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ISSN : 2288-0992(Print)
ISSN : 2288-100X(Online)
Protected Horticulture and Plant Factory Vol.25 No.1 pp.24-29
DOI : https://doi.org/10.12791/KSBEC.2016.25.1.24

Effect of Low Pressure Fog and External Watering on the Fruit Quality of Korean Melon Grown in Sumer

Yong Seub Shin, Ji Eun Lee, Min Ki Kim, Han Woo Do, Jong Tae Park
Seongju Fruit Vegetable Experiment Station, Gyeongsangbuk-do Agricultural Research & Extension Services, Seongju 40054, Korea
Corresponding author: sys1962@korea.kr
January 8, 2016 March 8, 2016 March 8, 2016

Abstract

The objective of this study was to examine the changes in temperature drop and fruit production due to low pressure fog system in plastic greenhouses during summer cultivation of Korean melon. The indoor temperature of plastic house was dropped by 7.6℃ compared to control on July 26th, 2015 from 10:00 to 18:00. Fruit weight was smaller and lighter by 96g compared to control. The sugar content and color parameter were also enhanced due to application of low pressure fog system. The fraction of malformed fruits was decreased by 15.3% in plots where low pressure fog system was applied. The fraction of marketable fruit and yield were increased by 15.3% and 26% compared to control, respectively. As a result, high quality fruit production within plastic house of summer was increased by applying low pressure fog system and it is positively affected the drop of indoor temperature.


여름철 참외 재배시 저압포그 및 외부살수가 과실의 품질에 미치는 영향

신용습, 이지은, 김민기, 도한우, 박종태
경상북도농업기술원 성주과채류시험장

초록

본 연구는 여름철 참외 시설재배시 저압포그 처리에 의한 온도하강 및 과실 품질 향상 효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 2015년 7월 26일 10시부터 18시까지의 하우스 내부의 평균 온도는 무처리구 43.0oC에 비해 저압포그 처리구에서 35.4oC로 무처리구에 비해 7.6oC 정도 낮았다. 8월 13일 과실의 특성을 조사한 결과, 과중은 무처리구의 432g에 비해 96g 더 가볍고. 과육부 당도 11.0oBrix에 비해 1.3oBrix 더 높았으며 색도(a값)도 5.1에 비해 1.5 더 높아 우수하였다. 6월 23일부터 50일간 참외의 품질을 조사한 결과, 기형과율은 무처리구의 42.6%에 비하여 저압포그 처리구에서는 27.3%로 15.3%p 감소하였고, 상품과율은 무처리구의 57.4%에 비하여 저압포그 처리구에서 72.7%로 15.3%p 증가하였다. 10a당 수량은 무처리구의 2,234kg에 비하여 저압포그 처리구에서 26% 증가하였다. 이상의 결과를 보아, 여름철 고온기 참외 시설 재배시 저압포그 처리로 온도하강 효과가 우수하여 품질이 향상되고 수량이 증가한 것으로 판단되었다.


    Rural Development Administration
    PJ0113412015

    서 론

    시설참외는 12월에 정식하여 보온덮개를 이용하여 무가온으로 재배하여 5월까지 1차 재배를 하고, 다시 새순을 받아 9월까지 재배하는 연장재배 작형이 주를 이루고 있다. 그러나 5월을 기준으로 참외 품질은 뚜렷하게 차이가 있는데, 5월까지의 저온기에 생산된 참외는 과피의 색도가 우수하고 과중이 적고 당도가 높고 아삭한 식감이 있어 품질이 우수한 반면, 6월부터 생산되는 과실은 과피의 색도가 불량하고 과중이 크고 당도 및 경도가 낮아 품질이 불량하다. 원인은 온도, 습도, 환기, 수분관리, 유기물, 비배관리 등 여러 가지가 있겠지만 주야간 고온으로 인한 온도편차가 적어 야간에도 호흡이 왕성하여 동화산물의 축적이 적기 때문이다(Lee 등, 2014; Lee 등, 2015; Shin 등, 2015a, 2015b; Lee 등, 2003; Shin 등, 2007). 저온기 참외 재배시 시설내 온도를 높이기 위하여 광 투과성이 우수한 연질강화 필름(polyolefine film)을 이용한 보온력 향상으로 참외의 품질 및 수량은 증가하지만(Chun 등, 2006; Choi 등, 2007; Shin 등, 2007), 여름철 고온기에는 고온, 강광이 단점으로 작용하여 착과불량, 기형과 발생, 착색불량, 당도 저하 및 수량성 저하 등으로 오히려 문제시 되고 있다(Lee 등, 2014; Lee 등, 2015; Shin 등, 2015a, 2015b; Woo와 Kim, 2015, Yu 등, 2015). 이를 반증하듯 농업인들도 5~8월 고온기 참외 시설재배시 하우스내온도하강을 위하여 환기면적을 늘리고 차광막을 설치하는 등 여러 가지 방법을 사용하고 있으나(Shin 등, 1996; Lee 등, 2014; Rhee 등, 2015a; Woo와 Kim, 2015), 과중을 줄이고 당도를 높이고 과피의 색도를 향상시키는데 많은 어려움이 있다. 이를 해결하기 위한 연구들이 진행되었지만 농가 실용성이 높은 결과는 아직은 미흡한 실정이다(2014; Lee 등, 2015; Shin 등, 2015a; Rhee 등, 2015b; Yu 등 2015). 따라서 본 연구는 5~8월 고온기 참외 시설재배시 저압포그, 외부살수 처리에 따른 온도 변화에 대한 검토와 이를 통한 생육 및 과실품질 향상 효과를 구명하기 위하여 수행하였다.

