KR101232291B1 - 다기능성 인산퇴비 및 이의 제조방법 - Google Patents

다기능성 인산퇴비 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 인광석질 비료 1~10 중량부, 석회질 비료 2~20 중량부 및 미생물 비료 0.5~5 중량부를 포함하는 조성물 형태의 다기능성 인산퇴비를 제공한다. 본 발명에 따른 인산퇴비를 사용하는 경우 식물 생장에 필요한 성분인 인산뿐만 아니라 다른 가급태 양분까지 공급하여 식물 생장을 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인산퇴비는 척박지, 영양 불균형지로 분류된 토양의 산도 교정, 입단화 촉진, 통기 및 보수성 향상 등을 통해 토양 환경을 개선할 수 있다.

Description

다기능성 인산퇴비 및 이의 제조방법{Multifunctional phosphate compost and manufacturing method of the same}
본 발병은 인산퇴비 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 식물의 생장 및 뿌리 발육을 촉진할 뿐만 아니라 토양의 입단화를 촉진하고 토양의 산도를 교정하며 토양 내 유해물질을 불용화하거나 제거하여 토양을 식물 생장에 적합한 조건으로 개선할 수 있는 다기능성 인산퇴비 및 이의 제조방법에 과한 것이다.
작물이 정상적인 생육을 하기 위해서는 탄소(C), 수소(H), 산소(N), 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 유황(S), 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mo), 염소(Cl)등 16가지의 영양소가 필요한 것으로 알려져 있다. 이들 16가지 영양소 중 탄소, 수소 및 산소는 공기 또는 물에서 자연적으로 공급되고 있으며, 이들을 제외한 나머지 원소는 토양의 모암에서 직접 또는 간접으로 얻을 수 있으며, 이들을 필수 광물원소라고도 한다. 이들 중에서 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 유황 등 6개 원소는 식물체가 많은 양을 필요로 한다고 하여 다량원소 또는 대량원소라고 하며, 철, 망간, 붕소, 아연, 몰리브덴, 구리 등은 식물영양에 매우 적은 양으로 요구되므로 이들을 미량요소라 한다. 이 미량요소와 다량요소는 양적으로 큰 차이는 있으나, 질적으로는 하등의 차이가 없으며 똑같이 식물 생육에 필수적으로 중요하다. 이는 독일의 과학자 리비히나 울프 등에 의해서 알려진 식물생산에 관한 법칙으로 이미 밝혀져 있다. 리비히는 "식물의 생산량은 가장 부족되는 무기성분의 양에 의하여 지배된다"고 하였으며, 울프는 "어떤 성분을 최소량으로 사용함으로써 기대되는 생산량을 얻기 위해서는 다른 성분을 충분히 주어야 한다"고 하였는데, 전자를 최소양분율이라고 하며, 후자를 울프의 법칙이라 한다. 여기서 알 수 있는 것은 우리가 작물을 재배함에 있어서 어떤 특정 성분만을 아무리 많이 사용했다 하더라도 양분의 균형이 이루어지지 않으면 우리가 목적하는 생산량은 결코 수확하기 어렵게 되는 것이다. 그러므로 항상 균형 시비를 염두에 두고 작물에 필요한 필수 영양분의 과부족이 생기지 않도록 시비관리를 해야 할 것이다.
이 중에서도, 인(phosphorus)은 식물의 생장과 발달을 위해 매우 중요한 필수 영양원소이다. 따라서, 농업에 있어서 주요 작물의 수확량을 증가시키기 위해서는 식물이 가용할 수 있는 인의 유무가 매우 중요한 조건이 된다. 이와 같이, 인은 식물에 필수불가결한 양분성분이지만 토양에 인 성분을 공급할 경우 여러 가지 제약조건이 따른다. 우선 재배력이 낮은 척박한 토양이나 심토 중에는 인산 함량의 절대량이 부족하다. 자연상태에서의 인산은 수용성이 낮아서 하층토로 이동하기 어렵기 때문이다. 또한 인산은 질소와 칼륨과는 달리, 잔류효능이 대략 15 내지 30일 정도에 불과하고, 그 이후에는 불용화되므로 인산을 토양으로 직접 공급하더라도 식물이 흡수, 이용하기가 어려워 실제 작물의 생육에는 큰 도움이 되지 못한다는 문제점이 있다. 불용화(不溶化)는 토양에 다량 함유된 '철', '알루미늄'이 인산과 결합하여 식물이 흡수할 수 없는 인산철이나 인산알루미늄, 인산석회 등 불용성 화합물이 되려는 경향에 의해 발생한다. 따라서, 인산을 토양 위에 시비하여도 인은 뿌리에 도달하기 전에 토양에 고정되어 불용성으로 변화하므로 토양의 산성화를 촉진할 뿐 식물의 성장에는 충분히 도움이 되지 못한다. 이에, 식물은 이미 토양에서 불용성으로 변화된 인산 흡수가 곤란하여 인산의 부족현상에 의하여 성장의 웃자람과 도복, 결실의 불량과 낙과, 기형과, 열과 등의 현상이 나타나며, 많은 병충해에 저항력이 약하여 다농약 재배의 농산물이 생산되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 인산을 화학비료가 아닌 퇴비와 같은 천연비료의 형태로 공급하는 방법이 이루어지고 있다. 퇴비는 짚, 낙엽, 쓰레기, 야초 등을 퇴적해 자연 발효시켜 생산한 비료로서, 질소, 칼륨, 인산과 같은 식물의 생장에 필요한 영양분을 포함한다. 