KR101437489B1 - 미생물 배양체를 포함하는 유기질비료 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기능성 미생물 배양체를 포함하는 유기질비료에 관한 것이다. 본 발명에서는 식물성 유박 100 중량부, 어박 5~50 중량부 및 버크홀데리아속 HSB1201 (Burkholderia sp. HSB1201) KCTC 12238BP를 함유하는 미생물 배양체 0.1~20 중량부를 포함하는 유기질 비료 조성물과 그 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 탄수화물, 단백질 및 지질에 대한 분해능과 아울러 인산 가용화능이 우수한 미생물 균주와 이 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 얻을 수 있다. 본 발명에서 제공되는 유기질 비료는 유기물 분해능과 인산 가용화능이 뛰어난 미생물의 작용으로 저렴한 식물성 유박을 주원료로 하면서도 생육에 필요한 양질의 영양분을 작물에 공급할 수 있다.
Description
본 발명은 유기질비료에 관한 것으로, 특히 기능성 미생물 배양체를 포함하는 유기질비료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
유기질비료는 비료공정규격상 동식물을 원료로 하는 비료를 일컫는 것이나, 통상적으로 무기질 비료의 상대 개념으로써 사용되고 있다. 이들 유기질비료는 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 등의 무기양분이 풍부하여 미생물에 의해 각종 아미노산, 유기산, 핵산 등으로 분해되어 식물체에 다양한 영양분을 공급할 수 있는 것으로, 식물성 유박, 퇴구비, 녹비 등을 포함하는 식물성 유기질비료와 어박, 골분, 중피혁제 등을 포함하는 동물성 유기질비료로 크게 분류된다.
상기 식물성 유박은 식물의 종자에서 기름을 짜고 난 찌꺼기를 총칭하는 것으로 녹말 및 단백질 함량이 높아 각종 가축사료 및 유기질비료로 사용되고 있으며, 피마자박, 팜박, 채종박, 미강박, 대두박, 야자박 등이 주류를 이루고 있다. 최근 친환경에 대한 관심이 대두되면서, 토양 산성화를 막고, 안전한 먹거리를 생산할 수 있는 유기농을 선호하게 되었고, 이에 따라 식물성 유박을 원료로 한 유기질비료의 사용이 급증하고 있다. 그러나, 단순히 식물성 유박으로만 제조된 유기질비료는 셀룰로오스, 리그닌 등의 분해가 어려워 식물체가 쉽게 흡수할 수 없으며, 토양중 이들을 분해 및 발효시킬 수 있는 미생물이 부족할 경우 혐기성 발효에 의한 부패가 일어나 유해가스가 발생할 수 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 식물성 유박을 포함한 유기질비료에 이를 발효시킬 수 있는 미생물로서 효모균, 방선균, 유산균(Lactobacillus sp.), 고초균(Bacillus sp.) 등을 함께 혼합하여 제조하고 있다. 대한민국 등록특허 제298785호에서는 쌀겨, 어박에 대두박, 유채박, 면실박 등의 유박 및 발효미생물 액을 혼합하여 유기배합비료를 제조하는 기술이 개시되어 있으며, 공개특허공보 제10-2003-0043874호에는 피마자유박, 대두유박 등의 식물성 유박에 광합성세균, 효모, 방선균, 질소고정균, 유산균 등을 혼합하는 유기복합비료의 제조방법이 기술되어 있다. 또한, 공개특허공보 제10-2006-0009689호에서는 새로운 식물성 유박으로 커피박을, 등록특허 제709925호에서는 까나리박을 사용하고, 여기에 고초균, 유산균, 효모균 등의 발효균체를 혼합하여 발효시키는 유기질비료의 제조방법을 개시하고 있다.
식물성 유박에는 질소, 인산, 가리 등의 영양원 이외에도 유기물이 함께 함유되어 있으며 이들 유기물은 분해되면서 식물체에 유용한 부식산을 생성하여 토양을 개량하는 효과가 있다. 그러나 이들 유기물은 대부분 리그닌, 셀룰로오스와 같은 섬유소로 구성되어 쉽게 분해되지 않는다. 이러한 복합 유기질 비료에 포함되어 있는 영양성분을 식물이 충분히 이용할 수 있도록 하기 위해서는 섬유소, 탄수화물, 단백질 및 지질까지 분해할 수 있는 미생물이 필요하다. 본 발명은 섬유소를 포함하여 탄수화물과 단백질, 지질 모두에 대해 우수한 분해능을 갖는 미생물을 포함하는 유기질 비료 조성물과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 인산은 비료의 3요소의 하나로 충분히 공급되어야 작물의 생육저해가 일어나지 않는데, 유기농 재배를 위해 유기질 비료만을 사용할 경우 작물에 꼭 필요한 인산의 안정적인 공급이 어려워질 수 있다. 이에 본 발명은 탄수화물과 단백질 및 지질에 대한 분해능과 함께, 토양 중의 난용성 인산을 가용화하여 작물의 생육을 촉진할 수 있는 난용성 인산 가용화능이 있는 미생물을 포함하는 유기질 비료 조성물과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 토양으로부터 섬유소, 단백질, 지질에 대한 분해능과 아울러 토양내 난용성 인산 가용화능이 우수한 균주를 분리 및 동정하였으며, 이 미생물 균주를 배양한 배양체를 이용하여 양질의 유기질비료를 제조하였다.
본 발명에서는,
식물성 유박 100 중량부, 어박 5~50 중량부 및 버크홀데리아속 HSB1201 (Burkholderia sp. HSB1201) KCTC 12238BP를 함유하는 미생물 배양체 0.1~20 중량부를 포함하는 유기질 비료 조성물이 제공된다. 바람직하게는, 상기 미생물 배양체는 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)를 1.0×106 cfu/g∼1.0×109 cfu/g 로 포함하는 고상 배양체이다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 고상 배양체는 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)를 제올라이트 60~90 중량% 및 영양성분 10~40 중량%로 이루어진 고체배지에 접종 및 배양시켜 얻을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제올라이트, 펄라이트 및 분말 질석으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된 담체를 조성물 전체 중량 중 0.5~20 중량%로 첨가하여 펠릿 성형시킨 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명에서는,
(a) 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)의 액체 배양액을 고체배지에 접종하고 배양시켜 1.0×106 cfu/g∼1.0×109 cfu/g 의 고상 배양체를 얻는 단계와;
(b) 식물성 유박 100 중량부에 상기 (a) 단계에서 얻은 고상 배양체 0.1∼20 중량부 및 어박 5∼50 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 유기질비료의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 탄수화물, 단백질 및 지질에 대한 분해능과 아울러 인산 가용화능이 우수한 미생물 균주와 이 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 얻을 수 있다. 본 발명에서 제공되는 유기질 비료는 유기물 분해능과 인산 가용화능이 뛰어난 미생물의 작용으로 저렴한 식물성 유박을 주원료로 하면서도 생육에 필요한 양질의 영양분을 작물에 공급할 수 있다. 본 발명에서 제공하는 유기질 비료는 종래 유기질비료의 문제점을 해결하면서도 저렴한 비용으로 제조할 수 있어, 유기농법 등의 친환경 농법의 비용을 절감하면서도 작물의 생육 촉진 및 수량 증대 등의 우수한 비료효과를 나타내며, 아울러 토양내 난용성 인산염을 가용화시키는 능력으로 토양 및 환경이 개선되는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 소모기-넬슨(Somogyi-Nelson) 방법에 의한 CMCase 활성도 검정 결과이다. (비고 - 1 : Control, 2: HSB1201, 3 : HSB1202, 4 : JIS-af9, 5 : NM6-12, 6 : NM5-4, 7 : NN3-1, 8 : PT-1, 9 : KS-29)
도 2은 인산칼슘(Ca3(PO4)2)이 첨가된 배지에서의 난용성 인산 가용화능 검정 결과이다.
