KR100386854B1 - Ameliorating method of soils with excessive salts or inorganic nitrogen by applying easily decomposable carbohydrates having high C/N ratio as a carbon source of soil microorganisms - Google Patents

Ameliorating method of soils with excessive salts or inorganic nitrogen by applying easily decomposable carbohydrates having high C/N ratio as a carbon source of soil microorganisms Download PDF

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Abstract

본 발명은 염류가 집적된 토양의 전기전도도와 무기태 질소함량을 신속히 낮추어서 질소의 과잉 축적 및 염류집적 토양을 개량하는 방법에 관한 것이다. C/N율이 높은 이분해성 탄수화물을 토양미생물의 탄소원으로 공급하면, 미생물들이 급속히 증식하는 과정에 필요한 다량의 무기태 질소를 토양으로부터 탈취함으로써, 결과적으로 토양의 전기전도도와 무기태 질소함량을 신속히 낮추게 된다. 실시예에서 염류가 집적된 토양에 이분해성 탄수화물들(glucose, sucrose, starch)을 처리하였을 때, 60시간만에 토양의 전기전도도를 5dS/m에서 1.5dS/m로, 질산태 질소 함량을 348mg/kg에서 15mg/kg로 급격히 낮추었다. 또한 sucrose 처리는 3일만에 250mg/kg의 토양 암모니아태 질소 함량을 14mg/kg까지 낮추었으며, 식물의 암모니아 독성 피해를 회복시켰다. 한편 sucrose 처리는 식물의 생육조절이 가능케 하였다. 이 방법은 토양의 염류집적을 신속히 감소시켜 건전한 토양환경을 만들 수 있으며, 토양 무기태 질소 함량조절을 가능케 함으로써, 식물의 암모니아 독성피해 경감, 식물의 생육조절, 식물의 질산염 축적 방지, 식물 열매의 당도 증대 등에 효과를 나타낼 수 있다.The present invention relates to a method for rapidly reducing the electrical conductivity and inorganic nitrogen content of soil in which salts are accumulated to improve the excess accumulation of nitrogen and salt accumulation soil. By supplying C / N-degradable carbohydrates to the carbon source of soil microorganisms, the large amount of inorganic nitrogen needed for the rapid growth of microorganisms is desorbed from the soil, resulting in a rapid increase in the soil's electrical conductivity and inorganic nitrogen content. Will be lowered. In the embodiment, when the degradable carbohydrates (glucose, sucrose, and starch) were treated in the salt-condensed soil, the electrical conductivity of the soil was changed from 5dS / m to 1.5dS / m in 60 hours, and the nitrate nitrogen content was 348 mg. It was sharply lowered from / kg to 15mg / kg. In addition, sucrose treatment lowered the soil ammonia nitrogen content of 250 mg / kg to 14 mg / kg in 3 days and restored the ammonia toxicity damage of plants. On the other hand, sucrose treatment allowed plant growth regulation. This method can quickly reduce the salt accumulation of the soil and create a healthy soil environment, and by controlling the soil mineral nitrogen content, it can reduce the ammonia toxicity damage of plants, control the growth of plants, prevent the accumulation of nitrates of plants, It may have an effect on increasing sugar content.

Description

탄질율이 높은 이분해성 탄수화물을 토양 미생물의 탄소원으로 공급하여 질소의 과잉 축적 및 염류집적 토양을 개량하는 방법{Ameliorating method of soils with excessive salts or inorganic nitrogen by applying easily decomposable carbohydrates having high C/N ratio as a carbon source of soil microorganisms}Ameliorating method of soils with excessive salts or inorganic nitrogen by applying easily decomposable carbohydrates having high C / N ratio as a carbon source of soil microorganisms}

본 발명은 토양의 무기태 질소 함량을 감소시키고 전기 전도도를 신속하게 낮춰서 질소가 과잉 축적되고 염류가 집적된 토양을 개량하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이분해성(易分解性) 탄수화물을 토양미생물의 탄소원으로 공급하여 토양미생물들이 급속하게 증식하는 과정에서 토양에 있는 무기양분들, 특히 무기태 질소를 신속하게 흡수하여 미생물 균체내에 유기물질로 동화시킴에 따라 토양의 무기양분들이 급격히 감소되고 결과적으로 토양의 전기 전도도를 신속하게 낮추어서 염류집적 토양을 개량하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of improving the soil in which nitrogen is excessively accumulated and salts are accumulated by reducing the inorganic nitrogen content of the soil and rapidly lowering the electrical conductivity, and more specifically, the decomposition of carbohydrates into the soil. In the process of rapid growth of microorganisms by supplying carbon source of microorganisms, inorganic nutrients in the soil, such as inorganic nitrogen, are rapidly absorbed and assimilated into organic matter in microbial cells, resulting in a drastic reduction in soil nutrients. The present invention relates to a method for improving salt accumulation soil by rapidly lowering the electrical conductivity of soil.

토양에는 여러 가지 용해성 무기염들이 들어 있으며, 식물은 이 무기염들의 일부를 필수원소로 흡수함으로써 생명을 유지하여 살아간다. 식물의 필수원소들에 대한 요구도가 각기 다르므로, 각 용해성 무기염들의 종류와 양이 물론 중요하지만, 토양학에서는 용해성 무기염들의 총량도 식물생육과 관련하여 매우 중요한 인자로 취급하고 있다. 무기염들의 총량을 나타내는 상대적인 지표로서 전기전도도(Electrical Conductivity)를 사용하고 있으며, 토양학에서는 전기전도도가 4ds/m 이상인 토양을 염류토양(saline soil)으로 분류하며 작물생육에 부적합한 토양으로 정의하고 있다.Soil contains many soluble inorganic salts, and plants live their lives by absorbing some of these inorganic salts as essential elements. Since the requirements for plant essential elements are different, the type and amount of each soluble inorganic salt is of course important, but soil science treats the total amount of soluble inorganic salts as a very important factor with regard to plant growth. Electrical conductivity is used as a relative indicator of the total amount of inorganic salts, and soil studies classify soils with more than 4 ds / m as saline soil and define them as unsuitable for crop growth.

일반적으로 토양에 용해성 무기염들의 양이 과도하게 많아진 상태를 "염류집적”이 되었다고 말하며 토양에 염류집적이 일어나면 토양용액의 삼투압이 높아져 충분한 물이 있어도 식물의 수분흡수가 곤란하게 된다. 한편 집적된 각 염들 사이에 농도 차이가 심하여 식물이 염들의 일부를 필수양분으로 흡수할 때 길항(antagonism) 및 상조(synergism) 흡수 작용을 통하여 식물체내 양분의 불균형을 일으키게 되고, 또한 특정 양분의 독성과 결핍을 유발시켜 식물의 생육에 장애를 초래하게 된다.In general, an excessively high amount of soluble inorganic salts in the soil is referred to as "salt accumulation", and when salt accumulation occurs in the soil, the osmotic pressure of the soil solution is increased, making it difficult to absorb water from plants even with sufficient water. The concentration difference between the salts is so great that when plants absorb some of the salts as essential nutrients, they cause antagonism and synergism absorption, resulting in imbalance of nutrients in the plant, It causes the growth of the plant will be disturbed.

토양의 염류집적은 여러 가지 경로를 통하여 일어나는데, 바닷가의 토양과 같이 염류 농도가 높은 바닷물의 영향을 받거나, 건조지대의 토양처럼 물이 계속적으로 증발되므로 토양에 염류가 농축되는 것과 같이 자연적으로 일어날 수 있다. 한편 인공적으로는 토양에 비료물질이 과다하게 투입되었을 때, 또는 생활하수, 축산폐수, 공장폐수 및 광산폐수들이 실수로 유입되거나 관개되었을 때 일어난다.Salt accumulation in soil occurs through several pathways, which can occur spontaneously such as sea salt concentrations, such as seashore soils, or concentration of salts in soils, as water evaporates continuously, such as in dry land. have. On the other hand, artificially occurs when the fertilizer material is excessively input into the soil, or when domestic sewage, livestock wastewater, factory wastewater and mine wastewater are accidentally introduced or irrigated.

