수경 재배
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1. 개요
수경 재배는 토양 없이 물속에서 식물을 재배하는 기술로, 17세기부터 연구되어 왔다. 다양한 종류가 있으며, 유동법, 정지법, 고형 배지경 등이 있다. 수경 재배는 연작 장해 방지, 규모 확대, 작업 환경 개선 등의 장점이 있지만, 초기 시설 투자 비용이 많이 들고, 병원균 오염에 취약하다는 단점도 있다. 무기 영양액과 유기 영양액을 사용할 수 있으며, 식물의 생장에 필요한 다양한 영양소를 공급해야 한다. 최근에는 염해 지역의 농업 복구에도 활용되고 있으며, 기술 발전과 시장 성장이 기대된다.
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2. 역사
수경 재배는 크게 물을 순환시키는 방식에 따라 유동식과 정지식으로 나눌 수 있다. 각 배양 방식에는 하부 관개와 상부 관개 두 가지 주요 변형이 있다. 대부분의 수경 재배 용기는 플라스틱으로 제작되지만, 콘크리트, 유리, 금속, 식물성 고형물, 목재를 포함한 다른 재료도 사용될 수 있다. 용기는 수경 재배 배양액에서 조류와 곰팡이의 성장을 막기 위해 빛을 차단해야 한다.
최초로 육상 식물을 흙 없이 재배하는 것에 대해 출판한 것은 프랜시스 베이컨이 1627년에 쓴 저서 《실바 실바룸》이었다.[13] 그의 연구 결과, 수경 재배는 인기 있는 연구 기법이 되었다. 1699년 존 우드워드는 스피어민트를 이용한 수경 재배 실험 결과를 발표했다. 그는 불순물이 적은 물에서 자란 식물이 증류수에서 자란 식물보다 더 잘 자란다는 것을 발견했다. 1842년까지 식물 성장에 필수적인 것으로 여겨지는 9가지 원소 목록이 작성되었고, 1859년에서 1875년 사이에 독일 식물학자 율리우스 폰 작스와 빌헬름 크노프의 발견으로 무토양 재배 기술이 발전하게 되었다.[13] 폰 작스는 "1860년, 나는 육상 식물이 토양의 도움 없이 물속 용액에서 영양 물질을 흡수할 수 있으며, [...] 유기 물질을 왕성하게 증가시키고 심지어 발아가 가능한 씨앗을 생산할 수도 있다는 것을 보여주는 실험 결과를 발표했다."라고 직접 인용했다.[14]
1929년, 윌리엄 프레데릭 게리케는 용액 배양의 원리를 농업 작물 생산에 사용하도록 공개적으로 장려하기 시작했다.[18][19][20] 그는 처음에는 이 재배 방법을 "수경"이라고 명명했지만, 나중에 유사한 용어인 양식이 이미 수생 동물의 양식에 적용되었음을 알게 되었다. 게리케는 자신의 뒷마당에서 토양이 아닌 무기 영양 용액에서 약 7.62m 높이의 토마토 덩굴을 키워 센세이션을 일으켰다.[21] 그는 1937년, 해조류학자 W. A. Setchell에 의해 제안된 용어 ''수경 재배(Hydroponics)'', 즉 수경 재배를 도입했다.[22][23]
초기 성공에도 불구하고 게리케는 작물 생산을 위한 수경 재배의 일반적인 기술 상업적 사용에 대한 시기가 아직 무르익지 않았다는 것을 깨달았다.[25] 그는 또한 수경 재배의 모든 측면이 대중에게 공개되기 전에 연구되고 테스트되었는지 확인하고 싶었다.[26] 게리케의 연구 결과와 수경 재배가 식물 농업에 혁명을 일으킬 것이라는 그의 주장에 대한 보고서는 더 많은 정보 요청을 쇄도하게 했다. 그는 결국 온실 공간을 받았지만, 대학교는 데니스 로버트 호글랜드와 다니엘 I. 아르논에게 게리케의 주장을 재평가하고 그의 공식이 토양 재배 식물 수확량보다 이점이 없다는 것을 증명하도록 배정했다. 이러한 갈등 때문에 게리케는 1937년 정치적으로 불리한 환경에서 학술적 지위를 떠나 자신의 온실에서 독립적으로 연구를 계속했다. 1940년, 수경 재배의 모든 형태의 기반으로 여겨지는 게리케는 『무토양 원예 완전 가이드』라는 책을 출판했다. 거기에서 그는 수경 재배 식물을 위한 매크로 및 미량 영양염을 포함한 기본 공식을 처음으로 출판했다.[69]
