KR101010762B1 - 연작 오이와 수박의 시들음병에 대한 생물학적 방제 균주 및 그것의 미생물 유기질 비료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 농업 집약적 생산(intensive production)을 위한 기술에 속하는 연작 오이와 수박의 시들음병에 대한 생물학적 방제 균주(biocontrol strain) 뿐만 아니라 그것의 미생물 유기질 비료에 관한 것이다. 본 발명은 오이와 수박의 시들음병에 대한 주목할만한 생물학적 방제 효과를 가지는 트리코더마 하지아눔 SQR-T037을 분리하였다. 이 생물학적 방제 균주 및 유기질 퇴비로부터 미생물 유기질 비료를 생산하였다. 이 비료에서, 균주의 함량은 1 x 108cfu/g 이상이고, 전체 질소의 함량은 3-5%이고(질소의 90% 이상은 유기 질소임), 전체 질소-인-칼륨 영양소는 6-10%이고, 유기 물질은 30-35%이다. 실험에 의하여 나타난 바와 같이, 이 미생물 유기질 비료를 토양에 적용한 후, 그것은 생물학적 방제 균주를 토양에서 우세한 미생물총으로 빠르게 증식시킬 것이며 심각한 오이와 수박의 시들음병으로 고통받는 토양에서 시들음병의 85% 이상의 생물학적 방제율을 달성한다. 만일 긴 시간 동안 연작 장애 없이 토양에 미생물 유기질 비료가 사용된다면, 그것의 오이와 수박의 시들음병의 생물학적 방제율은 80% 이상이 될 것이다.
Description
본 발명은 농업 집약적 생산(intensive production)을 위한 기술에 속하며 연작 오이와 수박의 시들음병(wilt)을 극복하고 제거하기 위한, 연작 오이와 수박의 시들음병에 대한 생물학적 방제 균주(biocontrol strain) 뿐만 아니라 그것의 미생물 유기질 비료에 관한 것이다.
오이와 수박은 중국에서의 주요 경제적 작물이며, 그것의 품질은 국가 경제 및 사람들의 생계와 관련이 있다. 오이와 수박의 시들음병은 오이와 수박의 주요 질병 중 하나이며, 특히 보호된 땅에서의 식재에 심각한 손해를 준다. 오이의 시들음병은 1943년에 네덜란드에서 처음으로 보고되었다. 1949년에, 그것은 플로리다 및 미국에서 40% 이상의 오이를 죽였고, 세번째 시즌에는 연작 식물의 70% 이상이 감염되었다. 현재, 중국에서 가장 집약적인 오이와 수박 재배지에서, 심각한 시들음병은 90% 이상의 수확 손실을 야기할 수 있다. 오이와 수박의 시들음병은 토양 유래의 진균성 질병이다. 그것은 세계에서 열대(tropical zone), 아열대(subtropical zone) 및 몇몇의 따뜻한 지역에 널리 분포하고 있다. 오이와 수박의 시들음병의 병원체인 후사리움 옥시스포럼(Fusarium oxysporum)은 토양, 유수(flowing water)(예를 들어, 관개(irrigation)), 시드(seed) 및 다른 수단을 통하여 확산될 수 있으며, 환경에 매우 잘 적응한다. 일단 오이가 후사리움 옥시스포럼에 감염되면, 그것이 흙에서 나오기 전 또는 후에 고사병에 걸릴 것이며, 상부에서의 덩굴(vine) 및 줄기(stem)는 시들 것이고, 발아의 기부(bud base)에서의 관다발(vascular bundles)이 죽을 것이며, 마지막으로 전체 식물이 말라죽을 것이다. 후사리움 옥시스포럼은 종묘 단계에서 수박의 고사병, 피층의 부패(cortex decay) 및 식물 왜화(plant dwarfing)를 야기할 수 있고, 오래된 식물들의 갑작스럽거나 점진적인 시들음을 야기할 수 있다. 고온 및 고습의 환경하에서 상기 질병은 빠르게 발병되며, 질병의 심각한 발병과 함께 필드(field)에서의 질병율(morbidity)은 100%이며, 수확을 거둘 수 없게된다.