잘 부숙된 퇴비의 질소는 속효성(速效性)이고 비효(肥效)도 지속적이며, 인산은 작물에 이용되기 쉬워 이용률이 화학비료의 1.5배나 된다. 그러나, 종래의 퇴비 만으로는 척박지, 영양 불균형지로 분류된 토양의 환경을 식물 생장에 적합하도록 개량시키고, 동시에 인산의 흡수 이용율을 향상시키는데에는 한계가 있다. 이와 관련하여 대한민국등록특허공보 제10-1040251호에는 석회성분, 인산성분, 유기물, 미생물, 점토광물 및 양분요소를 포함하고 알칼리도가 50 내지 70인 인산퇴비가 개시되어 있으나, 토양 입단화 내지 토양의 통기, 배수 촉진과 같은 토양 개량 효과 및 인산 외 다른 영양분의 공급과 같은 총체적인 식물 생장 촉진 효과가 미흡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 척박지, 영양 불균형지로 분류된 토양의 환경을 개선하고, 식물 생장에 필요한 성분인 인산뿐만 아니라 다른 가급태 양분까지 공급하여 식물 생장을 극대화할 수 있는 다기능 인산퇴비 및 이의 제조방법을 제공하는데에 있다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 인광석질 비료 1~10 중량부, 석회질 비료 2~20 중량부 및 미생물 비료 0.5~5 중량부를 포함하는 조성물로서, 상기 가급태 유기물 퇴비는 수피와 톱밥을 포함하는 식물성 유기물 및 계분과 도축 부산물을 포함하는 동물성 유기물을 혼합한 유기물 혼합 원료에 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물을 첨가하고 발효시켜 형성한 것이고, 상기 인광석질 비료는 과인산석회, 중과인산석회, 인산암모늄, 용성인산비료 및 소성인산비료로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고, 상기 석회질 비료는 생석회, 소석회, 탄산석회, 규산석회 및 석회고토로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고, 상기 미생물 비료는 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 인산퇴비를 제공한다.
또한, 본 발명은 수피와 톱밥을 포함하는 식물성 유기물 100 중량부 당 계분과 도축 부산물을 포함하는 동물성 유기물 100~200 중량부를 혼합한 유기물 혼합 원료에 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물을 상기 유기물 혼합 원료 100 중량부 당 0.1~1 중량부의 양으로 첨가하고 발효조에서 15~40일 동안 발효시켜 1차 발효 유기물을 수득하는 단계; 상기 1차 발효 유기물을 노지에서 60~12일 동안 발효시켜 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 가급태 유기물 퇴비를 수득하는 단계; 및 상기 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 인광석질 비료 1~10 중량부, 석회질 비료 2~20 중량부 및 미생물 비료 0.5~5 중량부를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 인광석질 비료는 과인산석회, 중과인산석회, 인산암모늄, 용성인산비료 및 소성인산비료로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고, 상기 석회질 비료는 생석회, 소석회, 탄산석회, 규산석회 및 석회고토로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고, 상기 미생물 비료는 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 인산퇴비 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 인산퇴비를 사용하는 경우 식물 생장에 필요한 성분인 인산뿐만 아니라 다른 가급태 양분까지 공급하여 식물 생장을 극대화할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인산퇴비는 척박지, 영양 불균형지로 분류된 토양의 산도 교정, 입단화 촉진, 통기 및 보수성 향상 등을 통해 토양 환경을 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 인산퇴비는 일반 조경 식재지에 식물을 식재하거나, 상대적으로 염분에 대한 오염도가 낮은 임해매립지 근권층을 개량하거나, 밭 또는 과수원 등에서 작물 재배시 사용될 수 있으며, 식물의 식재 초기에 발근, 착근을 원활하게 한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 식물의 생장 및 뿌리 발육을 촉진할 뿐만 아니라 토양의 입단화를 촉진하고 토양의 산도를 교정하며 토양 내 유해물질을 불용화하거나 제거하여 토양을 식물 생장에 적합한 조건으로 개선할 수 있는 다기능성 인산퇴비 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다기능성 인산퇴비는 가급태 유기물 퇴비, 인광석질 비료, 석회질 비료 및 미생물 비료를 포함하는 조성물의 형태를 가진다. 이하, 본 발명에 따른 다기능성 인산퇴비를 구성성분별로 나누어 설명한다.