버클리 대학교의 ''캘리포니아 농업 실험국'' 국장 클로드 B. 허치슨의 명령에 따라 게리케의 주장을 연구한 결과, 데니스 호글랜드와 다니엘 아르논은 1938년 ''토양 없이 식물을 재배하는 수경 재배 방법''을 저술했는데, 이는 수경 배양에 관한 가장 중요한 연구 중 하나였으며, 수경 재배 작물 수확량이 양질의 토양으로 얻은 작물 수확량보다 더 좋지 않다는 주장을 했다.[27] 그러나 2년 후 출판된 무토양 재배에 대한 그의 획기적인 책 서문에서 게리케는 호글랜드와 아르논이 모래, 토양 및 용액 배양에서 실험 식물의 수확량을 비교한 결과가 몇 가지 관찰 오류에 근거하고 있다고 지적했다.[69]
호글랜드와 아르논의 연구는 수경 재배가 식물의 뿌리가 산소에 지속적으로 접근할 수 있고 식물이 필요에 따라 물과 영양분에 접근할 수 있다는 사실을 포함하여 토양 배양에 비해 다른 주요 이점이 있다는 것을 적절하게 인식하지 못했다.[69][29] 결국, 게리케의 진보된 아이디어는 수경 재배를 상업 농업에 구현하는 데 기여했으며, 호글랜드의 견해와 대학교의 도움이 호글랜드와 그의 동료들이 미네랄 영양 용액에 대한 몇 가지 새로운 공식(레시피)을 개발하도록 이끌었다. 이는 일반적으로 호글랜드 용액으로 알려져 있다.[30]
수경 재배의 초기 성공 중 하나는 웨이크 섬에서 발생했는데, 이곳은 범 아메리카 항공의 연료 보급 기지로 사용된 태평양의 바위가 많은 환초였다. 수경 재배는 1930년대에 그곳에서 승객을 위한 채소를 재배하는 데 사용되었다.[31]
1943년부터 1946년까지 다니엘 I. 아르논은 미국 육군에서 소령으로 복무했으며, 폰페이 섬에 주둔한 병사들에게 식량을 공급하기 위해 식물 영양에 대한 자신의 이전 전문 지식을 활용했다. 가용 경작지가 없었기 때문에 자갈과 영양분이 풍부한 물에서 작물을 재배했다.[32]
1960년대에 영국의 앨런 쿠퍼는 영양액 막 기법을 개발했다.[33] 월트 디즈니 월드의 EPCOT 센터에 있는 랜드 파빌리온은 1982년에 개관했으며 다양한 수경 재배 기술을 눈에 띄게 선보였다.
최근 수십 년 동안, NASA는 제어 생태 생명 유지 시스템(CELSS)을 위해 광범위한 수경 재배 연구를 수행했다. 케네디 우주 센터의 우주 생명 과학 연구소의 식물 생리학자인 레이먼드 M. 휠러는 수경 재배가 생물 재생 생명 유지 시스템으로서 우주 여행 내에서 발전을 이룰 것이라고 믿고 있다.[34]
2017년 현재, 캐나다는 수백 에이커의 대규모 상업용 수경 재배 온실을 보유하여 토마토, 고추, 오이를 생산했다.[35]
3. 종류
; 유동법
; 정지법
에어로포닉스 기술은 번식, 종자 발아, 씨감자 생산, 토마토 생산, 잎 작물 및 마이크로 그린에 상업적으로 성공적인 것으로 입증되었다.[42] 1983년에 리처드 스토너가 에어로포닉스 기술을 상용화한 이후, 에어로포닉스는 물을 많이 사용하는 수경 재배 시스템의 대안으로 전 세계적으로 구현되었다.[43]
에어로포닉스는 모든 종의 식물을 진정한 에어로포닉스 시스템에서 재배할 수 있다는 장점이 있다. 매달린 에어로포닉스 식물은 뿌리 영역, 줄기 및 잎에 사용 가능한 산소와 이산화탄소의 100%를 받으므로[44][45] 바이오매스 성장을 가속화하고 뿌리 내림 시간을 단축한다. NASA 연구에 따르면 에어로포닉 방식으로 재배된 식물은 수경 재배 식물에 비해 건조 중량 바이오매스(필수 미네랄)가 80% 증가했으며, 65% 적은 물을 사용한다. NASA는 에어로포닉 방식으로 재배된 식물은 수경 재배에 비해 영양분 투입이 1/4만 필요하다고 결론지었다.[46][47] 에어로포닉스는 또한 식물 생리학 및 식물 병리학 연구실 연구에서도 널리 사용된다. 에어로포닉스 기술은 무중력 환경에서 액체보다 미스트를 취급하기가 더 쉽기 때문에 NASA로부터 특별한 관심을 받아 왔다.[46][4]