    재료 및 방법

    정식 1개월 전에 10a 당 질소, 인산, 칼리는 18.7, 6.3, 10.9kg의 40%를, 우분 발효퇴비(1,500kg)와 고토석회 (200kg)는 전량 기비로 시용한 후 경운하였으며, 질소와 칼리의 60%는 추비로 3회 분시하였다. 야간 보온을 위하여 하우스 내에 길이 2.4m 강선으로 소형터널을 설치하여 두께 0.03mm의 비닐과 12온스의 보온덮개를 피복하여 보온 재배하였다. 정식 전에 주지 4번째 마디에서 우선 적심을 하여 2개의 아들덩굴을 유인하고 17번째 마디에서 적심하였다. 시험에 사용된 작물은 에이스플러스참외대목(동부팜한농)에 참사랑꿀참외(농우바이오)를 접목한 모종을 아들덩굴 5번째 마디 이상에서 나온 손자덩굴에 착과시켜 한 주에 4~5개의 과실이 달리도록 관리하였다. 하우스내 시험구 면적을 반복당 30m2로 하여 난괴법 3반복으로 처리하여 2014년 12월 15일 폭 180cm 이랑에 45cm 간격으로 정식하여 2015년 1월 20일 착과시켜 무가온으로 4월 30일까지 1차 재배를 완료하였다. 1차 재배 후 여름철 고온기 온도하강 효과를 구명하기 위하여 5월 1일 착과된 모든 과실을 적과한 후 도마도톤(4-chlorophenoxy acetic acid) 50배액과 GA3(gibberellic acid) 50mg·L-1를 개화당일 자방에 분무 처리하여 착과시켜 6월부터 수확 조사하였다. 시험에 사용된 시설은 폭 6m, 동고 2.3m, 길이 50m 규격의 참외재배 전용 터널형 하우스 3동을 이용하였으며, Polyethylene film(0.1mm)을 피복하였다. 주간온도를 낮추기 위하여 하우스 외부 중앙 상단에 1.3m 간격으로 분수노즐을 설치하고, 하우스 내부 상단에 4.0m 간격으로 회전식이류체 저압포그(선농)를 설치한 후 무처리구(권취식 환기)와 비교하였다. 참외가 생육중인 지상 15cm 내외 지점의 하우스 내부 온도가 35oC 이상이 되면 물이 공급되도록 전자밸브를 이용하여 5월 1일부터 8월 하순까지 관리하였다. 물 사용량은 유량계(세화정밀, MW-25mm)를, 하우스내부의 온습도는 온습도기록계(TR-72ui, Japan)를 이용하여 측정하였다. 수확한 과실은 과중을 측정한 후 과실의 중앙단면을 절단하여 버니어캘리퍼스(ID-C1012BS, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 태좌부를 제외한 과육부분의 과육두께를 측정하였다. 당도는 정상과의 과육부를 착즙한 후당도계(Atago N1, Taiwan)로 가용성 고형물 함량을 측정하였고, 색도는 과실 중앙부의 과피를 색도계(NR-3000, Denshoku Ind. Co., Japan)로 측정하였으며, 과육의 경도는 경도계(Compac-100, Japan)를 이용하여 과실의 중앙을 10mm 두께로 절단하고 mode 4에서 max 10kg, press 120mm/min의 조건으로 5개의 과실을 시료당 3회씩 측정하였다. 측정된 데이터는 SAS 통계프로그램(Ver. 9. 13, 2006)을 이용하여 분석하였다. 기타 재배관리는 농촌진흥청 표준재배법에 준하여 실시하였다.

