KR100869349B1

KR100869349B1 - 친환경 토양활성제와 그 제조방법

Info

Publication number: KR100869349B1
Application number: KR1020070069322A
Authority: KR
Inventors: 조성동; 한정민
Original assignee: 조성동
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2008-11-19

Abstract

본 발명은 미생물을 광물에 흡착시킨 광물담체에 부재료를 혼합한 친환경 토양 활성제와 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 광물담체를 이용한 친환경 토양활성제는 미강 100중량부에 대하여 대두박 35 내지 45중량부, 동물성 아미노산 15 내지 25중량부와, 식물성 천연 추출물 5 내지 15중량부와, 광물담체 7 내지 11중량부를 포함하여 제조하되, 상기 광물담체는 다공성 광물의 표면에 바실러스 서브틸러스 미생물이 흡착된다.

이러한 친환경 토양활성제와 그 제조방법에 의하면 다공성 광물에 미생물을 흡착시킴으로써 토양 내의 유용한 미생물을 증대시켜 항바이러스 및 병해충에 대한 내성을 증대시키고 토양을 중성화시켜 작물의 생산력을 향상시킬 수 있다.

토양활성제, 미생물, 비료

Description

친환경 토양활성제와 그 제조방법{Eco-friendly soil active agents and method of manufacturing thereof}

본 발명은 친환경 토양활성제와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미생물을 광물에 흡착시킨 광물담체에 부재료를 혼합한 토양 활성제와 그 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 농작물은 비닐하우스 등 시설에 의한 촉성재배와 지역의 특화농업이 날로 증가하고 있다. 이와 같은 지역의 특화농업과 촉성재배는 연작재배로 이어져 연작으로 인한 토양의 염류집적으로 연작에 많은 문제가 발생하고 있다.

즉 동일 농작물의 반복재배로 인하여 토양에 염류집적이 발생되고 염류집적을 해소하기 위하여 옮겨가면서 재배하는 윤작을 하게 되나 농경지가 제한된 지역에는 윤작이 불가능하여 연작시 염류를 해소하는 수단으로 유기물(퇴비, 유기질 비료 등)을 다량 시비하여 염류의 집적을 줄이고 있으나 노동력의 부족으로 퇴비생산에 한계성이 있고 유기질 비료 등의 경우에도 반복되는 연작에서의 염류해소에는 한계성을 가지게 되는 실정이다.

또한, 윤작하더라도 농작물의 생산성을 높이기 위하여 화학비료의 과다사용 으로 토양이 산성화 및 부영양화가 심해지고 이로 인한 작물의 생육이 원활하지 못하고 면역력이 떨어져 병해에 약하게 된다.

이로 인하여 농작물의 병충해에 대한 내성 및 저항력 저하 때문에 더욱더 많은 양의 농약 및 화학비료가 살포되고 이러한 토양에서 생산된 농산물에는 농약이 잔류하면서 국민건강을 저해하게 되고 또 수확량이 절감되는 문제점으로 이어지고 있다.

또한, 이와 더불어 기계화, 산업화의 가속화로 인한 토양의 오염과 환경의 파괴로 인하 토양 유기물과 자정력의 기초가 되는 미생물의 개체수가 급격하게 감소되고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하여 지속가능한 토양의 생산 능력을 이용하기 위하여 기존의 토양을 활성화 또는 개량하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다.

이러한 방법의 하나로 토양에 유기물을 다량 시비하여 염류집적과 토양의 산성화를 줄이거나 또는 윤작을 하게 되나 이는 임대농이 많고 또 농경지가 좁은 지역에서 특화농업으로 발달된 현실에서는 널리 이용되지 못하고 있다.

또한, 현재 널리 사용되는 돈분이나 우분, 계분 등의 축산 폐기물과 톱밥을 혼합하여 발효시킨 분말 형태의 부산물 비료나 석회 고토 등의 개량제는 질소질 성분이 과도하게 함유되어 농작물의 윗자람 현상이 발생하고 병해충에 내성이 더 약해지는 문제점이 있다. 또한, 분말 형태이므로 시비의 과정에서 공기 중에 확산되어 바람에 날리거나 작업자가 흡입할 수 있다는 문제점이 있다.

따라서 최근에는 미생물을 이용하거나 세라믹류에 미생물을 혼합하여 제조한 토양활성제 또는 토양개량제의 연구가 진행되고 있다.

대한 민국 특허 공고 제 91-8731호에는 파인세라믹 분말과 계분, 톱밥, 커피박 등의 유기물을 호기성 발효미생물과 혼합한 퇴비가 개시되어 있으나 톱밥에 함유된 리그닌 성분 때문에 중장기적으로 토양을 오히려 황폐화시킬 뿐만 아니라 유해가스 발생 등의 우려가 있다.