일반적으로 농경지 염류집적의 원인은 화학비료와 유기질비료의 과다 시용에 있으며, 화학비료는 화학 조성이 대체로 그 자체가 무기염으로 되어 있으므로 직접적으로 염을 투입하는 결과로 나타나고, 유기질 비료는 토양미생물에 의하여 분해(무기화)되는 과정에서 많은 양의 염을 발생시키는데, 특히 근래 우리나라에서 가장 많이 상용화되고 있는 가축분뇨 발효퇴비는 양분함유량이 많으므로 무기화과정에서 매우 많은 양의 염을 토양에 공급하게 된다.In general, the cause of salt accumulation in farmland is due to excessive application of chemical fertilizers and organic fertilizers. Chemical fertilizers appear as a result of directly adding salts because their chemical composition is mostly inorganic salts, and organic fertilizers are applied to soil microorganisms. In the process of decomposition (inorganization) by generating a large amount of salt, in particular, the most commercialized domestic manure fermentation compost in Korea has a large amount of nutrients in the mineralization process to supply a very large amount of salt to the soil.

농경지 염류집적문제는 일반 농경지에 비해 시설하우스내 토양에서 더욱 심각한데, 그 이유는 시설재배의 경우 일년 내내 집약적으로 식물을 재배하므로 투입되는 화학비료와 유기질비료의 절대량이 많고 더욱이 시설내의 토양은 플라스틱 필름이나 유리 등 에 의하여 강우와 차단된 상태에 놓여 있으므로 일반 농경지와는 달리 축적된 염류가 강우에 의하여 시설외부 또는 지하 깊은 곳으로 세탈(洗奪)될 기회가 거의 없기 때문이다.The farmland salt accumulation problem is more serious in the soil in the facility house than in the general farmland, because the plant cultivation of plants is intensively grown all year round, so the amount of chemical fertilizer and organic fertilizer is high, and the soil in the facility is plastic film This is because, unlike ordinary agricultural land, accumulated salts have little chance of being washed out of the facility or deep underground by rain or rain because it is blocked from rainfall by rain or glass.

따라서 집약농업을 하는 농경지에서는 염류집적이 매우 심각한 문제로서 아직까지 난제로 남아 있는 분야이다.Therefore, salt concentration is a very serious problem in intensive agricultural lands, which remains a challenge.

토양에 집적된 염류를 감소시키기 위하여 현재까지 알려진 방법으로는 ① 다량의 물을 관개(灌漑)하여 세척하는 방법, ② 옥수수나 호맥 등을 심어 토양 양분을 흡수시켜 제거하는 방법, ③ 염농도가 낮은 토양을 객토하는 방법 ④ 볏짚과 같이 C/N율(탄소와 질소의 비율)이 높은 유기물질을 시용 하는 방법 등이 있다(참조문헌: 황선웅, 김유섭, 연병렬, 이용재, 박영대. 1993. 몇 가지 제염방법에 의한 비닐하우스 내 토양의 염류제거 효과. 농업과학논문집 35(1): 276-280. 농촌진흥청).In order to reduce the salt accumulated in the soil, methods known to date include: ① irrigation of a large amount of water, ② a method of absorbing and removing soil nutrients by planting corn or rye, ③ soil with low salt concentration. ④ There is a method of applying organic materials with high C / N ratio (carbon-nitrogen ratio) like rice straw (Reference: Hwang Sun-woong, Kim Yu-seop, Yeon Byung-ryul, Lee Yong-jae, Park Young-dae. 1993. Desalination Effect of Soil in Plastic Houses by Agricultural Method 35 (1): 276-280.

그러나 상기 ①의 다량의 물로 세척하는 방법은 토양 염류가 신속하게 제거되기는 하나 다량의 물이 필요하고, 표토에서 세탈되어 지하로 이동되는 염에 의하여 2차로 지하수가 오염될 가능성이 높다. 더욱이 표층에 있는 토양이 건조되면 지하로부터 상승되는 물과 함께 염류가 다시 위로 올라와 표층토가 원래의 염류집적 상태로 되돌아 가는 단점을 가지고 있다. ②의 옥수수나 호맥 등과 같이 양분을 많이 흡수하는 식물을 심어 염류를 제거하는 방법은, 이 식물들의 생장속도에 의존하므로 시간이 오래 걸리고, 경제성이 떨어지는 작물을 재배하므로써 입게되는 경제적 손실을 감수해야만 하는 단점이 있다. ③의 객토하는 방법은 외부에서 염류 량이 매우 적은 흙을 염류가 집적된 토양과 섞어 줌으로써 생기는 희석효과를 목표로 하고 있으나 막대한 양의 흙을 운반하여 작업하는데 노력과 경비가 매우 많이 드는 단점이 있다. ④의 탄질율이 높은 유기물질을 시용하여 염류를 감소시키는 방법의 경우는 토양에 C/N율이 높은 유기물질을 탄소원으로 공급함으로써 토양 미생물의 힘을 빌어 간접적으로 토양의 염류집적을 감소시키는 방법이다. 그러나 이 목적을 의하여 현재 흔히 사용되고 있는 볏짚은 분해속도가 너무 느려 큰 효과를 발휘하지 못하고 있는 실정이다.However, the method of washing with a large amount of water in ① is required to remove a large amount of water, although soil salts are rapidly removed, and groundwater is likely to be contaminated by salts that are separated from the topsoil and moved underground. Moreover, when the soil on the surface is dried, the salt rises again with the water rising from the basement, and the surface soil returns to the original salt concentration. The method of removing salts by planting plants that absorb nutrients such as corn or barley of ② depends on the growth rate of these plants, which takes a long time, and has to bear the economic losses incurred by growing less economical crops. There are disadvantages. The method of landing of ③ aims at the dilution effect by mixing the soil with the small amount of salt from the soil with the accumulated salt, but it has the disadvantage that it takes much effort and expense to carry the huge amount of soil. In the case of the method of reducing salts by applying organic material with high carbon mass, the method of reducing salt accumulation of soil indirectly through the power of soil microorganisms by supplying organic material with high C / N ratio to the soil as carbon source. to be. However, rice straw, which is currently commonly used for this purpose, does not show a great effect because the decomposition rate is too slow.

탄소는 미생물의 몸체형성과 에너지원으로 사용되는데 탄소원의 형태에 따라 미생물을 구분할 정도로 가장 중요한 원소이다. C/N율이 높은 유기물질을 탄소원으로 공급하게 되면, 유기물질 분해과정에서 생산되는 질소가 토양미생물의 몸체 구성에 필요한 C/N율인 약 10에 크게 못 미치게 되므로, 추가로 필요한 무기태질소(질산태질소와 암모니아태질소)를 토양에서 흡수하므로써, 토양용액에 녹아 있는 무기태질소가 미생물의 몸체 구성성분으로 흡수되어 동화되기 때문에 결과적으로 토양의 염류집적을 감소시키는 결과를 나타내게 되는 것이다. 이때 토양미생물은 질소뿐이 아니고 생명유지에 필요한 다른 원소들도 공급된 유기물질이 분해되는 과정에서 생산되는 양이 미생물의 몸체구성비에 부족될 경우 질소보다는 적지만 토양용액으로부터 흡수하게 된다. 예를 들어 토양미생물의 C/P비 (탄소와 인의 비율)는 약 100정도로 알려져 있으므로 그만한 양의 인산을 흡수해야만 하는 것이다.Carbon is used as a microorganism's body and energy source, and is the most important element to distinguish microorganisms according to the type of carbon source. When organic materials with high C / N ratio are supplied to the carbon source, the nitrogen produced during the decomposition of organic substances is significantly less than about 10, which is the C / N ratio required for the body composition of soil microorganisms. By absorbing nitrogen nitrate and ammonia nitrogen in the soil, inorganic nitrogen dissolved in the soil solution is absorbed and assimilated into the body components of microorganisms, resulting in a decrease in salt accumulation in the soil. At this time, the soil microorganism is not only nitrogen but also other elements required for life support is absorbed from the soil solution, although less than nitrogen when the amount produced in the process of decomposition of the supplied organic material is insufficient in the body composition of the microorganism. For example, the soil microbial C / P ratio (carbon-to-phosphorus ratio) is known to be about 100, so it must absorb that amount of phosphoric acid.

