게시 2019-02-22

차세대 재배법이란?

차세대 재배(NGG)는 지난 10년간 네덜란드에서 탄생한 새로운 형태의 환경 제어 생산시스템 입니다. NGG의 주요 목적은 온실 속 환경 개선과 에너지 비용 절감을 통해 식물의 성장을 최적화하는 것입니다.

NGG의 출발점은 성장 환경과 관련된 식물의 자연적인 행동이며, 3가지 주요 핵심을 추구하는 온실에 적용되는 기술혁신을 말합니다.

  • 에너지 균형
  • 수분 균형
  • 균형의 단순화

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또한 NGG는 시행착오 보다는 지식과 경험을 바탕으로 한 미래 혁신의 도구를 제공합니다.

모든 것은 광합성과 관련이 있습니다.

광합성은 식물의 성장을 최적화하기 위한 출발점입니다. 광합성 과정에서 CO2와 물은 광화학적으로 동화되거나 당과 산소로 바뀝니다. 이러한 동화는 성장을 위한 구성 요소이며 식물 내부의 생화학 공정을 계속 가동시키기 위한 에너지를 제공합니다. 그러므로 이상적인 성장을 위한 첫 단계는 동화의 최적 생산입니다. 또한 태양 또는 인공 조명에서 사용할 수 있는 최대 PAR(광합성유효광) 조명을 사용할 수 있습니다.

물론 한계가 있습니다. 각 종류의 식물은 광합성과 증발의 최대 용량을 가지고 있습니다. 식물에서 대량의 PAR 광선을 처리하거나 증발을 더 많이 하도록 강제하는 것은 농작물에 피해를 입힐 수 있습니다. 그러나, 많은 유형의 식물에서는 높은 방사선 조건에서 높은 습도 수준을 유지함으로써 광합성의 용량이 일반적으로 가정되는 것보다 훨씬 높은 수준으로 증가할 수 있다는 것이 입증되었다.

에너지 균형

에너지 균형은 식물에 들어오고 나가는 에너지의 흐름 사이의 균형입니다. 식물은 열을 생산할 수 있는 능력이 없기 때문에 에너지 균형은 입력과 출력의 외부 에너지원으로 구성됩니다. 예시:

에너지 공급: 복사, 인공 원예 조명, 난방 파이프, 따뜻한 공기를 온실에서 잎으로 이동시켜 대류.

에너지 출력: 장파열 방사 또는 열 방출, 온실의 찬 공기로의 대류, 증발.

식물은 에너지 공급이  소비보다 크고 물과 에너지 균형이 서로 연결되어 있을 때만 증발할 수 있습니다. 기공을 통해 증발이 높은 방사선 조건에서 식물을 냉각시키는 가장 중요한 요소입니다.

NGG 연구는 식물의 에너지 균형과 관련된 최소 세 가지 중요한 새로운 접근 방식을 밝혀냈습니다.

첫째, 식물의 활동이나 증발은 공기의 움직임에 의해 자극될 수 있습니다. 왜냐하면 이 공기 운동은 대류를 통한 열의 입력을 제공하기 때문입니다. 게다가, 공기의 움직임은 또한 정체된 미기후를 생성하지 못하게 합니다.

둘째, 낮은 공기습도 또는 높은 습도 그리고 높은 방사선 조건에서 불필요한 증발을 유발하여 기공을 닫힘에 의한 광합성을 제한하는 것으로 나타났습니다.

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셋째, 장파방사선이나 열배출은 야간에도 식물의 에너지 균형에 악영향을 미치지만, 식물 온도에 비해 온실의 지붕이 차가워지는 아침과·저녁에도 큰 악영향을 미치는 것으로 조사되었습니다. 이러한 상황에서 증발에 따라 필수 영양소 특히 칼슘의 흡수는 임계 최소치 이하로 떨어집니다. 이것은 식물의 성장과 발전에 많은 문제를 야기합니다. 따라서, 열 방출량을 줄이기 위해 좋은 보온 스크린을 야간에 닫아두고, 농작물에 최적의 흡수와 증발을 제공하는 보다 통제되고 균일한 상태를 유지하는 것이 좋습니다.

수분균형

수분의 균형은 식물에서 나오는 물의 섭취와 배출 사이의 균형입니다. 물의 출력은 주로 증발에 의해 발생하며, 전체 물 섭취량의 극히 일부만이 식물과 과일에 저장됩니다. 실제로 증발은 주로 태양열과 인공조명, 그리고 난방 파이프에서 기인합니다. 방사선이 없는 경우, 에너지의 유일한 원천은 공기의 이동으로 인한 대류에 의한 열 전달입니다. 이 경우 증발은 상대 습도 및/또는 습도 적자에 따라 달라집니다.

식물은 반드시 증발해야 하고 따라서, 영양소의 흡수, 성장 그리고 냉각의 세 가지 이유로 뿌리에서 물을 흡수해야 합니다. 수분의 균형을 유지하기 위해  뿌리에서 부터의 물의 흡수는 최소한 증발 속도와 같아야 합니다. 따라서, 충분한 물의 가용성을 보장하기 위해 관개는 식물에서 받은 증발 에너지와 일치해야 합니다.

균형의 단순화

동화의 균형은 동화의 생산과 소비의 균형입니다. 성장을 최적화하기 위해서는 동화의 생산이 가능한 한 높고 동화의 사용이 최대화되는 것이 필수입니다. 일반적으로, 많은 양의 PAR 조명은 충분한 CO2가 있고 기공이 열려 있다는 가정 하에 동화의 생산을 증가시킵니다. 식물 내 동화의 소비 속도는 주로 평균 온도에 따라 달라집니다.

평형에서 동화의 생산과 소비를 유지하기 위해서는 PAR 광의 총합과 평균 온도 사이에 가급적 매일 영구적인 비율이 있어야 합니다.

NGG 지식에 입각한 온실의 기후 최적화 방법에 대한 실천적 조언

스크린을 닫아 장파 방사선에 의한 에너지 손실을 방지합니다.  온실의 지붕이 에너지 손실 때문에 식물보다 더 차가울 때, 식물들은 지붕을 향해 열을 발산하며 잎의 온도를 낮춥니다. 이것은 식물의 성장율과 영양분의 흡수를 감소시킵니다. 스크린을 사용하여 적시에 작물을 덮을 때, 열 방출은 크게 방지됩니다.

균일한 기후를 구현하기 위해 스크린을 틈새 없이 배치합니다.  스크린 사이에 간격이 있을 때, 온실에서 온도와 습도의 수평과 수직의 차이가 발생합니다. 찬 공기의 하락은 농작물의 상부와 하부에 불균형을 일으킵니다. 또한 온도차이는 상대습도 차이를 일으켜 응결로 인한 국소 부분의 병해를 유발합니다.

밀폐된 스크린 위의 환기 기능을 통해 수분 제어 능력 향상.  NGG 연구에 따르면 밀폐된 스크린 위의 환기가 난방 튜브의 최소 온도를 증가시키는 것보다 더 나은 수분 제어를 달성할 수 있습니다. 상대습도가 증가하면, 수증기의 스크린 통과를 증가시키는 것이 식물의 증발을 증가시키는 것보다 낫습니다.

NGG는 스크린의 사용과 관리에 진정한 혁명을 가져왔습니다. 올바른 방법으로 스크린을 사용함으로써 생장조건을 개선함과 동시에 에너지를 절약할 수 있습니다.

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