KR100189604B1 - 활성 칼슘 비료 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물체내로의 흡수력이 매우 높아 채소나 과일의 생리장해를 치유하고 영양을 공급하는 능력이 뛰어난 칼슘을 주성분으로 하는 비료 및 그 제조방법에 관한 생석회(산화칼슘)를 물에 작용시킨 수산화칼슘 수용액 또는 수산화칼슘을 물에 용해시킨 수산화칼슘 수용액에 미생물 수용액을 혼합하여 5∼8일간 숙성시킨 후 공기를 주입하여 침전물을 형성하고 이러한 침전물을 제거한 수용액을 자화수 정수기를 통과시킴으로써 제조된다.

Description

활성 칼슘 비료 및 그 제조방법

본 발명은 칼슘을 주성분으로 하는 비료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 식물체내로의 흡수력이 매우 높아 채소나 과일의 생리장해를 치유하고 영양을 공급하는 능력이 뛰어난 칼슘을 주성분으로 하는 비료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

토지의 생산력을 유지 또는 증진하고 토양의 이화학적 성질을 개선하며 식물을 잘 생장시키기 위해서는 토양이나 식물체에 다양한 영양성분들을 풍족하게 공급해 주어야 하며, 해마다 일정시기에 농작물을 수확하는 경우 수확물이 흡수하여 없어진 성분 또한 인위적으로 보충해 주어야 하므로, 비료가 필요하다.

식물체의 생명유지나 생장에 필요불가결한 10대 주요 필수원소는 탄소, 산소, 수소, 질소, 인, 칼륨, 황, 칼슘, 마그네슘, 철로서, 비료를 주는 목적은 이러한 무기원소를 보급하여 식물생육을 순조롭게 하기 위한 것이며, 상기 필수원소 중에서 토양 중에 들어 있는 양이 부족하여 인공적으로 보급할 필요가 있는 주요 3대 비료요소는 질소, 인산, 칼륨이고, 이에 석회를 더하여 비료의 4요소라 한다.

이 중 칼슘은 단백질의 합성과 이동, 물질전류(物質轉流) 등에 관여하고 분열 조직의 생장 및 뿌리 끝의 발육과 작용에 불가결한 요소이며, 신진대사의 결과 생기는 유기산을 중화하는 역할을 할 뿐만 아니라 마그네슘, 칼륨 및 나트륨의 과잉흡수를 억제하는 길항작용도 한다. 또한, 칼슘은 과실에서 발생하는 이산화탄소와 에틸렌의 생성을 억제하여 노화를 방지하며, 세포벽의 구성물질인 펙틴과 결합하여 칼슘펙테이트를 형성하므로써 세포벽을 튼튼히 하여 내병성을 향상시키고 과실의 저장성을 향상시키는데 관여하는 바, 이러한 칼슘이 결핍되면 식물체내의 유기산 중화력이 떨어져 식물체내가 산성화됨으로써 탄수화물의 합성이나 이동이 저해되며, 토양이 산성화되어 토양의 단립조직이 파괴됨으로써 투수성이나 통기성이 저하되어 뿌리의 성장을 해치게 된다. 이러한 칼슘결핍증의 예를 들면 토마토의 배꼽썩음병, 배추, 양배추, 양파 등의 가썩이나 속썩이, 오이의 줄기마름병, 사과의 반점성 장해 등을 들 수 있다.

그런데 우리나라와 일본의 토양은 약 200∼250ppm의 칼슘을 함유하여, 4000∼5200ppm의 칼슘을 함유하는 구주와 미주지역의 토양과 비교하여 볼 때 매우 칼슘량이 결핍된 형편인 바, 식물체를 건강하게 재배하기 위해서는 별도의 약제나 보충재를 이용하여 칼슘을 보충해 줄 필요가 있었다.

