상기한 목적을 위하여 본 발명은 모래밭버섯균(Pisolithus tinctorius PT1)[KCTC 11024BP]을 제공한다. 상기 모래밭버섯균은 본 발명자가 수원에 소재한 경희대학교 캠퍼스에서 채집하여 순수 분리하고 동정하였고, 2006년 11월 11일 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 기탁되었다. 상기 모래밭버섯균은 건설폐기물을 원예토양으로 제조하기 위한 용도에 적합한 균이다. 상기 모래밭버섯균은 소나무와 균근균을 형성하여 소나무로 하여금 인산의 흡수를 촉진하게 하여서, 소나무의 생장을 촉진한다.
본 발명의 다른 태양은 건설폐기물을 0.5mm 내지 5mm, 바람직하게는 1mm 내지 3mm, 가장 바람직하게는 2mm의 체로 걸러 제조된 토양성분 및 모래밭버섯균(Pisolithus tinctorius PT1)[KCTC 11024BP] 배양액이 혼합된 건설폐기물 재활용 원예토양을 제공한다. 0.5mm 이하의 체를 사용하게 되면 토양성분이 대부분 걸러져 토양의 회수율이 너무 낮으며, 5mm 이상의 체를 사용하게 되면 토양성분 이외의 불순물 성분들도 체를 통과하여 적합한 토양의 기준을 벗어나게 된다. 상세하게는 1,000ml 크기의 용기에 버미큘레이트(vermiculate) 770ml, 피트모스(peat moss) 30ml을 혼합하고 여기에 400ml 개량된 멜린-노크란스(Modified Melin-Norkrans'; MMN) 액체배지(CaCl2 50mg/ml, NaCl 25mg/ml, KH2PO4 500mg/ml, (NH4)2HPO4 250mg/ml, MgSO4·7H2O 150mg/ml, FeCl3(1%) 1.2ml/ml, Thiamine HCl 0.1mg/ml, malt extract 3,000mg/ml, glucose 10,000mg/ml)를 첨가한다. 여기에 MMN 고체배지에 미리 계대배양해 놓은 모래밭버섯균을 2× 2 cm로 잘라서 접종한다. 그 후 24-28℃에서 40일간 배양한다. 이 모래밭버섯균 혼합토에 2mm의 체로 걸러 제조된 건설폐기물을 혼합하여 화분(6,400ml)에 넣고 삽수한다.
본 발명의 또 다른 태양은 모래밭버섯균(Pisolithus tinctorius PT1)[KCTC 11024BP]을 이용하여 건설폐기물을 0.5mm 내지 5mm의 체로 걸러 제조된 토양성분을 준비하는 단계; 모래밭버섯균을 고체배양하는 단계; 및 상기 단계의 토양성분과 모래밭버섯균 배양물을 혼합하여 원예상토를 제조하는 단계를 포함하는 건설폐기물 재활용 방법을 제공한다. 자연 생태계에서 인산과 질소의 농도가 매우 낮아서 식물 생장에 제한 요소가 된다. 특히 인산은 산성토양에서 철이나 알루미늄과 결합하고 알칼리성 토양에서 칼슘과 결합하여 물에 녹지 않는 화합물이 된다. 균근균은 사상균의 일종으로서 식물체 조직과 외부 토양환경에 걸쳐 서식하면서 식물 뿌리가 미치지 못하는 영역으로부터 인 등의 무기원소에 대한 식물의 흡수를 촉진하고 또한 염해와 한발에 대한 저항성과 뿌리혹형성을 촉진하는 효과가 있다. 본 발명에 따른 모래밭버섯균은 식물이 인산을 흡수하여 사용하는 것을 도와줌으로서 식물의 생장을 촉진하여 준다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 건설 폐기물 토양 처리구의 물리, 화학적 특성 분석
(1) 토양
외생균근 처리에 따른 건설 폐기물 토양성분 완화 효과를 관찰하기 위해, 건설폐기물 토양은 중간처리장에서 발생된 (유)도성개발에서 제공하는 건설폐기물 토양을 이용했다. 또 토양 입자에 따른 영향을 관찰하기 위해 건설폐기물 토양은 2mm 체로 처리된 토양과 2mm 체로 처리되지 않은 토양을 이용했다(도 1).
