Transcript 조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회 수경재배란?

수경재배 현장 관리 기술
진주시농업기술센터
황종헌
차
례
수경재배란?
수
경
재
배
현
장
관
리
기
술
기초 수경 기술(수질)
기초 수경 기술(수질)
기초 수경 기술(수질)
질의시간
수경재배란 ?
수경재배 특징
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
수경재배란
물이나 고형배지를 이용하여 작물의 뿌리를 지지하고 최적 농도의
배양액을 적량 공급하는 무토양 재배방식
장단점
장점 : 청정채소 , 연작장해 회피, 대량생산 , 생력화
단점 : 초기시설비, 기술 필요
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수경재배 용어해석
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
수경재배와 양액재배
광의의 해석으로 수경재배와 양액재배는 같은 의미
양액재배는 전체를 의미하며 그중 배지가 물일 떄 수경재배라
하나 영양소가 양액이기 때문에 양액재배에 속함
양액재배는 무토양재배(soilless culture), 수경재배(water culture,
hydroponics) 또는 용액재배(solution culture), 탱크농업(tank
farming), 또는 베드농업(bed farming) 등이 있으나 2000년에
한국수경재배연구회에서 모두 수경재배로 통일
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수경재배 분류
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비고형배지 수경
담액식 수경(deep flow culture)
박막 수경(nutritional film technigue)
분무 수경(aeroculture, aeroponics)
고형(인공)배지 수경
사경, 역경, 암면, 펄라이트, 코코넛야자껍질
기타(훈탄, 왕겨, 톱밥, 혼합)
기타 수경
성형용기 재배
식물 공장
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수경재배 필요조건
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작
목
생산지 및 출하지 여건에 부합되는 작목, 장기적 전망에 의한
작목선택(관리 노동력, 가격, 시설내용, 기술 등)
환
경
일조시간, 일장, 최대 최소 광량, 총 일사누적량, 최고 최저 온도,
주야간 온도변화, 습도, 풍속과 풍향, 강우량, 적설량 등
용
수
용수량(1ha 온실에 50톤/1일), 수질, 수온, 염류 종류 및 량
수질 : EC 0.5이하, pH 5.5∼7.0
시설비
무리한 시설투자 지양 (여건에 알맞게)
일부지역 투자비용이 생산비용에 못미침
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국내 수경재배 현황
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재배 면적(ha)
1991(6ha), 1993(23),1995(34), 2000(680), 2008(800)
세계 7위
작목별(2008년)
채소
파프리카>엽채류>토마토>방울토마토>딸기>상추>오이>고추
화훼
장미>국화>나리>분화류
지역별
채소
경기>전남>경남>강원>충남>전북>경북
화훼
경기>경남>전북>전남>제주>충남>경북
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기초 수경재배 기술
(수질)
수경재배 용수
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수경재배 전 수원 확보 및 수질 분석 후 시설 설치
원수 분석시 가능하면 무기물은 물론 중금속 등도 분석
수도물, 지표수 또는 하천수를 원수 사용 가능
암반관정수
암반가 반드시 수질이 좋은 것만은 아니며 퇴적암 지대의 경우
수질이 더 악화된 곳이 많음
무리한 개발 불필요
원수 수량은 생각보다 많이 사용되지 않음(50톤/일 이내)
원수 중 중탄산(HCO3-) 이온량 매우 중요
중탄산이온을 무시하고 배양액 조제 시 재배 실패 사례 많음
배지 등의 pH와 매우 밀접함
중탄산 농도가 200ppm 이상이면 다른 원수 사용
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수질
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EC와 이온함량 기준 수질 분류
급
수
전 기
이 온 농 도 (ppm)
전도도
기 타
(dS/m)
Na＋
Cl－
SO42-
1
〈 0.5
〈 30
〈 50
〈 100
2
0.5 - 1.0
30 -60
50 -100
100 -200
사용에 신중 기할것
3
1.0 - 1.5
60 -90
100 -150
200 -300
내성있는 작물 사용
4
〉1.5
〉90
〉150
〉300
우량수
사용 불가
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수질
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국내 양액재배 방법별 적정용수기준(서울시립대, 95)
구 분
pH
EC(mS/cm)
Ca
Mg
Na
Cl
SO4
HCO3
Fe
Mn
Zn
B
순수수경재배(ppm)
고 형 배 지 경 (ppm)
A
B
A
B
C
5.5-7.5
< 0.3
< 20
< 10
< 20
< 15
< 20
< 50
< 0.5
< 0.2
< 0.2
<0.05
5.0-8.0
< 0.5
< 60
< 20
< 30
< 30
< 40
< 100
< 1.0
< 0.6
< 0.5
< 0.1
6.0-7.5
< 0.2
< 20
<5
< 10
< 15
< 20
< 50
<0.03
< 0.2
<0.15
<0.05
5.0-8.0
< 0.5
< 40
< 15
< 30
< 30
< 40
< 100
< 0.5
< 0.6
< 0.5
< 0.1
5.0-8.0
< 0.5
< 80
< 30
< 60
< 50
< 60
< 200
< 1.0
