KR101317889B1

KR101317889B1 - 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물 및 상기 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법

Info

Publication number: KR101317889B1
Application number: KR1020130070732A
Authority: KR
Inventors: 이인희; 채두병
Original assignee: 자연조경 주식회사; 이인희
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-10-11

Abstract

본 발명은 일라이트 분말을 20 ~ 50중량%, 이수석고(CaSO₄.2H₂O) 20 ~ 50중량%, 질석 5 ~ 20중량%, 잔탄검(XANTAN GUM) 1 ~ 10중량%가 포함된 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물에 관한 것으로, 이는 일라이트에 제염 능력이 뛰어난 이수석고(CaSO₄.2H₂O)와 질석을 첨가하고 부족한 영향성분인 몰리브덴 이온과 붕산을 용해 첨착시켜 안정화함으로서 염수에 대한 나트륨 이온의 유입을 억제하고 토양의 장기적인 칼륨이온 소실을 방지함과 동시에 식재에 필요한 무기 영양성분을 안정적으로 공급할 수 있다.
또한 본 발명은 식목시 식재혈 바닥과 측면에 일라이트와 이수석고, 질석이 혼합된 토양개량제를 투입하고 점착경화를 위해 생분해성 잔탄검을 첨가하여 염수 차단층을 형성함으로써 염해지 또는 간척지에서 알칼리 토양 및 염분 토양화로 인한 식목 이후의 생육 부진과 고사를 방지할 수 있는 염해지용 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법을 제공한다.

Description

일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물 및 상기 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법{A soil conditioner compound of using a illite for salty land And a forestating method by using a soil conditioner compound}

본 발명은 일라이트를 주재료로 한 염해지용 토양개량제 조성물 및 상기 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 식재에 필요한 무기 영양성분을 안정적으로 공급함과 동시에 염수에 대한 나트륨 이온의 유입을 억제하고 토양의 장기적인 칼륨이온 소실을 방지함으로써 염해지 또는 간척지에서 알칼리 토양 및 염분 토양화로 인한 식목 이후의 생육 부진과 고사를 방지할 수 있는 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물 및 상기 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법에 관한 것이다.

통상적으로 염해지는 염수의 침입이나 토양수분의 증발로 염분의 농도가 짙어짐으로써 작물이 생육에 장애를 받는 땅을 말하며, 우리나라는 주로 남서해안에 분포된 해성 충적토와 바닷물의 침입을 받은 간척지(干拓地) 등으로 그 면적은 대단히 넓은 편이다.

이러한 염해지는 염분 그 자체의 농도가 높다는 원론적인 문제와 함께 2차적으로 토양의 물리화학적인 성질이 불량해지기 때문에 식생이 성장하기 어렵다. 특히 우리나라는 주로 논이 염해의 영향을 받는데, 일반적으로 전 생육기간을 통하여 염분 함량이 0.1%이면 15%, 0.2%에서는 30% 감수하고, 0.3% 이상에서는 벼의 수확을 할 수 없는 것으로 알려져 있다.

이에 염해지의 토양을 개량하여 식생의 성장조건으로 개질화하기 위한 방법들이 진행되고 있으며, 지금까지 알려진 염해지 토양개량제로는 질석(Vermiculite), 몬모릴로나이트(montmilolite), 제오라이트(zeolite) 등의 각종 유기물과, 황 또는 황산무기염, 석고 등과 같은 무기물들의 혼합 물질이 사용되고 있다.

그 중에서 질석은 화학조성이 (Mg, Fe, Al)3(Al,Si)₄O₁₀(OH)₂ㆍ4H₂O 인 다공성물질로 우수한 양이온 교환능력을 가지고 있고, 산에 쉽게 이온이 용출되며 모세관이 발달하여 수분 함유성과 배수성이 좋아 비료 소재로 활용되고 있는 물질이다. 그러나 이러한 질석은 염해지나 염수가 용출되는 매립지 등에서는 염수가 모세관을 통해 쉽게 지표면으로 유출될 수 있으며, 특히 부정형의 팽창 질석의 경우 조밀성이 부족하여 염수 이동의 통로를 제공하므로 유출현상이 보다 심화된다는 문제점이 있었다.

또한, 제오라이트의 경우에도 염해지나 매립지등에 사용시에는 이온교환과정에서 양이온인 나트륨의 용출을 늘리기 때문에 장기적으로는 제염이 필요한 토양에 추가적인 나트륨 이온의 용출을 초래하게 되는 문제점이 있으며, 몬모릴로나이트의 경우에도 일라이트와 유사한 특성을 가지는 판상구종의 운모이나 그 가격이 고가이고 수입의존도가 커서 저렴한 토양개량제로서는 부적절한 것으로 평가되고 있다.