가급태 유기물 퇴비
본 발명에서 가급태 유기물 퇴비는 유기물로부터 유래되고 식물이 이용할 수 있는 화학적 형태의 양분으로 존재하는 퇴비를 말하며, 인산뿐만 아니라 질소, 칼륨 등을 가급태 형태로 포함한다. 구체적으로 본 발명에서 가급태 유기물 퇴비는 수피와 톱밥을 포함하는 식물성 유기물 및 계분과 도축 부산물을 포함하는 동물성 유기물을 혼합한 유기물 혼합 원료에 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물을 첨가하고 발효시켜 형성한 것으로서, 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 것을 특징으로 한다. 상기 수피는 나무의 껍질에 해당하는 것으로서, 토양에 양분을 공급할 뿐만 아니라 물리적 통기성을 개선하는 역할을 한다. 상기 톱밥은 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 높은 원료로서 수분 흡수율이 좋아 토양의 보수성을 향상시킨다. 상기 계분은 닭똥이라고 하는 것으로서, 질소, 인산 및 칼륨 성분이 상대적으로 높고 분해속도가 빨라 발효를 촉진하고 발효에 의해 가급태 양분을 공급한다. 또한, 도축 부산물은 소, 돼지, 닭 등과 같은 가축을 도축할 때 발생하는 폐기물로서, 돈모, 우모, 계모를 포함하는 각종 동물털은 물론 동물들의 발톱, 미처리 불가식 부분 등을 포함한다. 도축 부산물은 유기물 함량이 매우 높고 발효 후 토양의 지력을 상승시키는 작용을 하므로 작물의 생장에 도움을 준다. 상기 유기물 혼합 원료는 유기물의 분해능이 우수하고 유기물을 분해시켜 악취를 제거할 수 있는 바실러스속 혼합 미생물에 의해 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40이며 약 알칼리성인 가급태 유기물 퇴비로 변환된다. 이때, 상기 유기물 혼합 원료를 구성하는 식물성 유기물 대 동물성 유기물의 중량비는 1:1 내지 1:2인 것이 바람직하고, 1:1 내지 1:1.5인 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 식물성 유기물을 구성하는 수피 대 톱밥의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것이 바람직하고, 1:0.5 내지 1:1.5인 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 동물성 유기물을 구성하는 계분 대 도축 부산물의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것이 바람직하고 1:0.75 내지 1:1.25인 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 바실러스속 혼합 미생물의 첨가량은 유기물 혼합 원료 100 중량부 당 0.1~1 중량부인 것이 바람직하고, 0.1~0.5 중량부인 것이 더 바람직하다.
인광석질 비료
본 발명에서 인광석질 비료는 토양에 인을 제공하는 비료로서, 인광석을 원료로 제조된다. 상기 인광석질 비료는 과인산석회, 중과인산석회, 인산암모늄, 용성인산비료 및 소성인산비료로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있고, 이중 수용성 인산으로 구분되는 과인산석회, 중과인산석회, 또는 인산암모늄에서 선택되는 것이 바람직하고, 과인산석회인 것이 더 바람직하다. 과인산석회는 과석으로 약칭되며, 인광석을 황산으로 처리하여 얻는다. 과인산석회는 인산칼슘과 석고(CaSO4·2H2O의 혼합물로서, 작물의 생장 및 뿌리 발육을 촉진할 뿐만 아니라 뿌리, 줄기 또는 잎의 수를 증가시키는 역할을 한다. 과인산석회에 포함되는 인산칼슘에는 인산수소칼슘, 인산이수소칼슘, 인산삼칼슘 등이 있으며, 통상적으로 과인산석회에는 인산칼슘으로 인산이수소칼슘의 일수화물(Ca(H2PO4)2·H2O)이 사용된다. 본 발명에 따른 인산퇴비에서 인광석질 비료의 함량은 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 1~10 중량부인 것이 바람직하고, 1~5 중량부인 것이 더 바람직하다.
석회질 비료
본 발명에서 석회질 비료는 토양의 산도를 교정하는 역할을 하며 칼슘을 주성분으로 하는 비료이다. 본 발명의 인산퇴비에 사용되는 석회질 비료는 생석회, 소석회, 탄산석회, 규산석회 및 석회고토로 이루어진 군에서 1종 이상 선택될 수 있고, 이중 석회고토인 것이 바람직하다. 석회고토는 탄산마그네슘(MgCO3)과 탄산석회(CaCO3)의 혼합물로서 토양에 칼슘뿐만 아니라 마그네슘을 동시에 공급하여 식물의 신진대사를 활성화하고 토양의 입단화를 촉진하며 토양의 양이온교환용량(cation exchange capacity, CEC)를 증대시키며 토양 중 유해물질을 흡수하여 유해물질로 인한 식물의 피해를 경감한다. 본 발명에 따른 인산퇴비에서 석회질 비료의 함량은 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 2~20 중량부인 것이 바람직하고, 2~10 중량부인 것이 더 바람직하다.