도 3은 인광석이 첨가된 배지에서의 균주별 난용성 인산 가용화능 검정 결과이다.
도 4은 HSB1201(Burkholderia sp.) 균주의 16S rRNA 염기서열이다.
도 5은 pH에 따른 HSB1201 균주의 생육곡선이다.
도 6은 온도에 따른 HSB1201 균주의 생육곡선이다.
도 2은 인산칼슘(Ca3(PO4)2)이 첨가된 배지에서의 난용성 인산 가용화능 검정 결과이다.
도 3은 인광석이 첨가된 배지에서의 균주별 난용성 인산 가용화능 검정 결과이다.
도 4은 HSB1201(Burkholderia sp.) 균주의 16S rRNA 염기서열이다.
도 5은 pH에 따른 HSB1201 균주의 생육곡선이다.
도 6은 온도에 따른 HSB1201 균주의 생육곡선이다.
본 발명의 유기질비료 조성물은 식물성 유박 100 중량부, 어박 5~50 중량부 및 본 발명에서 분리 동정한 균주의 미생물 배양체 0.1~20 중량부를 포함한다. 본 발명에서 분리 동정한 균주는 탄수화물, 단백질 및 지질에 대한 우수한 분해능과 함께 토양내 난용성 인산염을 가용화할 수 있는 능력을 지닌 버크홀데리아속 균주로 확인되었으며, 본 발명에서는 이 균주를 버크홀데리아속 HSB1201 (Burkholderia sp. HSB1201)로 명명하였으며, 한국생명공학연구원에 2012년 7월 9일자로, 수탁번호 KCTC 12238BP로 기탁하였다.
본 발명의 유기질 비료 조성물에 포함되는 미생물 배양체는, 바람직하게는 버크홀데리아속 HSB1201 KCTC 12238BP를 1.0×106 ∼1.0×109 cfu/g 포함하는 고상 배양체이다. 고상 배양체는, 제올라이트 60∼90 중량%와 영양성분 10∼40 중량%로 이루어진 고체배지에 버크홀데리아속 HSB1201 균주의 액체 배양액을 접종, 배양시켜 얻을 수 있다. 상기 영양성분으로는 균주의 영양원으로 사용될 수 있는 것이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 탈지강, 미강, 밀기울, 대두박 등이 사용될 수 있고, 더욱 바람직하게는 탈지강이 사용될 수 있다. 상기 액체 배양액은 바람직하게는 고체배지의 1∼3 중량%로 접종될 수 있다. 이와 같이 제올라이트와 같은 다공성 매체를 이용하여 제조된 균주의 고상 배양체는, 본 발명에서 비료의 제조를 간편하게 해주면서도 균주의 작용은 최적화할 수 있으며, 또한 최종제품 생산 시 가압성형에 따른 열발생으로 인한 미생물의 감소를 최소화할 수 있어 펠릿성형을 가능하게 해준다.
상기 미생물 배양체는, 본 발명에서 분리 동정한 버크홀데리아속 HSB1201 KCTC 12238BP 외에도, 공지의 효모균, 방선균, 유산균(Lactobacillus sp.), 고초균(Bacillus sp.), 버크홀데리아균(Burkholderia sp.) 등의 미생물을 더 포함하는 것도 가능하다. 상기 효모로는 유기물 발효능이 있는 것으로서, 예를 들어, 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 이탈리커스(Saccharomyces italicus), 사카로마이세스 로욱시(Saccharomyces rouxii), 쉬조사카로마이세스 폼베(Shizosaccharomyces pombe), 크루이베로마이세스 프라길리스(Kluyveromyces fragilis), 크루이베로마이세스 락티스(Kluyveromyces lactis), 피치아 안구스타(Pichia angusta), 피치아 아노마라(Pichia anomala), 피치아 파스토리스(Pichia pastoris), 피치아 캡슐라타(Pichia capsulata), 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 유기질 비료 조성물에 포함되는 식물성 유박에는, 특히 피마자박, 채종박, 미강박, 대두박, 면실박, 카폭박, 코코아박, 야자박, 자트로파박 등이 1종 이상 포함될 수 있다. 사용 가능한 식물성 유박은 이에 한정되지 않고, 질소, 인, 칼륨을 함유하면서 수급이 가능한 식물성 유박이면 모두 사용 가능하다.
어박은 일반적으로 정어리나 잡어 등의 어류를 물에 넣고 20~30분 삶아서 압착기로 압착한 후 수분과 지방을 짜낸 잔류물을 건조 및 분쇄하여 만든다. 어박의 비효는 화학비료보다 완효성이며, 조류 또는 박쥐의 배설물이 장기간에 걸쳐 집적되어 형성된 천연 유기물질인 광물로 채석한 인산질 비료인 구아노(guano)보다는 속효성이다. 어박은 약 질소 10%, 인 1.5%, 칼륨 0.6% 수준으로, 질소 성분을 가장 많이 함유하고 있다. 본 발명의 유기질 비료 조성물에서 어박은 식물성 유박에 부족한 영양성분을 보충하기 위해 포함되며, 식물성 유박 100 중량부에 대해 5~50 중량부 정도로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기질 비료 조성물은 필요에 따라 펠릿으로 성형될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기질비료 조성물에 총중량 중 0.5∼20 중량%로 담체를 첨가하여 펠릿 성형시켜 조성물을 입상제품으로 만들 수 있다. 담체로는 바람직하게는 제올라이트, 펄라이트, 분말 질석 등이 단독으로 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있으며, 펠릿 성형에는 공지의 펠릿성형기 등을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 유기질비료의 제조방법은,
(a) 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)의 액체 배양액을 고체배지에 접종하고 배양시켜 1.0×106 ∼1.0×109 cfu/g 의 고상 배양체를 얻는 단계와;
(b) 식물성 유박 100 중량부에 상기 (a) 단계에서 얻은 고상 배양체 0.1∼20 중량부 및 어박 5∼50 중량부를 혼합하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 제올라이트, 펄라이트 및 분말 질석으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된 담체를 조성물 전체 중량 중 0.5~20 중량%로 첨가하여 조성물을 펠릿 성형시키는 단계를 더 포함한다. 이하, 본 발명의 유기질비료를 제조하는 바람직한 실시예를 설명한다.