    결과 및 고찰

    2015년 5월 1일부터 8월 3일까지 처리기간 동안 일평균 온·습도 변화를 조사한 결과, 일평균 온도는 관행 처리구에서 27.3℃로 가장 높았고, 저압포그 26.4℃, 외부살수 26.2℃, 외부(노지)는 24.7℃ 순이었고, 일평균 습도는 저압포그 처리구에서 75.2%로 가장 높았고, 외부살수 73.8%, 외부(노지) 71.9%, 관행 처리구 69.8% 순이었다(Fig. 1).

    2015년 5~8월까지의 기간 중 월별로 온도가 가장 높은 하루를 택하여 하우스 내부 온·습도를 조사한 결과, 5월은 26일, 6월은 19일, 7월은 26일, 8월은 3일이었다(Fig. 2). 월별 최고온도를 나타낸 날을 택하여 하우스 내부 온도가 35℃ 이상 상승하는 시간대의 온도를 조사한 결과, 2015년 5월 26일 11시부터 18시까지의 하우스 내부의 평균온도는 무처리구 41.6℃에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 37.3℃, 35.9℃로 각각 4.3℃, 5.7℃ 정도 낮았다. 6월 19일 12시부터 18시까지의 하우스 내부의 평균온도는 무처리구 38.3℃에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 34.7℃, 34.7℃로 각각 3.6℃, 3.6℃ 정도 낮았다. 7월 26일 10시부터 18시까지의 하우스 내부의 평균온도는 무처리구 43.0℃에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 38.6℃, 35.4℃로 각각 4.4℃, 7.6℃정도 낮았다. 8월 3일 10시부터 18시까지의 하우스 내부의 평균온도는 무처리구 41.1℃에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 36.4℃, 36.6℃로 각각 4.7℃, 4.5℃ 정도 낮았다. 하우스 내부 습도는 저압포그 처리구에서 월등히 높았고 외부살수, 노지, 무처리 순이었다(Fig. 2). 월별로 무처리구 대비 외부살수 처리구와 저압포그 처리구의 온도 차이를 비교해 보면, 7월에는 외부살수 4.4℃, 저압포그 7.6℃로 외부살수 처리구에 비해 저압포그 처리구에서 3.2℃ 더 낮았고, 5월에도 외부살수 4.3℃, 저압포그 5.7℃로 외부살수 처리구에 비해 저압포그 처리구에서 1.4℃ 더 낮았다. 반면, 8월에는 외부살수 4.7℃, 저압포그 4.3℃로 큰 차이가 없었고, 6월에도 외부살수 3.6℃, 저압포그 3.6℃로 큰 차이가 없었는데, 이것은 무처리구의 온도가 높으면 높을수록 저압포그 처리구에서 온도 하강 효과가 우수한 것을 알 수있다. 또한 5~8월 4개월 중 무처리구의 시설내 온도가 가장 높았던 시기는 7월 26일로 43.0로 가장 높았고, 5월 26일 41.6℃, 8월 3일 41.1℃, 6월 26일 38.3℃ 순으로 계절에 관계없이 시설내부의 온도하강에 대한 조치가 필요한 것을 알 수 있다. 본 실험에서도 외부살수 및 저압포그 처리로 인하여 시설내부의 온도가 3.6~7.6℃ 온도 하강 효과가 있어 여름철 고온기 시설재배시 시설내 온도하강을 위하여 환기장치, 차광재배, 차열필름, 적외선 차단필름, 도포제, 포그냉방 처리구에서 온도 하강 효과가 높다고 보고한 연구결과(Lee 등, 2014; Lee 등, 2015; Rhee 등, 2015a, 2015b; Shin 등, 2015 a, 2015b; Yu 등, 2015)와 유사한 것으로 생각된다. 그러나 저압포그를 지속적으로 사용할 경우 작물의 순화기작에 의해 증산량이 현저히 감소하고 기공수도 감소할 것으로 생각되어 이에 대한 검토가 필요한 것으로 생각된다. Woo와 Kim(2015)은 여름철 일사강도가 높고 극한 고온 시간대에 70~90% 수시차광으로 엽온이 주변 기온보다 낮아져 non-stress 상태를 보여 생육이 양호하고 고광도 극한 기온 상태에서는 sap flow가 하향하는 역류경향을 나타내지만 수시차광 시에는 상향으로 변하는 정상적인 양상을 보여 광 호흡을 완화하여 광합성을 유도하고 더 나아가 광 호흡에 의한 양분소모를 다소 억제한다고 보고하였다. 그러나 무차광은 극한 고온과 일사강도가 높아 광 호흡을 하게 되므로 광합성율은 극히 낮았으나 기공전도도가 높았다고 보고하여 금후 일사량과 기온이 극도로 높을 경우 기공의 열린 지름의 크기와 기류 이동속도에 대한 추가 연구가 필요한 것으로 생각된다.