미생물 비료
본 발명에서 미생물 비료는 특정 녹조류와 특정 남조류를 혼합한 미생물 제제로서, 생물학적 공중질소 고정, 토앙 입단화 촉진 및 토양의 통기성 향상, 토양의 염분 제거 등과 같은 역할을 한다. 본 발명에서 미생물 비료는 구체적으로 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류의 혼합물로 이루어진다. 상기 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.) 녹조류에는 클로미도모나스 레인하르드티(Chlamydomonas reinhardtii), 클라미도모나스 카우다타 윌레(Chlamydomonas caudata Wille), 클라미도모나스 모에우시(Chlamydomonas moewusii), 클라미도모나스 니발리스(Chlamydomonas nivalis) 등이 있다. 또한, 상기 클로렐라속(Chlorella sp.) 녹조류에는 클로렐라 아니트라타(Chlorella anitrata), 클로렐라 안타르크티카(Chlorella antarctica), 클로렐라 아우레오비리디스(Chlorella aureoviridis), 클로렐라 캔디다(Chlorella Candida), 클로렐라 캡슐라타(Chlorella capsulata), 클로렐라 데식카타(Chlorella desiccata), 클로렐라 엘립소이데아(Chlorella ellipsoidea), 클로렐라 에메르소니이(Chlorella emersonii), 클로렐라 푸스카(Chlorella fusca), 클로렐라 푸스카 var. 바쿠올라타(Chlorella fusca var. vacuolata), 클로렐라 글루코트로파(Chlorella glucotropha), 클로렐라 인퓨시오눔(Chlorella infusionum), 클로렐라 인퓨시오눔 var. 악토필라(Chlorella infusionum var. Actophila), 클로렐라 인퓨시오눔 var. 아우세노필라(Chlorella infusionum var. Auxenophila), 클로렐라 케슬러리(Chlorella kessleri), 클로렐라 루테오비리디스(Chlorella luteoviridis), 클로렐라 루테오비리디스 var. 아우레오비리디스(Chlorella luteoviridis var. aureoviridis), 클로렐라 루테오비리디스 var. 루테센스(Chlorella luteoviridis var. Lutescens), 클로렐라 미니아타(Chlorella miniata), 클로렐라 미누티시마(Chlorella minutissima), 클로렐라 무타빌리스(Chlorella mutabilis), 클로렐라 녹투르나(Chlorella nocturna), 클로렐라 파르바(Chlorella parva), 클로렐라 포토필라(Chlorella photophila), 클로렐라 프링세이미이(Chlorella pringsheimii), 클로렐라 프로토테코이드(Chlorella protothecoides), 클로렐라 피레노이도사(Chlorella pyrenoidosa), 클로렐라 레귤라리스(Chlorella regularis), 클로렐라 레귤라리스 var. 미니마(Chlorella regularis var. minima), 클로렐라 레귤라리스 var. 움브리카타(Chlorella regularis var. umbricata), 클로렐라 레이시글리이(Chlorella reisiglii), 클로렐라 사카로필라(Chlorella saccharophila), 클로렐라 사카로필라 var. 엘립소이데아(Chlorella saccharophila var. ellipsoidea), 클로렐라 살리나(Chlorella salina), 클로렐라 심플렉스(Chlorella simplex), 클로렐라 소로키니아나(Chlorella sorokiniana), 클로렐라 종(Chlorella sp.), 클로렐라 스파에리카(Chlorella sphaerica), 클로렐라 스티그마토포라(Chlorella stigmatophora), 클로렐라 반니엘리이(Chlorella vanniellii), 클로렐라 바리아빌리스(Chlorella variabilis), 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris), 클로렐라 불가리스 에프. 테르티아(Chlorella vulgaris f. tertia), 클로렐라 불가리스 var. 아이리디스(Chlorella vulgaris var. airidis), 클로렐라 불가리스 var. 불가리스(Chlorella vulgaris var. vulgaris), 클로렐라 불가리스 var. 불가리스 에프. 테르티아(Chlorella vulgaris var. vulgaris f. tertia), 클로렐라 불가리스 var. 불가리스 에프. 비리디스(Chlorella vulgaris var. vulgaris f. viridis), 클로렐라 크산텔라(Chlorella xanthella), 클로렐라 조핀지엔시스(Chlorella zofingiensis) 등이 있다. 또한, 상기 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 남조류에는 톨리포트릭스 비쏘이에아(Tolypothrix byssoidea), 톨리포트릭스 테누이스(Tolypothrix tenuis), 톨리포트릭스 스키토네모이데스(Tolypothrix scytonemoides), 톨리포트릭스 세이토니카(Tolypothrix ceytonica), 톨리포트릭스 프라질리스(Tolypothrix fragilis), 톨리포트릭스 디스토르타(Tolypothrix distorta) 등이 있다. 