KR101711124B1 - 토양 개선 효과를 갖는 식물 활력제 조성물 및 이를 이용한 토양 개선 및 식물 성장 촉진 방법 - Google Patents

토양 개선 효과를 갖는 식물 활력제 조성물 및 이를 이용한 토양 개선 및 식물 성장 촉진 방법 Download PDF

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Abstract

포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5)를 포함하는 식물활력제 조성물; 또는 포타슘 모노퍼설페이트 및 산화제를 포함하는 식물활력제 조성물로서, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 식물활력제용 조성물, 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 및 토양 pH 증가제가 개시된다. 또한, 상기 식물활력제 조성물을 이용한 식물 성장 촉진 방법이 개시된다.
상기 본 발명의 식물활력제 조성물을 이용하면 식물에 대해 유해하지 않고 식물 전체를 활성화시킬 뿐만 아니라 토양에 잔류하는 각종 염을 분해하여 전기전도도를 낮추어주고 토양 경도 개선, pH 증가 및 토양에 산소를 공급하여 식물 성장 촉진이나 수확량 향상 등의 식물 활력 증강으로 이어지는 효과를 발휘할 수 있다.

Description

토양 개선 효과를 갖는 식물 활력제 조성물 및 이를 이용한 토양 개선 및 식물 성장 촉진 방법{Plant-activating agent composition with soil improvement property and method of boosting growth of plant as well as improving soil property using the composition}
본 발명은 식물에 대해 유해하지 않고, 효율적으로 식물체의 활력을 향상시킬 수 있는, 토양 개선 효과를 갖는 식물활력제 조성물, 식물활력제용 조성물, 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 및 토양 pH 증가제, 및 이를 이용한 토양 개선 및 식물 성장 촉진 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 물에 용이하게 용해시켜 식물활력능을 발현시키는 분말형 식물활력제 및 이를 함유하는 분말형 식물활력제 조성물 및 이를 이용한 식물 성장 촉진 방법에 관한 것이다. 이하, 본 발명에서 식물활력제 또는 식물활력제 조성물은 식물 전체를 활성화시킬 뿐 아니라 토양에 잔류하는 각종 염을 분해하여 전기전도도를 낮추어주고 토양 경도 개선, pH 증가 및 토양에 산소를 공급하여 식물 성장 촉진이나 수확량 향상 등의 식물 활력 증강으로 이어지는 효과를 발휘하는 제제 또는 조성물을 의미한다.
식물이 태양에서 발산하는 광 에너지를 가지고 공기에 함유되어 있는 탄산가스로 탄수화물을 합성하는 것을 광합성(photosynthesis) 또는 탄소동화작용이라 한다. 탄소동화작용의 반대 개념으로 산소를 흡수하여 탄수화물을 물과 탄산가스로 분해하는 작용을 호흡(respiration)이라 한다.
광합성은 탄소동화작용으로 탄수화물을 합성하고 이는 식물체를 구성할 뿐 아니라 호흡작용을 할 수 있는 기질로 사용되며 호흡작용에서 얻어지는 에너지는 생명활동을 가능하게 한다.
광합성은 식물체의 수량증대를 위해 이에 도움이 되는 광합성 보조제 등이 다양하게 개발되어 사용되고 있으며 그 대표적인 것으로 티타늄옥사이드(TiO2), ALA(β-aminolevulinic acid) 등이 있다. 이러한 광합성 촉진제를 사용하여 엽록체 양을 증가시켜 광합성 작용을 최대한 이끌어 내고 있다.
한편 호흡은 식물체의 생리활동과 생장을 가능하게 하는 생리작용으로서 지나치게 억제할 경우 생장을 지연시키게 된다.
탄수화물(포도당)이 호흡의 기질로 사용될 때 다음과 같은 간단한 화학식으로 나타낼 수 있다.
C6H12O6 + 6O2 ---> 6CO2 + 6H2O + 에너지
이 때 얻어지는 에너지는 탄수화물(포도당) 1mol에서 약 686Kcal이며, 이 에너지는 작물 내에 화학에너지의 형태로 전환된 후 생장 및 이온의 축적과 같은 필수적인 과정에 사용된다. 대기 중 산소 농도에 따라 식물의 호흡속도가 변화하며 산소 농도가 21%부터 감소하는 것에 비례하여 호흡속도도 점차 감소하며 산소농도가 5~10%에 이르면 크게 감소한다. 반대로 산소농도가 21%를 넘어 산소 과다가 될 경우 호흡속도가 일시 증가하나 계속되지 않으며 90%에 이르면 급속히 감퇴하고 100%에서는 작물이 고사하게 된다. 산소가 과잉상태인 때에는 원형질의 기능이나 효소의 작용에 해로운 것으로 생각된다. 이와 같이 대기 중의 산소농도인 21%는 작물이 호흡하는데 가장 알맞은 농도로 되어있기 때문에 대기 중의 산소농도는 작물의 재배상 별로 문제를 제기하지 않는다.
한편 토양 내에도 산소가 함유되어 있으나 오랜 기간 동안 연작 및 과도한 화학비료 사용으로 인해 토양이 경화되어 토양 내 공극이 막혀 대기와 토양 사이에 공기의 교환이 어려워지고 있다. 토양의 공극이 막힐 경우 집적된 퇴비 등 각종 영양물질이 호기성 미생물에 의해 분해되지 못하고 오히려 혐기 상태가 조성되어 혐기성 미생물에 의해 암모니아, 메탄가스 등 각종 유해 가스가 발생되어 식물 성장에 악영향을 미치고 있다.
산소량이 부족하면 탄수화물 대사에 난조를 일으킨다. 즉, 당류의 산화분해가 저하되며 발효작용(fermentation)이 일어나서 에틸알콜이 발생하게 되어 식물의 성장에 치명적인 장애를 일으키게 되어 수확량은 감소한다. 식물은 뿌리로부터 양분과 수분만 흡수하는 것이 아니라 산소도 흡수하여 호흡한다. 뿌리의 호흡은 주로 뿌리의 생장과 양분흡수에 이용되는데 뿌리에서 흡수된 산소는 토양 공극을 통한 공기 중의 산소와 물에 녹아있는 용존산소를 흡수한 것이다. 용존산소는 식물의 양분흡수를 위한 에너지의 원동력으로 사용되며 작물의 재배관리에 있어서 중요한 인자 중의 하나이다. 용존산소가 부족할 때에는 뿌리의 신장, 능동적 또는 선택적인 양분흡수로 특히 인산, 칼륨, 망간 등의 흡수가 적어지고 에틸렌의 생성이 많아져서 뿌리가 고사하게 된다.
또한 곁뿌리 발생이 억제되는 등 뿌리에 피해가 나타나며 시토기닌과 같은 식물호르몬의 합성 등 뿌리의 여러 가지 기능이 저하되어 식물의 생장이 저해된다.
용존산소의 농도를 높이기 위한 다양한 방법이 개발되었는데 대한민국 공개특허 2003-0069973에서는 과산화수소를 이용하여 식물의 소독 및 용존 산소를 공급하는 방법을 개시하였으나 과산화수소수의 경우 과량으로 사용할 경우 토양에 함유된 철 성분과 반응하여 펜톤 산화 반응을 유도한다. 펜톤 산화 반응이 일어날 경우 발열반응이 수반되며 토양이 오히려 경화되는 부작용이 발생되어 토양의 공기 순환을 방해하는 결과를 가져온다.
대한민국 공개특허 2002-0079079의 경우 산소부족 현상을 해결하기 위해 고체분말형 산소발생제 및 촉진제를 이용하여 식물과 토양에 산소를 공급하는 방식을 개시하였다. 이 방법을 본 고체형 산소발생제, 고체형 촉진제 및 지지제로 구성되어 있으며, 일정량의 산소발생제와 지지제에 담지 된 촉진제를 물에 첨가하여 용해시키면 고농도의 용존산소가 생성되어 지속성을 갖도록 구성되어 있다.