< 1.0
< 1.0
< 0.7
* A : 시판되는 양액재배용 비료를 이용하는 경우
* B : 단비로 배양액 원액을 조성하는 경우
* C : 단비로 원액을 조성하고 양이온과 미량원소가 배지내에 집적되므로 재배중 수시 세척
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수질
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50ppm이하의 중탄산(HCO3)은 pH 완충작용이 있음
HCO3이온은 많을수록 pH가 높아짐
석회암지역은 탄산칼슘이나 탄산마그네슘이 많아 미량 원소
침전
모암이 바다인 퇴적암지대는 나트륨, 염소, 마그네슘, 염분
과다
염분이 과다하면 토마토는 Ca 흡수 저해, 딸기 고염도 피해
Na이 80ppm 이상인 용수를 사용하면 K 결핍 발생
용수의 철분은 Fe(HCO3)2 형태이나 공기와 접하면 붉은
Fe(OH)3의 형태로 침전으로 점적기가 막힘
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수질 구성 인자
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무기염류 : 단위 me/l, ppm(mg/l)
염류농도 : EC
산도 : pH
공기를 만나면 침전하는 물질 : Cu, Zn, Mn, Fe
양이온 : Ca, Mg, Na, NH4, K
음이온 : Cl, SO4, CO3(탄산 이온), HCO3, NO3, PO4, B
기타 이온 : F, Li
중금속
기타
기름종류, 농약, 병원균
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EC
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측정단위 : dS/m
EC 과다
뿌리의 수분 흡수력 저하로 생산성 감소
총염류 함량(total dissolved solids, TDS)
표시 : ppm 혹은 mg/l
EC * 640 or 700 (오차: 20%)
EC가 1이면, 총염류 농도는 700 ppm 정도
토양 EC
일반적으로 용수 EC의 1.5배정도
배지 표면으로부터의 증발과 증산에 의해 짙어짐
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pH
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pH가 적정범위를 벗어나면
양분의 유효도 저하
뿌리의 흡수능력 저하
pH가 낮으면
Ca, Mg 부족
급액시스템 부식
침전으로 급액장해 발생
pH가 높으면
침전 : Ca, P, S
흡수 저해 : 미량원소(Fe, Cu, Mn, Zn)
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HCO3(중탄산 이온)
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중탄산 특성
탄산이나 중탄산이온은 배양액의 pH 상승
중탄산이 적으면 pH를 올리기 위해 탄산수소칼륨 첨가
알칼리성인 탄산과 중탄산 이온은 저농도이므로 일반적으로
문제가 안되나 100ppm 이상 시 교정 필요
지하수에서 CO2와 HCO3-의 관계
중탄산의 pH 상승 원리
HCO3-＋H2O → OH-＋CO2＋H2O
중탄산은 용수를 알칼리성으로 만듬
산을 첨가하여 중화시켜야 함
중탄산이 많을수록 첨가되는 산의 양도 많아짐
산이 많이들어가면 배양액 조성이 달라짐
탄산칼슘과 탄산마그네슘은 침전으로 급액시스템 이상
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기타 이온
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염분(Na, CI)
고농도로 존재하면 배양액의 삼투압 상승으로 뿌리의 흡수 능력이 저하
다른 필수원소의 흡수를 저해
SO4
양이온을 침전시키나 고농도의 가능성이 낮음
용수에 Na, Cl, SO42-이 있으면 이들은 흡수가 잘 안 되므로 과잉이 되어 K,
Ca, Mg 등의 흡수를 저해
NH4, NO3, PO4, K
수질오염과 관계가 많고 생활하수, 축산폐수 등에 의한 오염
Fe, Mn
침전을 일으키고, 철분이 많으면 Mn과 인이 결핍되기 쉽고 Mn이 많으면
철이 결핍되기 쉬움
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주요 요인별 수질 허용량
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EC
민감한 식물은 2dS/m 이하, 중 정도 내성 작물은 4 이하 안전
pH
Ca, Mg, CO3, HCO3가 높지 않으면 6.0~8.0 허용
중탄산이온
3me/l (183ppm) 이하이며 50ppm 이 바람직함
Na
3me/l (69ppm) 이하
Cl
3me/l (108ppm) 이하이면 두상관수 가능,
4me/l까지는 뿌리대사 장해 무
붕소
1.5ppm 이상시 과잉장해(식물에 따라 붕소 내성 다름)
Fe, Mn
1 ppm 이상이면 침전을 일으키는 문제 발생
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원수 수질 개선방법
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용수
용수의 EC가 너무 높다면 EC가 낮은 물과 혼합하여 공급
빗물 사용 이 유리함
이온 제거
역삼투법, 증류법, 이온교환법, 전기투석법
철분 여과
산소 접촉에 의한 침전과 모래필터 여과 병행
철분을 제거하는 방법으로는 여과법과 용수에 공기를 불어넣는
폭기법이 있음
유기물 정화
모래필터 여과
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원수 수질개선 방법
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중탄산의 중화
pH를 적절하게 유지하기 위해 용수의 HCO3- 양을 측정
배양액의 pH를 보정에 필요한 산의 양을 계산 후 배양액 조제
인산(H3PO4) 또는 질산으로 (HNO3) 중화
염산과 황산은 염류를 다량 함유하고 있기 때문에 사용 안함
