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ISSN : 1225-5009(Print)
ISSN : 2287-772X(Online)
Flower Research Journal Vol.22 No.3 pp.167-171
DOI : https://doi.org/10.11623/frj.2014.22.3.12

Effect of Supplemental Lighting on Temperature and Humidity in Greenhouse and the Growth of Cut Roses

O Hyeon Kwon1*, Won Hee Kim1, Su Young Lee1, Hye Jin Lee1, Kyeong Seong Cheon1, Wan Soon Kim2
1Floriculture Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, Suwon 441-440, Korea,
2Department of Environmental Horticulture, University of Seoul, Seoul 130-746, Korea
Corresponding Author : O Hyeon Kwon Tel: +82-31-229-6172 rkddnjseo01@korea.kr
April 10, 2014 May 6, 2014 September 25, 2014

Abstract

In domestic production of cut-flower roses, the lack of light and low temperature in winter time reduces the production and deteriorates the product quality. For this reason, 400W of high-pressure sodium were supplemented to ‘Charming Black’ and ‘Pinky Girl’ of cut-flower roses for 4 hours, 8 hours and 12 hours each after sunset. During supplemental lighting, the lighting intensity was about 35μmol • m−2 • s−1. When highpressure sodium was supplemented, the temperature inside of green house went up by 2 ~ 4 and humidity went down by 15 ~ 20%. The temperature rise and humidity drop caused by supplemental lighting of high-pressure sodium had an effect of suppressing downy mildew. The longer of time supplemental lighting, lowered the occurrence rate of downy mildew. The downy mildew in ‘Charming Black’ and ‘Pinky Girl’ was suppressed one hundred percent after staying in supplemental lighting treatment plot for more than 8 hours and 12 hours respectively. In cut-flower roses, longer supplemental lighting time after sunset, resulted higher flower production. The length of cut-flower got longer when the supplemental lighting was executed and there was significant difference by the time of supplemental lighting.


보광이 온실내 온습도와 절화장미의 생육에 미치는 영향

권 오현1*, 김 원희1, 이 수영1, 이 혜진1, 천 경성1, 김 완순2
1국립원예특작과학원 화훼과
2서울시립대학교 환경원예학과

초록


    서 언

    장미는 1000μmol • s−1• m−2 이상의 광포화점을 가지는 호광성 식물(Hand and Cockshull, 1979; Jiao et al. 1991; Baille et al. 1996) 이므로 광이 부족한 환경에서 는 엽록소의 생성이 저하되고 광합성량이 줄어들어 생육 이 저하된다(Eilam and Klein 1962). 따라서 광이 부족 한 환경에서는 인공광원을 이용하여 3,200 ~ 11,000Lux의 광을 조사한다. 장미의 보광에 사용되는 광원은 메탈할 라이드 등, 할로겐 등, 고압나트륨 등, 삼파장 등 등이 사용되고 있으며 각 등마다 광도나 파장이 다르다. 메탈 할라이드 등은 백색광으로 가시광선의 비율이 20~40% 정 도이며, 적외선 비율은 50 ~ 67% 정도이고 600nm 이하 의 단파장이 많다. 고압나트륨 등은 황백색 광이며 가시 광 비율이 27 ~ 30%이며, 적외선의 비율은 47 ~ 63%정도 이고, 550nm 이상의 장파장이 많다(Choi et al. 2008). 또한 고압나트륨등은 빛과 함께 70W 전구에서 평균 120℃의 열이 발생한다고 한다.

    보광처리는 광합성 효율을 증가시키고 생체중과 줄기 굵기 및 줄기의 충실도가 증가한다(Zieslin and Tsujita 1990; Bredmose 1993). 보광의 효과는 품종간 차이가 있 지만, 생장지의 발생 및 개화를 촉진하고, 블라인드를 감 소시켜평균 15% 정도의 증수효과가 보고되었다(Khui and George 1997; Lee et al. 2001; Sarkka and Christian 2003). 또한 보광시 광도가 높을수록 절화장, 경경, 화 고, 화폭 등이 증가한다(Lee et al. 2003). 국내에서는 32μmol • s−1• m−2의 광을 동계 일몰 후 4시간 보광 하였 을 때 생육이 좋았다고 보고되었으며(Choi et al. 2008), 500W 백열전구와 식물전용 형광등을 혼합하여 3,500Lux 조사하였을 때에는 하루 18시간의 일장보다 15시간 일 장에서 초장을 길게 하고 꽃잎 수를 증가시며 화색이 좋 아지고 개화소요일수가 단축되었다고 하였다(Chung et al. 2003).