(2) 외생균근균
외생균근균은 수원에 소재한 경희 대학교 캠퍼스에서 채집된 모래밭버섯균 (Pisolithus tinctorius)을 순수 분리 하고 동정 한 후 사용하였다.
(3) 대상수종 : 2년생 소나무 묘목
(4) 실험시간 : 2006년 4월 - 2006년 10월 (7개월)
(5) 처리구별 반복 : 8회
(6) 화분 용량 : 6400 ml/개
(7) 관수 : 일주일 2회(매 화요일과 금요일)
생장량 측정을 위해 한 달에 한번 근원경과 묘고를 측정하였고, 처리구 별 식물 성분 비교를 위해 생장이 멈추고 낙엽이 발생하는 10월 말경에 균근균(Mycorrhiza)의 영향을 대표적으로 알 수 있는 인(P)의 함량을 측정하였다.
<표 1> 건설 폐기물 토양성분 완화 처리구
대조구 및 처리구 |
토양 혼합 비율 |
대 조 구 1 |
밭 흙 |
대 조 구 2 |
마사토 |
대 조 구 3 |
건설 폐기물 토양 |
대 조 구 4 |
2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양 |
처 리 구 1 |
건설 폐기물 토양 + 외생균근균 |
처 리 구 2 |
2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양 + 외생균근균 |
<표 2> 건설 폐기물 토양 처리구의 물리성 비교
대조구 및 처리구 |
T-N(%) |
모래(%) |
실트(%) |
점토(%) |
토성(Soil texture) |
밭 흙 |
0.0708 |
53.880 |
34.680 |
11.440 |
사양토(sandy loam) |
마사토 |
0.0049 |
82.080 |
10.720 |
7.200 |
양질사토(loamy sand) |
2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양 |
0.0538 |
78.000 |
16.480 |
5.520 |
양질사토(loamy sand) |
건설 폐기물 토양 |
0.0527 |
80.320 |
14.640 |
5.040 |
양질사토(loamy sand) |
외생균근균에 감염된 건설 폐기물 토양 |
0.0544 |
84.360 |
13.440 |
2.200 |
양질사토(loamy sand) |
2mm 체로 처리한 후 외생균근균에 감염시킨 건설 폐기물 토양 |
0.0552 |
85.440 |
11.880 |
2.680 |
양질사토(loamy sand) |
토양 물리성은 대부분이 밭흙과 유사한 양질사토(loamy sand) 또는 사양토(sandy loam)로 식물이 생장하는데 큰 무리가 없는 것으로 판단된다.
총 질소는 건설폐기물이 포함된 모든 처리구에서 식물이 생장하는데 큰 무리가 없는 것으로 판단된다.
<표 3> 건설 폐기물 토양 처리구의 산성도와 오염도
대조구 및 처리구 |
Na (mg/kg) |
Mg (mg/kg) |
Ca (mg/kg) |
K (mg/kg) |
pH |
밭 흙 |
24.79 |
161.00 |
934.67 |
92.27 |
5.95 |
마사토 |
49.73 |
111.90 |
1498.35 |
28.01 |
7.12 |
2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양 |
104.94 |
52.31 |
6384.51 |
567.27 |
8.90 |
건설 폐기물 토양 |
96.43 |
53.62 |
7474.65 |
562.48 |
9.68 |
외생균근균에 감염된 2mm 체로 처리한 건설 폐기물 토양 |
90.39 |
31.94 |
6532.45 |
436.72 |
8.86 |
외생균근균에 감염된 건설 폐기물 토양 |
4.04 |
5.45 |
115.34 |
55.53 |
3.44 |
양이온 중 Na, K와 Ca는 밭 흙에 비해 충분한 양을 내포하고 있었으나, Mg는 모든 처리구에서 밭 흙에 비해 낮은 함유량을 보였다. 건설폐기물 토양이 포함되는 처리구에서 식물이 생장하는데 큰 무리가 없는 것으로 판단된다.
폐기물 토양의 pH는 8이상으로 염기성으로 나타났는데, 이는 우리나라 산림토양의 평균 pH가 5.5인 것과, 적정 밭토양의 pH가 6.0 ~ 6.5인 것을 감안한다면 대단히 높은 수치이다. 따라서, HCl이나 H2SO4 2-를 이용하여 pH를 적정수준으로 낮추는 작업이 필요한 것으로 생각된다.