    여름철 참외 시설하우스 내 온도하강을 위한 5~8월까지 물 소비량은 저압포그, 외부살수 처리구에서 각각 59.3m3, 1,244.2m3로 저압포그 처리구에 비해 외부살수 처리구에서 1,184.9m3 더 많았다(Table 1). 외부살수 처리구에서 저압포그 처리구에 비해 물 사용량이 많아 온도하강 효과가 높을 것으로 예견하였으나, 실제 실험에서는 35℃ 이상일 때 작동되도록 설정하였을 때 저압포그 처리의 경우 5~8월까지 34.7~36.6℃로 설정 온도범위 내에서 편차가 적은데 비해, 외부살수 처리의 경우 34.7~38.6℃로 편차가 높아(Fig. 2) 물 사용량에 비해 온도하강 효과가 낮았다. 7월 26일의 경우처럼 무처리구의 온도가 43.0℃로 높을 때에는 저압포그 처리구에서는 35.4℃로 설정범위에 근접하여 무처리구와 7.6℃의 온도하강 효과가 있지만, 외부살수 처리구는 38.6℃로 설정범위 보다 3.6℃나 높고 온도 하강 효과도 4.4℃에 지나지 않아 온도 하강효과에 한계가 있음을 알 수 있었다. 그러나 6월 19일 처럼 무처리구의 온도가 38.3℃ 정도로 상대적으로 시설내 온도가 높지 않을 경우 저압포그 및 외부살수 처리구 모두 34.7℃로 설정범위에 유지되었다. 이것은 저압포그의 경우 시설내부에 포그형태로 분사되어 온도하강 효과가 빠른 반면, 외부살수 처리는 외피복 필름에 수막을 형성한 후 시설내부의 온도 센서에 반응하기 때문인 것으로 생각된다. 따라서 외부살수 처리의 경우, 온도가 높으면 높을수록 설정온도 범위까지 낮추기에는 무리가 있는 것으로 판단되어 여름철 온도하강 방법으로는 외부살수 처리보다는 저압포그 방식이 유리한 것으로 사료된다.

    과실의 특성을 조사한 결과, 과중은 무처리구의 432g에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 396g, 336g으로 각각 36g, 96g 더 감소하였다. 과육부의 당도는 무처리구의 11.0oBrix에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 각각 12.0, 12.3oBrix로 1.0~1.3oBrix 더 높았으나 경도는 무처리구의 1,819g/Φ5mm에 비해 외부살수, 저압포그처리구에서 1,779, 1,638g/Φ5mm으로 낮았다. 색도 중 a값은 저압포그 처리구에서 6.6으로 가장 높았고 무처리구(5.1), 외부살수(4.2) 순이었다(Table 2). 무처리구에 비해 외부살수, 저압포그 처리구에서 상품성이 우수하였는데 특히 저압포그 처리구에서 우수한 경향을 보였다. Lee 등(2014)은 여름철 고온기에 35% 차광막에 의한 시설내 온도하강으로 참외의 품질이 향상되고 수량도 증가한다고 보고하였는데 본 실험에서의 저압포그와 외부살수처리를 이용한 온도하강에 의한 본 실험이 결과와 유사한 경향이었다. 또한 온도하강 처리로 과육부 및 태좌부의 당도가 상승한 것은 무처리구에 비해 온도가 낮아 호흡을 억제시켜 동화산물이 증가한 것으로 추정되는데, Woo와 Kim(2015)은 여름철 오이 재배시 일사강도가 높은 극한 고온 시간대에 70~90% 수시차광을 하면 광 호흡 완화를 유도하여 광 호흡에 의한 양분 소모를 다소 억제 한다고 보고하여 작물은 다르지만 본 연구의 결과와 유사한 경향이었다. 본 실험 결과 무처리구에 비해 과육부의 당도가 12.3oBrix로 1.3oBrix 더 높고 과피의 색도 중 적색도를 나타내는 a 값이 6.6으로 1.5 더 높았는데 이러한 연구결과는 Lee 등(2014)과 Shin 등(2015a, 2015b) 및 Yu 등(2015)의 연구결과와 일치하고 있다.