다른 양분보다도 질소는 모든 생명체에 가장 중요하고 많은 양이 필요한데, 토양미생물의 주요 질소 흡수형태는 질산태질소(NO3 --N)와 암모니아태질소(NH4 +-N)의 두 가지 무기태 질소들이다. 이 중 질산태 질소는 다른 염들에 비해 토양 염류집적의 상대적 지표인 토양의 전기전도도와 가장 높은 직선적 상관관계를 나타내는 것으로 보고되고 있다. (참조문헌 : 정구복, 유인수, 김복영. 1994. 중북부지역 시설원예지 토양의 토성, 염농도 및 화학성분의 조성. 한국토양비료학회지 27(1) :33-39). 따라서 C/N율이 높은 유기물질 공급에 따라 토양미생물이 토양의 질산태질소를 다량 흡수하게 되면, 이는 곧바로 토양의 염류집적이 감소되는 결과를 낳게 되는 것이다.Nitrogen, above all other nutrients, is the most important and necessary for all living things. The main forms of nitrogen absorption of soil microorganisms are two inorganic forms: nitrogen nitrate (NO 3 -- N) and ammonia nitrogen (NH 4 + -N). Nitrogen. Among these, nitrogen nitrate is reported to have the highest linear correlation with the electrical conductivity of soil, which is a relative indicator of soil salt accumulation, compared to other salts. (Reference: Jung-Bok Jung, In-Soo Yoo, Bok-Young Kim. 1994. Saturn, Salt Concentration, and Chemical Composition of Soil Horticulture in Central and Northern Areas. Therefore, when soil microorganisms absorb a large amount of nitrogen nitrate in soil with the supply of organic materials having a high C / N ratio, this results in a decrease in salt accumulation of the soil.

한편 상기와 같은 효과를 나타낼 수 있는 유기물의 C/N율에 대해서 토양학에서는 20∼30범위를 기준으로 하는데 공급되는 유기물질의 C/N율이 이 범위 내에 있을 경우에는 유기물질 분해과정에서 토양미생물이 필요로 하는 무기태 질소량과 유기물질로부터 방출되어 나오는 무기태 질소량이 비슷하므로 아무런 효과를 나타내지 못하게 된다. 또한 C/N율이 20보다 낮은 유기물질을 공급하게 되면 토양미생물이 필요로 하는 양보다 더 많은 양의 무기태질소가 유기물질로부터 방출되어 오히려 염류집적을 조장하게 된다. 따라서 C/N율이 30보다 큰 유기물질을 공급할 때에만 미생물의 질소 요구량에 못 미치는 양을, 이미 토양에 존재하고 있던 무기태 질소를 흡수하여 보충하게 됨으로써 염류집적의 감소 효과를 발휘하게 되는 것이다. 이때 C/N율이 높으면 높을수록 미생물의 무기태질소 요구량이 커지게 되어 유기물질 단위 투여량에 대한 염류집적 감소효과가 커지게 마련이다. 한편 유기물질의 C/N율 못지 않게 탄소 구성물질이 미생물에 얼마나 쉽게 분해될 수 있는 화학적 조성을 가지고 있는가 하는 것은 염류집적 감소효과의 속도를 좌우하는 매우 중요한 인자가 된다. 상기 ④의 방법에 사용되고 있는 볏짚의 경우에는 C/N율이 약 70정도로 높아서 토양의 염류집적 감소효과가 충분히 있을 것으로 생각된다. 그러나 볏짚은 C/N율이 높다하더라도 셀룰로우즈(cellulose), 헤미셀룰로우즈(hemicellulose) 및 리그닌(lignin)과 같이 토양미생물에 의한 분해속도가 느린 물질들이 탄소원의 주성분으로 되어 있어서 토양의 염류집적 감소효과가 매우 느린 단점을 가지고 있다.On the other hand, the soil C / N ratio of the organic matter that can exhibit the above effects is based on the range of 20-30 in soil science. When the C / N ratio of the organic material supplied is within this range, soil microorganisms in the organic material decomposition process Since the amount of inorganic nitrogen required and the amount of inorganic nitrogen released from organic substances are similar, they have no effect. In addition, supplying organic materials with a C / N ratio lower than 20 releases inorganic nitrogen from organic materials more than the amount required by soil microorganisms, thereby promoting salt accumulation. Therefore, it is possible to reduce salt accumulation by absorbing and supplementing inorganic nitrogen already existing in soil only when supplying organic material with C / N ratio greater than 30. . In this case, the higher the C / N ratio, the greater the inorganic nitrogen requirement of the microorganism, and the greater the salt accumulation reduction effect on the unit dose of the organic substance. On the other hand, how much the carbon component has a chemical composition that can be easily decomposed to microorganisms as much as the C / N ratio of the organic material is a very important factor that determines the speed of the salt reduction effect. In the case of rice straw used in the method of ④, the C / N ratio is about 70, which is considered to be sufficient to reduce the salt accumulation of the soil. However, even though rice straw has a high C / N ratio, salts of soil are the main components of carbon source because of the slow decomposition rate by soil microorganisms such as cellulose, hemicellulose and lignin. There is a drawback that the reduction effect is very slow.

토양미생물이 쉽게 분해시킬 수 있는(이분해성) 유기물질인가, 아니면 쉽게 분해시킬 수 없는(난분해성) 유기물질인가 하는 판단기준은 특정 유기물질을 분해하거나 이용하는 미생물의 종류와 수가 많고 적음에 달려 있다. 포도당, 설탕, 또는 전분과 같은 유기물질은 많은 종류의 토양미생물이 수일 내에 이용하는 이분해성(易分解性) 유기물질인데 반해, 앞서 언급한 셀룰로오즈, 헤미셀룰로우즈, 리그닌 등은 분해시키는 미생물의 종류가 제한되어 분해속도가 느린 난분해성 유기물질로 볼 수 있다.The criteria for determining whether a soil microorganism is an easily degradable (degradable) organic material or an easily degradable (hardly degradable) organic material depends on the number and the number and the number of microorganisms that decompose or use a specific organic substance. . Organic substances such as glucose, sugar, or starch are degradable organic substances that many soil microorganisms use within a few days, whereas cellulose, hemicellulose, and lignin mentioned above are the types of microorganisms that decompose. It can be considered as a hardly degradable organic material with a slow decomposition rate.

결론적으로 토양의 전기전도도 감소, 즉 염류집적 경감을 위한 기술로서 현재까지 알려진 상기 ①에서 ④번까지 방법들은 경제적·기술적 측면에서 바람직하지 못하다고 볼 수 있다.In conclusion, the above methods ① to ④, which are known as techniques for reducing the electrical conductivity of the soil, that is, reducing salt concentration, can be considered to be undesirable from an economic and technical point of view.