고체형 산소발생재료는 유기재료와 무기재료로 나누어지며 유기재료로서는 유기과산화물 중에서 케톤 퍼옥사이드류, 디아실 퍼옥시드, 하이드로 퍼옥시드류 중 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 구성되어 있고 무기재료로서는 촉매의 첨가 또는 가열에 의해 산소를 발생시킬 수 있는 무기염인 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과염소산칼륨, 과황산칼륨, 염소산칼륨, 아염소산나트륨 수화물 중 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 구성되어 있다.
고체형 산소발생 촉진제로서는 요오드화합물인 요오드화칼륨(KI) 또는 요드화나트륨(NaI)중 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물로 구성되어 있다.
또한 이러한 산소발생 촉진제를 담지시켜주는 지지체로서는 표면개질 실리카가 필요하고 표면개질 실리카는 다공성 실리카와 3-아미노프로필 트리에틸실란을 반응시켜 얻는 등 복잡한 공정을 통하여 완성된 제품을 얻을 수 있으며 산소발생제와 촉진제는 섞어놓을 수 없으며, 사용할 때 물에 첨가하여 사용해야하는 번거로움이 있다.
또한 대한민국 특허 10-1209872에서는 잔디에 특정하여 잔디가 심어진 표토에 잔디의 죽은 잎이 지속적으로 쌓여 다져진 상태로 표토의 일부가 검게 썩게 되거나, 잔디가 심어진 표토 표면에 대한 통기성이 확보되지 못하여 혐기성 세균이 번식하여 표토의 일부가 검게 썩게 되거나 표토가 지나치게 습한 상태로 놓여 NO3 -가 NO2 -, Fe3 +가 Fe2 + 또는 SO4 2 -가 H2S로 변형되어 표토에 대한 독성을 가져 표토가 썩게 되어 블랙 레이어(black layer)가 생성되는 문제가 있어 이를 해결하기 위해 산소발생제로 CaO2 또는 BaO2 중 1종 이상의 것을 사용하여 이 문제를 해결하고자 하였다.
그러나 CaO2와 BaO2는 물에 대한 용해도가 매우 낮고 이 때문에 산소발생량이 극히 제한적으로 발생하여 충분한 산소공급 효과를 기대할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 식물에 산소를 공급하고자 개발된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고체형 산소발생제, 고체형 촉진제 및 지지제로 복잡하게 구성되지 않으면서 보다 효율적으로 산소를 공급할 수 있는 식물활력제 조성물, 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 및 토양 pH 증가제를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 식물활력제 조성물 등을 사용하는 식물 성장 촉진 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은,
포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5)를 포함하는 식물활력제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 식물활력제 조성물은 산화제를 더 포함하고, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 산화제는 과산화칼슘(CaO2), 이산화칼륨(KO2), 과산화칼륨(K2O2), 마그네슘퍼옥사이드(MgO2), 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 과탄산나트륨(2Na2CO3·3H2O2), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 과염소산 (HClO4), 차아염소산(HClO), 과망간산(HMnO4), 크롬산(H2CrO4), 차아염소산나트륨 (NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)2), 퍼설페이트류, 전술한 화합물들의 염, 산화망간(Ⅶ)(Mn2O7), 이산화납(PbO2), 이산화망간(MnO2), 산화제2구리(CuO), 염화제2철 (FeCl3), 할로겐화물 또는 이들중 적어도 2종의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 식물활력제용 조성물은 촉매를 더 포함하고, 상기 촉매는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 50 중량부의 비율로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 촉매는 상기 포타슘 모노퍼설페이트과 반응하여 황산염 음이온 라디칼(ㆍSO4 -)을 형성할 수 있는 금속, 금속 산화물, 금속 염 또는 금속 화합물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 촉매는 철, 구리, 망간, 코발트, 니켈, 이들 전이금속의 염, 산화물, 및 수산화물에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5)는 삼중염(triple salt)의 형태로 포함된 것으로서,
상기 삼중염은 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5) 5 내지 70 중량%, 포타슘 하이드로젠설페이트(KHSO4) 5 내지 30 중량% 및 포타슘 설페이트 (K2SO4) 5 내지 40 중량%를 포함하는 혼합물의 형태일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 식물활력제용 조성물이 고체 상태 또는 수용액 상태일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 식물활력제용 조성물이 수용액 상태인 경우, 상기 조성물의 농도는 0.001 내지 50 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 식물활력제용 조성물은 토양 1㎡에 대하여 0.0001g~50㎏/㎡의 범위로 사용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면은, 상기 본 발명의 일 측면에 따른 식물활력제용 조성물을 작물에 용액상태로 살포, 관주 살포, 또는 고체상태로 살포하는 것을 특징으로 하는 식물 성장 촉진 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 식물활력제용 조성물은 토양에 산소 공급, 토양 염류 농도 저하, 토양 경도 저하, 토양 전기전도도 감소 및 토양 pH 증가 중에서 선택된 적어도 하나의 작용을 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 식물 성장 촉진, 과실 당도 증가, 식물 수확량 증가, 과실 크기 증가, 및 식물 뿌리 성장 촉진 중에서 선택된 적어도 하나의 효과를 발휘할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 다른 측면에 따른 식물 성장 촉진 방법은 예를 들면 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다: 예를 들면, 물 20L에 대해 식물활력제 조성물을 0.001중량% ~ 50중량%의 농도가 되도록 물에 용해하는 단계; 식물활력제 조성물을 용해한 용액을 식물체에 살포하거나 관주 시설을 이용해 토양 1㎡에 대하여 PMPS 기준으로 PMPS 양이 0.0001 ~ 50㎏/㎡의 범위에서 공급하는 단계; 및 산소공급제 조성물을 용액으로 만들지 않고 분말상태 그대로 토양 및 작물에 살포하여 토양 및 식물체에 산소를 공급하고 토양에 누적된 각종 염을 제거하는 단계.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면은, 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5)를 포함하는 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 또는 토양 pH 증가제를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 또는 토양 pH 증가제는 산화제를 더 포함하고, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함될 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 포타슘 모노퍼설페이트를 포함하는 식물활력제 조성물, 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 또는 토양 pH 증가제는 고체형 산소발생제, 고체형 촉진제 및 지지제로 복잡하게 구성되지 않으면서 보다 효율적으로 산소를 공급할 수 있고, 과산화수소와 달리 토양경화도 발생하지 않으면서 식물체에 악영향을 미치지 않는 또한 토양에 공급될 경우 토양에 함유된 각종 염을 제거하여 토양의 전기전도도를 낮춰주고 토양경화 개선, 토양 pH 개선 등의 기존에 개발되지 않은 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 포타슘 모노퍼설페이트를 유효성분으로 포함하는 식물활력제 조성물, 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 또는 토양 pH 증가제를 사용하면 식물의 절간 길이 및 잎사귀 크기가 증가하는 상승효과를 얻을 수 있고 수확량 증대, 과실 크기 증가, 당도 증가, 보관기간 증가, 및 식감 향상 등의 우수한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 식물 성장 촉진 방법은 산소가 결핍된 토양에 산소를 공급하여 식물체가 영양성분을 원활히 흡수하게 할 뿐만 아니라 식물체에 활력을 부여하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 딱딱해진 토양에 공극을 형성하여 토양과 대기 사이에 공기 순환이 원활히 이루어질 수 있게 하고 농약 및 화학비료 사용으로 인해 토양에 집적된 염을 분해하여 전기전도도를 낮춰주어 염류집적을 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 또한 부가적으로 토양의 경도를 낮추어 주어 뿌리가 원활히 성장할 수 있게 하고 토양 pH를 상승시켜 산성토양의 문제를 해결할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 식물활력제 조성물, 토양 전기전도도 감소제, 토양 경도 감소제, 또는 토양 pH 증가제(이하, '식물활력제 조성물') 및 이를 이용한 식물 성장 촉진 방법에 대하여 더 상세히 설명한다.