이에 본 발명자는 오래 기간 토양활성제를 연구하던 중 광물질에 미생물을 고정화시키고 이에 여러 가지 부재료를 혼합한 친환경 토양활성제를 완성하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서 미생물이 토양 내에서 안정적으로 서식할 수 있는 담체를 이용한 토양활성제를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 국내토양에 적합하며 토양을 효과적으로 활성화, 개량하여 농작물의 생산성을 증대시키며 무농약 농작물의 생산을 가능하게 할 수 있는 친환경적인 토양활성제를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 친환경 토양활성제는 미강 100중량부에 대하여 대두박 35 내지 45중량부, 동물성 아미노산 15 내지 25중량부와, 식물성 천연 추출물 5 내지 15중량부와, 광물담체 7 내지 11중량부를 포함하여 제조하되, 상기 광물담체는 다공성 광물의 표면에 바실러스 서브틸러스 미생물이 흡착된 것을 특징으로 한다.

상기 미강 100중량부에 대하여 유박 15 내지 25중량부와, 부식산 5 내지 15중량부와, 결착제 0.4 내지 0.8중량부, 스피루리나 1 내지 3중량부를 더 포함한다.

상기 다공성 광물은 120 내지 200메시의 입도 크기를 갖는 질석 분말인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 광물담체를 이용한 친환경 토양활성제의 제조방법은 미생물 바실러스 서브틸러스의 균주로 배양된 미생물 배양액에 식물성 천연 추출물을 혼합하여 발효시키는 제 1단계;와 상기 제 1단계에서 혼합하여 발효된 배양혼합물을 160 내지 240메시의 입도 크기를 갖는 질석 분말과 교반하여 상기 바실러스 서브틸러스 미생물이 상기 질석 표면에 흡착된 광물담체를 만드는 제 2단계;와 미강 100중량부에 대하여 대두박 35 내지 45중량부, 동물성 아미노산 15 내지 25중량부, 유박 15 내지 25중량부와, 부식산 5 내지 15중량부와, 결착제 0.4 내지 0.8중량부와, 스피루리나 1 내지 3중량부를 혼합하여 선별하는 제 3단계;와 상기 제 2단계의 광물담체 7 내지 11중량부를 상기 제 3단계의 혼합물에 첨가하여 입상으로 성형하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 친환경 토양활성제는 일정한 크기를 갖는 다공성 광물에 미생물을 흡착시킴으로써 토양 내의 유용한 미생물을 증대시켜 항바이러스 및 병해충에 대한 내성을 증대시키고 토양을 중성화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 토양활성제를 시비한 토양에서 재배되는 농작물의 생육은 양호해지므로 농작물의 생산성 증가와 이에 따른 국내 농업의 국제경쟁력 제고에 기여할 수 있다.

또한, 입상으로 성형되어 유효성분의 용출 및 효과가 분말제품에 비해 우수하고 분말제품 시비시 발생하는 유실이 없다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 토양활성제와 그 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

토양활성제 또는 토지 개량제란 미생물의 생리화학적 특성인 자연정화능력을 이용하여 토양을 양질화 시키는 것으로서, 화학시비로 인한 토양의 산성화를 막아주고 토양의 자정력을 활성화시켜 농작물의 생산량을 증대시키고자 이용한다.

본 발명에 사용되는 미생물로는 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)미생물을 사용한다. 상기 나열된 바실러스 서브틸러스 미생물은 그 존재가 알려진 것이며, 토양으로부터 용이하게 얻을 수 있는 것이다.

미생물은 토지산성화의 원인이 되는 무기 및 유기산을 이용하여 생육하기 때문에 토지를 중성화시키는 데 중요한 역할을 한다. 아울러 식물의 뿌리에 유독한 황산염(sulfate)을 분해하여 수소를 생산하고, 이때 생산된 수소가 다른 유독물질의 탈취에 작용하기 때문에 뿌리의 건강상태를 양호하게 하여 농작물의 생산량을 증대시킨다.

이와 같은 역할은 물과 관계되어서 행해지는 수도작인 쌀, 미나리, 연 및 토란 생산에서 특히 중요하다.

