생활원예

양액재배

• • 정의
  • 액재배(nutrient culture)는 인공배지(medium 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)또는 무배지 상태에서 식물의 필요한 양 수분을 그의 알맞은 조성 및 농도의 영양액을 공급하여 식물을 기르는 재배법
  • • • 수경재배(hydroponics, water culture)는 영양소가 들어 있는 수경액 속에 뿌리를 담아서 식물을 생장시키는 재배법
      • 무토양 재배(soilless culture)는 인공배지에 양액을 공급하여 식물을 재배하는 방법사진 참조 :수경재배, 배지경재배, 담맥재배, 공장식재배, 식물공장
  • 양액재배의 역사
  • 양액재배는 식물이 뿌리로부터 어떠한 것을, 어떻게 흡수하여 어떻게 이용되는가? 하는 식물 영양의 연구수단에서부터 발전되었다. 그러나 오늘날과 같은 양액재배의 역사는 17C 부터 그 유래를 찾을 수 있다. 1648년 헬몬트(Helmont) 버드나무를 화분에 심고 5년 동안 빗물로만 재배
  • • • 결과 : 흙의 무게는 57g 감소된 반면 버드나무 무게는 74kg 증가 → 생장에 중요한 역할은물이라고 결론 내림
  • 1766년 Woodward 77일간 박하 수경재배
  • • • 빗물재배 1배
      • 템즈강물 1.5배
      • 하이드 파크 암거수(暗渠水) 8배
      • 하이드 파크 암거수(暗渠水) + 庭泥 16배
      • 결론 : 식물은 뿌리로부터 물 + 어떤 성분(?)을 흡수함
      • 1803년 Dalton의 원자설
  • 무기영양설과 최소양분율
  • 1842년 비그만(Wiegmann)과 폴스토르프(Polstorff)
  • • • 石英砂 또는 백금분말 + NH4NO3 → 충분히 생장하지 않음
      • 石英砂 또는 백금분말 + NH4NO3 + 식물을 태운재 → 잘 생장함
  • 1860년 삭스(Sachs) 배양액 연구
  • 1864년 크노프(Knop) 10원소설 제기, 배양액 개량
  • 1921년 Pember 와 Adams 온실 카네이션 재배
  • 1929년 캘리포니아 농업연구소는 게리크(Gericke)등
  • • • 순수 수경재배인 물탱크재배(tank culture) →양액재배를 원예생산에 이용하는 효시
  • 1938년 Withrow 역경재배 ( gravel culture)
  • • • 철(鐵)결핍증 - 3∼4일 마다 철원비료 첨가
        배양액 조성, 농도 등 문제 - 7∼10일 마다 배양액 갱신
        *자갈은 양분의 흡착 치환성이 있고 뿌리도 잘지지 된다.
  • 1946년 미국의 청경채소용(淸경채소용)으로 일본의 조후시(調후시,22ha), 사가현 오쓰시 (,10ha)에서 재배 미군의 역경시설을 Hydroponic Farm 이라 칭함 1955년 네델란드의 슈베닌겐(Scheveningen)에서 제 14차 국제 원예학회에서 국제 무토양재 배학회(ISOSC, International Society for soilless Culture)결성
  • 1965년 일본 240농가 22ha 보급
  • • • 전국 하천 자갈의 성분차이
        자갈의 입수 곤란
        作後殘根처리 문제
  • 1965년 훈탄재배
  • 1973년 cooper 의 NFT(Nutritional film technigue) 방식
  • 양액재배의 국내외 현황
  • • 외국의 현황
    • • 1994년 현재 유럽의 시설재배 면적 (37,518ha) 중 28%(8,042ha)가 양액 재배를 하고 있다. (22%는 고형배지경재배 이고 6%는 NFT방식 재배임)
      • 고형배지경 재배 중 암면재배가 주종을 이루고 피트재배가 그 다음을 차지한다.
      • 유럽 전체의 채소 양액재배 면적 가운데 절반 정도가 네덜란드에 있으며 화훼는 80%정도를 차지한다.
      • 일본은 500ha 정도임
    • 한국의 현황
    • • 1954년 중앙농업기술원( 현 농업진흥청)10ha 정도의 온실을 만들어 양액재배를 시작하였으나 그 후 20여년 동안 전혀 연구가 이루어지지 않음
      • 1970년대초 김용철 교수의 관비농업
      • 1977년 이후 원예시험장(현 원예연구소)에서 순수 수경에 대한 연구 본격화
      • 1980년 독농가들에 의해 훈탄 수경재배
      • 192년도에 13.2ha 이었던 것이 5년 후인 196년에는 275.1ha로 약 20배로 면적이 증가
      • 작목별 양액재배 현황 ('97 농진청)

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        작목별 양액재배 현황 ('97 농진청)

        [표 작목별 양액재배 현황 ('97 농진청)]에대하 정보를 안내하는 표입니다.

        면적 및 농가수	고추	토마토	방울토마토	오이	상추	기타채소	장미	화훼류	계
        면적(ha)	24.9	75.2	46.0	36.4	15.8	15.3	56.7	4.8	275.1
        농가수(호)	94	265	154	154	77	66	136	22	968

        * 배지 종류별 양액재배 현황

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        작목별 양액재배 현황 ('97 농진청)

        [표 작목별 양액재배 현황 ('97 농진청)]에대하 정보를 안내하는 표입니다.

        면적 및 농가수	Perlite	암면	NFT	혼합배지	사경,역경	수기경	기타	계
        면적(ha)	118.3	84.5	11.5	21.4	1.8	16.3	21.2	275.1
        농가수(호)	457	233	71	76	12	65	54	968

  • 양액재배의 분류
  • • 외국의 분류법
    • Ellis 와 Swaney (1946) 수경재배, 사경재배, 역경재배
      Penningsfeld and Kurzmann (1965) 수경재배, 사경재배, 역경재배 +피트재배추가
    • Resh (1978)순수수경, 역경재배, 사경재배, 톱밥재배, 기타 수경재배(통재배, peat module method, culumn culture, bag culture)
      야마자키 (1982) 고형배지경, 순수수경, 부근식수경(浮根式水耕)
    • 사카키(1983) 분무경, 수경, 고형배지경
      Jensen and collins (1985) 비고형배지경, 고형배지경
      다카쿠라(1986) 인공배지경, 순수수경, 분무수경
    • 국내의 분류

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      국내의 분류

      국내의 양액재배 분류에대한 정보를 안내하고있는 표입니다.