<제1공정> :
버크홀데리아
속
HSB1201
균주의
고상 배양체
제조
제올라이트 60∼90 중량%와 탈지강 등의 영양성분 10∼40 중량%를 혼합한 고체배지에 물을 첨가하여 수분 함량이 20∼30%가 되도록 조절한 후 고체발효기를 이용하여 멸균 및 냉각하여 고체배지를 만든다. YMB(yeast malt broth) 배지에서 30 ℃, pH 6.5∼7.0 조건으로 2∼3일간 배양한 버크홀데리아속 HSB1201의 액체 배양액을 상기와 같이 준비된 고체배지의 1∼3 중량%로 접종한 후, 30℃에서 3∼7일간 배양하여 고상 배양체를 제조한다.
<제2공정> : 유기질비료 제조
식물성 유박 100 중량부, 어박 5~50 중량부에, 상기 제1공정에서 얻은 고상 배양체 0.1∼20 중량부를 혼합하여 본 발명의 유기질비료를 제조한다.
<제3공정> :
입상제형화
(
펠릿화
) 공정
상기 2공정의 유기질 비료가 충분히 혼합되면 담체를 유기질 비료 총 중량 중 0.5∼20 중량%로 첨가하여 순간압착공법에 의해 펠릿 성형시켜 입상제품을 만든다. 담체로는, 비료제제의 제조시 사용 가능한 담체면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트, 펄라이트 및 분말 질석 등이 단독으로 또는 2종 이상 같이 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 얻어진 유기질 비료(조성물)는 다양한 작물에 시비될 수 있으며, 특히 유기농법과 같은 친환경 농법으로 재배되는 작물에 시비될 수 있다. 상기 작물에는 특히 상추, 배추가 포함된다.
[
실시예
]
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 다음의 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 물론이다.
실험예
1. 미생물의 선발 및 분리 동정
1. 유용 미생물 선발을 위한 유기물, 섬유소 분해능 및 인산
가용화능
실험
유용 미생물을 선발하기 위해 유기물, 섬유소 분해능 및 인산 가용화능을 실험하였다.
(1) 유기물 분해능 실험
1차 퇴비시료, 1차 퇴비화 미생물제제를 처리한 2차 퇴비시료 및 국내 논, 밭 및 비경작지 토양시료에서 분리된 균주를 대상으로 이들의 유기물 분해능을 검정하였다.
상기 시료를 멸균수로 단계별 희석한 후 200㎕를 취하여 세균, 곰팡이 분리용 NPDA배지(Nutrient agar 50% + Potato dextrose agar 50%) 및 YM배지에 도말하여 각각 26℃ 및 30℃의 조건에서 배양하였다. 세균은 NA(Nutrient agar) 배지, 방선균은 BNA(Bennett's agar) 배지 및 곰팡이는PDA(Potato dextrose agar) 배지에 순수 분리하여 배양하고, 20% 글리세롤에 현탁하여 -75℃의 Deep-freezer에 보관하고 차후 실험에 사용하였다.
상기 1, 2차 퇴비시료 및 토양시료에서 유래된 미생물을 전분(soluble starch) 또는 단백질(skim-milk) 성분이 1% 농도로 첨가된 방선균 배지(Bennett's agar) 및 세균 배지(Nutrient agar)에 획선으로 접종하고 25℃ 및 30℃에서 배양하여 균체로부터 형성된 투명대의 넓이를 분해정도(Index of degradation, + : 2㎜ 미만; ++ : 2~3㎜ 미만; +++ : 3~4㎜ 미만; ++++ : 4㎜ 이상, 하기 표 2의 유기물 분해능(*) 참조)로 표시하였다.
그 결과 1차 퇴비시료에서 분리된 187균주, 2차 퇴비시료에서 분리된 327균주를 합하여 514균주를 대상으로 유기물 분해능이 우수한 균주를 선발하였다. 또한, 국내 논산, 전주, 익산, 부안, 김제, 산청, 장수, 임실, 함양 및 남원의 논, 밭 및 비경작지 토양시료로부터 분리한 502균주(표 1) 중 301균주와 퇴비시료 514균주를 합하여 총 815균주를 대상으로 유기물 분해능을 검정하여 균주를 선발하였다. 최종 선발된 균주들은 하기 표 2와 같다.
지 역 | 균주수 |
익산 | 51 |
전주 | 57 |
김제 | 56 |
산청 | 41 |
부안 | 58 |
장수 | 38 |
임실 | 39 |
함양 | 82 |
남원 | 80 |
합 계 | 502 |
균주명 | 유기물 분해능* | 균주명 | 유기물 분해능* | |||||
전분 | 단백질 | 지질 | 전분 | 단백질 | 지질 | |||
HC-11 | ++++ | +++ | - | NM6-12 | +++ | ++++ | - | |
CJ-2 | +++ | ++++ | - | NM7-3 | +++ | ++++ | - | |
ONB-002 | - | ++++ | ++ | NN3-1 | +++ | ++++ | - | |
ONB-020 | - | ++++ | ++ | YM2-2 | +++ | ++++ | - | |
ONB-103 | ++ | ++ | +++ | C1N-4 | - | ++++ | - | |
ONB-107 | - | +++ | ++++ | 530N-2 | - | ++++ | - | |
ONB-122 | - | - | ++++ | JBA-25 | - | +++ | - | |
DJ-51 | +++ | ++++ | - | JKJ-54 | - | +++ | + | |
PT-1 | +++ | ++++ | - | JKJ-55 | - | +++ | + | |
KS-10 | - | +++ | ++ | JJJ-48 | ++++ | ++ | - | |
KS-29 | +++ | ++++ | - | JJS-af9 | +++ | +++ | ++ | |
KS-55 | - | ++++ | - | HSB1201 | ++++ | ++++ | + | |
BF-1 | +++ | ++++ | - | HSB1202 | - | +++ | - | |
BF-20 | - | ++++ | + | JIK-af6 | - | ++++ | + | |
ST-32 | +++ | +++ | - | JIK-af8 | - | ++++ | + | |
YN10-2 | +++ | ++++ | - | JIK-af12 | ++++ | ++++ | - | |
NM5-4 | +++ | +++ | - | JKJ-af6 | - | ++++ | + |
(2) 섬유소(Cellulose) 분해능 실험
1차 퇴비시료, 1차 퇴비화 미생물제제를 처리한 2차 퇴비시료 및 국내논, 밭, 비경작지 산림토양, 인산과다 집적토양, 염류장해 발생토양의 시료에서 분리한 균주 중 유기물 분해능이 우수한 균주를 대상으로 셀룰로오스 분해능을 측정하였다.
