KR101481767B1 - 당밀 발효 부산물을 이용한 토양개량용 미생물 제제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 당밀 발효 부산물을 미생물 배양 배지로 이용하여 미생물을 배양한 토양 개량용 미생물 제제에 관한 것으로, 배지는 당밀발효부산물 10~35중량%, 천연고분자 1~5중량%, 무기염 0.5~1.0중량% 및 나머지 양의 물로 이루어진 액상 배지이다.

Description

당밀 발효 부산물을 이용한 토양개량용 미생물 제제{Microorganism agent for soil improvement using condensed molasses solubles}

본 발명은 당밀 발효 부산물을 미생물 배양 배지로 이용하여 미생물을 배양한 토양 개량용 미생물 제제에 관한 것이다.

당밀 발효 부산물(condensed molasses solubles, CMS)은 원당이나 당밀에 유안을 첨가하여 발효시킨 후 균체를 분리하고 남은 폐기물을 다시 농축한 것으로, 질소 및 유기물을 다량 함유하고 있다.

당밀 발효 부산물은 복합 비료로 제조되어 토양처리용으로 사용되거나 화학비료 또는 사료제조 등의 원료로 이용되고 있다. 구체적인 예로, 한국 등록특허 제10-0427696호에는 각종 유기물, 당분, 단백질, 아미노산 등의 성분을 다량 함유한 액상 CMS에 코코피트 분쇄물을 5 중량% 이상 첨가하여 점도가 높은 액체 상태의 발효 부산물을 분말 형태로 전환하는 방법과 분말화된 CMS 제제를 유효 성분으로 하는 부산물, 유기질 또는 복합 비료, 토양 개선제 및 동물 사료에 대해 개시하고 있다. 또한 한국 등록특허 제10-0797914호에는 당류 발효 부산물을 이용하는 생물학적 완효성 액상 복합 비료 조성물에 대해 개시하고 있다. 또한 한국 등록특허 제10-1256567호에는 버섯폐배지와 CMS(condensed molasses soluble)를 혼합한 혼합물에 진균류를 접종한 후 발효하여 제조된 발효물을 유효성분으로 함유하는 가축용 사료 조성물에 대해 개시하고 있다.

그러나 CMS는 아직까지 많은 양이 폐기처리 되고 있는 실정이다.

한편, 당밀 발효 부산물은 질소 및 기타 무기영양분을 다량 포함하고 있으므로 비료로서 사용이 가능하지만, 전처리 없이 살포하면 당밀 발효 부산물에 잔류하는 당분이 토양 미생물에 의하여 빠르게 분해되면서 토양 산소가 부족해져 혐기성 상태를 유발하게 되고, 유해물질이 생산되어 식물에 해를 줄 수 있으므로, 사용시 주의해야 한다.

본 발명에서는 위의 문제를 해결하기 위해서, 미생물을 당밀 발효 부산물과 혼합하고 배양하여, 미생물을 포함하는 당밀 발효 부산물 기반 액비를 제공하고자 한다.

얻어진 액비는 토양에 관주 처리하여 미생물 비료로서 사용할 수 있다.

한편, 토양에서 활동하는 미생물의 종류 및 수는 토양의 통기성, 수분 함량, 유기물 함량, 온도, pH 등에 따라 달라지며, 토양에 서식하고 있는 미생물의 생육과 더불어 형성되는 균사체가 이들 토양 입자를 입단화시키는 중요한 결합체로 작용하고 있다. 토양 입단화는 점토와 유기물의 접착력에 의해서 영향을 받는데, 유기물 자체의 점착력보다는 미생물이 유기물을 분해하는 과정에서 발생하는 산물과 미생물체의 분비물에 의하여 영향을 받는 것이 크다.

따라서 본 발명은 토양 입단화 및 개량에 유용한 당밀 발효 부산물 기반 미생물 제제를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 당밀발효부산물, 천연고분자, 무기염 및 물로 이루어진 액상 배지에서 미생물을 배양하여 제조된 토양 개량용 미생물 제제를 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 액상 배지는 당밀발효부산물 10~35중량%, 천연고분자 1~5중량%, 무기염 0.5~1.0중량% 및 나머지 양의 물로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 천연고분자는 젤라틴, 유청단백 또는 대두단백인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 무기염은 부식산, 구연산칼륨 또는 구연산칼슘인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 미생물은 고초균, 유산균, 효모균, 광합성균 및 리소박터 안티바이오티커스(Lysobactor antibioticus)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 토양 개량용 미생물 제제의 미생물 농도는 1.0×10⁷ cfu/ml 이상 1.0×10⁹ cfu/ml 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 미생물 제제는 유용한 미생물을 액상 배지에서 직접 배양하므로, 저렴하게 배양하여 토양에 공급할 수 있는 장점이 있다.

또한 대부분 폐기되는 자재인 당밀 발효 부산물을 미생물 배양을 위한 배지로 활용하여, 자원 재활용 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 미생물 제제는 토양에 유용한 미생물을 관주만으로 용이하게 공급할 수 있어, 작물 재배에 편리하게 적용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 토양 개량 효과가 우수한 미생물을 공급할 수 있어, 시설재배지와 같은 염류 집적 토양에서도 작물 재배 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 당밀발효부산물을 이용한 토양개량용 미생물 제제에 관한 것이다.

