KR100653462B1

KR100653462B1 - 미량요소비료 농축 수용액 조성물

Info

Publication number: KR100653462B1
Application number: KR1020050034731A
Authority: KR
Inventors: 언 기 이
Original assignee: 언 기 이
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-12-01
Also published as: KR20060113807A

Abstract

본 발명은 수용성 철, 수용성 아연, 크롬, 카드뮴, 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 미량요소비료 농축 수용액 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 수용성 철 2-4 중량%, 수용성 아연 0.01-0.1 중량%, 크롬 1.5-3×10^-4 중량%(1.5-3ppm), 카드뮴 0.01-1.0×10^-4 중량%(0.01-1.0ppm), 그 외 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산 0.001-0.1×10^-4 중량%(0.001-0.1ppm)으로 이루어진 미량요소비료 농축 수용액 조성물로서 본 조성물을 작물에 살포시 작물의 병해충에 대한 저항성 유발, 식물병 억제효과를 가지며, 또한 항균활성을 가지고 있으며 식물의 생육촉진활성이 탁월하며 우수한 품질의 작물을 생산할 수 있으며, 또한 토양의 산성화를 방지할 수 있다.

미량요소비료, 수용성 철, 수용성 아연, 병해충 저항성, 생육촉진

Description

미량요소비료 농축 수용액 조성물{A condensed aquous solution composition comprising a microelement fertilizer}

도 1은 본 발명의 비료 수용액 조성물 처리에 의한 식물의 병저항성 관련 유전자 PR-1 유전자의 발현증가와 관련된 도이며,

도 2는 본 발명의 비료 수용액 조성물의 구성성분에 의한 식물의 병저항성 관련 유전자 PR-1 유전자의 발현증가와 관련된 도이며,

도 3은 본 발명의 비료 수용액 조성물을 농도별로 처리한 경우의 항진균 활성을 나타낸 도이며,

도 4는 본 발명의 비료 수용액 조성물의 토양관주처리에 의한 감자의 생육에 미치는 영향을 나타낸 도이며,

도 5는 본 발명의 비료 수용액 조성물의 토양관주처리에 의한 감자의 수량에 미치는 영향을 나타낸 도이다.

본 발명은 수용성 철, 수용성 아연, 크롬, 카드뮴, 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 미량요 소비료 농축 수용액 조성물에 관한 것이다.

비료라 함은 식물에 영향을 주거나 식물의 재배를 돕기 위하여 흙에서 화학적 변화를 가져오게 하는 물질과 식물에 영양을 주는 물질을 의미한다.

식물은 정상적으로 생육하기 위해서 물이나 공기로부터 얻는 수소와 산소와 탄소는 물론 질소, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 인 및 유황 등과 같은 다량 원소와 더불어 염소, 붕소, 철, 망간, 아연, 구리, 몰리브덴의 미량원소가 필요하다. 이러한 미량요소는 붕산비료, 붕사 및 황산아연비료와 같이 단일 비료와 규정치 이상의 미량원소 2가지 이상을 포함하는 미량요소 복합비료(일명 '4종 미량요소 복합비료')가 있다. 미량요소비료는 다량원소에 비하여 소요량이 훨씬 적으나 식물의 성장결실에는 반드시 필요한 요소이다.

국내에서는 최근 농업용 미생물제재, 토양활성개량제 및 제4종 복합비료 등 농업생산을 위한 보조제의 시장이 형성되어 년간 약 40-50억원의 시장이 형성되어 있는 것으로 알려져 있다. 이들 상품의 대부분은 과학적으로 그 효과가 검증되지 않았음에도 불구하고 토양개선제, 토양활성개량제 또는 작물병해충 억제제 등의 이름으로 판매되고 있다. 이러한 수십종의 농업용 보조제는 때에 따라서는 재배농민에게 매우 혼란스러움을 줄 뿐만아니라 경제적으로 큰 손실을 끼치는 경우도 종종 있다. 한편, 선진국에서는 식물의 병원체나 해충을 죽이지 않는 식물보호제의 개발이 활발히 연구되어 최근 그러한 효과를 지니는 제품들을 시판하고 있다. 따라서 앞으로는 병 해충에 직접 독성을 보이지 않으면서, 생태계의 먹이사슬에 영향을 미치지 않으며 안전한 청정 농산물 생산의 기본이 되는 새로운 식물보호제 개발이 주 류를 이룰 것으로 전망된다.