① 1차 선발
고체배지에서의 섬유소분해효소(carboxymethyl cellulase; CMCase) 생산을 확인하기 위하여 선발된 8균주를 CMC 배지(CaCl2·H2O 0.2 g, KH2PO4 0.3 g, K2HPO4 0.5g, MgSO4·H2O 0.1g, yeast extract 0.1g, CMC(carboxymethyl cellulose; 대정화금(주)) 5g, 증류수 1L)에 획선 접종하여, 30℃에서 3일간 배양 후, 1㎎/㎖의 Congo-red를 배양 배지 위에 부어 10분 동안 염색 후 1M NaCl로 3번 세척하여 콜로니 주위에 오렌지색환의 형성유무를 확인하였다.
② 2차 선발
액체배지에서 섬유소분해효소 생산을 조사하기 위해서 30℃에서 24시간 배양 한 8 균주 배양액 1㎖을 250㎖ flask에 든 100㎖의 LBC 배지(CMC가 첨가된 Luria-Bertani 배지; tryptone 10g, yeast extract 5g, NaCl 10g, CMC 5g, 증류수 1L)에 각각 접종한 후 30℃에서 24시간 진탕배양한 배양액을 원심분리한 상등액을 사용하여 CMCase 활성도를 조사하였다.
CMCase 활성도는 소모기-넬슨(Somogyi-Nelson) 방법에 의하여 CMC로부터 유리된 환원당을 측정하여 정량하였다. 즉, 1% CMC 용액 1.5㎖을 시험관에 넣고 40℃에서 5분간 예열한 후 조효소액 0.5㎖을 첨가하여 20분 동안 반응시켰다. Copper solution[A액; Na2CO3 25g, Rochelle salt(C4H4KNaO6·4H2O) 25g, NaHCO3 20g, Na2SO4 8g, 증류수 1L, B액; CuSO4·5H2O 0.75g, H2SO4 5㎕, 증류수 25㎖, A : B = 24 : 1]을 1㎖ 첨가하고 voltexing하여 반응을 정지시키고, 15분 동안 100℃에서 끓인 다음 식힌 후 chromogen 시약(A액; (NH4)6Mo7O24·4H2O 10g, H2SO4 8.4㎖, 증류수 180㎖, B액; Na2HAsO4·7H2O 1.2g, 증류수 10㎖, A액과 B액을 섞어 37℃에서 24시간 정치후 사용) 1㎖ 첨가하여 voltexing한 후 원심분리하여 상등액을 520㎖에서 흡광도를 측정하였다. 생성된 환원당의 양은 글루코오스 표준용액을 사용하여 작성한 표준곡선으로부터 구하였다. 효소의 활성도 1.0 unit은 CMC를 기질로 하여 1분 동안에 1mol의 글루코오스에 상응하는 환원당을 생성하는 효소의 양으로 나타내었다. 섬유소 분해능 결과는 아래와같다.
① 1차 선발
선발된 8 균주는 CMC 고체배지에서 섬유소분해효소를 생산하는 것으로 확인되었다. HSB1201 및 NN3-1 균주의 오렌지색환 반경이 10㎜로 가장 우수했으며, NM5-4, PT-1, NM6-12 및 KS-29 균주가 각각 9.5, 9, 8.5 및 5㎜로 비교적 우수한 편으로 나타났으며, JJS-af9 및 HSB1202 균주는 1㎜로 섬유소분해효소 생산이 약한 것으로 나타났다.
② 2차 선발
선발된 8 균주의 LBC(CMC가 첨가된 Luria-Bertani medium) 액체배양액으로부터 CMCase 활성도를 조사한 결과 1차 선발 결과와 유사하였으며 그 결과는 하기 표 3과 같다.
Strain No. | CMCase activity | |
Activity index* | Unit/ℓ | |
HSB1201 | ++++ | 34.51 |
HSB1202 | + | 6.74 |
JJS-af9 | + | 8.68 |
NM6-12 | ++++ | 20.00 |
NM5-4 | ++++ | 24.03 |
NN3-1 | ++++ | 34.10 |
PT-1 | +++ | 22.15 |
KS-29 | ++ | 11.74 |
(비고 : Activity index(Clear Zone radius(㎜)); + : 3㎜미만; ++ : 3㎜ 이상 ~ 6㎜ 미만; +++ : 6mm 이상~9㎜ 미만; ++++ : 9㎜ 이상)
HSB1201 균주의 CMCase 활성도가 34.51 unit/ℓ로 가장 우수했고, NN3-1 균주가 34.10 unit/ℓ로 우수하였다. 그 외에 NM5-4, PT-1, NM6-12 및 KS-29 균주가 각각 24.03, 22.15, 20.00 및 11.74 unit/ℓ의 활성으로 나타났다. JJS-af9 및 HSB1202 균주는 각각 8.68, 6.74 unit/ℓ로 활성이 약하게 판정되어 최종적으로 ㅅ셀룰로오스 분해력이 가장 우수한 HSB1201 균주를 선발하였다(도 1 참조).
(3) 인산가용화능 실험
국내 비경작지 산림토양, 인산과다 집적토양 및 염류장해 발생토양의 시료에서 분리한 301 균주 및 상기 섬유소(cellulose) 분해능이 우수한 퇴비분리 균주(NN3-1, NM5-4, NM6-12)를 대상으로 난용성 인산 가용화능을 검정하여 균주를 선발하였다.
선발 균주들을 트리칼슘 포스페이트(Tricalcium phosphate; Ca3(PO4)2)가 1% 첨가된 방선균 배지(Bennett's agar), 세균 배지(Nutrient agar) 및 곰팡이 배지(Potato dextrose agar)에 획선으로 접종하고 25℃ 및 30℃에서 배양하여 균체로부터 형성된 투명대의 넓이로 분해정도를 조사하여 1차 선발하였다.
1차 선발된 8균주의 인산가용화능을 측정하기 위해 인광석(중국, 총인산 : 30.9%) 1g을 첨가한 증류수 100㎖ 배지에 전배양액 1㎖을 접종하여 30℃에서 진탕배양기(190~200rpm)로 배양하면서 24시간 간격으로 상등액을 취하여 유리인산의 농도를 바나도몰리브덴산법으로 비색정량하여 2차 선발하였다.
① 1차 선발
퇴비에서 분리된 균주(NN3-1, NM5-4, NM6-12)보다 인산집적토양에서 분리된 균주들(SAph-14, JBA-25, JBA-29, JIK-27, JKJ-55 및 HSB1201)에서 난용성 인산 가용화능이 높게 나타났. 결과는 아래 표 4 및 도 2와 같다. 조).