칼슘의 결핍증세에 대하여 종래에는 생석회를 이용하기도 하였으나 이는 토양을 응고시켜 장기적으로 볼 때 바람직하지 않은 결과를 초래할 우려가 있었으며, 탄산칼슘의 경우도 그것이 식물체내에 흡수되기 보다 식물 표면을 덮어서 동화작용을 방해하는 등의 문제점이 있었고, 또한 농용석회비료 50∼100㎏을 10a의 토양에 시비하여 주기도 하였으나 밭작물에는 수분 부족으로 농용석회에 함유된 칼슘성분이 식물에 흡수될 수 없었으며, 수도작에는 일부의 효과가 있었다. 그러나 이는 칼슘결핍에 대한 응급조치로서 식물체의 하단부의 일부에 대해서는 효과를 보여 주나 상단부에 나타나는 결핍증세는 여전히 치유하기 어려웠다.

즉, 칼슘은 뿌리에서 흡수된다 하더라도 식물체내에서의 재이동이 활발하지 못하며, 비록 토양중에 다량의 칼슘이 포함되어 있는 경우에도 그것의 이동이 활발하지 못하여 식물의 잎, 줄기, 과실 등의 지상부분과 새로운 잎에는 자주 결핍증상이 나타났다. 예를 들어 토마토에 농용석회비료를 사용하면 1∼2화방에는 배꼽썩음병이 없었으나 3∼4화방에는 그 결핍증상으로 배꼽섞음병이 발견되었다.

또한, 약 20년전부터 농촌에서는 염화칼슘을 이용하기도 하였는데, 이는 동일한 농도를 사용하더라도 작물의 상태에 따라 황변을 일으키거나 일부가 썩어 나가거나 병충해에 매우 약하는 등 농도장해를 일으킨다는 문제점이 있었으며, 탄산칼슘을 사용할 경우는 식물체에 대한 흡수가 매우 열악하여 흰분말형의 탄산칼슘이 식물표면을 덮음으로써, 오히려 식물의 동화작용을 방해한다는 문제점이 있었다.

이에 상기와 같은 칼슘결핍증상을 개선하고 식물체내로의 흡수를 원활하게 하기 위한 종래의 공지기술을 살펴보면, 우선 1981. 12. 3자 출원된 특허출원 제81-4706호(1987. 4. 3자 공고 제87-642호)“활성무기질 비료”에서는 비석계통의 석영반암 분말 70∼90%와 동물골분 10∼30%를 1000℃이상의 온도에서 30분 이상 소성하여 결정수를 제거함으로써 분자 내지 원자간 거리를 최대한 벌려서 활성체로 만들고 이를 200매쉬 이상으로 미분쇄 혼합하여 제조되는 활성무기질 비료를 개시하였으며, 이러한 무기질 비료에 헥사메틸렌디아민, 트립토판, 오옥신, 스카톨 등의 공지된 유기질 식물 영양제를 0.1∼0.5% 흡착하여 복합상승효과를 얻을 수 있는 활성무기질 비료도 개시하였다.

또한, 1989. 8. 10자 출원되고 1992. 4. 25자 공고된 특허출원 제89-11379호 “식물체의 생리장해 방지 조성물 및 그를 이용한 방법”에서는 젖산칼슘, 초산칼슘, 글루콘산칼슘, 염화칼슘, 질산칼슘 등의 수용성칼슘 5∼70%, D-글루코사민 염산염 1∼15%, 리그린설폰산염, 나트륨 카복시셀룰로오스 등의 유기고분자 점착 제1∼15% 및 나머지는 물로 조성되고 식물의 지상부분에 처리하게 되는 식물체의 생리장해 방지조성물과 이를 이용한 생리장해 방지방법을 개시하였다.