한편 토양미생물과 마찬가지로 식물에게 있어 가장 중요한 원소 중의 하나는 질소이며, 흡수형태는 토양 미생물과 마찬가지로 암모니아태 질소(NH4 +-N)과 질산태 질소(NO3 --N)의 2가지 무기태 질소 형태이다. 식물이 뿌리로부터 흡수하는 무기태 질소량은 흡수양분 총량의 80%를 차지할 정도로 많은 것으로 알려져 있으며 그 만큼 식물 생육이 미치는 영향이 막대하다는 것을 의미한다(참조문헌:Marschner, H, 1995. Mineral nutrition of higher plants(2nd ed.). Academic Press Inc.). 과거에는 질소비료가 원활하게 공급되지 못하여 식물의 질소결핍이 문제가 되었으나, 오늘날에는 화학비료와 질소함량이 높은 유기질 비료의 과다 공급에 의하여 식물의 질소영양 과잉이 문제되고 있는 실정이다. 식물의 질소 흡수가 많아지면 지상부가 연약한 상태로 웃자라서 도복(倒伏, 바람에 쓰러짐)되기 쉽고 병충해에 약해지게 된다. 또한 영양생장이 왕성하여 생식생장이 저조해지므로 곡실과 과실처럼 인간에게 필요한 부위의 수확량이 감소하게 된다. 또한 질소가 많이 흡수되면 식물의 광합성으로 만들어진 동화산물이 설탕이나 전분과 같은 탄수화물로 전환되는 양이 줄어드는 대신 아미노산과 단백질로 전환되는 양이 늘어나기 때문에 과채류와 과실류 열매의 당도를 감소시킬 수 있다.On the other hand, as with soil microorganisms, one of the most important elements for plants is nitrogen, and like soil microorganisms, absorption forms two inorganic forms, ammonia nitrogen (NH 4 + -N) and nitrate nitrogen (NO 3 -- N). In nitrogen form. The amount of inorganic nitrogen that plants absorb from the roots is known to account for 80% of the total amount of nutrients absorbed, which means that the effects of plant growth are enormous (Marschner, H, 1995. Mineral nutrition of higher) plants (2nd ed.). Academic Press Inc.). In the past, the nitrogen deficiency of the plant has been a problem because the nitrogen fertilizer was not supplied smoothly, but the nitrogen nutrient excess of the plant is a problem due to the excessive supply of chemical fertilizer and organic fertilizer with high nitrogen content. When the plant's nitrogen absorption increases, the ground part grows weak and easily susceptible to fall and wind, and thus becomes weak to pests. In addition, the nutrient growth is vigorous and the reproductive growth is low, so the yield of the parts necessary for humans such as grain and fruit is reduced. In addition, the high absorption of nitrogen can reduce the sugar content of fruits and fruits, as the plant's photosynthesis increases the amount of amino acids and proteins that are converted to carbohydrates such as sugar and starch.

무기태 질소 중에서 질산태 질소는 인간의 보건과 환경에 큰 영향이 미치는데, 질산태 질소는 식물에 흡수되어 세포의 액포에 필요이상으로 많은 양이 저장될 수있고, 흡수되고 남아 있는 질산태 질소의 일부는, 질산태 질소가 음이온이기 때문에 같은 음이온인 토양교질(土壤膠質) 입자에 흡착되지 못하므로서, 쉽게 물과 함께 하층토로 이동되어 지하수를 오염시키게 된다. 질산태 질소 농도가 높은 야채류나 지하수를 다량 섭취하면 체내에서 발암물질인 니트로소아민(nitrosoamine)이 생성되어 암에 걸리기 쉽고, 신생아에게는 청색증(methemoglobinemia)라는 치명적인 병을 유발시키는 것으로 보고되고 있다. 수확기 식물체의 질산태 질소 농도를 줄이기 위해서는 적당량의 비료 사용과 강한 광조건에서 질소 공급을 조절하는 방법 등이 알려져 있다(참조문헌:Marschner, H, 1995. Mineral nutrition of higher plants(2nd ed.). Academic Press Inc.).한편 지하수의 질산태 질소 농도를 줄이기 위해서는 질소비료를 알맞게 조절하는 방법 외에는 특별한 대안이 보고된 바 없는 실정이다. 따라서 상기 방법들은 문제 발생 전에 미리 예방하는 소극적 방법들로서 문제 발생 후의 적극적 대응 처방이 되지 못하는 단점을 가지고 있다.Among the inorganic nitrogen, nitrate nitrogen has a great effect on human health and the environment. Nitrate nitrate is absorbed by plants and can store more than necessary in cell vacuoles. Since some of the nitrogen nitrate is an anion and cannot be adsorbed to the soil colloid particles of the same anion, it is easily transported with the subsoil to contaminate the groundwater. Ingestion of large amounts of vegetables or groundwater with high concentrations of nitrate nitrogen produces nitrosoamine, a carcinogen in the body, and is prone to cancer, and it is reported to cause a fatal disease called methemoglobinemia in newborns. In order to reduce the concentration of nitrate nitrogen in harvested plants, it is known to use an appropriate amount of fertilizer and to control the nitrogen supply under strong light conditions (Marschner, H, 1995. Mineral nutrition of higher plants (2nd ed.). Press Inc.) On the other hand, no special alternatives have been reported to reduce the nitrogenous nitrate concentrations in groundwater except for the proper control of nitrogen fertilizers. Therefore, the above methods are passive methods for preventing problems before they occur and have a disadvantage in that active countermeasures cannot be prescribed after problems occur.

또한 무기태 질소 중 암모니아태 질소(NH4 +-N)는 질산태 질소에 비해 식물에 더 빨리 흡수되는 형태이기는 하나 일정 농도 이상이 되면 식물 생육에 치명적인 암모니아 독성 증상을 일으키며 이 증상은 덜 썩은 유기물이나 요소 비료를 다량 공급한 곳에서 흔히 관찰되므로서 이 물질 들을 과용하지 않도록 주의를 기우려야 한다. 한편 일단 암모니아 독성 피해를 받은 식물을 신속히 회복시키는 방법은 아직까지 알려진 바 없고, 단지 과량으로 생성된 암모니아태 질소가 질산화 균(nitrifier)에 의하여 질산화 작용을 받아 질산태 질소로 변함에 따라 근권(根圈,뿌리 근처)의 암모니태 질소 농도가 서서히 감소되기를 기다리는 수 밖에 없다. 결국 질산태 질소와 마찬가지로 암모니아태 질소도 비료를 적당량 주어 과잉 축적되는 것을 미연에 방지하는 소극적 방법 외에는 문제 발생 후의 효과적 치유 방법이 아직까지 알려져 있지 않은 실정이다.In addition, ammonia nitrogen (NH 4 + -N) of inorganic nitrogen is absorbed by plants faster than nitrate nitrogen, but when it is above a certain concentration, it causes fatal ammonia toxicity to plant growth, which is less rotten organic matter. Care should be exercised to avoid overdose of these substances, as they are commonly observed in large quantities of urea or urea fertilizers. On the other hand, there is no known method for rapidly recovering plants affected by ammonia toxicity, and only the excess ammonia nitrogen is nitrified by nitrifier and changed into nitrogen nitrate. The ammonia nitrogen concentration in the (near the roots) is waiting to be gradually reduced. As a result, as in the case of nitrogen nitrate, an effective treatment method after the occurrence of a problem is not known yet, except for a passive method of preventing an excessive accumulation of ammonia nitrogen in an appropriate amount of fertilizer.