또한, 상기 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류에는 아나베나 애쿠알리스(Anabaena aequalis), 아나베나 아피니스(Anabaena affinis), 아나베나 앙스투말리스 앙스투말리스(Anabaena angstumalis angstumalis), 아나베나 앙스투말리스 마르키타(Anabaena angstumalis marchita), 아나베나 아파니조멘도이데스(Anabaena aphanizomendoides), 아나베나 아졸라에(Anabaena azollae), 아나베나 보르네티아나(Anabaena bornetiana), 아나베나 카테눌라(Anabaena catenula), 아나베나 세드로룸(Anabaena cedrorum), 아나베나 시르시날리스(Anabaena circinalis), 아나베나 콘페르보이데스(Anabaena confervoides), 아나베나 콘스트릭타(Anabaena constricta), 아나베나 시아노박테리움(Anabaena cyanobacterium), 아나베나 시카데아에(Anabaena cycadeae), 아나베나 실린드리카(Anabaena cylindrica), 아나베나 에키니스포라(Anabaena echinispora), 아나베나 펠리시(Anabaena felisii), 아나베나 플로스-아쿠아에 플로스-아쿠아에(Anabaena flos-aquae flos-aquae), 아나베나 플로스-아쿠아에 마이너(Anabaena flos-aquae minor), 아나베나 플로스-아쿠아에 트렐리아세이(Anabaena flos-aquae treleasei), 아나베나 헬리코이데아(Anabaena helicoidea), 아나베나 이나에쿠알리스(Anabaena inaequalis), 아나베나 라포니카(Anabaena lapponica), 아나베나 락사(Anabaena laxa), 아나베나 렘메르만니(Anabaena lemmermannii), 아나베나 레반데리(Anabaena levanderi), 아나베나 림네티카(Anabaena limnetica), 아나베나 마크로스포라 마크로스포라(Anabaena macrospora macrospora), 아나베나 마크로스포라 로부스타(Anabaena macrospora robusta), 아나베나 몬티쿨로사(Anabaena monticulosa), 아나베나 아노스톡(Anabaena nostoc), 아나베나 오실라리오이데스(Anabaena oscillarioides), 아나베나 플랜트토니카(Anabaena planctonica), 아나베나 라시보르스키(Anabaena raciborskii), 아나베나 쉐르메티에비(Anabaena scheremetievi), 아나베나 스패리카(Anabaena sphaerica), 아나베나 스피로이데스 크라싸(Anabaena spiroides crassa), 아나베나 스피로이데스 스피로이데스(Anabaena spiroides spiroides), 아나베나 서브실린드리카(Anabaena subcylindrica), 아나베나 토루로사(Anabaena torulosa), 아나베나 유니스포라(Anabaena unispora), 아나베나 바리아빌리스(Anabaena variabilis), 아나베나 베르루코사(Anabaena verrucosa), 아나베나 비구이에리(Anabaena viguieri), 아나베나 위스콘시넨세(Anabaena wisconsinense), 아나베나 지어린지(Anabaena zierlingii) 등이 있다. 본 발명에 따른 인산퇴비에서 미생물 비료의 함량은 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 0.5~5 중량부인 것이 바람직하고, 0.5~2 중량부인 것이 더 바람직하다.
본 발명에 따른 다기능성 인산퇴비의 제조방법은 수피와 톱밥을 포함하는 식물성 유기물 100 중량부 당 계분과 도축 부산물을 포함하는 동물성 유기물 100~200 중량부를 혼합한 유기물 혼합 원료에 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물을 상기 유기물 혼합 원료 100 중량부 당 0.1~1 중량부의 양으로 첨가하고 발효조에서 15~40일 동안 발효시켜 1차 발효 유기물을 수득하는 단계; 상기 1차 발효 유기물을 노지에서 60~12일 동안 발효시켜 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 가급태 유기물 퇴비를 수득하는 단계; 및 상기 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 인광석질 비료 1~10 중량부, 석회질 비료 2~20 중량부 및 미생물 비료 0.5~5 중량부를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 식물성 유기물을 구성하는 수피 대 톱밥의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것이 바람직하다. 또한, 상기 동물성 유기물을 구성하는 계분 대 도축 부산물의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것이 바람직하다. 또한, 상기 인광석질 비료는 과인산석회, 중과인산석회, 인산암모늄, 용성인산비료 및 소성인산비료로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고, 이중 과인산석회인 것이 바람직하다. 또한, 상기 석회질 비료는 생석회, 소석회, 탄산석회, 규산석회 및 석회고토로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고, 이중 석회고토인 것이 바람직하다. 또한, 상기 미생물 비료는 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류의 혼합물로 이루어진다.