일반적으로 화학비료를 사용하게 될 경우 토양의 화학성분의 변화를 가져오게 되는 바, 유산암묘늄을 사용할 경우에는 유산기가 남게 되어 염안에서는 염산근, 초안에서는 초산근이 남아 토양이 산성화가 되는 원인이 된다. 이리하여 철분은 유안철로 되므로 이용할 수 없게 되고 칼슘, 마그네슘 등의 미량성분은 유출되어버린다. 거기에 석탄 등을 써서 산의 중화를 가져오게 하는데, 그렇게 되면 그것 때문에 카리가 도망한다. 카리염을 주게 되면 망간이 도망한다. 이와같이 인공비료를 쓰면 쓸수록 토양원소간의 불균형이 커지게 된다. 이와같이 토양에서는 정상적인 성분조성을 이룬 농작물은 얻을 수 없다. 또한 화학비료를 토양의 단립조직이 파멸되어 단집조직상으로 변화해버린다. 이렇게 되면 공기의 유통이 나빠져서 산소부족으로 되어 미생물의 번식이 나빠진다. 또한 물빠짐이 나빠져서 보유수분이 많게 되면 토양의 산도는 강해지고 유해한 세균이 번식하여 부패작용이 일어난다.

농작물의 재배에 있어서 무농약이나 저농약 재배로 농작물의 잔류 독성을 낮추고 자연에 해를 끼치지 않는 자연친화적인 농법의 필요성이 현재 대두되고 있는바, 이에 본 발명자들은 수용성 철, 수용성 아연, 크롬, 카드뮴, 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 미량요소비료 농축 수용액 조성물이 토양의 산성화는 방지하면서도, 식물의 생육촉진 및 내병성을 유발하여 재배식물의 품질향상에 기인함을 확인함으로서 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 잔류독성의 문제가 없고 환경친화적인 농법에 도움이 되면서 식물의 생육촉진 및 병충해에 대한 저항성 유발을 촉진하는 수용성 철, 수용성 아연, 크롬, 카드뮴, 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 미량요소비료 농축 수용액 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 수용성 철, 수용성 아연, 크롬, 카드뮴, 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 미량요소비료 농축 수용액 조성물을 제공한다.

상기 미량요소비료 농축 수용액 조성물은 전체 수용액에 대하여 수용성 철 2-4 중량%, 수용성 아연 0.01-0.1 중량%, 크롬 1.5-3×10^-4 중량%(1.5-3ppm), 카드뮴 0.01-1.0×10^-4 중량%(0.01-1.0ppm), 그 외 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산 0.001-0.1×10^-4 중량%(0.001-0.1ppm)으로 이루어진 미량요소비료 농축 수용액 조성물을 제공한다.

상기 미량요소비료 농축 수용액 조성물은 수용성 철 2-4 중량%는 반드시 포함하는 것으로 한다.

상기에서 바람직하게는 수용성 철 3.2 중량%, 수용성 아연 0.091 중량%, 크롬 2.6×10^-4 중량%(2.6ppm), 카드뮴 0.5×10^-4 중량%(0.5ppm), 그 외 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산을 0.001×10^-4 중량%(0.001ppm)으로 이루어진 미량요소비료 농축 수용액 조성물을 제공한다.

상기 미량요소비료 농축 수용액 조성물은 농작물에 살포할 경우 물에 희석하여 사용할 수 있으며, 상기 수용액을 물에 500배로 희석하여 사용하는 것이 바람직 하다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예 및 실험예에 의하여 한정되지는 않는다.

실시예 1. 미량요소비료 농축 수용액의 제조

수용성 철 3.2 중량%, 수용성 아연 0.091 중량%, 크롬 2.6×10^-4 중량%(2.6ppm), 카드뮴 0.5×10^-4 중량%(0.5ppm) 및 비소, 니켈, 티탄, 아질산, 아황산 각각 0.001×10^-4 중량%(0.001ppm)을 각각 별도의 용해조에서 물을 소량씩 첨가하여 상기 구성성분이 용해되도록 각각을 상온에서 24시간 이상 서서히 교반하여 여과하고, 이들을 암실에서 100시간정도 숙성시킨 후에 30℃의 온도로 유지한 상태에서 각각 물에 용해된 구성성분을 서로 배합하여 본 발명의 미량요소비료 농축 수용액 원액을 제조하였다. 또한 상기 원액을 물에 희석하여 5배, 10배, 50배, 100배, 250배 및 500배 희석액을 제조하였다.