균주명 | 유기물 분해능* | 난용성 인산가용화* |
||
전분 | 단백질 | 지질 | ||
SAph-14 | - | ++ | + | +++ |
MJ-9 | - | - | - | +++ |
NM5-4 | +++ | ++++ | - | ++ |
NN3-1 | +++ | ++++ | - | ++ |
JBA-25 | - | +++ | - | +++ |
JBA-29 | - | - | - | +++ |
JIK-27 | - | +++ | - | +++ |
JKJ-54 | - | +++ | + | +++ |
JKJ-55 | - | +++ | + | +++ |
JBA-af5 | ++++ | ++++ | + | ++++ |
JBA-af7 | - | +++ | - | - |
(비고 : 유기물 분해능 및 난용성 인산가용화(*); + : 2㎜ 미만, ++ : 2~3㎜ 미만, +++ : 3~4㎜ 미만, ++++ : 4㎜이상)
② 2차 선발
인광석이 함유된 액체배양액에 난용성 인산 가용화능이 우수한 5 균주를 접종하여 배양한 결과 SAph-14(대조균주; 기보유 난용성 인산 가용화 균주) 균주와 HSB1201 균주가 가장 높은 난용성 인산 가용화능을 갖고 있는 것으로 나타났으며, 다른 균주들도 시간이 지남에 따라 난용성 인산 가용화능이 서서히 높아지는 경향을 보였다(도 3 참조).
이와 같은 유기물, 섬유소 분해능 및 인산가용화능 결과로부터, HSB1201 균주는 난용성 인산 가용화능뿐만 아니라 단백질, 지질 등의 유기물 분해능 및 셀룰로오스 분해력도 우수하여, 유기질비료에 포함될 유용 기능성 미생물로 선발하였다. 선발된 미생물을 아래와 같이 동정하였다.
2. 선발된 미생물의 동정
1차 퇴비시료에서 분리한 187균주 및 토양시료에서 분리한 301균주 중에서 유기물 분해능이 우수한 균주와 1차 퇴비용 미생물제를 처리한 퇴비의 미생물상의 변화를 측정하기 위하여 2차 퇴비시료에서 분리한 327균주를 대상으로 sequencing analysis를 실시하였다.
(1) 염기서열분석방법
선발된 균주 중 방선균을 포함한 세균은 total RNA를 분리한 다음 16S rRNA sequencing에 사용되고 있는 primer 518F(5'-CCAA GCA GCC GCG GTA ATA CG-3')와 primer 800R(5'-TAC CAG GGT ATC TAA TCC-3')을 사용하여 95℃에서 5분간 predenaturation, 94℃에서 45초간 denaturation, 50℃에서 60초간 annealing, 72℃에서 60초간 extention을 수행한 뒤 72℃에서 10분간 final extention을 35cycle polymerization하여 PCR을 수행하였다.
증폭된 PCR 결과물을 1% agarose gel에서 전기영동하여 확인한 후, 약 1,200bp의 16S ribosomal RNA를 분리 정제하고 sequencing kit(ABI PRISM BigDye Terminator Cycle Sequencing Kits)를 이용하여 ABI PRISM 3730XL Analyzer로 염기서열 분석을 실시하였다. 분석된 미생물의 16S rRNA sequence를 BLASTN 프로그램을 이용하여 GENEBANK와 RDP(RNA database project)의 ribosomal RNA sequence와 비교하여 동정하였다.
(2) 염기서열분석결과
염기서열분석결과는 서열목록의 서열번호 1 및 도 4와 같다. 유기물 및 섬유소 분해능이 우수하면서도 난용성 인산 가용화능이 가장 우수한 균주 HSB1201는 버크홀데리아 속(Burkholderia sp.)의 균주인 것으로 동정되었다.
한편 상기 균주는 최적 pH 7.9에서 균밀도가 높았으며(도 5 참조), 30℃가 최적 생육온도로 조사되었다(도 6 참조).
실시예
1. 유기질비료의 제조
1.
버크홀데리아속
HSB1201
균주의 고상 배양체 제조(제1공정)
제올라이트 90 ㎏에 탈지강 10 ㎏을 혼합한 후, 물 20 ℓ를 가하여 충분히 혼합한 후 멸균 및 냉각하여 고체배지를 만들었다. 이 고체배지에, YMB(yeast malt broth) 배지에서 30 ℃, pH 6.5의 조건으로 3일간 배양한 버크홀데리아속 HSB1201 균주의 액체 배양액 2 ℓ를 접종한 후, 30 ℃에서 5 일간 배양하여, 1.0×108 cfu/g 정도의 고상 배양체를 얻었다.
2. 유기질비료 제조(제2공정)
미강유박 45 ㎏, 피마자박 20 ㎏, 어박 14 ㎏에 상기 1에서 얻은 버크홀데리아속 HSB1201 균주의 고상 배양체 1 ㎏을 혼합하여 유기질비료복합체 200㎏을 제조하였다.
실시예
2.
입상제형화
본 발명의 입상제형화를 위해 선발된 담체는 제올라이트(비중 2.1 g/㎤, 분말), 펄라이트(비중0.07 g/㎤, 분말), 질석(비중 0.18 g/㎤, 분말)으로 이들 담체의 혼합비율을 달리하여 펠렛성형기(CLN-630N, La Meccanica사)로 제형화를 실시하였다. 상기 유기질비료복합체 전체 중량 중 담체의 혼합비율 5%, 10%로, 제올라이트는 중량비율로 펄라이트와 질석은 부피비율로 첨가하여 담체별(3종), 함량별(5%, 10%)로 6개의 제품군으로 나누어 제형화를 실시하였다. 결과는 하기 표 5와 같다.
제품군 |
유기질 비료 (kg) | 담체 | 제형화 여부 | ||
제올라이트 | 펄라이트 | 질석 | |||
1 | 95.00 | 5 kg | ○ | ||
2 | 99.65 | 5 ℓ | ○ | ||
3 | 99.10 | 5 ℓ | ○ | ||
4 | 90.00 | 10 kg | ○ | ||
5 | 99.30 | 10 ℓ | ○ | ||
6 | 98.20 | 10 ℓ | ○ |
상기 제품군 1~6 모두 지름 5 ㎜, 길이 510 ㎜의 크기로 입상화하기 용이하였다. 또한, 상기 제품의 크기는 제형조건을 달리하여 다양하게 변형할 수 있었으며, 제품의 수분함량은 12% 이내였으며 제품의 경도도 일반 유박제품군과 유사한 수준으로 최종제품의 담체 종류별 혼합비율을 설정할 수 있었다.
실험예
2. 작물재배시험
상기 실시예에서 제조된 유기질 비료의 안전성 및 안정성을 확인하기 위하여 작물을 대상으로 화분(pot) 재배시험을 하기와 같이 실시하였다.
