KR100835817B1 - 천연광물과 미생물의 혼합물로 제공되는 토양개량제제조방법 및 그 이용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연광물과 미생물의 혼합물로 제공되는 미생물함유 토양개량제에 관한 것이다.통상의 천연유기질비료는 톱밥,한약재분,어분 또는 가축분과 이들을 혼합한 천연유기물을 이용하는 경우가 대부분으로 이러한 천연유기질 비료를 제조하기 위해서는 미생물발효에 따른 장시간의 소요 및 과다한 장치가 필요하며,이들 생산에 따른 오·폐수등 수질오염도 야기하며,이러한 유기물이 과다하게 함유된 비료를 장시간 시비할 경우 작물의 생장에 피해가 우려된다.이에 본 발명은 고령토 20중량%, 부식산 40중량%, 탈지강 20∼27중량%, 제오라이트 3∼8중량%, 게르마늄 7∼12중량%, 어분 3∼8중량% 범위에서 함유시켜, 제공되고 상기 혼합물 100중량부를 기준으로 냉동보존된 미생물제재 로더박터속 아조토포르만스종(Rhodobacter azotoformans)를 자연해동시켜 0.05∼0.9 중량부를 추가혼합 후, 잘게 분쇄하여 분말 또는 펠렛중 선택되는 방법으로 완성제공되는 토양개량제 제조방법과 제조된 토양개량제를 1단보당 150∼250㎏을 살포하여 토양을 개량시키고 병충해 발생을 억제시킴을 특징으로 하는 이용방법으로 산성화되고 굳어진 농지토양을 중성토양과 미생물의 활성화로 부드러운 토양으로 개량시켜 작황을 크게 향상시키고,화학비료 사용을 근절시키는 유용한 발명인 것이다.

천연광물,미생물혼합물,토양개량제 제조방법,이용방법

Description

천연광물과 미생물의 혼합물로 제공되는 토양개량제 제조방법 및 그 이용방법{Soil conditioner manufucturing method and it's utilize method ustural minerals and microorganism}

도 1은 본 발명에 따른 토양개량제의 제조공정도

본 발명은 천연광물과 미생물의 혼합물로 제공되는 미생물함유 토양개량제에 관한 것으로, 산성화되고 굳어진 농지토양을 중성토양과 미생물의 활성화로 부드러운 토양으로 개량시켜 농산물의 작황을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 화학비료 사용을 근절시키면서도 농산물의 성장율을 개선 시킬 수 있는 미생물 함유 토양개량제를 제공하고자 하는 것이다.

본 작물은 현재 처해 있는 한국 농촌 토양의 문제점을 해결하는 방법으로서 자연에서 얻는 천연자원을 이용하여 토심(地力)을 되살리는데서 부터 친환경 농업을 시작하여 세계시장에서 경쟁력을 확보할 수 있는 방법을 찾아보고자 하는 기술적 과제를 갖고 착상을 시작하여 연구하게 되였다.

그동안 식량증대 및 단위면적당 생산성 향상을 위하여 농약의 사용과 화학비 료의 사용은 급속히 확대되어 왔으며, 이러한 화학비료와 농약에 편중된 농업은 지력의 저하와 토양의 산성화를 야기시켜, 농토가 점차 황폐화되어 가고 있는 실정이다.

이에 최근에는 이러한 농작물 오염문제와 환경오염 문제가 심각하게 대두되면서, 화학비료를 사용하기보다는 양질의 유기질비료 또는 퇴비를 사용하는 유기농업 기술개발의 중요성에 대한 인식이 확산되고, 이에 대한 노력의 결과로 축산분뇨나 음식물쓰레기를 처리하여 얻은 유기질비료가 개발되어 사용되고 있으며, 또한 미생물을 이용한 퇴비발효 생산방법에 대한 개선노력도 계속되어 왔다.

