Effects of Crude Protein Levels in Diets Containing MKP on Water Quality and the Growth of Japanese Eels Anguilla japonica and Leafy Vegetables in a Hybrid BFT-Aquaponic System

(1)

606

서 론

국내서식하는뱀장어는극동산뱀장어

(Anguila japonica)

^로 한국

,

^일본

,

^중국^등^{동북아시아에서}^오래^전부터^양식되어^왔으 며

,

국내뱀장어양식생산량은

2018

년기준

10,530

톤으로어로 생산량

59

톤에비해월등히높은비중을차지하고있다

(MOF,

2018).

그러나양식종자의자연채포의존에따른치어가격의

의불안정성은뱀장어양식문제의가장큰부분이며

,

고밀도 및빠른성장을위한순환여과시스템

(recirculating aquaculture system, RAS)

도입은기반시설비용증가문제를발생시킨다

.

국내기후환경에서월평균

10°C

^이하의^저온^상태가

4

^개월 이상지속되고겨울철에영하로내려가는지역에서는저수온기 동안양식어류의성장률이떨어지기때문에

1

년이내에상품 크기까지성장시키기어려워대부분실내사육수조를가온하

일인산칼륨(MKP)이 함유된 사료 내 단백질 수준이 Hybrid BFT 아쿠아포 닉스(HBFT-AP)의 뱀장어(Anguilla japonica) 및 엽채류의 생산성과 수질 변화에 미치는 영향

이동훈·김진영

¹

·임성률·김광배·김주민

²

·Hariati

³

·김동우

⁴

·김정대

⁴

*

경기도해양수산자원연구소, ¹경기도농업기술원, ²세븐필라,³Universitas Brawijaya, ⁴강원대학교

Effects of Crude Protein Levels in Diets Containing MKP on Water Quality and the Growth of Japanese Eels Anguilla japonica and Leafy Vegetables in a Hybrid BFT-Aquaponic System

Dong-Hoon Lee, Jin-Young Kim¹, Seong-Ryul Lim, Kwang-Bae Kim, Joo-Min Kim², Anik M. Hariati³, Dong-Woo Kim⁴ and Jeong-Dae Kim⁴*

Gyeonggi Province Maritime and Fisheries Research Institute, Yangpyeong 12513, Korea

1Gyeonggi-do Agricultural Research and Extension Services, Hwaseong 18274, Korea

2Seven Pillars, Dangjin 31778, Korea

3Faculty of Fisheries and Marine Sciences, Universitas Brawijaya, Malang 65145, Indonesia

4College of Animal Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea

This study investigated the effects of crude protein levels in diets containing monobasic potassium phosphate (MKP) on water quality and the growth of Japanese eels Anguilla japonica and leafy vegetables in a Hybrid BFT-Aquaponics (HBFT-AP) system. The first experiment (EXP1) was designed to verify the effects of the feed itself on leafy veg- etable productivity using two diets (CP48 and CP30) with MKP and one commercial eel diet (COM58). The second experiment (EXP2) examined the effects of the three diets on productivity of the fish and leafy vegetables in the HBFT-AP for 6 weeks. After the 6 week feeding trial, the weight gain, feed efficiency, specific growth rate and pro- tein efficiency ratio of fish fed COM58 and CP48 were higher than those of fish fed CP30 (P<0.05) and the growth of the four leafy vegetables was the highest with fish fed CP48. Water quality was measured six times per week using a portable water quality meter and reagent measurements and showed variance with time for TAN (0.01-0.09 mg/L), NO

₂

-N (0.010-0.064 mg/L), NO

₃

-N (5.52-27.15 mg/L), PO

₄

-P (2.03-5.32 mg/L) and pH (7.86-6.15).

Keywords: Anguilla japonica , Aquaponics, MKP, HBFT, pH

*Corresponding author: Tel: +82. 33. 250. 8634 Fax: +82. 33. 259. 5572 E-mail address: [email protected]

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Received 10 March 2020; Revised 7 May 2020; Accepted 8 July 2020

저자 직위: 이동훈(연구사), 김진영(연구관), 임성률(연구사), 김광배(연구사), 김주민(대표이사), Hariati(교수), 김동우(대학원생), 김정대(교수)

https://doi.org/10.5657/KFAS.2020.0606

Korean J Fish Aquat Sci 53(4), 606-619, August 2020

(2)

뱀장어사료 내 단백질 수준에 따른 아쿠아포닉스(HBFT-AP)의 생산성

607

여양식을하고있다

.

^{동절기에는}^{순환시켜주는}^물의^온도가^낮 아난방비용절감을위해사육수의교환을최소로유지하려는 경향이있으며

,

이로인해잉여사료와배설물의배출이원활하 지않아수질이악화되는경우가많이생긴다

(Cho et al., 2015).