한편, 일라이트의 경우 전답 농업분야에서 규산질 무기 토양개질제 및 비료성분으로 널리 활용되고 있으며, 그 예로서 한국 공개특허 제2009-131900호에서는 일라이트, 크로라이트, 질석, 쌀겨, 질소화합물, 방선균종 미생물, 활성수들이 혼합되어 연작의 피해를 일으키는 토양의 물리화학적 균형인 pH를 중성화시켜 농작물의 생육을 활성화시킬 수 있는 토양 효소를 소개한 바 있다.

또한, 한국 공개특허 제2007-15251호에서는 250-325메쉬의 크기로 분쇄시키는 중량비 40-50%로 포함되는 일라이트와, 250-325메쉬의 크기로 분쇄시키는 중량비 10-20%로 포함되는 활성도석과, 250-325메쉬의 크기로 분쇄시키는 중량비 10-15%로 포함되는 황토와, 소성된 상태로 중량비 15-20%로 혼합되는 활성굴패각을 혼합한 토양개량제로서, 그 구성요소로 일라이트를 사용하여 토양의 지력을 향상시키고 풍부한 산소와 미네랄을 지속적으로 공급함으로써 농작물 성장에 촉진역할을 한다고 기재되어 있다.

이와 같이 토양개량제로서 활용도가 높은 일라이트는 강한 칼륨이온 치환 능력(양이온교환 능력)과 중금속 이온 흡착 제거, 용존산소량 증대능력, 황화수소 발생 억제를 통한 혐기성 박테리아의 증식 방지, 인산 및 망간, 칼슘, 마그네슘, 구리, 철, 아연, 게르마늄과 같은 다양한 미량원소 함유를 통한 식물 공급원 확보, 다공성 재질로서의 수분 및 산소 확보 등의 효과를 가질 수 있다.

그러나, 일라이트를 염해지나 간척지용 토양개량제로 사용할 경우 가장 중요한 제염능력 부족 및 일부 영양 미네랄의 결핍으로 인해 아직까지 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 염해지나 간척지용 토양개량제로서 활용이 다소 부족한 일라이트를 주성분으로 하되 염수의 상승을 차단하여 제염능력을 향상시킴과 동시에 식생에 필요한 영양성분을 함유시킴으로서 그 유용성을 높일 수 있는 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물을 염해지 및 간척지에 식목시 효과적인 염수차단이 가능한 염해지용 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일라이트 분말을 20 ~ 50중량%, 이수석고(CaSO₄.2H₂O) 20 ~ 50중량%, 질석 5 ~ 20중량%, 잔탄검(XANTAN GUM) 1 ~ 10중량%가 포함된 것을 특징으로 하는 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 일라이트 분말은 암모늄 몰리브데이트(Ammonium Molibdate) 5 ~ 20중량%가 분사된 후 90 ~ 100℃에서 5 ~ 8시간동안 건조된 분말인 것을 특징으로 하는 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 토양개량제 조성물에 붕산(boric acid)계 조성물이 1 ~ 10중량%가 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물을 제공한다.

아울러, 본 발명은 염해지 또는 간척지 토양에 식목시 식재혈 바닥과 측면에 일라이트 분말을 20 ~ 50중량%, 이수석고(CaSO₄.2H₂O) 20 ~ 50중량%, 질석 5 ~ 20중량%가 혼합된 토양개량제를 투입하고, 점착경화를 위해 생분해성 잔탄검을 1 ~ 10중량%를 추가로 첨가하여 염수 차단층을 형성하고 식목하는 것을 특징으로 하는 염해지용 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 수목의 식목시 식재혈에 산토와, 미량원소가 첨착된 일라이트와, 유기질 비료인 퇴비, 왕겨, 톱밥 중에 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 배합된 토양개질제를 추가로 첨가하고 식목하는 것을 특징으로 하는 염해지용 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법을 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물은 토양개량제로서 활용도가 높은 일라이트에 제염 능력이 뛰어난 이수석고(CaSO₄.2H₂O)와 질석을 첨가하고, 부족한 영양성분인 몰리브덴 이온과 붕산을 용해 첨착시켜 안정화함으로서 염수에 대한 나트륨 이온의 유입을 억제하고 토양의 장기적인 칼륨이온 소실을 방지함과 동시에 식재에 필요한 무기 영양성분을 안정적으로 공급할 수 있다는 효과를 가져 온다.

