 보면 실 험 결과 엽기온차와 일사량의 관계는 뚜렷한 경향을 보 이지 않았다. 따라서 전체데이터를 상대습도를 기준으로 상대습도 평균이상(○)과 평균이하(■)로 구분하여 비교 해 보았다. 상대습도가 평균이상일 때는 Cho와 Kwack (1994)의 연구결과와 비슷하게 일사량이 높아지면서 엽 기온차의 값이 커지는 경향이 있었다. 그러나 상대습도 가 평균 이하일 때는 역시 뚜렷한 경향을 찾을 수 없었 다. 일사량이 엽기온차에 미치는 영향은 상대습도에 따 라서 변하는 것으로 판단된다. 일사량이 증가하면 잎에 서 태양열이 흡수되므로 엽온이 크게 증가한다. 그러나 상대습도가 낮아 증산이 왕성하게 일어나면 냉각작용(증 발잠열)으로 엽온의 상승을 억제하여 엽기온차는 커지지 않는 것으로 판단된다.

    풍속이 엽온에 미치는 영향을 규명하기 위하여 풍속의 증가에 따른 엽기온차의 변화를 분석하였으며 그 결과는 Fig. 8과 같다. 풍속이 증가하면 엽온과 주변온도의 차이 는 줄어드는 경향을 보였다. 풍속이 증가하면서 공기유 동이 활발해지고 토마토 잎과 주변 공기사이에 열전달이 활발해지면서 엽온과 주변온도가 비슷해지는 것으로 판 단된다. 이는 Cho와 Kwack(1996)의 연구에서 풍속이 증가하면 열전달이 잘 일어나 엽온이 감소하여 주변온도 와 비슷해지고 주변온도가 더 높은 경우에는 엽온이 증 가하는 경우도 있다고 한 것과 일치한다. 전체 데이터를 일사량을 기준으로 평균이상(●)과 평균이하(□)로 구분 하여 비교해 보았다. 일사량이 평균이하일 때 풍속의 증 가에 따라 엽온과 기온이 비슷해지는 경향이 더 뚜렷하 게 나타났다. 일사량이 클 경우에는 잎에 흡수되는 태양 열이 많기 때문에 풍속이 증가하여도 엽온이 기온과 같 아질 정도까지 낮아지지는 않는 것으로 판단된다.

    포차가 엽온에 미치는 영향을 규명하기 위하여 포차에 따른 엽기온차를 분석하였으며 그 결과는 Fig. 9와 같다. 포차가 커짐에 따라 엽기온차는 감소(음으로 증가)하는 경향을 뚜렷하게 보이는 것으로 나타났다. 작물 주변의 포차가 커짐에 따라 증산이 왕성하게 일어나고, 그로 인 하여 잎이 냉각되어 엽온이 기온보다 낮아지기 때문으로 판단된다. 이것은 Lee와 Lee(2001)의 연구와 유사한 결 과이다. 한편, 포차가 낮으면 증산이 일어나기 어렵고, 포차가 너무 높으면 과도한 증산으로 스트레스를 받기 때문에 적정 포차는 0.5~1.2kPa로 알려져 있는데(PHRS, 2011), 적정 포차일 때 엽기온차는 0.0에 가까워 엽온과 주변온도가 거의 비슷하게 되는 것으로 나타났다.

    고온기 작물스트레스 경감을 위해서는 체온(엽온)을 낮추어야 하는데 공기유동과 포그분사를 통하여 작물의 엽온을 낮출 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 주변 환경요인에 따른 엽온의 변화를 알면 공기유동과 포그분 사를 효율적으로 제어하여 고온기 작물 스트레스를 경감 시킬 수 있을 것으로 판단된다. 이에 주변 환경요인과 엽온과의 관계를 도출하기 위하여 다중회귀분석을 실시 하였다. 다중회귀분석은 엽온과 기온의 차이를 종속변수 로 하고, 일사량, 풍속, 포차를 독립변수로 하여 다음과 같이 분석하였다.

    Δ T = T p T a
    (1)
    Δ T = f x 1 , x 2 , x 3
    (2)

    여기서, ΔT는 엽기온차(°C), Tp는 엽온(°C), Ta는 기온 (°C), x1은 일사량(W · m−2), x2는 풍속(m · s−1), x3는 포차 (kPa)이다.

    다중회귀분석 결과는 Table 4와 같고, 엽기온차에는 포차가 가장 큰 영향을 미치며 풍속, 일사량의 순으로 나타났다. 일사량만의 회귀식은 유의성이 없었으며 나머 지 환경요인과 다중회귀식은 고도로 유의한 것으로 나타 났다. 최적의 회귀방정식은 일사량, 풍속, 포차를 모두 고려한 것으로써 식(3)과 같이 유도되었다.

    Δ T = 0.0018 x 1 + 0.6470 x 2 1.2757 x 3 + 0.4112
    (3)

    식(3)을 이용하여 엽기온차의 값을 구하고 실측값과 비교한 결과를 Fig. 10에 나타내었다. 이 회귀방정식의 RMS 오차는 0.8°C로 나타났다. 온실의 온도, 습도, 일사 량, 풍속을 측정하면 본 회귀방정식을 이용하여 엽온을 추정할 수 있으며 토마토 재배온실의 고온기 작물스트레 스 경감을 위한 환경조절에 활용할 수 있을 것으로 판 단된다.