고초균(枯草菌)이라고도 불리우는 바실러스 서브틸리스는 규조과(硅藻科)에 속하는 호기성(好氣性) 간균(桿菌)의 일종으로, 토양 고초(枯草;시들어서 마른 풀) 등 자연계에 분포하는 세균이다. 내열성 포자(胞子)를 형성하는 그램양성(陽性)균으로, 생세포(生細胞)는 0.7-0.8㎛×2.0-3.0㎛ 정도의 크기로 주편모(周鞭毛)에 의해 운동한다. 포자는 수시간을 끓여도 견디기 때문에 포자의 멸균은 고압멸균에 의하지 않으면 안 되며, 액체배양에서는 표면에 약간 주름이 있는 피막(皮幕)을 형성한다. 강력한 아밀라아제 프로테아제를 생산하기 때문에 이들 효소(酵素)를 공업적 으로 생산하는 데 이용된다. 고초균은 형질전환(形質轉換) 등의 유전학 연구에 이용되고 있는데, 최근에는 유전자 조작의 연구에도 이용되고 있다.

또한, 바실러스 서브틸러스는 bacitracin, bacilycin,fengymycin 등의 항생물질을 분비하여 입고병, 흑부균핵병 등의 병원균을 억제시킨다.

본 발명에서는 바실러스 서브틸러스 이외에도 미생물로 로도슈도마나스(Rhodopsudomonas), 로도스피릴룸(Rhodospirillum), 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis), 바실러스 터모아밀로보란스(Bacillus thermoamylovorans) 등을 이용할 수 있다.

상기 나열된 미생물 역시 모두 그 존재가 알려진 것이며, 모두 토양으로부터 용이하게 얻을 수 있는 것이다.

미생물을 다공성 광물에 흡착시킴으로써 광물이 가지고 있는 다양한 기능과 함께 항바이러스 효과가 더욱 향상된다.

다공성의 광물은 토양에 통기성, 보수성, 보비력을 증대시키고 토양에 존재하는 많은 양의 근권미생물 등의 유용한 혼합미생물이 잘 흡착될 수 있도록 한다.

다공성 광물로는 진주석, 점토, 규석, 장석, 고령토, 활석, 화강암, 게르마늄, 맥반석, 제올라이트, 펄라이트 등을 이용한다. 이 중 하나 또는 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 물론 원적외선 방사 기능이나 음이온 방사 기능을 갖는 세라믹을 이용할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 다공성 물질은 공기의 함유량을 높일 뿐만 아니라 토양 속에서도 토양 밖의 공기의 유통을 어느 정도 가능하게 하여 토양 속 혐기부패균의 발효를 억제하고 뿌리에 산소공급을 가능하게 한다. 또한, 다공성 물질 자체가 수분을 흡수하여 토양 내의 수분함량을 조절한다.

특히, 상기의 다공성 광물 중 미생물 흡착력이 가장 좋은 질석을 이용하는 것이 바람직하다.

질석(蛭石, vermiculite)은 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로 회백색 또는 갈색이며, 광택이 나고 화학성분은 (Mg, Fe, Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂·4H₂O로 알루미늄·마그네슘·철의 수산화규산염으로 된 점토광물이다. 질석은 다공질(多孔質)이며, 흡수능력이 좋고 물리성과 화학성이 좋아 양이온 치환용량이 높고 치환성양이온(Mg, Ca, K)을 함유하고 있다.

이러한 질석은 미생물의 다량흡착을 가능하게 하고 토양의 급격한 변화 등에 토양 내의 미생물 균총의 변이를 줄여서 항상성을 유지하여 장마 후의 병발 등을 억제하도록 하는 데 가장 유용하다.

상기와 같은 다공성 광물과 미생물을 이용하여 토양활성제를 제조하는 방법에 대해 각 단계별로 나누어 상세하게 설명한다.

(1) 제 1단계

본 발명의 토양활성제를 제조하기 위해 바실러스 서브틸러스 미생물의 균주로 배양된 미생물 배양액에 식물성 천연물질을 혼합하여 발효시킨 배양혼합액을 만든다.

먼저, 바실러스 서브틸러스 미생물을 통상의 방법에 따라 배양한다. 예를 들 면 수분, 탄소원 및 질소원이 함유된 액체 배지에 바실러스 서브틸러스 균주를 접종하여 20 내지 40℃에서 5 내지 7일간 배양한다.

상기에서 얻어진 미생물 배양액에 식물성 천연물질을 혼합하여 20 내지 30℃에서 발효시킨다. 미생물 배양액에 식물성 천연물질을 첨가함으로써 각종 유효 효소들이 더 포함되어 더욱 우수한 효과를 나타낼 수 있다.

식물성 천연물질로는 마늘, 쑥, 녹차 잎, 칡, 허브, 양파 등에서 추출한 액상의 추출물을 이용한다. 이들 식물성 천연물질은 어느 하나만 단독으로 사용하거나 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

특히나 마늘, 쑥, 양파의 추출물은 항박테리아 유효물질을 함유하고 있어 본 발명의 토양개량제에 혼합되어 항바이러스성을 증대시킨다. 마늘과 쑥 및 양파의 추출물은 동일한 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

식물성 천연 추출물질은 추출되는 식물재료를 세척한 후 분쇄기로 분쇄하여 증류수와 추출기에 넣고 가열한 후 다시 5배의 증류수를 가한 다음 2~4시간 동안 90℃의 열수에서 가열하여 농축된 추출물을 얻는다.