    Rhee 등(2015a, 2015b) 등도 여름철 파프리카 재배시 포그냉방에 따른 온도하강 효과로 과실의 품질이 우수하다고 보고하여 작물은 다르지만 유사한 경향이었다.

    6월 23일부터 8월 13일까지 50일간 참외의 상품성을 조사한 결과, 기형과율은 무처리구의 42.6%에 비하여 저압포그 처리구에서 27.3%로 15.3%p 더 낮았고, 상품과율은 무처리구의 57.4%에 비하여 저압포그처리구에서 72.7%로 15.3%p 더 높았다. 10a당 수량은 무처리구의 2,234kg에 비하여 저압포그, 외부살수 처리구에서 각각 26%, 11% 증가하였다(Table 3). Lee 등(2014)도 여름철 고온기 참외 재배시 35% 차광처리구에서 기형과 발생이 감소하고 상품과율 및 상품수량이 증가한다고 보고하였는데 이것은 차광막 처리로 낮은 광량과 온도를 유지했기 때문인데 이를 위해서는 기준 일사량 설정 후 자동으로 차광막을 개페하는 시설을 설치하는 것이 필요하다고 보고하였다. Yu 등(2015)은 참외 재배에 많이 사용되고 있는 아치형 하우스 지붕환기 개선을 위하여 하우스(폭 5.6m, 길이 108m, 처마높이 1.1m, 온실높이 2.2m) 중앙상단부에 환기팬(최대풍량 38m3/min)을 20m 간격으로 5개 설치하는 관행에 비하여 15m 간격으로 7개 처리구에서 6월 평균 기온이 2.1℃ 저하하고 상품과율은 3.2%p 증가하고 상품수량이 9% 증가한다고 보고하였다. 또한 자연환기에 의존하는 환기통(지름 60cm)을 8m 간격으로 13개 설치하는 관행에 비하여 6m 간격으로 17개 처리구에서 6월 평균기온이 1.8℃ 저하하고 상품과율은 3.6%p 증가하고 상품수량이 7% 증가한다고 보고하여 온도 하강 효과가 높을수록 상품과 수량이 증가한다고 보고하여 본 시험결과와 유사하였다. 따라서 여름철 고온기의 과도한 광량을 제어하기 위해 피복필름 소재와 도포제 사용 그리고 쿨링방법 등에 따라 시설환경과 생육, 품질, 수량 등이 다르게 나타나므로 여름철 참외 품질향상을 위한 다양한 노력이 필요한 것으로 생각된다. 이상의 결과를 종합하면 무처리구에 비해 저압포그 처리구에서 온도 하강 효과가 높았고 이로 인해 당도 및 색도가 우수하여 품질이 향상되고 수량도 증가하였다. 그러나 저압포그의 경우 과육의 경도가 낮아 품질 향상을 위한 야간온도 하강방법 등에 대한 추가적인 검토가 필요한 것으로 생각된다.

    사 사

    본 연구는 농촌진흥청 공동연구과제(PJ 0113412015) 로 수행되었음.

    Figure

    415_F1.jpg

    Changes in the average daily of air temperature and relative humidity to low pressure fog and external watering system.

    415_F2.jpg

    Diurnal changes of air temperature and relative humidity to low pressure fog and external watering system.

    Table

    Water usage per month by low pressure fog and external watering systemz.

    ZThese values were measured on 1 June to 18 August. 2015.

    Effect of low pressure fog and external watering system on fruit characteristics of korea melonz.

    zThese values were measured on 13, August. 2015.yMean separation within columns by DMRT at 5% level.xL=Lightness, a=bluish-green/red-purple, b=yellow/blue.

    Effect of low pressure fog and external watering system on fruit quality of korea melonz.

    zThese values were measured on 23 June to 13 August. 2015.yMean separation within columns by DMRT at 5% level.

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