다른 한편으로는, 벼(paddy), 밀(wheat), 옥수수(corn), 평지(rape) 및 다른 작물들의 짚은 즉시 태워지고, 규모있게 기르는 가축 및 가금류의 배설물은 버려졌다. 그것은 환경을 심각하게 오염시킬 뿐만 아니라, 유기질 비료 및 생 유기질(bio-organic) 비료 제품을 생산하는데 사용될 수 있는 원료를 크게 낭비하고; 거대한 영양 자원(C, N, P, K, S 및 미량 원소들)을 토양 밖으로 잃어버리는 것이다 - 식물 시스템 및 중국 농업의 지속적인 성장 가능성은 두드러지게 약화되었다. 어떻게 하면 작물의 수확 때문에 토양으로부터 빠져나간 영양 성분들을 최대한으로 되돌릴 수 있을 것인가? 이러한 고형의 유기 폐기물을 상업용 유기질 비료로 만들고 토양에 비료를 사용하는 것만이 유일한 방법이다. 만일 이러한 고형의 유기 폐기물들이 고온 발효를 통하여 고급 유기질 퇴비(high-grade organic compost)로 합성된다면, 그 후 상기 혼합비료는 미생물 유기질 비료를 제조하기 위한 기능성 세균의 담체로서 사용되며, 그 기능은 명확해질 것이며 거기에는 충분한 적용 전망이 있을 것이다.
본 발명의 목적은 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거할 수 있는 길항적 미생물 유기질 비료를 개발하는 것이다. 상기 비료의 예방 및 치유율(cure rate)은 80% 이상이다. 그것은 연작 장애를 가지는 토양을 생물학적으로 회복시킬 수 있으며, 집약 농업의 원활한 성장을 보장한다.
본 발명은 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거할 수 있는 길항적 미생물 유기질 비료를 제공한다.
본 발명은 오이와 수박의 시들음병을 극복하거나 제거할 수 있는 미생물 유기질 비료 뿐만 아니라 그것의 생산 방법에 관한 것이다. 상기 미생물 유기질 비료를 생산하기 위하여, 가축 또는 가금류 배설물 퇴비 및 유채씨 깻묵의 효소적 가수분해로부터 얻은 아미노산 혼합물을 생물학적 방제 균주 용액과 함께 혼합하였다. 현재 시장에서의 제품들과 비교하여, 상기 제품은 하기의 이점을 가진다:
1) 이 비료 제품은 오이와 수박의 시들음병의 병원성 진균의 성장을 억제하는 고성능 균주(트리코더마 하지아눔)를 포함한다. 억제 효과는 매우 주목할만 하다. 실험 결과는 이 제품이 오이와 수박의 시들음병으로 고통받는 토양에 적용된 후, 오이와 수박의 시들음병의 생물학적 방제율은 85% 이며, 3년 연속으로 비료가 적용된 토양에서의 생물학적 방제율은 심지어 더욱 높다는 것을 보여준다.
2) 상기 비료는 생-유기질(bio-organic) 비료이며, 풍부한 유기 물질(함량은 30-35%)과 유기 질소(함량은 3-5%)를 함유한다. 이 제품에서 전체 인(phosphor)의 함량은 2-4%이다. 게다가, 이 제품은 훌륭한 생물학적 이용 가능성을 가진다. 상기 제품이 사용된 후, 작물들은 묘목 단계(seedling stage)에서 포스포린 민감성 시기(phosphorine sensitive period)를 원활하게 벗어날 수 있다. 비교적으로, 인산 비료를 토양에 적용한 후의 생물학적 이용 가능성은 바람직하지 못하다. 유기질 비료에서의 풍부한 영양소는 또한 길항세균이 토양에서 살아남을 수 있고 우세한 미생물총을 형성하여 질병을 예방하는 데 중요한 역할을 하도록, 비료에서의 길항세균의 성장 및 증식을 위한 조건을 제공한다.
3) 생-균주(bio-strain) 제조물이기 때문에, 화학 살충제의 사용에 의하여 야기되는 임의의 문제들을 가지지 않으며, 무공해 오이 및 수박 생산에 기여한다. 농부들은 시들음병을 예방하고 치유하는 다른 화학 살충제를 사용하지 않거나 그 양을 감소시킬 것이다. 이것은 농부들의 지출을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 농작물의 품질을 향상시킬 수 있다. 한편, 미생물 비료는 수율을 증가시키는 기능을 가지므로 농부들의 수입을 증가시킬 수 있다.