이외에도 물 또는 에틸알코올 등의 유기용매를 사용하여 통상적인 추출법에 의해 얻을 수 있다.

이러한 식물성 천연물질은 발효효율 및 식물효소에 의한 효과 등을 고려할 때 미생물 배양액과 20:1 내지 30:1의 비율로 혼합하여 발효시킨다.

(2) 제 2단계

상기 제 1단계의 미생물 배양액과 식물성 천연물질의 혼합하여 발효시킨 배 양 혼합액을 다공성 광물과 교반하여 미생물이 광물 표면에 흡착되도록 한다.

광물은 분말형태로 분쇄하여 배양 혼합액과 교반시킨다. 이 경우 광물은 120 내지 200메시, 특히 160메시의 입도 크기를 갖도록 분쇄하는 것이 바람직하다.

광물의 입도가 120메시 미만일 경우 입자가 거칠고 미생물의 흡착량이 줄어든다. 그리고 광물의 입도가 200메시를 초과할 경우 광물입자 내부의 기공의 수가 줄어들어 안정된 미생물의 흡착이 어려워 토양 내에서 미생물이 쉽게 유실된다.

분쇄된 광물 분말은 미생물 배양 혼합액과 1:1의 중량비로 혼합하여 7 내지 14일 정도 40 내지 60℃에서 숙성 발효시켜 미생물이 광물의 표면에 흡착되도록 한다. 광물분말의 내부기공까지 미생물이 침투되면 상온의 음지에서 완전 건조시켜 미생물이 광물표면에 흡착된 광물담체를 얻는다.

상기와 같은 광물담체에 의해 미생물이 다공성 광물의 표면과 기공 내부에 흡착된 형태로 존재하기 때문에 유실의 염려가 없고 토양환경의 변화에도 저항력을 가지며 농작물의 뿌리주변의 근권환경에서 독립적으로 생육이 가능하여 근권 정착능력이 우수하다.

(3)제 3단계

상기의 광물담체에 부재료를 혼합하여 토양활성제를 제조한다. 부재료혼합물은 미강 100중량부에 대하여 대두박 35 내지 45중량부, 동물성 아미노산 15 내지 25중량부, 유박 15 내지 25중량부와, 부식산 5 내지 15중량부와, 결착제 0.4 내지 0.8중량부, 스피루리나 1 내지 3중량부를 혼합하여 얻는다.

상기의 부재료들을 상기의 비율로 혼합하였을 경우 가장 적절한 성분

상기의 미강(米糠)과 대두박(大豆粕), 유박(油粕)은 미생물의 영양공급원이 되면서 토양의 유기질의 함량을 증가시킨다. 미강과 대두박, 유박은 단독으로 또는 조합되어 사용되어도 무방하다.

이외에도 비교적 구하기 용이하고 원가부담이 적은 농산물 부산물이나 음식물 찌꺼기 등을 사용할 수 있다.

동물성 아미노산은 동물의 골분이나 어분을 이용한다. 이러한 아미노산은 식물생장에 유용한 질소성분과 인 성분을 공급할 수 있다.

부식산은 부엽토, 부식토, 초탄, 이탄 또는 음식물 쓰레기 등을 부식시킨 부식물질에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 염화칼슘 중 선택하여 이를 물에 녹여 pH12이상의 강알칼리수를 조성하고 부식물질과 강알칼리수를 중량비율로 30: 70의 비율로 혼합하여 1시간 이상 교반하고, 24시간 이상 침전시킨 다음 건조시켜 분말로 분쇄하여 사용한다. 부식산은 토양을 알칼리화시키면서 토양과의 혼합으로 완충작용을 하여 토양에서의 급격한 pH변화를 막아주게 된다.

결착제는 후술할 입상(pellet)의 형태로 성형시 성형의 용이성을 위해 첨가하는 것으로 밀가루를 이용한다. 물론 결착제로서 밀가루 외에도 다양한 곡물분말을 이용할 수 있다. 또한, 결착제는 첨가하지 않아도 무방하다.

그리고 스피루리나(spirulina)는 길이 0.3~0.5㎜, 폭 5~8㎛의 청남조류 원핵다세포 미생물로, 알카리성이 높은 열대지방의 호수에서 번식하는 시아노박테리아(cyanobacteria)에 속하는 미세조류의 일종이다. 스피루리나는 양질의 단백질을 다량 함유하고 있고, 상대적으로 지질이나 탄수화물의 함량이 적다. 그밖에 항산화 활성이 있는 베타카로틴이나 피코시아닌 등을 다량 함유하고 있고, 다양한 종류의 비타민, 무기질, 섬유질 등을 풍부하게 함유하고 있다.