실험예 1. 식물의 내병성 관련 유전자를 표지로한 병저항성 유도 여부 확인실험

본 발명의 비료 수용액 조성물이 처리된 식물에서 병저항성 관련 유전자의 발현여부를 검정하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다. 병저항성 유전자를 지니고 있는 담배식물의 잎에 상기 실시예 1에서 제조한 비료 수용액 500배 희석액을 엽면살포한 후 식물체에서 total RNA를 분리하여 병저항성 유전자인 PR-1의 시 간별 유전자 발현을 노던 블랏 혼성화(northern blot hybridization) 실험을 수행하였다. 상기 식물체에서 분리한 total RNA의 농도를 분광광도계로 정량한 후, 20㎍의 RNA를 포름알데히드(formaldehyde)가 함유된 1% 아가로스 겔에 전기영동한 다음, 니트란 막(nytran membrane)에 수송시켰다. 담배의 PR-1 DNA를 ³²P로 무작위로 표지한 후 50% 포름알데히드가 함유된 5x SSC에서 혼성화시켰다. 막은 low stringency washing buffer 및 크리테리온 세척용액(creterion washing solution)으로 세척하였으며, X-ray 필름에 노출시켜 담배의 병저항성 유전자인 PR-1의 발현여부를 본 발명의 비료 수용액을 살포한 후 3시간부터 48시간까지 관찰하였다. 양성대조군은 2mM 살리실산을 상기와 동일한 방법으로 처리한 후 24시간 후에 관찰하였다.

상기 실험 수행의 결과, 도 1에서 보는 바와 같이 담배의 병저항성 유전자인 PR-1 유전자는 본 발명의 비료 수용액 조성물을 살포한 후 3시간 부터 48시간까지 지속적으로 발현됨을 확인할 수 있었는바, 이로서 본 발명의 비료 수용액 조성물의 살포가 병원체에 대하여 직접적인 영향은 없더라도 식물의 생체방어능력을 향상시켜 식물병의 억제를 도모함을 알 수 있었다.

실험예 2. 본 발명의 비료 수용액의 성분별 병저항성 유발 여부 확인 실험

상기 실시예 1에서 비료 수용액을 제조하기 위한 성분들 중에서 병저항성을 유발시키는 성분을 확인하기 위하여 하기의 실험을 수행하였다.

FeSO₄ 500배 희석액, FeSO₄50배 희석액, MgSO₄500배 희석액, MgSO₄50배 희석액, BTH 0.2mM, 살리실산 2mM, 상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 비료 수용액을 각각 병저항성 담배식물에 엽면살포하여 상기 실험예 1과 동일한 방법을 수행하였다.

상기 실험 수행의 결과, 도 2에서 보는 바와 같이 비료 수용액 성분 중에서는 FeSO₄ 500배 희석액 처리구에서만 PR-1 유전자 발현이 유도되었는바, 이는 수용성 철만이 PR-1 유전자를 유도발현시킴을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명의 비료 수용액을 처리한 구에서 PR-1 유전자를 유도발현시킴을 확인할 수 있었는바, 이로서 본 발명의 비료 수용액의 PR-1 유전자의 유도발현은 수용성 철 성분에 기인한 것임을 확인할 수 있었다(도 2에서 1:FeSO₄ 500배 희석액, 2:FeSO₄50배 희석액, 3:MgSO₄500배 희석액, 4:MgSO₄50배 희석액, 5:본 발명의 500배 희석액, 6: 본 발명의 250배 희석액, 7:본 발명의 100배 희석액, 8: 본 발명의 50배 희석액, 9: 본 발명의 10배 희석액, 10: BTH 0.2mM, 11:살리실산 2mM, 12: 무처리구 이다).