; 런 투 웨이스트 (Run-to-waste)
런 투 웨이스트 시스템에서는 배양액과 물 용액을 배지 표면에 주기적으로 공급한다. 이 방법은 1946년 벵골에서 발명되었으며, 이 때문에 "벵골 시스템"이라고 불리기도 한다.[52]
이 방법은 다양한 방식으로 구성할 수 있다. 가장 간단한 형태는 암면, 펄라이트, 버미큘라이트, 코코 섬유 또는 모래와 같은 불활성 배양 배지 용기에 배양액과 물 용액을 하루에 한 번 이상 수동으로 공급하는 것이다. 좀 더 복잡한 시스템에서는 공급 펌프, 타이머 및 관개 튜브를 사용하여 자동화되며, 식물 크기, 식물 성장 단계, 기후, 기질 및 기질 전도율, pH 및 수분 함량의 주요 매개변수에 따라 배양액 공급 빈도를 제어한다.
상업 환경에서는 물 공급 빈도가 다중 요인에 의해 결정되며 컴퓨터 또는 PLC에 의해 제어된다. 토마토, 오이, 고추와 같은 대규모 식물의 상업용 수경 재배 생산에는 런 투 웨이스트 수경 재배의 한 형태가 사용된다.
; 정적 용액 배양
정적 용액 배양에서는 식물을 유리 메이슨 자 (일반적으로 가정용), 화분, 양동이, 통 또는 탱크와 같은 영양 용액 용기에 담아 재배한다. 용액은 보통 부드럽게 통기되지만 통기되지 않을 수도 있다.[11] 각 식물에 대해 저수조 상단에 구멍을 뚫는데, 병이나 통 뚜껑을 사용하거나 판지, 포일, 종이, 나무 또는 금속을 위에 놓을 수 있다. 단일 저수조는 단일 식물 또는 다양한 식물에 전용될 수 있다. 홈메이드 시스템은 통기가 있는 식품 용기 또는 유리 병조림 병으로 구성할 수 있으며, 수족관 펌프 등을 사용한다. 투명 용기는 알루미늄 호일 등으로 덮어 광굴성의 영향을 제거한다. 영양 용액은 주간 1회와 같이 정해진 일정에 따라 변경한다. 용액이 특정 수준 이하로 고갈될 때마다 물 또는 신선한 영양 용액이 추가된다. 마리오트 병 또는 플로트 밸브를 사용하여 용액 수위를 자동으로 유지할 수 있다. 래프트 용액 배양에서 식물은 영양 용액 표면에 띄워진 부유 플라스틱 시트에 배치된다.[37]
3. 1. 고형 배지경
3. 2. 수경 (비고형 배지경)
정적 용액 배양에서는 식물을 유리 메이슨 자 (일반적으로 가정용), 화분, 양동이, 통 또는 탱크와 같은 영양 용액 용기에 담아 재배한다. 용액은 보통 부드럽게 통기되지만 통기되지 않을 수도 있다.[11] 각 식물에 대해 저수조 상단에 구멍을 뚫는데, 병이나 통 뚜껑을 사용하거나 판지, 포일, 종이, 나무 또는 금속을 위에 놓을 수 있다. 단일 저수조는 단일 식물 또는 다양한 식물에 전용될 수 있다. 홈메이드 시스템은 통기가 있는 식품 용기 또는 유리 병조림 병으로 구성할 수 있으며, 수족관 펌프 등을 사용한다. 투명 용기는 알루미늄 호일 등으로 덮어 광굴성의 영향을 제거한다. 영양 용액은 주간 1회와 같이 정해진 일정에 따라 변경한다. 용액이 특정 수준 이하로 고갈될 때마다 물 또는 신선한 영양 용액이 추가된다. 마리오트 병 또는 플로트 밸브를 사용하여 용액 수위를 자동으로 유지할 수 있다. 래프트 용액 배양에서 식물은 영양 용액 표면에 띄워진 부유 플라스틱 시트에 배치된다.[37]
; 유동법
; 정지법
에어로포닉스는 뿌리가 영양 용액의 미세한 방울(미스트 또는 에어로졸)로 포화된 환경에 지속적으로 또는 간헐적으로 유지되는 시스템이다. 이 방법은 기질이 필요 없으며, 뿌리가 깊은 공기 또는 성장 챔버에 매달려 있고 뿌리가 분무된 영양분의 미세한 미스트로 주기적으로 젖어 있는 상태로 식물을 재배하는 것을 포함한다. 뛰어난 통기성은 에어로포닉스의 주요 장점이다.