그러나 상기와 같은 노력에도 불구하고 현재 사용되는 유기질비료 및 발효 생성에 의한 퇴비의 사용은 또 다른 문제점을 야기하고 있다. 이러한 천연유기질비료는 주로 톱밥, 한약재분, 어분 또는 가축분과 이들을 혼합한 천연유기물을 이용하는 경우가 대부분으로 이러한 천연유기질 비료를 제조하기 위해서는 미생물발효에 따른 장시간의 소요 및 과다한 장치가 필요하여 실지생산에 적용하기가 곤란할 뿐만아니라 이러한 비료의 생산에 따른 오,폐수에 의한 수질오염도 야기하는 문제점을 갖게 되며, 이러한 유기물이 과다하게 함유된 비료를 장시간 시비할 경우 작물의 생장에 피해가 우려된다.

또한, 가축분뇨나 음식물쓰레기를 처리하기 위하여 톱밥이나 왕겨 등과 섞어 발효퇴비를 만들어 농작물에 사용하고자 하는 경우, 톱밥이나 왕겨가 충분히 발효되지 않은 상태에서는 탄닌이나 리그닌등이 잔류하여 작물의 생장에 피해를 줄 수 있고, 축분이나 음식물쓰레기 등은 부패과정에서 유기산이 생성되어 작물뿌리에 손 상을 유발할 수가 있으며, 특히 분뇨나 음식물쓰레기 내의 염분,중금속 등이 토양에 잔류되어 흙을 더욱 오염시키고 토심은 더욱 황폐화 되어가고 있는 실정이다.

또한 상기의 유기농비료나 퇴비 또는 화학비료의 가장 큰 문제점은 식물생육에 필요한 미량원소가 골고루 포함되어 있지 않으므로 완벽한 식물성장 보조제로 기능하기에는 근본적인 문제점을 갖는다.

따라서 본 발명은 땅속에 잔류하고 있는 염분을 분해하는 작용,토양중 미생물의 분해작용을 억제하여 미생물의 종균을 증가시킴으로서 궁극적으로 토양의 양생 회복 능력을 증가시키는 작용을 하는 부식산을 이용하고, 중금속 및 잔류독소를 제거하는 미생물제재를 새롭게 토양개량제에 적용하고, 작물의 성장 및 결실에 절대적으로 필요한 각종 미량요소를 공급할 수 있도록 구성되는 광물질 다수를 첨가시켜 양질의 농산물 수익증대와 토심을 복원하는데 이용될 수 있는 토양개량제를 제공함과 동시에 유기농업, 무농약농업에서 문제시되는 해충발생의 피해를 줄이기 위하여 본 발명은 식물의 잎과 줄기에 고령토막을 형성시켜 해충발생을 억제시키는 효과가 있는 고령토를 토양개량제에 주재료로 사용하여 토양개량제의 부가효과를 증가시키는 방향으로 토양개량제를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 유기농업을 위한 토양개량제에 관한 것으로, 구체적으로 자연적인 미생물의 분해를 도모하는 토양개량제를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

더욱 구체적으로는 본 발명에 따른 토양 개량제는 고령토 20∼25중량%, 부식산 40중량%,탈지강 20∼27 중량%,제오라이트 3∼8 중량%, 맥반석 7∼12 중량%, 어분 3∼8 중량%를 함유시켜 제공되고, 상기 혼합물 100 중량부를 기준으로 0.05∼0.9 중량부의 미생물제재를 자연해동시켜 혼합시켜 숙성시킨 후, 분쇄시켜 분말 또는 입자로 제공되어 1단보당 150∼250㎏을 살포하도록 개시되는 토양개량제를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원은 유기농업을 위한 토양개량제를 제공하고자 하는 것으로, 더욱 구체적으로 본 발명에 따른 토량개량제는 고령토 20~25 중량%, 부식산 40 중량%, 탈지강 20~27중량%, 제오라이트 3~8 중량%, 게르마늄 7~12 중량%, 어분 3~8 중량%를 함유시켜 제공되고, 상기 혼합물 100중량부를 기준으로 0.05~0.9 중량부의 미생물제재를 추가 혼합, 숙성시켜 제공되는 토양개량제에 관한 것이다.