본 발명자는 상기와 같이 기존 산소발생제가 나타내는 문제점을 해결하기 위하여 포타슘 모노퍼설페이트와 일정량의 산화제 및 촉매를 포함하는 식물활력제 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
즉 본 발명에 따른 식물활력제 조성물은 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5)를 포함하는 식물활력제 조성물이다. 상기 식물활력제 조성물은 산화제를 더 포함할 수 있고, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 식물활력제 조성물은 반응성을 증가시키기 위하여 촉매를 더 포함할 수 있고, 상기 촉매는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 50 중량부의 비율로 포함될 수 있다.
여기에서 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5, 이하, PMPS)는 삼중염(triple salt)라는 관용명으로 불리는 화합물의 주성분이며, 상기 삼중염은 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5) 5 내지 70 중량%, 포타슘 하이드로젠설페이트(KHSO4) 5 내지 30 중량% 및 포타슘 설페이트 (K2SO4) 5 내지 40 중량%를 포함하는 혼합물의 형태일 수 있다.
본 발명에 의하면 PMPS 단독 또는 PMPS와 각종 산화제 및 촉매를 사용하여 상기 PMPS의 소모량을 감소시키면서도 PMPS로부터 발생된 산소가 토양 및 식물에 효율적으로 공급할 수 있게 하였다.
따라서 본 발명은 산소가 결핍된 토양 및 식물에 효율적으로 산소를 공급할 뿐 아니라 농약, 화학비료 등에 의해 토양에 축적된 각종 염을 분해, 제거할 수 있는 식물활력제 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 다른 측면에 따른 식물 성장 촉진 방법은 식물체에 산소를 공급하고 토양에 축적된 각종 염을 분해해 전기전도도를 낮추어 주고 토양경도 개선 및 산성토양의 pH를 개선할 수 있다. 구체적으로 상기 촉진 방법은 본 발명의 일 측면에 따른 식물활력제용 조성물을 작물에 살포하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 식물 성장 촉진 방법은 예를 들면 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다: 예를 들면, 물 20L에 대해 식물활력제 조성물을 0.001중량% ~ 50중량%의 농도가 되도록 물에 용해하는 단계; 식물활력제 조성물을 용해한 용액을 식물체에 살포하거나 관주 시설을 이용해 토양 1㎡에 대하여 PMPS 기준으로 PMPS 양이 0.0001 ~ 50㎏/㎡의 범위에서 공급하는 단계; 및 산소공급제 조성물을 용액으로 만들지 않고 분말상태 그대로 토양 및 작물에 살포하여 토양 및 식물체에 산소를 공급하고 토양에 누적된 각종 염을 제거하는 단계.
이하, 본 발명을 더 상세히 설명한다.
본 발명은 PMPS 단독 및 PMPS와 각종 산화제 및 촉매를 일정량 포함하여 구성된다.
상기 PMPS와 함께 혼합되어 사용되는 산화제의 구체적인 예는 다음을 포함할 수 있다.
1) 과산화물 또는 그 유도체: 과산화칼슘(CaO2), 칼륨이산화물(KO2), 과산화칼륨(K2O2), 마그네슘퍼옥사이드(MgO2), 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 오존(O3), 과산화수소(H2O2), 과탄산나트륨(2Na2CO3·3H2O2) 등이 그 예이다.
2) 산소산 및 그 염: 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 과염소산 (HClO4), 차아염소산(HClO), 과망간산(HMnO4), 크롬산(H2CrO4), 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산칼슘(Ca(OCl)2), 과황산 나트륨(Na2S2O8), 과황산 칼륨(K2S2O8)과 같은 퍼설페이트류, 전술한 화합물들의 염, 산화망간(Ⅶ)(Mn2O7) 등이 그 예이다.
3) 고산화수 화합물: 이산화납(PbO2), 이산화망간(MnO2), 산화제2구리 (CuO), 염화제2철 (FeCl3) 등이 그 예이다.
4) 할로겐화물: 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 등이 그 예이다.
상기 산화제는 PMPS 100 중량부를 기준으로 0.0001~90 중량부의 비율로 혼합하여 사용하는데 바람직하게는 0.1~50 중량부의 비유로 포함되는 것이 좋다. 상기 산화제가 0.0001 중량부 미만으로 포함된 PMPS는 토양에 주입하거나 살포하였을 경우 산소발생능력을 상승시키는 효과가 미미하며, 90중량부를 초과하여 과량으로 투입될 경우 경제적 실익이 저하될 뿐 아니라 오염원으로 작용할 수도 있다.
상기 PMPS를 단독 또는 산화제와 혼합한 것을 수용액으로 사용할 경우 수용액의 농도는 0.001~50 중량% 농도로 토양에 적용하며 바람직하게는 0.1~30 중량% 범위의 농도의 수용액으로 사용하는 것이 바람직하며 토양 1㎡에 대하여 PMPS 기준으로 PMPS 양이 0.0001~50㎏/㎡의 범위에서 공급되도록 사용하는 것이 바람직하다.
토양 중에는 화학비료 사용과 한 장소에서 다년간 연작을 하여 많은 양의 다양한 형태의 금속 또는 금속염이 포함되어 있으며 PMPS는 토양 중에 천연적으로 포함되는 금속 또는 금속염 등과 반응하여 ㆍSO4 - 과황산 음이온 라디칼을 발생시키는 산화력에 의하여 토양속에 포함된 각종 염을 분해한다.
필요에 따라 금속 촉매를 부가할 수 있다. 즉, 상기한 금속 촉매로서는 PMPS와 반응하여 황산염 음이온 라디칼(ㆍSO4 -)을 생성할 수 있는 금속 화합물이면 모두 사용 가능하며, 특히 경제적인 측면에서 금속 또는 철화합물을 들 수 있는데, 금속 촉매의 형태는 특별히 한정하는 것은 아니나 입상 또는 분말상 금속촉매를 사용하는 것이 좋다.
상기 촉매는 상기 포타슘 모노퍼설페이트과 반응하여 황산염 음이온 라디칼(ㆍSO4 -)을 형성할 수 있는 금속, 금속 산화물, 금속 염 또는 금속 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 촉매는 철, 구리, 망간, 코발트, 니켈, 이들 전이금속의 염, 산화물, 및 수산화물에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 금속 철, 산화 제1철, 산화 제2철, 마그네타이트 등의 철산화물, 수산화 제1철, 수산화 제2철, 황산철(Ⅰ) 및 (Ⅱ), 염화철(Ⅰ) 및 (Ⅱ) 등의 다양한 철 화합물을 사용할 수 있으며, 구리, 망간, 구리, 니켈 등과 같은 전이금속 또는 그 염, 산화물, 수산화물 등도 사용할 수가 있다.
이러한 촉매로서의 상기한 금속 화합물 등은 PMPS l00 중량부를 기준으로 0.0001~50 중량부의 비율로 사용할 수 있으며 바람직하게는 0.001 ~ 30 중량부의 비율로 촉매를 사용하는 것이 좋다.