스피루리나는 그 자체로서 식물영양분 또는 성장촉진, 토양개량 등의 기능을 가지고 있고, 특히 미량요소성분과 상승작용을 하여 비료의 식물흡수 및 이용촉진과 토양활력화 작용 등 여러 가지 장점과 특징을 가진다.

이러한 스피루리나는 해양심층수를 사용하여 재배한 것을 오염되지 않은 양호한 품질의 것으로 선별하여 최소 3번 이상 원료를 부드럽게 진공에서 세척한 후에, 냉각건조하고 분말화하여 사용한다. 이외에도 시판중인 스피루리나 분말을 이용할 수 있다.

스피루리나의 혼합비율이 미강 100중량부에 대하여 1중량부 미만이면 효과가 미미하고 3중량부를 초과하면 비용의 상승과 토양활성제의 산성도에 영향을 미치므로 바람직하게는 1 내지 3중량부를 혼합하는 것이 바람직하다.

상기의 미강과 대두박, 동물성 아미노산, 유박, 부식산, 결착제, 스피루리나는 혼합의 용이성을 위해 100메시 정도로 분쇄하여 분말 상으로 사용하는 것이 바람직하다. 분말형태로 가공하여 골고루 혼합한 다음 선별기에서 동일한 크기로 선별한다.

(4) 제 4단계

상기 제 3단계의 혼합물에 분말 형상의 광물담체를 첨가하여 성형기에서 입상의 형태로 성형한다. 이 경우 혼합물에 상기 광물담체는 미강 100중량부를 기준으로 7 내지 11중량부를 첨가한다.

상기의 성형과정에서 여러 가지 첨가제, 예를 들면 응집제, 알긴산, 보호성 콜로이드 증점제, 성형화에 사용되는 제재 등을 함유할 수 있다.

그리고 필요할 경우 성형 후 건조단계를 추가로 더 수행할 수 있다.

그리고 입상의 형태로 성형하지 않고 분말로 사용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 토양활성제는 토양환경의 변화에도 미생물이 저항력을 가져 근권정착 능력이 우수하고 작물의 생육촉진 및 각종 식물 병원성 곰팡이를 제어할 수 있다. 또한 흡착된 미생물은 토양활성제 자체에 함유하고 있는 영양공급원에 의해 기존의 미생물과의 경쟁에서 우위를 점할 수 있다. 이러한 미생물을 이용한 토양활성제는 토양활성 및 토양개량을 효과적으로 개선할 뿐만 아니라 토양의 지력을 회복시켜 토양의 자정에 의한 환경개선, 농작물의 생산력증가를 가져온다. 또한, 이러한 입자형 토지 활성제는 비료 등과 혼합하여 동시에 시비할 수 있다는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 하기의 여러 가지 실험들을 통하여 살펴본다. 다만, 하기 실시 예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예로만 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

먼저, 제 1단계로 미생물 바실러스 서브틸러스의 균주로 배양된 미생물 배양액에 마늘과 양파 추출물을 동일한 비율로 혼합한 식물성 천연물질을 1: 25로 혼합하여 25℃에서 4일 동안 발효시켰다. 그리고 제 2단계로 상기의 배양혼합물을 160메시로 분쇄한 질석 분말과 1:1의 중량비로 혼합하여 골고루 섞이도록 교반한 다음 10일간 50℃에서 숙성 발효시켜 미생물이 광물의 표면에 흡착되도록 하여 건조시켜 미생물이 흡착된 광물담체를 만들었다.

다음 제 3단계로 미강 100중량부에 대하여 대두박 40중량부, 동물성 아미노산으로서 어분 20중량부, 유박 20중량부와, 부식산 10중량부와, 결착제로서 밀분 0.6중량부를 골고루 혼합하여 선별기에서 선별하였다. 그리고 제 4단계로 상기 혼합물에 광물담체는 미강 100중량부를 기준으로 9중량부를 첨가하여 외경 5mm, 높이 10mm의 입상의 형태로 성형 제조하였다.

(실시 예 2)

실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하되 실시 예 1의 제 3단계에서 미강 100중량부에 대하여 스피루리나 2중량부를 더 혼합하였다.

(비교 예 1)

실시 예 2와 동일한 방법으로 제조하되, 질석은 100메쉬의 분말을 사용하였다.

(비교 예 2)

실시 예 2와 동일한 방법으로 제조하되, 질석은 220메쉬의 분말을 사용하였다.