      비고형배지	담액식수경(deep flow culture), 박막수경(nutritional film technigue), 분무수경(aeroculture, aeroponics)
      고형배지경	사경, 역경, 암면, perlite,cownut, 기타재배(훈탄,왕겨, 톱밥, 혼합)
      특수수경	식물공장, 우주공간재배

  • 양액재배와 토양재배의 비교
  • • 토양과 인공용토의 특성비교
    • 토양과 인공용토를 이용한 식물 영양학적 장단점 비교
    • 토양과 인공용토의 재배 관리적인 측면 비교
    • 재배면적, 재배환경, 식물생육 등을 비교하여 양액재배의 특징을 분석하면 이해가 쉬울 것 입니다.
  • 양액재배의 장소의 선택조건
  • 양액재배는 시설비가 많이 들고 시설을 설치하는데 다음의 사항들을 고려해야 한다.
  • • 기후 환경
    • • 일조량이 충분한 지역
      • 북쪽은 바람을 막을 수 있는곳
      • 바람이 강한 곳이나 적설량이 많은 곳은 피함
    • 토양 조건
    • • 수평이거나 수평을 만들기가 용이한 곳
      • 배수가 용이한곳
    • 용수
    • • 식물 1그루 당 1일 2ℓ 가량의 양질의 물 공급가능
      • 지하수 오염이 적은 곳
    • 사회적 환경
    • • 가스, 전화, 전기 등의 사용이 용이한 곳
      • 교통이 편리하고 도 소매가 인접한 곳
      • 노농력을 쉽게 구할 수 있는 곳
      • 단지화가 되어 있 는곳
      • 토지 가격이나 임차료가 적은 곳
  • 양액재배의 필요성
  • • 생산자 측면에서의 필요성
    • • 노동력 부족 및 인건비 증가로 인한 자동화의 필요성 대두
      • 인구 증가 및 공업화의 발달로 재배 변적이 감소함에 따라 생산성 증대가 필요
      • 재배 불가능 지역에서의 재배
      • 과학적 재배 욕구 증대
      • 생산 환경의 개선
      • 주년 생산에 의한 소득 증대
      • 여가 시간의 확보
    • 소비자 측면에서의 필요성
    • • 저공해, 고품질 생산물에 대한 욕구 증대
      • 주년 구매 욕구

양액재배의 기초가 되는 식물영양

• What elements must a plant absorb to live and grow?
  Can a plant grow we provided only with elements inorganic form (mineral salts)?
  Or do plant, like animals, require vitamins?
  If only minerals are required, then which ones and in what ammounts?
  How can we know when a plant is lacking some essential elements?
  How can we provide the limiting element to overcome its deficiency?
  What are the functions of these elements in plant.
• • 식물의 조성
  • 초본성 원예식물은 생체의 80∼95%가 수분으로 구성되어 있다. 식물체에서 수분 함량을 제외한 무게를 건물중(乾物重)이라고 하는데 건물중의 90∼95%는 C, H,O로 구성되어 있고 5∼10%는 무기염류로 구성되어 있다.
  • 추가설명
    이와 같이 식물체의 건물중에 포함된 각종 무기물 성분의 함량은 식물의 종류에 따라 다르고 같은 식물체의 같은 잎이라고 해도 어린 잎과 늙은 잎에 따라 차이가 있다. 다음은 Latshaw와 Miller가 옥수수의 성분을 조사한 표이다.
  • Table. Elemental analysis of whole maize shoot system and selected maize leaf.
    The shoot system included leaves, stem, cob, and grain

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    정보안내

    정보를 안내하는 표입니다.

    Element	Maize shoot (% of dry weight)	Maixe leaf (% of dry weight)
    Oxygen	44.4	-
    Carbon	43.6	-
    Hydrogen	6.2	-
    Nitrogen	1.5	3.2
    Potasssium	0.92	2.1
    Phosphorus	0.20	0.31
    Sulfur	0.17	0.17
    Calcium	0.23	0.52
    Magnesium	0.18	0.32
    Chlorine	0.14	-
    Silicon	1.2	-
    Sodium	-	-
    Iron	0.08	0.012
    Manganese	0.04	0.009
    Copper	-	0.0009
    Boron	-	0.0016
    Molybdenum	-	-
    Zinc	-	0.003
    Aluminum	0.89	-
    Undetermined	7.8	-