본 발명은 PMPS 단독 또는 PMPS와 각종 산화제 및 촉매를 일정량 포함하는 식물활력제 조성물을 제공하며, 상기 조성물 중 PMPS의 산화에 의하여 토양에 함유된 각종 염류 등의 물질을 분해할 수 있고, PMPS와 각종 산화제 및 촉매를 사용함으로써 상기 PMPS의 사용량을 줄이면서도 각종 산화제 및 촉매의 PMPS와의 상승효과로 인해 이를 산소가 부족한 토양, 각종 영양염류가 축적된 토양에 적용하여 광범위하게 토양을 저비용으로 개선할 수 있도록 한 개선된 식물활력제 조성물에 관한 것이다.
즉 본 발명은 산소가 부족하고 무기염으로 오염된 토양을 복원할 수 있는 조성물로서 PMPS 단독 또는 PMPS와 각종 산화제 및 촉매를 일정범위로 포함된 산소공급제 조성물을 제공하는데, 본 발명의 산소공급제 조성물을 산소가 부족하고 각종 염이 축적된 토양에 본 조성물을 물에 용해하여 살포하거나 관주 방식 또는 분말상태 그대로 토양에 공급하여 토양에 부족한 산소를 원활히 공급하여 식물체에 활력을 부여하며 산소가 부족하여 혐기성균이 활성화 된 상태를 호기 상태로 전환하여 각종 영양물질을 식물이 흡수하기 좋은 상태로 호기성균이 분해하여 공급하기 좋은 상태로 토양 상태를 유지하게 한다. 또한 무분별한 화학비료의 사용으로 인한 토양내에 축적된 각종 염류들을 분해하여 전기전도도를 낮추어 주며 산성화된 토양의 pH를 중성내지 약알칼리화를 시켜 토양의 상태를 작물 재배에 가장 적합한 상태로 회복시켜줄 수 있고 경화된 토양의 경도를 낮추어 주는 효과가 있다.
이러한 본 발명의 산소공급제 조성물을 사용하여 산소가 부족하고 각종 염이 축적된 토양을 개선하고 식물체에 활력을 부여하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
즉, 1) PMPS 단독 또는 산화제가 PMPS 100 중량부에 대하여 0.0001~90 중량부의 비율로 혼합된, 바람직하게는 0.1~50 중량부의 비율로 포함된 혼합물을 0.001~50 중량% 농도, 바람직하게는 0.1~30 중량% 범위의 농도가 되도록 용매에 용해하는 단계
2) 상기 산소공급제 조성물을 대상 토양에 관주로 주입하거나, 식물체 및 토양에 살포하는 단계 또는 산소공급제 조성물을 분말상태 그대로 토양에 살포하는 단계 포함하여 이루어지는데 이 때, 산소공급제 조성물 용액 사용량은 토양 종류와 상태에 따라서 일부 달라질 수 있지만 일반적으로 토양 1㎡에 대하여 PMPS 기준으로 PMPS 양이 0.0001~50㎏/㎡의 범위에서 적용할 수 있으며 바람직하게는 0.01~10㎏/㎡를 사용하는데 사용량이 상기 범위보다 적으면 충분한 산소공급 효과를 기대할 수 없으며, 주입량이 상기 범위보다 과도하게 많으면 경제적으로 문제가 있다.
본 발명의 산소공급제 조성물을 사용할 경우 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.
즉, 산소가 부족한 토양에 산소를 공급하여 영양물질의 분해를 활발히 하여 식물에 영양물질을 원활히 공급할 수 있을 뿐만 아니라 식물체에 산소를 공급하여 식물에 활력을 부여할 뿐만 아니라 각종 염류로 오염된 토양의 염류를 분해하여 전기전도도를 낮추어 주고 토양의 pH를 산성에서 중성 또는 약알카리로 전환시켜 식물체가 성장하기에 최적의 토양상태를 만들어 주며 토양경화 현상을 개선시켜 주어 기존 발명에서 제시된 적이 없는 장점을 제시할 수 있다.
또한 토양에 산소를 공급하는 과정에서 PMPS 및 PMPS의 조성물을 고체 방식으로 뿌려주거나 수용액 상태로 뿌려주는 방식, 관주에 의해 공급하는 방식을 사용함으로써 토양을 최적상태로 수복할 수 있다.
그리고 본 발명의 오염토양 복원용 조성물의 독성은 PMPS 의 경우 LD50 Oral: 2000 mg/kg (rat), LD50 Dermal: >11,000 mg/kg (rabbit)으로 과산화수소수의 독성 LD50 Oral: 1,193 mg/kg (rat), LD50 Dermal: 2,000 mg/kg (rabbit) 보다 훨씬 독성이 적으며 이로 인해 토양 미생물에 끼치는 영향도 적다. 그러므로 PMPS 및 PMPS의 조성물을 사용할 경우 일차적으로 토양에 산소를 공급하여 누적된 유기물이 호기성 미생물에 의해 분해되는 것을 촉진하고 식물체에 산소를 공급하여 식물체에 활력을 부여하고, 이차적으로 토양에 함유된 각종 염류를 분해하여 전기전도도를 낮추어 주어 토양 삼투압을 낮춤으로써 식물체가 성장하기에 적합한 토양을 제공하며 부가적으로 토양 pH 개선, 토양 경화 완화 효과를 제공한다.
또한 PMPS의 최종 산물은 칼륨비료의 원료인 K2SO4이므로 화학적인 복원 후 식물생장에도 도움을 줄 수 있는 장점을 갖는다.
이하 실시예에 의거하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명에 따른 PMPS 및 과탄산나트륨(sodium percarbonate, 2Na2CO3ㆍ3H2O2: 이하 'SPC')를 포함하는 수성 조성물의 토양에 산소공급으로 인한 식물 성장 촉진제로서의 효과를 알아보기 위하여 PMPS 및 SPC(2Na2CO3.3H2O2)의 농도를 변화시키면서 오이, 참외, 풋호박, 고추, 토마토 및 양잔디를 대상으로 식물 성장 촉진, 당도 증가, 수확량 증가, 과의 크기 증가, 뿌리 성장 촉진 등의 효과를 다음과 같이 조사하였다.
실시예 1~6: 풋호박에 대한 성장 촉진효과
(1) PMPS의 관주 공급으로 인한 성장 촉진 효과
풋호박(품종명: 농우)을 대상으로 PMPS의 농도를 달리하여 성장촉진 효과를 관찰하고 최적의 PMPS 농도를 산출한 후 최적의 PMPS 농도에 촉매인 SPC(2Na2CO3ㆍ3H2O2)를 첨가하고 PMPS의 중량을 기준으로 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 성장속도를 비교하였다. 풋호박은 비닐하우스에 정식 후 각 실험 조건별로 관주시설을 이용하여 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)씩 12개 하우스를 선정하여 10일 간격으로 2회에 걸쳐 PMPS 단독 및 PMPS와 SPC 혼합 용액을 공급하였고 20일 경과 시점까지 PMPS 용액을 각 실험군에 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위의 비율로 각 조건의 하우스에 관주로 공급하였다. 20일 경과 시점에서 풋호박의 절간 길이 및 잎의 크기를 측정하기 위해 서로 다른 조건으로 처리된 풋호박 각각 5개체를 각 하우스의 동일 위치에서 선정하여 그 평균을 산출하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다. 절간길이 및 잎의 크기는 풋호박 넝쿨 끝에서 5번째 절간에서 측정하였다.