또한최근물의희소성증대와자연수계의영양염및오염물 질에대한환경수용능력저감으로수산양식업

(aquaculture)

^에 서발생되는환경오염문제에대해엄격한규제를적용하고있 다

(NIFS, 2013).

수산양식에서이를해결하기위한사육수의재순환양식방법 으로

recirculating aquaculture system (RAS)

와

biofloc tech- nology (BFT)

^가^{대표적이나}

(FAO, 1986; Avnimelech et al., 2015),

국내순환여과식양식

(RAS)

은완전히물을재사용하는

것이아니라하루에전체순환수의

10%

이하가환수되고보충

되는것이일반적이다

(Suh et al., 2001). Russo et al. (1981)

은

RAS

생산방법은용존산소

(dissolved oxygen, DO)

부족

,

유기 물증가

, NH

₃

-N

^등의^무기질소^및

CO

₂^의^축적^등에^의해^어류 의성장저해및질병발생등의문제가야기될수있어수질관리 의중요성을언급하였고

, RAS

는고형물과

NH

₃

-N

의제거를위 해여러장치

(

침전조

,

여과기

,

회전원판접촉기

,

충전층반응기

,

유동층반응기

,

포말분리기

,

자외선살균기등

)

가필요한것으로 알려져있다

(Losordo et al., 1994; Reyes and Lawson, 1995).

그러나

, Schneider et al. (2006)

의보고에의하면

RAS

는초기 자본의투자가높아산업적확대의진행이느리며

,

이러한이유 로국내내수면육상수조식양식에서는유수식양식방법에의 한시설이많은편으로인근하천수및지하수를취수하여사육 수로사용하고간단한침전시설을거쳐배출되는형태로경영

되고있으며

, RAS

시스템을구축한양식장은뱀장어와같은고

가의어류양식에제한되고있다

. BFT

양식은국내에서

2000

년 대도입된사육수의재순환양식방법으로양어장내수산생물 에의해발생되는오염물중하나인

NH

₃

-N

을유기탄소

(

당밀

,

포도당등

)

^를^사용해^미생물을^{증식시키고}

(C:N

^비^조절

)

^미생 물총

(biofloc)

형성을유도한후

,

이를수산생물

(

어류

,

갑각류

)

이다시섭식하게함으로써지속적으로수질을유지하는기술 로비용적측면에서

RAS

에비해매우효과적인양식방법이다

.

국내내수면양식대상어종에서뱀장어

,

메기

,

송어는주요생 산품종으로

,

^뱀장어의^경우

,

^연중^수온

25-30°C

^범위에서^양식 하는어종인관계로

BFT

양식의최적수온인

25-30°C (Cho et al., 2015)

에적용가능하다

.

아쿠아포닉스

(aquaponics)

는 수산양식

(aquaculture)

과 농업 의수경재배

(hydroponics)

가결합된복합재배시스템으로

,

수 산양식생물의성장과생존을위해공급된먹이

(

^사료

)

^가^종속 및독립영양미생물

(heterotrophic and autotrophic microorgan-

isms)

에의해각종무기물과질산염으로분해및생성된것을식

물이성장영양소로흡수하면서양어수질의안정화와식물성장 을이루어지게하여사육수의교환없이지속적으로농

∙

수산물 을생산할수있는친환경생산방법이다

(FAO, 2014).

^아쿠아포

닉스에서사용되는양어사료는식물이필요로하는

13

^종류^영 양소

(N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Al)

중

10

종 류는식물이성장할수있는적정량을제공하나

, Ca, K, Fe

와같 은영양소는매우부족할정도로존재하여인위적으로추가되 어야한다

(Rakocy, 2007).

또한전세계적으로보편화된

UVI (university of virgin islands)

^{아쿠아포닉}^{시스템에서도}^식물성 장을위해서는수중내

Ca, K, Fe

및

P

와같은부족한영양소 를인위적으로첨가하도록제안하고있다

(Rakocy et al., 2006;

Bailey and Ferrarezi, 2017).

Lee et al. (2019a)

은어류양식에사용되는배합사료만으로 식물에공급하는영양소를 충당할수있도록기존상업용사 료에 사용되는 인 제재를 일인산칼륨

(monobasic potassium phosphate, MKP)

으로대체하여메기에공급한결과사육수의 인과칼륨을증대시켜식물생산성을향상시켰음을보고하였 다

.

또한종속및독립영양미생물이혼합된유용미생물을활용 한

HBFT-AP (hybrid biofloc technology aquaponics)

^생산^방 식을적용하여양액

(nutrient solution)

을사용해생산되는수경 재배

(hydroponics)

와엽채류생산성비교시생산성에서차이 가나지않음을보고한바있다

(Lee et al., 2019b).