본 발명에 따른 다기능성 인산퇴비의 제조방법 중 가급태 유기물 퇴비를 수득하는 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 수피, 톱밥, 계분, 도축 분산물 등의 식물성 유기물과 동물성 유기물을 혼합하여 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 100 이상인 유기물 혼합 원료를 수득한다. 이후, 유기물 혼합 원료를 발효조에 넣고, 여기에 바실러스속 미생물을 첨가한 후, 산소를 공급한 상태, 즉 호기 조건에서 충분한 교반을 하면서 15~40일 동안, 바람직하게는 20~30일 동안 발효시켜 1차 발효 유기물을 수득한다. 이때, 1차 발효의 전기 단계에서 발효 온도는 약 40℃ 이하로 유지되며 바실러스속 미생물의 개체수가 증가하고 유기물의 단백질, 당류, 전분 등이 분해되기 시작하다. 또한, 1차 발효의 후기 단계에서 발효 온도가 약 60℃ 이상(예를 들어 60~80℃)으로 상승하고, 유기물 내에 존재하는 방선균과 같은 고온성 미생물에 의해 발효가 지배되며 기생충알 같은 유해물질이 제거된다. 1차 발효에 의해 수득된 1차 발효 유기물은 함수율이 약 50~65%이고 산도는 약 알칼리성이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)는 100 미만으로 떨어진다. 이후, 1차 발효에 의해 얻은 1차 발효 유기물을 노지에 놓고 약 60~120일 동안, 바람직하게는 80~100일 동안 후숙 발효를 수행한다. 후숙 발효 시 약 30일 간격으로 1차 발효 유기물을 앞뒤로 뒤집어 산소를 전체적으로 충분히 공급한다. 후숙 발효에 의해 1차 발효 유기물에 존재하는 악취가 제거되고 유해 중간 산물 및 미분해 물질이 분해되어 가급태 유기물 퇴비로 전환된다. 이때, 가급태 유기물 퇴비는 함수율이 40% 이하로 감소하고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40, 바람직하게는 25~35 범위로 떨어진다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더 구체적으로 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 인산퇴비의 제조
제조예 1.
도축 부산물 30 중량부, 계분 30 중량부, 수피 25 중량부 및 톱밥 15 중량부를 혼합한 유기물 혼합 원료를 발효조에 넣고, 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물 0.5 중량부를 접종하고 약 25일 동안 1차 발효시켜 1차 발효 유기물을 수득하였다. 1차 발효시 발효조 바닥에 구비된 산소 공급 장치를 이용하여 호기 조건을 유지하였고, 발효조 내에 구비된 임펠러로 유기물 혼합 원료와 바실러스속 혼합 미생물을 고르게 교반하였다. 1차 발효시 발효조 내 온도 프로파일은 초기에는 40℃ 이하로 유지되었다가 이후 점진적으로 80℃까지 상승하였다. 1차 발효 유기물은 함수율이 약 60%이었고, 산도는 약 알칼리성이었다. 1차 발효 유기물을 발효조에서 꺼내어 노지에 방치하고 약 90일 동안 2차 발효시켜 가급태 유기물 퇴비를 수득하였다. 2차 발효시 30일 간격으로 1차 발효 유기물을 뒤집어서 산소를 전체적으로 공급하고 혐기성 발효를 방지하였다. 가급태 유기물 퇴비는 함수율이 약 35%이었고, 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 약 30이었다.
가급태 유기물 퇴비 100 중량부, 과인산석회 5 중량부, 석회고토 10 중량부 및 미생물 비료 3 중량부를 혼합한 후 영구자석장치로 불순물을 제거하여 인산퇴비를 제조하였다. 이때, 미생물 비료는 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류를 혼합한 제품(제품명 : MICROP 4XL; 공급사 : Soil Technologies Corp., USA)을 사용하였다.
비교제조예 1.
톱밥 75 중량부, 수피 10 중량부, 쌀겨 10 중량부 및 계분 5 중량부를 혼합한 유기물 원료에 제오라이트, 버미큐라이트 및 펄라이트를 동량으로 혼합하여 제조한 점토광물 0.5 중량부를 첨가하고 혼합하여 1차 혼합물을 수득하였다. 이후, 알카리도를 조절하기 위하여 1차 혼합물에 CaSO4 5.5 중량부, MgSO4 2.5 중량부, Ca(OH)2 0.5 중량부, CaCO3 1.5 중량부를 첨가하고 혼합하여 2차 혼합물을 수득하였다. 이후, 2차 혼합물에 Ca3(PO4)2 1 중량부, (NH4)2HPO4 0.6 중량부, , K2HPO4 0.2 중량부, KH2PO4 0.2 중량부, 요소 4.5 중량부, 붕소 0.2 중량부, Mn 0.1 중량부 및 Zn 0.05 중량부를 첨가하고 혼합하여 3차 혼합물을 수득하였다. 이후, 3차 혼합물에 Bacillus속 균, Lactobacillus 속 균, Pseudomonas속 균을 동량으로 혼합하여 제조한 혼합 미생물 0.5 중량부를 물에 희석한 혼합 미생물 희석액을 첨가하고 혼합하여 함수율이 약 60~70%인 4차 혼합물을 수득하였다. 이후 4차 혼합물을 발효조에서 약 20일 동안 1차 발효하고, 노지에서 약 60일 동안 2차 발효시켜 인산퇴비를 제조하였다.
