수경재배 현장 관리 기술

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진주시농업기술센터

황 종 헌

조직의 변화를 주도하는

수경재배전문지도연구회

수경재배란수경재배란 ??

기초 수경 기술기초 수경 기술 (( 수질수질 ))


질의시간질의시간


차 례차 례

수경재배

현장관리

기술

수경재배란 ?

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조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회

수경재배 특징

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

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 2000 년에 한국수경재배연구회에서 모두 수경재배로 통일

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수경재배 분류

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

작 목생산지 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 수용수량 (1ha 온실에 50 톤 /1 일 ), 수질 , 수온 , 염류 종류 및 량

수질 : EC 0.5 이하 , pH 5.5∼7.0

시 설 비무리한 시설투자 지양 ( 여건에 알맞게 )

일부지역 투자비용이 생산비용에 못미침

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국내 수경재배 현황

재배 면적 (ha)1991(6ha), 1993(23),1995(34), 2000(680), 2008(800)

세계 7 위

작목별 (2008 년 )채소

파프리카 > 엽채류 > 토마토 > 방울토마토 > 딸기 > 상추 > 오이 >고추

화훼장미 > 국화 > 나리 > 분화류

지역별채소

경기 > 전남 > 경남 > 강원 > 충남 > 전북 > 경북

화훼경기 > 경남 > 전북 > 전남 > 제주 > 충남 > 경북

기초 수경재배 기술

( 수질 )

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수경재배 용수

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 (50 톤 /일 이내 )

원수 중 중탄산 (HCO3-) 이온량 매우 중요

중탄산이온을 무시하고 배양액 조제 시 재배 실패 사례 많음

배지 등의 pH 와 매우 밀접함

중탄산 농도가 200ppm 이상이면 다른 원수 사용

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수질

EC 와 이온함량 기준 수질 분류

급

수

전 기

전도도

(dS/m)

이 온 농 도 (ppm)

기 타Na ＋ Cl － SO4

2-

1

2

3

4

〈 0.5

0.5 -

1.0

1.0 -

1.5

〉 1.5

〈 30

30 -60

60 -90

〉 90

〈 50

50 -100

100 -150

〉 150

〈 100

100 -200

200 -300

〉 300

우 량 수

사용에 신중

기할것

내성있는 작물

사용

사용 불가

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수질

국내 양액재배 방법별 적정용수기준 ( 서울시립대 , 95)

구 분순수수경재배 (ppm) 고 형 배 지 경 (ppm)

A B A B C

pH EC(mS/cm)

Ca Mg Na Cl SO4

HCO3Fe Mn Zn B

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

50ppm 이하의 중탄산 (HCO3) 은 pH 완충작용이 있음

HCO3이온은 많을수록 pH 가 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

Na 이 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

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

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%)

EC 가 1 이면 , 총염류 농도는 700 ppm 정도

토양 EC

일반적으로 용수 EC 의 1.5 배정도

배지 표면으로부터의 증발과 증산에 의해 짙어짐

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pH

pH 가 적정범위를 벗어나면

양분의 유효도 저하

뿌리의 흡수능력 저하

pH 가 낮으면

Ca, Mg 부족

급액시스템 부식

침전으로 급액장해 발생

pH 가 높으면

침전 : Ca, P, S

흡수 저해 : 미량원소 (Fe, Cu, Mn, Zn)

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HCO3( 중탄산 이온 )

중탄산 특성탄산이나 중탄산이온은 배양액의 pH 상승중탄산이 적으면 pH 를 올리기 위해 탄산수소칼륨 첨가

알칼리성인 탄산과 중탄산 이온은 저농도이므로 일반적으로 문제가 안되나 100ppm 이상 시 교정 필요

지하수에서 CO2 와 HCO3-의 관계

중탄산의 pH 상승 원리HCO3

-＋ 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

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 Mn 과 인이 결핍되기 쉽고 Mn 이 많으면 철이 결핍되기 쉬움

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주요 요인별 수질 허용량

EC민감한 식물은 2dS/m 이하 , 중 정도 내성 작물은 4 이하 안전

pHCa, Mg, CO3, HCO3가 높지 않으면 6.0~8.0 허용

중탄산이온 3me/l (183ppm) 이하이며 50ppm 이 바람직함

Na 3me/l (69ppm) 이하

Cl3me/l (108ppm) 이하이면 두상관수 가능 , 4me/l까지는 뿌리대사 장해 무

붕소 1.5ppm 이상시 과잉장해 ( 식물에 따라 붕소 내성 다름 )