본원의 토양개량제는 부식산이 주원료로 사용되고, 땅속에 잔류하고 있는 염분을 분해시켜 저감시키는 작용, 토양 중 미생물의 분해작용을 억제하여, 미생물의 족군을 증가시킴으로 궁극적으로 토양의 양생회복 능력을 증가시키는 작용을 하는 부식산을 이용하고, 중금속 및 잔류독소를 제거하는 미생물제제를 새롭게 토양개량제에 적용함으로서 작물의 성장 및 결실에 절대 필요한 각종 미량요소를 공급할 수 있도록 구성되는 광물질 다수를 첨가시켜 양질의 농산물 수익증대와 토심을 복원하는데 이용될 수 있는 토양개량제를 제공하게 되는바, 이하에서는 각 원료성분의 특성과 본원에서의 작용효과에 대해 설명하고자 한다.

고령토는 규석 50%, 알루미나 309%, 포타시움 2.5% 등의 성분으로 구성되어 있으며, 주로 석영·점토입자로 구성된 집합체 표면에 결각으로 존재하거나 작은 크기의 입상체나 패각 파편의 형태로 존재하게 되면서 유기농업, 무농약농업에서 문제시되는 해충발생의 피해를 줄이기 위하여 본 발명은 고령토를 주원료로 이용하였으며, 고령토는 식물의 잎과 줄기에 고령토막을 형성하여 해충의 피해를 줄일 수 있음이 이미 감귤농장 등의 바구미 퇴치 등에 시험사용되고 있다.

이러한 결과로 볼 때 고령토의 살포는 경제적으로도 수지가 맞으며 친환경적인 방제방법으로 기대가 된다. 또한 토양에 함유하고 있는 각종 미량요소를 부식산이 양이온 치환상태로 공급하며 토양의 생리작용에 활력을 공급하기 위하여 본원에서는 토양개량제 주원료 성분으로 부식산을 40 중량% 함유하는 원료로 이용하고자 한다.

부식산은 리그닌 단백질 복합체로써 토양에 가해진 유기물이 다양한 미생물에 의하여 분해작용을 받아 원 조직 중 쉽게 분해되는 것들은 분해되어 없어지고 남은 물질이 변형 또는 합성된 갈색 또는 암갈색의 일정한 형태가 없는 교질상의 복잡물질이라 할 수 있다.

이러한 부식산이 토양에 미치는 기능을 살펴보면, 부식산은 양이온 치환용량이 200~600me/100kg으로 매우 높아 보비력 향상에 매우 효과적이며, 완충력이 높아 토양 내 염류 집적 문제해결에 효과적이고, 보수력이 높아 가뭄 피해 감소에 효과적이고, 토양의 입단구조 형성촉진을 통해 토양 물리성 개선에 좋고 유용한 토양미생물의 먹이 공급으로 활동을 증가시키는 기능을 갖는다.

또한, 부식산은 작물 생산에 있어 종자의 발아율을 개선하며 발아 속도를 향상시키고, 토양 내의 미세 식물군이 발달하도록 자극하는 기능도 하는 것으로, 비 록 부식산 자체는 비료가 아니지만 비료의 보조제 역할을 하여 미량원소가 토양에서 식물체로 이동하는 과정을 도와주는 작용을 하게 된다.

또한, 본원에서는 토양개량제 원료성분으로 탈지강을 20~27 중량% 함유하는 원료로 이용하고자 하는바, 탈지강은 쌀겨로부터 기름을 추출하면 탈지강이 남게 되는 것으로 탈지강은 기름 성분을 제거한 후에도 여전히 각종 단백질 전분, 다당류, 비타민, 미네랄, 섬유 등 다중의 영양소를 함유하고 있다.

생강에서는 함유 지방질의 리파제에 의한 산화가 신속하게 나아가기 때문에 그 보존에 있어서의 쌀겨의 열화, 영양가의 저하가 문제되지만 탈지강은 탈지한 후 건조를 시키기 때문에 보존성이 높고 저온 저장해야 하는 부담이 없어 장기 보존이 가능하고 그 풍부한 영양으로 토양개질 기초제로 사용하고자 하는 것이다.