2. 인산퇴비의 처리에 의한 유효 인산의 변화
풍화가 이루어지지 않은 심토 100 중량부 당 제조예 1 및 비교제조예 1에서 제조한 인산퇴비를 각각 4 중량부를 배합하여 배합토를 제조하였다. 상기에서 제조한 배합토 200g을 화분에 충전하고, 충전된 배합토의 50 중량%에 해당하는 수돗물을 분무기로 급수하였다. 이후, 배합토를 제조한 직후의 배합토에 함유된 인산의 총량을 측정하였고, 15일 간격으로 유효 인산 함유량을 측정하여 배합토에 함유된 인산 중 어느 정도가 토양에 고정되어 불용성으로 되는지 알아보았다. 퇴비 시비 60일 후 배합토 내의 유효한 인산을 유효율(%)로 나타내고 배합토에 고정되어 불용성인 인산은 고정율(%)로 나타내었다. 하기 표 1에 인산퇴비의 처리에 의한 유효 인산 변화를 측정한 결과를 나타내었다.
배합토 구분 배합토 제조 후 인산 함량
(ppm)		 15일 후 인산 함량
(ppm)		 30일 후 인산 함량
(ppm)		 45일 후 인산 함량
(ppm)		 60일 후 인산 함량
(ppm)		 유효율(%) 고정율(%)
제조예 1의 인산퇴비 처리 72 72 71 69 67 93.1 6.9
비교제조예 1의 인산퇴비 처리 60 58 54 52 49 81.7 18.3
* 유효율 : 배합토 제조 후 측정한 인산 함량에 대한 60 경과 후 인산 함량의 백분율
* 고정율 : 100-유효율
상기 표 1에서 보이는 바와 같이 제조예 1의 인산퇴비를 처리한 배합토는 비교제조예 1의 인산퇴비를 처리한 배합토에 비해 인산 함량 및 유효율이 상대적으로 높았고, 인산의 고정율은 상대적으로 낮게 나타났다. 상기 결과는 제조예 1의 인산퇴비 제조시 사용한 유기물 혼합 원료의 종류, 바실러스속 혼합 미생물 및 특정 녹조류와 남조류를 포함하는 미생물 비료의 조합에 의한 것으로 판단된다.
3. 인산퇴비의 처리에 의한 토양 입단화 정도
풍화가 이루어지지 않은 심토 100 중량부 당 제조예 1 및 비교제조예 1에서 제조한 인산퇴비를 각각 4 중량부를 배합하여 배합토를 제조하였다. 상기에서 제조한 배합토를 1ℓ 용량의 폿트에 담고, 직사광선이 없는 장소에 방치한 후 5일 간격으로 침출수가 생기지 않을 정도로 관수하였다. 120일이 경과한 시점에서 배합토의 입단화를 측정하였다. 구체적으로 배합토를 채취하여 진탕기의 최상부에 있는 미세 체에 넣고 담수상태에서 20분간 상하로 진탕하고, 각 체에 남아있는 시료를 건조하여 입단화 비율을 습식체별법(Wet sieving method)으로 측정하였다. 한편, 본 시험에서 사용된 심토는 무구조의 단립토양이었다. 하기 표 2에 인산퇴비의 처리에 의한 토양 입단화 정도 측정 결과를 나타내었다.
배합토 구분 입단화율(%)
제조예 1의 인산퇴비 처리 62
비교제조예 1의 인산퇴비 처리 51
상기 표 2에서 보이는 바와 같이 제조예 1의 인산퇴비를 처리한 배합토는 비교제조예 1의 인산퇴비를 처리한 배합토에 비해 입단화율이 상대적으로 높게 나타났다. 제조예 1의 인산퇴비를 처리한 토양은 입단화의 촉진에 의해 통기성, 투수성 및 보수성이 동시에 증가하고 토양의 물리성이 개선된다. 상기 결과는 제조예 1의 인산퇴비 제조시 사용한 유기물 혼합 원료의 종류, 바실러스속 혼합 미생물 및 특정 녹조류와 남조류를 포함하는 미생물 비료의 조합에 의한 것으로 판단된다.
4. 인산퇴비의 처리에 의한 식물 생장 촉진 정도
일반 산 흙 100 중량부 당 제조예 1 및 비교제조예 1에서 제조한 인산퇴비를 각각 4 중량부를 배합하여 배합토를 제조하였다. 상기에서 제조한 배합토를 내경이 12㎝인 폿트에 각각 250g씩 충전하고, 여기에 Bentgrass 잔디 종자를 각각 0.1g씩 평량하여 산파 방식으로 파종한 후 일정 시간이 경과하였을 때의 잔디의 생장량을 측정하였다. 구체적으로 파종 30일 경과 후에 지표 1㎝ 부위에서 잔디를 절단하고 무게를 1차 측정하였고, 1차 측정 후 20일이 경과하였을 때 2차 측정을 수행하였다. 표 3에 1차 측정 결과를 나타내었고, 표 4에 2차 측정 결과를 나타내었다. 대조군으로 인산퇴비를 처리하지 않은 산흙을 사용하였고, 대조군을 100으로 하여 다른 처리구의 생장지수를 나타내었다.