도 1은 오이와 수박의 시들음병의 병원체를 억제하는 생물학적 방제 균주 SQR-T037의 효과를 나타내는 것이다.
A : 오이 시들음병의 병원체에 대한 SQR-T037의 억제 효과에 대한 도면
B : 수박 시들음병의 병원체에 대한 SQR-T037의 억제 효과에 대한 도면
도 2는 그린하우스 포트 실험에서의 방제 효과를 나타내는 것이다.
A : 오이 시들음병을 억제하는 SQR-T037로 만들어진 생-유기질 비료의 효과
CK1 : 대조군; CK2 : 연작 오이에 대한 토양; T1 : CK2 + 유기질 비료; T2 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 발효액; T3 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 혼합된 유기질 비료; T4 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 발효로부터 생성된 유기질 비료
B : 수박 시들음병을 억제하는 SQR-T037로 만들어진 생-유기질 비료의 효과
CK1 : 대조군; CK2 : 연작 수박에 대한 토양; T1 : CK2 + 유기질 비료; T2 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 발효로부터 생성된 유기질 비료
A : 오이 시들음병의 병원체에 대한 SQR-T037의 억제 효과에 대한 도면
B : 수박 시들음병의 병원체에 대한 SQR-T037의 억제 효과에 대한 도면
도 2는 그린하우스 포트 실험에서의 방제 효과를 나타내는 것이다.
A : 오이 시들음병을 억제하는 SQR-T037로 만들어진 생-유기질 비료의 효과
CK1 : 대조군; CK2 : 연작 오이에 대한 토양; T1 : CK2 + 유기질 비료; T2 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 발효액; T3 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 혼합된 유기질 비료; T4 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 발효로부터 생성된 유기질 비료
B : 수박 시들음병을 억제하는 SQR-T037로 만들어진 생-유기질 비료의 효과
CK1 : 대조군; CK2 : 연작 수박에 대한 토양; T1 : CK2 + 유기질 비료; T2 : CK2 + 트리코더마 SQR-T037의 발효로부터 생성된 유기질 비료
연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는데 사용되는 생물학적 방제 균주 SQR-T037는 트리코더마 하지아눔(Trichoderma harzianum)에 속한다. 그것은 2009년 12월 22일에 중국 일반 미생물 보존센터(China General Microbial Culture Collection Center; CGMCC)에 의하여 보존되었고, 보존 번호는 CGMCC No. 3308이다. 그것의 주요 생물학적 특성은 : 감자-덱스트로오스-아가(potato-dextrose-agar; PDA) 배양 배지 상에서의 최적 성장 온도는 30℃이고; 콜로니의 지름은 90mm에 도달할 수 있고, 그것은 전체 디쉬를 덮을 수 있고, 96시간 동안 배양했을 때 배양 배지에서 노란색 색소를 생성하며; 분생자 자루(conidiophore)는 병모양이고; 분생자(conidium)는 타원형이고, 2.3-3.5μm의 길이 및 2.0-3.2μm의 폭을 가지며; 그것의 표면은 매끄럽다. 분생자의 시작 빛깔은 황록색(yellow green)이며, 그 후 그것은 어두운 녹색으로 천천히 변한다.
연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는 상기의 생물학적 방제 균주로부터 생산된 미생물 유기질 비료에서, SQR-T037 균주의 함량은 1 x 108cfu/g 이상이고, 전체 질소의 함량은 4-5 중량%이고, 상기 전체 질소의 90% 이상은 유기 질소이며, 전체 질소-인-칼륨의 함량은 6-10 중량%이고, 유기 물질의 함량은 30-35 중량%이다.
연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는 미생물 유기질 비료는 하기의 방법에 의하여 생산된다:
1) 하기의 조건하에서 액상 발효 생산을 수행하기 위하여 PDA 배지에서 SQR-T037을 배양하였다: 발효를 위한 초기 pH 값의 범위는 6.5-7.2, 배양 온도 25-30℃, 용존산소(dissolved oxygen; DO): 환기 범위 30~100%, 170rpm; 발효 시간은 48시간이고; 모든 균사체 펠렛은 발효의 마지막 단계에서 이 균주의 콜로니 형성 단위로 쪼개지고, 발효액에서 SQR-T037의 콜로니수는 ≥1 x 109cfu/mL이며; 사용된 PDA 배지의 제조 방법(예를 들어, 1L의 배양 배지의 제조)은 하기와 같음: 200g의 껍질을 벗기지 않은 감자를 작은 입방체로 자르고, 끓는 물에 넣고 30분간 끓이고 혼합물을 여과한 후, 여과물 안으로 20g의 상용 수크로오스를 첨가하여 부피를 1000mL로 맞추고, pH 값을 6.5-7.0로 조정한 후 20분간 121℃에서 상기 용액을 멸균하였다.