  • 필수 영양소
  • • 종류
    • 식물이 흡수하여 체내에서 발현되는 무기원소는 92개의 천연 원소 가운데 금(Au), 납(Pb), 수은(Hg), 비소(As)와 우라늄(u) 등 60여 가지의 원소가 발견되었다. 이러한 무기 영양분의
      생리작용은
    • • 세포의 원형질 및 세포막 형성 물질의 공급
      • 세포액의 삼투압 및 산도에 대한 영향
      • 세포액의 완충작용
      • 원형질의 수화도(水和度)에 대한 영향
      • 세포막의 투과성에 관여
      • 과다 성분의 과잉해
      • 원소 상호간의 길항작용
      • 생리작용의 촉매작용 등을 들수 있다.
    • 이와 같은 생리작용을 하는 데 있어 식물의 요구도에 따라 필수원소(essential element) 인지단지 유용한 원소(useful element)인지를 구별하게 된다. 어떤 원소가 특정 식물에 필수적인가를 결정하는 데에는 세 가지 기준이 있다.
    • • 그 원소가 존재하지 않으면 식물의 생활환 (life cycle)을 달성하지 못한다.
        (특정원소가 없으면 식물이 정상적으로 생활 할 수 없다).
      • 그 원소가 식물의 생육에 필수적이라면 그 자체가 식물체에 필수적인 어떤 분자 혹은 식물체 구성 성분의 일부일 때다 (예: N는 단백질, Mg는 엽록소의 구성요소 중의 하나이다).
      • 어떤 원소가 필수원소라면 직접 식물체내에서 작용해야 하며, 어떤 다른 원소의 공급을 보다 더 용이하게 하거나 다른 원소의 이용성을 증진시키기도 해야한다.
    • 배지내 영양소의 존재 형태
    • 일반적으로 영양소는 배양액 상태에서는 이온상태로 존재하지만 배지내에서는 첫째, 수용성 상태, 둘째 배지의 표면에 붙어서 치환될 수 있는 치환성 상태, 셋째로 유기 또는 무기물에 완전히 고정되어 있어서 이용할 수 없는 결합상태로 존재한다. 수용성 상태와 치환성 상태는 비교적 이동이 용이하나, 고정되어 있는 상태는 비이동성이다.
  • 영양소의 흡수
  • 식물의 양분의 흡수기관은 크게 잎과 뿌리로 나눌 수 있다. 잎은 주로 CO2, O2 로 존재한다. 수용성 상태와 치환성 상태는 비교적 이동이 용이하나, 고정되어 있는 및 물(또는 물에 녹아 있는 물질)을 흡수한다. 뿌리는 산소, 물, 그리고 무기염류 또는 물에 녹은 유기물을 흡수한다.
  • • 잎의 흡수
    • 잎에서 양분의 흡수는 기공(stoma)과 미세공(micropore)을 통해 이루어진다. CO2는 잎의 뒷면에 있는 기공(1㎟ 에 수 백개가 존재)으로 흡수되어 세포간극을 통해 엽록소에 도달해 동화작용에 사용된다. 미세공은 잎의 앞면과 뒷면에 골고루 존재하는데, 큐티쿨라(cuticular)층에 있는 미세공을 통해 물 또는 물에 녹은 물질이 통과되어 세포벽을 지나 세포액에 도달하게 된다.
    • 뿌리의 흡수
    • 뿌리는 식물을 지지할 뿐만 아니라 물과 양분을 흡수한다. 일반적으로 한 식물에 있어 뿌리털 전체의 길이는 10∼50㎞나 되어 뿌리의 표면적을 크게 넓히는 역할을 한다. 뿌리털의 생명은 2∼3일이며 계속해서 새로 형성된다. 토양에 있는 수용성 이온은 삼투압이나 모세관 현상에 의해 수동적으로 뿌리털로 흡수된다음, 외표피와 피층을 거쳐서 내피에 도달한다.
    • 이 과정에서 이온이 물관부에 이동할 수 있는 방법을 피층과 표피의 세포벽을 통해 이동 (아포를레스트 경로, apoplast) 하거나, 세포안의 원형질연락사(plasmodesmata)를 통하여 이동하기도 한다. (심플레스트 경로, symplast)내피 세포에는 카스파리대 (Casparian strip)라고 하는 세포벽과 세포벽의 사이가 목질화된 띠가 있다. 이 띠 때문에 내피를 통과할 때에는 자유공간으로 이동하지 못하고 원형질안으로 들어간 다음에 원형질 연락사를 통하여 이동하여 물관부로 온다. 그 다음에는 물관부를 통해 식물의 각 조직에 이동된다. (그림참조).
    • 양수분 흡수의 이론
    • 식물체 내로의 양분 흡수는 물, 유기물, 그리고 이온 등에 따라 각각 다른 기작에 의해 이루어진다.
    • • 물의 흡수
      • 식물체 내로의 물의 흡수는 세포벽이나 원형질막을 통해 이루어지는 수동적인 삼투현상에 의해 이루어진다. 이 현상은 생체막이 용매인 물분자를 통과시키고 용질은 통과시키지 않는 선택적 투과성막 (semipermeable membrane)으로 되어 있기 때문에 일어난다.
      • 유기질 분자의 흡수
      • 비전해질인 유기질 분자의 막 투과를 통한 흡수는 원형질막에 있는 아주 미세한 여과 구조를 통해 이루어진다. 즉 아주 작은 분자는 여과공을 통해 쉽게 통과되며 중간크기의 분자 (MW.500까지)는 수 개에 달하는 거대 여과공을 통해서만 흡수 될 수 있다. 그리고 아주 거대분자는 원칙적으로 흡수가 이루어지지 않는다. 다만 소수성인 거대 분자는 세포막의 지방에 결합했다가 흡수된다.
      • 이온의 흡수
      • 수동적 흡수- 체내의 대사작용과 전혀 상관없이 일어나는 흡수
      • 능동적 흡수- 체내 대사작용과 관련이 있는 흡수
      • 수동적 흡수(passive absorption)
      • · 확산설(diffusion theory)
      • · 집단류설(mass flow theory)
      • · 이온접촉치환설(ion contact exchange theory)
      • · 도난설(Donnan theory)
      • 능동적 흡수(active absorption)
      • · 운반체설(carrier theory)은 생체막내에 어떤 분자(운반체)가 있어 이것이 외부의 이온과 독특한 결합자리를 이용해 결합한 다음 세포질이 있는 내부로 이동하여 이온을 분리 시킴으로써 흡수가 이루어진다는 설
      • · 이온 펌프설(ion pump theory)은 생체막에 있는 ATP분해 효소에서 나온 H+이온이 생체밖으로 나감으로써 거기에 상응하는 양이온을 막을 통해 흡수한다. 반면에 ADP는 세포질에 들어가 수분과 결합하여 OH-농도를 증가시키게 되고, 이때 OH-는 음이온 운반체로 하여금 OH-과 치환할 수 있는 음이온을 선택적으로 흡수되게 된다. 이와같이 양이온과 음이온을 흡수하는 것이 이온 펌프설이다.
    • 영양소의 체내이동
    • 뿌리에서 흡수된 물과 영양소는 식물이 필요로 하는 잎 또는 다른 기관까지 이동하게 된다. 이동할 때의 속도는 주로 증산작용과의 강도에 달려 있는데 보통 하루에 0.5∼1m 이동한다. 이와같이 증산작용에 의해 상승하는 수분을 증산류(transpiration stream)라고 하며, 이러한 학설을 응집력설(cohesion tension theory)이라 한다. 증산작용이 약하거나 전혀 이루어지지 않을 때는 수분이 근압(root pressure)에 의해 통도조직 속으로 밀려 올라간다.
  • 영양소의 기능
  • • 다량원소
    • • 질 소(Nitrogen,N)

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        질 소(Nitrogen,N)

        다량원소 질소(Nitrogen,N)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 유사증상, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	산화환원작용
        흡 수	- 토양중에서 NO3-또는 NH4+의 형태로 뿌리를 통해 흡수된다. ※뿌리에 흡수된 NH4+는 전부 뿌리에서 amino acid로 동화되어 재분포되므로 체내에서는 거의 NO3-와 amid 또는 amino acid의 형태로 이동된다.
        결 핍	- 건물중의 3% 미만일 때 질소결핍현상이 나타남. - 질소가 부족하면 생장이 빈약하여 식물체가 작다. - 개화와 착화가 불량, 단백질 함량이 낮다. - 늙은 잎에서 증상 선 출현(질소가 부족하면 늙은 잎에서 어린 잎으로 재전류가 일어나므로 늙은 잎 끝에서 황화가 일어나 괴사함. - root/shoot 비 증가
        유사증상	- K, Mg 부족 → 늙은 잎에서 황화가 나타나지만 시기적으로 질소 결핍보다 빠르게 나타남.  - K 부족→ 잎가장자리가 괴사하거나 백색 반점이 출현
        과 잉	- 질소과다 증상은 건물중의 6%이상 함유될 때 나타남. 잎이 암녹색을 띔. - 성숙이 지연 - 조직이 연해서 바람들이 피해가 증가됨. - 조직이 연해서 저장성과 가공성이 떨어짐.

