KR101727868B1 - 도시농업 활성화를 위한 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토 - Google Patents

도시농업 활성화를 위한 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도시농업 활성화를 위해 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인삼밭 토양에서 분리한 식물 병원성 곰팡이에 대해 길항능력이 우수한 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주를 포함하는 미생물제제, 이를 포함하는 텃밭재배용 인공토 및 이의 제조방법, 그리고 텃밭재배용 인공토를 이용하여 식물의 생육을 촉진함으로써 도시농업을 활성화하는 방법에 관한 것이다. 이러한 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토는 식물 생육에 적합하도록 물리화학적 특성을 변화시켜 식물의 생육을 촉진하고 또한 식물 병원성 곰팡이를 억제하는 효과를 나타낸다.

Description

도시농업 활성화를 위한 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토{A microbial additive containing artificial soil for vegetable gardens for the revitalization of sustainable urban agriculture}
본 발명은 도시농업 활성화를 위해 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인삼밭 토양에서 분리한 식물 병원성 곰팡이에 대해 길항능력이 우수한 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주를 포함하는 미생물제제, 이를 포함하는 텃밭재배용 인공토 및 이의 제조방법, 그리고 텃밭재배용 인공토를 이용하여 식물의 생육을 촉진함으로써 도시농업을 활성화하는 방법에 관한 것이다.
우리나라는 1970년대 이후 빠른 속도로 도시화가 진행되어 전체 인구 중 도시에 살고 있는 인구의 비율이 2005년 88.4%까지 증가하였고, 이에 따라 환경문제, 생태계 파괴, 녹지공간 부족을 포함한 도시문제를 동시에 직면하고 있다. 이러한 도시가 가지고 있는 환경문제를 해결하기 위해 도시 내 녹지율을 높이는 조치를 통해 쾌적한 도시환경을 조성하기 위한 여러 가지 노력이 각 분야에서 나타나고 있으며, 도시에서의 지속가능한 개발이라는 개념을 실현하기 위한 방편의 하나로 도시농업을 시도하고 있다 (강기남 등, 충북대학교 건설기술연구소 논문집, 2007).
우리나라의 도시농업은 주말농장, 도심 속 농장, 빌딩 농장, 옥상정원 및 아파트 텃밭 농장과 같은 다양한 명칭으로 나타나고 있으며, 가족과 함께 가까운 거리에서 자연을 접할 수 있는 도시의 텃밭이 도시민에게 도시생활의 매력적인 요소로 주목받고 있다 (이정해, 고려대학교 생명공학부, 2009).
최근 들어 도시농업 조성사업의 일환으로 텃밭 재배가 날로 늘어나고 있다. 그러나 멋진 텃밭이 완성되고 모종을 심으면 채소가 저절로 자라서 열매를 맺어 도심 속의 푸르른 텃밭을 보게 될 것이라 생각하지만 시간이 지날수록 텃밭 가꾸기가 그리 쉽지 않다는 사실을 깨닫게 된다. 텃밭 재배 과정 중 밀폐되거나 습도가 높아 식물 곰팡이성 병원균이 발생하여 식물의 생육이 저해되는 문제가 발생한다. 게다가 기존의 경종농가용으로 사용되어 오던 화학적으로 합성된 살균제의 사용은 병원균의 내성 증가와 살균제의 잔류로 인하여 국민의 건강에 위협요소가 되고 있고, 토양오염 등 이차적인 환경오염의 원인이 되고 있다. 그렇기 때문에 농산물에 대한 잔류독성의 염려가 없고 농업생태계에 안전한 무독성 미생물제제 및 텃밭재배용 인공토의 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0397796호에는 식물의 곰팡이 병원균을 제어함으로써 식물의 생장을 증진시키기 위한 스트렙토마이세스 속 (Streptomyces spp .) WYE 20 (KCTC 0341BP)과 스트렙토마이세스 속 WYE 324 (KCTC 0342BP)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 한 가지 이상의 미생물 균주를 포함하는 미생물제제를 라이족토니아 솔라니, 피큘레리아 오라이제, 라이족토니아씨렐리스, 스클러로티니아 호메오카파 및 콜레토트리컴 그라미니콜라 등의 병원균이 일으키는 질병의 방제에 사용하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0294023호에는 식물병해 방제 효과가 있는 길항미생물인 바실러스 섭틸리스(Bacillus subtilis) GB-0365(수탁번호: KFCC-11071)와 바실러스 속(Bacillus sp.) GB-017(수탁번호: KFCC-11070)을 포함하는 미생물제제를 곰팡이에 의한 작물의 병해, 이를테면 잿빛곰팡이병, 잘록병, 입고병, 시들음병 및 브라운 패취 등의 주요 원인 병원균들에 처리하여 이들의 생육을 저해하는 방제기술이 개시되어 있다.