또한, 본 발명의 염해지용 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법은 식목시 식재혈 바닥과 측면에 일라이트와 이수석고, 질석이 혼합된 토양개량제를 투입하고, 점착경화를 위해 생분해성 잔탄검을 첨가하여 염수 차단층을 형성함으로써 염해지 또는 간척지에서 알칼리 토양 및 염분 토양화로 인한 식목 이후의 생육 부진과 고사를 방지할 수 있다는 효과를 가져 온다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실험결과를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 토양의 해수침투 억제 실험방법을 설명한 개략도.

이하에서는 본 발명의 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제에 대하여 그 제조방법을 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물은 일라이트 분말을 20 ~ 50중량%, 이수석고(CaSO₄.2H₂O) 20 ~ 50중량%, 질석 5 ~ 20중량%, 잔탄검(XANTAN GUM) 1 ~ 10중량%가 포함한다.

먼저 일라이트는 강한 칼륨이온 치환 능력(양이온교환 능력)과 중금속 이온 흡착 제거, 용존산소량 증대능력, 황화수소 발생 억제를 통한 혐기성 박테리아의 증식 방지뿐만 아니라 인산 및 망간, 칼슘, 마그네슘, 구리, 철, 아연, 게르마늄과 같은 다양한 미량원소 함유를 통한 식물 공급원 확보가 가능하다는 점에서 토양개량제로 매우 유용한 물질임을 전술한 바 있으며, 그 외에도 다공성 재질로서의 수분 및 산소 확보가 용이하다는 특징이 있는 물질이다.

이러한 일라이트는 조성물 내에 20 ~ 50중량%가 첨가되는데, 이는 20중량% 미만으로 첨가되면 상기의 일라이트가 가진 효과가 미비하게 나타나고, 50중량%를 초과하여 첨가하게 되면 상대적으로 이수석고의 첨가량이 감소하게 되므로 제염능력이 기대하는 수준만큼 나타나지 못하기 때문이다.

또한, 이수석고(CaSO₄.2H₂O)는 일라이트의 부족한 제염능력을 보충하기 위해 첨가되는 것으로, 그 첨가량은 조성물 내에 20 ~ 50중량%가 첨가되는 것이 바람직하며, 이는 20중량% 미만으로 첨가되면 토양개량제의 제염효과가 미비하게 나타나고, 50중량%를 초과하여 첨가하더라도 더 이상의 증진된 제염효과가 나타나지 않고 오히려 일라이트를 비롯한 다른 첨가물의 첨가량에 영향을 주기 때문이다.

아울러, 질석은 다공성물질로 우수한 양이온 교환능력을 가지고 있다는 특징과 함께 모세관이 발달하여 수분 함유성 및 배수성이 좋아 비료 소재에 적합한 물질로서, 조성물 내에 5 ~ 20중량%가 첨가된다. 이는 5중량% 미만으로 첨가되면 질석이 가지고 있는 효과가 미비하게 나타나고, 20중량%를 초과하여 첨가하게 되면 염수가 질석의 모세관을 통해 지표면으로 유출될 수 있기 때문이다.

상기 질석의 경우 그 중에서도 팽창질석을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 토양에 매립 후 팽창과정에서 내외부에 많은 공간을 생성시켜 스펀지와 같은 구조를 가짐으로 물의 흡수력이 커지고, 해수가 역류하는 과정에서 해수를 흡수하고 해수압이 증가하면 수로작용을 할 수 있기 때문이다.

마지막으로, 잔탄검(XANTAN GUM)은 생분해성 점착 셀룰로오즈로서 입자간 점착 경화를 통해 염수 상승차단을 강화하기 위해 조성물 내에 1 ~ 10중량%가 첨가되며, 만약 1중량% 미만으로 첨가되면 입자간 점착력이 약하여 염수의 상승차단효과가 미비하게 나타나고, 10중량%를 초과할 경우 오히려 입자간 점착력이 너무 강하여 토양개량제의 뭉침현상이 발생되기 때문이다.