    을 때 생육이 좋았다고 보고되었으며(Choi et al. 2008), 500W 백열전구와 식물전용 형광등을 혼합하여 3,500Lux 조사하였을 때에는 하루 18시간의 일장보다 15시간 일 장에서 초장을 길게 하고 꽃잎 수를 증가시며 화색이 좋 아지고 개화소요일수가 단축되었다고 하였다(Chung et al. 2003).

    재료 및 방법

    실험재료는 스탠다드 장미 품종 ‘챠밍블랙’(‘Charming Black’)과 스프레이 장미품종 ‘핑키걸’(‘Pinky Girl’)을 사 용하였다. 국립원예특작과학원 시험포장 비닐온실 330m2 에서 암면배지를 사용하여 양액재배를 하였고 양액은 아 이찌현에서 개발한 양액 처방(N 13, P 3.5, K 4.5, Ca 6.5, Mg 2.0, S 3.0me/L)을 사용하였다. 양액의 공급은 양액자동공급기(Agro 5000, pH and EC measurement system, Hangaram Agritech, Korea)를 이용해 일사량비 례제어 시스템을 이용하여 공급하였다

    2012년 1월 23일 날 주간 21cm 열간 20cm로 품종별 7주씩 3반복 정식하였다. 2012년 3월 21일에 1차 절곡 후, 2012년 5월 23일에 2차 절곡하였다. 보광처리는 고 압나트륨등(Philips, SON-T, 400W)을 기부로부터 1.5m 높이의 주간 2m, 열간 4m 간격으로 설치하여 2012년 10월 1일부터 35 ~ 40μmol s−1m−2을 일몰 후 6시부터 0 시간, 4시간, 8시간, 12시간을 처리하였다. 온실내 야간 최 저온도는 20℃를 유지하도록 관리하면서 온도와 습도의 측정은 Data logger(Model U12-012, Onset Computer Corporation, USA)를 이용하여 2012년 10월 17일에 배지 부근에서 측정하였다. 광합성 효율은 광합성 측정장치(Li- 6400, Li-Cor, USA)를 이용하여 절곡지 끝부분의 2번째 5매엽 잎을 대상으로 각각 3반복 측정하였다. 광합성 측정 장치를 이용하여 외부 광에 의한 광합성을 측정 할 때에 는 leaf chamber내의 온도 25℃, 습도 40 ~ 50%, 유입되는 공기 유량 250μmol • s−1, CO2 농도 400μmol CO2 • mol−1의 조건에서 광호흡 속도, 최대 광합성속도, 탄소고정효율(CO2 fixation efficiency)을 산출하였다(Kim 등, 2001; Kim과 Lee 2001).

    절화의 품질 및 수량은 2회의 절화주기에 걸쳐서 조 사하였으며, 1차는 2012년 10월 27일부터 2012년 10월 30일까지 총 생산량, 블라인드 발생률 및 노균병 발생률 을 조사하였다. 장미에 발생한 노균병 발생정도는 절화 한 장미의 전체줄기 중 노균병 피해 부위의 비율을 백 분율로 나타내어 표기하였다. 2차 조사는 2013년 4월 21 일부터 2013년 5월 6일까지 총 생산량과 절화장, 절화 중, 경경, 잎수 등 절화의 품질을 조사하였다.

    결과 및 고찰

    장미 생육 및 품질

    일몰 후 고압나트륨등 400W의 광원을 이용하여 절화 장미 ‘챠밍블랙’에 35 ~ 40μmol s−1m−2 보광 처리하였을 때 광합성 값은 1.6μmoL • m2 • s−1이었다. 보광을 실시하 지 않은 처리구의 광합성 값은 0.2μmoL • m2 • s−1로 보광 을 실시한 처리구보다 약 1.4μmoL • m2 • s−1 낮은 광합성 값을 나타내었다. ‘핑키걸’ 품종은 야간에 보광을 실시하 지 않았을 때 광합성 값은 0.8μmoL • m2 • s−1이었으며, 보 광을 실시한 처리구의 광합성 값은 1.6μmoL • m2 • s−1로 보광을 처리하지 않은 처리구보다 0.8μmoL • m2 • s−1 높 은 광합성 값을 나타내었다(Table 1).