또한, 본원에서는 토양개량제 원료성분으로 특히 맥반석을 3~8 중량% 함유시켜 사용코자 하는바, 맥반석이란 화성암류 중 석영반암에 속하는 암석으로써 무수규산(SiO₂)과 산화알루미늄(Ai₂O₃)이 주성분이며, 40 여종의 미네랄 성분구성으로 토양의 활력을 유지하고, 1㎠당 5만~10만여개의 많은 공극으로 되어, 이것으로 강력한 흡착작용, 미네랄 용출, 이온교환작용, 원적외선을 방사하는 바이오스톤(BIO STONE)으로 생물의 각종 질병 예방과 치료, 해독, 생육촉진, 수확량 증가의 효과가 있으며, 유해물질 및 중금속을 흡착분해하며 부패원인 제거, 신선도 유지기능을 하는 작용효과를 갖도록 제공된다.

또한, 본원에서는 토양의 습기량 조절기능을 높이기 위하여 제오라이트를 3 ∼8 중량%을 사용하고자 하며, 제오라이트의 화학식은 (Na,Ca)2(AI₂Si₃O₁₀)·8H₂O로 나타낼 수 있는 것으로, 제오라이트의 결정수는 일반 구조수 와는 달리 물 분자로 존재하기 때문에 가열에 따라 탈수하여도 구조는 파괴되지 않고 물 분자가 있던 곳은 그대로 공간을 남아 마치 스폰지와 같은 구조가 되고, 다시 그 사이에 수분이나 가스를 흡착하여 원상으로 복귀시키는 특성으로 인해, 제오라이트의 결정형 미세 다공질 사이에 물과 유효성분을 보관하며 필요시 공급할 수 있도록 제오라이트 내에는 CEC(양이온치환용량)이 80me/100g 이상이며, 수분 최대함유율은 12% 이하로 조절 가능한 물질의 특성을 이용하고자 하였다.

또한, 본 발명에서는 아미노산의 함량을 높이기 위하여 어분을 3∼8 중량% 첨가하도록 하였는데, 어분의 주요성분은 단백질 67% 이상,지방 8.5%,회분 18%, FF 7.5% 등으로 각종 아미노산과 고단백을 바탕으로 작물의 성장과 과실에 지대한 영양을 주는 기능을 갖는다.

또한, 본원에서는 상기 조성물 100 중량부를 기준으로 0.05∼0.9 중량부의 미생물제재를 가하여 혼합시켜 2∼4시간 숙성처리하여 미생물이 첨가된 토양개량제 를 구성하게 되는바, 본원에서 사용되는 미생물제재로는 로더박터속 아조토포르만스종(Rhodobacter azotoformans)을 적용하였다. 'Rhodobacter azotoformans'은 시중에 '하이-P균'이란 상품명으로 판매되고 있는 미생물제재로 -6℃이하로 냉동보존된 미생물제재를 자연해동시켜 첨가하는데, '하이-P균'은 조단백질 57.95%, 조지방7.91%, 가용성당류 20.83%, 조섬유2.9%, 회분4.4% 기타 무기물 잔량으로 표시되는 조성을 갖는 미생물제재로 유기산,지방산,유독성 아민류와 같은 유기화합물을 분해시키는 특성을 갖고 오염된 토질정화에 사용되고 식물의 생장을 돕는 물질이다.

상기 미생물제재를 첨가하여 숙성시킨 토양개량제재가 농업작물에서 어떠한 효능을 갖는지 측정하기 위하여, 농가에 의뢰하여 본원의 토양개량제가 작물에 미치는 영향을 분석하여 미생물처리 포장평가자료로 활용하였으며, 또한 본원의 토양개량제가 생산에 미치는 영향을 분석하였다.

따라서, 상기의 분석자료를 통하여 본원의 토양개량제가 염분제거 효율이 있고, 산성화된 토양을 회복시키고 연작 농작물에도 별다른 피해가 없이 오히려 증수수확이 제공되는 효과가 있음을 확인하고 발명을 완성하기에 이르렀다.

1.토양개량제 제조 실시예

고령토 20㎏, 원산지 중국제품으로 유기함량 86%짜리 부식산 40㎏, 탈지강 25㎏, 제오라이트 5㎏, 맥반석 9㎏, 어분 1㎏을 칭량하여 혼합시키고, 상기 혼합물 100㎏에 50g의 미생물제재를 추가시키고 하루 숙성시켜 토양개량제로 사용하고자 하였다.

