KR100426541B1

KR100426541B1 - 크럼블형 유기질비료

Info

Publication number: KR100426541B1
Application number: KR10-2001-0037488A
Authority: KR
Inventors: 장진혁
Original assignee: 주식회사 쎌텍스; 장진혁
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2004-04-13
Also published as: KR20030001124A

Abstract

본 발명은 크럼블형 유기질비료에 관한 것으로, (a) 식물성 유박 또는 비료 원료를 각각 분쇄하는 단계, (b) 상기 분쇄물에 석회석, 결착제를 혼합하는 단계, (c) 상기 혼합물을 펠렛화하는 단계 및 (d) 상기 펠렛을 크럼블러에서 크럼블형태로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크럼블형 유기질비료 제조방법을 제공한다. 본 발명의 크럼블형 유기질비료는 비료의 완효성이 우수하고 부숙과정을 거치지 않아 염류장해나 가스 피해를 유발하지 않는다. 또한 크럼블형 유기질비료는 수분함량이 10 %이하이고, 유기물 함량이 80 %이상이므로 기존의 부산물비료에 비하여 4배 이상의 비효를 나타내고, 크럼블 형태이므로 기계적 살포가 용이하고 비료효과가 지속적으로 나타난다.

Description

크럼블형 유기질비료{CRUMBLE FORMED ORGANIC FERTILIZER}

본 발명은 크럼블형 유기질비료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식물성 유박을 주원료로 한 부숙과정을 거치지 않고 사용할 수 있는 크럼블 형태의 유기질비료에 관한 것이다.

비료는 식물이 잘 자랄 수 있도록 인위적으로 배지에 주는 물질로서 세계 여러 나라에서 농업이 정착함에 따라 발전하였고, 인구증가에 따른 식량 소비량 증가로 인하여 연작이나 다모작을 실시하면서 지력(地力)의 회복을 위해 개발되어 왔다.

화학비료는 1839년에 독일의 화학자 J.리비히가 골분에 황산을 작용시켜 수용성 인산을 만든 것을 기원으로 하여 발전하였으며 20세기초 공기 중의 질소로부터 암모니아를 합성하는 방법이 공업적으로 성공한 이후 생산량이 급격히 증가하여 현재는 일반화되어 있다. 또한 화학공업의 발전에 힘입어 대량생산이 가능하게 됨으로써 품질이 균일하고 값이 싸며 퇴비 등에 비해 위생적이고 사용하기 용이할 뿐만 아니라 질소, 인, 칼슘 등의 유효성분 함유량이 높은 화학비료의 사용량이 비약적으로 증대하였다. 하지만 화학비료는 이미 그 폐해가 알려진 바와 같이 장기간에 걸쳐 연속적으로 사용하면 토양이 산성화되거나 토양의 유기물이 감소하고, 이로 인하여 지력이 감소하여 생산량 감소를 초래하게 되므로 기대하는 생산량을 유지하기 위해 더욱 많은 양의 화학비료를 사용하는 악순환이 되풀이된다. 또한 화학비료의 사용으로 토양의 단립조직이 감소하면서 토양이 쉽게 고결되어 빗물 등의 침식을 잘 받게 되며 화학비료로부터 유출되는 질소나 인이 원인이 되어 하천·호수 등의 부영양화(富營養化)에 의한 환경오염이 발생되고 있다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 대두되고 있는 유기질비료는 천연의 유기물 중에서 동, 식물체의 박류(찌꺼지)를 비료성분으로 함유하고 있는 것으로 유기물 함량 60 %이상 되어야 양질의 유기질비료라 할 수 있다. 유기질 비료는 자연생성 무기영양분(N, P, K 등)이 많으며 미생물에 의해 분해시 각종 아미노산, 유기산, 헥산, 부식 등이 부산물 비료에 비해 월등히 많다. 상기 부산물비료는 농업, 임업, 축산업, 수산업, 제조업 또는 판매업 등의 생산과정에서 발생하는 부산물을 이용한 비료로써, 일반적으로 유기질비료에 비해 유기물 함량이 적고 토양에 사용할 경우에는 상당기간의 분해기간이 필요하며 유해가스발생 등의 극복해야할 문제점들이 있다.

현재 알려진 유기질비료 또는 부산물비료로는 제지슬러지를 이용한 유기비료(특허공개 제 98-065113호), 폐기물을 이용한 유기비료(특허공고 제 10-0222637호), 입상재배용 발효생성물질 배양토(특허공개 제 99-73201호), 전분박과 채종유박을 이용한 과립형 혼합 유기질 비료 및 그 제조방법(특허공고 제 96-7383호) 등이 있지만 상기의 비료를 준비하는데 소요되는 많은 시간과 노력에 비해 그효과는 미흡한 실정이다.