따라서본연구의목적은기존상업용뱀장어부상사료와사 료내단백질수준을달리하여일인산칼륨을첨가한

2

^종류의^부

상사료가뱀장어를이용한

HBFT-AP

생산효율성에어떠한영

향을미치는지조사하고자하였다

.

재료 및 방법

실험사료

실험에사용된

3

종류의사료는직경

2.2 mm

내외상업용시 판 뱀장어 부상사료 블루일

F-GR (Cargill Agri Purina Ltd., Seongnam, Korea) 1

종

(

조단백질

58%,

조지방

5%)

과

Lee et al. (2019a)

^의^실험^결과에^보고된

MKP (monobasic potassium phosphate)

를첨가한제작사료

2

종

(CP48, CP30)

으로

(Table 1),

냉동

(-20°C)

보관하여실험에사용하였다

.

실험사료의 성분분석

실험사료

3

종의수분

(moisture),

조단백질

(crude protein),

조 지방

(crude lipid),

^조회분

(crude ash),

^조섬유

(crude fiber), Mg, Fe, Cu, Mn, Zn, K, Ca

및

P

성분은부경대학교사료영양연구 소에서분석하였다

(Table 2).

HBFT-AP (hybrid biofloc technology aquaponics) 시스템 구성

HBFT-AP

^시스템^구성은

Lee et al. (2019a)

^이^보고한^메기 와엽채류

4

종의아쿠아포닉스실험과같은시설로써

,

시설구 성은

1

개실험구별어류사육수조

(1.5 m×1.5 m×0.6 m) 2

개

,

식물베드

(1.5 m×1.5 m×0.1 m) 2

개

,

펌프

(0.5 HP) 1

개및바

(3)

이오헬릭스여과기

(Isan M Tech. Ltd., Hwaseong, Korea) 1

^개 로

3

개조의실험구로 구성되었다

.

실험구별 산소공급을위해 에어공급관을설치한후

6

개의유니분산기

(30 cm)

를연결하 여사용하였고

,

식물베드지에

2

개

,

어류사육지

4

개로분리하 여사용하였다

.

시스템내사육수는직경

(

외경

) 50 mm PVC (polyvinyl chloride)

^관을^통해^{어류사육수조}

,

^섬프^수조와^여과 기를거쳐직경

(

외경

) 25 mm PVC

관을통해식물베드지로유 입된후다시어류사육지로순환되도록하였다

.

또한

,

우천시

대비하여식물베드위에광이잘투과되는비닐을설치하여실 험기간동안유지하였다

.

HBFT-AP (hybrid biofloc technology aquaponics) 엽채류 생산

엽채류생산실험은

2

회

(EXP1, EXP2) 10

주에걸쳐진행되었 다

. EXP1 (1-4

^주

)

^와

EXP2(7-10

^주

)

^의^실험에서^엽채류^성장^측 정은실험종료후

(EXP1 4

주

, EXP2 10

주

),

성장사진촬영은

2

주간격으로수행되었다

(Fig. 1 and 2). EXP1

의경우실험수 조의사육수내영양분이거의없는상태에서실험어의입식없 이

3

종류

(COM58, CP48, CP30)

실험사료만

1

일

30 g

공급하 였다

.

^섬프수조^내^사료를^넣은^양파망을^매달아^{자연스럽게}^사 육수로영양염이용해되도록하였고별도의청소는하지않았 다

. EXP1

에적용된엽채류는카이피라

(caipira),

적로메인

(red romaine),

비타민

(tatsoi)

및불꽃상추

(red lettuce) 4

종이었다

. EXP2

는

EXP1

종료후

,

실험수조에뱀장어를입식하여

2

주간 각실험구별실험사료및환경적응을거쳐본실험을진행하였 다

. EXP2

에적용된엽채류는아바타

(abata lettuce),

흑로메인

(heuk-Romaine),

불꽃상추

(red lettuce)

및청경채

(pak choi) 4

종이었다

. EXP1

과

EXP2

의실험에사용된엽채류는경기도농 업기술원육묘용온실에서육묘한개체를입식하여사용하였 고

,

^각^실험구별^엽채류

108

^개체가^{사용되었다}

.

실험어 배치(EXP2)

뱀장어

(Anguilla japonica)

^는^경기도^여주시^소재^{양식장에서}

180-250 g

인개체

45 kg

을선별하여구입한후실험에사용하 였다

.