      • 인(Phosphorus, P)

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        인(Phosphorus, P)

        다량원소 인(Phosphorus, P)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	성숙과 꽃눈의 분화. 초기 뿌리 생장 촉진. 세포 분열 촉진
        흡 수	H2PO4-나 HPO4--로 흡수가 일어나나 H2PO4-의 흡수를 선호한다. ※ 이들의 존재는 토양 pH에 의하여 조절되는데 pH7이하에서는 H2PO4-가 pH7이상에서는 HPO4--가 많게 된다.
        결 핍	- 건물중의 0.3% 이하이면 결핍증상이 나타남. - 식물체내에서 재분배가 쉽게 일어나 오래된 잎에서 꽃이나 종자로 쉽게 이동됨. - 뿌리 발육과 출수가 불량. - 개화, 성숙이 지연. - 아마이트가 많아져 단백질 합성이 지연 - 늙은 잎에 엽록소가 많이 집적되어 암녹색이 됨. - 안토시아닌의 집적으로 잎, 줄기가 붉은색을 띔.  - 심하면 잎이 오글거리는 백화현상(chlorosis)이 나타나다가 고사함.
        과 잉	- 건물중의 1%이상이면 과다 증상이 출현. - 과잉중이 잘 나타나지 않음. - 뿌리 생장이 촉진(N과 반대현상). - 과다시 K, Fe, Zn, Cu와 길항작용  * pH 6∼7에서 최적 - 강산성에서 Fe, Al과 침전됨 - 알칼리성에서는 Ca와 침전됨

      • 칼륨 (Potassium, K)

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        칼륨 (Potassium, K)

        다량원소 칼륨 (Potassium, K)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	- 기공개폐 - 삼투압 조절 - 광합성 증대 및 전류 촉진 - 녹말과 단백질 합성에 필요한 효소의 활성화
        흡 수	K+
        결 핍	- 결핍농도는 건물주의 2.5% 이하 - 선단의 잎이 약간 위축되고 엽연부분이 황화 - 탄수화물 합성이 부족하게 됨. - 아마니트태가 많아 채소의 맛과 저장성 저하 - 팽압이 낮아지고 증산과 호흡이 빨라짐 → 서리와 가뭄에 약함.
        과 잉	- 과잉증은 건물중의 6%이상 일 때 출현 - 과실의 경우 착색불량 - 단맛이 떨어지고 표면이 거칠다. - N, Ca, Mg 등의 양이온 흡수를 방해

      • 칼슘 (Calcium, Ca)

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        칼슘 (Calcium, Ca)

        다량원소 칼슘 (Calcium, Ca)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	세포벽, 원형질막 구성성분
        흡 수	Ca++
        결 핍	- 결핍농도는 1% 이하 - 생장점 생육 불량 - 꽃가루 발아 장해 - 토마토, 피망 배꼽썩음병 - 상추, 샐러리, 양배추, 배추등의 속 썩음병 - 체내 이동이 잘 안됨 → 잎의 선단 부분 황백화된 후 갈변하여 고사
        과 잉	- 엽맥간 색이 옅어짐. - 심하면 갈색반점이 생김.

      • 마그네슘 (Magnesium, Mg)

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        마그네슘 (Magnesium, Mg)

        다량원소 마그네슘 (Magnesium, Mg)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	엽록소, 글루타민 합성 효소
        흡 수	Mg++
        결 핍	- 결핍농도는 건물주의 0.2% 이하이다. - 늙은 잎의 엽맥 사이에 황화 현상 - 탄수화물 감소, 아마이트 증가
        과 잉	- 과잉농도는 건물주의 2%이상 - 엽맥간 색이 옅어짐. - 심하면 갈색 반점이 생김

      • 황(Sulfur, S)

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        황(Sulfur, S)

        다량원소 황(Sulfur, S)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	단백질, 비타민, 향기, 매운맛 성분.
        흡 수	SO4--
        결 핍	- 결핍종도는 건물중의 0.2% 이하이다 - 체내에서 재분배가 되지 않음 → 어린 잎에서부터 증상 출현 - 단백질의 합성이 저하되고 비단백질 화합물의 증가 - 세포벽이 두꺼워지고 매운 맛 감소 - 엽맥색이 엽신보다 밝음 - 잎이 가늘고 생장 저하
        과 잉	과잉증은 거의 나타나지 않음

  • • 미량원소
    • • 철 (Iron, Fe)

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        철 (Iron, Fe)

        미량원소 철 (Iron, Fe)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	광합성, 호흡, 단백질 합성, 각종 효소 작용
        흡 수	Fe++, Fe+++(철은 뿌리에 존재하는 3가철 환원효소에 의해 Fe+++이 Fe++로 환원된 다음 흡수된다. 따라서 Fe+++보다는 Fe++을 더 효과적으로 흡수한다)
        결 핍	- 결핍 농도는 건물주의 50∼1,000ppm 이하. - 어린잎에 나타남. - 엽맥은 녹색, 엽맥사이는 황화 - 양액이 알칼리화 되거나 수온이 낮을 때 발생 - Mg과 같이 황화현상이 나타남.
        과 잉	인산의 이동을 방해

      • 망간 (Manganese, Mn)

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        망간 (Manganese, Mn)

        미량원소 망간 (Manganese, Mn)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	- 산화환원작용 (Mn++ ↔ Mn+++)을 통해 효소의 활성화에 관여. 이들 효소를 통해 탄소 동화 작용. - 단백질 대사 - 비타민 C 합성
        흡 수	Mn++ * 중금속인 Mn은 2, 3, 4 가로 존재하는데, 2가 이온만이 유용하다
        결 핍	- 결핍농도는 건물중의 40ppm 이하 - Mg처럼 엽맥간에 황화 - 쌍떡잎 식물 잎에 작은 황색 반점.
        과 잉	- 과잉농도는 500∼1,000ppm - 늙은 잎에 갈색 반점 - 엽록소 분포가 불균일

      • 아연 (Zine, Zn)

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        아연 (Zine, Zn)

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        기 능	트립토판 합성, 탄소동화 작용 (탈수소 효소의 활성)
        흡 수	Zn++(무기이온의 형태보다는 유기물에 결합되어 흡수된다.)
        결 핍	- 건물중 농도 30ppm이하 - 잎이 작고 가늘다. - 녹색부분과 황화된 부분이 뚜렷한 경계를 보이는 황백화 현상 - 토마토 뿌리털 생장 불량 - 체내 옥신이 생성이 안되어 줄기의 신장이 좋지 않다.
        과 잉	- 과잉농도 200∼400ppm - 잘 일어나지 않음

      • 구리 (Copper, Cu)

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        구리 (Copper, Cu)

        미량원소 구리 (Copper, Cu)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	-산화, 환원 효소의 활성 - 광합성의 전달전달계에 관여
        흡 수	Cu++
        결 핍	- 결핍농도는 건물중의 7ppm - 잎이 농녹색이며 비틀림
        과 잉	- 과잉농도는 100ppm - 뿌리에 집적되어 뿌리가 뭉뚱하고 짧아짐.

