방통대 공무원 시험용 시설원예학 핵심 요점 요약 노트 5. 광환경

제5장 광환경

 

*주요용어 ·가소제 : 합성수지나 합성고무 등의 고체에 가소성을 부여하기 위하여 첨가하는 물질. 탄성과 강도를 조절하거나 성 형과 가공을 쉽게 하기 위하여 사용. ·대전성 : 물체가 전기를 띠는 성질. 마찰에 의해 생기며 수분 보유량이 적으면 잘 대전되는데, 오염물질이 쉽게 달 라붙음. ·엽면적지수 : 재배면적당 총 엽면적의 비율. 재배면적에 대하여 몇 배의 잎이 퍼져 있는가를 알 수 있음. ·휘도 : 광원의 단위면적당 밝기의 정도.

1.광환경과 작물생육
·광의 본질
-광선(빛) : 입자, 파동, 전자파.
-자연광(태양광) : 지상 도달 300nm~2,500nm, 세 가지 종류의 광선으로 구성.

380nm 이하	380~780nm	780nm 이상	400~700nm
자외선	가시광선(빛)	적외선(열선)	광합성유효파장(PAR)

 

-광합성유효광 : 청색광(449~488nm), 적색광(610~700nm).
·광량 또는 일사량
-단위시간당 단위면적이 받는 방사에너지(에너지단위로 표기).

·복사에너지량(광량)
-광광도(복사에너지 강도) : 한 특정 순간에 지구에 도달한 광량.
-광량 : 주어진 특정시간 동안 지구에 도달한 광량 또는 복사에너지량을 말한다(Joule/cm²(1Watt=1J/s)로 표시).

광질과 생육

파장(nm)		식물에 대한 작용
적외선부	1,000 이상	식물에 대하여 특별한 작용이 없고, 식물체에 흡수되면 열로 변한다.
	1,000~700	식물을 신장시키는 작용을 한다(800nm 이상 : 열선).
가시광선부	700~610(적색광)	광합성에 가장 유효하고 광주기성(일장효과)에도 유효하다.
	610~510	광합성에 그리 유효하지 않고, 형성작용도 떨어진다.
	510~400(청색광)	광합성에서 적외선부 다음으로 유효하고, 광주기성에서도 유효하다(색소발현 촉진).
자외선부	400~315	형성작용을 하며, 초장을 짧게 하고 엽육을 두껍게 만든다.
	315~280	식물에 유해하다.
	280 이하	식물을 죽인다.

-610~510nm : 녹색(490~550nm), 노란색(550nm~585nm), 오렌지색(585~640nm).
·광량과 생육
-광포화점 : 강광형-수박, 토마토, 토란/약광형-상추, 피망, 강낭콩.
-동화도 : 광합성률, 시간당 잎의 면적에서 CO₂를 소비하는 양.

-광량 부족 : 식물체가 연약해지며 도장하기 쉽고, 전반적으로 생육이 부진해진다. 지상부는 잎이 얇고 넓고 조직이 유연
해지며, 마디 사이가 길어지고, 낙화·낙과하기 쉽다. 지하부는 뿌리가 가늘어지고(무, 당근) 측근과 근모 발생이 감소한다.
·일장과 생육
-일장효과(photoperiodism, 광주율, 광주반응) : 개화, 기관의 분화나 발달에 작용.
-장일식물, 중성식물, 단일식물.
-가을배추(단일 : 엽구형성).
-가을무(장일 : 지상부 촉진, 지하부 불량)→생육 전기(단일), 생육 후기(장일).
-오이암꽃의 착생절위를 낮추고 꽃수가 증가(단일).
-딸기의 휴면 유도(단일).
-마늘의 구 비대(저온경과 후 장일조건).
2.시설 내 광환경 특성
·광질의 변화(피복자재의 광투과율)
-폴리에틸렌(PE)필름 : 자외선, 가시광선, 장파장의 투과율이 높다.
-자외선, 가시광선, 적외선 : PE＞EVA＞PVC.
-염화비닐(PVC) : 자외선 투과는 높으나 내구성 증진을 위해 자외선흡수제 등이 첨가되어 있는 경우 투과율이 크게 떨
어지며 장파장(3,000nm 이상)의 투과율은 PE보다는 낮고 유리보다는 높다.
-장파투과율 : PE＞EVA＞PVC(적외선은 열선이며 야간에 방사되어 방출)
-보온력 : PE＜EVA＜PVC…장파투과율이 높을수록 보온력이 떨어짐.
*EVA : 에틸렌 비닐 아세테이트, PVC : 염화비닐=폴리비닐클로라이드.
-일반유리 : 자외선 가운데 310nm 이하, 그리고 3,000nm 이상의 장파장은 거의 투과시키지 않으며 그 사이의 파장은
80~90% 정도 투과시킨다.
-유리섬유 강화 경질판은 유리와 거의 비슷한 투과성을 보이고 있다.
-자외선의 투과율이 낮은 유리온실이나 자외선흡수제가 첨가된 염화비닐하우스와 같은 시설 내에서는 작물은 도장하기
쉽고 가지의 경우 과실의 발육이 불량하고 착과와 착색이 잘 안 된다.