20ppm 이하시 완충능이 없어서 pH 변화 심함
탄화수소칼륨 KHCO3으로 중화 : 물1톤 당 77g 첨가
중탄산 50ppm으로 올라감
수돗물 잔류염소 제거
2∼3일 정도 정치후 사용
티오황산나트륨(하이포, Na2S2O3) 중화 : 톤당 2.5g
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수질대처 방법
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화 란
화 란
캐나다
스페인
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기초 수경재배 기술
(배양액 조성)
이 온(ion)
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원자는 양성자(양전하를 띤)와 전자(음전하를 띤)의 개수가
같음
전자를 잃거나 얻었을 때 생긴 전기를 띤 원자나 원자단을
가리켜 이온이라 함
전자를 잃을 경우에는 양전하를 띠어 양이온이 되고, 전자를
얻는 경우에는 음전하를 띠어 음이온이 됨
원자 1개당 잃거나 얻는 전자의 개수에 따라 1가 이온, 2가
이온이라 하며, 일반적으로 3가 이온까지 존재
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원자가(valence)
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어떤 원소의 원자 1개와 결합한 수소원자의 개수
수소의 원자가는 ＋1이라 정함
이온이 될 수 있는 원소의 원자가는 잃거나 얻은 전자수와
동일
분자를 이루는 원자의 원자가의 총합은 '0'
예시)
물(H2O)에서 산소 1개는 수소 2개와 결합하므로 산소의 원자가는
－2가
CaO에서 칼슘 1개는 산소 1개와 결합하고, 산소의 원자가가
－2이므로 분자의 원자가 합이 0이므로 칼슘의 원자가는 ＋2가
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원자량, 분자량, 당량
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원자량
탄소의 질량을 12로 정하고 이를 기준으로 하여 정한 원자량의
상대적 질량
분자량
분자를 이루는 모든 원자의 원자량의 합
예) H2O 분자량 = 수소 원자량 × 개수 ＋ 산소 원자량 × 개수
18
=
1
×
2 ＋
16
×
1
당량(equivalent)
한 원소의 원자량을 그 원소의 원자가로 나눈 것
당량 = 원자량 / 원자가
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당량 계산
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칼슘
원자량이 40.1이고, 원자가가 2이므로 당량은 20.05이다.
질산이온(NO3-)
이온량은 62이고, 이온가가 1이므로 당량도 62이다.
질산칼슘[Ca(NO3)2]
분자량은 164이며 이 중에는 칼슘이 40.1(2당량), 질산이온은
124(2당량)가 들어 있다. 즉, 같은 당량 수만큼 들어 있다.
질소(N)
질소는 NO3-N 또는 NH4-N으로 표시되는데 이는 질산 형태의
질소 및 암모니아 형태의 질소를 나타내는 말
이 경우 성분은 모두 N이므로 이들의 1당량은 14로 계산한다.
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수경재배 관련 원소
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원소
원소명
C
H
O
탄소
수소
산소
N
P
K
Ca
Mg
S
질소
인
칼륨
칼슘
마그네슘
황
Fe
Mn
Zn
Cu
Mo
B
Cl
철
망간
아연
구리
몰리브덴
붕소
염소
영명
원자량
원자가
당량
12
1
16
+4
+1
-2
1
8
nitrogen
phosphorus
potassium
calcium
magnesium
sulfur
14
31
39.1
40.1
24.3
32.1
+3
+5
+1
+2
+2
+6
39.10
20.05
12.15
-
NO3-, NH4+
H2PO4-, HPO42K+
Ca2+
Mg2+
SO42-
iron
manganese
zinc
copper
molybdenum
boron
chlorine
55.9
54.9
65.4
63.5
95.9
10.8
35.5
+2,+3
+2
+2
+2
+6
+3
-1
27.45
32.70
31.75
35.50
Fe2+, Fe3+
Mn2+
Zn2+
Cu2+
MoO42BO33Cl-
carbon
hydrogen
oxygen
흡수 형태
CO2
H2O
H2O, O2 등
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용 액(solution)
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용액
물에 물질이 녹아 있는 것
용액은 용질과 용매를 합한 것
용질
녹아 있는 물질
용매
녹이는 역할을 하는 물
수용액
용매가 물일 경우의 용액
그러므로 배양액은 수용액의 일종
수경재배에서는 용질로는 필수영양소의 무기염을, 용매로는
물만을 사용
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농 도(concentration)
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용액 내에 용질(배양액에서는 이온)이 얼마나 녹아 있는가를
나타내는 것을 농도라 하며 다음과 같은 표시법이 있음
퍼센트농도(percent concentration)
용액 100g 중에 녹아 있는 용질의 질량(g)
%농도 = 용질의 질량 / 용액의 질량 x 100
예) 물 80g에 KNO3이 20g 녹아 있을 때의 KNO3의 %농도는 25이다.
ppm(part per million)
용액 1리터중에 녹아 있는 용질의 mg수(1/1,000,000)
ppm (단위：mg/L)= 용질의 질량 / 용액의 부피
예) KNO3이 101g 녹아 있는 용액 10리터가 있을 때 이 용질의
농도를 ppm으로 나타내면 10100ppm이다.