최근에는 텃밭 활용을 위해 소정높이의 내부공간이 형성된 식물 재배용기와 내부공간에 내장된 식물배지로 이루어지고, 식물재배용기의 상면은 외주변부 둘레에 형성된 돌출턱과 그 내부의 식재평면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 식물재배용기와 식물배지가 일체화된 텃밭팩을 제공하여 베란다, 옥상 또는 도시 자투리땅을 이용한 식물 재배를 변리하게 하는 기술도 보고되고 있다 (대한민국 등록특허공보 제10-1327216호).
그러나 텃밭재배에서 중요한 빠르고 튼튼한 식생을 구축하고 식물 병원성 곰팡이의 성장을 억제하며 식물의 생장을 촉진하는 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토의 제조 기술은 미흡한 실정이다. 본 발명자는 식물 병원균을 저해하고 식물의 생장을 촉진하는 미생물제제에 대해 많은 연구경험을 바탕으로 텃밭재배에 효과적으로 이용될 수 있는 인공토에 미생물제제를 적용하고자 하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-0397796호, 2003. 9. 13. 공고 대한민국 등록특허공보 제10-0294023호, 2001. 11. 30. 공고 대한민국 등록특허공보 제10-1327216호, 2013. 11. 13. 공고
강기남 등, 텃밭을 이용한 도시농업의 활성화방안, 충북대학교 건설기술연구소 논문집 제26권 제1호, 2007, pp. 167-176 이정해, 대한민국 도시농업의 현주소 및 실현 방안에 관한 연구, 고려대학교 생명공학부, 2009
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하고자 제안된 것으로, 식물의 성장을 촉진할 수 있고 식물 병원성 곰팡이에 대해서도 우수한 길항 능력을 갖는 미생물을 분리하여 미생물제제를 제조하고, 이를 포함하는 텃밭재배용 인공토를 제조하며, 이를 이용하여 식물의 생육을 촉진함으로써 텃밭을 활용한 도시농업을 활성화하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 텃밭과 같이 가족들이 자주 접근하는 장소에서의 안전성과도 관련이 있는 식물 병원성 곰팡이에 대해 높은 길항능력을 보이는 미생물인 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 배양하여 유효성분으로 포함하는 텃밭재배용 미생물제제를 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 이탄, 축분, 제올라이트 및 코코피트를 함유하는 인공토 조성물에 상기 미생물제제를 추가적으로 포함하여 인공토의 특성을 개량함으로써 텃밭재배용으로 적합한 인공토를 제조하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 미생물제제 또는 이를 포함하는 텃밭재배용 인공토를 이용하여 식물의 생육을 촉진함으로써 도시농업을 활성화하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 인삼밭 토양으로부터 분리된 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 포함하는 미생물제제는 식물의 뿌리 활착을 도와주고 병원성 곰팡이 등 식물의 각종 질병을 예방할 수 있으며, 상기 미생물제제를 포함하는 인공토는 식물의 생육을 촉진시킴은 물론 텃밭재배에 사용되는 식물 및 수목들이 생태적으로 건전하게 생육할 수 있는 기반을 조성하는데 기여하므로 이를 이용하면 텃밭재배를 통해 도시농업을 활성화할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 인삼밭 토양으로부터 분리된 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 16S rDNA 분석을 통한 phylogenetic tree를 보여주고 있다.
도 2는 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 식물 병원성 곰팡이에 대한 길항능력을 보여주고 있다.
도 3은 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 7:3으로 배합한 대조구에서의 상추의 생육효과를 보여주고 있다.
도 4는 미생물제제를 포함하지 않은 텃밭재배용 인공토(7:3)에서의 상추의 생육 효과를 보여주고 있다.
도 5는 미생물제제를 포함한 텃밭재배용 인공토(7:3)에서의 상추의 생육 효과를 보여주고 있다.
도 6은 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 5:5로 배합한 대조구에서의 상추의 생육효과를 보여주고 있다.
도 7은 미생물제제를 포함하지 않은 텃밭재배용 인공토(5:5)에서의 상추의 생육 효과를 보여주고 있다.

도 8은 미생물제제를 포함한 텃밭재배용 인공토(5:5)에서의 상추의 생육 효과를 보여주고 있다.
본 발명은 식물의 병원성 곰팡이에 우수한 길항효과를 갖는 인삼밭 토양으로부터 분리한 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 제공한다.
본 발명의 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 함유하는 미생물제제는 토양의 물리화학적 성질뿐 아니라 생물학적 성질을 변화시키는 특성을 갖는다. 또한 상기 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토는 상추와 같은 식물의 생육을 촉진시키는 효과가 있다.