본사육실험에앞서어류들은예비사육수조

(5.0 m×6.0

Table 1. Ingredient composition of the experimental diets

Ingredient COM58¹ CP48 CP30

Fish meal (Alaska) - 60.02 10.00

Soybean meal (Korea, 47%) - - 24.95

Blood meal - 4.00 -

Squid liver powder - 1.00 11.00

Wheat flour - 19.10 18.20

Tapioca starch - - 16.00

Dried yeast - 1.00 1.00

Fish oil - 8.21 8.10

Choline-liquid (50%) - 0.30 0.20

Liquid methionine (71.7%) - 0.02 0.20

Lecithin - 1.00 2.00

Taurine - - 2.00

Limestone-S - 1.00 -

MCP² - - 2.00

MKP³ - 2.70 2.70

Salt - 0.30 0.30

Organic Fe - 0.50 0.50

Vitamin C - 0.10 0.10

Vitamin E - 0.10 0.10

Vitamin. Mix⁴ - 0.50 0.50

Mineral. Mix⁵ - 0.10 0.10

Antioxidant (BHA)⁶ - 0.05 0.05

1COM58 is commercial Japanese eel diet manufactured by Car- gill Agri Purina Ltd., Korea. ²MCP, monobasic calcium phosphate.

3MKP, monobasic potassium phosphate. ⁴Vitamin added to supply the following (per kg diet): vitamin A, 22,000 IU; vitamin D3, 4,400 IU; vitamin E, 320 IU; vitamin K3, 24 mg; thiamine HCl, 50 mg; riboflavin, 60 mg; D-Ca pantothenate, 120 mg; biotin, 2 mg;

folic acid, 20 mg; vitamin B12, 100 mg; niacin, 300 mg; pyridox- ine HCl, 30 mg; inositol, 600 mg; ethoxyquin, 67 mg. ⁵Mineral added to supply the following (per kg diet): copper sulfate (25.4%

Cu), 10 mg; zinc sulfate (22.7% Zn), 60 mg; manganous sulfate (32.5% Mn), 50 mg; magnesium sulfate (24.3% Mg), cobalt chloride (24.8% Co), 2 mg; potassium iodide (76.4% I), 2.0 mg; so- dium selenite (45.6% Se), 0.75 mg. ⁶BHA, butyl hydroxyl anisole.

COM, commercial diet; CP, crude protein.

Table 2. Chemical composition of the experimental diets¹

Composition (%) COM58 CP48 CP30

Moisture 8.22 3.95 9.45

Crude protein 59.07 47.27 30.53

Crude lipid 5.18 12.60 8.30

Crude ash 13.42 16.37 9.98

Crude fiber 0.40 0.67 1.34

Ca 2.72 4.67 1.62

P 1.85 3.02 1.97

Composition (ppm) COM58 CP48 CP30

Mg 2,788.50 1,932.09 3,004.51

Fe 490.73 542.26 468.58

Cu 16.83 12.23 13.06

Mn 38.40 29.84 46.80

Zn 410.65 105.73 101.15

K 5,295.18 8,774.59 9,286.63

1Values are means of 2 determinations. COM, commercial diet;

CP, crude protein.

(4)

609 m×0.5 m )

에서제작된

CP48

사료에

1

개월동안적응된후실 험수조에배치되었고

,

^실험^전

24

^시간^절식한^후^어류의^체중 측정이수행되었다

. 2

반복

3

개실험구

6

개실험수조에평균

220 g

내외개체

25

마리가각각수용되었고

,

사료공급은미섭 취사료에의한식물생산성의오차배제를위해어체중당

0.5%

로제한하여

1

일

2

회공급하였다

.

각실험수조에서

2

주간의예 비사육후

4

^주간^본^실험을^{진행하였다}

.

시료측정

EXP1

의엽채류

4

종측정은각종류별전중량기준상위

8

개 체를선별한후

,

개체별줄기

,

엽수

,

엽중량

,

뿌리

,

엽채길이를 세분화하여측정하였다

. EXP2

의엽채류

4

종은전수조사하여

EXP1

^과^같이^줄기

,

^엽수

,

^엽중량

,

^뿌리

,

^엽채^길이를^세분화하 여측정하였다

.

어체중측정은실험어의사료절식

24

시간후

,

어류마취제인

clove oil (C8392-100ml, Sigma-Aldrich Co., St.

Louis, MO, USA)

로마취시킨다음전체무게로측정하였다

. 수질관리

EXP1

^과

EXP2

^의^{수질관리는}

Lee et al. (2019a)

^이^보고한^수 질관리방법을준용하여 이용하였고

,

수온은

26°C,

용존산소

(dissolved oxygen, DO)

는

7.7 ppm

이상유지되었다

. EXP1

은엽채류입식과동시에사료를섬프수조내투입하였고

,

실

험시작

1

주간은

Emerenciano et al. (2017)

의방법에준하여 사료투입과함께유기탄소원인정제포도당을계산한후유용 미생물

(BFT-ST, EgeeTech, Ltd., Irvine, CA, USA)

과함께섬 프수조에공급하였다

. 1

주후부터유기탄소의공급은중단하고 무기탄소원으로

CO

₂

(

탄산가스

)

를

1

주일간각실험구별섬프 수조에연속하여투입하였다

. pH

가

6.5

이하로떨어지는실험 구

(CP58, CP48)

^의^경우^{굴패각으로}^가공된^패화석^비료

(Hae Gwang Co., Goseong, Korea) 300 g

을양파망에넣은후실험구 섬프수조에투입하여

pH 6.5

내외로수질을유지하고자하였다

.