Fe, Mn1 ppm 이상이면 침전을 일으키는 문제 발생

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원수 수질 개선방법

용수용수의 EC 가 너무 높다면 EC 가 낮은 물과 혼합하여 공급빗물 사용 이 유리함

이온 제거

역삼투법 , 증류법 , 이온교환법 , 전기투석법

철분 여과

산소 접촉에 의한 침전과 모래필터 여과 병행철분을 제거하는 방법으로는 여과법과 용수에 공기를 불어넣는 폭기법이 있음

유기물 정화

모래필터 여과

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원수 수질개선 방법

중탄산의 중화pH 를 적절하게 유지하기 위해 용수의 HCO3

- 양을 측정

배양액의 pH 를 보정에 필요한 산의 양을 계산 후 배양액 조제인산 (H3PO4) 또는 질산으로 (HNO3) 중화

염산과 황산은 염류를 다량 함유하고 있기 때문에 사용 안함

20ppm 이하시 완충능이 없어서 pH 변화 심함

탄화수소칼륨 KHCO3으로 중화 : 물 1 톤 당 77g 첨가

중탄산 50ppm 으로 올라감

수돗물 잔류염소 제거2∼3 일 정도 정치후 사용티오황산나트륨 ( 하이포 , Na2S2O3) 중화 : 톤당 2.5g

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수질대처 방법

화 란 화 란

캐나다 스페인


( 배양액 조성 )

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이 온 (ion)

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 1 개당 잃거나 얻는 전자의 개수에 따라 1 가 이온 , 2 가 이온이라 하며 , 일반적으로 3가 이온까지 존재

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원자가 (valence)

어떤 원소의 원자 1 개와 결합한 수소원자의 개수

수소의 원자가는 ＋ 1 이라 정함

이온이 될 수 있는 원소의 원자가는 잃거나 얻은 전자수와 동일

분자를 이루는 원자의 원자가의 총합은 '0'

예시 )

물 (H2O) 에서 산소 1 개는 수소 2 개와 결합하므로 산소의

원자가는 － 2 가

CaO 에서 칼슘 1 개는 산소 1 개와 결합하고 , 산소의 원자가가 － 2 이므로 분자의 원자가 합이 0 이므로 칼슘의 원자가는 ＋ 2 가

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원자량 , 분자량 , 당량

원자량

탄소의 질량을 12 로 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

칼슘

원자량이 40.1 이고 , 원자가가 2 이므로 당량은 20.05 이다 .

질산이온 (NO3-)

이온량은 62 이고 , 이온가가 1 이므로 당량도 62 이다 .

질산칼슘 [Ca(NO3)2]

분자량은 164 이며 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-N 으로 표시되는데 이는 질산 형태의

질소 및 암모니아 형태의 질소를 나타내는 말

이 경우 성분은 모두 N 이므로 이들의 1 당량은 14 로 계산한다 .

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수경재배 관련 원소

원소 원소명 영명 원자량 원자가 당량 흡수 형태

CHO

탄소수소산소

carbonhydrogenoxygen

12 116

+4+1-2

-18

CO2

H2O

H2O, O2 등

NPKCaMgS

질소인칼륨칼슘

마그네슘황

nitrogenphosphoruspotassiumcalciummagnesiumsulfur

1431

39.140.124.332.1

+3+5+1+2+2+6

--

39.10

20.05

12.15-

NO3-, NH4

+

H2PO4-,

HPO42-

K+

Ca2+

Mg2+

SO42-

FeMnZnCuMoBCl

철망간아연구리몰리브덴붕소염소

ironmanganesezinccoppermolybdenumboronchlorine

55.954.965.463.595.910.835.5

+2,+3

+2 +2 +2 +6 +3 -1

- 27.4

532.7

031.7

5 - -

35.50

Fe2+, Fe3+

Mn2+

Zn2+

Cu2+

MoO42-

BO33-

Cl-

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용 액 (solution)

용액물에 물질이 녹아 있는 것

용액은 용질과 용매를 합한 것

용질 녹아 있는 물질

용매녹이는 역할을 하는 물

수용액용매가 물일 경우의 용액

그러므로 배양액은 수용액의 일종

수경재배에서는 용질로는 필수영양소의 무기염을 , 용매로는 물만을 사용

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농 도 (concentration)

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 80g 에 KNO3이 20g 녹아 있을 때의 KNO3의 % 농도는

25 이다 .

ppm(part per million)

용액 1 리터중에 녹아 있는 용질의 mg 수 (1/1,000,000)

ppm ( 단위：mg/L)= 용질의 질량 / 용액의 부피

예 ) KNO3이 101g 녹아 있는 용액 10 리터가 있을 때 이 용질의

농도를 ppm 으로 나타내면 10100ppm 이다 .