2) 고형 발효를 수행하기 위하여, 성숙한 가축 또는 가금류의 배설물 퇴비 및 50L/t.의 양으로 유채씨 깻묵의 미생물 효소 가수분해로부터 얻은 혼합물에서 SQR-T037 발효액을 각각 배양하였다. 발효 온도는 30-50℃이다. 발효하는 동안, 상기 물질을 하루에 한 번 뒤집어주었다. 이 균주의 콜로니수를 1 x 108cfu/g 이상으로 확보하기 위하여 5-7일에 발효를 완료하였다. 마지막으로, 생물학적 방제 균주 SQR-T037의 고형 미생물 제제를 얻었다; 성숙한 가축 또는 가금류의 배설물 퇴비의 발아지수(germination index)는 98%이상이고, 유기 물질의 함량은 ≥35%이며, 유기 질소의 함량은 1.2-2%이고, 물의 함량은 25-30%이다.
3) 가축 또는 가금류 배설물 퇴비로부터 만들어진 고형 미생물 제제 SQR-T037(50-80% v/v) 및 유채씨 깻묵의 미생물 효소 가수분해로부터 얻은 혼합물로부터 만들어진 고형 미생물 제제(20-50% v/v)를 완전하게 혼합하였다. 상기 언급한 혼합물을 2-3일간 숙성시켰다. 숙성시키는 동안 2번 뒤집어 주었다. 마지막으로, 미생물 유기질 비료를 그것의 물의 함량이 30% 보다 적어질 때까지 50℃ 이하의 온도에서 증발시켰다. 패키징한 후, 연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는 미생물 유기질 비료를 얻었다.
상기 미생물 유기질 비료는 연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는데 독점적으로 사용될 수 있다.
실시예
(Ⅰ) 균주 제조 및 확인
연작 장애와 시들음병의 심각한 증상을 가지는 식물 뿐만 아니라 주변 토양의 샘플을 수집하고, 저온에 보관하였다. 병원체 - 후사리움 옥시스포럼 f. sp. 쿠쿠메리눔(Fusarium oxysporum f. sp. Cucumerinum) 및 후사리움 옥시스포럼 f. sp. 니베움(Fusarium oxysporum f. sp. niveum)을 분리하기 위하여, 후사리움 옥시스포럼의 선별 배지를 채택하였다. 그 후, 시들음병(wilt)의 선별된 병원균을 지표(indicator)로 사용하였고, 고온에서 퇴비화된 유기질 퇴비로부터 생물학적 방제 균주를 분리하기 위하여 트리코더마의 선별 배지를 사용하였다. 마지막으로, 포트 실험과 필드 실험을 통하여, 고성능 생물학적 방제 균주 SQR-T037을 2차 선별에 의하여 얻었다. 상기 균주들을 확인하였다. 그것들을 4℃ 및 상온에서 PDA 배양 배지에 저장하였다. 생물학적 방제 균주 SQR-T037은 72시간 안에 병원체의 성장을 완전히 억제할 수 있다(도 1).
균주 SQR-T037은 트리코더마 하지아눔(Trichoderma harzianum)에 속한다. 그것의 주요 생물학적 특성은 : PDA 배양 배지 상에서의 최적 성장 온도는 30℃이고; 콜로니의 지름은 90mm에 도달할 수 있고, 그것은 전체 디쉬를 덮을 수 있고, 96시간 동안 배양했을 때 배양 배지에서 노란색 색소를 생성하며; 분생자 자루(conidiophore)는 병모양이고; 분생자(conidium)는 타원형이고, 2.3-3.5μm의 길이 및 2.0-3.2μm의 폭을 가지며; 그것의 표면은 매끄럽다. 분생자의 시작 빛깔은 황록색(yellow green)이며, 그 후 그것은 어두운 녹색으로 천천히 변한다.