가. 재료 및 시험방법
① 공시재료
기능성 미생물을 첨가한 친환경유기질비료의 상추 및 배추 pot 재배실험은 충남대학교 농업생명과학대학 부설농장 유리온실에서 실시하였으며, 실험 전 토양의 이화학적 특성을 조사한 결과 토성은 사질식양토였으며, pH 6.9, 총질소 0.16%, 유기물함량이 1.77%로 상추와 배추 재배에 적합한 수준이었다(표 6 참조).
pH (1:5) |
EC dS/m |
T-N % |
O.M % |
Ava.-P2O5 ㎎/㎏ |
Ex.-cations (cc/) | CEC cmolc/㎏ |
Soil texture |
|||
Ca2+ | Mg2+ | K+ | Na+ | |||||||
6.94 | 1.62 | 0.16 | 1.77 | 637 | 6.35 | 1.17 | 0.23 | 0.29 | 9.04 | 사질 식양토 |
실험에 이용된 유기질비료의 이화학적 특성은 하기 표 7과 같이 총질소함량은 4.6~5.2%, 인산은 2.7~4.0%, 칼리는 1.2~1.4%, 유기물 함량은 77.3~80.6% 수준이었으며, 공시작물은 선행재배실험과 동일한 상추와 배추를 사용하였다.
처리구* | pH 1:5 |
EC dS/m |
T-N % |
T-P2O5 % |
T-K2O /질소비 |
O.M % |
수분 % |
대조구 (비교예 1) |
5.89 | ②18.9 | 4.6 | 2.1 | 1.4 | 75.6 | 13.0 |
HSB1201 (실시예 3) |
5.80 | 19.4 | 4.5 | 2.0 | 1.2 | 77.6 | 13.7 |
(비고 - HSB1201 : HSB1201 균주 고체배양체 3%첨가 유기질비료)
② 처리구 및 시비방법
처리구는 화학비료 및 퇴비를 처리하지 않은 무처리구(비교예 2, 4)와 시중 유기질비료를 1kg/3.3m2 처리한 대조구(비교예 3, 5), HSB1201를 3% 함유한 시제품을 1kg/3.3m2 처리한 HSB1201 적량구(실시예 4, 6), HSB1201를 3% 함유한 시제품을 2kg/3.3m2 처리한 HSB1201 배량구(실시예 5, 7)로 설정하였다.
2011년 6월 3일 상추묘와 배추묘를 정식하였으며, 각 처리구는 1/5,000a pot에 3반복으로 농촌진흥청 표준 경종법에 의해 실시하였다. 그리고 각 처리구별 화학비료 및 공시비료 처리량은 하기 표 8과 같다. 돈분뇨 퇴비는 전량 기비로 시비하였고, 상추 및 배추재배기간 중 처리되는 화학비료의 시비는 농촌진흥청에서 추천하고 있는 관행 시비처리구(NPK)를 기준으로 기비와 추비 등으로 분할 시비하였다.
처리구* | NPK** 시비량(㎏/10a) | 친환경유기질비료 시비량(g/0.02㎡) |
|||
상추 | 배추 | ||||
기비 | 추비 | 기비 | 추비 | ||
무처리구 (비교예 2, 4) |
- | - | - | - | - |
대조구 (비교예 3, 5) |
10-6-6 | 10-0-6 | 11-8-11 | 21-0-9 | 6 |
HSB1201 적량구 (실시예 4, 6) |
10-6-6 | 10-0-6 | 11-8-11 | 21-0-9 | 6 |
HSB1201 배량구 (실시예 5, 7) |
10-6-6 | 10-0-6 | 11-8-11 | 21-0-9 | 12 |
(비고 - NPK 시비량 (**) ; N : 요소, P : 용성인비, K :염화가리, 시비는 기비 및 추비로 처리)
③ 분석 및 조사 항목
공시비료 및 토양 화학성 분석은 앞서 수행한 바와 같이 동일한 방법으로 실시하였으며, 상추 생육조사는 정식 후 25일째인 2011년 6월 28일, 7월 5일, 7월 12일에 1주일 간격으로 엽장, 엽폭, 엽록소함량 및 생중량 등을 총 3회 실시하여 평균값으로 계산하였다. 배추 생육조사는 정식 후 25일째인 2011년 6월 28일에 엽장, 엽폭, 엽록소 함량 및 생중량 조사를 실시하였고, 7월 23일 최종 수확 후 엽수, 엽장, 엽폭, 엽록소 함량 및 생중량 등을 조사하였다.
나. 시험 결과
① 상추재배
(a) 토양화학성
본 발명에 따른 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기물 비료 시비에 따른 상추 재배 실험 후 토양의 화학성은 하기 표 9와 같다.
처리구* | pH 1:5 |
EC dS/m |
T-N % |
O.M % |
Ava.-P2O5 ㎎/㎏ |
Ex.-cations (cmolc/㎏) | CEC cmoc/㎏ |
|||
Ca2+ | Mg2+ | K+ | Na+ | |||||||
무처리구 (비교예 2) |
7.16 | 1.45 | 0.10 | 1.56 | 555 | 6.19 | 1.02 | 0.13 | 0.21 | 8.60 |
대조구 (비교예 3) |
7.07 | 1.52 | 0.13 | 1.64 | 571 | 6.26 | 1.07 | 0.16 | 0.24 | 8.73 |
HSB1201 적량구(실시예 4) | 7.03 | 1.53 | 0.13 | 1.62 | 569 | 6.25 | 1.05 | 0.15 | 0.22 | 8.68 |
HSB1201 배량구(실시예 5) | 7.01 | 1.58 | 0.14 | 1.65 | 576 | 6.31 | 1.10 | 0.19 | 0.25 | 8.90 |
그 결과 상기 표 10에 나타난 바와 같이, 상추 재배 후 토양은 초기 토양보다 모든 처리구에 pH가 증가하는 경향을 보였으며, 질소, 유기물 함량 및 치환성 양이온 등은 감소하였다. 비교예 2보다 본 발명에 따른 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 시비한 모든 처리구(실시예 4 및 실시예 5)의 pH는 감소하였으며, 7.01로 가장 낮았다(실시예 5). HSB1201 적량구(실시예 4)는 대조구(비교예 3)보다 총질소, 인산 및 유기물 함량 등이 약간 낮거나 유사한 수준의 결과를 보였다. 이는 대조구(비교예 3)가 HSB1201 를 유효성분으로 포함하는 유기질비료보다 질소, 인산 및 칼리 함량 등의 화학성함량이 유사하거나 다소 높았기 때문이다.
(b) 생육 및 수량
하기 표 10은 처리구별 상추의 엽장, 엽폭, 엽수 및 엽록소 함량을 나타내고 있다.