EXP2

은

EXP1

와유사한방법으로수질을관리하였으나

,

굴

패각패화석은

EXP2

의엽채류입식이후부터사용되지않았

다

. EXP1

^의^엽채류^성장^실험^종료^후

,

^시료^측정을^위한^각^종 류별엽채류

8

개체를제외한나머지엽채류는식물재배지내 유지된상태에서뱀장어입식이이루어졌다

.

뱀장어입식시점 부터

2

주간의사육수조예비적응기간동안굴패각패화석비 료는섬프수조에계속하여유지되었고

, EXP1

에서굴패각패화 석이투입되지않았던

CP30

^실험구도

200 g

^의^굴패각^패화석 을사용하여

3

개실험구별유사한

pH

가유지되도록하였다

.

사 료공급은뱀장어입식

2

일후부터

7

일까지

1

일

10 g

을공급하였 고

8

일부터체중의

0.5%

를공급하였다

. EXP2

의엽채류

4

종입 식

1

일전

EXP1

에서실험된모든엽채류가식물재배지에서제 거되었고

,

^섬프수조^내^굴패각^패화석^역시^{제거하였다}

. EXP2

Fig. 1. Growth of leafy vegetables for 2 weeks (left) and 4 weeks

(right) in HBFT-AP (EXP1). A, COM58; B, CP48; C, CP30; HBFT- AP, hybrid biofloc technology-aquaponics; COM, commercial diet; CP, crude protein.

(B)

(C) (A) (A)

(B)

(C)

Fig. 2. Growth of leafy vegetables for 2 weeks (left) and 4 weeks (right) in HBFT-AP (EXP 2). A, COM58; B, CP48; C, CP30; HBFT- AP, hybrid biofloc technology-aquaponics; COM, commercial diet; CP, crude protein.

(B)

(C) (A) (A)

(B)

(C)

(5)

의엽채류입식후즉시

CO

₂

(

^탄산가스

)

^를^각^실험구별^섬프수 조에

1

주일간연속하여투입하였고

,

이후

CO

₂

(

탄산가스

)

의공 급은중단하였다

.

수질분석

수질측정은

1

주

6

회용존산소

(DO, mg/L), pH,

수온

(°C),

전 기전도도

(electrical conductivity, EC; μs/cm),

^탁도

(Turbidity, NTU), TAN (NH

₃

+ NH

₄⁺

) (mg/L), NO

₂

-N (mg/L), NO

₃

-N (mg/L)

와

PO

₄

-P (mg/L)

를측정하였다

. DO, pH,

수온

, EC

와 탁도는현장수질측정기인

YSI PRODSS (YSI Inc., Yellow spring, Ohio, USA)

를 사용하였고

, TAN, NO

₂

-N, NO

₃

-N

와

PO

₄

-P

^는 ^분석시약

(NitraVer

^ⓡ

X Reagent Set 2605345-KR, Low Range Ammonia Reagent Set 2604545-KR, NitriVer

^ⓡ

3 Reagent Set 2608345-KR, PhosVer

^ⓡ

3 Phosphater Reagent, HACH Ltd., Loveland, CO, USA)

과 다목적 수질측정기인

DR5000 (HACH Ltd., Loveland, CO, USA)

을이용한비색법 으로분석하였다

.

^또한

EXP1

^과

2

^의^식물성장^실험^종료^후

,

^각 실험구별미량원소를분석하였다

. K (mg/L), Ca (mg/L), Mg (mg/L), Na (mg/L), Fe (mg/L), Zn (mg/L), Mn (mg/L)

및

Cu (mg/L)

는 유도결합플라즈마 분광광도계

(ICP-OES Optima 8300, Perkin Elmer Co., Waltham, MA, USA)

로

, Cl (mg/L)

및

SO

₄

(mg/L)

^는^{이온크로마토그래피}

(930 Comact IC Flex, Metrohm Co., Herisau, Switzerland)

를사용하여분석하였다

. 혈액분석

4

주간의어류본사육실험종료후

,

각실험구의뱀장어혈액

성상변화조사를위해

24

시간사료절식이이루어졌다

.

이후 어류마취제인

clove oil (C8392-100 mL, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)

로마취시킨다음헤파린

(Heparin sodi- um salt from porcine intestinal mucosa, K3333-10KU, Sigma- Aldrich., Darmstadt, Germany)

을처리한

5 cc

주사기를사용 하여미부정맥에서실험구별

4

마리씩채혈하였다

.