결국 자연 생태계에서는 물질 순환이 끊임없이 원활하게 일어나고 있고, 이 순환고리의 특정 부위에 인공적 경로를 통하여 어떤 물질이 필요 이상으로 들어오게 되면, 물질 순환이 원활하지 못하게 되어 환경오염을 일으키고 생태계를 파괴시키게 된다. 이러한 관점에서 볼 때 토양 내 무기태 질소의 과잉 축적과 염류집적 등은 식물 생산을 증가시키려는 인간의 욕심 때문에 인위적으로 과다한 비료 물질을 투입하므로써 물질 순환고리에 교란이 생겨 나타난 일종의 토양 환경오염 현상으로서 생태계의 변화가 인류의 생존에 위협이 되고 있고 일반적으로 환경오염을 일으키기는 쉬우나 오염된 환경을 복원시키는 일이 경제적·기술적으로 매우 어렵다는 것은 주지의 사실로서 이에 대한 개선이 선결과제로서 남아 있다.Eventually, the circulation of materials is constantly occurring in natural ecosystems, and when certain substances enter more than necessary through artificial paths in certain parts of the cycle, the circulation of materials is not smooth, causing environmental pollution and destroying ecosystems. . From this point of view, the excessive accumulation of inorganic nitrogen and salt accumulation in the soil is a kind of soil environmental pollution phenomenon caused by disturbances in the material cycle by artificially adding excessive fertilizer materials due to human desire to increase plant production. It is a well-known fact that changes in the world are a threat to the survival of humanity and are generally easy to cause environmental pollution, but it is economically and technically difficult to restore the polluted environment.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 탄질율(C/N율)이 높은 이분해성(易分解性) 탄수화물을 토양 미생물의 탄소원으로 공급하여 토양에 집적된 무기태 질소와 염류집적 지표인 전기전도도를 감소시켜 토양을 개량하는 방법을 제공하므로서, 질소가 과잉축적되고 염류가 집적된 토양을 이차오염 발생이 적고 경제성 및 신속성이 있는 동시에 간편하게 수시로 실시할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to supply a decomposable carbohydrate having a high carbon (C / N ratio) as a carbon source of the soil microorganisms and inorganic matter accumulated in the soil A method for improving soils by reducing the conductivity of nitrogen and salt concentration, which is an indicator of overcondensation and salt accumulation. To provide.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탄질율(C/N율)이 높고 이분해성(易分解性)인 탄수화물을 토양미생물의 탄소원으로 공급하므로써 탄소 외에 미생물이 증식함에 있어서 필요로 하는 여러 가지 양분, 즉 토양 염류들을 다량 흡수시켜 미생물 세포내의 유기물질로 신속하게 동화시키는 과정에서 토양 양분들 특히 무기태 질소(NH4 +-N과 NO3 --N)함량을 급격히 감소시키고 결과적으로는 토양의 전기 전도도를 신속하게 낮춤으로서 달성할 수 있는 것으로서, 특히 수용성인 탄수화물은 물에 녹여 사용할 수 있기 때문에 수시로 관개수와 함께 사용할 수 있는 특징을 가지고 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides various nutrients required for the growth of microorganisms in addition to carbon by supplying carbohydrates having a high carbonaceous rate (C / N ratio) and disintegrating carbohydrates as carbon sources of soil microorganisms. In other words, in the process of absorbing large amounts of soil salts and rapidly assimilation with organic substances in microbial cells, the amount of soil nutrients, especially inorganic nitrogen (NH 4 + -N and NO 3 -- N), can be drastically reduced. Achievable by quickly lowering the electrical conductivity, particularly water-soluble carbohydrates can be used by dissolving in water because they are often used in water.

상기한 "C/N율이 높은 이분해성 탄수화물"을 정의하면, "C/N율이 높은"이라 함은 탄수화물의 C/N율이 30이상에서만 실시 효과가 나타나고, 그 이상의 C/N율에서는 C/N율이 높으면 높을수록 탄수화물의 단위 무게 당 처리 효과가 커지므로 C/N율이 높으면 높을수록 좋은 재료라는 의미를 내포하고 있다. 한편 "이분해성"이라 함은 토양 미생물의 탄소원으로서, 수일 이내에 신속하게 이용될 수 있는 화학적 조성을 갖는다는 것을 의미하며, 그래야만 본 발명의 목적인 효과 발현의 신속성에 부합될 수 있다는 것을 뜻한다. 따라서 "C/N율이 높은 이분해성 탄수화물"이라 함은 높은 탄질율과 이 분해성을 동시에 만족시킬 수 있는 물질이어야 함을 뜻하고 있다.If the above-mentioned "degradable carbohydrate with high C / N rate" is defined, "high C / N rate" means that the C / N rate of the carbohydrate is effective only at 30 or more, and at higher C / N rate, The higher the C / N ratio, the greater the treatment effect per unit weight of carbohydrates, so the higher the C / N ratio, the better the material. On the other hand, "degradable" means a carbon source of soil microorganisms, and has a chemical composition that can be used quickly within a few days, so that it can meet the rapidity of effect expression, which is the object of the present invention. Therefore, "degradable carbohydrate with high C / N ratio" means that the material should satisfy both the high carbon yield and this degradability at the same time.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to specific embodiments of the present invention will be described in detail.

가) 이 분해성 탄수화물 처리에 의한 토양 전기전도도와 질산태 질소 신속 감소 효과A) Soil Electrical Conductivity and Rapid Nitrogen Nitrate Reduction Effect by Degradable Carbohydrate Treatment

C/N율이 매우 높은 이분해성 탄수화물을 토양에 공급한 후 토양 전기전도도와 질산태 질소 함량의 신속한 감소 효과를 실내 실험에서 살펴보았다.In the laboratory experiments, we investigated the effect of rapid decrease of soil electrical conductivity and nitrogen nitrate content after feeding degradable carbohydrate with very high C / N ratio to the soil.

실시예 1Example 1

본 실험은 전기전도도가 5dS/m이고 NO3 --N 함량이 348mg/kg으로 염류가 집적된 토양을 농가 포장에서 채취하여 사용하였다. 토양을 풍건한 후 2mm 체로 쳐서, 이분해성 탄수화물 3종(glucose, sucrose, starch)을 토양 1kg당 탄소량으로 0∼10.8g (이 탄소 처리량을 토양면적 10a(1,000㎡), 토심 10cm 및 용적밀도 1.25g/㎤으로 가정하여 구한 토양무게 125,000kg에 해당하는 양으로 환산하면, 0∼1,350kg에 해당함)범위 내에서 처리한 후, 포장용수량(圃場用水量)의 90%로 수분을 조절하여 비이커에 담고, 항온기에서 25℃로 항온하면서 경시적으로 토양을 채취하여 전기전도도는 전기전도도측정기(EC meter)로 질산태 질소는 켈달 증류법으로 분석하였다. 1주일 간격으로 수분함량을 측정하여 증발로 소모된 수분을 증류수로 보충하였다.In this experiment, soils with salt concentrations with electrical conductivity of 5dS / m and NO 3 -- N content of 348mg / kg were collected from farmhouse pavement. After drying the soil, sift 2 mm sieves and add 3 to 10.8 g of carbon dioxide per 1 kg of soil (glucose, sucrose and starch). Assuming that 1.25g / cm3 is equivalent to the soil weight of 125,000kg, it is treated within the range of 0 ~ 1,350kg) and then adjusted to 90% of the amount of water for packaging. The soil was collected over time while incubated at 25 ° C. in an incubator, and the electrical conductivity was analyzed by an electric conductivity meter (EC meter). Moisture content was measured at weekly intervals to replenish the water consumed by evaporation with distilled water.

표 1에서 보는바와 같이 토양 전기전도도는 무처리의 경우 실험기간 내내 3.5∼5.7ds/m의 높은 수준을 유지하였던 반면 탄수화물 처리에서는 탄수화물 종류에 관계없이 60시간 후에 1.5∼2.0ds/m로 시간 경과에 따라 급격히 낮아졌으며, 이낮은 값을 실험 기간 5주 내내 유지하였다. 탄수화물 처리량에 따라서는 시용량이 가장 낮은 탄소 1.8g/㎏ 수준에서 감소속도가 약간 낮은 경향을 보였다.As shown in Table 1, the soil electrical conductivity was maintained at a high level of 3.5 to 5.7 ds / m during the untreated treatment period, while in carbohydrate treatment, it was 1.5 to 2.0 ds / m after 60 hours regardless of the carbohydrate type. The temperature was drastically lowered, and the lower value was maintained for 5 weeks. Depending on the carbohydrate throughput, the rate of decrease tended to be slightly lower at 1.8g / kg, which was the lowest amount of carbon used.