처리구* | 엽장 | 엽폭 | 엽수 | 엽록소 | ||||
지수 | 지수 | ea | 지수 | /100 | 지수 | |||
무처리구 (비교예 2) |
15.1 | 81 | 8.7 | 80 | 4.9 | 86 | 1.89 | 87 |
대조구 (비교예 3) |
17.7 | 100 | 10.0 | 100 | 5.7 | 100 | 2.20 | 100 |
HSB1201 적량구 (실시예 4) |
18.3 | 103 | 10.3 | 104 | 5.7 | 100 | 2.27 | 103 |
HSB1201 배량구 (실시예 5) |
19.3 | 109 | 10.8 | 108 | 6.2 | 110 | 2.38 | 108 |
상기 표 11에 나타난 바와 같이, 상추의 엽장과 엽폭은 대조구(비교예 3)보다 HSB1201를 적량 및 배량 처리한 처리구(실시예 4 및 실시예 5)에서 각각 3~9%, 4~8% 정도 증가되었다. 엽수와 엽록소 함량 역시 대조구(비교예 3)보다 HSB1201 적량구와 배량구(실시예 4 및 실시예 5)가 각각 0~10, 3~8% 정도 증대되었으며, 생중량과 건물중은 하기 표 11과 같다.
처리구* | 생중량 | 건물중 | ||
g/주 | 지수 | g/주 | 지수 | |
무처리구 (비교예 2) |
11.4 | 86 | 0.76 | 87 |
대조구 (비교예 3) |
13.3 | 100 | 0.87 | 100 |
HSB1201 적량구 (실시예 4) |
13.8 | 103 | 0.90 | 104 |
HSB1201 배량구 (실시예 5) |
14.6 | 109 | 0.96 | 110 |
상추의 생중량은 대조구(비교예 3)가 주당 13.3g이었으며, HSB1201 적량구(실시예 4)는 13.8g, HSB1201 배량구(실시예 5)는 14.6g을 나타냈다. 즉, 본 발명에 따른 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 처리한 처리구(실시예 4 및 실시예 5)가 대조구(비교예 3)보다 3~9% 정도 증수효과가 있었다.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명에 의한 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 처리함으로써, 상추 재배 실험 후 토양의 화학성은 대조구(비교예 3)보다 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료 처리구(실시예 4 및 실시예 5)의 pH가 감소하는 경향을 보였는데, 이는 HSB1201의 pH가 대조구 유기질 비료(비교예 3)보다 낮았기 때문이다. HSB1201 적량구(실시예 4)는 대조구(비교예 3)보다 총질소, 칼리 및 유기물 함량 등이 약간 낮은 결과를 나타냈다.
상추의 엽장과 엽폭은 대조구보다 HSB1201 적량 및 배량구(실시예 4 및 실시예5)가 각각 29%, 28% 정도 증가되었으며 엽수와 엽록소 함량 역시 대조구(비교예 3)보다 각각 6~10, 1~8% 정도 증가되는 결과를 보였다.
상추의 생중량은 본 발명의 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 처리한 처리구(실시예 4 및 실시예 5)가 대조구(비교예 3)보다 29% 정도 증대되었으며, HSB1201 배량구(실시예 5)가 가장 좋은 증수효과를 나타냈다.
② 배추재배
(a) 토양화학성
본 발명에 따른 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료 시비에 따른 배추 재배 실험 후 토양의 화학적 특성은 하기 표 12와 같다.
처리구* | pH 1:5 |
EC dS/m |
T-N % |
O.M % |
Ava.-P2O5 ㎎/㎏ |
Ex.-cations (cmolc/㎏) | CEC cmolc/㎏ |
|||
Ca2+ | Mg2+ | K+ | Na+ | |||||||
무처리구 (비교예 4) |
7.19 | 1.39 | 0.09 | 1.50 | 602 | 6.07 | 0.92 | 0.11 | 0.14 | 8.23 |
대조구 (비교예 5) |
7.09 | 1.43 | 0.12 | 1.61 | 618 | 6.15 | 1.08 | 0.15 | 0.18 | 8.56 |
HSB1201 적량구(실시예 6) | 7.06 | 1.44 | 0.11 | 1.60 | 617 | 6.13 | 1.06 | 0.13 | 0.15 | 8.47 |
HSB1201 배량구(실시예 7) | 7.03 | 1.47 | 0.13 | 1.64 | 622 | 6.18 | 1.12 | 0.16 | 0.19 | 8.70 |
배추 재배 후 토양은 초기 토양보다 모든 처리구에서 pH는 증가하였지만, 총질소, 유효인산 및 치환성양이온 등은 감소하는 경향을 보였다. 재배 실험 후 pH는 HSB1201 적량 및 배량구(실시예 6 및 실시예 7)가 대조구(비교예 5)보다 감소하였으며, 총질소, 유기물함량 등은 HSB1201 배량구(실시예 7)에서 증가하였다.
(b) 생육 및 수량
배추 정식 후 30일째의 생육은 하기 표 13과 같이 배추의 엽장, 엽폭 및 엽수가 대조구(비교예 5)보다 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 처리한 처리구(실시예 6 및 실시예 7)에서 각각 2~9 %, 2~7 %, 3~6 % 정도 증가하였다. 한편 HSB1201 배량구(실시예 7)의 생육이 최대였으며 엽록소함량 역시 대조구(비교예 5)보다 5~6 %정도가 높았다.
처리구* | 엽장 | 엽폭 | 엽수 | 엽록소 | ||||
㎝ | 지수 | ㎝ | 지수 | ea | 지수 | ㎎/100㎠ | 지수 | |
무처리구 (비교예 4) |
27.0 | 91 | 11.7 | 88 | 22.3 | 86 | 2.94 | 86 |
대조구 (비교예 5) |
29.8 | 100 | 13.3 | 100 | 26.0 | 100 | 3.40 | 100 |
HSB1201 적량구 (실시예 6) |
30.9 | 104 | 13.7 | 103 | 26.7 | 103 | 3.51 | 103 |
HSB1201 배량구 (실시예 7) |
32.6 | 109 | 14.3 | 107 | 27.7 | 106 | 3.62 | 106 |
배추 최종 수확 후 생육은 하기 표 14와 같이 엽장과 엽폭은 HSB1201 적량 및 배량구(실시예 6 및 실시예 7)가 대조구(비교예 5)보다 2~10% 정도 증가하였으며, 엽수도 2~10% 정도 높은 결과를 보였다. 엽록소함량은 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 처리한 처리구(실시예 6 및 실시예 7)에서 대조구(비교예 5)보다 2~10% 증가하였다.
처리구* | 엽장 | 엽폭 | 엽수 | 엽록소 | ||||
지수 | 지수 | ea | 지수 | /100 | 지수 | |||
무처리구 (비교예 4) |
26.7 | 85 | 12.9a | 89 | 30.3 | 83 | 2.47 | 91 |
대조구 (비교예 5) |
31.5 | 100 | 14.6a | 100 | 36.3 | 100 | 2.71 | 100 |
HSB1201 적량구 (실시예 6) |
32.8 | 104 | 15.0a | 103 | 37.0 | 103 | 2.80 | 103 |
HSB1201 배량구 (실시예 7) |
34.5 | 110 | 15.9a | 109 | 40.0 | 110 | 2.98 | 110 |
배추의 최종 수확 후 생중량과 건물은 배추의 생중량은 무처리구(비교예 4)가 주당 293.4g으로 최소이며, HSB1201 배량구(실시예 7)는 369.8g로 최대였다. 생육조사와 마찬가지로 유기질 비료 처리에 의해 증가 되었으며, 생중량과 건물중이 대조구(비교예 5)에 비해 각각 2~10%, 2~12%의 증대효과를 보였다(표 15 참조).