실험예 3. 항진균 활성 실험

본 발명의 비료 수용액 조성물이 직접 식물병원균의 생육에 영향을 미치는지 여부를 조사하기 위하여, 고추 역병균(Phytophthora capsici), 벼 도열병균(Pyricularia oryzae), 벼 문고병균(Rhizoctonia solani), 뿌리썩음병균(Pythium ultimum), 잿빛곰팡이병균(Botrytis cinerea), 시들음병균(Fusarium oxysporum)에 대한 균사생육억제 실험방법을 이용하여 상기 실시예 1에서 제조한 비료 원액, 5배, 10배, 50배, 100배, 250배 및 500배 희석액의 항균성을 실험하였다.

상기 실험 수행의 결과, 도 3에서 보는 바와 같이 식물병원진균 6균주 중 벼 도열병균, 고추 역병균, 벼 문고병균, 짓빛 곰팡이병균, 뿌리썩음병균 및 시들음병균에 대하여 본 발명의 비료 원배 처리군에서 6균 모두에 대하여 항균활성이 매우 탁월하게 나타남을 확인할 수 있었다. 상기 균주들 중에서 고추 역병균과 잿빛 곰팡이균에 대하여는 본 발명의 비료 10배 희석액 처리군에서도 탁월한 항균활성을 확인하였는바, 본 발명의 비료 수용액 조성물은 공시균주 모두에 대하여 현저한 항균활성을 나타내나, 균주에 따라서 다소 차이가 있음을 확인할 수 있었다.

실험예 4. 식물 방제력 실험

본 발명의 비료 수용액 조성물의 식물 방제력에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.

상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 비료 희석액을 각 기주식물인 벼, 오이, 토마토, 밀, 보리, 토마토에 엽면살포한 후 24시간 후에 벼 도열병균(Pyricularia oryzae), 벼 문고병균(Rhizoctonia solani), 오이 잿빛곰팡이병균(Botrytis cinerea), 토마토 역병균(Phytophthora capsici), 밀 녹병균(Puccinia graminis), 보리 흰가루병균을 각각 분무 접종하였다. 각 기주식물에 대한 방제가를 산출근거로 하여 백분률로 평가하였다.

상기 실험 수행의 결과, 하기 표 1에서 보는 바와 같이 식물병 억제효과가 비료 10배 희석액 처리군에서 밀 녹병 및 보리 흰가루병에 대하여 88%이상의 방제효과를 보였으며, 벼 도열병은 75%의 방제효과가 나타남을 확인할 수 있었고, 50배 희석액 처리군에서는 밀 녹병이 72%의 방제가를 보였으나 기타 식물병에 대하여는 유의성있는 방제효과를 확인할 수 없었다. 또한 500배 희석액 처리군에서는 벼 도열병에 대하여 65%의 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.

식물병의 방제효과

희석배수	병 방제가(%)
희석배수	벼 도열병	벼 문고병	오이 잿빛곰팡이병	토마토 역병	밀 녹병	보리 흰가루병
10	75	0	50	25	100	88
50	50	0	0	16	72	37
100	50	15	6	33	44	25
250	70	15	0	33	44	7
500	65	45	18	33	0	0
대조	-	-	-	-	-	-

실험예 5. 감자의 생육 및 수량에 미치는 영향

본 발명의 비료 수용액이 감자의 생육 및 수량에 미치는 영향을 확인하기 위하여 하기의 실험을 수행하였다. 상기 실시예 1에서 제조한 본 발명의 비료 수용액 500배 희석액과 대조구로서 일반 4종 복합비료 1000배 희석액 및 지하수를 peatmoss:왕겨:복합비료를 3:1:0.01의 비율로 혼합한 토양에 상기 각 시료를 토양관주 후 감자종자를 파종하고 20일 간격으로 3회 관주처리하여 온실내에서의 감자의 생육 및 파종 70일째의 수량을 조사하였다.

상기 실험 수행의 결과, 본 발명의 500배 희석액을 처리한 경우, 발아율의 경우에는 대조구와 유사하게 100% 발아하여 초기생육에 있어서는 미차가 없었으나, 생육후 무처리구의 잎보다 색이 짙어지는 경향을 보였으며(도 4 참조), 파종 후 70일째 감자를 수확하여 수량 및 총중량을 조사한 경우 본 발명의 500배 희석액을 처리한 경우에 3회 처리한 경우에 41개로 대조구에 비하여 현저한 수량증가를 보였으며, 또한 감자의 총중량에 있어서도 본 발명의 500배 희석액을 2회처리한 경우에 275g으로 현저한 중량증가효과가 있음을 확인할 수 있었다(표 2 및 도 5 참조).