·광량의 감소
-골격재에 의한 차광 : 유리온실 20%, 대형온실 15%, 파이프하우스 5%, 에어하우스 0%.
-피복재의 흡수 반사 : 열선흡수제, 착색제 증가(피복재 자체가 광을 흡수하여 투과율 감소), 피복재의 표면에 먼지와 물
방욱 부착(흡수율이 높고 광 산란이 많음).
-피복재의 오염 부착 : 먼지(염화비닐 투광율 50~60% 감소), 물방울(플라스틱필름)→무적필름 개발, 수막하우스(철분).
-시설방향과 광투과율(단동) : 동서동＞남북동…동서동 : 광투과율 2배, 30% 조도 높음.
-일사량(단동) : 동서동＞남북동…남북동은 동서동의 47~68%.
·광분포의 불균일
-원인 : 골격재의 광 차단, 피복재의 입사각 차이.
-온실 광분포 균일성(연동형) : 남북동＞동서동.
-동서동의 연동형 시설에서는 북쪽 지붕을 투과하는 광선이 양적으로 감소하여 고정적으로 양광대가 형성됨.
·시설 내의 일장 조건…짧아짐.
-외면피복 : 피복시간-단일 조건.
-다중피복 : 피복시간-일장 단축.
3.시설 내 광환경의 개선
·투과 광량의 증대, 광의 효율적 이용.
-골격재 선택 : 가늘고 용적이 작은 철재형강, 파이프.
-가시광선투과율이 높은 피복재 선택 : 아크릴판＞유리＞플라스틱필름 순. 무적필름(물방울이 덜 맺혀 광투과율이 높음).
-피복재 세척 : 염화비닐-대전성, 먼지 부착, 표면 세척.
-시설의 방향 : 동서동(단동), 남북동(연동), 유리온실(남북동 : 여름 고온피해를 막음).
-반사광 이용 : 동서동 북측 벽면 반사판(알루미늄박) 설치.
-산광재 이용 : 산광피복재-우유빛유리, 유리섬유 강화된 아크릴파판.
-경종적 방법 : 내음성 관엽식물, 엽채류, 재식간격의 조절, 지주재배나 유인재배, 엽면적지수를 늘림(착과절위와 적심부
위를 높여서).
·반사광의 이용
-입사각이 35°일 때, 투과광이 74%이고, 반사광이 38%로서 전체 광량은 112%가 되어 노지보다 12% 정도 광량이
더 많다. 이용되는 반사판으로는 알루미늄박이 가장 적당하다.
-3/4식 유리온실에서 북쪽 벽면에 반사판을 3단으로 설치하고, 전동모터로 각도를 태양 고도에 맞추어 조절하거나 이동
식 시설처럼 시설 전체를 회전시키면 더 큰 효과를 나타낼 수 있다.
·인공광의 이용-보광&전조
-광합성과 생장촉진을 위한 보광 : 흐린 날 주간조명, 야간조명(광도 : 광보상점 이상, 2000~5000lux).
-일장을 조절하기 위한 전조(10~20lux) : 계절에 관계없이 개화가 가능하게 하는 인공조명을 전조라 한다. 장일조건 조
성. 단일식물의 개화 억제, 장일식물의 화성 촉진, 국화의 개화 억제, 딸기의 휴면 타파, 마늘의 인경 비대.
-전조재배를 위한 인공광원으로는 백열등이 많이 이용되고 있으며 100w백열등에 반사갓을 씌워 높이 150cm 반경
2.7m 정도에서 조사하면 10lux 이상의 조도를 얻을 수 있다.
·인공광의 도입-보광용
-백열등 : 적색광, 원적색광이 많고 자외선이 없다.
-형광등 : 백열등보다 발광효율이 4배, 수명이 10배, 광합성에 효과가 큰 적색광, 청색광이 많고, 적외선이 적어 식물체
온 상승이 없고, 도장의 위험이 적으며, 표면온도가 낮고 식물생장용으로 다양한 광질의 램프 선택이 가능하다.
-수은등 : 적색광, 원적외선이 적어 식물체를 도장시키지 않는다.
-메틸할라이드등 : 분광분포가 균형을 이루어 자연광과 유사하다.
-고압나트륨등 : 출력이 높고(수은등의 2배 효율), 광합성 효과가 높은 파장을 포함하고 있지만, 500nm 이하 청색광이
적어 이 등만으로 식물을 재배하면 도장하기 쉽다.

·인공광의 도입-발광다이오드
-발광다이오드 : 스펙트럼의 폭이 좁아 목적으로 하는 단색광만을 방출하여 광질을 쉽게 조절할 수 있다.
-LED(light emitting diode) : 단색광 방출-청색LED, 적색LED.
-장점 : 근접조사 가능, 광질 조절이 용이, 전구수명이 길고 소비전력이 적다.
-용도 : 완전제어형 식물공장, 고도환경제어형 작물재배.