본 발명의 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 함유하는 미생물제제를 이용하여 텃밭재배용 인공토는 각각 이탄, 축분, 코코피트, 제올라이트 및 미생물제제를 49 : 35 : 10 : 5: 1(w/w) 또는 54 : 30 : 10 : 5 : 1(w/w) 배합비를 유효성분으로 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 미생물제제는 액상비료 형태로 제조될 수 있으며, 이에 증량제를 첨가하여 가루분말의 형태로 이용하거나 이를 제형화하여 과립화시킬 수도 있다. 그러나 그 제형에 특별히 한정되지는 않는다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 형태를 구체적인 실시예에 의해 보다 상세히 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
인삼밭 토양으로부터 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 분리 및 동정
인삼밭 토양 또는 이탄으로부터 식물 병원성 곰팡이에 길항능력이 우수한 미생물 여러 균주를 분리하여 mR2A (dextrose 0.5g, soluble starch 0.3g, sodium pyruvate 0.3g, K2HPO4 0.3g, Tryptone 0.25 g, Peptone 0.25g, Yeast extract 0.25g, casamino extract 0.25g, soytone 0.25g, xylan 0.2g, Malt extract 0.125g, Beef extract 0.125g, MgSO4 0.05g, CaCl2 0.05g (per Liter)) 고체배지에 도말하였다. 37℃에서 24시간 동안 배양하여 각각의 특성을 갖는 균주를 선발하였다.
상기에서 선발된 미생물 균주들 중에서 식물 병원성 곰팡이에 대해 가장 우수한 길항능력을 보이는 인삼밭 토양에서 분리된 DAEJI-11 균주를 계대배양을 통하여 균주의 활성을 확인하고 다음 실험을 위하여 글리세롤 저장법으로 보존하였다.
상기 선별된 균주를 3일 동안 배양하여 Nikon light 현미경으로 세포의 형태를 관찰하였고, Systematic Bacteriology의 Bergey's Manual에 기재된 바와 같은 그람 염색, 혐기성 배양 및 촉매 활성과 같은 통상적인 생리학적 및 생화학적 특성 분석을 수행하였다.
상기 선별된 균주의 16S rDNA의 염기서열을 통상적인 세균의 16S rDNA 분석방법에 따라 분석하였다. 상기 염기서열 분석은 27F (5'-AGAGTTTGATCMTGGCTCAG-3') 및 1492R (5'-TACGGYTACCTTGTTACGACTT-3') 유니버설 프라이머를 사용하여 PCR 증폭을 통해 수행되었고 상기 분석방법을 통하여 얻어진 DAEJI-11 균주의 16S rDNA 염기서열(서열번호 1)을 BLAST(Basic Local Alignment Search Tool) 분석한 결과 스트렙토마이세스 속 (Streptomyces sp.)에 속하는 것으로 밝혀졌으며, Streptomyces globosus ATCC 14979T (AJ781330)와 99.2% 동일성을 나타내었다 (도 1).
상기 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주는 그람-양성, 호기성, 비-운동성 , 포자-형성 및 단막대형인 방선균으로서 다음과 같은 형태학적, 생리학적 및 화학적 특성을 갖는다 (표 1 참조).
스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 형태학적 특성
형태학적 특성 결과 비고
Current classification Species: Streptomyces globosus 　
Similarity : 99% 　
G+C High 　
Gram stain Positive 　
Cell shape Rod shaped 　
Motility Not motile 　
Sporulation Spores 　
Temperature range Mesophile 　
Optimum temperature 37° 　
Salinity 0~5% Optimum 3%
Oxygen requirement Aerobic 　
Cell diameter (μm) 0.30.8 ×60.91.4 　
Biotic relationship Free-living 　
Depth/Sample Surface/Soil 　
Major cellular fatty acids iso-C16:0, anteiso-C15:0, anteiso-C17:0, C16:0 　
whole-cell sugar patterns glucose and ribose 　
The predominant menaquinones MK-9 　
상기 DAEJI-11 균주의 형태학적, 생리화학적 및 분자생물학적 분류 특성을 분석한 결과 상기 균주는 스트렙토마이세스 속 (Streptomyces sp.)에 속하는 새로운 strain으로 동정되어 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주로 명명하고, 이를 한국생명공학연구원 생물자원센터 (KCTC)에 2016년 11월 02일자로 기탁하였고, 기탁번호 KCTC 18506P로 미생물 기탁증이 발급되었다 (첨부된 기탁증 참조).
스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 식물 병원균 길항작용 분석
본 발명의 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 식물 병원균에 대한 길항작용을 확인하기 위하여 8가지 식물 병원성 곰팡이를 한국농업미생물자원센터(KACC)에서 분양 받았다. 분양받은 곰팡이는 식물의 탄저병을 일으키는 원인균인 콜레토트리첨 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides) KACC 40003, 시들음병을 일으키는 퓨자리움 옥시스포럼 (Fusarium oxysporum) KACC 41083, 잘록병의 원인균인 리족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani) KACC 40101, 균핵병의 원인균인 스클레로티니아 스클레로티오럼(Sclerotinia sclerotiorum) KACC 41064, 무름병의 원인균인 리조퍼스 스톨로니퍼(Rhizopus stolonifer) KACC 41364, 잿빛 곰팡병의 원인균인 보트리티스 시네리아(Botrytis cinerea) KACC 40574, 역병의 원인균인 파이토프소라 캡시키(Phytophthora capsici) KACC 40158 및 흰비단병의 원인균인 스클레로티엄 롤프시(Sclerotium rolfsii) KACC 40832이다.