표 1Table 1

이분해성 탄수화물 처리에 따른 토양 전기전도도의 신속 감소 효과Rapid Reduction of Soil Electrical Conductivity by Disintegrating Carbohydrate Treatment

처 리process 경 과 시 간Elapsed time 탄수화물종 류Carbohydrate species 처리량(탄소g/㎏)Throughput (carbon g / kg) 12시간12 hours 18시간18 hours 24시간24 hours 36시간36 hours 60시간60 hours 72시간72 hours 96시간96 hours 1주1 week 2주2 weeks 3주3 weeks 4주4 Weeks 5주5 Weeks 무 처 리No treatment 4.74.7 3.53.5 4.04.0 4.14.1 4.04.0 4.14.1 5.35.3 5.75.7 5.55.5 4.54.5 5.25.2 4.74.7 SucroseSucrose 1.81.8 4.34.3 3.63.6 3.53.5 3.23.2 2.92.9 2.92.9 3.03.0 3.33.3 2.82.8 2.12.1 3.23.2 2.52.5 3.63.6 4.34.3 3.53.5 3.63.6 2.32.3 1.91.9 1.91.9 1.81.8 2.32.3 2.42.4 2.12.1 2.32.3 2.22.2 5.45.4 4.34.3 3.53.5 3.73.7 2.92.9 1.91.9 2.02.0 1.91.9 2.32.3 1.61.6 1.91.9 2.72.7 2.82.8 7.27.2 4.44.4 3.83.8 3.63.6 2.32.3 1.91.9 1.91.9 1.71.7 2.22.2 2.22.2 2.02.0 2.12.1 2.82.8 10.810.8 4.54.5 3.33.3 3.43.4 2.32.3 1.81.8 2.62.6 2.82.8 2.22.2 2.02.0 2.22.2 2.62.6 2.22.2 GlucoseGlucose 3.63.6 4.44.4 3.53.5 3.43.4 2.22.2 1.71.7 1.81.8 2.22.2 2.42.4 2.62.6 2.42.4 2.62.6 2.22.2 StarchStarch 3.63.6 4.74.7 3.53.5 3.43.4 2.62.6 2.02.0 2.02.0 2.32.3 2.22.2 2.52.5 2.52.5 2.62.6 2.42.4 7.27.2 4.84.8 3.73.7 3.63.6 2.62.6 1.51.5 1.81.8 2.52.5 2.32.3 3.03.0 2.22.2 2.22.2 2.12.1

표 2에서 토양의 질산태 질소 함량은 무처리의 경우 실험기간 내내 347∼449mg/kg의 높은 수준을 유지하였던 반면, 탄수화물 처리에서는 시간 경과에 따라 급격히 감소되어 처리 60시간 후에 15∼26mg/kg 사이로 최저치를 나타내었다. 탄수화물 처리량이 증가할수록 NO3 --N 함량의 감소 속도가 빨랐으며, 탄수화물 종류별로는 전분처리가 설탕과 포도당 처리에 비해 감소 속도가 약간 낮은 경향을 보였다.In Table 2, the nitrate nitrogen content of the soil was maintained at a high level of 347 to 449 mg / kg for the untreated treatment, while the carbohydrate treatment rapidly decreased over time to between 15 and 26 mg / kg after 60 hours of treatment. The lowest value was shown. As the amount of carbohydrates increased, the rate of decrease of NO 3 -- N content increased, and starch treatment tended to decrease slightly compared to sugar and glucose treatment.

상기 실시예의 결과들을 종합하여 볼 때 이분해성 탄수화물을 염류집적 토양에 공급하는 것은 토양 전기전도도(電氣傳導度)와 질산태 질소 함량을 신속하게 낮추어 건강한 토양을 만드는데 매우 효과적인 방법으로 나타났다.Taken together, the results of the above examples show that supplying the decomposable carbohydrates to the salt-integrated soil is a very effective way to make healthy soil by rapidly lowering the soil electric conductivity and the nitrogen nitrate content.

표 2TABLE 2

이분해성 탄수화물 처리에 따른 토양 질산태 질소의 신속 감소 효과Rapid Reduction Effect of Soil-Nitrate Nitrate by Disintegrating Carbohydrate Treatment

처 리process 경 과 시 간Elapsed time 탄수화물종 류Carbohydrate species 처리량(탄소g/㎏)Throughput (carbon g / kg) 12시간12 hours 18시간18 hours 24시간24 hours 36시간36 hours 60시간60 hours 72시간72 hours 96시간96 hours 1주1 week 2주2 weeks 3주3 weeks 4주4 Weeks 5주5 Weeks 무 처 리No treatment 385385 347347 378378 372372 385385 391391 440440 444444 439439 449449 400400 375375 SucroseSucrose 1.81.8 313313 281281 265265 232232 203203 180180 160160 147147 8989 6666 7373 7070 3.63.6 303303 253253 205205 3636 1616 2121 1717 3737 4040 3737 5050 5353 5.45.4 281281 257257 218218 3030 1515 1717 1919 1515 1010 1717 5353 7171 7.27.2 244244 238238 166166 1616 1616 1818 2121 1717 00 2020 4343 6464 10.810.8 234234 235235 180180 1414 1616 2020 2020 1212 1313 6262 8181 102102 GlucoseGlucose 3.63.6 244244 205205 183183 6767 2626 2727 2121 5454 5252 6767 7878 9898 StarchStarch 3.63.6 320320 273273 212212 5555 2121 2121 1616 1919 3535 5656 7474 9292 7.27.2 321321 278278 228228 7171 1919 2323 1616 2121 22 1414 3939 5656

나) 이분해성 탄수화물 처리에 의한 토양 내 암모니아태 질소의 신속 감소 효과B) Rapid reduction of ammonia-like nitrogen in soils by treatment with degradable carbohydrates

C/N율이 높은 이 분해성 탄수화물을 토양에 공급한 후 토양 내 암모니아태 질소의 신속한 감소 효과를 실내실험에서 살펴 보았다.The effect of rapid reduction of ammonia nitrogen in the soil after feeding this degradable carbohydrate with high C / N ratio to the soil was examined in a laboratory experiment.

실시예 2Example 2

본 실험에서는 암모니아태 질소 함량이 매우 낮은 사양토를 채취하여 풍건(風乾)한 후 2mm 체를 통과시켜 사용하였다. 토양 암모니아태 질소 함량을 250mg/kg로 조절하기 위하여, 토양 1kg 당 황산암모늄을 1180mg 수준으로 처리하였다. 여기에 이 분해성 탄수화물인 sucrose를 토양 1kg당 탄소량으로 0∼8g 범위 내에서 여러 수준을 두고 수용액을 만들어 처리하였는데, 이 탄소 처리량을 토양면적 10a, 토심 10cm 및 용적밀도 1.25g/cm3으로 가정하여 구한 토양무게 125,000kg에 해당하는 양으로 환산하면, 0∼1,000kg에 해당하였다. 처리를 마친 토양에 포장 용수량의 90%에 해당하는 수분을 첨가한 후 비이커에 담고, 항온기에서 25℃로 4일간 항온하면서, 경시적으로 토양을 채취하여 암모니아태 질소 함량을 켈달 증류법으로 분석하였다.In this experiment, it was collected by air-dried soil with very low ammonia nitrogen content and passed through 2mm sieve. In order to control the soil ammonia nitrogen content to 250mg / kg, ammonium sulfate per 1kg soil was treated to 1180mg level. In addition, this degradable carbohydrate sucrose was treated with an aqueous solution at various levels within the range of 0 to 8 g in terms of carbon content per kg of soil, and the carbon treatment amount was assumed to be 10 a soil area, 10 cm depth and 1.25 g / cm 3 volume density. Soil weight calculated by the equivalent of 125,000kg, corresponded to 0 ~ 1,000kg. After adding the water corresponding to 90% of the amount of water to the treated soil in the beaker, the soil was collected over time for 4 days at 25 ℃ in a thermostat, and the soil was collected over time to analyze the ammonia nitrogen content by Kjeldahl distillation.

표 3에서 토양의 암모니아태 질소 함량이 sucrose(설탕)를 처리하지 않은 경우에는 큰 변화를 나타내지 않았던 반면, sucrose를 처리한 경우에는 처리량이 증가될수록 큰 폭으로 감소되어, sucrose 처리 수준이 탄소량으로 4g/kg과 8g/kg 수준에서는 처리 96시간(4일) 후에 암모니아태 질소 함량이 12mg/kg의 낮은 농도까지 감소하였다. 한편 암모니아태 질소 함량의 감소속도를 보면, 초기 12시간까지는 서서히 감소되다가 sucrose 처리 18시간 후부터는 급격한 감소를 보였으며, 처리 72시간(3일) 후에는 평형에 도달할 정도로 신속한 감소효과를 나타내었다.In Table 3, the ammonia nitrogen content of the soil did not show a significant change when the sucrose was not treated, whereas the sucrose treatment decreased significantly as the throughput increased. At 4 g / kg and 8 g / kg levels, the ammonia nitrogen content decreased to a low concentration of 12 mg / kg after 96 hours (4 days) of treatment. On the other hand, the reduction rate of ammonia nitrogen content was gradually decreased until the initial 12 hours, and then rapidly decreased after 18 hours of sucrose treatment, and rapidly decreased to reach equilibrium after 72 hours (3 days) of treatment.