      • 몰리브덴(Molybdenum, Mo)

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        몰리브덴(Molybdenum, Mo)

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        기 능	- 철의 흡수와 전이를 돕는다. - 질소사(NO3-를 NO2-로 환원하는 반응을 촉매하는 nitdate reductase의 구성성분으로의 작용)
        흡 수	MoO4--
        결 핍	- 결핍농도(건물중) 0.3ppm 이하 - 엽연의 황화 - 잎의 기형화 - 개화결실 불량 - 부족시 질산태 집적
        과 잉	- 과잉농도는 건물중의 10ppm 이상

      • 붕소 (Boron, B)

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        붕소 (Boron, B)

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        기 능	- 당의 전이 - 생장조절제 합성 - 화분관의 신장
        흡 수	BO3---
        결 핍	- 결핍농도(건물중) 5∼30ppm 이하 - 황화된 후 괴사 - 생장점 괴사 - 줄기, 뿌리의 공동화
        과 잉	- 과잉종도(건물중) 50∼300ppm 이상 - 잎에 갈색반점 - 잎이 안쪽으로 말림

      • 염소(Chlorine, Cl)

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        염소(Chlorine, Cl)

        미량원소 염소(Chlorine, Cl)에 대한정보를 기능, 흡수, 결핍, 과잉 항목으로 나누어 안내하는 표입니다.

        기 능	- 광합성에서 H2O의 분해 촉진 - 친수성이 높아서 식물의 삼투압을 높이고 증산을 억제
        흡 수	Cl-
        결 핍	- 결핍농도(건물중) 100ppm 이하 - 어린 잎의 황화 - 식물 전체 위조 - 생장점과 뿌리의 생장 저하
        과 잉	- 과잉농도(건물중) 350ppm -뿌리가 상함 → 물질의 흡수 저해

    • 기타
    • • 규소 (Silicon, Si)
      • 규소는 화본과와 그 밖의 일부 식물에 필수적이다. 규소는 화본과 식물의 세포막을 튼튼하게 하고, 내도복성을 증가시키고, 증산을 억제하며, 충해나 도열병의 피해를 감소시키다. SiO4-4 형태로 흡수된다.
      • 나트륨(Sodium, Na)
      • 식물체내에는 Na+로 흡수되면 호염성 식물(사탕무, 시금치, 샐러리, 양배추)은 잎에 2.0∼3.5%가 포함되어 있다.

  배양액 (Nutrient Solution)

  • 배양액을 만들기 위해서 약간의 화학적인 지식과 용수, 이온의 흡수특성 및 비료등에 관한 지식이 필요하다 하겠다.
  • • 화학적인 개념
    • • 이온(ion)
      • • 이온
        • 원자는 양전하를 띤 양성자와 음전하를 띤 전자의 개수가 같은데, 전자를 잃거나 얻었을때 생긴 전기를 띤 원자나 원자단을 가르켜 이온이라고 한다. 전자를 잃을 경우에는 양전하를 띠어 양이온이 되고, 전자를 얻는 경우에는 음전하를 띠어 음이온이 된다. 이때 원자가 1개를 잃거나 얻는 전자의 개수에 따라 1가 이온 또는 2가 이온이라고 한다.
        • 원자량, 분자량, 당량
        • 원자량 : C의 질량을 12로 정하고 이를 기준으로 하여 정한 원자량의 상대적인 질량
        • 분자량 : 분자를 이루는 모든 원자량의 합
        • 당 량 : 한 원소의 원자량을 그 원소의 원자가로 나눈 것
        • 당량 = 원자량/원자가
      • 용액 (Solution)
      • 물에 물질이 녹아 있을 경우 이것을 용액이라 하고 녹아 있는 물질을 용질, 녹이는 역할을 하는 물을 용매라고 한다. 즉, 용액(소금물) = 용질(소금) + 용매(물)
      • • 농도(Concentration)
        • 용액내에 용질이 얼마나 녹아 있는가를 나타내는데에는 여러 가지 표시법이 있는데 이러한 표시법을 이해하기 위해서는 단위에 대한 접두어를 알아 두는 것이 편리하다 하겠다.
          Prefixes for unit in the international system

        • 아래 표는 좌우로 슬라이드해서 보실 수 있습니다.

          정보안내

          정보를 안내하는 표입니다.

          Pre fix	Symbol	Power
          tetra	T	1012
          giga	G	109
          mega	M	106
          kilo	K	103
          hecto	h	102
          deka	da	101
          deci	d	10-1
          centi	c	10-2
          milli	m	10-3
          micro	u	10 -6
          pico	p	10-12
          fento	f	10-15
          atto	a	10-18

      • 퍼센트 농도 (Percent Concentration) : 용액 100ｇ중에 녹아 있는 용질의 질량(ｇ)
        ％ 농도 = 용질의 질량/용액의 지량 100
      • 몰 농도 (Molarity) : 몰 농도는 용액의 1L당 용질의 몰수로 정의한다.
        몰농도 = 용질의 몰수/liter(L)용액 = molL-1
        *“M”은 리터당 몰수(moles per liter)의 약어
        * 몰 농도는 온도에 영향을 받는다.
      • 몰랄 농도 (Molarity) : 몰랄농도는 용매 1㎏당 용질의 몰수로 나타낸다.
        몰랄농도 = 용질의 몰수/용매 1㎏ = mol/㎏
        *질량의 비율을 내포하고 있어 온도에 영향을 받지 않는다.
      • 규정농도 (Normality, N) : 용액 1L중에 녹아 있는 용질의 당량수
        N = 용질의 당량수/용액의 부피(L) (단위 : e/L)
      • Part per million (ppm) : 100만분의 1이라는 뜻으로 용액 1ℓ중에 녹아 있는 용질의 ㎎수를 말한다.
        ppm = 용질의 질량(㎎)/용액의 부피(ℓ)
      • 예제} 질산칼슘 (Ca(NO3)2) 656.4ｇ이 물 4L에 녹아서 Ca(NO3)2용액 5L가 되었다고 가정하고 ％농도, 몰농도, 몰랄농도, 규정농도, ppm의 농도를 계산하면
        ① Ca(NO3)2의 분자량은 : 164.1g
        ② Ca 와 NO3 의 원자가는 : 각각 2 와 1
      • ％ 농도 : 656.4g/5000㎖ 100 = 13.1％
      • 몰농도 : 656.4g/164.1/5 = 0.8 M
        몰랄농도 : 656.4/164.1/4 = 1 mol
        규정농도 : 0.8 2 = 1.6 N
        (Ca(NO3)2의 1M의 분자량은 164.1이나 1N의 분자량은 164.1 1/2임)
        ppm : 656.4 103/5 = 131.280 ppm
      • • 전이온농도 및 전기 전도도(Electrical Conductivity, EC)
        • 전이온농도란 배양액 내에 존재하는 모든 이온 농도의 합을 일컬는다. 양액재배에서는 전이온농도를 실용적으로 측정이 용이한 전기전도도(EC)로 측정한다. 전기전도도란 전기를 통하는 정도를 말하며 단면적이 1㎠인 전극이 1㎝ 떨어져 있을 때 평행전극간에 채워져 있는 용액의 전기저항의 역수라고 정의된다. 전기전도도를 나타내 는 단위는 mho 이지만, 배양액의 전기전도도는 편의상 mmho/㎝ (millimho) ms/㎝(s : siemens), 또는 ds/m(미터법을 권장)로 표시한다. (단위만 다를 뿐 수치의 변동은 없다.) 이와 같은 전기전도도는이온의 이동성(K는 Na보다 이동성이 큼), 전하(2가 이온이 1가 이온보다 큼), 농도 및 온도에 비례한다. 용액의 온도 변화가 1℃당 전기전도도는 2％정도가 변하므로 측정시 용액의 온도를 명기하여야 한다. EC 로는 이온의 개별적인 농도를 알 수는 없으나 전체 농도를 추정할수 있는바 이온의 종류에 관계없이 이온의 농도가 높을수록 EC값은 크다. EC와 식물의 생육관계는 다음가 같다.