R2A 평판 배지에서 본 발명의 길항 미생물인 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주와 8가지 식물 병원성 곰팡이를 28℃ 조건으로 음지에서 5일간 배양하여 식물 병원균에 대한 길항작용을 확인하였다 (도 2 참조). 아래 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주는 상기 8가지 식물 병원성 곰팡이에 대해 모두 우수한 길항작용을 하는 것을 확인 할 수 있었다.
스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 식물 병원성 곰팡이 길항작용
No. 식물 병원성 곰팡이 KACC 균주번호 DAEJI -11 길항작용
1 Colletotrichum gloeosporioides 40003 +++
2 Fusarium oxysporum 41083 +++
3 Rhizoctonia solani AG-1(IA) 40101 +
4 Sclerotinia sclerotiorum 41064 ++
5 Rhizopus stolonifer var. stolonifer 41364 +++
6 Botrytis cinerea 40574 +++
7 Phytophthora capsici 40158 ++
8 Sclerotium rolfsii 40832 +++
식물 병원성 곰팡이에 대한 길항작용으로 인해 얻어지는 식물병의 억제효과는 일반적으로 병원성 곰팡이의 세포벽이나 원형질막을 파괴하거나 세포질 속에서 단백질 합성에 관여하는 리보솜의 활성을 억제하거나 단백질분해효소 억제인자에 의하여 일어나는 것으로 알려 져 있다. 이 중에서 세포벽을 파괴하는 길항효과는 길항 미생물에서 분비되는 효소인 키틴 분해효소(키티나제)와 글루칸 분해효소(글루카나제)가 세포벽의 주 구성성분인 키틴과 글루칸을 분해하거나 키틴 결합 단백질의 억제 작용에 의하여 일어나게 되는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 키틴 분해능력을 살펴보기 위해 콜로이드성 키틴 평판배지(Colloidal chitin 4.0g, MgSO4.7H2O 0.3g, K2HPO4 1.36g, KH2PO4 1.0g, (NH4)SO4 1.0g, mR2A 3.0g, Agar 15.0g/L)를 만들어서 DAEJI-11 균주를 접종하였다. 48시간 배양 후 DAEJI-11 균주는 키틴을 분해하며 배지에 투명환을 만드는 것을 확인할 수 있었다.
스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주의 대량 배양을 통한 미생물제제의 제조
본 발명에서 분리된 상기 DAEJI-11 균주를 포함하는 미생물제제를 제조하기 위하여 상기 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 여러 가지 배지조성 중 가장 성장력이 우수한 mR2A 액체배지에 접종하여 30℃에서 48시간 동안 150rpm으로 진탕 배양한다. 이때 DAEJI-11 균주의 밀도는 1010~1012cfu/ml이었으며, 배양액을 10,000g에서 15분간 원심 분리하여 균체를 수확한다. 수확물을 그늘에서 건조하여 막자사발로 가볍게 분쇄한 후 체로 걸러 1~2 mm 크기의 입자를 모아서 4℃에서 보관하면서 사용한다. 또한 균체 수확 후 남은 배양액은 다른 액상 방제수단이나 물에 희석하여 함께 살포하는 방법을 이용한다.
대량 배양된 DAEJI-11 균주를 포함하는 미생물제제를 제조하였으며 이는 추후 다양한 공시자재를 포함하는 텃밭재배용 인공토의 유효성분으로 첨가되었다.
다양한 공시자재의 특성 분석 및 텃밭재배용 인공토의 제조
공시자재의 이화학적 특성 분석
구분 pH
(1:5) 		EC T-N O.M Ava .-
P 2 O 5 		Ex .- cations
( cmol c / kg ) 		CEC 수분 용적
밀도
dS /m % mg / kg Ca 2 + Mg 2 + K + Na + cmol c / kg % Mg /m 3
이탄 3.52 5.71 0.51 14.2 흔적 11.2 2.52 0.4 0.20 30.2 56.4 0.64
축분 8.34 16.4 1.22 36.4 212 14.0 22.1 12.4 7.14 34.1 29.0 0.55
제올라이트 7.51 1.21 0.01 4.73 62 23.5 12.5 14.1 11.3 63.2 15.5 1.02
코코피트 5.84 3.84 0.62 47.1 240 11.7 5.04 14.5 4.10 42.1 28.4 0.19
공시자재의 중금속 및 유해성분 함량 분석
구 분 As Cd Hg Pb Cr 6 + Cu Ni Zn 염분
mg / kg %
이탄 흔적 흔적 흔적 10.65 58.10 18.42 27.30 57.10 0.01
축분 흔적 흔적 흔적 8.61 23.91 110.31 10.52 871.68 0.90
제올라이트 흔적 흔적 흔적 6.24 2.12 0.70 1.20 64.21 0.61
코코피트 흔적 흔적 흔적 흔적 흔적 흔적 흔적 19.40 0.40
도시농업을 위한 텃밭재배용 인공토를 제조하기 위하여 표 5와 같은 5가지 종류의 원료 투입비율을 설정하고 각각에 대한 이화학적 특성과 유해성분을 분석하였다.