처리구* | 생중량 | 건물중 | ||
g/주 | 지수 | g/주 | 지수 | |
무처리구 (비교예 4) |
293.4c** | 87 | 8.47b | 90 |
대조구 (비교예 5) |
335.8b | 100 | 9.43ab | 100 |
HSB1201 적량구 (실시예 6) |
345.9ab | 103 | 9.73ab | 103 |
HSB1201 배량구 (실시예 7) |
369.8a | 110 | 10.60a | 112 |
상기와 같은 결과로부터, 본 발명에 의한 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료를 처리함으로써, 배추 재배 후 토양은 초기 토양보다 모든 처리구에서 pH가 증가하였지만, 총질소, 유효인산 및 치환성양이온 등은 감소하는 경향을 보였다. 재배 실험 후 pH는 HSB1201 적량 및 배량구(실시예 6 및 실시예 7)가 대조구(비교예 5)보다 감소하였으며, 총질소와 유기물함량 등은 HSB1201 배량구(실시예 7)에서 증가하였다.
최종 수확 후 배추의 엽장과 엽폭은 HSB1201를 적량 및 배량으로 처리한 처리구(실시예 6 및 실시예 7)에서 대조구(비교예 5)보다 각각 2~10%, 2~9% 정도 증가하였으며, 엽수도 2~10% 정도 높은 결과를 보였다.
배추의 생중량은 무처리구(비교예 4)가 주당 293.4g으로 최소였으며, 대조구(비교예 5)는 335.8g, HSB1201 적량구(실시예 6)는 345.9g, HSB1201 배량구(실시예 7)는 369.8g을 나타냈으며, 기능성 미생물을 첨가한 친환경유기질비료를 처리한 처리구(실시예 6 및 실시예 7)가 대조구(비교예 5)보다 2~10% 정도 증가효과를 보였다. 또한 유용 미생물을 유효성분으로 포함하는 유기질 비료의 시비에 따른 상추 및 배추의 생육 피해는 발견되지 않았다.
상추와 배추의 재배실험결과 생육과 생중량은 HSB1201 적량 및 배량구(실시예 6 및 실시예 7)가 대조구(비교예 5)보다 증가되는 효과를 보였으며, HSB1201 를 유효성분으로 포함하는 유기질 비료의 배량 처리에 의해 상추 및 배추의 생육과 수량 증대에 최대효과를 나타낸 것으로 판단된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
<110> HYOSUNG ONB CO., LTD
<120> Organic fertilizer containing valuable microbes as effective
ingredient and its preparation method
<130> KP2311
<160> 1
<170> KopatentIn 2.0
<210> 1
<211> 967
<212> DNA
<213> Burkholderia sp. HSB1201 KCTC 12238BP
<400> 1
ggnnngtgac gnttatcgga ttactgggcg taagcgtgcg caggcggttt gctaagaccg 60
atgtgaaatc cccgggctca acctgggaac tgcattggtg actggcaggc tagagtatgg 120
cagagggggg tagaattcca cgtgtagcag tgaaatgcgt agagatgtgg aggaataccg 180
atggcgaagg cagccccctg ggccaatact gacgctcatg cacgaaagcg tggggagcaa 240
acaggattag ataccctggt agtccacgcc ctaaacgatg tcaactagtt gttggggatt 300
catttcctta gtaacgtagc taacgcgtga agttgaccgc ctggggagta cggtcgcaag 360
attaaaactc aaaggaattg acggggaccc gcacaagcgg tggatgatgt ggattaattc 420
gatgcaacgc gaaaaacctt acctaccctt gacatggtcg gaatcccgct gagaggtggg 480
agtgctcgaa agagaaccgg cgcacaggtg ctgcatggct gtcgtcagct cgtgtcgtga 540
gatgttgggt taagtcccgc aacgagcgca acccttgtcc ttagttgcta cgcaagagca 600
ctctaaggag actgccggtg acaaaccgga ggaaggtggg gatgacgtca agtcctcatg 660
gcccttatgg gtagggcttc acacgtcata caatggtcgg aacagagggt tgccaacccg 720
cgagggggag ctaatcccag aaaaccgatc gtagtccgga ttgcactctg caactcgagt 780
gcatgaagct ggaatcgcta gtaatcgcgg atcagcatgc cgcggtgaat acgttcccgg 840
gtcttgtaca caccgcccgt cacaccatgg gagtgggttt taccagaagt ggctagtcta 900
accgcaagag gacggtcacc acggtaggat tcatgactgg ggtgaagtcg tacagggtaa 960
ccgtaaa 967
Claims (8)
- 식물성 유박 100 중량부, 어박 5~50 중량부 및 미생물 배양체 0.1~20 중량부를 포함하는 유기질 비료 조성물에 있어서,
상기 미생물 배양체는 유효 미생물로 섬유소, 단백질 및 지질에 대한 분해능과 토양 중의 난용성 인산 가용화능이 있는 버크홀데리아속 HSB1201 (Burkholderia sp. HSB1201)(KCTC 12238BP)을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기질 비료 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 미생물 배양체는 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)를 1.0×106 ∼1.0×109 cfu/g 로 포함하는 고상 배양체인 것을 특징으로 하는 유기질 비료 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 고상 배양체는 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)를 제올라이트 60~90 중량% 및 영양성분 10~40 중량%로 이루어진 고체배지에 접종 및 배양시켜 얻은 것을 특징으로 하는 유기질 비료 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 식물성 유박은 피마자박, 채종박, 미강박, 대두박, 면실박, 카폭박, 코코아박, 야자박 및 자트로파박으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 유기질 비료 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제올라이트, 펄라이트 및 분말 질석으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된 담체를 조성물 전체 중량 중 0.5~20 중량%로 첨가하여 펠릿 성형시킨 것을 특징으로 하는 유기질 비료 조성물.
- (a) 버크홀데리아속 HSB1201(KCTC 12238BP)의 액체 배양액을 고체배지에 접종하고 배양시켜 1.0×106 ∼1.0×109 cfu/g 의 고상 배양체를 얻는 단계와;
(b) 식물성 유박 100 중량부에 상기 (a) 단계에서 얻은 고상 배양체 0.1∼20 중량부 및 어박 5∼50 중량부를 혼합하는 단계를 포함하는 제1항의 유기질비료의 제조방법. - 제6항에 있어서, 상기 고체배지는 제올라이트 60~90 중량% 및 영양성분 10~40 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기질비료의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 제올라이트, 펄라이트 및 분말 질석으로 구성된 군으로부터 하나 이상 선택된 담체를 조성물 전체 중량 중 0.5~20 중량%로 첨가하여 펠릿 성형시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기질비료의 제조방법.
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