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농 도(concentration)
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몰농도(M：molarity)
몰농도(M)란
– 용액 1L 중에 녹아 있는 용질의 몰수
M (mol/L, mM＝10-3M) = 용질의 몰수 / 용액의 부피(리터)
– 예) KNO3이 101g 녹아 있는 용액 10L가 있을 때 이 용액의
몰농도는 0.1M
몰(mol)
– 몰이란 아보가드로의 수(6.02×1023개) 만큼의 알갱이의
모임을 말하며 알갱이 종류에 따라 아래와 같이 구분
» 원자 1몰：아보가드로의 수만큼의 원자＝1그램 원자량
» 분자 1몰：아보가드로의 수만큼의 분자＝1그램 분자량
» 이온 1몰：아보가드로의 수만큼의 이온＝1그램 이온량
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농 도(concentration)
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규정농도(N：normality)
규정농도(N)란 용액 1L 중에 녹아 있는 용질의 당량 수
– N (단위：e/L) = 용질의 당량수 / 용액의 부피(리터)
용질의 원자가가 1일 경우에는 규정농도와 몰농도는 같음
– 원자가가 2일 때에는 규정농도 값이 몰농도 값의 2배
규정농도(N) ＝ 몰농도(M) × 원자가(이온가)
– 규정농도는 e/L 외에 me/L로도 표기
– e는 equivalent의 약자로 당량수를 나타내며 1N은 1e/L와 같음.
– 1me/L는 규정농도의 1000분의 1(10-3)로, 배양액 중의
영양소의 농도는 낮기 때문에 me/L를 많이 사용
– 예) 용액 1L에 KNO3이 101g 녹아 있을 때에는, 당량이 101g
이므로 1N 혹은 1e/L
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농도표시 및 환산 방법
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배양액 이온농도 표시
ppm, mM(mmol), μM(μmol), me/L
ppm은 배양액 1L에 들어가는 무게(mg)이므로, 배양액을 만들
때 비료의 무게를 재는 데 편리하나, 뿌리가 흡수하는 것은
이온이므로 원소간의 비율이나 개수 등에는 부적합
일반적으로 배양액 조성시 이온의 개수를 나타내는 mM이나
me/L를 사용하며, 미량 원소에는 ppm 사용
배양액 농도는 낮으므로 몰농도, 규정농도는 미사용
이온간 비율 고려 시 또는 P, Fe, B, Mn처럼 원자가가 변하는
것은 me/L 사용
전이온농도란 배양액 총이온 농도로 단위는 mg ion/L, mM
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농도표시 및 환산 방법
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예제) 질산칼슘 656.4g이 물 4L에 녹아서 질산칼슘 용액
5L인 경우 농도 계산
질산칼슘의 분자식은 Ca(NO3)2, 분자량은 164.1g, 칼슘과
질산(NO3-)의 원자가는 각각 2와 1이다.
용액에 포함된 칼슘과 질산의 몰수는 각각 4와 8이다. 또 질량은
각각 160.4와 496g이며, 당량수는 각각 8이다.
물 1g은 1mL라고 생각할 수 있으므로, 다음과 같이 질산칼슘에
대하여 여러 가지의 농도를 계산할 수 있다.