    첫 번째 조사에서 생산량은 ‘챠밍블랙’, ‘핑키걸’ 두 품 종 모두 8시간의 보광 처리 구에서 가장 많았다(Table 2). 이는 12시간 보광 처리구에서는 낮 동안 절곡지의 잎에 서 합성된 동화전분이 야간의 이화작용을 통한 뿌리나 생 장지로의 탄수화물 전류와 축적이 원활하지 않아 생산량 을 감소시켰다고 판단된다. 하지만 Pettersen 등(2007)은 ‘Isabel’과 ‘Pernile’ 품종을 250μmoL • m2 • s−1의 약광에서 18시간과, 24시간의 일장으로 광을 조사하였을 24시간의 일 장에서 생산량이 많았으나 절화장이 감소하였다고 보고하 였다. 하지만 본 조사에서는 온실 내 주간의 광도가 약 1000μmoL • m2 • s−1까지 높았기 때문에 누적광량이 포화상 태에 이르렀다고 판단된다. 반면 저온과 낮은 광도에서 발 생하는 블라인드(Kamp, 1948; Zink, 1950)의 발생은 보광 에 의해 야간 온도 상승의 기간이 적은, 즉 보광시간이 짧 을수록 많았다. 노균병에 의한 절화생산에 미치는 피해를 조사하기 위한 절화품질조사는 노균병의 피해로 인해 시 행하지 못하여 광도에 따른 노균병의 피해정도는 별도의 추가 시험을 통하여 규명하여서 노균병을 극복할 수 있는 적절한 보광효과를 추후에 규명해야 할 것으로 판단된다.

    두 번째 조사에서도 생산량은 ‘챠밍블랙’, ‘핑키걸’ 두 품 종 모두 8시간 보광처리 구에서 가장 많았다(Table 2). 절 화장은 국내 양재동화훼공판장과 일본 수출시 주요 등급 을 구분하는 주요 요인인데, ‘챠밍블랙’, ‘핑키걸’ 두 품종 모두 보광을 한 처리구에서 절화장이 길어서 보광에 의한 국내외 수요에 충족시킬 수 있을 것으로 판단된다. ‘챠밍 블랙’ 품종은 4시간 보광 처리구에서 절화중이 가장 무거 웠으며, 보광시간이 길어지면 절화중이 감소하였다. 특히, 12시간의 보광처리구는 8시간 보광처리구보다 생산량과 절 화중이 줄어들었다(Table 3). ‘핑키걸’ 품종은 보광시간이 길어질수록 생산량이 증가하고 절화장, 절화중이 커졌으 나, 경경은 4시간 보광처리구에서 가장 컸으며 보광시간 이 길어질수록 줄기는 가늘어 졌다. 절화장미를 500W 백 열전구와 식물전용 형광등을 혼합하여 하루 12시간, 15 시간, 18시간의 일장으로 3,500Lux 조사하였을 때에는 15시간 일장에서 초장이 가장 길고 화수와 꽃잎수, 엽수 를 증가시며 화색이 좋아지고 개화소요일수가 단축되었 다고 하였다(Chung et al. 2003). 팔레놉시스 ‘만천홍, 스 위트오렌지’ 품종의 유묘의 개화에도 24시간의 일장보다 16시간의 일장에서 꽃 수가 많고 개화도 가장 빨랐다고 하며 ‘그레이스’ 품종은 8시간의 일장에서 꽃 수가 많고 개화가 빨랐다고 한다(Lee et al. 2012). 이는 야간의 이 화작용과 동화산물의 이동 및 분배에 적합한 환경이 식 물 종류나 품종에 따라서 다르기 때문이라고 판단된다. 잎 수는 ‘챠밍블랙’, ‘핑키걸’ 두 품종 모두 보광에 의 한 차이가 없었다.

    온실 내 환경의 변화

    일몰 후 보광 처리에 따른 온실내 기온 변화는 Fig. 1 과 같이 조사되었다. 보광을 실시하지 않은 처리구의 야 간 온도는 평균 20℃를 유지하였으나, 보광처리를 하였 을 때에는 2 ~ 3℃ 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 또 한 보광을 하지 않았을 때 온실 내 상대습도는 90 ~ 95% 를 유지하였으며, 보광 처리시에는 5 ~ 20% 낮은 75 ~ 85% 를 유지하였다. 보광을 실시하지 않은 처리 구에서 야간 의 20℃의 저온과 90% 이상의 다습한 환경은 장미의 노균병 발생의 원인이 되었다. 장미의 노균병 병원균인 Peronospora sparsa의 발아 최적온도는 18℃(Aegerter et al. 2003)로 균사체나 난포자 형태로 식물체 조직의 표면 이나 속에서 잠복하다가 저온 고습의 상태가 지속되면 장 미의 절곡 재배 시 습도가 가장 높은 뿌리와 줄기가 만 나는 기부부분의 잎 뒷면에서 포자낭을 형성하면서 노균 병을 발생시킨다(Baker 1953). 포자낭은 포자를 생성하고 포자가 공기를 통해 비산하여 신초의 끝부분으로 퍼져나 가면서 감염된 장미 잎을 낙엽시켜 피해를 입힌다(Fig. 2). Gómez 등(2005)은 절화장미의 품종별로 노균병이 발병 하는 최적의 감염 온도가 다르다고 보고하였으며 Aegerter 등(2003)은 노균병 포자의 발병 정도가 온도와 기간에 따 라 다르게 나타난다고 보고하였다. 본 실험에서는 보광을 하지 않은 처리 구에서 장미 ‘챠밍블랙’과 ‘핑키걸’ 품종 의 노균병 발생률은 각각 68.3%와 64.8%로 높은 발병 률을 보였으며, 4시간 보광 처리 구는 53.9%, 48.3%로 발생률이 감소하였다. 8시간 보광 처리하였을 때, ‘챠밍 블랙’ 품종은 노균병이 발생하지 않았으나 ‘핑키걸’ 품종 의 노균병 발생률은 20.0%였으며, 12시간보광 처리를 하 였을 때에는 노균병의 발생이 100% 억제되었다(Table. 4).