1. 실험 예1

본 발명의 실시 예 2에 따른 토양활성제의 성분을 살펴보기 위해 The Lithium drifted Silicon (SiLi) 디텍터로 성분 분석을 하였다.

그 결과는 도 1에서 그래프로 나타내고 있는데, 그래프의 결과로부터 실시 예의 토양활성제는 농작물 생육에 필요한 미량의 원소들이 풍부하게 존재함을 알 수 있다.

2. 실험 예2

본 발명의 실시 예2와 비교 예 1 및 2에 따른 토양활성제에 흡착된 미생물의 함량조사를 위해 nutrient agar배지에서 3단 희석법에 따라 도말하여 37℃에서 2일간 배양 후 colony counter로 조사하였다.

그 결과는 하기의 표 1에 나타내었다.

[표1]

구분	바실러스 서브틸러스함량
실시 예	2.2×10⁴ cfu/g
비교 예1	1.4×10² cfu/g
비교 예2	3.0×10²cfu/g

상기의 표 1의 결과로부터 실시 예 2에 따른 토양활성제의 경우 2.2×10⁴ cfu/g로 많은 미생물이 존재함을 알 수 있다. 하지만 비교 예 1 및 비교 예 2의 경우 실시 예보다 미생물의 함량이 상대적으로 낮다.

이는 비교 예 1의 경우 질석분말의 입자가 실시 예 2의 경우보다 커서 질석 내부의 기공까지 미생물이 흡착되지 않은 결과이고, 비교 예 2의 경우 질석 분말의 입자가 너무 작아 미생물이 흡착되는 표면과 내부의 기공이 상대적으로 줄어들었기 때문이다.

따라서 본 발명의 실시 예 2에 따른 120 내지 200메시의 입도크기를 갖는 질석분말을 사용하였을 경우 질석의 표면과 내부기공에 흡착된 미생물의 양이 가장 많아 토양활성에 효과적임을 알 수 있다.

3. 실험 예3

본 발명의 실시 예1 및 2에 따른 토양 활성제의 작물 생육증진효과를 살펴보기 위해 토양화학성, 작물의 생육정도, 엽중 무기성분 함량의 변화, 작물의 수량, 생리장해 실험을 하였다. 생육실험에 사용된 작물은 비료의 해에 민감하게 반응하는 열무를 이용하였다. 열무는 청다복열무(홍농종묘제품)로서 시판하는 제품을 이용하였다.

실험장소는 노곡포장(대구광역시 북구 노곡동 649)과 안천포장(경상북도 영천시 화남면 안천리 1310)의 두 곳에서 실험하였다.

실험장소인 노곡포장과 안천포장의 토양을 일반적인 비료와 퇴비를 이용한 토양과 동일한 환경을 유지하기 위해 실험 전에 화학비료와 퇴비를 기비로 시비하였다.

10아르에 화학비료는 N:P2O5:K2O로 29:11:16 Kg을 사용하였고, 그리고 질소,인산, 칼리비료로서 각각 요소, 용성인비, 염화칼리를 사용하였고, 퇴비는 일반가축분 퇴비를 120Kg 시비하였다.

그리고 상기 노곡포장과 안천포장의 토양은 실험전구간과 무처리구간, 살균처리구간, 제 1처리구간, 제 2처리구간으로 나누어 생육실험을 하였다.

실험전 구간은 상술한 화학비료와 퇴비를 시비하지 않은 토양을 의미한다. 그리고 무처리구간에는 통상 재배와 같이 4종 복합 식물영양제, 액상 석회, 미량요소제재를 물과 함께 시비하였고, 살균처리구간은 실시예 2의 토양활성제를 살균기 로 살균하여 1kg을 시비하였고, 제 1처리구간은 실시예 1의 토양활성제 1kg을 시비하였고, 제 2처리구간은 토양활성제 1kg을 시비하였다. 그리고 각 구간의 토양을 경운하고 15일 후에 각 구간에 열무종자를 직파하여 실험하였다.

그리고 파종 후 열무의 본엽이 생성되고 7일 후 엽면에 무처리구간은 물만 살포하였고, 살균처리구간은 실시예 2에 따른 토양활성제 1kg을 살균한 후 물 10리터에 현탁하여 시비하였고, 제 1 및 제 2처리구간은 실시예 1 및 2에 따른 토양활성제 1kg을 물 10리터에 각각 현탁하여 시비하였다.

먼저, 각 포장의 구간별 토양에 대해 화학성을 조사하였다. 각 구간별 토양시료를 채취하여 통상의 방법으로 유기물함량(O.M, g/Kg), 인산, 양이온을 농촌진흥청 농업과학기술원의 토양 및 식물체 분석법에 따라 실시하였다.