전혈은

he- moglobin (Hb, g/dL)

^과

hematocrit (PCV, %)

^분석에^사용하였 고

,

이후

4°C, 12,000 rpm, 10

분간의조건이설정된원심분리기

(Centrifuge 5415 R, Eppendorf Ltd., Hamburg, Germany)

를 이용하여혈장

(plasma)

분리후

glutamic oxaloacetic transami- nase (GOT; U/L), glutamic pyruvic transaminase (GPT; U/L), glucose (GLU; mg/dL), inorganic phosphorus (Pi; mg/dL), Na (mEq/L), K (mEq/L)

와

Cl (mEq/L)

을분석하였다

. PCV

는

HAEMATOKRIT 210 (Hettich Ltd., Tuttlingen, Germany)

을이용하여분석하였으며

, Hb

등다른혈액요소는시판되는 임상진단키트

(Fuji DRI-CHEM slide, Fuji photo film co. Ltd., Tokyo, Japan)

^와^함께^{혈액분석기}

(DRI-CHEM 3500 I, Fujif- ilm Ltd., Tokyo, Japan)

를이용하여분석하였다

.

통계처리

어류의성장 실험에서얻어진 개시어체중및종료 어체중

을통해조사한각실험구별

(CP58, CP48, CP30)

^성장^항목

(

증체율

,

사료효율

,

일간성장률

,

단백질이용효율

,

일간사료섭 취율

,

생존율

)

과엽채류의성장항목

(

엽수

,

엽중량

,

엽체길이

)

은

SPSS Version 10 (SPSS, 1999)

프로그램의일원분산분석

(one-way ANOVA)

을이용하여분석하였으며

,

통계분석의유 의수준은

5% (P<0.05)

^에서^{결정되었다}

.

^분석에^앞서^모든^자료 의변량의동질성

(homogeneity of variance)

은

Cochran’s test (Sokal and Rohlf, 1995)

를이용하여확인하였다

.

실험구별각 변수에 대한 유의차가 발견되었을 시

,

사후검정은

Duncan’s multiple range test

분석을이용하였다

(Duncan, 1955).

결 과

HBFT-AP 내 수질변화 및 엽채류 생산성 (EXP1) EXP1

의실험

4

주기간동안실험사료

3

종에대한

hybrid BFT

아쿠아포닉

(HBFT-AP)

^시스템^내^수질변화^분석^결과는

Table 3

과

4

에 제시되었다

. DO

의 경우 각 실험구별

7.87±0.03- 8.07±0.18 mg/L,

수온은

27.2±1.2-28.8±1.5°C

의유사한범 위의값을보였다

. pH

는

COM58

및

CP48

구의경우실험시작

1

주후부터하강하기시작하여

2-3

주기간에는급속히하강하

였다

.

^이에^따라

pH 6.5

^인근^범위를^유지하기^위해^굴패각^패 화석

300 g

을양파망에넣은후섬프수조에투입한결과

,

실험

3-4

주기간동안

pH

는다시상승하여실험종료

4

주기간에는

COM58

구는

7.14±0.03, CP48

구는

7.09±0.02

의값을나타 내었다

.

CP30

^의

pH

^는

7.84±0.06 (1

^주

)-6.94±0.17 (4

^주

)

^로 ^감소 하였고

,

별도의굴패각패화석은 투입되지 않았다

.

전기전도 도

(EC)

의 경우

COM58

구는 실험 초기

157.6±7.2 μs/cm- 314.5±9.8 μs/cm, CP48

구는

159.8±8.9312.6±8.43 μs/

cm

그리고

CP30

구는

154.1±5.0-267.3±5.6 μs/cm

로 증가 하였으며

, CP30

^구의

EC

^값이^실험^종료^시^가장^낮았다

.

^탁도 의경우

COM58

구와

CP48

구는

1 NTU

이하의값을보인반면

CP30

구는

1.45±0.07 (1

주

)-2.93±0.40 (4

주

) NTU

값을나타 내었다

. TAN

및

NO

₂

-N

의경우모든실험구에서

0.10 mg/L

및

0.03 mg/L

이하의값을나타내었다

. NO

₃

-N

의경우

COM58

구는

6.90±2.12-23.23±2.47 mg/L, CP48

^구는

5.52±2.25- 22.50±1.23 mg/L

그리고

CP30

구는

5.55±1.06-15.53±0.35 mg/L

로증가하였고

, PO

₄

-P

의경우

COM58

구는

2.03±0.05- 4.44±0.03 mg/L, CP48

구는

2.44±1.23-4.71±0.23 mg/L

그 리고

CP30

구는

2.19±1.64-4.24±0.29 mg/L

로증가하였다

.