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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 ) KNO3 이 101g 녹아 있는 용액 10L 가 있을 때 이 용액의 몰농도는 0.1M

몰 (mol)

– 몰이란 아보가드로의 수 (6.02×1023 개 ) 만큼의 알갱이의 모임을 말하며 알갱이 종류에 따라 아래와 같이 구분» 원자 1몰：아보가드로의 수만큼의 원자＝ 1 그램 원자량» 분자 1몰：아보가드로의 수만큼의 분자＝ 1 그램 분자량» 이온 1몰：아보가드로의 수만큼의 이온＝ 1 그램 이온량

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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 1 일 경우에는 규정농도와 몰농도는 같음

– 원자가가 2 일 때에는 규정농도 값이 몰농도 값의 2 배

규정농도 (N) ＝ 몰농도 (M) × 원자가 ( 이온가 )

– 규정농도는 e/L 외에 me/L 로도 표기

– e 는 equivalent 의 약자로 당량수를 나타내며 1N 은 1e/L 와 같음 .

– 1me/L 는 규정농도의 1000 분의 1(10-3) 로 , 배양액 중의 영양소의 농도는 낮기 때문에 me/L 를 많이 사용

– 예 ) 용액 1L 에 KNO3 이 101g 녹아 있을 때에는 , 당량이

101g 이므로 1N 혹은 1e/L

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농도표시 및 환산 방법

배양액 이온농도 표시

ppm, mM(mmol), μM(μmol), me/L

ppm 은 배양액 1L 에 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 mM 이나 me/L 를 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

예제 ) 질산칼슘 656.4g 이 물 4L 에 녹아서 질산칼슘 용액 5L 인 경우 농도 계산

질산칼슘의 분자식은 Ca(NO3)2, 분자량은 164.1g, 칼슘과

질산 (NO3-) 의 원자가는 각각 2 와 1 이다 .

용액에 포함된 칼슘과 질산의 몰수는 각각 4 와 8 이다 . 또 질량은 각각 160.4 와 496g 이며 , 당량수는 각각 8 이다 .

물 1g 은 1mL 라고 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

전기전도도란

전기를 통하는 정도이며 배양액은 mmho/cm 나 dS/m 로 표시

전기전도도는 이온의 이동성 , 전하 (2 가 이온이 1 가 이온보다 큼 ), 농도 및 온도에 비례

용액의 전기전도도는 온도를 변화 1℃당 2% 정도가 변하므로 측정시의 용액의 온도를 명기 ( 보통 25℃ 를 기준 )

EC 로는 이온의 개별적인 농도를 알 수는 없으나 전체 농도를 아는 데는 편리하며 이온 농도가 높을수록 EC값이 큼

보통 1me/L 가 약 0.1dS/m

식물은 일반적으로 1∼2mmho/cm 의 범위에서 재배하며 이 이상시 위조 , 생육 억제 , 열과 등의 현상 발생

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pH(potential of hydrogen)

pH 란 수소이온 농도의 역에 상용 로그한 것

pH ＝－ log10 [H+]

수소이온이 많을수록 pH 는 낮으며 산성을 띔

pH 가 6 에서 5 로 '1' 만큼 낮아진 것은 수소이온이 '10

배 ' 많아진 것으로 pH 의 변화는 민감 함

수소이온이 많아진다는 것은 상대적으로 수산화이온이 감소한 것

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배양액 조성용 비료염

식물 필수 영양소 : 16 종10 대원소 : C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe

미량원소 (6 종 ) : B, Mn, Cu, Mo, Zn, Cl

수경재배용 영양소13 가지 영양소를 포함하는 비료 사용

C, H, O 는 공기나 물로부터 얻어짐

수경재배 배양액용 비료염 결정요인용해도

가격 및 순도

식물생육과의 관계

구입 및 조제의 용이성

원소간의 비율

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비료염 종류 ( 다량요소 )

비료기호 비료명분자량(g)

용해도(g/L)