에어로포닉스 기술은 번식, 종자 발아, 씨감자 생산, 토마토 생산, 잎 작물 및 마이크로 그린에 상업적으로 성공적인 것으로 입증되었다.[42] 1983년에 리처드 스토너가 에어로포닉스 기술을 상용화한 이후, 에어로포닉스는 물을 많이 사용하는 수경 재배 시스템의 대안으로 전 세계적으로 구현되었다.[43]
에어로포닉스는 모든 종의 식물을 진정한 에어로포닉스 시스템에서 재배할 수 있다는 장점이 있다. 매달린 에어로포닉스 식물은 뿌리 영역, 줄기 및 잎에 사용 가능한 산소와 이산화탄소의 100%를 받으므로[44][45] 바이오매스 성장을 가속화하고 뿌리 내림 시간을 단축한다. NASA 연구에 따르면 에어로포닉 방식으로 재배된 식물은 수경 재배 식물에 비해 건조 중량 바이오매스(필수 미네랄)가 80% 증가했으며, 65% 적은 물을 사용한다. NASA는 에어로포닉 방식으로 재배된 식물은 수경 재배에 비해 영양분 투입이 1/4만 필요하다고 결론지었다.[46][47] 에어로포닉스는 또한 식물 생리학 및 식물 병리학 연구실 연구에서도 널리 사용된다. 에어로포닉스 기술은 무중력 환경에서 액체보다 미스트를 취급하기가 더 쉽기 때문에 NASA로부터 특별한 관심을 받아 왔다.[46][4]
4. 기술
각 배양 방식에는 하부 관개와 상부 관개 두 가지 주요 변형이 있다. 모든 기술에 대해, 대부분의 수경 재배 용기는 현재 플라스틱으로 제작되지만 콘크리트, 유리, 금속, 식물성 고형물, 목재를 포함한 다른 재료도 사용되었다. 용기는 수경 재배 배양액에서 조류와 곰팡이의 성장을 막기 위해 빛을 차단해야 한다.