표 3TABLE 3

Sucrose 처리에 따른 토양 암모니아태 질소의 경시적 감소 효과Effect of Sucrose Treatment on Soil Ammonia Nitrogen over Time

Sucrose처리량(탄소 g/㎏)Sucrose throughput (carbon g / kg) 처리후 경과시간 (시간)Elapsed time after treatment (hours) 22 44 88 1212 1818 2424 3636 4848 7272 9696 00 237237 268268 236236 229229 217217 224224 222222 227227 214214 205205 0.50.5 234234 248248 217217 221221 191191 182182 172172 179179 170170 168168 1.01.0 240240 234234 223223 209209 175175 160160 138138 136136 134134 129129 1.51.5 251251 275275 222222 210210 180180 164164 131131 116116 108108 103103 4.04.0 245245 249249 218218 203203 167167 154154 120120 9797 1818 1212 8.08.0 244244 248248 226226 210210 173173 148148 8888 7676 1414 1212

따라서 위 결과치는 질소 화학비료와 부숙이 덜된 유기질 비료가 토양에 과량으로 공급되어, 그 곳에서 자라는 식물이 암모니아 독성 피해를 받아 생육에 이상이 생겼을 때, C/N율이 높은 이 분해성 탄수화물을 공급할 경우 토양 내 암모니아태 질소를 신속히 감소시켜 식물을 암모니아 독성 장해로부터 회복시킬 수 있다는 것을나타내고 있다.Therefore, the above results indicate that nitrogen chemical fertilizers and organically fertilized organic fertilizers are excessively supplied to the soil, so that when the plants growing there are ammonia toxic damage and grow abnormally, they can supply this degradable carbohydrate with high C / N rate. This suggests that plants can be recovered from ammonia toxicity by rapidly reducing ammonia nitrogen in soils.

다) 이분해성 탄수화물 처리에 의한 식물의 암모니아 독성피해에 대한 회복 효과C) recovery effect of ammonia toxicity damage of plants by treatment of degradable carbohydrate

C/N율이 높은 이 분해성 탄수화물을 공급할 때, 식물의 암모니아 독성 피해가 회복되는 효과를 폿트 실험(pot experiment)에서 살펴보았다.In the pot experiment, the effect of recovering ammonia toxicity damage of plants when feeding this degradable carbohydrate with a high C / N ratio was examined.

실시예 3Example 3

본 실험에서는 양분함량이 비교적 낮은 사양토를 사용하였다. 암모니아 독성피해를 유발시키기 위하여 질소 29㎏ N/10a를 기비로 처리한 후, 이분해성 탄수화물의 암모니아 독성에 대한 효과를 보기 위하여 탄소처리량으로 5수준(0, 58, 115, 173, 288 ㎏/10a)을 두었다. 실험은 3반복으로 실시하였다. 마른 토양을 실험에 필요한 개수만큼의 1a/5000 폿트에 채운후, 상기의 질소 수준에 해당하는 양을 요소(urea)로 처리하였고, 이때 질소 이외의 필수 양분에 의한 생육반응이 일어나지 않도록 인산과 칼리 및 붕소를 각각 용성인비(熔成燐肥), 염화가리 및 붕산으로 배추에 대한 농촌진흥청 표준 시비량(施肥量)을 주었다. 비료 처리 즉시 공정육묘장에서 구입한 배추 묘를 정식(定植)하였다. 정식 5일 후에 배추의 암모니아 독성 증상이 나타나기 시작하였는데, 이때 탄소원을 sucrose로 하여 상기 탄소 처리량에 따라 수용액으로 처리한 후, 배추의 생육을 관찰하였으며, 정식 27일 후에 배추의 생체중(生體重)을 조사하였다. 실험결과를 설명하면, 정식 5일후에 배추의 전형적인 암모니아 독성증상(잎이 시들고 끝이 타며, 점점 엽색(葉色)이 진해지고 잎 가장자리가 위로 향하여 주걱 모양을 함)을 나타냈으며, 이때 sucrose를 토양 미생물의 탄소원으로 공급함으로써, 배추가 암모니아 독성피해로부터 회복되는 것이 뚜렷하게 관찰되었는데, 그 결과 표 4에서 보듯이, sucrose 공급량이 많을수록 암모니아 독성피해가 감소되어 배추 생체중이 증가하였다.In this experiment, nutrient soils with relatively low nutrient content were used. After treatment with nitrogen at 29 kg N / 10a to induce ammonia toxicity damage, 5 levels (0, 58, 115, 173, 288 kg / 10a) were used for the carbon treatment in order to see the effect on the ammonia toxicity of the degradable carbohydrates. ). The experiment was carried out in three repetitions. After filling the dry soil with 1a / 5000 pots necessary for the experiment, the amount corresponding to the above nitrogen level was treated with urea, in which phosphoric acid and kali And boron were given to the RDA standard fertilizer for Chinese cabbage with solubilized fertilizer, ferric chloride and boric acid, respectively. Immediately after fertilizer treatment, cabbage seedlings purchased at the process nursery were settled. After 5 days, the ammonia toxicity of cabbage began to appear. At this time, the carbon source was sucrose, treated with an aqueous solution according to the carbon throughput, and the growth of cabbage was observed. After 27 days, the fresh weight of cabbage was measured. Investigate. The results of the experiment showed that after 5 days of eating, the typical ammonia toxicity of cabbage (with leaves withered and burned, darker and more leaf-colored and spatula with the leaf edge upward) showed sucrose in soil. By feeding to the carbon source of the microorganisms, it was clearly observed that the cabbage recovers from the ammonia poisoning. As a result, as the sucrose supply amount increased, the ammonia poisoning was reduced and the cabbage fresh weight was increased.

표 4Table 4

Sucrose 처리에 따른 배추의 암모니아 독성피해 경감 효과Effect of Sucrose Treatment to Reduce Ammonia Toxicity of Chinese Cabbage

sucrose 공급량(탄소 ㎏/10a)sucrose supply (carbon kg / 10a) 정식 27일후 배추 생체중(g/주)Chinese cabbage weight (g / week) after 27 days 00 0.60.6 5858 2.62.6 115115 4.34.3 173173 8.98.9 288288 8.18.1

상기 실험의 결과를 종합해 보면 sucrose와 같이 탄질율이 높고 이분해성인 탄수화물을 암모니아태 질소 농도가 높아서 식물에 암모니아 독성을 일으킨 토양에 공급하면, 토양미생물이 탄수화물을 탄소원으로 이용하는 과정에서 토양의 암모니아태 질소를 흡수하므로써 암모니아태 질소를 신속히 감소시키고 이에 따라 식물의 암모니아 독성피해를 회복시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있다.The results of the above experiments show that ammonia in soil in the process of using carbohydrates as a carbon source when soil microorganisms use carbohydrates as carbon sources when sucrose and high-degradable carbohydrates such as sucrose are supplied to soils that have high ammonia nitrogen concentrations and thus cause ammonia toxicity to plants. It can be concluded that by absorbing natural nitrogen, it can rapidly reduce ammonia nitrogen and thereby restore the ammonia toxicity damage of plants.

라) 이분해성 탄수화물 처리에 의한 식물의 생육조절 효과D) Growth control effect of plants by degradable carbohydrate treatment

탄질율이 높은 이분해성 탄수화물이 식물의 생육조절 효과를 폿트실험에서 살펴보았다.Dipotable carbohydrates with high carbon yield were examined in the pot test for the effect of plant growth control.