함유 원소 특 징

KNO3 질산칼륨 101.1 334 K+, NO3-

KH2PO4 인산칼륨 136.1 330 K+, H2PO4- 고가

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- 난 용 성 ,

조정용

NH4H2PO4 일인산암모늄 115 330 NH4+, H2PO4

-

NH4NO3 질산암모늄 80.1 902 NH4+, NO3

- 질소 조정용

(NH4)2SO4 황산암모늄 132.1 531 NH4+, SO4

2- 조정용

NaH2PO4 일인산나트륨 120 극대 Na+, H2PO4- 인산 조정용

NH4Cl 염화암모늄 53.5 조정용

KOH 수산화칼륨 56.1 K+, OH- pH 조절용

H2SO4 황산 98 H+, SO42- pH 조절용

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비료염 종류 ( 미량요소 )

비료기호 비료명 분자량(g)

용해도(g/L)

함유 원소 특 징

FeEDTA 철이디티에이 382.1 Fe2+ 고가

H3BO3 붕산 61.8 51 BO33- 고가

MnSO4·4H2O 황산망간 223.1 720 Mn2+, SO42-

MnCl2·4H2O 염화망간 197.9 632 Mn2+, Cl- 염 소 공급용

ZnCl2 염화아연 136.3 1280 Zn2+, Cl- 염 소 공급용

ZnSO4·7H2O 황산아연 287.6 546 Zn2+, SO42-

(NH4)2MoO4 몰리브덴산암모늄 196 NH4+, MoO4

2-

CuSO4·5H2O 황산구리 250 Cu2+, SO42-

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조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회배 양 액 조 성

배양액명 KNO3NH4

H2PO4

Ca(NO3)24H2O

MgSO47H2O

KH2PO4

NH4NO3

(NH4)2SO4

원시표준액 606 115 944 492 - - -미나리액 404 76 354 123 - - -시금치액 303 76 472 246 - - -상추액 505 138 354 185 - - -쑥갓액 430 - 295 92 204 140 -

실파액 454 - 295 92 136 120 99풋고추액 707 115 472 246 - - -옹이액 707 76 590 246 - - -

토마토액 505 115 472 246 - - -

수박액 505 76 708 369 - - -가지액 606 115 354 246 92 7 -딸기액 286 - 354 123 - - -

공정육묘액 242 92 566 197 - - -산기오이액 606 115 826 492 - - -산기피망액 606 96 354 185 - - -

○ ○ 다량원소 다량원소 (g/(g/ 물물 11톤톤 ))

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조직의 변화를 주도하는 수경재배전문지도연구회배 양 액 조 성

배양액명 KNO3NH4

H2PO4

Ca(NO3)24H2O

MgSO47H2O KH2PO4 NH4NO3 (NH4)2SO4

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

○ ○ 미량원소 미량원소 (g/(g/ 물물 11톤톤 ))

철EDTA-Fe

붕산H3BO3

황산망간MnSO4 4H2O

황산아연ZnSO47H2

O

황산구리CuSO45H2

O

몰리브덴산나트륨 Na2MoO42H2O

15-25g 3 2 0.22 0.05 0.02

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농축 배양액 조제 순서 1

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 A 에는 KNO3,Ca(NO3)2·4H2O 와 FeEDTA 를

넣음

칼슘염을 황산염 혹은 인산염과 같이 녹이면 석고 (CaSO4) 나

일인산칼슘 [Ca(H2PO4)2] 이 생겨 침전

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농축 배양액 조제 순서 2

배양액 통 B 에는 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 조절적정 pH 보다 높으면 H2SO4 를 이용해 낮추고 , 낮으면 KOH

으로 높임

pH 가 높으면 Fe++, Mn++, PO4---, Ca++, Mg++ 등이 불용화

적정 pH 는 5.5∼6.5 이지만 작물에 맞추어 조절 , EC 도 측정하여 배양액 조제가 잘 되었는지 확인

44


배양액 농축액 분리의 원칙

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


( 배양액 관리 )