EXP1

^의 ^실험

4

^주 ^기간^동안^엽채류^성장 ^결과는

Fig. 1

^와

Table 6

에나타내었다

. COM58

구와

CP48

구는

pH

가

7.0

이하 로하강하기시작한

2

주부터

3

주까지엽채류색채가정상이었

으나

pH 6.5

범위를유지하기위해섬프수조에굴패각패화석을

투입한뒤부터실험종료

4

주후에는영양부족현상이나타나엽

채류색상이대부분황백화되었고

, CP30

^구는^실험^시작부터

(6)

611

종료까지대체적으로황백화현상이발생되었다

(Fig. 1).

^실 험에사용된

4

품종중

caipira lettuce

품종을제외한

3

품종

(ro- main lettuce, tatsoi, red lettuce)

의평균엽채중량

,

엽채길이 및엽채개수는각실험구별차이를나타내지못했다

(P>0.05).

caipira lettuce

의경우

CP48

구의성장이가장양호하였으나

, COM58

^구

(

^평균^엽채중량

43.45 g,

^엽채길이

17.95 cm,

^엽채 개수

13.27 no.)

와

CP48

구

(

평균엽채중량

52.54 g,

엽채길이

20.44 cm,

엽채개수

13.56 no.)

는유의한차이를나타내지않 았고

(P>0.05), CP30

구에서가장낮은성장도

(

평균엽채중량

25.27 g,

엽채길이

13.29 cm,

엽채개수

11.12 no.)

를보였다

(P<0.05).

HBFT-AP 내 뱀장어 생산성 비교 (EXP2)

EXP2

^의^실험

6

^주^기간^동안^실험사료

3

^종의

hybrid BFT

아쿠아포닉

(HBFT-AP)

시스템내뱀장어성장에대한결과 는

Table 7

에나타내었다

.

실험종료후증체율

(weight gain, WG)

의경우

COM58

구

(5.29%)

와

CP48

구

(5.82%)

는유의한 차이가없었으며

(P>0.05), CP30

구에서가장낮은값

(3.66%)

을 보였다

(P<0.05).

^사료효율

(feed efficiency, FE)

^및 ^일간 성장률

(specific growth rate, SGR)

의결과도증체율에서나 타난 경향과동일하게 나타났다

. FE

는

COM58

구

33.14%, CP48

구

34.88%

및

CP30

구

23.34%

이고

, SGR

은

COM58

Table 3. Change of water quality (DO, pH, Temperature, EC and Turbidity) in HBFT-AP for 4 weeks (EXP1)¹

Diet Week DO (mg/L) pH Temperature (°C) EC (µs/cm) Turbidity (NTU)

COM58

1 7.87±0.03 7.86±0.02 28.2±0.9 157.6±7.2 0.60±0.28

2 7.78±0.22 7.23±0.65 28.5±1.7 195.1±23.3 0.64±0.24

3 7.88±0.20 6.63±0.22 27.7±1.6 260.2±31.0 0.63±0.22

4 8.05±0.19 7.14±0.03 27.2±1.2 314.5±9.8 0.87±0.21

CP48

1 7.92±0.15 7.81±0.23 28.4±0.5 159.8±8.9 0.55±0.07

2 7.81±0.23 7.39±0.51 28.8±1.5 199.7±24.3 0.40±0.07

3 7.91±0.20 6.60±0.50 28.2±1.2 271.5±15.2 0.45±0.17

4 8.07±0.18 7.09±0.02 27.9±1.0 312.6±8.4 0.73±0.06

CP30

1 7.87±0.05 7.84±0.06 28.2±0.8 154.1±5.0 1.45±0.07

2 7.80±0.24 7.32±0.24 28.5±1.7 183.9±11.8 1.96±0.34

3 7.87±0.24 7.04±0.04 27.8±1.4 233.3±19.3 2.30±0.18

4 7.98±0.16 6.94±0.17 27.6±1.0 267.3±5.6 2.93±0.40

1Values represent the mean±SD of the values for 7 days. HBFT-AP, hybrid biofloc technology-aquaponics; DO, dissolved oxygen; EC, electric conductivity; COM, commercial diet; CP, crude protein.

Table 4. Change of water quality (TAN, NO₂-N, NO₃-N and PO₄-P) in HBFT-AP for 4 weeks (EXP1)¹

Diet Week TAN (mg/L) NO₂-N (mg/L) NO₃-N (mg/L) PO₄-P (mg/L)

COM58

1 0.06±0.05 0.010±0.011 6.90±2.12 2.03±0.55

2 0.03±0.03 0.014±0.006 10.66±1.48 2.97±0.59

3 0.06±0.04 0.026±0.006 16.70±2.57 4.51±0.32

4 0.03±0.02 0.027±0.011 23.23±2.47 4.44±0.33

CP48

1 0.08±0.04 0.016±0.005 5.52±2.25 2.44±1.23

2 0.04±0.02 0.010±0.006 11.56±1.21 3.73±0.54

3 0.03±0.01 0.013±0.007 16.53±1.98 4.69±0.50

4 0.01±0.01 0.017±0.013 22.50±1.23 4.71±0.23

CP30

1 0.03±0.02 0.008±0.002 5.55±1.06 2.19±1.64

2 0.04±0.03 0.010±0.009 8.44±1.53 3.15±0.80

3 0.04±0.02 0.026±0.016 13.10±1.61 4.88±0.57

4 0.05±0.04 0.027±0.013 15.53±0.35 4.24±0.29

1Values represent the mean±SD of the values for 7 days. TAN, total ammonium nitrogen; HBFT-AP, hybrid biofloc technology-aquaponics;

COM, commercial diet; CP, crude protein.