(Ⅱ) 세균 제조물의 생산
1) 하기의 조건하에서 액상 발효 생산을 수행하기 위하여, SQR-T037을 PDA 배지에서 배양하였다: 초기 pH 범위 6.5-7.0, 배양 온도 25℃, 용존산소(dissolved oxygen; DO): 환기 범위 30-100%, 170rpm, 배양 시간 48시간; 모든 균사체 펠렛은 발효의 마지막 단계에서 이 균주의 콜로니 형성 단위로 쪼개지고, 발효액에서 SQR-T037의 콜로니수(균사체 단편)는 ≥1 x 109cfu/mL이며;
사용된 PDA 배지의 제조 방법(예를 들어, 1L의 배양 배지의 제조)은 하기와 같음: 200g의 껍질을 벗기지 않은 감자를 작은 입방체로 자르고, 끓는 물에 넣고 30분간 끓이고 혼합물을 여과한 후, 여과물 안으로 20g의 상용 수크로오스를 첨가하여 부피를 1000mL로 맞추고, pH 값을 6.5-7.0로 조정한 후 20분간 121℃에서 상기 용액을 멸균하였다.
2) 고형 발효를 수행하기 위하여, SQR-T037 발효액을 성숙한 돼지의 배설물 퇴비 및 50L/t.의 양으로 유채씨 깻묵(rapeseed meal)의 미생물 효소 가수분해로부터 얻은 혼합물에서 배양하였다. 발효하는 동안, 고형 발효의 온도를 30-50℃로 유지하기 위하여, 발효하는 동안 상기 물질을 하루에 한 번 뒤집어주었다. 생물학적 방제 균주의 콜로니 수를 1 x 108cfu/g 이상으로 확보하기 위하여 5-7일에 발효를 완료하였다. 마지막으로, 생물학적 방제 균주 SQR-T037의 고형 미생물 제제를 얻었다; 성숙한 돼지 배설물 퇴비의 발아지수(germination index)는 98%이상이고, 유기 물질의 함량은 ≥35 중량%이며, 유기 질소의 함량은 1.2-2 중량%이고, 물의 함량은 25-30 중량%이다.
유채씨 깻묵의 미생물 분해로부터 얻은 혼합물은 하기의 방법에 의하여 생산된다(공중에 의하여 공지되고 사용됨, 중국 발명 특허 ZL200610086126.0("a biological preparation method of amino acids for agricultural use and their fertilizer product")를 참조): 가공하지 않은 유채씨 깻묵 내로 스테노 트로포모나스 말토필라(Steno trophomonas maltophilia) 균주 37-1의 발효액을 첨가하고, 물의 함량을 55-65% 및 pH 값을 6.0-7.5로 조정하고, 개방형 고형 발효(oepn solid fermentation)를 수행하고, 발효 온도가 50℃로 올라가면 한번 뒤집고, 그때부터 매일 뒤집어 약 5-7일 동안 온도를 35-50℃로 유지하였다. 고형 발효 시작 후, 물질의 pH 값은 계속 올라갈 것이다. 뒤집을 때마다 물의 함량과 pH 값을 조정하기 위하여 산성 용액이 첨가되어야 하며, 물의 함량은 55-65% 및 pH값은 6.0-7.0으로 유지한다. 발효가 종료될 때, 물질의 pH 값이 약 5.0이 될 때까지 산성 용액을 다시 뿌려주어야 할 것이다. 그 후, 상기 물질을 저온에서 건조시키거나 자연건조시킨다. 최종 생성물은 유채씨 깻묵의 미생물 분해로부터 얻은 혼합물이다(아미노산을 포함하는 혼합물).
3) 돼지 배설물 퇴비(80% v/v)로부터 만들어진 고형 미생물 제제 SQR-T037 및 유채씨 깻묵(20% v/v)의 미생물 분해로부터 얻은 혼합물로부터 만들어진 고형 미생물 제제 SQR-T037를 완전히 혼합하였다. 상기 혼합물을 2-3일간 숙성시켰다. 숙성시키는 동안, 두 번 뒤집어 주었다. 마지막으로, 상기 미생물 유기질 비료를 그것의 물 함량이 30%를 넘지 않도록 50℃ 이하의 온도에서 증발시켰다. 따라서,오이와 수박의 시들음병을 방제하는 미생물 유기질 비료가 얻어진다.