%농도：656.4 / (656.4＋4,000 )×100 ≒ 14.1%
몰농도：4(녹아 있는 몰농도) / 5(용액의 부피)＝ 0.8M
규정농도：8(당량수) / 5(용액의 부피) ＝ 1.6N
ppm：656.4(질산칼슘의 무게)×103/ 5(용액의 부피)＝131,280ppm
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전기전도도
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전기전도도란
전기를 통하는 정도이며 배양액은 mmho/cm나 dS/m로 표시
전기전도도는 이온의 이동성, 전하(2가 이온이 1가 이온보다
큼), 농도 및 온도에 비례
용액의 전기전도도는 온도를 변화 1℃당 2% 정도가 변하므로
측정시의 용액의 온도를 명기(보통 25℃를 기준)
EC로는 이온의 개별적인 농도를 알 수는 없으나 전체 농도를
아는 데는 편리하며 이온 농도가 높을수록 EC값이 큼
보통 1me/L가 약 0.1dS/m
식물은 일반적으로 1∼2mmho/cm의 범위에서 재배하며 이
이상시 위조, 생육 억제, 열과 등의 현상 발생
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pH(potential of hydrogen)
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pH란 수소이온 농도의 역에 상용 로그한 것
pH ＝ － log10 [H+]
수소이온이 많을수록 pH는 낮으며 산성을 띔
pH가 6에서 5로 '1' 만큼 낮아진 것은 수소이온이 '10배'
많아진 것으로 pH의 변화는 민감 함
수소이온이 많아진다는 것은 상대적으로 수산화이온이 감소한
것
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배양액 조성용 비료염
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식물 필수 영양소 : 16종
10대원소 : C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe
미량원소(6종) : B, Mn, Cu, Mo, Zn, Cl
수경재배용 영양소
13가지 영양소를 포함하는 비료 사용
C, H, O는 공기나 물로부터 얻어짐
수경재배 배양액용 비료염 결정요인
용해도
가격 및 순도
식물생육과의 관계
구입 및 조제의 용이성
원소간의 비율
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비료염 종류(다량요소)
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비료기호
비료명
분자량 용해도
(g)
(g/L)
함유 원소
특 징
KNO3
질산칼륨
101.1
334
K+, NO3-
KH2PO4
인산칼륨
136.1
330
K+, H2PO4-
MgSO4·7H2O
황산마그네슘
246.5
720
Mg2+, SO42-
Ca(NO3)2·4H2O
질산칼슘
236
극대
Ca2+, NO3-
CaCl2
염화칼슘
111
가용
K2SO4
황산칼륨
174.3
118
K+, SO42-
NH4H2PO4
일인산암모늄
115
330
NH4+, H2PO4-
NH4NO3
질산암모늄
80.1
902
NH4+, NO3-
질소 조정용
(NH4)2SO4
황산암모늄
132.1
531
NH4+, SO42-
조정용
NaH2PO4
일인산나트륨
120
극대
Na+, H2PO4-
인산 조정용
NH4Cl
염화암모늄
53.5
KOH
수산화칼륨
56.1
H2SO4
황산
98
고가
난용성,조정용
조정용
K+, OHH+, SO42-
pH 조절용
pH 조절용
38
비료염 종류(미량요소)
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
비료기호
비료명
FeEDTA
철이디티에이
H3BO3
붕산
MnSO4·4H2O
분자량(g)
용해도
(g/L)
382.1
함유 원소
특 징
Fe2+
고가
BO33-
고가
61.8
51
황산망간
223.1
720
Mn2+, SO42-
MnCl2·4H2O
염화망간
197.9
632
Mn2+, Cl-
염
공급용
소
ZnCl2
염화아연
136.3
1280
Zn2+, Cl-
염
공급용
소
ZnSO4·7H2O
황산아연
287.6
546
(NH4)2MoO4
몰리브덴산암모늄
196
NH4+, MoO42-
CuSO4·5H2O
황산구리
250
Cu2+, SO42-
Zn2+, SO42-
39
배양액조성
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
○ 다량원소
(g/물1톤)
배양액명
KNO3
NH4
H2PO4
Ca(NO3)24H2O
MgSO4
7H2O
KH2PO4
NH4NO3
(NH4)2SO4
원시표준액
미나리액
시금치액
상추액
쑥갓액
실파액
풋고추액
옹이액
토마토액
수박액
가지액
딸기액
공정육묘액
산기오이액
산기피망액
606
404
303
505
430
454
707
707
505
505
606
286
242
606
606
115
76
76
138
115
76
115
76
115
92
115
96
944
354
472
354
295
295
472
590
472
708
354
354
566
826
354
492
123
246
185
92
92
246
246
246
369
246
123
197
492
185
204
136
92
-
140
120
7
-
99
40
배양액조성
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배양액명
KNO3
NH4
H2PO4
Ca(NO3)2
4H2O
MgSO4
7H2O
산기토마토액
404
76
354
246
산기상추
404
57
236
123
산기수박
606
57
826
185
산기멜론
606
152
826
369
산기딸기
303
57
236
123
산기쑥갓
808
152
472
492
산기가지
707
115
354
246
산기순무
505
57
236
123
KH2PO4
NH4NO3
○ 미량원소
(NH4)2SO4
(g/물1톤)
철
EDTA-Fe
붕산
H3BO3
황산망간
MnSO4 4H2O
황산아연
ZnSO47H2O
황산구리
CuSO45H2O
몰리브덴산나트륨
Na2MoO42H2O
15-25g
3
2
0.22
0.05
0.02
41
농축 배양액 조제 순서 1
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
비료염 준비 후, 무게를 따로따로 정확하게 측정
비료 처방량은 순도가 100%이므로 순도 계산
조해성이 강한 질산칼슘등은 공기와 접촉하면 수분 흡수로
무게가 달라지므로 항상 밀봉 보관
탱크는 하나면 되지만 배양액 통은 최소 A, B 두 개 준비하고
소요량보다 10% 정도 적게 물을 넣어둠
배양액 통에 적량의 물을 넣고 비료를 한 종류씩 녹이고, 잘 안
녹으면 펌프를 이용 휘저어 주거나 온도를 올림
배양액 통 A에는 KNO3,Ca(NO3)2·4H2O와 FeEDTA를 넣음
칼슘염을 황산염 혹은 인산염과 같이 녹이면 석고(CaSO4)나
일인산칼슘[Ca(H2PO4)2]이 생겨 침전
42
농축 배양액 조제 순서 2
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배양액 통 B에는 나머지를 넣되 미량 원소를 녹인 후에 다량
원소를 녹여줌
질산칼륨은 두 가지 액에 나누어 녹이면 잘 녹는다.