        • 아래 표는 좌우로 슬라이드해서 보실 수 있습니다.

          정보안내

          정보를 안내하는 표입니다.

          전기전도도(mmho/㎝)	식물의 생육상
          0 ∼ 2	모든 식물이 생육가능
          2 ∼ 4	염분에 예민한 식물은 생육불량
          4 ∼ 8	내염성 식물만 생육가능
          8 ∼ 16	대부분 작물이 생육불량
          16 ∼	생육불량

      • pH (Potential of Hydrogen) : 수소이온 농도의 역에 상용로그한 것이 pH이다.
        즉, pH = - log10[H+]로 정의 한다. 이를 변형하면 [H+] = 10-pH 이다.
        따라서 수소이온 농도에 10배의 차가 있으면 pH로도 1의 변화가 있게 된다.
      • 예) CO2의 포화수용액에서는 수소이온 농도가 1.3 X10-4 M이다. 이 용액의 pH는 ?
        [H3O] = 1.3 X10-4
        pH = -log[H3O+] = log[1.3 X 10-4]
        = -(log 1.3 + log10-4)
        = -(0.11-4)
        = 3.89
      • 예2) pH값이 4.5인 어떤 용액의 수소이온 농도를 계산하라.
        [H3O+] = 10-pH
        = 10-4.5
        = 100.5 X 10-5
        = 3.2 X 10-5
    • 용수
    • 양액재배에서는 식물 1주당 일 2ℓ의 양질의 물을 공급하여야 한다. 따라서 용수에 대하여 고려해야 할 사항은 수질과 수량이라 하겠다.
    • • 수질
      • 용수는 양액재배를 하기 전에 모든 원소에 대하여 조사를 하여야 한다. 용수에 포함된 각 이온의 양을 알면 염류장해나 비료의 절감효과도 얻을 수 있다. 일반적으로 용수에 철분이 많으면 Mn, P이 결핍되기 쉽고 Mn이 많으면 Fe이 결핍되기 쉽다. 또한 Na, Cl, SO4가 과다하게 함유되어 있으면 K, Ca, Mg등의 흡수를 저해한다. 용수에 수은, 납, 카드뮴, 크롬, 비소 등의 중금속이 있으면 식물의 생육 뿐만 아니라 인체에 해를 끼친다.
      • • 지하수
        • 우리나라 지하수에는 대부분 Ca나 Mg 이 많이 포함되어 있다. 이러한 칼슘과 마그네슘은 탄산염이나 황산염의 형태로 존재하는 것이 일반적이다. 황산이온(SO4--)은 필수적이나 탄산이온(HCO3-)은 저농도 (50ppm이하)에서는 식물에 해를 끼치지는 않으나 고농도에서는 pH가 높아져서 불용화되고 이온이 생긴다.
        • 수돗물
        • 수돗물을 정수하는 방법에는 침전-염소처리로 하는 방법과 입상활성탄이나 오존을 처리하는 방법이 있다. 이 중 국내에서는 침전-염소처리를 이용하고 있는데, 이는 염소가 용수에 0.4 ∼0.5ppm정도 존재하게 된다. 이러한 잔류염소는 티오황산나트륨(Na2 S2O3·5H2O)을 물 1 톤당 2.5g 첨가하면 pH 변동 없이 제거된다.
        • 염분이 있는 물 (Mg, Na, Cl)
        • Mg, Na와 Cl의 농도가 높으면 (Na 80ppm,염소 10㎖/ℓ,Mg 8㎖/ℓ) 식물의 생육에 장해 요인이 된다. 이러한 용액이 고농도로 존재하면 과잉해(Mg 2%, Cl 350ppm)가 나타나거나 배양액의 삼투압이 상승하여 뿌리의 흡수능력이 저하되고 생리장해가 나타난다. 이러한 물질들은 역삼투법을 이용하여 제거는 할 수 있으나 비용이 많이 든다.
        • 철분이 함유된 물
        • 용수 중에는 철분이 일반적으로 Fe(HCO3)2 형태로 용해되어 있으며 공기와 접하면 Fe(OH)3의 형태로 붉은색의 침전물이 생긴다. 이러한 철분을 제거하는 방법으로는 용수에 산소를 접촉시켜서 침전을 유도한 후 여과하는 방법이 있다.
        • 용수의 허용기준
        • 표. 유럽과 일본에서의 용수의 기준

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          유럽과 일본에서의 용수의 기준

          유럽과 일본에서의 용수의 기준정보를 지역, 유럽, 일본, EC(ms/cm), pH, 질소를 뺀 총염류함량으로 나누어 안내하는 표입니다.

          지 역	EC(ms/cm)	pH	질소를 뺀 총염류함량
          유 럽	0.3이하	5∼6.5	450ppm
          일 본	0.02∼0.04 이하	6.3∼7.0	520ppm이하

          * NO3-N은 60ppm이하(일본)

        • 표. 작물에 따른 용수내 원소 한계치

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          작물에 따른 용수내 원소 한계치

          작물에 따른 용수내 원소 한계치 정보를 항목, 단위, 식물의 내염성으로 나누어 안내하는 표입니다.

          항목	단위	식물의 내염성
          		매우약함	약함	중간	강함
          EC	㎲/㎝	400	800	1,000	1,500
          삼투압	bar	0.15	0.3	0.4	0.6
          총염류량	㎎/ℓ	250	500	750	1,000
          Cl	㎎/ℓ	50	100	200	300
          SO4	㎎/ℓ	100	200	250	300
          Na	㎎/ℓ	50	100	150	150
          경도		2	4	7	11
          Ca		1	3	5	9
          Fe	㎎/ℓ	1
          B	㎎/ℓ	0.5