많은 농업 토양에서 유박, 퇴비 등의 유기질 비료가 과다하게 사용되고 있으며, 양분 조성별 공급량과 식물의 흡수량이 불균형으로 되어, 연작장애 및 염류 집적 문제가 많이 발생하고 있는데, 특히 비가림이 되어 강우가 유입되지 않는 시설재배지의 경우 더욱 문제가 심각하다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 세균, 방선균, 사상균, 효모 및 조류 등을 이용한 다양한 미생물 제제를 활용하고 있는데, 이들 미생물은 토양 내의 염분 농도를 낮추거나 토양 내에 존재하는 유해균과 경쟁하여 병해의 발생을 억제하거나 미부식된 유기물을 부숙시키는 등 토양 조건을 양호하게 해 준다.

농업 부문에서 주로 이용하는 미생물의 주요 효능은 토양의 비옥도 향상, 항생물질을 분비하여 토양 병해 억제, 작물과 공생 관계를 이루면서 작물의 생육 촉진, 식물생장 조절 물질 분비, 유기성 자원의 분해 촉진, 유해성분 분해 및 불용화, 제초 활성 등이 있다(토양사전, 2002).

본 발명은 토양 개량에 대한 상술한 바와 같은 미생물의 효능을 충분히 활용하기 위해 적합한 배지에서 미생물을 배양한 제제로서, 당밀 발효 부산물, 천연고분자, 무기염 및 물로 이루어진 액상 배지에서 미생물을 배양하여 제조된다.

당밀 발효 부산물을 이용하여 미생물을 효과적으로 배양하기 위해서는 당밀 발효 부산물의 불균형한 성분을 조절하여야 한다. 이를 위해서는 1차적으로 당밀 발효 부산물을 적정 농도로 희석하는 것이 필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 미생물 배양용 배지는 물을 포함하는 액상 배지이며, 미생물의 최적 배양 조건을 제공하기 위해, 당밀 발효 부산물 10~35중량%, 천연고분자 1~5중량%, 무기염 0.5~1.0중량% 및 나머지 양의 물을 함유한다.

당밀 발효 부산물은 미생물 배양시 탄소원으로서 작용하게 된다. 당밀 발효 부산물의 성분 분석 결과, 미생물을 배양할 수 있는 유기물, 질소 및 기타 무기 영양분을 다량 함유하고 있는 것으로 나타났다.

당밀 발효 부산물에 다량 함유된 유기 탄소원과 질소는 미생물이 쉽게 이용할 수 있는 형태이므로, 미생물을 첨가하여 배양하면 당밀 발효 부산물의 영양 성분이 쉽게 분해되고, 이를 이용하여 미생물 개체수가 증가하여 토양에서 영양분을 서서히 방출하는 완효성 비료로서의 역할을 할 수 있게 된다. 즉, 당밀 발효 부산물의 무기 성분을 미네랄 형태로 미생물에 흡수시켜 안전하게 보존하였다가 식물 뿌리에 흡수시킬 수가 있으며, 토양 내의 토착 미생물의 활성을 높일 수 있다.

당밀 발효 부산물을 이용하여 미생물을 효과적으로 배양하기 위해서는 당밀 발효 부산물의 불균형 성분을 조절하여야 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 당밀 발효 부산물에 젤라틴, 대두단백, 유청단백 등의 질소원과 부식산 등의 무기 성분을 추가적으로 공급하여 미생물 배양을 위한 배지를 구성한다.

천연고분자는 미생물 배양시 질소원으로서 작용하며, 젤라틴, 유청단백 또는 대두단백이 사용될 수 있다. 젤라틴은 입자의 직경이 0.075mm보다 작은 200# 이하의 것이 액상 배지 내에 균일하게 분산될 수 있어 적합하다.

무기염은 부식산, 구연산칼륨 또는 구연산칼슘이 사용될 수 있으며, 부식산이 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 부식산은 유기물을 다량 함유하고 있으며, 나트륨, 칼륨 등의 무기염이 전기적으로 흡착되어 있으며, 용해도가 높기 때문에 미생물 배양에 필요한 무기염을 원활하게 공급해 줄 수 있다.

액상 배지에서 배양되는 미생물로는 고초균, 유산균, 효모균, 광합성균 및 리소박터 안티바이오티커스(Lysobactor antibioticus)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.

액상 배지에서, 물은 당밀 발효 부산물을 적정한 농도로 희석하고, 미생물을 배양한 후 토양에 용이하게 관주할 수 있게 한다. 당밀 발효 부산물에 함유된 고농도의 당분은 토양 미생물에 의하여 빠르게 분해되면서 토양 산소를 부족하게 할 수 있어, 당밀 발효 부산물의 농도를 낮추기 위해 물을 사용하여 희석하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 토양 개량용 미생물 제제의 미생물 농도는 1.0×10⁷ cfu/ml 이상 1.0×10⁹ cfu/ml 이하인 것이 바람직하다. 배양된 미생물의 농도가 1.0×10⁷ cfu/ml 미만인 경우 미생물 제제의 농도가 낮아 처리 효과가 좋지 않으며, 1.0×10⁹ cfu/ml를 초과하는 고농도로 배양하는 경우 배양액의 산소 농도를 증가시켜야 하는 등 제조 비용이 증가하게 되어 바람직하지 않다.