상기 SQR-T037의 재발효로부터 생성된 미생물 유기질 비료(오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는 미생물 유기질 비료)에서, 생물학적 방제 균주 SQR-T037의 콜로니 수는 1 x 108cfu/g 이상이고, 전체 질소의 함량은 4-5 중량%이고, 상기 전체 질소의 90% 이상은 유기 질소이며, 전체 질소-인-칼륨 영양소는 6-10 중량%이고, 유기 물질은 30-35 중량%이다.
(Ⅲ) 그린하우스 포트 실험
1. 연작 오이에 대한 토양에서의 시들음병 예방 및 치유
실험용 토양은 심각한 시들음병을 가지는 연작용 토양이다. 광범위하게 재배되는 "Jin Chun 4" 오이를 채택하였다. 처리는 다음과 같다:
CK1 : 대조군; CK2 : 오이 연작을 위한 토양; T1 : CK2 + 유기질 비료; T2 : CK2 + SQR-T037 발효액; T3 : CK2 + SQR-T037 및 유기질 비료를 간단하게 혼합함으로써 생산된 미생물 유기질 비료; T4 : CK2 + SQR-T037 및 유기질 비료의 재발효를 통해 생산된 미생물 유기질 비료
각각의 처리를 4번 반복하였고, 포트 당 10kg의 병든 토양을 사용하였다. T2 : 각각의 포트에 10mL의 SQR-T037 발효액을 사용; T3 : SQR-T037을 포함하는 20g의 미생물 유기질 비료를 사용(10mL의 SQR-T037 발효액 및 20g의 유기질 비료의 간단한 혼합); T4 : SQR-T037의 발효로부터 생성된 20g의 미생물 유기질 비료를 사용하였다. 토양에서의 생물학적 방제 균주의 농도를 건조 토양의 108cfu/g에 도달하도록 상기 물질들을 잘 혼합하였다. 오이 묘목을 이식한지 5일 후, 질병율을 기록하였다. 40일 후, CK2의 질병율은 98.9%에 도달한 반면, SQR-T037 발효액, SQR-T037을 포함하는 미생물 유기질 비료 및 SQR-T037의 발효로부터 생성된 미생물 유기질 비료의 배양은 모두 시들음병의 질병율을 효과적으로 감소시킬 수 있다. T4 : CK2 + SQR-T037의 발효로부터 생성된 미생물 유기질 비료는 가장 우수한 방제 효과를 가지며(표 1, 도2A), 그것의 질병율은 7.3%였다.
2. 수박의 연작을 위한 토양에서의 시들음병의 방제
실험용 토양은 심각한 시들음병을 가지는 연작용 토양이다. 처리는 다음과 같다:
CK1 : 대조군; CK2 : 수박 연작을 위한 토양; T1 : CK2 + 유기질 비료; T2 : CK2 + SQR-T037 및 유기질 비료의 재발효를 통해 생산된 미생물 유기질 비료
각각의 처리를 10번 반복하였다. 각 반복은 컵당 300kg의 병든 토양을 사용하였다. T1 : 각각의 컵에 3g의 보통의 유기질 비료를 사용; T2 : SQR-T037의 재발효로부터 생성된 3g의 유기질 비료를 사용하였다. 상기 물질들을 잘 혼합하였다. 토양에서의 SQR-T037의 농도는 건조 토양의 108cfu/g 이었다. 수박 묘목을 이식한지 5일 후, 질병율을 기록하였다. 21일 후, CK2의 질병율은 95.38%에 도달한 반면, T2 : CK2 + SQR-T037의 재발효로부터 생성된 미생물 유기질 비료는 시들음병의 질병율을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 그것을 2.6%로 방제한다(표 2 및 도 2B).
상기 결과는 생물학적 방제 균주 SQR-T037의 사용이 오이와 수박의 시들음병을 방제할 뿐만 아니라, 토양에서의 시들음병 병원체(후사리움 옥시스포럼)의 양을 크게 감소시키고, 오이와 수박의 근권에서 미생물총의 변화를 촉진하고, 유익한 세균총을 현저하게 증가시키고, 진균의 전체량과 병원체의 양을 현저하게 감소시킬 뿐만 아니라(표 3), 오이와 수박의 클로로필(chlorophyl) 함량, 뿌리 시스템 활성 및 고형 함량을 현저하게 증가시킬 수 있다(표 1 및 표2).