상기의 실시예는 다양하게 조성을 변경에 의한 시행착오법에 의해 최적의 효능범위를 찾고자 실험한 결과로부터, 고령토 20중량%, 부식산 40중량%, 탈지강 20∼27중량%, 제오라이트 3∼8 중량%, 맥반석 7∼12 중량%, 어분 3∼8 중량% 범위에서 함유시켜 제공되고, 상기 혼합물 100중량부를 기준으로 미생물제재를 0.05∼0.9 중량부를 함유하는 범위에서 본원이 제공하고자 하는 토양개량제로서의 목적을 달성하는 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

상기 수치는 여러 농가에 실험의뢰하여 얻은 결과로서 본원의 토양개량제가 수확량 감소문제를 해결할 수 있는 효능을 확인하기 위하여, 나주시 세지면 농협의 시범포에 실시한 메론에 대한 생산량을 비교하였다.

본원에 실시예에 따른 토양개량제를 사용하지 않은 곳보다 토양개량제를 사용한 농가에서 무려 15∼20% 증산되는 효과를 확인할 수 있었으며, 생산 실수량 조사에서는 본원의 토양개량제를 사용하지 않은 곳의 생산 실수량이 평균 50∼60%인 점을 감안할 때, 본 발명에 따른 토양개량제를 사용한 곳에서는 무려 90%에 이르는 생산 실수량이 증산됨을 확인할 수 있었다.

또한, 충북 괴산군 신종석 농가의 방울토마토와 가지 등에 시험포를 운영한 결과 예년에는 3월 말이면 비료를 1∼2회 이상해야 하였으나, 추비를 주지 않아도 작물이 시들지 않고 화방이 정확하게 터져 선충도 없고 뿌리가 튼튼해 성장율이 매우 높았다는 답변을 얻었다.

다음으로 본 발명에 따른 토량개량제에 의한 토양 염기제거 실험테이블은 아래 표 1과 같다.

검사항목	염분(%)	10%희석 염분(%)	20%희석 염분(%)
성적	0.17	0.12	0.09
공정규격	없음
분석방법:농진청고시 제2000-20호(2001.1.4) 비료의 품질검사 방법및 시료채취기준의 이화학적 분석방법에 준하여 실시된 전남 농업기술원의 분석결과

상기의 분석자료는 본원 실시예에서 제조한 토양개량제 샘플에 의해 실시한실험결과로서, 토양의 염분오염도가 0.17%에 이르는 토지에 대하여 본원의 토양개량제를 이용하여 염분 저감 효능을 측정하고자 본원의 토양개량제를 10% 함유하는 희석수를 사용하여 살포하는 경우에는 토지의 염분농도가 0.12%로 0.05% 정도로 감소하였으며, 토양개량제를 20% 함유하는 희석수를 사용하여 살포하는 경우에는 토지의 염분농도가 0.08%정도 감소함과 같이 본 발명에 의한 염분제거효능이 뛰어남을 알 수 있다.

본 발명의 토양개량재 조성물은 천연원료 성분만을 사용하여, 상기 기술한 작용 이외에도 고령토 토양에 함유하고 있는 각종 미량요소를 가장 적절하게 공급하며, 고령토와 부식산 성분이 토양의 생리작용을 활발하게 하며, 열에너지가 활발하여 유해물질을 방출하는 광전효과와 정화력을 갖고 불순물의 독을 제거하는 작용을 수행하게 되고 또한 부식산은 리그닌 단백 복합체로 토양에 투여되는 경우 잔존하는 유기물 분해작용을 하면서, 염기 치환이 높아 암모니아와 같은 영양분의 보유력을 높여 영양손실을 막아주고 수분 흡수력을 높여 가뭄의 피해를 줄이고 완충력을 높여 급격한 산성이나 알칼리화 변화에 완충작용을 하며, 유해 중금속으로부터의 피해를 막아주며 각종 식물성장에 필요한 비타민 호르몬을 함유하고 있어 토양미생물의 먹이를 공급하여 번식을 돕는 작용을 하게 된다.