그리고 토양의 산도(pH), 전기전도도(EC, dS/m)는 파종전 각 구간별 토양의 시료를 채취한 다음 시료와 증류수를 1:5(w/v)로 혼합하여 1시간 방치 후 25℃에서 측정하였으며, 전기전도도의 경우 다음과 같은 계산에 의해 토양 내 포화용액의 EC값으로 보정하였다.

EC(dS/m) = 증류수 ÷ 토양무게 ×측정치(dS/m) × 온도보정계수

그 결과는 하기의 표 2에 나타내었다.

[표2] 각 구간별 토양의 화학성 조사

장소	구분	pH	O.M(g/Kg)	P₂O₅(mg/Kg)	Ex.-cations(cmol+/kg)			EC(dS/m)
장소	구분	pH	O.M(g/Kg)	P₂O₅(mg/Kg)	K	Ca	Mg	EC(dS/m)
노곡포장	실험전구간	7.0	33.3	387	3.0	7.5	4.0	0.27
	무처리구간	6.5	32.2	346	3.0	7.6	4.0	0.28
	살균처리구간	6.7	29.7	336	3.0	7.5	4.1	0.27
	제 1처리구간	7.0	28.9	378	3.2	7.8	4.2	0.28
	제 2처리구간	7.0	29.1	375	3.3	7.9	4.2	0.28
안천포장	실험전구간	6.8	30.3	263	2.5	8.7	4.6	0.33
	무처리구간	6.4	29.0	254	3.6	9.3	3.3	0.33
	살균처리구간	6.8	30.9	350	1.5	8.3	3.4	0.35
	제1처리구간	7.0	28.6	260	1.8	9.4	4.4	0.34
	제2처리구간	7.0	28.7	259	1.8	9.5	4.4	0.34

상기 표2에서와 같이 산도(pH)는 노곡포장이나 안천포장 모두 실험전구간은 중성으로 나타났다. 그러나 화학비료를 기비로 시비한 무처리구간의 경우 실험전구간 보다 토양이 산성화됨을 알 수 있다. 그리고 살균처리구간은 무처리구간 보다 pH가 다소 높게 나타나고 제 1 및 제 2처리구간의 경우 양 포장 모두 pH7.0의 중성으로 나타났다. 이는 무처리구간과 비교했을 경우 본 발명의 토양활성제가 토양의 산성화를 방지하고 중성으로 변화시킴을 알 수 있다. 유기물 함량은 양 포장 모두 제 1 및 제 2처리구간에서 유기물과 인산의 함량이 감소되었음을 알 수 있다. 양이온과 전기전도도는 제 1 및 제 2처리구간이 무처리구간이나 살균처리구간과 유사하거나 약간 높게 나타났다. 그리고 제 2처리구간은 제 1처리구간과 비교하였을 때 양이온과 전기전도도에서 동일하거나 약간 높게 나타났다.

한편, 열무의 생육정도의 조사를 위해 파종 후 70일이 경과한 후 수확하였다. 그 결과는 하기의 표 3에 나타내었다.

[표3] 각 구간별 열무의 생육정도

장소	구분	엽장(cm)	엽폭(cm)	엽수(매/수)	엽중(g/주)
노곡포장	무처리구간	24.6	9.2	8.6	41.8
	살균처리구간	24.8	9.4	8.7	42.0
	제1처리구간	26.1	10.8	9.7	44.4
	제2처리구간	26.4	11.1	9.8	45.2
안천포장	무처리구간	23.5	10.1	8.6	41.7
	살균처리구간	23.8	10.2	8.6	41.8
	제1처리구간	25.2	11.7	9.6	43.6
	제2처리구간	25.5	11.8	9.6	44.1

상기 표 3의 결과로부터 양 포장 모두 엽장, 엽폭, 엽수, 엽중 모두 제 1및 제 2처리구간에서 무처리구간이나 살균처리구간보다 월등히 양호함을 알 수 있다. 그리고 살균처리구간은 무처리구간보다 양호하게 나타났다. 또한, 양 포장 모두 열무의 초장과 근장은 무처리구간이나 살균처리구간에 비해 제 1 및 제 2처리구간에서 공히 높게 나타났다. 그리고 제 2처리구간이 제 1처리구간보다 생육정도가 더 양호한 것으로 나타났는 데, 이는 실시 예 2의 경우 스피루리나의 유효성분에 의한 것이다.

그리고 본 발명의 토양활성제가 열무의 엽중 무기성분의 변화를 일으키는 정도를 알기 위해 열무의 엽중 무기성분함량을 조사하여 하기의 표 4에 나타내었다.