도시농업을 위한 텃밭재배용 인공토의 원료 투입비율 (w/w)
구분 1 2 3 4 5 6
이탄 44 49 54 59 64 69
축분 40 35 30 25 20 15
코코피트 10 10 10 10 10 10
제올라이트 5 5 5 5 5 5
미생물제제 1 1 1 1 1 1
도시농업을 위한 텃밭재배용 인공토 원료 투입비율에 따른 이화학적 특성 분석
구분 pH
(1:5) 		EC T-N O.M Ava .-
P 2 O 5 		Ex .- cations
( cmol c / kg ) 		CEC 수분 용적밀도
dS /m % mg / kg Ca 2 + Mg 2 + K + Na + cmol c / kg % Mg /m 3
1 7.30 8.45 0.62 37.0 150 11.0 15.1 20.0 5.82 35.4 14.3 0.51
2 7.25 8.40 0.61 35.5 134 10.5 14.0 19.2 5.65 38.0 15.7 0.52
3 7.05 8.30 0.58 33.0 114 10.3 12.9 18.0 5.41 38.5 17.5 0.54
4 7.04 8.31 0.60 32.7 106 10.2 12.3 18.1 5.15 40.3 18.0 0.55
5 6.98 8.24 0.59 30.7 102 9.60 11.5 17.1 4.63 41.4 19.5 0.56
6 6.52 8.17 0.58 29.0 98 8.79 10.6 16.4 3.54 44.1 23.1 0.57
도시농업을 위한 텃밭재배용 인공토 원료 투입비율에 따른 유해성분 함량 분석
구 분 As Cd Hg Pb Cr 6 + Cu Ni Zn 염분
mg / kg %
1 흔적 흔적 흔적 6.24 33.20 60.11 19.80 540.4 0.57
2 흔적 흔적 흔적 6.64 36.10 56.90 21.01 493.5 0.50
3 흔적 흔적 흔적 7.02 41.30 52.82 22.00 441.4 0.45
4 흔적 흔적 흔적 7.40 43.43 46.83 23.14 385.6 0.42
5 흔적 흔적 흔적 7.54 45.20 39.82 24.25 377.0 0.34
6 흔적 흔적 흔적 7.97 46.70 28.44 25.03 315.6 0.28
상기 표 6 및 표 7에서 보는 바와 같이 도시농업을 위한 텃밭재배용 인공토의 원료 투입비율에 따른 이화학적 특성과 유해성분을 종합적으로 평가한 결과 이탄, 축분, 코코피트, 제올라이트, 미생물제제를 각각 49 : 35 : 10 : 5 : 1(w/w) 또는 54 : 30 : 10 : 5 : 1(w/w) 배합비로 혼합한 텃밭재배용 인공토 No. 2와 No. 3가 텃밭재배용으로 적합하였다. 따라서 상기 우수한 결과를 보인 텃밭재배용 인공토 No. 2와 No. 3을 상추 재배에 사용하였다.
미생물제제를 포함한 텃밭재배용 인공토의 화학적 특성 변화
본 발명에서 제조된 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토의 이화학적 특성 변화와 식물의 생육 촉진 효과를 평가하기 위하여 대전광역시 유성구 궁동 220번지 충남대학교 농업생명과학대학 부속 온실에서 상추를 대상으로 작물실험을 수행하였다. 본 발명에서 제조된 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토의 식물 생육 촉진 효과를 평가하기 위하여 처리구당 포트의 규격은 1:5000a의 사각포트로 비닐하우스에서 임의배치법의 3반복으로 수행하였고 포트 당 작물 1주 이상으로 실시하였다. 이때 대조구로는 공시토양과 시중축분을 7 : 3 (w/w) 또는 5 : 5 (w/w) 배합비로 배합하여 사용하였다. 표 8은 공시토양의 이화학적 특성을 보여주고 있다.