4. 1. 반수경 재배
반수경 재배는 별도의 저장소에서 모세관 현상을 통해 물과 비료를 뿌리까지 이동시키는 불활성 다공성 배지에서 식물을 재배하여 노동력을 줄이고 뿌리에 물을 지속적으로 공급하는 방법이다.[50] 가장 간단한 방법은 화분을 비료와 물의 얕은 용액이나 영양 용액으로 포화된 모세관 매트 위에 놓는 것이다. 팽창 점토 및 코코넛 껍질과 같은 다양한 수경재배 매체는 전통적인 화분 혼합물보다 더 많은 공기 공간을 포함하여 뿌리에 증가된 산소를 전달하는데, 이는 뿌리가 공기에 노출되는 난초 및 브로멜리아드와 같은 착생식물에 중요하다. 반수경 재배의 또 다른 장점은 뿌리 부패를 줄이는 것이다.4. 2. 순환식 vs 비순환식
포그포닉스(Fogponics)는 에어로포닉스의 파생 기술로, 초음파 주파수로 진동하는 다이어프램을 통해 영양액을 에어로졸화한다. 이 방식으로 만들어진 용액 방울은 직경이 5μm~10μm이며, 에어로포닉스에서 가압 노즐을 통해 영양액을 강제로 통과시켜 생성되는 방울보다 작다. 방울의 크기가 작을수록 공기 중으로 더 쉽게 확산되어 뿌리에 영양분을 전달하며, 산소 접근을 제한하지 않는다.[48][49]
가장 간단한 형태에서는 영양분이 풍부한 물이 팽창 점토와 같은 배양 배지에 있는 식물이 담긴 용기에 펌핑된다. 정기적인 간격으로 간단한 타이머가 작동하여 펌프가 용기에 영양액을 채우고, 이후 용액은 저장소로 다시 배출된다. 이를 통해 배지에 정기적으로 영양분과 공기가 공급된다.[51]
5. 장단점
런 투 웨이스트(Run-to-waste) 시스템은 배양액과 물 용액을 배지에 주기적으로 공급하는 방식이다. 1946년 벵골에서 발명되어 "벵골 시스템"이라고도 불린다.[52]
가장 간단한 형태는 암면, 펄라이트, 버미큘라이트, 코코 섬유 또는 모래와 같은 불활성 배양 배지 용기에 배양액과 물 용액을 하루에 한 번 이상 수동으로 공급하는 것이다. 좀 더 복잡한 시스템에서는 공급 펌프, 타이머 및 관개 튜브를 사용하여 자동화되며, 식물 크기, 식물 성장 단계, 기후, 기질 및 기질 전도율, pH 및 수분 함량의 주요 매개변수에 따라 배양액 공급 빈도를 제어한다. 상업 환경에서는 물 공급 빈도가 다중 요인에 의해 결정되며 컴퓨터 또는 PLC에 의해 제어된다. 토마토, 오이, 고추와 같은 대규모 식물의 상업용 수경 재배에는 런 투 웨이스트 수경 재배의 한 형태가 사용된다.
수경 재배는 초기 시설 설비 투자액이 많이 소요된다. 순환식 양액 재배는 식물 병원균의 오염 속도가 빠르다.[100] 토양에 비해 완충 능력이 낮아 환경 변화에 민감하게 반응하며, 유해 물질의 농도가 증가할 수 있다.[100]
5. 1. 장점
- 시설 재배 시 연작으로 인해 발생하는 문제를 방지할 수 있다.[11]
- 장비와 기계를 이용하여 재배 규모를 쉽게 확장할 수 있다.[11]
- 작업 환경이 깨끗하게 유지된다.[11]
- 농업을 기업 형태로 경영하는 것이 가능하다.[11]
- 환경 친화적인 농업 방식이다.[11]
- 자신만의 재배 기술을 개발할 수 있다.[11]
- 날씨 변화에 영향을 받지 않고 안정적으로 작물을 수확할 수 있다.[11]
- 동일한 환경 조건에서 장기간 연속 재배가 가능하다.[11]
- '''공간 최적화''': 수직 농업과 첨단 제어 기술은 제한된 공간의 활용을 극대화한다.
- '''자원 관리''': 영양 용액의 재활용을 통해 물과 비료 소비를 줄인다.
- '''민감한 종 보호''': 통제된 환경은 식물을 기후의 극심한 변화, 해충 및 질병으로부터 보호한다.
5. 2. 단점
6. 영양액
수경 재배에서 식물은 흙 없이 자라기 때문에, 필수 영양소를 물에 녹인 영양액을 통해 공급받는다. 영양액은 식물의 종류와 생장 단계에 따라 조절되어야 하며, 크게 무기 영양액과 유기 영양액으로 나뉜다.
영양액 내의 영양소는 이온 형태로 존재하며, 용액 내 이온 불균형은 다른 영양소 결핍을 유발할 수 있다.[69][70][71] pH 변화나 오염 물질에 의해 특정 영양소가 침전되어 식물이 이용할 수 없게 되기도 한다.[72] 킬레이트제나 휴믹산[84][71], 식물 생장 촉진 근권 세균(PGPR)[85]을 첨가하여 영양 흡수를 돕기도 한다.