(7)

구

0.16%/d, CP48

^구

0.18%/d,

^및

CP30

^구

0.11%/d

^이며

,

^모든 실험구의 생존율은

100%

로폐사개체는출현하지않았다

.

단 백질이용효율

(protein efficiency ratio, PER)

은

CP48

구가

0.71

로 가장높은 값을보였으며

, CP 30

구는

0.69, COM58

구는

0.51

의 값으로유의한차이를나타내었다

(P<0.05).

일간사료 섭취율

(daily feed intake, DFI)

^은

COM58

^구

0.49%/d, CP48

구

0.51%/d

및

CP30

구

0.49%/d

로유의한차이가나타나지않 았다

(P>0.05).

HBFT-AP 내 수질변화 및 엽채류 생산성 (EXP2) EXP2

의실험

4

주기간동안실험사료

3

종의

hybrid BFT

아 쿠아포닉

(HBFT-AP)

^시스템^내 ^수질변화^분석^결과는

Table 8

과

9

에 나타내었다

. DO

의 경우 각 실험구별

8.03±0.02- 8.40±0.25 mg/L,

수온은

25.8±1.1-27.6±0.3°C

의유사한범 위의값을보였다

. pH

는

EXP1

과같이

COM58

및

CP48

구의 경우실험시작

1

주후부터하강하기시작하여

2-3

주기간에 는급속히하강하였다

.

^그러나

EXP1

^과^달리

pH

^가

6.5

^이하로 감소하여도 굴패각패화석을 투입하지않았고

,

실험기간

3-4

주 동안

pH

가

6.0

이상의 값을유지하였으며

, CP30

의

pH

는

Table 6. Growth of four leafy vegetables in HBFT-AP for 4 weeks (EXP1)¹

Species(No. 8) Growth factor Diet

COM58 CP48 CP30 P-value

Caipira lettuce Lactuca sativa

Stem mean weight (g) 3.97 5.24 3.11

Leaf No. 13.27±2.74^ns 13.56±2.03 11.12±2.87 0.216

Leaf weight (g) 43.45±4.24^ab 52.54±5.87^a 25.27±3.41^b 0.003

Root mean weight (g) 1.97 2.11 1.41

Leaf length (cm) 17.95±3.24^ab 20.44±3.49^a 13.29±2.97^b 0.004

Romaine lettuce Lactuca sativa

Leaf No. 16.84±2.87^ns 17.94±2.36 14.21±2.74 0.451

Leaf weight (g) 51.23±8.11^ns 53.59±6.32 46.15±5.21 0.378

Leaf length (cm) 32.42±2.94^ns 32.11±2.57 30.21±2.21 0.643

Tatsoi

Brassica narinosa

Leaf No. 16.92±2.64^ns 18.75±2.56 16.92±2.64 0.416

Leaf weight (g) 47.62±9.42^ns 50.63±11.65 39.54±11.36 0.139

Leaf length (cm) 16.65±2.71^ns 16.94±2.84 15.97±2.52 0.352

Red lettuce Lactuca sativa

Leaf No. 14.94±3.53^ns 15.42±2.84 12.32±3.12 0.158

Leaf weight (g) 44.32±6.39^ns 46.13±7.37 34.71±5.21 0.219

Leaf length (cm) 17.74±4.85^ns 18.23±5.26 14.31±2.21 0.125

1Values represent the mean±SD of sampled leafy vegetables. HBFT-AP (hybrid biofloc technology-aquaponics); ns, nonsignificant. COM, commercial diet; CP, crude protein.

Table 5. Nutrient concentrations in HBFT-AP for 4 weeks (EXP1)¹

Water quality parameter Diet

COM58 CP48 CP30

NO₃-N (mg/L) 22.8 23.9 15.9

PO₄-P (mg/L) 4.7 4.6 4.4

K (mg/L) 1.8 1.9 1.7

Ca (mg/L) 33.4 29.0 29.8

Mg (mg/L) 4.6 4.4 4.5

Na (mg/L) 18.9 18.9 18.6

Cl (mg/L) 23.0 21.0 21.0

SO₄ (mg/L) 17.0 15.0 12.0

Fe (mg/L) 0.004 0.006 0.010