한편, 염해지의 토양개량제로 사용함에 있어 일라이트에 부족한 미량원소를 보충하기 위하여 상기 일라이트 분말에 암모늄 몰리브데이트(Ammonium Molibdate)를 분사한 후 90 ~ 100℃에서 5 ~ 8시간동안 건조된 분말을 첨가물로 사용함으로써 몰리브덴을 보충할 수 있다. 이 때 암모늄 몰리브데이트는 일라이트에 5 ~ 20중량%의 배합량으로 분사하게 되는데, 5중량% 미만일 경우 몰리브덴의 보충량이 미비하며 20중량%를 초과할 경우 일라이트 표면에 점착되지 못하고 허비되는 양이 발생될 수 있기 때문이다.

그 외에도, 추가로 상기 토양개량제 조성물에 붕산(boric acid), 암모늄보레이트(ammonium borate), 붕산에스테르( boric acid esters)와 같은 붕산계 화합물이 1 ~ 10중량%를 첨가하여 붕소를 보충할 수 있으며, 이때 붕산을 1중량% 미만으로 첨가하면 붕소의 보충량이 너무 적으며 10중량%를 초과하여 첨가하더라도 더 이상의 증진된 효과가 나타나지 않으므로 상기 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

이와 같은 토양개량제 조성물은 토양개량제로서 활용도가 높은 일라이트에 제염 능력이 뛰어난 이수석고(CaSO₄.2H₂O)와 질석을 첨가하고 부족한 영향성분인 몰리브덴 이온과 붕산을 용해 첨착시켜 안정화함으로서 염수에 대한 나트륨 이온의 유입을 억제하고 토양의 장기적인 칼륨이온 소실을 방지함과 동시에 식재에 필요한 무기 영양성분을 안정적으로 공급할 수 있다.

아울러 본 발명은 상기 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물을 이용한 식목방법을 제공한다.

이를 위하여 염해지 또는 간척지 토양에 식목시 식재혈 바닥과 측면에 일라이트 분말을 20 ~ 50중량%, 이수석고(CaSO₄.2H₂O) 20 ~ 50중량%, 질석 5 ~ 20중량%가 혼합된 토양개량제를 투입하고, 점착경화를 위해 생분해성 잔탄검을 1 ~ 10중량%를 추가로 첨가하여 염수 차단층을 형성한다.

또한, 상기 수목의 식목시 식재혈에 산토와, 미량원소가 첨착된 일라이트와, 유기질 비료인 퇴비, 왕겨, 톱밥 중에 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 배합된 토양개질제를 추가로 첨가하고 식목할 수 있다.

이하 본 발명의 일라이트를 이용한 토양개량제 제조방법에 대해서는 하기의 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기는 하나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예１>

-염해지 토양에서 일류나이트 토양개량 효과 실험-

새만금 지역 만경화포 미사질 양토를 채취 및 건조한 후 파쇄하여 5mm 체반에 통과시킨 토양 15kg을 화분(지름 18㎝, 길이 30㎝)에 채운 다음, 하기 표 1과 같은 실험군의 조건에 맞게 각각 토양개량제를 첨가하고, 각 화분당 물 400㎖를 주입하여 수위를 20㎝로 유지한 후 버뮤다 글라스를 파종하였으며, 파종 후 5개월이 경화한 시점에 토양의 산도, 유기물, 유효인산, CEC 및 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘에 대한 치환성 양이온과 염분농도를 질량분석법에 의해 분석하여 그 결과를 하기 표 2와 첨부된 도면 도 1에 나타내었다.

실험군 A	실험군 B	실험군 C	실험군 D	실험군 E
무처리	이수석고 0.4%	팽화왕겨 0.4%	팽화왕겨(0.2%)+ 제오라이트(0.4%)	팽화왕겨(0.2%)+ 일류나이트(0.4%)

*일류나이트 조성 : 일라이트 325mesh 50wt%, 이수석고 분말 30wt%, 질석 18wt%, 잔탄검 2wt%로 구성됨

구분	산도 ,PH	유기물 OM(%)	유효인산 (mg/kg)	CEC (cmol/kg)	치환성 양이온				NaCl (%)
구분	산도 ,PH	유기물 OM(%)	유효인산 (mg/kg)	CEC (cmol/kg)	Na+	K+	Ca++	Mg++	NaCl (%)
실험군A	8.5	2.1	40	6.20	1.2	0.5	3.0	2.4	0.04
실험군B	6.9	2.0	101	7.50	0.6	0.2	3.2	1.2	0.02
실험군C	6.8	2.3	98	8.70	0.6	0.5	3.0	2.0	0.03
실험군D	6.7	2.4	95	9.50	0.9	0.5	3.0	2.0	0.03
실험군E	6.5	2.3	109	11.90	0.4	0.8	3.2	2.1	0.02

상기 표 2와 첨부된 도 1의 결과를 통해 알 수 있듯이, 토양의 산도에 대한 각 대조군의 결과 알칼리성 토양의 중화력이 본 발명의 토양개량제를 사용한 [실험군 E]에서 가장 양호한 결과가 확인되었으며, 이는 일라이트 중의 인산과 유기물의 원활한 분해과정에 따른 토양 안정화 효과로 판단되며, 양이온 교환 능력이 우수한 일라이트가 염분의 배출 효과를 좋게 하고 상부로의 알칼리 이동을 차단함에 따른 결과로 보여 진다.