또한 유기질비료를 사용하면 식물체가 유기질비료 자체를 그대로 흡수 이용하는 것이 아니고, 먼저 분해되어 질소, 인산, 칼리로 전환된 후에 흡수 이용되며, 질소원은 암모니화작용(Ammonificaton), 질산화작용(Nitrification)을 거쳐 질산염으로 분해되어야 흡수 이용될 수 있어 단시일내 효과를 보기 어렵다.

따라서, 유기함량이 높으면서도 인위적인 발효과정을 거치지 않고 작물에 적용할 수 있는 유기질비료 개발이 필요하다.

따라서, 본 발명은 식물체의 박류를 이용하여 유기물함량이 높은 유기질비료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 비료의 효과를 효율적으로 식물에 제공하기 위하여 식물작용 표면적이 넓은 유기질 비료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 수분 함량이 적어 살포가 용이하고 뭉침이 없으며 악취가 없는 유기질 비료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

(a) 식물성 유박 또는 비료 원료를 각각 분쇄하는 단계;

(b) 상기 분쇄물에 석회석, 결착제를 혼합하는 단계;

(c) 상기 혼합물을 펠렛화하는 단계; 및

(d) 상기 펠렛을 크럼블러에서 크럼블형태로 제조하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 크럼블형 유기질비료 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 형태의 유기질 비료는 유박(油粕), 소맥피, 당밀, 탈지강, 석회석, 및 결착제를 포함한다.

상기 유박은 녹말 및 단백질의 함량이 높아서 가축사료로 쓰일 뿐 아니라 유기물과 질소 함량이 많고 인산, 칼륨 성분을 포함하고 있어, 예로부터 자급비료(自給肥料)로 활용되고 있는 것이다. 유박은 35 내지 45 중량 %로 사용하고, 참깨유박, 들깨유박, 콩유박, 채종유박, 면실유박, 땅콩유박. 미강유박으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되어진 유박을 사용하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 채종유박이다.

또한 소맥피는 밀의 도정시 수득되는 밀껍질, 베아, 밀가루 등이 섞여있는 물질로서 조단백(16 %) 조지방(5%) 조섬유(10%) 인(피틴태인 1.2%) 등의 함량이 매우 높고, 가격면에서 경제적이다. 상기 소맥피는 15 내지 25 중량 %로 유기질비료에 포함되는 것이 바람직하다.

또한 당밀은 식용이 되지 않는 폐당밀(廢糖蜜)이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 조당(粗糖)을 정제할 때나 빙당(氷糖)을 만들 때 생기는 꿀이 바람직하다. 당밀은 본 발명의 유기질 비료에 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

또한 탈지강은 본 발명의 유기질비료에 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 석회석은 15 내지 25 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 석회석은 산성화된 토양을 중화시키는 효과를 가지므로 이미 화학비료를 많이 사용한 토양이나 산흙으로 객토한 토양에 사용하여 산성화를 중화시킬 수 있다.

본 발명의 유기질비료에 0.1 내지 5 중량%의 결착제가 포함되어 크럼블 형태로 제조시 여러 물질들이 잘 뭉치도록 한다. 상기 결착제는 비료용 또는 사료용으로 사용되는 결착제가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 리그닌술폰산염류, 규산소다류, 셀룰로이드 유도체, 젤라틴, 전분류, 폴리비닐알콜, 베르다 K, 제리본드, 알파폴리겐, 포리믹스, 카라기난 및 피로인산칼륨이고, 가장 바람직하게는 베르다 K이다.

본 발명의 크럼블형 유기질비료를 제조하는 과정은 다음과 같다.

(1) 분쇄단계

채종박, 소맥피, 당밀을 각각 분쇄하는 단계로 3 내지 4 mm 입도의 분말로 분쇄하는 것이 바람직하다.

(2) 혼합단계

상기 분쇄단계에서 분쇄한 각각의 물질과 탈지강, 석회석, 결착제를 믹서에 놓고 혼합한다.

(3) 펠렛형 유기질비료 제조단계

상기 단계에서 혼합한 혼합물은 펠렛기계를 이용하여 60 내지 75 ℃에서 펠렛형 유기질비료로 제조한다.

(4) 크럼블 유기질비료 제조단계

상기 제조된 펠렛형 유기질비료를 크럼블러 기계에 통과시켜 2 내지 3 mm 크기의 조각으로 분쇄시켜 크럼블 유기질비료를 제조한다.