녹이는 순서는 H3BO3, MnSO4·4H2O, KNO3, MgSO4·7H2O,
NH4H2PO4 순
순도가 낮은 비료 사용시 침전 발생
배양액 통에 다 녹인 후, 필요할 때마다 희석사용
배양액 pH 측정 후 산도 조절
적정 pH보다 높으면 H2SO4를 이용해 낮추고, 낮으면 KOH으로
높임
pH가 높으면 Fe++, Mn++, PO4---, Ca++, Mg++ 등이 불용화
적정 pH는 5.5∼6.5이지만 작물에 맞추어 조절, EC도
측정하여 배양액 조제가 잘 되었는지 확인
43
배양액 농축액 분리의 원칙
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
농축 배양액 제조시 반드시 두 개 이상의 탱크에 분리 제조
비료염의 침전(결합) 방지
A 탱크에는 칼슘과 철 비료를
B 탱크에는 인과 황이 함유된 비료를 넣어
칼슘과 인(Ca(H2PO4)2) 또는 칼슘과 황(CaSO4), 인산과 철의
결합 방지
이들은 한번 결합하면 다시금 용해가 안되므로 양액성분의
변화는 물론 점적관을 막아 정확한 급액 방해
특히 인산을 농축액에 직접 첨가할 경우 반드시 B 탱크에만
넣어야 함
44
기초 수경재배 기술
(배양액 관리)
무기이온의 흡수와 pH
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
<토양재배 : 적정범위 pH 6.2∼6.9> <수경재배 : 적정범위 pH 5.6∼6.2>
46
pH와 양분 흡수
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배양액의 pH
5.5∼6.5가 적합하나 5.0∼7.0의 범위까지 허용
pH가 낮을 때에는 일반적으로 음이온의 흡수 좋음
pH가 높을 때에는 양이온의 흡수 좋음
pH가 4.5 이하로 떨어지면
Ca, Mg, K 등과 같은 알칼리성 염류 불용화
pH가 7 이상일 때
철이 Fe(OH)3로 침전되어 식물이 이용할 수 없음
pH가 8 이상일 때
Mn과 P이 결핍
47
근권 pH의 영향
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
구
분
pH가 낮을 때
흡수량
철, 망간, 아연,
증가
구리
흡수량
몰리브덴, 칼슘,
감소
마그네슘
pH가 높을 때
몰리브덴
철, 망간, 아연, 구리,
붕소
48
pH변화 모식도
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
49
재배 기간 중 pH의 변화
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배양액의 조성 및 농도가 작물이 흡수하는 조성 및 농도와
다를 경우
영양소 흡수는 적극적 흡수(N,P,K)와 소극적 흡수(Ca,Mg)로
나눔
적극적으로 흡수되는 이온은 고온 고광도일수록 흡수가 많아서
pH가 높아짐
저온 저광도일수록 흡수가 적어져서 pH가 낮아짐
(NH4)2SO4, NH4Cl과 같은 암모늄염을 다량 사용
암모늄을 다량 흡수하기 때문에 pH가 낮아짐
pH 상승
음이온의 흡수가 왕성하기 때문이고, pH 하강은 양이온의 흡수가
왕성할 때 나타남
50
기타 PH변화
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
작물에 따른 변화
작물은 고유의 흡수 특성을 가짐
음이온보다 양이온을 많이 흡수하는 작물은 배양액의 PH를 낮춤
생육 단계에 따른 변화
영양 생장기에는 질산태 질소의 흡수가 왕성하여 pH가 오르며
과실비대기에는 칼륨의 흡수가 왕성하여 pH가 내려감
배지에 따른 변화
고형배지경에서는 배지의 성질에 의해 pH 변화
암면은 알칼리성이며, 피트는 산성을 나타내므로 배지에 따라
배양액의 pH를 달리하여 조제하고 매일 측정 필요
51
pH조절
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
pH를 높이는 비료염 : KOH
효과는 일시적이라서 단시일 내에 다시 하강하는 경우 많음
pH가 계속 낮아지는 경우, 용수로 빗물을 사용한 경우에는
수돗물이나 지하수를 사용
KHCO3 혹은 KOH로 교정
pH를 낮추는 비료염 : H2SO4, HNO3, H3PO4
황산은 흡수 속도가 느리므로 다량 사용시 황산이온이
축적되어 EC가 높아지므로 다량 사용 주의
인산 그 자체에 의한 장해는 일어나기 어려운 반면, 칼슘과
반응하여 침전되므로 인산 과용 주의
52
pH조절
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
질산
황산보다도 더욱 위험하므로 취급에 주의
질산은 자체가 질소원이므로 배양액에 칼슘이 많고 pH가 높으면
질산칼슘 대신에 질산을 시용하면 효과 좋음
황산암모늄(유안)
암모니아를 우선적으로 흡수하는 작물(상추, 딸기 등)에서는 적은
양으로 pH 저하 가능
베드에 황산(H2SO4 )이나 수산화칼리(KOH)등 필요량을
갑자기 섞으면 산알칼리에 의한 피해 발생