          * Z 1me/ℓ는 28㎎ CaO/ℓ에 해당됨

      • 용수의 양
      • 양액재배시 용수의 양은 식물 1주당 2ℓ, 또는 ㎡당 6ℓ의 용수가 필요하다. 1ha라면 하루에 59.4톤의 용수를 공급할 수 있어야 한다.
    • 이온의 흡수특성
    • • 질소
      • 질소는 질산태 질소 (NO3-N)와 암모니아태 질소(NH4-N)의 형태로 식물이 흡수한다. 일반적으로 식물은 NO3-N을 선호하나 식물의 종류, 생육단계, 환경, 배지내 다른 이온의 농도에 따라서 달라진다. 암모니아태 질소는 식물에 흡수되면 곧 바로 생합성에 이용되어 영양생장이 바르게 일어나고 질산태 질소는 식물에 흡수된 후 환원이 되고 나서 생합성에 이용되므로 영양생장은 조금 늦어진다. 그러나 일반적으로 질산태 질소와 암모니아태 질소를 적당한 비율로 공급하는 것이 좋다. 이때 암모니아태 질소는 50%를 넘지 않는 것이 좋다.
      • NO3-N과 NH4-N의 비교
      • 질소를 NO3-으로만 줄 경우 나타나는 문제점
      • • NO3-는 KNO3나 Ca(NO3)2 의 형태로 공급 →NO3-의 농도를 변화시키면 Ca나 K의 농도도 변함
        • 배양약의 pH가 안정되지 않고 상승하기 쉽다.
        • 엽채류에는 잎에 NO3-가 축척될 가능성이 크다.
        • 염색이 담록색으로 되고, 파 등에서는 품질저하(잎이 꺽임)
      • NH4-만을 줄 경우
      • • 낮은 농도에서도 식물생육에 장해가 나타남
        • 뿌리 표면에 H+가 많이 축적됨
        • pH가 안정되지 않고 내려감
        • 온도가 높으면 과잉해가 나타나기 쉽다
      • NO3 와 NH4를 겸용해서 줄경우
      • • pH의 변화가 작다
        • 엽중의 NO3농도를 낮출 수 있다.
        • 엽색이 짙어진다.
      • 인산
      • 인산이온의 형태는 배양액의 pH에 따라서 H2PO4- 이온과 HPO4-2 이온이 서로 변화된다. 예를 들면 pH 5.0에서는 용액에 H2PO4-2 -만이 존재하고 pH 6.0에서는 인산의 9%가 HPO4-2 91%가 H2PO4-2 -로 존재한다. 이러한 현상은 pH가 높아지면 OH-이 많아지므로 H2PO4-2 -는 OH-와 반응하여 HPO4-2 로 되기 때문이다.
      • H2PO4-2 + OH-2 → HPO4-2 + H2O
      • 반면에 pH가 낮으면 H2PO4-가 많이 생기기 때문에 배양액 중 Ca, Fe, Mg, Zn, Cu의 농도를 높게 해도 침전이 생기지 않는다. 즉, CaHPO4나 Ca3(PO4)2가 생기지 않고 Ca(H2PO4)2가 생겨 침전이 생기지 않는다.
      • 철
      • 철은 중성이나 알칼리성에서는 난용성이나 산성에서는 용해도가 높다. 즉, pH가 높을 때 FeSO4·7H2O나 FeCl2·6H2O를 철원으로 양액에 공급하게 되면 침전이 생긴다. 따라서 넓은 범위의 pH에서도 안정적인 킬레이트의 형태로 철을 공급하는 것이 좋다.
      • 표. Chelate 의 종류

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        Chelate 의 종류

        Chelate 의 종류를 종류와 유효ph로 나누어 안내하는 표입니다.

        종 류	유효 pH
        Nitrilotriacetic acid (NTA)	1∼3
        Ethylene-diamine-tetra-acetic acid (EDTA)	1∼6
        Diethylene-triamine-pentaacetic acid (DTPA)	2∼7
        Ethylene-diamine-dihydroxyphenyl-acetic acid (EDDPA)	2∼9

    • 배양액에 사용하는 비료
    • 식물에 필요한 16가지의 필수 영양소 중 C, H, O는 공기나 물에 포함되어 있으므로 13가지 성분을 배양액 상태로 식물에 공급한다.
    • • 용해도
      • 용해란 물에 녹아 있는 비료의 최대 농도를 말한다. 즉 용해도가 낮다는 것은 물에 비료 등이 조금 밖에 녹지 않는다는 것을 뜻한다. 표. 비료의 용해도

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        정보안내

        정보를 안내하는 표입니다.

        화학식	분자량	용해도(g/L)
        KNO3	101	334
        KH2PO4	136.1	330
        MgSO4·7H2O	246.5	720
        Ca(NO3)2·4H2O	236	극대
        CaCl2·6H2O	219	극대
        K2SO4	174.3	118
        NH4H2PO4	115	330
        NH4NO3	80.1	902
        (NH4)2SO4	132.1	531
        NaH2PO4	120	극대
        Fe-EDTA	382.1	-
        H3BO3	61.8	51
        MnSO4·4H2O	23.1	720
        MnCl2·4H2O	197.9	632
        ZnCl2	136.3	1280
        ZnSO4·7H2O	287.6	546
        (NH4)2MoO4	196	-
        CuSO4·5H2O	250	-

      • 순도
      • 
      • 주성분 이외의 성분은 다른 비료와 화학반응을 일으켜 침전이 될 수 있거나 점토등과 같은 불활성 불순물이 섞여 있을 수 있다. 또한 순도가 낮으면 상대적으로 유해성분이 많이 포함될 수 있다. 따라서 양액재배에 이용하는 비료는 일반 토양에 사용하는 비료처럼 순도가 낮은 것은 사용하지 말아야 한다.
      • 배양액 조성의 조건
      • • 필수 무기 양분을 함유할 것
        • 뿌리에서 흡수가 용이한 이온 상태일 것
        • 식물에 필요한 양분의 총이온 농도가 적절한 것
        • 식물에 유해한 이온을 함유하지 않을것
        • 용액의 pH범위가 5.5-6.5범위게 있을것
        • 양분의 비율 및 pH 변화가 적을 것
        • 참고 : 배양액의 종류
        • · 대표적인 배양액의 종류
        • · 유럽에서 사용하고 있는 배양액
        • · 식물별 양액재배용 배양액 조성표
        • · 벨기에에서의 배양액 조성표
        • · 한국 원시액의 배양액 조성표
      • pH
      • • pH와 양분
        • 배양액의 pH는 5.5∼6.5가 좋다.
        • · pH 4.5 이하 : Ca, Mg, K 등과 같은 알칼리성 염류가 불용화
        • · pH 7 이상 : 철이 침전 (Fe(OH)3)
        • · pH 8 이상 : Mn, P, Zn, Cu 불용
        • · pH 4 이하나 9 이상일 경우 : 뿌리 세포의 세포막이 파괴도거나 세포액 중의 K+와 H+ 이 침출됨
        • * 토양에서 pH에 따른 무기성분의 용해도
        • 재배기간 중 pH의 변화
        • 배양액의 pH가 상승하는 이유는 음이온의 흡수가 왕성하기 때문이고 pH가 하강하는 경우는 양이온의 흡수가 왕성할 때 나타난다.
      • 예1) 배양액의 조성 및 농도가 작무이 흡수하는 조성 및 농도와 다를 경우 배양액의 pH 변화가 생긴다. 즉, 토마토, 가지, 피망, 상추 → 박과 채소에 비하여 NO3, P을 많이 흡수
      • 예2) 온도와 광도에 따라 pH가 변함
        적극적으로 흡수되는 이온 (N,P,K)은 고온, 고광도 일수록 흡수가 많아짐
        → pH가 높아지기 쉬움
        적극적으로 흡수되는 이온 (N,P,K)은 저온, 저광도 일수록 흡수가 적어짐
        → pH가 낮아짐
        * 소극적으로 흡수되는 이온(Ca, Mg)
      • 예3) 뿌리에서 배출되는 유기산, 아미노산, CO2(H2CO3) (호흡에 의해 방출) 등은 pH를 저하시킨다.
      • 예4) 질소원으로 NH4H2PO4, KNO3 대신에 NH4NO3, (NH4)2SO4, NH4Cl을 사용하면 pH가 낮이진다.
      • 예5) 영양생장기에는 NO3 흡수 왕성 → pH 상승
        과실비대기에는 K 흡수 왕성 → pH 하강
      • • pH 조절
        • pH를 높이는데는 KOH를 사용하고 pH를 낮추는데는 H2SO4 HNO3, H3PO4 사용한다.
        • · 황산 : 황산은 흡수 속도가 느리기 때문에 황산을 다량 사용하면 EC가 높아짐
        • · 인산 : 칼슘과 반응하여 침전을 일으키므로 다량시용은 삼간다.
        • · 질산 : 질소원으로 이용된다.
        • 배양액의 수명
        • 2개월 정도가 배양액의 실용적인 수명의 한계임.
      • 용존산소
      • 식물은 뿌리로부터 양수분을 흡수할 뿐만 아니라 산소를 흡수하여 호흡을 한다. 뿌리의 호흡은 뿌리의 생장과 양분 흡수에 사용되는데, 뿌리는 공기 중의 산소와 배양액에 녹아 있는 용존 산소를 흡수한다. 용존 산소 요구량은 고온기 일수록 높고 식물의 종류에 따라 다르다. 예를 들면 오이는 토마토 2배를 요구한다.
      • 표. 수온과 포화 용존 산소량