46


무기이온의 흡수와 pH

< 토양재배 : 적정범위 pH 6.2∼6.9> < 수경재배 : 적정범위 pH 5.6∼6.2>

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pH 와 양분 흡수

배양액의 pH

5.5∼6.5 가 적합하나 5.0∼7.0 의 범위까지 허용

pH 가 낮을 때에는 일반적으로 음이온의 흡수 좋음

pH 가 높을 때에는 양이온의 흡수 좋음

pH 가 4.5 이하로 떨어지면

Ca, Mg, K 등과 같은 알칼리성 염류 불용화

pH 가 7 이상일 때

철이 Fe(OH)3 로 침전되어 식물이 이용할 수 없음

pH 가 8 이상일 때

Mn 과 P 이 결핍

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근권 pH 의 영향

구 분 pH가 낮을 때 pH가 높을 때

흡수량

증가

철 , 망간 , 아연 ,

구리 몰리브덴

흡수량

감소

몰리브덴 , 칼슘 ,

마그네슘

철 , 망간 , 아연 ,

구리, 붕소

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pH 변화 모식도

50


재배 기간 중 pH 의 변화

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 pH 가 높아짐

저온 저광도일수록 흡수가 적어져서 pH 가 낮아짐

(NH4)2SO4, NH4Cl 과 같은 암모늄염을 다량 사용

암모늄을 다량 흡수하기 때문에 pH 가 낮아짐

pH 상승음이온의 흡수가 왕성하기 때문이고 , pH 하강은 양이온의 흡수가 왕성할 때 나타남

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기타 PH 변화

작물에 따른 변화

작물은 고유의 흡수 특성을 가짐

음이온보다 양이온을 많이 흡수하는 작물은 배양액의 PH 를 낮춤

생육 단계에 따른 변화

영양 생장기에는 질산태 질소의 흡수가 왕성하여 pH 가 오르며

과실비대기에는 칼륨의 흡수가 왕성하여 pH 가 내려감

배지에 따른 변화

고형배지경에서는 배지의 성질에 의해 pH 변화

암면은 알칼리성이며 , 피트는 산성을 나타내므로 배지에 따라 배양액의 pH 를 달리하여 조제하고 매일 측정 필요

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pH 조절

pH 를 높이는 비료염 : KOH

효과는 일시적이라서 단시일 내에 다시 하강하는 경우 많음

pH 가 계속 낮아지는 경우 , 용수로 빗물을 사용한 경우에는 수돗물이나 지하수를 사용

KHCO3 혹은 KOH 로 교정

pH 를 낮추는 비료염 : H2SO4, HNO3, H3PO4

황산은 흡수 속도가 느리므로 다량 사용시 황산이온이 축적되어 EC 가 높아지므로 다량 사용 주의

인산 그 자체에 의한 장해는 일어나기 어려운 반면 , 칼슘과 반응하여 침전되므로 인산 과용 주의

53


pH 조절

질산황산보다도 더욱 위험하므로 취급에 주의

질산은 자체가 질소원이므로 배양액에 칼슘이 많고 pH 가 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

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슬랩 PH 조절

슬랩의 pH 가 낮을 때

물이나 배양액으로 씻어내지 말 것

배양액의 NH4+ 함량을 줄임

필요 시 중탄산 첨가

슬랩의 pH 가 높을 때

물 또는 배양액으로 씻어내지 말 것

배양액 조성 시 NH4+ 함량을 높임

A, B 탱크에 산 함량을 높임

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주요 배지의 종류와 이화학적 특성

이화학성 pHEC

(dS/m)

공극률

(%)보수력 비 고

버미큘라이트

펄라이트

피트모스

입상암면

왕 겨

훈 탄

톱 밥

땅콩껍질

목 탄

6.55

7.03

3.87

8.50

7.33

7.71

6.17

6.19

7.83

0.10

0.03

0.09

0.05

0.29

0.14

0.05

0.61

0.15

81.1

78.8

88.9

91.9

82.4

80.7

83.2

70.3

87.6

100.1

196.6

777.6

820.0

154.3

232.6

307.1

184.7

115.6

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배지의 구비조건

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

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급액 관리

1 일 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 2 주 이상 급액 금지

가능한 2 주에 1 번정도 배지내 양액을 분석 후 이를 고려하여 배양액을 조성 공급

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배양액 관리

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 1 회 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

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배액율 (leaching requirement)

용수의 EC 에 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%

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암면 배양액 수분관리

일중 슬라브내 함수율

1 단계 : 급액 개시기 ~ 배액 개시기

2 단계 : 배액개시 ~ 급액 종료기

3 단계 : 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

61


암면 배양액 수분관리

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

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배양액 수분관리 (1 단계 )