배합토 구분 1차 측정 시 잔디 생장량(g) 생장 지수
대조군(인산퇴비 무처리) 0.059 100
제조예 1의 인산퇴비 처리 0.301 510.2
비교제조예 1의 인산퇴비 처리 0.248 420.3
배합토 구분 2차 측정시 잔디 생장량(g) 생장 지수
대조군(인산퇴비 무처리) 0.051 100
제조예 1의 인산퇴비 처리 0.387 758.8
비교제조예 1의 인산퇴비 처리 0.292 572.5
상기 표 3 및 표 4에서 보이는 바와 같이 인산퇴비를 처리하지 않은 대조군의 경우 잔디의 발하는 정상적으로 이루어졌지만 생육 기간이 길어질수록 생장량이 감소하였고, 제조예 1의 인산퇴비를 처리한 배합토에서 비교제조예 1의 인산퇴비를 처리한 배합토에 비해 잔디 생장량이 상대적으로 높게 나타났다. 제조예 1의 인산퇴비는 인산퇴비 제조시 사용한 유기물 혼합 원료의 종류, 바실러스속 혼합 미생물 및 특정 녹조류와 남조류를 포함하는 미생물 비료의 조화에 의해 작물 생장의 초기 발근 및 착근을 촉진하는 것으로 판단된다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 인광석질 비료 1~10 중량부, 석회질 비료 2~20 중량부 및 미생물 비료 0.5~5 중량부를 포함하는 조성물로서,
    상기 가급태 유기물 퇴비는 수피와 톱밥을 포함하는 식물성 유기물 및 계분과 도축 부산물을 포함하는 동물성 유기물을 혼합한 유기물 혼합 원료에 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물을 첨가하고 발효시켜 형성한 것이고,
    상기 인광석질 비료는 과인산석회, 중과인산석회, 인산암모늄, 용성인산비료 및 소성인산비료로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고,
    상기 석회질 비료는 생석회, 소석회, 탄산석회, 규산석회 및 석회고토로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고,
    상기 미생물 비료는 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 인산퇴비.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유기물 혼합 원료를 구성하는 식물성 유기물 대 동물성 유기물의 중량비는 1:1 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 인산퇴비.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 식물성 유기물을 구성하는 수피 대 톱밥의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 인산퇴비.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 동물성 유기물을 구성하는 계분 대 도축 부산물의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 인산퇴비.

  5. 제 4항에 있어서, 상기 바실러스속 혼합 미생물의 첨가량은 유기물 혼합 원료 100 중량부 당 0.1~1 중량부인 것을 특징으로 하는 인산퇴비.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 인광석질 비료는 과인산석회이고 상기 석회질 비료는 석회고토인 것을 특징으로 하는 인산퇴비.
  7. 수피와 톱밥을 포함하는 식물성 유기물 100 중량부 당 계분과 도축 부산물을 포함하는 동물성 유기물 100~200 중량부를 혼합한 유기물 혼합 원료에 바실러스 푸밀러스(Bacillus pumilus), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis) 및 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)을 포함하는 바실러스속 혼합 미생물을 상기 유기물 혼합 원료 100 중량부 당 0.1~1 중량부의 양으로 첨가하고 발효조에서 15~40일 동안 발효시켜 1차 발효 유기물을 수득하는 단계;
    상기 1차 발효 유기물을 노지에서 60~12일 동안 발효시켜 함수율이 10~40%이고 총 유기물 대 질소의 비(OM/N)가 20~40인 가급태 유기물 퇴비를 수득하는 단계; 및
    상기 가급태 유기물 퇴비 100 중량부 당 인광석질 비료 1~10 중량부, 석회질 비료 2~20 중량부 및 미생물 비료 0.5~5 중량부를 첨가하고 혼합하는 단계를 포함하고,
    상기 인광석질 비료는 과인산석회, 중과인산석회, 인산암모늄, 용성인산비료 및 소성인산비료로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고,
    상기 석회질 비료는 생석회, 소석회, 탄산석회, 규산석회 및 석회고토로 이루어진 군에서 1종 이상 선택된 것이고,
    상기 미생물 비료는 클라미도모나스속(Chlamydomonas sp.)과 클로렐라속(Chlorella sp.)을 포함하는 녹조류와 톨리포트릭스속(Tolypothrix sp.) 아나베나속(Anabaena sp.)을 포함하는 남조류의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 인산퇴비 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 식물성 유기물을 구성하는 수피 대 톱밥의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 인산퇴비 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 동물성 유기물을 구성하는 계분 대 도축 부산물의 중량비는 1:0.5 내지 1:2인 것을 특징으로 하는 인산퇴비 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 인광석질 비료는 과인산석회이고 상기 석회질 비료는 석회고토인 것을 특징으로 하는 인산퇴비 제조방법.
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