    따라서 고압나트륨등의 보광은 온실 내 온도를 높이 고 습도를 저하시켜 장미 노균병 발생 억제의 가능성 을 확인하였다. 또한 동계 일몰 후 400W 고압나트륨등 (35μmol • m−2 • s−1)의 보광은 절화장미의 품질을 향상시켰 으며, 일몰 후 18 : 00 시부터 8시간 이상 보광을 실시 하였을 때 생산량이 증가하였다. 하지만 생산량에 대한 정확한 조사를 위해 적산일사량을 계산하여 보광시간과 생산량과의 관계에 대한 조사가 이루어져야 할 것으로 판 단된다.

    초 록

    국내에서 절화장미의 생산에 있어서, 겨울철 부족한 광 량과 저온은 생산량을 감소시키고 품질을 저하시킨다. 이 에 일몰 후 고압나트륨등을 보광하여 생산량을 증가하고 품질을 향상하기 위해 시험을 수행하였다. 절화장미 ‘챠 밍블랙’, ‘핑키걸’ 품종을 사용하였으며 400W의 고압나 트룸등을 이용해 35μmol • m−2 • s−1의 광을 일몰 후 18시 부터 4시간, 8시간, 12시간을 보광하였다. 고압나트륨등 을 보광 하였을 때 온실내의 온도는 2 ~ 4℃가 상승하였 고, 습도는 15 ~ 20%가 하락하였다. 고압나트륨 보광에 의 한 온도의 상승과 습도의 하락은 절화장미 재배에서 노 균병 발생을 억제하는 효과가 있었다. 보광시간이 길어 질수록 절화장미의 노균병 발생율이 감소하였다. ‘챠밍블 랙’은 8시간 이상의 보광처리구에서, ‘핑키걸’은 12시간 보광 시 노균병이 100% 억제되었다. 절화장미에서 일몰 후 보광시간이 길어질수록 블라인드의 발생률은 감소하 였으나 생산량은 8시간 보광을 실시한 처리구에서 가장 많았다. 절화장미의 절화장은 보광을 실시하였을 때 길 어졌으며, 보광시간별 유의한 차이는 없었다.

    추가주요어:

    장미 재배종, 보광, 노균병, 온실, 광합성

    Figure

    FRJ-22-167_F1.gif

    Changes on temperature and humidity in greenhouse by treatments.

    FRJ-22-167_F2.gif

    Symptom of downy mildew on cut rose. A: stem; B: leaves; C: sporangiophores and sporangia on the back of leaf. × 200; D: sporangiophores and sporangia on the back of leaf. Bars indicate 100 μm.

    Table

    Photosynthetic characteristics calculated from the photosynthesis curves according to light and intercellular CO2 concentration in Rosa hybrida cv. Charming Black, and cv. Pinky Girl.

    zAt 21 o’clock in greenhouse.

    Yields according to supplemental lighting times of cut rose ‘Charming Black’ and ‘Pinky Girl’.

    yMean separation within columns by Duncan’s multiple range test, P = 0.05 (n = 7).

    Growth response according to supplemental lighting times of cut rose ‘Charming Black’ and ‘Pink Girl’.

    zMean separation within columns by Duncan’s multiple range test, p = 0.05 (n = 21).

    High pressure sodium light irradiation due to the hourly rate of downy mildew.

    zMean separation within columns by Duncan’s multiple range test, p = 0.05 (n = 5).
    *The incidence of downy mildew in cut rose (%): Damage the stem length/Total stem length × 100.

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