또한 부식산은 토양의 굳어짐을 방지하여 수분을 잘 이동시키며 토양주의 비료성분인 인,철분,칼슘 등의 흡수효과를 높여주며 토양의 이온교류 능력 및 비료의 효과 보존 등 토양의 양생 능력을 보강하는 기능을 수행하게 되며, 탈지강은 토양의 미생물에 의하여 유기물로 분해되어 식물의 영양을 지원하고 제오라이트,게르마늄,어분 등은 다공성의 물질로 작물의 영양보관 및 공급 역활과 미생물이 번식하는데 절대 필요한 산소보급 역활과 땅속의 공기와 지상의 공기를 유통시켜 토양의 완충역활을 하게 되며, 보편적으로 대부분 식물의 잎이 가지고 있는 클로로필은 400룩스 이상의 밝기가 되지 않으면 광합성작용을 일으키지 않는 것으로 보고되고 있으나, 본원의 미생물제재균이 형성하는 박테리오 클로로필은 50룩스에서 10만 룩스 이상의 역활을 수행함으로서, 그만큼 작물이 성장에서부터 결실까지 다양한 영양공급을 제공하는 기능을 함으로서 양질의 농산물 증수는 물론 영양 및 당도가 탁월하여 농산물에 획기적인 기능을 주는 작용을 하는 것으로 인정된다.

따라서 본원의 토양개량제는 종래에 부분적으로 황토나 부식산, 제오라이트, 맥반석 등이 부분적으로 배합되어 제공되였던 토양개량제에 비해 주원료로 고령토와 부식산이 특정비율로 사용되고 탈지강,제오라이트,게르마늄,어분이 일정량씩 혼합되며 이들 혼합물을 토양과 조화를 이루도록 미생물제재를 사용하여 토양개량 능력에 상승작용을 부여하여 상기와 같은 작용효과를 나타내는 것으로 판단된다.

본 발명에 의한 토양개량제의 효과는 농촌에서 재배하는 전 잔목 및 유실수 관상수목에 적용되며,엽체,열매,기근,식물전체적으로 효능을 발휘하며, 농작물의 수확에도 토심이 되살아나 연작피해에 따른 걱정도 없을 뿐 아니라, 친환경 농산물로써 세계시장 진출을 할 수 있는 기대효과를 가져올 수 있다.

또한, 종래에 토양개량제로 제공되였던 제품과 비교하여 본원의 토양개량제를 2∼3회 사용하여 보면 그 작용효과에 대한 결과를 눈으로 직접확인할 수 있었고, 연작지에서도 토심이 살아나는 것을 확인하였으며, 또한 유기농업, 무농약부분에서 문제시되는 해충발생의 피해를 줄이기 위하여, 본 발명은 고령토를 이용하였 으며, 고령토는 식물의 잎과 줄기에 고령토막을 형성하여 해충의 피해를 줄일 수 있었으며, 이미 감귤농장 등의 바구미 퇴치 등에 적용한바 있는 친환경적인 방제방법으로서 기대가 되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 천연광물과 미생물 혼합물로 이루어진 토양개량제에 있어서,

   고령토 20 중량%, 부식산 40 중량%, 탈지강 20∼27 중량%, 제오라이트 3∼8 중량%, 게르마늄 7∼12 중량%, 어분 3∼8 중량% 범위에서 함유시켜, 제공되고 상기 혼합물 100중량부를 기준으로 냉동보존된 미생물제재 로더박터속 아조토포르만스종(Rhodobacter azotoformans)를 자연 해동시켜 0.05∼0.9 중량부를 추가혼합 후, 잘게 분쇄하여 분말 또는 펠렛중 선택되는 방법으로 완성함을 특징으로 하는 토양개량제 제조방법.
2. 제1항의 제조방법으로 제조된 토양개량제를 1단보당 150∼250㎏을 살포하여 토양을 개량시키고 병충해 발생을 억제시킴을 특징으로 하는 토양개량제 이용방법.

Images