본 발명의 유기질비료는 하기 표 1과 같이 유기태 질소, 유기태 인산, 유기태 칼륨을 포함하며 반면에 유기질비료에 포함된 중금속은 거의 없으며,(표 2) pH가 중성 내지 약산성이다.

유기태 질소	3.53 %
유기태 인산	2.50 %
유기태 가리	1.20 %

	유기질비료	비료공정규격
카드뮴	0.05 mg/kg	5 mg/kg 이하
크롬	7.98 mg/kg	300 mg/kg 이하
납	0.95 mg/kg	150 mg/kg 이하
수은	극미량	2 mg/kg 이하
구리	21.49 mg/kg	500 mg/kg 이하
비소	0.26 mg/kg	50 mg/kg 이하

본 발명의 유기질비료는 질소함량이 3.5 %로 양분과다피해를 막을 수 있고 인산과 칼슘을 적절히 포함하고 있으며, 그밖의 미량원소가 풍부하여 화학비료의 시비량을 대폭 줄일 수 있다. 또한 본 발명의 크럼블 유기질비료는 탄질비(C/N) 15 내지 20으로 부숙(발효)과정을 거칠 필요가 없으며, 발효과정 중 발생되는 가스피해를 피할 수 있다. 상기 탄질비는 유기물중의 질소함량 대 탄소함량비율을 의미하는 것으로 그 비율이 15 내지 20 정도가 최상의 상태로 토양내에서 바로 분해되어 비료로서 효용가치가 있으나 그 이상일 경우에는 토양개량효과밖에 기대할 수 없다. 또한 탄질비가 높은 유기물(볏짚, 톱밥, 수피 등)은 토양미생물이 유기물분해에 필요한 질소를 토양내에서 흡수하여 작물이 이용할 수 있는 질소가 부족하게 되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제는 유기물함량이 높은 비료에서 발생되지만 본 발명의 크럼블형 유기질비료는 탄질비가 15 내지 20으로 이상적이다.

또한 본 발명의 크럼블형 유기질비료는 유기물을 80 %이상 포함하여 연작을 하여도 토질이 유지되며, 수분의 함량이 10 %이하이므로 로타리작업시 토양과 균일하게 섞여 비효증진 효과를 기대할 수 있다. 또한 수분함량이 낮아 비료의 뭉침 및 악취가 발생되지 않는다.

또한 본 발명의 유기질비료는 크럼블형태로 제조되어 기계살포시 작업이 용이하고, 바람에 의하여 날리는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 토양과 균일하게 섞여 비료효과를 지속시킨다. 크럼블 유기질비료는 식물에 작용할 수 있는 표면적이 넓어 비료효과성이 매우 뛰어나다.

본 발명의 크럼블형 유기질비료는 작물에 따라 바람직한 시비량이 다르며, 토양의 비옥도에 따라 시비량을 증감하여 사용하는 것이 바람직하다. 하기 표 3에 작물별 권장시비량을 나타내었다.

	채소원예	과수	특용작물	잔디	화훼 및 골프장 조경수목
작물	오이, 참외, 양배추, 수박, 고추, 가지, 딸기, 토마토, 호박, 파, 감자 등	사과, 배, 감, 포도, 밀감, 대추, 밤, 살구, 자두 등	인삼, 담배, 참깨, 땅콩, 유채, 사료작물	잔디	_
시비량	300평당 100-200 kg	성목 1주당 10 kg유목 1주당 5 kg	300평당 100-200 kg	1000 m³당기비:200-300kg추비:80-200 kg	성목 1주당 4-5 kg유목 1주당 2-3 kg

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

(1) 원료준비

채종유박 40 kg, 소맥피 19 kg, 당밀 5 kg, 탈지강 15 kg, 석회석 20 kg, 베르다 K(한국펠렛, 부국화성산업에서 구입) 1 kg을 준비하였다.

(2) 분쇄단계

채종유박, 소맥피, 당밀을 각각 분쇄기에 넣고 입자크기 3.5 mm로 분쇄하였다.

(3) 혼합단계

분쇄한 조성물에 탈지강, 석회석, 결착제를 혼합한 다음 상기 혼합물을 믹서에 넣고 180 초간 혼합하였다.

(4) 펠렛형 유기질비료 제조단계

상기 단계에서 혼합한 혼합물은 펠렛기계를 이용하여 70 ℃에서 입상기(Pan pelletizer)로 펠렛형 유기질비료를 제조하였다.