공시토양의 이화학적 특성 분석
pH
(1:5) 		EC T-N O.M Ava .-
P 2 O 5 		Ex .- cations
( cmol c / kg ) 		CEC
dS /m % mg / kg Ca 2 + Mg 2 + K + Na + cmol c / kg
4.58 1.09 0.14 1.16 12.5 2.12 0.60 0.18 0.09 4.99
풍건한 공시토양을 2mm 체로 친 후 1/5,000a 포트에 무게비(w/w)로 공시토양에 텃밭재배용 인공토를 7 : 3 (w/w)와 5 : 5 (w/w) 배합비로 배합하였고, 텃밭재배용 I과 II는 각각 미생물제제를 첨가하지 않은 텃밭재배용 인공토 No. 2와 No. 3이고, 텃밭재배용 I-M과 II-M은 각각 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 균주를 포함하는 미생물제제를 첨가한 텃밭재배용 인공토 No. 2와 No. 3이다. 각 처리구별로 설정된 양만큼 잘 혼합하여 포트에 충진 후 상추를 정식하였다.
텃밭재배용 인공토의 이화학적 특성으로는 용적밀도(B.D), 토양삼상, 공극률, pH, EC, 전질소, 유기물, 유효인산, CEC, 치환성 양이온(Ca, Mg, K, Na), 염분 등을 분석하였고, 식물의 생육 촉진 효과를 관찰하기 위해서는 상추의 엽장, 엽폭, 엽수, 엽록소 및 생체중의 생육 조사를 실시하였다.
상추 재배에 따른 텃밭재배용 인공토의 화학적 특성 변화
처 리 구 pH
(1:5) 		EC T-N O.M Ava .-
P 2 O 5 		Ex .- cations
( cmol c / kg ) 		CEC
dS /m % mg / kg Ca 2 + Mg 2 + K + Na + cmol c / kg
대조구 (7 : 3) 5.12 2.03 0.11 5.50 252.0 6.60 2.90 0.90 0.64 12.50
텃밭재배용 I
(7 : 3)		 5.56 2.64 0.13 4.84 267.1 7.02 3.81 1.05 0.77 13.71
텃밭재배용 I-M
(7 : 3)		 5.70 2.95 0.15 4.40 316.4 7.22 4.50 1.20 0.80 14.78
텃밭재배용 II
(7 : 3)		 5.32 2.56 0.11 4.25 247.0 6.84 3.64 1.10 0.70 13.32
텃밭재배용 II-M
(7 : 3)		 5.54 2.84 0.14 3.85 307.3 7.04 4.23 1.15 0.74 14.21
대조구 (5 : 5) 5.40 4.02 0.11 8.75 245.1 9.11 6.35 1.65 0.12 19.54
텃밭재배용 I
(5 : 5)		 6.11 4.69 0.13 7.57 331.4 10.41 7.14 2.03 1.14 21.70
텃밭재배용 I-M
(5 : 5)		 6.24 4.88 0.16 7.46 350.0 11.32 7.20 2.46 1.51 23.50
텃밭재배용 II
(5 : 5)		 5.99 4.40 0.15 7.25 288.1 10.24 6.51 2.00 1.05 20.82
텃밭재배용 II-M
(5 : 5)		 6.04 4.51 0.16 7.01 305.0 10.32 6.60 2.12 1.11 21.20
상기 표 9에서 보는 바와 같이 상추 재배에 따른 텃밭재배용 인공토의 화학적 특성 변화를 살펴보면, 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 7 : 3(w/w) 배합한 처리구가 대조구보다 pH와 질소함량 및 양이온 함량이 높았으며, 텃밭재배용 I-M 처리구가 가장 높은 결과를 보였다. 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 5 : 5(w/w) 배합한 처리구에서도 대조구보다 pH, 질소함량과 양이온 함량이 증가하였으며, 텃밭재배용 I-M 처리구가 가장 높았다.
미생물제제를 포함한 텃밭재배용 인공토의 물리적 특성 변화
아래 표 10을 살펴보면 살펴보면, 상추 재배에 따른 텃밭재배용 인공토의 물리적 특성 변화는 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 7 : 3(w/w)과 5 : 5(w/w) 비율로 배합한 처리구가 대조구보다 용적밀도와 토양 삼상 중 고상이 감소하는 경향을 보였고, 공극률은 텃밭재배용 인공토에 미생물제제를 첨가한 I-M 처리구와 II-M 처리구가 가장 높은 결과를 나타냈다.