[표4]각 구간별 열무의 엽중 무기성분 함량의 변화

장소	구분	P₂O₅	K₂O	CaO	MgO
노곡포장	무처리구간	1.8	4.7	1.2	1.4
	살균처리구간	1.9	4.6	1.2	1.4
	제 2처리구간	1.9	4.3	1.2	1.5
안천포장	무처리구간	1.8	3.4	2.2	0.8
	살균처리구간	1.8	3.4	2.2	0.8
	제 2처리구간	1.8	3.3	2.2	0.9

상기 표4의 결과로부터 양 포장 모두 각 구간에서 무기물의 함량의 큰 차이는 없으나 제 2처리구간이 무처리구간이나 살균처리구간보다 약간 더 높게 나타남을 알 수 있다.

그리고 열무의 생육도 및 생리장해조사를 한 결과는 하기의 표4에 나타내었다.

[표4]각 구간별 열무의 생육도 및 생리장해조사

장소	구분	수량(g/주)	생체중(kg/10아르)
노곡생포장	무처리구간	768	12.8±0.3
	살균처리구간	769	12.9±0.3
	제1처리구간	799	13.9±0.4
	제2처리구간	810	14.2±0.5
안천포장	무처리구간	735	12.5±0.3
	살균처리구간	738	12.5±0.2
	제1처리구간	781	13.7±0.5
	제2처리구간	792	13.9±0.3

상기 표4의 결과로부터 노곡포장과 안천포장 모두 수량 및 생체중이 무처리구간이나 살균처리구간보다 제 1 및 제 2처리구간에서 더 높게 나타났다. 그리고 제 2처리구간이 제 1처리구간 보다 수량 및 생체중이 더 높아 생육도가 더 양호함을 알 수 있다.

그리고 표에는 나타나지 않았지만 생리장해를 조사한 결과 무처리구간에서는 열무의 생리장해가 일부에서 발생하였으나 살균처리구간과 제 1 및 제 2처리구간에서는 생리장해나 질병 없이 모두 양호하게 나타났다.

상기의 결과들로부터 본 발명의 실시 예에 따른 토양활성제는 토양 내에 존재하는 유용한 미생물을 증대시켜 항바이러스 및 내병성 강화시키고 산성화된 토양을 중성화시키는 효과가 있음을 알 수 있다.

또한, 이러한 토양활성제를 시비한 토양에서 재배되는 작물은 생육 정도가 양호하여 작물의 생산성을 증대시킬 수 있다.

이상, 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예 시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광물담체를 이용한 친환경 토양활성제의 제조방법을 나타낸 공정도이고,

도 2는 도 1의 토양활성제의 성분을 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.

Claims

미강 100중량부에 대하여 대두박 35 내지 45중량부, 동물성 아미노산 15 내지 25중량부와, 마늘, 쑥, 녹차 잎, 칡, 허브, 양파 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로부터 추출된 식물성 천연 추출물 5 내지 15중량부와, 광물담체 7 내지 11중량부를 포함하여 제조하되,

상기 광물담체는 다공성 광물의 표면에 바실러스 서브틸러스 미생물이 흡착된 것을 특징으로 하는 친환경 토양활성제.
제 1항에 있어서, 상기 미강 100중량부를 기준으로 유박 15 내지 25중량부와, 부식산 5 내지 15중량부와, 결착제 0.4 내지 0.8중량부와, 스피루리나 1 내지 3중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 토양활성제.
제 1항에 있어서, 상기 다공성 광물은 120 내지 200메시의 입도 크기를 갖는 질석 분말인 것을 특징으로 하는 친환경 토양활성제.
바실러스 서브틸러스의 균주로 배양된 미생물 배양액에 마늘, 쑥, 녹차 잎, 칡, 허브, 양파 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로부터 추출된 식물성 천연 추출물을 혼합하여 발효시키는 제 1단계;

상기 제 1단계에서 혼합하여 발효된 배양혼합물을 160 내지 240메시의 입도 크기를 갖는 질석 분말과 교반하여 상기 바실러스 서브틸러스 미생물이 상기 질석 표면에 흡착된 광물담체를 만드는 제 2단계;

미강 100중량부에 대하여 대두박 35 내지 45중량부와, 동물성 아미노산 15 내지 25중량부와, 유박 15 내지 25중량부와, 부식산 5 내지 15중량부와, 결착제 0.4 내지 0.8중량부와, 스피루리나 1 내지 3중량부를 혼합하여 선별하는 제 3단계;

상기 제 2단계의 광물담체 7 내지 11중량부를 상기 제 3단계의 혼합물에 첨가하여 입상으로 성형하는 제 4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 토양활성제의 제조방법.