탱크에 조금씩 섞어줌
53
슬랩 PH 조절
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
슬랩의 pH가 낮을 때
물이나 배양액으로 씻어내지 말 것
배양액의 NH4+ 함량을 줄임
필요 시 중탄산 첨가
슬랩의 pH가 높을 때
물 또는 배양액으로 씻어내지 말 것
배양액 조성 시 NH4+ 함량을 높임
A, B 탱크에 산 함량을 높임
54
주요 배지의 종류와 이화학적 특성
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
EC
공극률
(dS/m)
(%)
이화학성
pH
버미큘라이트
6.55
0.10
81.1
100.1
펄라이트
7.03
0.03
78.8
196.6
피트모스
3.87
0.09
88.9
777.6
입상암면
8.50
0.05
91.9
820.0
왕
겨
7.33
0.29
82.4
154.3
훈
탄
7.71
0.14
80.7
232.6
톱
밥
6.17
0.05
83.2
307.1
땅콩껍질
6.19
0.61
70.3
184.7
목
7.83
0.15
87.6
115.6
탄
보수력
비
고
55
배지의 구비조건
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
무균 무영양 상태
동질의 재료를 매년 구입할 수 있어야 함
재현성과 내구성이 좋아 한번 설치로 수회 사용
이화학성이 양호
가볍고 다루기 쉬워야 함
값이 싸서 경제적 부담이 적어야 함
폐기가 쉬워야 하며 환경오염원이 되지 않을 것
56
급액 관리
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
1일 공급횟수는 광량 및 생육단계에 따라 결정
양액없이 맹물만을 공급하는 것은 절대로 금할 것
공급되는 양액성분의 양이 흡수되는 양보다 높아야 함
배지내 양액의 농도가 공급되는 양액의 농도보다 낮아지지
않도록 함
배지분석 후 이를 고려하여 보정하거나 작물의 결핍 등으로
인하여 새로 조성한 배양액은 2주 이상 급액 금지
가능한 2주에 1번정도 배지내 양액을 분석 후 이를 고려하여
배양액을 조성 공급
57
배양액 관리
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배양액의 공급 EC
작물의 생육단계, 계절, 광도에 따라 다르게 공급
어린시기, 맑은 날은 상대적으로 낮게,
흐린 날 등은 비교적 높게 양액 공급
배양액 공급량
암면 재배의 경우 1회 공급량을 약 100㎖를 기준
작물의 상태, 계절 배지내 함수량 등을 고려하여 가감
양액 적정공급 여부 확인용 점검구 구역별 설치
공급량, EC, pH 일일 점검
58
배액율(leaching requirement)
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
용수의 EC에 따라 배액률이 달라짐
건조한 곳 두상관수 배액률
= 용수의 EC / (목표 배지의 EC *5 - 용수의 EC)
예) 목표 EC=3.0, 용수의 EC=0.5 → 배액률=0.03=3%,
목표 EC=3.0, 용수의 EC=2 → 배액률=0.15=15%
점적관수 배액률(a)
= 용수의 EC/목표 배지의 EC*2
예) 목표 EC=3.0, 용수의 EC=0.5 → 배액률=0.08=8%,
목표 EC=3.0, 용수의 EC=2 → 배액률=0.33=33%
점적관수 배액률(b)
= 용수의 EC / 목표 배액 EC = 용수의 EC / 목표 포화배지 EC
예) 목표 배액의 EC=3.0, 용수의 EC=0.5 → 배액률=0.17=17%
59
암면 배양액 수분관리
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
일중 슬라브내 함수율
1단계 : 급액 개시기 ~ 배액 개시기
2단계 : 배액개시 ~ 급액 종료기
3단계 : 일몰 후 ~ 다음날 급액 개시기
슬랩 함수량
작물의 뿌리 발달과 생육에 큰 영향을 미침
슬랩 함수율이 높으면 영양생장, 낮으면 생식생장
적절한 함수량
일반적으로 광량이 높은 시기는 75%내외, 낮은 시기는 65%
내외 관리
60
암면 배양액 수분관리
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
작물의 생육 조절
하루중 슬랩내 함수량의 차이를 이용
일 함수율의 변화는 약 6∼8%가 적당
생식생장을 유도는 10%이상
영양생장 유도는 4%이하 유지
61
배양액 수분관리(1단계)
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
양액을 공급한 후 배액이 시작되는 기간
슬랩내 함수율은 증가하며 EC는 서서히 감소
EC 비율은 슬랩내 수분량에 따라 차이가 나며 슬라브가 건조할
때보다 수분이 많을 때 차이 적음
또한 이 기간에 배액이 너무 늦게 시작되면 EC는 증가
일사량이 많으면 수분 증발량이 공급량보다 많기 때문에