그러나 본 발명자는 상기한 선행기술과는 달리 1000℃ 이상의 온도에서 소성시키거나 유기고분자 점착제 등을 사용하지 않고, 생석회를 물에 용해시킨 뒤 미생물과 공기를 주입하여 석회분을 식물체에 원활하게 흡수될 수 있는 형태로 개량하여 사용한 결과 식물체에 흡수되는 능력이 매우 탁월함을 발견하였던 바, 본 발명은 제조공정이 간단하고 경제적이면서 식물체에 칼슘보강을 하기에 매우 유용한 칼슘비료 및 그 제조방법을 제공하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 목적은 식물체에 100% 흡수되도록 칼슘을 원활하게 공급할 수 있는 이온상태의 활성칼슘비료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 원액에서 1000배액까지 다양한 형태로 식물체에 공급되며, 증류시킴으로써 인간의 식음료로도 이용할 수 있는 활성칼슘 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 활성칼슘비료는 생석회(산화칼슘)를 물에 작용시킨 수산화칼슘 수용액 또는 수산화칼슘을 물에 용해시킨 수산화칼슘 수용액에 미생물 수용액을 혼합하여 5∼8일간 숙성시킨 후 공기를 주입하여 침전물을 형성하고 이러한 침전물을 제거한 수용액을 자화수 정수기를 통과시킴으로써 제조된다.

상기의 제조공정을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 생석회를 물에 용해시키거나 수산화칼슘을 직접 물에 용해시켜 17∼50 중량%의 수산화칼슘용액을 만든다. 여기서 생석회 대신 탄산칼슘 공장에서 탄산칼슘을 추출한 후의 폐수액을 이용할 수도 있다. 이는 생석회를 그대로 농작물 등의 식물체에 투여하는 경우 흡수가 잘 안되고 토양이 응고된다는 점에 착안하여 생석회를 개량하는 첫번째 단계로서 이것을 물과 작용시켜 수산화칼슘화하는 것이다.

생석회를 물에 작용시키면 많은 열이 발생하는데 이를 약 40℃의 온도까지 방치하여 냉각시킨 다음 바실러스(Bacillus) G1, G2, G3 및 알, 캡슐랄루스(R. Capsulalus)로 구성되는 군으로부터 선택되는 호기성 미생물 수용액을 혼합하여 5∼8일간 숙성시킨다.

상기 공정은 물에 잘 용해되지 않는 성질을 가지는 수산화칼슘의 결정구조를 변화시켜 수산화칼슘을 그 다음 공정에서 주입되는 공기중의 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 침전, 제거시키고, 또한 공기중의 이산화탄소를 함유하는 물에서 탄산칼슘을 중탄산칼슘으로 변화시켜 칼슘이 이온화된 수용액 형태로 식물체에 잘 공급되도록 하기 위함이다.

즉, 첫번째 공정에서 생석회가 물과 작용하면

CaO + H₂OCa(OH)₂+15.6kcal ‥‥‥ (1)

과 열을 내면서 수산화칼슘 용액이 되는데, 수산화칼슘은 공기중의 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 생성하고 이러한 탄산칼슘은 이산화탄소를 함유하는 물에서 탄산수소캄슘을 생성하며 용해되는 바, 이를 식으로 나타내면,

Ca(OH)₂+CO₂ CaCO₃+ H₂O ‥‥‥ (2)

CaCO₃+ CO₂+ H₂OCa(HCO₃)₂‥‥‥ (3)

Ca(HCO₃)₂ Ca²⁺+ 2HCO₃ ^-‥‥‥ (4)

과 같은데, 여기서 미생물은 물에 잘 용해되지 않는 수산화칼슘이 상기의 (2),(3) 및 (4)식의 과정을 거치는 일련의 공정을 통해 촉매 작용함으로써, 식물체의 표면을 덮어서 동화작용을 방해하고 식물체내로의 흡수력이 열악한 탄산칼슘을 불순물로서 제거하고, 탄산칼슘의 일부가 공기 중의 이산화탄소와 반응하여, 식물체에 원활하게 흡수될 수 있는 칼슘이온의 형태로 변형되도록 활성화작용을 하는 것으로 볼 수 있다.

즉, 수산화칼슘의 분자구조는 수용액에서 6방정계판상정(6方晶系板狀晶)을 나타내는데, 본 발명자는 이러한 수산화칼슘의 결정을 작게 하여 식물에 흡수가 용이하도록 하는 방법을 연구한 결과 본 발명의 미생물을 사용하여 그 목적을 달성할 수 있게 된 것이다.