　 처리농도(g/㎡) 처리결과(㎝)
PMPS SPC
(2Na2CO3.3H2O2)		 절간 길이 잎의 크기
비교예 1 0 0 20.4 27.2
실시예 1 0.1 0 21.3 27.8
0.3 0 25.4 30.5
0.5 0 28.9 34.1
1.0 0 29.2 34.7
3.0 0 29.4 34.9
실시예 2 0.5 0.0001(0.02%) 29.2 34.4
0.5 0.001(0.2%) 29.5 34.6
0.5 0.003(0.6%) 30.1 35.2
0.5 0.005(1%) 31.2 36.1
0.5 0.01(2%) 31.4 36.3
0.5 0.05(10%) 31.9 36.6
표 1을 참조하면, 무처리구(비교예 1)와 비교할 때, PMPS 만으로 처리한 실시예 1의 경우, PMPS의 농도에 따라 그 성장 촉진 효과가 차이가 났으며 토양에 대해 0.5중량%/㎡로 처리하였을 경우 절간길이가 약 41.66%, 잎의 크기의 경우 25.36%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위에서 실험해 본 결과 0.5중량%/㎡를 처리하였을 경우 비용을 고려하였을 경우 최상의 농도임을 알 수 있었다.
또한 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈고 비용대 효과를 고려하였을 때 PMPS 대비 SPC의 최적 농도는 1중량%임을 알 수 있었다.
(2) PMPS 의 살포처리에 의한 성장 촉진 효과
풋호박(품종명: 농우)을 대상으로 PMPS의 농도를 달리하여 성장촉진 효과를 관찰하고 최적의 PMPS 농도를 산출한 후 최적의 PMPS 농도에 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 성장속도를 비교하였다. 풋호박은 비닐하우스에 정식 후 각 실험 조건별로 살포시설을 이용하여 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)씩 12개 하우스를 선정하여 10일 간격으로 2회에 걸쳐 PMPS단독 및 PMPS와 SPC 혼합 용액을 공급하였고 20일 경과 시점까지 PMPS 용액을 각 실험군에 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위의 비율로 각 조건의 하우스에 살포 공급하였다. 20일 경과 시점에서 풋호박의 절간 길이 및 잎의 크기, 과의 개수, 및 과의 크기를 측정하기 위해 서로 다른 조건으로 처리된 풋호박 각각 5개체를 각 하우스의 동일 위치에서 선정하여 그 평균을 산출하였다. 그 결과를 표 2, 표 3에 나타냈다. 절간길이 및 잎의 크기는 풋호박 넝쿨 끝에서 5번째 절간에서 측정하였다. 또한 보관 기간은 상온(25℃)에서 보관한 것으로 관능검사에 의해 상품성 유무를 판단하여 결정하였다.
　 처리농도(g/㎡) 처리결과(㎝)
PMPS SPC
(2Na2CO3.3H2O2)		 절간 길이
(cm)		 잎의 크기
(cm)
비교예 2 0 0 20.4 27.2
실시예 3 0.1 0 21.3 28.8
0.3 0 23.2 30.5
0.5 0 25.4 32.5
1.0 0 25.9 32.7
3.0 0 26.3 33.2
실시예 4 0.5 0.0001(0.02%) 25.5 32.5
0.5 0.001(0.2%) 26.1 32.9
0.5 0.003(0.6%) 26.7 33.5
0.5 0.005(1%) 27.5 34.1
0.5 0.01(2%) 27.7 34.3
0.5 0.05(10%) 28.0 34.4
　 처리농도(g/㎡) 처리결과(㎝)
PMPS SPC
(2Na2CO3.3H2O2)		 과의 개수
(개)		 과의 크기
(㎝)		 보관기간
(일)
비교예 3 0 0 11 9 3
실시예 5 0.1 0 12 10.4 6
0.3 0 14 11.3 7
0.5 0 16 13.6 7
1.0 0 16 14.0 7
3.0 0 16 14.3 7
실시예 6 0.5 0.0001(0.02%) 16 13.8 7
0.5 0.001(0.2%) 16 15.2 7
0.5 0.003(0.6%) 17 15.8 8
0.5 0.005(1%) 17 16.4 8
0.5 0.01(2%) 17 16.6 8
0.5 0.05(10%) 17 16.8 8
표 2 및 3을 참조하면, 무처리구(비교예 2)와 비교할 때, PMPS 만으로 처리한 실시예 3의 경우, PMPS의 농도에 따라 그 성장 촉진 효과가 차이가 났으며 토양에 대해 0.5중량%/㎡로 살포 처리하였을때 절간 길이의 경우 약 24.5%, 잎의 크기는 19.48%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위에서 실험해 본 결과 0.5중량%/㎡를 처리하였을 경우 비용을 고려하였을 경우 최상의 농도임을 알 수 있었다.
또한 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈고 비용대 효과를 고려하였을 때 PMPS 대비 SPC의 최적 농도는 1중량%임을 알 수 있었다.
과의 크기와 개수 및 보관기간에 있어서도 역시 실시예 5 내지 6의 경우가 무처리구인 비교예 3과 비교하였을 때 무처리구 대비 월등한 결과를 얻을 수 있었다.
풋호박에 대하여 PMPS를 관주와 살포방식으로 공급한 결과 표1 및 표2에서 나타난 바와 같이 두 경우 모두 성장촉진 효과가 있지만 관주의 경우가 살포 공급에 비해 더 우세한 결과를 가져왔다.
실시예 7~12: 참외에 대한 성장 촉진 효과
(1) PMPS 의 관주 공급으로 인한 성장 촉진 효과
참외(품종명: 오복)을 대상으로 PMPS의 농도를 달리하여 성장촉진 효과를 관찰하고 최적의 PMPS 농도를 산출한 후 최적의 PMPS 농도에 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 성장속도를 비교하였다.
참외는 비닐하우스에 정식 후 각 실험 조건별로 관주시설을 이용하여 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)씩 12개 하우스를 선정하여 10일 간격으로 3회에 걸쳐 PMPS단독 및 PMPS와 SPC 혼합 용액을 공급하였고 30일 경과 시점까지 PMPS 용액을 각 실험군에 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위의 비율로 같은 양을 각 조건의 하우스에 관주로 공급하였다. 45일 경과 시점에서 참외의 절간 길이 및 잎의 크기를 측정하기 위해 서로 다른 조건으로 처리된 참외 각각 5개체를 각 하우스의 동일 위치에서 선정하여 그 평균을 산출하였다. 그 결과를 표 4에 나타냈다. 절간 길이 및 잎의 크기는 참외 넝쿨 끝에서 4번째 절간에서 측정하였다.
　 처리농도(g/㎡) 처리결과
PMPS SPC
(2Na2CO3.3H2O2)		 절간 길이
(㎝)		 잎의 크기
(㎝)
비교예 4 0 0 11.6 16.1
실시예 7 0.1 0 12.1 16.3
0.3 0 12.5 16.5
0.5 0 13.2 17.0
1.0 0 13.4 17.2
3.0 0 13.5 17.3
실시예 8 0.5 0.0001(0.02%) 13.3 17.1
0.5 0.001(0.2%) 13.5 17.2
0.5 0.003(0.6%) 13.8 17.5
0.5 0.005(1%) 14.2 17.9
0.5 0.01(2%) 14.3 18.0
0.5 0.05(10%) 14.3 18.1
표 4를 참조하면, 무처리구(비교예 4)와 비교할 때, PMPS 만으로 처리한 실시예 7의 경우, PMPS의 농도에 따라 그 성장 촉진 효과가 차이가 났으며 토양에 대해 0.5중량%/㎡로 처리하였을 경우 절간길이가 약 13.8%, 잎의 크기의 경우 5.6%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위에서 실험해 본 결과 0.5중량%/㎡를 처리하였을 경우 비용을 고려하였을 경우 최상의 농도임을 알 수 있었다.
또한 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈고 비용대 효과를 고려하였을 때 PMPS 대비 SPC의 최적 농도는 1중량%임을 알 수 있었다.