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        수온과 포화 용존 산소량

        수온과 포화 용존 산소량에 대한 정보를 온도(℃), mL/L, ppm으로 나누어 안내하는 표입니다.

        온도(℃)	mL/L	ppm
        1	9.96	14.2
        5	8.96	12.8
        10	7.91	11.3
        15	7.11	10.2
        20	6.42	9.2
        25	5.86	8.4
        30	5.34	7.6
        35	4.83	6.7

        * 1ppm은 약 0.7mL/L에 해당

      • 용존산소량이 부족해지면 P, K, Ca, Mn 등의 흡수가 저하되며, 에틸렌 생성량이 많아져서 뿌리가 고사하기도 한다.
      • 표. 용존 산소 부족에 따른 식물 반응

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        용존 산소 부족에 따른 식물 반응

        용존 산소 부족에 따른 식물 반응에 대한 정보를 용존산소량, 식물반응 으로 나누어 안내하는 표입니다.

        용 존 산 소 량	식 물 반 응
        5.3 ppm 이하	측근 발생이 억제
        1.5 ppm 이하	호흡 속도 감소
        0.5 ppm 이하	생장 정지

  양액재배 관련 설비 및 자동제어체계

  • • 양액재배 시설시 고려사항
    • • 양액의 누출이 없을 것
      • 설비의 안전
      • 수리 및 보수가 용이
      • 노동력을 적게 필요할 것
    • 양액재배 방식의 선택
    • • 작물 및 작형 고려
      • 재배장소 고려
      • 경제적 조건 고려
      • 판매전략 고려
      • 인건비 등 고려
    • 양액재배의 필요설비
    • • 베드
      • 배양액 탱크
      • 급배액 장치
      • 부대장치(여과, 공기주입)
      • 용수탱크
      • 제어장치
    • 온실
    • • 온실의 토양소독 : 토양표면을 가볍게 경운 후 전면에 2% 포르말린 살포
      • 수평정지
      • 수평정지 후 필름을 깐다.
    • 설비
    • • 베드(bed)
      • • 식물의지지
        • 뿌리의 보호
        • 양분, 물, 산소의 공급
        • 베드의 재료
        • · 콘크리트
        • · 나무
        • · 플라스틱 필름
        • · 시판제품
        • 베드의 구조
        • · 폭 120cm이내 × 깊이 20cm이내 × 길이 30m 이내
        • · 배액구 쪽을 낮게하여 배액이 잘 되도록 함
        • 베드의 높이
        • · 작업효율과 작업환경을 좋게하기 위하여 허리높이에서 작업을 할 수 있도록 설치
        • * 초장이 큰 것 : 베드를 낮게
        • * 초장이 작은 것 : 지면위에 높게 설치
      • 원수 탱크(Water Tank)
      • • 1-9ton/10a
        • 방수 모르타르 콘크리트 탱크나
        • 유색 FRP나 PE탱크
      • 배양액 탱크(Solution Tank)
      • 10ton 이상일 경우 철근콘크리트로 지하에 설치
      • 10ton 이하일 때 : FRP tank
      • * 지하에 설치시 지하수면이 낮고 배수가 잘되는 곳에 설치
      • 비료희석기(dilute liquid feed injector)
      • • 비료희석기 : 관수 시스템에 부착하여 농축 배양액을 관수하는 물에 자동으로 혼입, 희석시켜서 원하는 농도의 배양액을 공급하는 기구
        • 농축정도가 심하면 침전이 생길 수 있으므로 농축정도가 200배를 넘지 않는 것이 좋음.
        • 비료희석기 종류 : 정량식과 비율식이 있음
        • * 정량식 - 벤츄리형(Venturi type)인 진공흡입방식
        • * 비율식 - 주입식 방식(injector type)
      • 배양액의 온도 조절장치
      • • 배양액의 온도 16-18℃
      • 급배약장치
      • • 부식성이 강해야 함
        • 인체에 무해한 도금
        • 일반적으로 plastic 제품 많이 이용
        • 본관은 50mm 지관은 13mm정도
        • 배관은 병렬식으로 연결
      • 여과장치
      • • 100mesh의 filter
      • 공기주입장치
      • • 공기로 흡입하는 펌프
        • 에어 펌프
        • 배양액의 낙차를 이용
        • Venturi 현상이용
      • 살균장치
      • • UV lamp(20mJ/cm2) : 킬레이트철이 불활성화 됨
        • 가열살균(95℃에서 30초)
        • 여과 살균
        • 오존살균(750mV로 20분간) : 킬레이트철이 불활성화됨
        • 모래여과
    • 제어체계
    • 양액재배 제어체계는 양액재배 장치제어, 배양액제어, 기상환경제어로 나눌 수 있다. 제어에 관한 내용은 별도의 장에서 다루기로 한다.