본 발명의 공정에 따르면 바실러스(Bacillus) G1, G2, G3 및 알, 캡슐랄루스(R. Capsulalus)로 구성되는 군으로부터 선택되는 호기성 미생물을 주입하여 숙성시킨 다음 반응물 수용액에 공기를 주입하여 침전물을 제거하는데, 여기서 공기는 상기 호기성 미생물의 작용을 활성화하는 역할을 하며, 공기중의 이산화탄소는 탄산칼슘의 생성을 위한 반응물질의 역할을 하고, 제거되는 침전물은 탄산칼슘인 것이다.

따라서, 본 발명의 미생물은 전체 용액에 대하여 중량비로 5∼50% 사용가능하다.

이상의 공정을 거쳐 침전물을 제거한 상층액은 이온칼슘을 함유하는 이온칼슘액인 것이며, 이를 자화수정수기로 통과시켜 전체용액의 활성을 더욱 증진시키도록 한다.

본 발명의 이온칼슘을 함유하는 활성칼슘비료는 원액에서 1000배액까지 희석하여 사용할 수 있으며, 본 발명의 제조공정을 거친 활성칼슘액은 그것을 증류시킴으로써 식음료로도 이용할 수 있다.

이온칼슘액의 희석비율은 식물체 및 토양조건, 기후에 따라 조절가능하며, 영양보강용으로는 800∼1000배액을, 병충해 치료용으로는 원액을, 우기시에는 100∼300배액을 이용할 수 있을 것이다.

본 발명의 활성칼슘액은 천연의 석회석을 식물체에 100% 흡수가능한 칼슘이온의 형태로 개량한 매우 유용한 비료액으로서, 식물체의 칼슘결핍증을 완전 해소할 뿐만 아니라 칼슘을 원활하게 공급하여 식물체의 생장, 발육을 촉진케 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

본 발명의 활성 칼슘비료, 즉 이온칼슘비료를 식물체에 사용한 결과 잎이 두꺼워지고 열매의 맛이 풍부해지며 식물체의 탄력이 회복되는 것을 발견할 수 있었으며, 과일류는 본 발명의 비료를 사용하지 않는 과일 보다 저장기간이 약 5∼10일간 연장되고 신선도 또한 훨씬 좋아짐을 발견할 수 있었다.

이하, 본 발명의 실시예와 식물체를 대상으로 한 실험예를 나타내도록 하겠으며, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되는 것이 아니다.

(실시예)

생석회 1Kg을 물 3kg에 넣어 반응시킨 뒤 5시간 동안 방치한 후 바실러스(Bacillus)G1 호기성 미생물 수용액 300g을 40℃의 반응물에 주입하여 혼합한 뒤 일주일간 방치하여 숙성하였다. 숙성시킨 반응용액에 관을 통해 공기를 약 20분 간격으로 5회 주입시키고 생성된 침전물 (탄산칼슘)을 여과 분리시켰다. 분리된 상층의 수용액을 자화정수기로 통과시켜 얻어진 본 발명의 활성칼슘액을 원액, 100배액, 500배액, 1000배액으로 각각 희석 제조하였다.

실험예 1 : 토마토

토마토 밭의 1/2에 본 발명의 활성칼슘비료 500배액을 흠뻑 적셔질 정도로 살포하고 1주일 동안 관찰한 결과 아무런 질병도 발생하지 않고 잎이나 열매의 맛, 색깔, 상태가 매우 좋은 토마토가 재배됨을 발결할 수 있었으나, 본 발명의 칼슘 비료를 이용하지 않은 나머지 토마토 밭에서는 배꼽썩이병이 관찰되었다.

실험예 2 : 배추, 상추

배추, 상추 등의 잎에 본 발명의 활성칼슘비료 500배액을 살포한 결과 병충해가 거의 발견되지 않아 농약의 필요성을 느낄 수 없었다.

특히 배추는 김치를 담았을 때 무르는 현상이 현저하게 감소되어 신선한 맛이 오래 유지되었다.

실험예 3 : 오이

오이에 본 발명의 이온칼슘비료 1000배액을 사용한 결과 오이의 쓰고 떫은 맛이 완전히 없어지고 구부러짐이 사용전보다 놀라정도로 거의 관찰되지 않았으며, 수확량이 사용전보다 약 30% 증가됨을 발견할 수 있었다.