또한, 토양 보비력의 척도인 양이온 교환능력의 차등화 효과로 인해 일류나이트를 사용한 [실험군 E]가 나트륨의 농도 감소에 가장 효과적이며, 제오라이트가 첨가된 [실험군 D]는 양이온 교환과정에서 나트륨을 용출시키는 부정적인 측면이 재확인 되었다.

칼륨이온의 경우 식물 성장에 따른 소실이 있음에도 [실험군 E]의 일라이트에서 제공되는 칼륨이 토양에 보충됨에 따라 그 균형성을 유지하는 것으로 나타났으며, 특히 [실험군 B]에 사용된 이수석고의 경우 염해지 토양의 나트륨 억제에는 효과적이나 토양 중 칼륨이온의 이탈을 촉진하는 부작용이 다소 있으나, 일라이트와 병행사용한 [실험군 E]에서 이탈 완충 작용이 있음을 확인하였다.

유효인산 농도의 토양개량제의 대부분이 유사한 특성을 보이나 일라이트가 첨가된 [실험군 E]가 다소간 우수한 특성을 보이는 것으로 나타났다.

소금기 제거 능력에서는 일류나이트를 사용한 [실험군 E]에서 월등한 효과를 갖는 것으로 나타났으며, 이는 일라이트에서 제공하는 모세관 현상과 이수석고의 SYNERGY 효과로 용출, 배수 효과가 상승하는 것으로 판단된다.

이상과 같은 결과를 종합할 때 본 발명에 해당하는 토양개량제의 경우 제오라이트와 달리 나트륨의 배출이 없고 칼륨 이온을 보상하는 효과가 확인되었고 제염효과에 탁월하며 염해지 알칼리 토양의 복원에 뛰어난 특성을 가짐을 예측할 수 있다. 또한, 첨가제로 사용된 일라이트의 경우 판상구조의 기공이 발달하여 배수성이 좋고 인산염의 용출을 막고 토양으로 용출해 주는 효과가 우수한 것으로 판단된다.

<실시예 2>

-일류나이트의 해수침투 억제 실험-

첨부된 도 2와 같이 1000㎖ 용량의 U자형 컬럼을 준비하고, 하기 표 3과 같은 실험군의 조건을 충족하도록 실시예 1에 사용된 임해지 토양과 함께 토양개량제를 동일한 양으로 각각 충진시킨 다음, 한쪽 관에 해수 500㎖를 투입하고 수압평형 상태에 도달하는 시간을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.

구분	조성	수평화 시간(HR)
실험군 F	임해지 토양 100%	7.5
실험군 G	임해지 토양 98% 일류나이트 2%	8.3
실험군 H	임해지 토양 95% 일류나이트 5%	10.4

상기 표 3의 결과에 나타난 바와 같이, 임해지 토양만 충진된 [실험군 F]와 비교하여 본 발명의 토양개량제가 첨가된 [실험군 G]와 [실험군 H]가 그 첨가량에 따라 수평화되는데 더 많은 시간이 소요되는 것을 확인할 수 있었고, 이는 일라이트를 주성분으로 하는 토양개량제의 경우 해수 침투 억제에 매우 효과적이며 첨가량에 따라 해수 침투 시간을 지연시킬 수 있음을 알 수 있다.

Claims

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일라이트 분말을 20 ~ 50중량%, 이수석고(CaSO₄.2H₂O) 20 ~ 50중량%, 질석 5 ~ 20중량%, 잔탄검(XANTAN GUM) 1 ~ 10중량%가 포함된 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물에 있어서,
상기 토양개량제 조성물에 붕산(boric acid), 암모늄보레이트(ammonium borate), 붕산에스테르( boric acid esters) 중에 선택된 붕산계 화합물이 1 ~ 10중량%가 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 일라이트를 이용한 염해지용 토양개량제 조성물.
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