상추 재배에 따른 텃밭재배용 인공토의 물리적 특성 변화
처 리 구 용적밀도 고 상 액 상 기 상 공극률
Mg / cm 3 %
대조구 (7 : 3) 0.97 36.8 17.6 45.6 63.2
텃밭재배용 I
(7 : 3)		 0.90 34.0 20.2 45.8 66.0
텃밭재배용 I-M
(7 : 3)		 0.88 33.3 20.4 46.3 66.7
텃밭재배용 II
(7 : 3)		 0.90 34.1 20.3 45.6 65.9
텃밭재배용 II-M
(7 : 3)		 0.88 33.4 20.6 46.0 66.6
대조구 (5 : 5) 0.73 27.7 24.7 47.6 72.3
텃밭재배용 I
(5 : 5)		 0.68 25.8 26.2 47.9 74.2
텃밭재배용 I-M
(5 : 5)		 0.67 25.4 27.2 47.4 74.6
텃밭재배용 II
(5 : 5)		 0.68 25.8 26.6 47.6 74.2
텃밭재배용 II-M
(5 : 5)		 0.67 25.3 26.7 48.0 74.7
미생물제제를 포함한 텃밭재배용 인공토의 식물 생육 촉진 효과
텃밭재배용 인공토에 따른 상추의 생육 및 생체중 특성
처 리 구 엽 장 엽 폭 엽 수 엽 록 소 생체중
길이
(cm) 		지수
(%) 		폭
(cm) 		지수
(%) 		개수
( ea /주) 		지수
(%) 		함량
( mg /100cm 2 ) 		지수
(%) 		중량
(g/주) 		지수
(%)
대조구 (7 : 3) 17.2*a 100 10.1a 100 15.7a 100 2.51a 100 45.2a 100
텃밭재배용 I
(7 : 3)		 18.9a 110 11.0a 109 16.7a 106 2.80a 112 50.7a 112
텃밭재배용 I-M
(7 : 3)		 23.1a 134 12.3a 122 17.7a 113 2.94a 117 56.0a 124
텃밭재배용 II
(7 : 3)		 18.2a 106 10.6a 105 16.7a 106 2.72a 108 49.0a 108
텃밭재배용 II-M
(7 : 3)		 19.7a 115 11.0a 109 17.0a 108 2.78a 111 52.3a 116
대조구 (5 : 5) 17.4a 100 10.3a 100 16.3a 100 2.58a 100 47.2a 100
텃밭재배용 I
(5 : 5)		 19.8a 114 12.0a 116 18.0a 110 2.86a 111 54.5a 116
텃밭재배용 I-M
(5 : 5)		 21.0a 121 12.4a 120 19.3a 118 3.00a 116 57.7a 122
텃밭재배용 II
(5 : 5)		 19.1a 110 11.0a 107 17.7a 109 2.76a 107 51.9a 110
텃밭재배용 II-M
(5 : 5)		 20.6a 118 11.8a 115 18.7a 115 2.83a 110 55.7a 118
상기 표 11을 살펴보면, 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 7 : 3(w/w) 비율로 배합한 처리구에서는 대조구보다 엽장과 엽폭이 6~34%, 5~22% 정도 증가되었으며, 텃밭재배용 I-M 처리구가 각각 34%, 22% 정도 높았다. 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 5 : 5(w/w) 배합한 처리구들의 엽장과 엽폭은 대조구보다 10~21%, 7~20% 정도 높은 결과를 보였으며, 텃밭재배용 I-M 처리구가 각각 21%, 20% 정도 증가하는 결과를 나타냈다. 생체중은 대조구보다 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 7 : 3(w/w) 배합한 처리구들이 8~24% 정도의 증가효과를 보였으며, 공시토양과 텃밭재배용 인공토를 5 : 5(w/w) 배합한 처리구에서는 대조구보다 텃밭재배용 I-M 처리구가 22%, 텃밭재배용 II-M 처리구가 18% 정도 높았다. 또한 재배기간 동안 상추에서는 어떠한 생육 피해 및 비해 등이 발생하지 않았다.
식물 병원성 곰팡이 길항능력이 우수한 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주를 함유하는 미생물제제를 포함하는 텃밭재배용 인공토는 대조구인 공시토양과 시중축분 혼합토나 미생물제제를 포함하지 않는 인공토에 비해 상추와 같은 식물의 생육을 촉진하는 효과를 나타내었으며, 또한 인공토의 물리화학적 특성을 변화시켜 식물의 생육에 적합한 환경을 만들어주기 때문에 텃밭재배용으로 적합하며 도시농업의 활성화에 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.