(2) PMPS 의 살포처리에 의한 성장 촉진 효과
참외(품종명: 오복)을 대상으로 PMPS의 농도를 달리하여 성장촉진 효과를 관찰하고 최적의 PMPS 농도를 산출한 후 최적의 PMPS 농도에 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 성장속도를 비교하였다. 참외는 비닐하우스에 정식 후 각 실험 조건별로 살포시설을 이용하여 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)씩 12개 하우스를 선정하여 10일 간격으로 3회에 걸쳐 PMPS단독 및 PMPS와 SPC 혼합 용액을 살포하였고 30일 경과 시점까지 PMPS 용액을 각 실험군에 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위의 비율로 같은 양을 각 조건의 하우스에 살포 공급하였다. 45일 경과 시점에서 참외의 절간 길이 및 잎의 크기, 과의 개수, 및 과의 크기를 측정하기 위해 서로 다른 조건으로 처리된 참외 각각 5개체를 각 하우스의 동일 위치에서 선정하여 그 평균을 산출하였다. 그 결과를 표 5, 표 6에 나타냈다. 절간길이 및 잎의 크기는 참외 넝쿨 끝에서 4번째 절간에서 측정하였다. 또한 보관 기간은 상온(25℃)에서 보관한 것으로 관능검사에 의해 상품성 유무를 판단하여 결정하였다.
　 처리농도(g/㎡) 처리결과
PMPS SPC
(2Na2CO3.3H2O2)		 절간길이
(㎝)		 잎의 크기
(㎝)
비교예 5 0 0 11.6 16.1
실시예 9 0.1 0 11.9 16.2
0.3 0 12.2 16.5
0.5 0 12.9 17.0
1.0 0 13.1 17.1
3.0 0 13.2 17.2
실시예 10 0.5 0.0001(0.02%) 13.0 17.1
0.5 0.001(0.2%) 13.2 17.2
0.5 0.003(0.6%) 13.4 17.6
0.5 0.005(1%) 13.8 18.0
0.5 0.01(2%) 13.9 18.1
0.5 0.05(10%) 14.0 18.2
　 처리농도(g/㎡) 처리결과(㎝)
PMPS SPC
(2Na2CO3.3H2O2)		 과의 개수
(개)		 과의 당도
(Brix)
비교예 6 0 0 18.5 14
실시예 11 0.1 0 18.8 16
0.3 0 19 16
0.5 0 21 17
1.0 0 21 17
3.0 0 22 17
실시예 12 0.5 0.0001(0.02%) 21 17
0.5 0.001(0.2%) 21 17
0.5 0.003(0.6%) 21 18
0.5 0.005(1%) 22 18
0.5 0.01(2%) 22 18
0.5 0.05(10%) 22 18
표 5 및 6을 참조하면, 무처리구(비교예 5)와 비교할 때, PMPS 만으로 처리한 실시예 9의 경우, PMPS의 농도에 따라 그 성장 촉진 효과가 차이가 났으며 토양에 대해 0.5중량%/㎡로 살포 처리하였을때 절간 길이의 경우 약 11.2%, 잎의 크기는 5.6%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.1 ~ 3g/㎡ 범위에서 실험해 본 결과 0.5중량%/㎡를 처리하였을 경우 비용을 고려하였을 경우 최상의 농도임을 알 수 있었다.
또한 촉매인 SPC를 첨가하고 PMPS에 대해 0.02~10중량%의 범위에서 그 농도를 달리하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈고 비용대 효과를 고려하였을 때 PMPS 대비 SPC의 최적 농도는 1중량%임을 알 수 있었다.
과의 크기와 개수 및 보관기간에 있어서도 역시 실시예 11 내지 12의 경우가 무처리구인 비교예 6과 비교하였을 때 무처리구 대비 월등한 결과를 얻을 수 있었다.
참외에 대하여 PMPS를 관주와 살포방식으로 공급한 결과 표4 및 표5에서 나타난 바와 같이 두 경우 모두 성장촉진 효과가 있지만 관주의 경우가 살포 공급에 비해 더 우세한 결과를 가져왔다.
실시예 13~24: 오이, 고추, 토마토에 대한 성장 촉진효과
(1) PMPS 의 공급으로 인한 성장 촉진 효과
오이(품종명: 좋은 백다다기), 고추(품종명: 평강하우스풋고추), 토마토를 대상으로 풋호박 및 참외에서 산출된 PMPS의 최적 농도인 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.5중량%/㎡를 처리를 달리하여 성장촉진 효과를 관찰하였고 최적의 PMPS 농도에 촉매인 SPC를 PMPS 대비 1중량%를 첨가하여 성장속도를 비교하였다.
오이, 고추, 토마토는 비닐하우스에 정식 후 각 실험 조건별로 관주 및 살포시설을 이용하여 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)씩 작물별로 3개 하우스를 선정하여 10일 간격으로 3회에 걸쳐 PMPS단독 및 PMPS와 SPC 혼합 용액을 공급하였다.
45일 경과 시점에서 오이, 토마토의 절간 길이 및 잎의 크기를 측정하기 위해 서로 다른 조건으로 처리된 각각의 작물 5개체를 각 하우스의 동일 위치에서 선정하여 그 평균을 산출하였고 고추는 정식 후 60일 경과 시점에서 추비 전 고추의 초장, 줄기 굵기, 수확 개수, 및 고추의 평균무게를 측정하기 위해 서로 다른 조건으로 처리된 고추 각각 5개체를 각 하우스의 동일 위치에서 선정하여 그 평균을 산출하였다. 그 결과를 표 7에 나타냈다. 절간 길이 및 잎의 크기는 각 작물에서 동일한 절간에서 측정하였다.
처리농도(g/㎡) 처리결과
PMPS SPC 절간 길이
(㎝)		 잎의 크기
(㎝)		 과의 크기
(㎝)		 보관 기간
(일)
오이
비교예 7 0 0 16.5 20.4 23.0 9
실시예13
(관주처리)		 0.5 0 18.9 25.5 27.2 33
실시예14
(관주처리)		 0.5 0.005
(1%)		 19.0 26.1 27.8 35
실시예15
(살포처리)		 0.5 0 18.2 24.1 26.8 33
실시예16
(살포처리)		 0.5 0.005
(1%)		 18.4 24.5 27.4 33
고추
　 처리농도(g/㎡) 처리결과
PMPS SPC 초장
(㎝)		 줄기굵기
(㎝)		 수확갯수
(개/주)		 평균무게
(g/개)
비교예8 0 0 75.5 13.1 71 13.1
실시예17
(관주처리)		 0.5 0 82.7 14.4 109 13.8
실시예18
(관주처리)		 0.5 0.005
(1%)		 83.1 14.5 112 14.2
실시예19
(살포처리)		 0.5 0 82.5 14.2 108 13.6
실시예20
(살포처리)		 0.5 0.005
(1%)		 82.9 14.4 110 13.8
토마토
　 처리농도(g/㎡) 처리결과
PMPS SPC 절간 길이
(㎝)		 잎의 크기
(㎝)		 과의 크기
(㎝)		 과의갯수
(개/주)
비교예9 0 0 8.5 11.5 8 12
실시예21
(관주처리)		 0.5
 0 10.5 13.1 10 20
실시예22
(관주처리)		 0.5
 0.005
(1%)		 10.8 13.9 10.5 22
실시예23
(살포처리)		 0.5
 0 10.2 12.9 10 19
실시예24
(살포처리)		 0.5
 0.005
(1%)		 10.5 13.8 10.3 20
표 7을 참조하면, 오이의 경우 무처리구(비교예 7)와 비교할 때 PMPS 만으로 관주처리한 실시예 13의 경우 절간 길이 약 14.5% 및 잎의 크기 약 25%, 과의 크기 18.2%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, PMPS 만으로 살포처리한 실시예 15의 경우 절간 길이 약 10.3% 및 잎의 크기 약 18.1%, 과의 크기 16.5%의 성장 촉진 효과를 나타냈다. 또한 실시예 14, 16에 나타난 것과 같이 촉매인 SPC를 PMPS에 대해 1중량%를 사용하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈다. 오이의 경우 보관기간이 9일에서 평균 33일로 약 3.7배 증가하였다.