생물학적 방제 균주를 사용한 후, 오이와 수박의 계통적 질병(systematic disease)에 대한 내성에 관련된 효소의 활성 또한 현저하게 증가한다(표 4).
(Ⅳ) 필드 실험
2008년도에 이싱(Yixing), 장쑤성(Jiangsu)에서 오이 시들음병에 감염된 필드에 SQR-T037 유기질 비료를 사용하였다.
필드 실험의 처리: 1. 유기질 비료를 사용한다; 2. SQR-T037 및 유기질 비료의 재발효로부터 형성된 미생물 유기질 비료를 사용한다. 시들음병에 심각하게 감염된 필드를 8 플롯(plot)으로 랜덤하게 나누었다. 각 처리에서, 4개의 플롯을 랜덤하게 선택하였다. 오이의 종류는 "Jin Chun 4"이다. 비료는 홀 적용(hole application)을 채용한다. 생-유기질 비료의 용량은 30kg/mu이다.
규칙적으로 필드로부터 데이터를 수집하였다. 질병율 및 미생물총 통계를 수행하였다. 최종 수확 후, 서로 다른 처치 사이에서의 바이오매스의 차이를 계산하였다. SQR-T037 및 유기질 비료의 재발효로부터 형성된 미생물 유기질 비료의 사용은 시들음병의 발생을 현저하게 감소시킬 수 있고, 33.1%로 질병율을 낮추며, 오이 수확도 1.3배 증가하였다(표 5).
미생물 유기질 비료는 2007년 허난(Henan) 통쑤(Tongxu)에서 심각한 수박 시들음병을 가진 필드에 사용되었다.
필드 실험의 처리: 1. 유기질 비료를 사용한다; 2. SQR-T037 및 유기질 비료의 재발효로부터 형성된 미생물 유기질 비료를 사용한다. 시들음병에 심각하게 감염된 필드를 선별하고, 상기 필드를 8 플롯(plot)으로 랜덤하게 나누고, 각 처리를 위하여 4개의 플롯을 랜덤하게 선택하였다. 수박의 종류는 8424이다. 비료는 홀 적용(hole application)을 채용한다. 생-유기질 비료의 용량은 30kg/mu이다.
규칙적으로 필드로부터 데이터를 수집하였다. 질병율, 질병 지수 및 미생물총의 통계를 수행하였다. 최종 수확 후, 서로 다른 처리 사이에서의 바이오매스의 차이를 계산하였다. SQR-T037의 발효로부터 형성된 미생물 유기질 비료의 사용은 시들음병의 발생을 현저하게 감소시킬 수 있다. 습관적으로 사용된 비료와 비교하여(비이식된 묘종), 질병율은 20-40% 낮았으며, 예방 및 치유율은 95%를 초과하며, mu 당 수박의 수확은 600kg 이상으로 증가한다(표 5).
본 발명은 미생물총으로부터 시작하였으며, (필드 실험에서) 연작 오이와 수박의 시들음병의 발생을 현저하게 제거할 수 있고, 85% 이상의 방제율을 달성할 수 있는 미생물 유기질 비료 제품을 개발하였다. 비료 제품의 메카니즘은 기능성 세균 및 비료 제품에 의해 제공되는 그것들의 활성 탄소 및 질소원이 연작 장애를 가지는 토양에서 유익한 미생물총의 배양을 위한 매우 우수한 조건을 제공하며, 토양이 외생적인 기능성 세균성 유기체의 생태 및 먹이사슬을 빠르게 회복하고 확립할 수 있게하고; 다른 한편으로는, 상기 비료 제품은 높은 함량의 유기 질소 및 유기 인을 가진다. 이들 영양 물질들은 연작 장애를 가지는 토양에서 작물의 성정에 유익하며, 오이와 수박 묘목의 지속율(seedling standing rate) 및 내성을 크게 향상시킨다.