    포그분사와 공기유동이 작물의 고온스트레스 경감에 기여하는지를 검토하기 위하여 처리방법별로 광합성속도 를 측정하였다. 광합성속도 측정은 2 × 3cm LED chamber 에서 CO2 농도 400mg · L−1와 광도 1000μmol · m−2 · s−1 의 조건에서 측정하였다. Fig. 11은 토마토의 15개 잎을 선택하여 각 처리방법별 광합성 속도를 측정하여 평균을 나타낸 것이다. 포그분사와 공기유동의 병행 처리에서 광합성 속도가 가장 컸고, 포그분사, 공기유동, 무처리 순으로 나타났다. 공기유동의 경우 무처리구에 비하여 약 17%의 광합성속도 증가가 있었고, 포그분사의 경우 약 30% 증가, 포그분사와 공기유동을 병행한 경우 약 39%의 증가를 보이는 것으로 나타났다. 공기유동보다는 포그분사에 의한 냉방효과가 컸고, 포그분사에 공기유동 까지 병행하면 체온조절효과가 증대하여 작물의 고온스 트레스를 경감할 수 있으며, 결국 광합성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.

    요약 및 결론

    주변 환경이 작물의 엽온에 미치는 영향을 규명하고, 포그분사 및 공기유동에 의한 엽온조절의 효과를 검토하 기 위하여 이류체 포그시스템 및 공기유동 장치를 설치 한 토마토 재배온실에서 다양한 실험조건하에 작물의 엽 온과 실내외 온습도, 일사량, 풍속 등의 환경을 계측하 여 분석하였다. 처리조건별 엽온 및 실내외 기온의 변화 를 분석한 결과, 무처리와 차광조건에서는 실내기온과 엽온 모두 외기온보다 상당히 높았으나, 포그분사 조건 에서는 실내온도가 외기온보다 낮거나 약간 높은 정도를 유지하는 것으로 나타났고, 포그분사와 공기유동 조건에 서는 엽온을 실내온도와 비슷하거나 더 낮게 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 일사량, 풍속 및 포차에 따른 엽 기온차의 변화를 분석하였으며, 주변 환경요인과 엽온과 의 관계를 도출하기 위하여 다중회귀분석을 실시하였다. 엽기온차에 대한 최적의 회귀방정식은 일사량, 풍속, 포 차를 모두 고려한 것으로써 RMS 오차는 0.8°C였다. 본 회귀방적식을 이용하여 온실의 온습도, 일사량, 풍속을 측정하면 엽온을 추정할 수 있으며, 토마토 재배온실의 고온기 작물 스트레스 경감을 위한 환경조절에 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 처리조건별 광합성 속도는 포 그분사와 공기유동의 병행 처리에서 가장 컸고, 포그분 사, 공기유동, 무처리 순으로 나타났다. 포그분사에 공기 유동까지 병행하면 체온조절 효과가 증대하여 작물의 고 온 스트레스를 경감할 수 있으며 결국 광합성을 증대시 킬 수 있는 것으로 판단된다. 이상을 종합해보면 엽온과 기온의 차이는 주변 환경에 큰 영향을 받는 것으로 나 타났으며, 주변 환경을 계측함으로써 엽온을 추정할 수 있고, 그것을 고온 스트레스 경감을 위한 환경조절에 활 용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 포그분사 및 공기 유동을 통해 엽기온차를 줄이고 광합성 속도를 증가시켜 작물생장에 유리한 환경을 조성할 수 있으며, 고온 스트 레스를 경감시키는데 효과적일 것으로 판단된다.

    추가 주제어 : 고온스트레스, 다중회귀, 엽기온차, 증발냉 각, 포화수증기압차

    Figure

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    Location of thermal imaging camera, fog nozzles, sensors and air circulation fan in greenhouse.

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    Examples of visible image and infrared thermal image of tomato plant in this study.

    KSBEC-23-11_F3.gif

    Change of air temperature and plant temperature in naturally ventilated greenhouse (Jun. 29, 2013).

    KSBEC-23-11_F4.gif

    Change of air temperature and plant temperature in naturally ventilated greenhouse with air circulation fans (Jul. 10, 2013).

    KSBEC-23-11_F5.gif

    Change of air temperature and plant temperature in naturally ventilated greenhouse with two-fluid fogging systems (Jul. 11, 2013).

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    Change of air temperature and plant temperature in naturally ventilated greenhouse with air circulation fans and twofluid fogging systems (Jul. 1, 2013).

    KSBEC-23-11_F7.gif

    Relationship between Tp − Ta and solar radiation in the experimental tomato greenhouse.

    KSBEC-23-11_F8.gif

    Relationship between Tp − Ta and wind speed in the experimental tomato greenhouse.

    KSBEC-23-11_F9.gif

    Relationship between Tp − Ta and vapor pressure deficit in the experimental tomato greenhouse.

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    Comparision of predicted and measured temperature difference Tp − Ta.

    KSBEC-23-11_F11.gif

    Photosynthetic rate of tomato leaf by experimental conditions.

    Table

    Specifications of sensors, two-fluid fogging systems and air circulation fans.

    Air temperature and relative humidity inside and outside the experimental greenhouse.

    Solar radiation, wind speed, plant temperature and vapor pressure deficit in the experimental greenhouse.

    Results of multiple regression analysis.

    note) x1: Solar radiation (W · m–2), x2: Wind speed (m · s–1), x3: Vapor pressure deficit (kPa), Significance ***: p < 0.001, R*2: Adjusted coefficient of determination.

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