고추의 경우 무처리구(비교예 8)와 비교할 때 PMPS 만으로 관주처리한 실시예 17의 경우 초장 길이 약 9.53% 및 줄기 굵기 약 9.92%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, PMPS 만으로 살포처리한 실시예 19의 경우 초장 길이 약 9.27% 및 줄기 굵기 약 8.39%의 성장 촉진 효과를 나타냈다. 또한 실시예 18, 20에 나타난 것과 같이 촉매인 SPC를 PMPS에 대해 1중량%를 사용하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈다. 고추의 경우 수확 개수는 1주당 71개에서 평균 110개로 155%, 고추의 평균무게는 13.1g에서 평균 13.85로 7.5% 증가하였다.
토마토의 경우 무처리구(비교예9)와 비교할 때 PMPS 만으로 관주처리한 실시예 21의 경우 절간 길이 약 23.5% 및 잎의 크기 약 13.9%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, PMPS 만으로 살포처리한 실시예 23의 경우 절간 길이 약 20.2% 및 잎의 크기 약 12.2%의 성장 촉진 효과를 나타냈다. 또한 실시예 22, 24에 나타난 것과 같이 촉매인 SPC를 PMPS에 대해 1중량%를 사용하여 처리한 결과 PMPS를 단독으로 사용하였을 때 보다 성장이 촉진되는 효과를 나타냈다. 토마토의 경우 수확 개수는 1주당 동일한 6번째 절간에서 12개에서 평균 20.25개로 68.75%, 토마토의 평균크기는 8㎝에서 평균 10.2㎝로 27.5% 증가하였다.
실시예 25~26: 양잔디에 대한 성장 촉진 효과
(1) 식물 성장 촉진 효과
양잔디(품종명: 크리핑 벤트그라스)를 대상으로 풋호박 및 참외에서 산출된 PMPS의 최적 농도 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.5중량%/㎡를 공급하여여 성장촉진 효과를 관찰하였고 최적의 PMPS 농도에 촉매인 SPC를 PMPS 대비 1중량%를 첨가하여 성장속도를 비교하였다.
잔디를 재배하기 위해 파종상자(50㎝×40㎝×12㎝)에 사질 양토를 채워 넣은 후 잔디 씨를 파종하였으며, 충분한 수분을 공급한 뒤 투명비닐로 덮고 통풍을 조절하면서 25 내지 30℃의 온실에 보관하였다. 매일 오전과 오후 2회에 걸쳐 물을 공급하였으며, 발아 14일 후에 건전개체의 묘를 직경 12㎝의 비닐 포트(pot)에 정식하였다. 이후 하루 2차례 엽면에 물을 살포하여 공급하였으며, 정식 2주후부터 15일 간격으로 위에서 규정한 살포액을 각 실험군에 대해 같은 양을 줄기 및 잎에 살포처리 하였고 또한 토양 1㎡에 대해 PMPS가 0.5중량%/㎡이 되도록 분말상태의 PMPS를 그대로 살포하였다. 정식 후 90일 경과 시점에서 잔디의 길이, 뿌리길이, 및 생체중을 측정하였으며, 잔디의 길이는 잔디의 푸른색 잎 부분만을 채취하여 측정하였다. 생체중은 잔디의 길이를 측정한 시료를 수돗물에 깨끗이 수세하고 수분을 완전히 제거한 후 측정하였다. 잔디 각각 5개체를 선정하여 그 평균을 산출하였다. 그 결과를 표 8에 나타냈다.
　 처리농도(g/㎡) 처리결과
PMPS SPC 길이(㎝) 생체중(g) 뿌리길이(㎝)
비교예10 0 0 7.0 0.030 21.1
실시예25 0.5 0 8.8 0.041 25.8
실시예26
(분말살포)		 0.5 0 8.2 0.038 24.7
실시예27 0.5 0.005(1%) 9.0 0.045 26.3
표 8을 참조하면, 양잔디의 경우 무처리구(비교예 10)와 비교할 때 PMPS 만으로 살포처리한 실시예 25의 경우 길이가 약 25.7% 및 생체중 약 36.7%, 뿌리길이 22.3%의 성장 촉진 효과를 나타냈고, PMPS와 SPC를 혼합하여 처리한 실시예 27의 경우 길이가 약 28.5% 및 생체중 약 50%, 뿌리길이 24.6%의 성장 촉진 효과를 나타냈다. 또한 PMPS 분말을 살포 공급한 실시예 26의 경우 실시예 25, 27에 비해 성장속도가 약간 뒤처지지만 무처리구(비교예 10)과 비교할 때 길이가 약 17.1% 및 생체중 약26.6 %, 뿌리길이 약 17.1%의 성장촉진 효과를 나타냈다. 이러한 결과는 용액상으로 공급할 때 보다 분말로 공급한 경우 대기 중 수분, 정기적으로 공급하는 수분 등에 의해 용해되어 토양에 스며드는 속도에서 차이가 있기 때문이지만 성장속도 등을 증진시켜 줌을 알 수 있었다.
실시예 28~29: 토양 전기전도도 감소 효과
토양 속에 인위적 전기 공급이 없어도 미세한 전류가 흐르고 있으며, 이러한 전기흐름의 세기와 작물의 성장과는 매우 밀접한 관련을 지니고 있다. 토양 속에서 식물의 뿌리를 통한 양분흡수나 배출은 생화학적 이온치환 반응이며, 이는 전기전도도의 세기에 영향을 받는다. 그래서 토양 분석에서 산도(pH)와 전기전도도(EC)는 재배조건에서 매우 중요한 지표로 활용되고 있는 것이다.
토양에서는 물과 함께 녹아있는 이온 상태의 염류가 전기를 통하게 하여주며, 이온이 많을수록 그리고 강한 종류의 이온이 전기를 더 잘 흐르게 한다. 농작물 재배의 기반이 되는 토양 속에 있는 화학성분 가운데 작물의 생육에 크게 영향을 미치는 염류에는 Ca2 +, Mg2 +, Na+, K+, SO4 2 -, Cl-, NO3 -, HCO3 -, CO3 - 등 여러 가지가 있다.
이들 염류가 토양 속에 쌓이게 되면 토양의 삼투압을 증가시켜 물의 흡수를 막아 물속에 녹아있는 각종 양분의 흡수를 방해한다. 염류농도와 작물의 관계는 매우 중요한 요소로 작용하며, 특히 염류집적이 심한 시설채소재배지에서 중요한 기능을 한다. 특히, 염류농도와 토양 미생물의 상관성이 크다. 염류가 집적된 시설배지 토양에서 토마토의 근부병이나 오이의 덩굴쪼김병이 많이 발생되는 현상은 높은 염류 농도에 의한 뿌리 장애와 함께 병을 일으키는 병원균 수가 증가하기 때문이다.
이와 같이 작물 생육에 부정적 영향을 일으키는 토양의 염류집적을 해소하기 위해 PMPS를 사용할 경우, PMPS의 높은 산화력으로 인해 토양에 집적된 각종 염류 물질들이 분해되어 전기전도도를 낮춰주게 된다.