한국생명공학연구원 KCTC18506P 20161102
Streptomyces sp . DAEJI -11 16S rDNA (1388 bp )
GATGGGGACTCACAGGAGACCGCCGGGGTCAACTCGGAGGAAGGTGGGGACGACGTCAAGTCATCATGCCCCTTATGTCTTGGGCTGCACACGTGCTACAATGGCCGGTACAATGAGCTGCGATACCGTGAGGTGGAGCGAATCTCAAAAAGCCGGTCTCAGTTCGGATTGGGGTCTGCAACTCGACCCCATGAAGTCGGAGTCGCTAGTAATCGCAGATCAGCATTGCTGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACGTCACGAAAGTCGGTAACACCCGAAGCCGGTGGCCCAACCCTTGTGGAGGGAGCTGTCGAAGGTGGGACTGGCGATTGGGACGAAGTCGTAA//
<110> DAEJI Development Co.,Ltd <120> A microbial additive containing artificial soil for vegetable gardens for the revitalization of sustainable urban agriculture <130> KCTC18506P <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1388 <212> DNA <213> Streptomyces sp. <400> 1 tggcgaacgg gtgagtaaca cgtgggcaat ctgcccttca ctctgggaca agccctggaa 60 acggggtcta ataccggata cgactgcggg aggcatctcc tgtggtggaa agctccggcg 120 gtgaaggatg agcccgcggc ctatcagctt gttggtgggg taatggccca ccaaggcgac 180 gacgggtagc cggcctgaga gggcgaccgg ccacactggg actgagacac ggcccagact 240 cctacgggag gcagcagtgg ggaatattgc acaatgggcg aaagcctgat gcagcgacgc 300 cgcgtgaggg atgacggcct tcgggttgta aacctctttc agcagggaag aagcgaaagt 360 gacggtacct gcagaagaag cgccggctaa ctacgtgcca gcagccgcgg taatacgtag 420 ggcgcaagcg ttgtccggaa ttattgggcg taaagagctc gtaggcggct tgtcacgtcg 480 gatgtgaaag cccgaggctt aacctcgggt ctgcattcga tacgggctag ctagagtgtg 540 gtaggggaga tcggaattcc tggtgtagcg gtgaaatgcg cagatatcag gaggaacacc 600 ggtggcgaag gcggatctct gggccattac tgacgctgag gagcgaaagc gtggggagcg 660 aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cgtaaacgtt gggaactagg tgttggcgac 720 attccacgtc gtcggtgccg cagctaacgc attaagttcc ccgcctgggg agtacggccg 780 caaggctaaa actcaaagga attgacgggg gcccgcacaa gcggcggagc atgtggctta 840 attgacgcaa cgcgaagaac cttaccaagg cttgacatat accggaaagc attagagata 900 gtgcccccct tgtggtcggt atacaggtgg tgcatggctg tcgtcagctc gtgtcgtgag 960 atgttgggtt agtcccgcaa cgagcgcaac ccttgtcctg tgttgccagc atgcccttcg 1020 gggtgatggg gactcacagg agaccgccgg ggtcaactcg gaggaaggtg gggacgacgt 1080 caagtcatca tgccccttat gtcttgggct gcacacgtgc tacaatggcc ggtacaatga 1140 gctgcgatac cgtgaggtgg agcgaatctc aaaaagccgg tctcagttcg gattggggtc 1200 tgcaactcga ccccatgaag tcggagtcgc tagtaatcgc agatcagcat tgctgcggtg 1260 aatacgttcc cgggccttgt acacaccgcc cgtcacgtca cgaaagtcgg taacacccga 1320 agccggtggc ccaacccttg tggagggagc tgtcgaaggt gggactggcg attgggacga 1380 agtcgtaa 1388

Claims (7)

  1. 식물 탄저병의 원인균인 콜레토트리첨 글로에오스포리오이데스(Colletotrichum gloeosporioides), 시들음병 원인균인 퓨자리움 옥시스포럼 (Fusarium oxysporum), 잘록병의 원인균인 리족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani), 균핵병의 원인균인 스클레로티니아 스클레로티오럼(Sclerotinia sclerotiorum), 무름병의 원인균인 리조퍼스 스톨로니퍼(Rhizopus stolonifer), 잿빛 곰팡병의 원인균인 보트리티스 시네리아(Botrytis cinerea), 역병의 원인균인 파이토프소라 캡시키(Phytophthora capsici) 및 흰비단병의 원인균인 스클레로티엄 롤프시(Sclerotium rolfsii)로 이루어진 식물 병원성 곰팡이군 모두에 대해 우수한 길항작용을 갖는 인삼밭 토양으로부터 분리된 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주 (KCTC 18506P)
  2. 제 1항에 따른 스트렙토마이세스 속 DAEJI-11 (Streptomyces sp. DAEJI-11) 균주 (KCTC 18506P)를 유효성분으로 포함하는 텃밭재배용 미생물제제
  3. 제 2항에 따른 미생물제제를 포함하는, 이탄, 축분, 코코피트 및 제올라이트로 이루어진 텃밭재배용 인공토
  4. 제3항에 있어서, 이탄, 축분, 코코피트, 제올라이트 및 미생물제제의 함량이 각각 49 : 35 : 10 : 5 : 1(w/w) 또는 54 : 30 : 10 : 5 : 1(w/w)인 것을 특징으로 하는 텃밭재배용 인공토
  5. 공시자재인 이탄, 축분, 코코피트 및 제올라이트를 제 2항에 따른 미생물제제와 각각 49 : 35 : 10 : 5 : 1(w/w) 또는 54 : 30 : 10 : 5 : 1(w/w) 비율로 배합하는 것을 특징으로 하는 텃밭재배용 인공토의 제조방법










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  7. 삭제
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