6. 1. 무기 영양액
수경 재배에서 식물 생장에 필요한 필수 영양소는 무기 화합물 형태로 공급된다.[69] 이러한 무기 영양액은 식물이 토양 없이도 건강하게 자랄 수 있도록 돕는다. 대표적인 무기 영양액으로는 호글랜드 용액, 롱 애슈턴 영양 용액, 크노프 용액 등이 있다.[73]수경 재배 용액은 토양과 달리 양이온 교환 능력(CEC)이 없어 pH와 영양소 농도가 빠르게 변할 수 있다.[69] 또한, 식물이 영양소를 선택적으로 흡수하면서 용액 내 이온 불균형이 발생하여 다른 영양소 결핍을 유발할 수 있다.[69][70][71] pH 변화나 오염 물질에 의해 특정 영양소가 침전되어 식물이 이용할 수 없게 되기도 한다.[72] 따라서 수경 재배에서는 pH 조절, 완충, 킬레이트제 사용, 정기적인 영양액 교체 등이 필요하다.[72][74]
일반적으로 사용되는 영양액의 농도 범위는 아래 표와 같다.[75]
| 요소 | 역할 | 이온 형태 | 낮은 범위 (ppm) | 높은 범위 (ppm) | 일반적인 공급원 |
|---|---|---|---|---|---|
| 질소 | 필수 다량 영양소 | NO3− 또는 NH4+ | 100[71] | 1000[70] | KNO3, NH4NO3, Ca(NO3)2, HNO3, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 |
| 칼륨 | 필수 다량 영양소 | K+ | 100[70] | 400[70] | KNO3, K2SO4, KCl, KOH, K2CO3, K2HPO4, K2SiO3 |
| 인 | 필수 다량 영양소 | PO43− | 30[71] | 100[70] | K2HPO4, KH2PO4, NH4H2PO4, H3PO4, Ca(H2PO4)2 |
| 칼슘 | 필수 다량 영양소 | Ca2+ | 200[71] | 500[70] | Ca(NO3)2, Ca(H2PO4)2, CaSO4, CaCl2 |
| 마그네슘 | 필수 다량 영양소 | Mg2+ | 50[70] | 100[70] | MgSO4 and MgCl2 |
| 황 | 필수 다량 영양소 | SO42− | 50[71] | 1000[70] | MgSO4, K2SO4, CaSO4, H2SO4, (NH4)2SO4, ZnSO4, CuSO4, FeSO4, MnSO4 |
| 철 | 필수 미량 영양소 | Fe3+ and Fe2+ | 2[71] | 5[70] | FeDTPA, FeEDTA, 철 시트르산, 주석산철, FeCl3, Ferric EDTA, FeSO4 |
| 아연 | 필수 미량 영양소 | Zn2+ | 0.05[71] | 1[70] | ZnSO4 |
| 구리 | 필수 미량 영양소 | Cu2+ | 0.01[71] | 1[70] | CuSO4 |
| 망간 | 필수 미량 영양소 | Mn2+ | 0.5[70][71] | 1[70] | MnSO4 and MnCl2 |
| 붕소 | 필수 미량 영양소 | B(OH)4− | 0.3[71] | 10[70] | H3BO3, and Na2B4O7 |
| 몰리브덴 | 필수 미량 영양소 | MoO4− | 0.001[70] | 0.05[71] | (NH4)6Mo7O24 and Na2MoO4 |
| 염소 | 필수 미량 영양소 | Cl− | 0.65[78] | 9[79] | KCl, CaCl2, MgCl2, and NaCl |
| 알루미늄 | 가변 미량 영양소 | Al3+ | 0 | 10[70] | Al2(SO4)3 |
| 규소 | 가변 미량 영양소 | SiO32− | 0 | 140[71] | K2SiO3, Na2SiO3, and H2SiO3 |
| 티타늄 | 가변 미량 영양소 | Ti3+ | 0 | 5[70] | H4TiO4 |
| 코발트 | 가변 미량 영양소 | Co2+ | 0 | 0.1[70] | CoSO4 |
| 니켈 | 가변 미량 영양소 | Ni2+ | 0.057[71] | 1.5[70] | NiSO4 and NiCO3 |
| 나트륨 | 비필수 미량 영양소 | Na+ | 0 | 31[82] | Na2SiO3, Na2SO4, NaCl, NaHCO3, and NaOH |
| 바나듐 | 비필수 미량 영양소 | VO2+ | 0 | 미량, 미결정 | VOSO4 |
| 리튬 | 비필수 미량 영양소 | Li+ | 0 | 미결정 | Li2SO4, LiCl, and LiOH |
킬레이트제나 휴믹산[84][71], 식물 생장 촉진 근권 세균(PGPR)과 같은 화합물[85]을 첨가하여 영양 흡수를 돕기도 한다.