감자의 수량에 미치는 영향

처리(반복)		생체량
처리(반복)		수량(개)	총중량(g)
본 발명의 500배희석액	1	27	200
	2	30	275
	3	41	240
	4	32	170
	5	32	170
소계		162(32.4)	1050(210)
4종복합비료 1000배 희석액 (대조구 2)	1	30	230
	2	30	240
	3	34	200
	4	29	250
	5	16	140
소계		132(26.4)	1060(212)
지하수 (대조구 1)	1	27	130
	2	30	160
	3	29	200
	4	30	180
	5	34	170
소계		150(30.0)	840(168)

실험예 6. 초산근 실험

2005년 2월 12일에 일본의 사단법인 나가사키현식품후생협회 식품환경검사센터에 의뢰하여 본 발명의 미량요소비료 농축 수용액과 일본업체에서 생산되는 비료를 대조구로서 살포하여 생육시킨 작물의 브릭스 농도 및 토양의 산성화를 초래하는 초산근 생성량 검사를 의뢰하였다.

그 결과, 2005년 2월 23일에 일본의 사단법인 나가사키현 식품후생협회 식품환경검사센터로부터 하기 표 3과 같은 결과를 통보받았다. 본 발명의 미량요소비료 농축 수용액의 경우 초산근이 일본기업 비료제품 1 및 2에 비하여 약 50% 정도 감소되었으며, 또한 작물의 브릭스 농도가 7.3%로 현저히 높음을 확인할 수 있었는바, 본 발명의 비료 수용액 조성물은 토양의 산성화시키지 않으면서 작물의 농도는 높게 유지하므로서 종전의 화학비료보다 탁월한 효과를 지님을 확인할 수 있었다.

브릭스 농도 및 초산근 검사 결과

	일본기업 비료 제품 1	일본기업 비료제품 2	본 발명
초산근	2656㎎/㎏	2587㎎/㎏	1426㎎/㎏
브릭스 농도	6.1%	6.5%	7.3%

본 발명은 수용성 철, 수용성 아연, 크롬, 카드뮴, 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 함유하는 미량요소비료 농축 수용액 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 수용성 철 2-4 중량%, 수용성 아연 0.01-0.1 중량%, 크롬 1.5-3×10^-4 중량%(1.5-3ppm), 카드뮴 0.01-1.0×10^-4 중량%(0.01-1.0ppm), 그 외 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산 0.001-0.1×10^-4 중량%(0.001-0.1ppm)으로 이루어진 미량요소비료 농축 수용액 조성물로서 본 조성물을 작물에 살포시 병원체에 대한 직접적인 영향은 미치지 아니하더라도 작물의 생체방어능력을 향상시켜 병해충에 대한 저항성 유발을 유도하며, 항진균 활성을 가짐으로서, 벼 도열병균(Pyricularia oryzae), 벼 문고병균(Rhizoctonia solani), 오이 잿빛곰팡이병균(Botrytis cinerea), 토마토 역병균(Phytophthora capsici), 밀 녹병균(Puccinia graminis), 보리 흰가루병균 등의 식물병 억제효과를 가지며 또한 식물의 생육촉진활성이 탁월하여 우수한 품질의 작물을 생산할 수 있으며, 토양의 산성화도 더불어 방지할 수 있다.

Claims

전체 수용액에 대하여 수용성 철 2-4 중량%, 수용성 아연 0.01-0.1 중량%, 크롬 1.5-3×10^-4 중량%, 카드뮴 0.01-1.0×10^-4 중량%, 그 외 비소, 니켈, 티탄, 아질산 및 아황산은 각각 0.001-0.1×10^-4 중량%를 포함하고 잔량은 물로 구성됨을 특징으로 하는 토양의 산성화 방지, 식물의 병저항성 유발, 식물의 방제력 향상 및 항진균활성을 갖는 미량요소비료 농축 수용액 조성물.
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