실시예 7에서 언급한 것과 같이 경북 성주 소재 참외재배 농가 2곳에서 PMPS농도를 토양에 대해 0.5중량%/㎡가 되도록 관주시설을 이용하여 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)씩 12개 하우스를 선정하여 10일 간격으로 3회에 걸쳐 PMPS 용액 용액을 공급하였고 45일 경과 시점에서 임의로 선정된 1개의 참외하우스 입구에서 20m 이격된 지점에서 토양 샘플을 채취하였다. 실험이 시작되기 전 같은 지점에서 토양을 채취하여 분석하였고 실험진행 후 토양을 채취하여 분석하였다.
　　　　　　　　　　　　　 전기전도도
　농가		 전기전도도(dS/m)
처리 전 처리 후
실시예 27 농가 1 0.7 0.5
실시예 28 농가 2 2.8 0.7
표 9를 참조하면, 토양전기전도도의 경우 PMPS로 처리 전과 처리 후를 비교할 때 농가 1의 경우 처리 전에 토양 전기전도도가 전기전도도 기준치 0.0~2.0dS/m 이내인 0.7P이었고 처리 후 0.5dS/m로 소량 감소하였지만 농가 2의 경우는 2.8dS/m에서 0.7dS/m로 현격히 감소하였다.
이는 토양에 주입한 PMPS가 토양에 함유된 각종 염류를 분해하여 토양전기전도도를 낮추는 효과를 나타냈다.
실시예 30~31: 토양 경도 감소 효과
토양이 경화되면 뿌리의 신장이 저해되거나 물의 이동이 되지 않아 작물의 생육이 불량하게 된다. 그 때문에 토양경도(치밀도)는 논에서는 쟁기바닥층에서 24㎜이하, 밭에서는 22㎜ 이하로 되는 것이 필요하다. 토양경도의 판정기준은 아래와 같다.
토양 경도는 산중식경도계를 사용하였으며 산중식 경도계에는 ㎜, ㎏/㎠ 두 가지의 눈금이 붙어있으며 본 특허에서는 ㎜ 단위를 기준으로 토양경도를 측정하였다.
토양경도 측정은 경북 김천 소재 오이 농가 2개소에서 측정하였으며 오이(품종명: 좋은 백다다기)를 대상으로 PMPS의 최적 농도인 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.5중량%/㎡를 처리를 하였고 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)을 선정하여 10일 간격으로 3회에 걸쳐 PMPS 용액을 공급하였다.
45일 경과 시점에서 PMPS를 적용한 하우스의 토양 경도와 적용하지 않은 하우스의 경도를 비교하였으며 측정은 20m 간격으로 총 4군데에서 측정하여 평균값을 사용하였다.
흙의 경도에 따른 판정 기준은 아래와 같다.
<흙의 경도와 판정>
치 밀 도 뿌리 강도와 건습
 엄지손가락에 의한 판정
　10 ㎜
이하		 한발의 위험이 큼
 엄지손가락이 자유롭게 들어감
　10-15 mm 꼭 알맞음
 엄지 손가락에 힘을 가하면 속까지 들어감

　15-22 mm		 약간 단단한 뿌리는 신장
엄지손가락에 힘을 강하게 가하면 정도에따라서 속까지 절반 정도 들어감

　22-24 mm
 뿌리는 약간 들어가며
신장이 나쁨		 힘을 주어도 엄지손가락이 들어가지 않음
24 ㎜
이상		 뿌리가 들어가지 않고, 습해가
염려됨		 -
　　　　　　　　　　　　　 토양경도
　농가		 토양경도(㎜)
처리 전 처리 후
실시예 30 농가 1 23 12
실시예 31 농가 2 25 10
표 11을 참조하면, 토양경도의 경우 PMPS로 처리 전과 처리 후를 비교할 때 실시예 30에 농가 1의 경우 처리 전에 토양경도가 23㎜에서 12㎜로 실시예 31에 농가 2의 경우 처리 전에 토양경도가 25㎜에서 10㎜로 현격히 감소하였다.
이는 토양에 주입한 PMPS가 다량의 산소를 발생하여 토양에 공극을 많이 만들었을 뿐 아니라 토양 경화에 주범인 토양 염류집적을 해소하여 토양의 경도를 낮추는 효과를 나타냈다.
실시예 32~33: 토양 pH 상승 효과
우리나라 농경지 토양의 경우 과도한 화학비료, 농약 등의 사용으로 인해 토양이 산성화 되어 토양이 경화되고 뿌리의 신장이 저해되거나 물의 이동이 되지 않아 작물의 생육이 불량하게 된다.
토양의 산성도를 개선하기 위해 알칼리성 물질인 석회와 같은 칼슘을 공급하거나 객토 또는 장시간 물에 잠기게 하는 방법 등이 있으나 칼슘의 경우는 칼슘이온이 영양성분의 이동을 방해하여 생육을 불량하게 하며, 객토와 물에 침지 방법은 장시간을 요하기 때문에 경제성에서 문제가 있다.
토양 pH 측정은 경북 김천 소재 참외 농가 2개소에서 측정하였으며 참외(품종명: 오복)를 대상으로 PMPS의 최적 농도인 1㎡ 토양에 대해 PMPS를 기준으로 0.5중량%/㎡를 처리를 하였고 하우스 1개동 1,322.3㎡(400평)을 선정하여 10일 간격으로 3회에 걸쳐 PMPS 용액을 공급하였다.
45일 경과 시점에서 PMPS를 적용한 하우스의 토양 pH와 적용하지 않은 하우스의 pH를 비교하였으며 측정은 20m 간격으로 총 4군데에서 측정하여 평균값을 사용하였다.
　　　　　　　　　　　　　 토양 pH
　　농가		 토양pH
처리 전 처리 후
실시예 32 농가 1 7.0 7.4
실시예 33 농가 2 6.6 7.3
표 12를 참조하면, 토양 pH의 경우 PMPS로 처리 전과 처리 후를 비교할 때 실시예 32에 농가 1의 경우 처리 전에 토양pH가 7.0에서 7.4로 실시예 33에 농가 2의 경우 처리 전에 토양 pH가 6.6에서 7.3으로 상승하였다.
농가 1과 2의 경우 토양 pH 기준치인 6.0~6.5와 비교하였을 때 약간 알칼리였지만 토양에 PMPS를 주입할 경우 토양 pH를 높여주는 효과를 나타냈다.

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 포타슘 모노설페이트(KHSO5)가 삼중염(triple salt)의 형태로 포함된 토양 전기전도도 감소제에 있어서,
    상기 삼중염은 포타슘 모노퍼설페이트 (KHSO5) 35 내지 50 중량%, 포타슘 하이드로젠설페이트 (KHSO4) 15 내지 30 중량% 및 포타슘 설페이트 (K2SO4) 20 내지 40 중량%를 포함하는 혼합물의 형태인 것을 특징으로 하는 토양 전기전도도 감소제.
  15. 제14항에 있어서, 산화제를 더 포함하고, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 토양 전기전도도 감소제.
  16. 포타슘 모노퍼설페이트(KHSO5)를 포함하는 토양 경도 감소제.
  17. 제16항에 있어서, 산화제를 더 포함하고, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 토양 경도 감소제.
  18. 포타슘 모노설페이트(KHSO5)가 삼중염(triple salt)의 형태로 포함된 토양 pH 증가제에 있어서,
    상기 삼중염은 포타슘 모노퍼설페이트 (KHSO5) 35 내지 50 중량%, 포타슘 하이드로젠설페이트 (KHSO4) 15 내지 30 중량% 및 포타슘 설페이트 (K2SO4) 20 내지 40 중량%를 포함하는 혼합물의 형태인 것을 특징으로 하는 토양 pH 증가제.
  19. 제18항에 있어서, 산화제를 더 포함하고, 상기 산화제는 상기 포타슘 모노퍼설페이트 100 중량부를 기준으로 0.0001 내지 90 중량부의 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 토양 pH 증가제.
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