실시예 4Example 4

본 실험에서는 사양토(砂壤土)를 사용하였으며, 돈분발효퇴비를 2톤/10a 수준으로 토양과 잘 혼합하여 1a/2000 폿트에 넣고, 공정육묘장에서 구입한 배추묘를 정식(定植)하였다. 배추 정식 직후 이분해성 탄수화물인 sucrose의 3수준(탄소로 0, 37, 74kg/10a)을 물에 녹여 처리하였으며, 실험은 3반복으로 실시하였다. 결구(結球, 알들이)시작기인 정식 48일후에 배추를 수확하여 건물증(乾物重)을 달았으며, 정식 19일후 토양을 채취하여 무기태질소를 켈달증류법으로 분석하였다.In this experiment, the soil was used, and fermented compost was mixed well with soil at 2 to 10a level and placed in 1a / 2000 pot, and cabbage seedlings purchased at the process nursery were formulated. Immediately after the cabbage was planted, three levels of sucrose (0, 37, 74kg / 10a) were dissolved in water, and the experiment was repeated three times. The Chinese cabbage was harvested after 48 days, which was the beginning of the cabbage, and the dryness was added. After 19 days, the soil was collected and the inorganic nitrogen was analyzed by the Kjeldahl distillation method.

표 5에서 sucrose 처리량이 증가할수록 sucrose를 처리하지 않았을 경우에 비해 토양의 무기태 질소 함량이 적어졌으며, 이에 따라 정식 48일 후에 수확한 배추의 생체중(生體重)도 sucrose 처리량이 늘어날수록 감소하였다.In Table 5, as the amount of sucrose increased, the inorganic nitrogen content of the soil decreased compared with the case without sucrose treatment. Accordingly, the fresh weight of Chinese cabbage harvested after 48 days was also decreased with increasing sucrose throughput.

표 5Table 5

Sucrose 처리에 의한 토양 무기태질소 함량과 배추생육량의 감소 효과Reduction of Soil Mineral Nitrogen Content and Cabbage Growth by Sucrose Treatment

Sucrose 처리량(탄소 ㎏/10a)Sucrose Throughput (Carbon kg / 10a) 정식 19일 후의 무기태질소함량(㎎/㎏)Inorganic nitrogen content (mg / kg) after 19 days 정식 48일 후의 배추생체중(g/주)Chinese cabbage weight after 48 days (g / week) 00 5959 538538 3737 4848 382382 7474 3434 354354

본 실험에서는 C/N율이 높고 이분해성 탄수화물인 sucrose를 공급하므로써 미생물은 증식과정에서 질소원의 부족을 나타내게 되고, 부족된 질소를 돈분발효퇴비가 무기화되는 과정에서 생성되는 무기태 질소를 이용함에 따라, 토양내의 무기태 질소 함량이 낮아졌으며, 이에 따라 배추 생육을 위한 무기태 질소량이 감소하여 배추 수량이 떨어지는 것이다.In this experiment, by supplying sucrose, which is a high C / N ratio and a degradable carbohydrate, microorganisms showed a lack of nitrogen source in the process of growth, and the insufficient nitrogen was used as inorganic nitrogen produced during the fermentation of pig fermentation compost. In addition, the content of inorganic nitrogen in the soil is lowered, and thus the amount of inorganic nitrogen for the growth of cabbage is reduced and the yield of cabbage is lowered.

미생물과 식물의 생육에 있어서 질소는 가장 중요한 원소인데, 두 생물체는 무기태질소(NH4 +-N과 NO3 --N)를 동일한 질소 흡수형태로 하기 때문에 무기태 질소에 대한 경합관계가 이루어진다. 따라서 본 실험에서와 같이 탄질율이 높은 이분해성 탄수화물의 공급을 잘 조절하여 두 생물체간에 무기태 질소에 대한 경쟁을 유도시키면 식물의 생육조절이 가능하다는 결론이 성립되는 것이다.Nitrogen is the most important element in the growth of microorganisms and plants, and the two organisms compete with inorganic nitrogen because they form inorganic nitrogen (NH 4 + -N and NO 3 -- N) in the same nitrogen absorption form. . Therefore, it is concluded that the growth of plants can be controlled by inducing competition for inorganic nitrogen between two organisms by controlling the supply of high carbon degradable carbohydrates as in this experiment.

이상에서 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명하였지만 본 발명은 이에 의하여 제한되는 것은 아니고 당업자의 통상적인 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량 내지 응용이 가능하다.Although the present invention has been described in detail by way of examples, the present invention is not limited thereto, and modifications, improvements, and applications thereof may be made without departing from the ordinary knowledge of those skilled in the art.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 토양환경오염의 하나로 볼 수 있는 토양의 과다한 무기태질소의 축적과 토양 염류의 집적현상에 대하여 탁월한 해결방법을 제공한다.As described above, the present invention provides an excellent solution to the accumulation of excess inorganic nitrogen and the accumulation of soil salts in the soil which can be regarded as one of the soil environmental pollution.

즉, 주위에서 흔히 볼 수 있는 이분해성 탄수화물을 공급하여 토양내에 무수히 존재하는 토양미생물의 증식을 유도함으로써 간접적으로 토양의 무기태질소의 축적과 염류집적 현상을 자연의 이치에 맡겨 신속하게 감소시키기 때문에, 종래의 기술이 가지고 있지 않은 여러 가지 장점들 즉, 이차오염(二次汚染) 발생이 없고, 경제적이며, 노동력이 적게 들고, 매우 신속하며, 손쉽게 수시로 실시할 수 있는 매우 효과적인 토양 개량방법을 제공하게 된다. 또한 토양 무기태 질소 함량을 조절할 수 있는 본 발명은 질소 성분이 생물체에 미치는 막대한 영향으로 말미암아,다양한 효과를 나타내게 된다. 즉, 식물의 암모니아 독성피해로부터 회복, 식물의 생육조절, 엽채류의 질산태 질소 축적 감소, 과채류와 과실류 열매의 당도 증대 등이 그에 해당된다.In other words, by supplying the degradable carbohydrates commonly found in the surroundings to induce the proliferation of countless microorganisms in the soil, indirectly accumulate the inorganic nitrogen of the soil and salt accumulation phenomena in nature and quickly reduce it. It provides a very effective soil remediation method that does not have the advantages of the prior art, that is, there is no secondary pollution, it is economical, labor less, very quick and easy to implement. Done. In addition, the present invention that can control the soil inorganic nitrogen content is due to the enormous effect of the nitrogen component on the organism, will exhibit a variety of effects. That is, recovery from ammonia poisoning damage of plants, control of growth of plants, reduction of nitrate nitrogen accumulation in leafy vegetables, and increase in sugar content of fruits and fruits.

Claims (2)

탄질율(C/N율)이 30이상인 이분해성(易分解性) 탄수화물을 고체 또는 수용액의 1회 사용량으로 토양 면적 10a(1000㎥)당 탄소 성분량 1g∼1,350kg을 토양 미생물의 탄소원으로 공급하여 토양의 전기전도도와 무기태 질소(NH4 +-N과 NO3 --N) 함량을 신속히 낮추어서 질소의 과잉 축적 및 염류집적 토양을 개량하는 방법1 to 1,350 kg of carbon component per 10 a (1000㎥) of soil area is supplied as a carbon source for soil microorganisms by dissolving carbohydrates having a carbon quality (C / N ratio) of 30 or more as a single use of solid or aqueous solution. How to quickly reduce the soil's electrical conductivity and inorganic nitrogen (NH 4 + -N and NO 3 -- N) content to improve the accumulation of excess nitrogen and salt accumulation soil 제 1항에 있어서, 탄질율(C/N율)이 30이상인 이분해성(易分解性) 탄수화물은 단당류, 이당류, 올리고당류, 다당류로 이루어지는 군중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 질소의 과잉 축적 및 염류집적 토양을 개량하는 방법[Claim 2] The excess accumulation and salt accumulation of nitrogen according to claim 1, wherein the degradable carbohydrate having a carbon ratio (C / N ratio) of 30 or more is selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides. How to improve the soil
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