(5) 크럼블형 유기질비료 제조단계

상기 제조된 펠렛형 유기질비료를 크럼블러 기계에 통과시켜 2.6 mm 크기의 조각으로 분쇄하여 크럼블형 유기질비료를 제조하였다.

[실험예]

상기 실시예 1에서 제조된 유기질비료가 식물생장을 위한 영양공급원으로써 화학비료를 대체할 수 있는지의 가능성을 조사하였다. 이를 위하여 혼합유기질비료와 시판되는 잔디용 화학비료, 또는 유기질비료와 N, P, K, Ca, Mg, S 비료성분의 화학시약을 섞어 만든 임의비료(이하 '혼합유기질비료'로 함)를 잔디에 사용하여 각각이 잔디 생육에 미치는 영향을 조사하였다.

4월 중순경 서울대 부속농장에 위치한 잔디시험지에서 한지형 잔디를 굴취하여 잔디에 남아있는 잔여 토양을 흐르는 물에 제거한 후 포트에 이식하였다. 잔디 굴취시 잔디의 생육단계는 월동을 마친 후 잔디의 지상부가 생성되기 시작하는 시기였다.

직경 22 cm의 원통형 포트의 아래쪽에 토양수분을 조절할 수 있도록 구멍을 뚫고, 미리 씻은 자갈로 구멍의 대부분을 막은 후 원예상토와 모래로 상단면 5 cm 이하 부분까지 채웠다. 이때 원예상토와 모래의 비율을 1:9로 조절하여 섞어 줌으로써 재배 토양 중 양분조건을 최소화한 상태에서 시비시험이 가능하도록 하였다. 포트당 이식한 잔디의 생체중(biomass)은 대략 60 g이었다. 상기 실험은 작물생육의 개체 또는 처리집단간의 임의적 차이를 감안하여 3회 반복 실험하였다.

(1) 시비조건

시비는 두 차례에 걸쳐 실시하였다. 1차 시비는 굴취한 잔디를 포트로 이식하여 일주일 후 실시하였는데 시비방법은 다음과 같다.

무처리의 경우는 포트당 300 ml 증류수만을 주었고, 혼합유기질비료는 포트당 비료 5 g을 분쇄한 후 300 ml 증류수에 녹여 처리하였다. 혼합유기질비료는 포트당 유레아 0.64 g, Ca(H₂PO₄) 1.35 g, K₂SO₄0.4 g, MgSO₄0.5 g을 혼합하여 분쇄한 유기질비료 5 g에 섞어 300 ml 증류수에 녹여 처리하였다. 잔디용 화학비료는비료 5 g을 증류수 300 ml에 녹여 처리하였다. 2차 시비는 1차 시비 7주 후에 1차 시비때와 동일한 방법으로 하였다.

시비기준은 잔디용 화학비료의 경우(9 %의 N, 9 %의 P, 9 %의 K, 6 %의 Ca, 2 %의 Mg, 8 %의 S, 0.2 %의 B) 300 평당 권장 사용량이 135 내지 140 kg 이므로, 포트 표면적 계산을 통해 시비량을 결정하였고, 유기질비료(3.5 %의 N, 2.5 %의 P, 1.2 %의 K, 0.37 %의 Ca, 0.50 %의 Mg, 0.3 %의 S, 1.24 %의 B)의 경우 잔디용 화학비료와 동일한 양(포트 당 5 g)을 시비함으로써 잔디생육 효과의 차이를 비교하였다. 한편, 혼합유기질비료는 유기질비료에 N, P, K, Ca, Mg, S, B 함량을 화학시약을 이용하여 더하여 줌으로써 잔디용 화학비료의 영양원소들과의 함량이 비슷한 수준에서의 잔디생육효과를 알아보고자 하였다. 각각의 성분비는 하기 표 4에 나타내었다.

	N	P	K	Ca	Mg	S	B
잔디용 화학비료	0.45	0.45	0.45	0.30	0.10	0.40	0.01
유기질 비료	0.18	0.13	0.06	0.02	0.03	0.02	0.06
혼합유기질비료	0.30	0.35	0.40	0.23	0.10	0.53	0.01

(2) 잔디관리

포트 이식 후 잔디의 수분관리는 외관상 표토의 수분이 마르지 않도록 1차 증류수를 이용하여 인위적으로 관리하였다.

(3) 잔디 생체중 측정

이식한 후 75일 후에 생육잔디가 전체적으로 포트의 상단면을 초과하여 자라는 시점에서 포트의 상단면까지 잔디를 자른 후 무게를 잰 다음 건조기에 60 ℃에서 24시간 방치한 다음 꺼낸 후 무게를 재었다. 무처리의 경우 잔디의 생육이 매우 부진하여 생체중량의 측정에서 제외하였다.