< 서로 다른 처리하에서 화분에 심은 오이의 엽층의 클로로필 함량, 뿌리 시스템의 활성 및 건조 중량 >
< 서로 다른 처리하에서 화분에 심은 수박의 엽층의 클로로필 함량, 뿌리 시스템의 활성 및 건조 중량 >
주 : 시들음병의 질병율의 통계는 국제 통상법을 따른다 : 0, 건강함; 1, 10%보다 적은 식물이 시들음병을 가짐; 2, 11-20%의 식물이 시들음병을 가짐; 3, 21-50%의 식물이 시들음병을 가짐; 4, 50-100%의 식물이 시들음병을 가짐; 5, 식물들이 죽음. 계산식:
< 서로 다른 처리하에서 화분에 심은 수박의 뿌리 표면에서의 미생물 함량의 차이 >
< 서로 다른 처리하에서 뿌리에서의 질병 내성-관련 효소의 활성 변화 >
< 필드 실험의 효과 >
Claims (7)
- 트리코더마 하지아눔(Trichoderma harzianum)에 속하고, 2009년 12월 22일에 중국 일반 미생물 보존센터(China General Microbial Culture Collection Center; CGMCC)에 의하여 보존 번호는 CGMCC No. 3308로 보존되었으며, 연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 생물학적 방제 균주 SQR-T037.
- 제1항에 따른 생물학적 방제 균주로부터 생산되는 것을 특징으로 하는 미생물 유기질 비료.
- 제2항에 있어서,
상기 생물학적 방제 균주의 함량은 1 x 108cfu/g 이상이고, 전체 질소의 함량은 4-5 중량%이고, 상기 전체 질소의 90% 이상은 유기 질소이며, 전체 질소-인-칼륨의 함량은 6-10 중량%이고, 유기 물질의 함량은 30-35 중량%인 것을 특징으로 하는 미생물 유기질 비료. - 제1항에 따른 생물학적 방제 균주를 이용한 미생물 유기질 비료의 생산방법.
1) 하기의 조건하에서 액상 발효 생산을 수행하기 위하여 PDA 배지에서 SQR-T037을 배양하였다: 초기 pH 값의 범위는 6.5-7.2, 배양 온도 25-30℃, 용존산소(dissolved oxygen; DO): 환기 범위 30~100%, 170rpm; 발효 시간은 48시간이고; 모든 균사체 펠렛은 발효의 마지막 단계에서 이 균주의 콜로니 형성 단위로 쪼개지고, 발효액에서 SQR-T037의 콜로니수는 ≥1 x 109cfu/mL이며;
2) 고형 발효를 수행하기 위하여, 성숙한 가축 또는 가금류의 배설물 퇴비 및 50L/t.의 양으로 유채씨 깻묵의 미생물 효소 가수분해로부터 얻은 혼합물에서 SQR-T037 발효액을 각각 배양하였다. 발효 온도는 30-50℃이다. 발효하는 동안, 상기 혼합물을 하루에 한 번 뒤집어주었다. 이 균주의 콜로니수를 1 x 108cfu/g 이상으로 확보하기 위하여 5-7일에 발효를 완료하고;
3) 가축 또는 가금류 배설물 퇴비로부터 만들어진 고형 미생물 제제 SQR-T037(50-80% v/v) 및 유채씨 깻묵의 미생물 효소 가수분해로부터 얻은 혼합물로부터 만들어진 고형 미생물 제제(20-50% v/v)를 완전하게 혼합하여 2-3일간 숙성시켰다. 숙성시키는 동안 2번 뒤집어 주었다. 마지막으로, 미생물 유기질 비료를 그것의 물의 함량이 30% 보다 적어질 때까지 50℃ 이하의 온도에서 증발시켰다. 패키징한 후, 연작 오이와 수박의 시들음병을 예방하고 제거하는 미생물 유기질 비료를 얻는다. - 제4항에 있어서,
상기 단계 (1)에서 사용된 PDA 배지는 하기의 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 미생물 유기질 비료의 생산방법:
1L의 배지 제조시, 200g의 껍질을 벗기지 않은 감자를 작은 입방체로 자르고, 끓는 물에 넣고 30분간 끓이고 혼합물을 여과한 후, 여과물 안으로 20g의 상용 수크로오스를 첨가하여 부피를 1000mL로 맞추고, pH 값을 6.5-7.0로 조정한 후 20분간 121℃에서 상기 용액을 멸균하였다. - 제4항에 있어서,
상기 단계 (2)에서 사용된 성숙한 가축 및 가금류 배설물은 퇴비의 발아지수(germination index)가 98%이상이고, 유기 물질의 함량은 ≥35 중량%이며, 유기 질소의 함량은 1.2-2 중량%이고, 물의 함량은 25-30 중량%인 것을 특징으로 하는 미생물 유기질 비료의 생산방법. - 삭제
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