<실시예 2> 건설 폐기물 토양 처리구에 식재된 소나무의 생장촉진효과 분석
표 4에 의하면 외생균근의 처리구에 식재된 소나무의 총 인산 농도는 무 처리구에 비해 크게 증가했으며 2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양이 무처리구 보다 체내 인산의 낮은 함량을 확인 할 수 있었다. Habte(1992)에 의하면 균근균 감염에 대한 기주의 생장 반응은 인산 흡수를 증가시킨다고 알려졌다. 따라서 모래밭버섯균 (Pisolithus tinctorius)은 건설 폐기물 토양에서 내생균근이 인산을 흡수 할 수 있도록 하며 기주의 생장과 대사에 긍정적인 방향으로 영향을 미치는 것으로 보인다.
<표 4> 건설 폐기물 토양 대조구와 각 처리구에 식재된 소나무의 총 인산(P) 함량
대조구 및 처리구 |
P(mg/kg) |
밭 흙 |
1805.90 |
건설 폐기물 토양 |
805.65 |
2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양 |
377.72 |
외생균근균에 감염된 건설 폐기물 토양 |
1109.45 |
2mm 체로 처리하고 외생균근균에 감염시킨 건설 폐기물 토양 |
1040.93 |
소나무 근원경 생장 측정 결과에서 '2mm 체로 처리하고 외생균근균에 감염시킨 건설 폐기물 토양' 처리구에서 가장 양호한 생장을 보였으며 외생균근균 처리구가 무 처리구 보다 빠른 뿌리 활착을 통해 초기 생장 속도를 증가시켜 꾸준한 근원경 생장을 보이고 있다. 건설폐기물의 토양입자의 차이에 따른 실험구에서는 '2mm 체로 처리된 건설 폐기물 토양'이 무처리구 보다 빠른 생장을 하는 것을 볼 수 있었다(도 5).
소나무 묘고의 생장에서 '외생균근균에 감염된 건설 폐기물 토양'이 가장 활발한 생장을 보였으며 건설폐기물의 토양입자의 차이에 따른 실험구에서는 무처리구(건설 폐기물 토양)가 처리구(2mm 체로 처리된 토양) 보다 빨리 생장을 하는 것을 볼 수 있었다(도 6).
식재한 후 6개월이 지난 소나무를 살펴봤을 때 도 7A의 경우 묘고와 근원경이 생장했지만 소나무의 잎의 생장이 저해되어 잎이 웃자라고 고사된 것을 볼 수 있다. 도 7B의 경우 잎에 갈색 반점이 생긴 것을 볼 수 있다. 두 처리구에서 소나무의 잎의 건강 상태를 살펴봤을 때 2mm 체로 걸러낸 건설 폐기물 토양에 식재된 소나무가 무 처리구 보다 비교될 만큼 건강하며 나무의 생장에는 큰 지장이 없는 것을 확인 할 수 있다(도 7).
도 8에서 도 8A는 건축폐기물에 외생균근균을 접종한 처리구이며 도 8B는 2mm 체로 걸러낸 건설 폐기물 토양에 외생균근균을 접종한 처리구이다. 두 처리구 모두 외생균근 무처리구인 도 7의 A,B 사진과 비교했을 때 확연하게 소나무가 건강하게 생장하는 것을 확인 할 수 있다. 도8의 두 처리구 A, B에서 소나무의 건강상태를 비교했을 때, 도 8A에서는 소나무 잎의 끝부분이 노란색으로 변한 것을 볼 수 있다. 도 8에서는 2mm 체로 처리한 후 외생균근균을 접종한 건축폐기물 처리구의 소나무가 2mm 체 무처리구보다 건강하다는 것을 그림으로 확인 할 수 있다.
본 발명의 모래밭버섯균은 식물의 생장을 촉진하여 식재된 식물이 잘 자랄 수 있도록 도와준다. 본 발명에 따라 제조되어진 원예토양은 건설폐기물을 재활용하여 제조된 것으로서, 첫째로 환경오염을 줄일 수 있으며, 둘째로 건설폐기물의 처리에 드는 비용을 절감할 수 있다. 셋째로 건설현장에서 조경식물의 식재를 위한 원예토양을 생산하여 조경에 사용할 수 있으므로, 건설폐기물의 재활용효과 뿐만 아니라, 조경식재를 위한 원예토양의 구매 비용을 절감할 수 있다.
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