양액을 공급한 후 배액이 시작되는 기간

슬랩내 함수율은 증가하며 EC 는 서서히 감소

EC 비율은 슬랩내 수분량에 따라 차이가 나며 슬라브가 건조할 때보다 수분이 많을 때 차이 적음

또한 이 기간에 배액이 너무 늦게 시작되면 EC 는 증가

일사량이 많으면 수분 증발량이 공급량보다 많기 때문에 일반적으로 첫 배액은 계절에 따라 차이가 있으나 10 시 전후 시작

드리퍼의 크기가 작은 것 (35㎖ /분 ) 이 큰 것 (75㎖ /분 )보다 양액을 효율적으로 슬랩내에 확산

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배액이 시작되는 시점으로부터 급액이 종료되는 기간

슬랩 EC 가 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 1 일 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 EC 를 낮추어 해결

슬랩가 너무 과습하면 1 회 공급량을 늘리고 (150㎖이상 ) ,

슬랩이 건조하면 적은 량을 자주 급액

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공급을 마치고 다음날 양액을 처음 공급하는 시점

배양액이 슬랩 확산되고 다음날 공급에 의해 염류가 배출 및 신선한 배양액의 흡수 준비

급액이 중단되면 슬랩내 EC 는 서서히 증가

급액의 종료시점을 너무 빨리 하면 계속된 증산작용으로 슬랩내 EC 는 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∼4 시간 이전에 실시

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배양액 EC 관리

슬랩내 EC 는 함수율에 따라 변함

양액이 공급 직전이 가장 높고 , 급액이 시작되면 서서히 낮아짐

광량이 많은 날에 급액량이 적으면 EC 가 다시 높아질 수도 있고 , 건조한 슬랩은 급액후 빠르게 EC 가 떨어짐

파프리카는 근권부 EC

하절기는 2.7∼3.0dS/m 내외 , 동절기는 3.0 으로 관리

고온시 배꼽썩이증상이 나타나기 쉬우므로 하절기에 EC 가 지나치게 높지 않도록 관리

작물의 생육 조절

EC 가 높으면 생식생장으로 , 낮으면 영양생장으로 유도

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배양액 EC 관리

슬랩내 EC 조사시간은 12∼15 시가 가장 적절한데 , 이는 슬랩 배액이 시작된 후 EC 가 내려감

측정은 슬랩내 위치에 따라 차이가 나므로 양액공급 구역당 10 개의 드리퍼 밑과 10 개의 중간지점에서 채취

슬랩내 EC 와 수분의 함량 , 배액량은 서로 밀접한 연관이 있어 공급 방법을 바꾼다면 다른 요소들도 변화 됨

슬랩내 EC 를 낮추기 위해 급액량을 늘리면 어느 정도 EC 를 낮추지만 슬랩내 함수량과 배액 역시 변화하여 예상치 못한 결과 발생

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배양액 공급 방법에 따른 슬라브 변화

구 분배지내 함수율 슬라브 EC 배액량

↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓( 첫 공급시간 )일찍늦게

+++

+++

+

( 마지막 공급시간 )일찍늦게

+++

+++

+

+

(1회 공급량 ( 공급시간 )) 증가감소

++

++

+

+++

+

( 공급횟수)증가감소

++

++

( 배양액총량 )증가감소

+++

+++

( 공급 EC)증가감소

++

++

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정식 준비

온실내 소독 : 포르말린 100 배액

퍼라이트 배지세척 및 소독

차아염소산 ( 칼슘 , 나트륨 ) 500 배액 60 분 이상 ,

바이오스팟

배지소독후 수차레 세척

무 파종으로 잔류염소 여부 확인

티오황산나트륨 ( 하이포 ) 용액 마지막 세척시 처리로 잔류염소 제거

급액기계 점검

A ,B 액 급액량 점검

급액부 및 급액라인 묽은질산 소독

근권온도 22~25℃ 정도 유지

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포습 ( 포수 )

배지에 충분한 물 먹이기 및 배양액 충전

정식 3 일전

급액 EC 보다 0.2 정도 높게 ( 대략 EC 1.5-2.0dS/m)

pH 5.5

70


근권 냉난방

난방장치는 여름철에는 지하수 순환에 의한 냉방 , 작물재배 후에는 열수순환에 의한 배지 소독 목적으로 이용

베드속에 엑셀파이프 또는 PE 파이프를 1~2줄 배치

난방시 배관의 온수 온도는 30~35 도로 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

질의 시간입니다질의 시간입니다 ..

진주시농업기술센터

황종헌

수경재배 현장 관리 기술

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