본 발명의 액상 배지에서 배양된 미생물 제제는 단독으로 시용하여도 좋으나, 미강, 규산칼슘 등의 다양한 미생물 담체와 혼합하여 시용하면, 미생물 제제 사용에 따른 토양 개량 효과를 더욱 높일 수 있다.

이하에서 본 발명을 실시예와 함께 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 제한되는 것은 아니며 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해 다양한 변형과 수정이 가능한 것은 물론이다.

분석방법

하기 실시예에서 평가된 pH, 전기전도도, 양이온치환용량, 전질소량, 유효인산량, 생육관찰은 '토양 및 식물체분석법(농진청, 2000)'에 따라서 분석하였다.

실시예 1: 미생물 제제의 제조

당밀 발효 부산물(금강바이오텍, 한국) 220g, 젤라틴((주)푸르네, 한국) 5g, 유청단백(신원무역상사, 미국) 10g, 대두단백(동우상사, 중국) 10g, 부식산(대신코퍼레이션, 한국) 5g을 고르게 혼합하여 용해시킨 후 나머지를 용수로 채워 1,000ml 액상 배지를 제조한 후 미생물액(KB바이오, 한국) 100ml를 고르게 혼합한 후 48시간 배양하였다. 사용된 미생물액(KB바이오, 한국) 조성은 고초균(Bacillus subtilis) 1.4×10⁸ cfu/ml, 유산균(Lactobacillus acidophilus) 1.2×10⁸ cfu/ml, 효모균(Saccharomyces cerevisiae) 1.2×10⁸ cfu/ml을 가진다.

배양 결과, 얻어진 미생물 제제의 미생물 농도는 8.4×10⁷ cfu/ml 였다.

실시예 2: 식물 생육 실험 및 미생물 제제 처리 토양의 이화학성 분석

1) 포지 조성 처리

시험구 크기: 이랑 폭 1m × 길이 5 × 3개(block)

2) 적용 작물: 배추

3) 처리 내용

토양시비는 배추 시설재배 비료공급기준을 적용하여 비료를 기비로 공급하였으며, 기비를 공급한 후 3일 경과 후부터 실시예 1의 미생물 제제를 100배, 200배, 300배, 400배 희석하여, 본엽이 3~4매 때부터 1주일 간격으로 5회 관주하였다.

미생물 제제를 관주 처리한 후, 토양을 채취하여 토양 미생물 수를 측정하였다.

대조구에 비하여 미생물 제제를 희석하여 관주한 시험구의 미생물수가 크게 증가하였으며, 실시예 1의 미생물 제제의 희석배수가 낮을수록 토양미생물 수가 높게 나타났다. 이는 미생물 제제의 미생물 배양 결과가 그대로 적용된 것을 보여준다.

미생물 제제 처리 토양의 이화학성 분석

미생물 제제를 3회 관주 처리한 후, 토양을 채취하여 이화학적 조성을 측정하였다.

미생물 제제 처리 후 토양의 질소, 유효 인산 및 각종 치환성 양이온의 함량이 증가하였는데, 토양에 처리한 미생물 제제의 희석 배수가 낮을수록 양분 함량이 크게 증가하였다. 이는 토양의 미생물 수가 증가하여 유기물을 부식화해서 토양 중 무기 양분이 증가한 것으로 판단할 수 있다.

생육 측정 결과

배추를 재배하는 기간 동안 주기적으로 미생물 제제를 희석하여 관주한 후 배추의 생육을 조사하였다.

엽장, 엽폭, 엽수 및 생체중은 미생물 제제를 희석하여 처리한 후 대조구에 비하여 증가한 것으로 나타났다. 미생물 제제의 희석배수가 낮을수록 생육량이 증가하였는데, 이는 미생물에 의해서 유기물에서 무기화된 양분이 재배 작물의 수량을 향상시킨 것으로 판단된다.

Claims (6)

1. 당밀발효부산물 10~35중량%; 젤라틴, 유청단백 또는 대두단백인 천연고분자 1~5중량%; 부식산, 구연산칼륨 또는 구연산칼슘인 무기염 0.5~1.0중량%; 및 나머지 양의 물로 이루어진 액상 배지에서 고초균, 유산균, 효모균, 광합성균 및 리소박터 안티바이오티커스(Lysobactor antibioticus)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 미생물을 배양하여 제조된 토양 개량용 미생물 제제.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 미생물 제제의 미생물 농도는 1.0×10⁷ cfu/ml 이상 1.0×10⁹ cfu/ml 이하인 것을 특징으로 하는 토양 개량용 미생물 제제.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제