6. 2. 유기 영양액
유기 비료는 일반적인 수경 재배 용액에 사용되는 무기 화합물을 보충하거나 완전히 대체할 수 있지만,[70][71] 몇 가지 문제점이 존재한다.- 유기 비료는 영양 성분이 매우 다양하며, 같은 재료라도 출처에 따라 크게 다를 수 있다. (예: 분뇨의 품질은 동물의 식단에 따라 다름)
- 동물 부산물에서 얻어지는 경우가 많아 질병 전파의 위험이 있다.
- 입자상 물질이 많아 재배 장비를 막을 수 있어, 고운 먼지로 체질하거나 분쇄해야 한다.
- 유기물의 생화학적 생분해 및 전환 과정이 필요하다.
- 일부 유기물(예: 분뇨, 내장)은 혐기성 소화 조건에서 악취가 날 수 있다.
- 설탕과 같은 유기 분자는 식물 뿌리의 세포 호흡에 필요한 산소를 추가로 요구한다.
- 유기 화합물(예: 설탕, 비타민)은 식물 영양에 필수적이지 않다.[83]
이러한 문제점에도 불구하고, 유기 비료는 수경 재배에 성공적으로 사용될 수 있다.[70][71] 다음은 유기 비료로 사용 가능한 재료와 평균 영양 성분(건조 질량 기준 백분율)이다.[70]
| 유기 물질 | N | P2O5 | K2O | CaO | MgO | SO2 | 비고 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 혈분 | 13.0% | 2.0% | 1.0% | 0.5% | |||
| 골분 | 35.0% | 46.0% | 1.0% | 0.5% | |||
| 뼈 가루 | 4.0% | 22.5% | 33.0% | 0.5% | 0.5% | ||
| 발굽 / 뿔 가루 | 14.0% | 1.0% | 2.5% | 2.0% | |||
| 어분 | 9.5% | 7.0% | 0.5% | ||||
| 양모 폐기물 | 3.5% | 0.5% | 2.0% | 0.5% | |||
| 목재 재 | 2.0% | 5.0% | 33.0% | 3.5% | 1.0% | ||
퇴비화된 소나무 껍질은 망간이 풍부하여 수경 재배 용액에서 해당 미네랄 요구 사항을 충족하는 데 사용되기도 한다.[71] 미국 유기농 프로그램의 요구 사항을 충족하기 위해, 분쇄되지 않은 정제되지 않은 광물 (예: 석고, 방해석, 글라우코나이트)을 추가하여 식물의 영양 요구 사항을 충족할 수도 있다. 킬레이트제와 휴믹산은 영양분 흡수를 증가시키고,[84][71] 식물 생장 촉진 근권 세균(PGPR)은 식물의 생장 발달 및 영양분 흡수에 도움을 주는 것으로 나타났다.[85] 7. 대한민국 현황 및 전망
대한민국에서는 1990년대부터 수경 재배가 본격적으로 도입되었으며, 현재 딸기, 토마토, 파프리카 등 다양한 작물 재배에 활용되고 있다. 특히, 스마트팜 기술과 결합하여 고부가가치 작물 생산 및 농업 경쟁력 강화에 기여하고 있다. 최근에는 도시 농업, 식물 공장 등 새로운 형태로 발전하며 미래 농업의 대안으로 떠오르고 있다. 8. 관련 단체
一般社団法人日本水耕栽培推進協議会|일반사단법인 일본 수경재배 추진 협의회일본어는 수경 재배 기술의 조사 연구 및 수경 재배 촉진 등을 목적으로 2015년 11월 4일에 설립되었다. 9. 염해 지역에서의 활용
동일본 대지진의 쓰나미에 의한 염해 대책 중 하나로 수경 재배가 검토되었으며,[93] 실현을 위한 노력도 진행되고 있다.[94][95] 이러한 노력을 지원하기 위해,[96] 2011년도 제3차 농림수산 관계 보정 예산에 동일본 대지진 부흥 교부금(가칭)으로 수경 재배 설비 등의 정비 비용이 포함되었다.[97] 참조
[1]
논문
The meaning of hydroponics
1945
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