각 비료의 시비 후 생육 75일이 경과한 후의 잔디 생체중은 아래 표 4와 같다. 잔디용 화학비료의 처리구에서 신선중(fresh weight)과 건물중(Dry weight) 모두 가장 높은 수치를 보이는 것을 알 수 있었다. 한편 혼합유기질비료 처리구는 잔디용 화학비료 처리구에서의 신선중이나 건물중에 비교하여 약 80 %의 수치를 보였다. 그러나, 유기질비료 처리구의 경우 잔디용 화학비료 처리에 따른 신선중과 건물중의 50 % 정도의 생체중을 나타내었다.

	화학비료	혼합유기질비료	유기질비료
신선중	10.24(100 %)	8.23(80 %)	4.70(47 %)
건물중	4.20(100 %)	3.29(78 %)	2.10(50 %)

(4) 엽록소 정량

무처리, 유기질비료, 혼합유기질비료, 화학비료 처리구의 잔디 잎부분을 자른 시료 1 g을 80 % 아세톤으로 추출하여 원심분리 후 상징액의 흡광도를 663 nm와 646 nm에서 측정함으로써 클로로필 a, 클로로필 b 함량과 전체 클로로필 함량을 조사하였다.

각각의 비료시비에 따른 엽록소 함량을 측정한 결과, 잔디용 화학비료에서 총 클로로필, 클로로필 a, 클로로필 b 수치가 가장 높았고, 혼합유기질비료, 유기질비료, 무처리 순으로 그 수치가 감소되는 경향을 보였다. 이로써 각 비료의 시비에 따른 생체중과 식물체내 엽록소의 함량은 정의 상관관계를 가지고 있음을 알수 있었다.

	잔디용화학비료	혼합유기질비료	유기질비료	무처리구
클로로필 a	8.45(100 %)	5.48(65 %)	4.38(52 %)	4.00
클로로필 b	4.65(100 %)	4.52(97 %)	4.00(86 %)	3.68
총 클로로필	13.10(100 %)	10.00(76 %)	8.37(64 %)	7.68

유기질비료는 시용후 잔디의 생체중이나, 엽록소 함량 측정측면에서 기존의 잔디용 화학비료나 임의로 제조한 혼합유기질비료 보다 낮은 수치를 나타내었다. 하지만, 유기질비료에 존재하는 영양소의 함량이 잔디용 화학비료의 것들과 비교해서 붕소를 제외하고는 50 %에도 훨씬 미치지 못하는 점을 고려하여 볼 때, 동일 질량의 비료 시용을 통하여 잔디용 화학비료 사용에 따른 잔디 생체중의 약 50 % 생산량을 보인 것은 괄목할 만한 결과라고 추정된다.

특히 혼합유기질비료가 크럼블 형태로서 완효적 효과를 보일 것을 예상하여 볼 때 완효성 비료의 장점인 비료성분의 지속적 용출을 통하여 비료의 이용률을 향상시켜 시비량을 감소시키고, 인이라 칼리의 함량이 상대적으로 적게 함유되어 있어, 하우스 재배 등에서는 염류집적을 예방할 수 있는 등의 효과가 기대된다.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명의 크럼블형 유기질비료는 비료의 완효성이 우수하고 부숙과정을 거치지 않아 염류장해나 가스 피해를 유발하지 않는다. 또한 크럼블형 유기질비료는 수분함량이 10 %이하이고, 유기물 함량이 80 %이상이므로 기존의 부산물비료에 비하여 4배이상의 비효를 나타내고, 크럼블 형태이므로 기계적 살포가 용이하고 비료효과가 지속적으로 나타난다.

Claims

(a) 유박, 소맥피, 당밀을 각각 분쇄하는 단계;

(b) 상기 분쇄물을 혼합하고 탈지강, 석회석, 결착제를 혼합하는 단계;

(c) 상기 혼합물을 펠렛화하는 단계; 및

(d) 상기 펠렛을 크럼블러에서 크럼블형태로 제조하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 크럼블형 유기질비료 제조방법으로서, 상기 크럼블형 유기질비료는 35 내지 45 중량%의 유박, 15 내지 25 중량%의 소맥피, 1 내지 10 중량%의 당밀, 20 내지 25 중량 %의 탈지강, 15 내지 25 중량%의 석회석; 및 0.1 내지 5 중량 %의 결착제를 포함하며, 탄질비(C/N)가 15 내지 20인 것을 특징으로 하는 크럼블형 유기질비료 제조방법.
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