일반적으로 첫 배액은 계절에 따라 차이가 있으나 10시 전후 시작
드리퍼의 크기가 작은 것(35㎖/분)이 큰 것(75㎖/분)보다 양액을
효율적으로 슬랩내에 확산
62
배양액 수분관리(2단계)
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배액이 시작되는 시점으로부터 급액이 종료되는 기간
슬랩 EC가 높으면 낮 동안 급액에 의해 떨어지고 공급된 양액에
의해서 슬랩 양액 배출로 슬랩내는 공급액만 남음
일중 배액량이 많아지면 공급액 및 약간의 축적 염류 배출
슬랩내 효과적인 EC 교체를 위해서는 적어도 1일 1ℓ/㎡이상이며,
이상 배액될 때는 슬랩내 양액의 교환이 이루어짐
광량이 많을 때는 작물은 양분보다 수분을 더 많이 흡수하므로
슬랩내 다량의 염류 축적되며, 작물이 어린 경우 쉽게 나타나는데
배액량을 증가시키거나 공급 EC를 낮추어 해결
슬랩가 너무 과습하면 1회 공급량을 늘리고(150㎖이상) , 슬랩이
건조하면 적은 량을 자주 급액
63
배양액 수분관리(3단계)
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
공급을 마치고 다음날 양액을 처음 공급하는 시점
배양액이 슬랩 확산되고 다음날 공급에 의해 염류가 배출 및
신선한 배양액의 흡수 준비
급액이 중단되면 슬랩내 EC는 서서히 증가
급액의 종료시점을 너무 빨리 하면 계속된 증산작용으로 슬랩내
EC는 급격히 증가하고 함수량은 감소
급액 종료가 늦으면 슬라브가 과습하여 뿌리 발육 저해
광량을 고려 급액 종료시간을 정하고, 맑은 날일 경우 일몰 1∼2
시간 전, 담우천날은 3∼4시간 이전에 실시
64
배양액 EC관리
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
슬랩내 EC는 함수율에 따라 변함
양액이 공급 직전이 가장 높고, 급액이 시작되면 서서히 낮아짐
광량이 많은 날에 급액량이 적으면 EC가 다시 높아질 수도
있고, 건조한 슬랩은 급액후 빠르게 EC가 떨어짐
파프리카는 근권부 EC
하절기는 2.7∼3.0dS/m 내외, 동절기는 3.0으로 관리
고온시 배꼽썩이증상이 나타나기 쉬우므로 하절기에 EC가
지나치게 높지 않도록 관리
작물의 생육 조절
EC가 높으면 생식생장으로, 낮으면 영양생장으로 유도
65
배양액 EC관리
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
슬랩내 EC 조사시간은 12∼15시가 가장 적절한데, 이는 슬랩
배액이 시작된 후 EC가 내려감
측정은 슬랩내 위치에 따라 차이가 나므로 양액공급 구역당
10개의 드리퍼 밑과 10개의 중간지점에서 채취
슬랩내 EC와 수분의 함량, 배액량은 서로 밀접한 연관이 있어
공급 방법을 바꾼다면 다른 요소들도 변화 됨
슬랩내 EC를 낮추기 위해 급액량을 늘리면 어느 정도 EC를
낮추지만 슬랩내 함수량과 배액 역시 변화하여 예상치 못한
결과 발생
66
배양액 공급 방법에 따른 슬라브 변화
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
구
분
(첫 공급시간)
일찍
늦게
(마지막 공급시간)
일찍
늦게
(1회 공급량(공급시간))
증가
감소
배지내 함수율
↑
↓
슬라브 EC
↑
↓
↑
↓
+++
+++
+++
+
+
+++
+
++
+
+++
++
+
(공급횟수)
증가
감소
(배양액총량)
증가
감소
(공급EC)
증가
감소
배액량
++
++
+++
+++
++
++
67
정식 준비
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
온실내 소독 : 포르말린 100배액
퍼라이트 배지세척 및 소독
차아염소산(칼슘, 나트륨) 500배액 60분 이상, 바이오스팟
배지소독후 수차레 세척
무 파종으로 잔류염소 여부 확인
티오황산나트륨(하이포)용액 마지막 세척시 처리로 잔류염소
제거
급액기계 점검
A ,B액 급액량 점검
급액부 및 급액라인 묽은질산 소독
근권온도 22~25℃ 정도 유지
68
포습(포수)
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
배지에 충분한 물 먹이기 및 배양액 충전
정식 3일전
급액EC보다 0.2정도 높게(대략 EC 1.5-2.0dS/m)
pH 5.5
69
근권 냉난방
조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회
난방장치는 여름철에는 지하수 순환에 의한 냉방, 작물재배
후에는 열수순환에 의한 배지 소독 목적으로 이용
베드속에 엑셀파이프 또는 PE파이프를 1~2줄 배치
난방시 배관의 온수 온도는 30~35도로 조절
여름철 지하수와 직접연결하여 근권부 냉각
소독용으로 활용할때는 가급적 70~80℃가 되도록 할 것
온수보일러와 온수탱크를 설치 연결하여 가온 하고 배관은
온수 탱크에 양수펌프로 연결
70
질의 시간입니다.
진주시농업기술센터
황종헌