또한, 오이줄기가 갈라지며 생기는 줄기마름병에 대하여 갈라진 줄기에 본 발명의 이온칼슘비료 원액을 살포하여 준 결과 원상태로 완전히 회복되었고, 곰팡이류병과 주름병이 발생할 초기에 본 발명의 칼슘액 100배액을 살포한 결과 7일 후 병발생이 중단되고 원상태로 회복되었다.

실험예 4 : 포도

포도는 꽃이 피면 수정관계상 지베린 처리를 하지만, 지베린 처리를 할 경우 포도 송이의 줄기가 딱딱해져서 때로는 부러지는 현상이 관찰되었는 바, 이에 일반의 칼슘제를 사용하여도 별다른 차이를 보이지 않았으나 본 발명의 이온칼슘액 100배액을 살포한 3일 후 송이줄기가 부드러워지고 탄력과 유연성을 회복함을 알 수 있었다.

또한 포도의 잎이 쳐지는 것에 대하여 본 발명의 이온칼슘액을 살포한 결과 두께가 2배 정도로 두꺼워지고 잎이 정상적으로 균형있게 됨을 확인할 수 있었으며, 평균의 일반적인 포도의 당도 14.5˚에 대하여 본 발명의 이온칼슘액 사용 후 평균 16.5˚로 상승되고, 최고 17.5˚까지 상승됨을 알 수 있었다.

실험예 5 : 사과

조기낙엽의 현상을 보이고 흑점이 있는 사과에 대하여 본 발명의 이온칼슘비료 1000배액을 살포한 결과 잎이 떨어지지 않고 흑점이 사라짐을 발견할 수 있었으며, 평상시 당도 13.5∼14.0°였던 사과의 당도가 16.0∼16.5°까지 향상되고 육질이 단단하며 저장기간도 연장됨을 관찰할 수 있었다.

실험예 6 : 감귤

감귤에 500배액을 10일 간격으로 5회 살포하여 관찰한 결과 조기낙엽현상이 없어지고 당도도 약 1.5°정도 향상됨을 알 수 있었다.

실험예 7 : 용담초

대관령의 용담초에 100배액을 살포하여 관찰한 결과 꽃이 마디마디 피고 쓰러짐이 없으며 꽃의 질이 우수한 용담초를 얻을 수 있었다.

실험예 8 : 리모늄

리모늄은 불임성이 있는 화훼작목으로서 보통 끝부분에만 꽃이 피어 상품성이 떨어졌으나 이온칼슘액 1000배액을 사용한 결과 맨밑부분까지 꽃이 만개함을 관찰할 수 있었다.

본 발명의 보호범위는 특허청구의 범위에 의하여 정하여지며, 당업자는 당업계의 상식에 비추어 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위내에서 변경, 응용하여 이용할 수 있다.

Claims (2)

1. 생석회(산화칼슘)를 물에 작용시킨 17∼50 중량%의 수산화칼슘 수용액 또는 수산화칼슘을 물에 용해시킨 상기 중량%의 수산화칼슘 수용액에 바실러스(Bacillus)G1, G2, G3 및 알. 캡슐랄루스(R. Capsulalus)로 구성되는 군으로부터 선택되는 미생물 수용액을 혼합하여 5∼8일간 숙성시킨 후 공기를 주입하여 침전물을 형성하고 이러한 침전물을 제거하여 얻어지는 활성칼슘비료.
2. 생석회(산화칼슘)를 물에 작용시킨 17∼50 중량%의 수산화칼슘 수용액 또는 수산화칼슘을 물에 용해시킨 상기 중량%의 수산화칼슘 수용액에 바실러스(Bacillus)G1, G2, G3 및 알. 캡슐랄루스(R. Capsulalus)로 구성되는 군으로부터 선택되는 미생물 수용액을 혼합하여 5∼8일간 숙성시킨 후 공기를 주입하여 침전물을 형성하고 이러한 침전물을 제거한 수용액을 자화수 정수기를 통과시키는 것으로 이루어지는 활성칼슘비료의 제조방법.