KR101793137B1 - 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제, 이의 제조방법 및 개량방법 - Google Patents

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Abstract

2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제 및 개량 방법이 개시된다. 본 발명은 두 종의 생물학적 토양 개량제 A, B의 제조법 및 그의 살포 방법을 포함하며, 그의 구체적인 설명은 다음과 같다: (1)토양 개량제 A: 고체로서, 볏짚 가루 및 쌀겨 등의 원재료와 함께 미생물 발효하여 획득되며, C/N 율은 30-50 사이이고, 살포 방법은 질량비 1-1.4‰로 시설재배 토양과 함께 균일하게 섞어서, 5-7일 동안 35-50℃로 숙성시킨 후, 경작지로 살포한다. (2) 토양 개량제 B: 액체로서, 내염성 미생물군을 보유하기 위해 순화 과정을 거치며, 농작물의 성장 기간에 사용된다. 미생물학적 기법에 기반하여, 본 발명은 토양 구조를 개선할 수 있고, 미생물 활동을 향상시켜 토양 내의 무기 질소의 생물학적 질소고정을 촉진하여, 토양 내의 가용성 질산성 질소 함량을 감소시킴으로써, 시설재배 농작물의 수확량을 크게 증가시키고, 생산물의 품질을 향상시킨다.

Description

2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제, 이의 제조방법 및 개량방법{FACILITY SECONDARY NITRATE ION SALINIZED SOIL MODIFIER, PREPARATION METHOD AND MODIFICATION METHOD}
본 발명은 토양 개량 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제, 이의 제조방법 및 개량방법에 관한 것이다.
중국에서의 비료 투입은 시설재배 농업 생산의 중요한 부분이며, 과다한 살포량, 가공되지 않은 유기질 비료의 살포 및 불균형한 N-P-K(질소-인-칼륨)비율이라는 공통성을 가지고 있다.
짧은 기간 동안에 비료를 투입하면 수확량을 크게 증가시키는 효과를 볼 수 있기 때문에, 높은 생산량을 추구하기 위해서, 과다한 양의 비료가 일반적으로 살포되어, 농작물에 실제로 과다한 양의 비료가 흡수된다.
결과적으로, 토양 내의 잔류 비료는 염 이온의 주된 근원이 되어, 매년 악화되고 있는 시설재배 토양의 2차 염화, 토양 미생물상 불균형 및 토양압밀 등의 문제를 야기하며, 시설재배 채소 토양의 환경 질적 상태의 지속적인 악화를 초래하고, 지속 가능한 토양의 생산력 및 지속 가능한 시설재배 채소 산업의 발전에 위협을 가하고 있다.
2차 질산염화된 시설재배 토양의 염 이온은 K+, Ca2+, Na+, Mg2+ 네 종류의 양이온 및 NO3 -, SO4 2-, Cl-, HCO3 - 네 종류의 음이온을 포함한다. 한 연구 결과는 시설재배 토양 내에서 NO3 - 가 가장 높은 함량을 보유하며, 기타 이온들의 비율은 살포된 화학 비료 및 유기질 비료의 종류에 따라 다양함을 보여준다.
시설재배 토양 내의 불균형한 염 이온의 비율은 농작물의 이온 균형에 영향을 미치고 농작물의 영양소 흡수를 방해하여, 결과적으로 농작물의 성장에 악영향을 미쳐 수확량을 감소시킨다.
염 성분의 높은 농도는 토양의 미생물 활동을 억제하고 토양 양분의 수행과정에 영향을 미치고, 그로 인하여 농작물을 위한 토양의 영양 공급에 간접적으로 영향을 미치게 된다. 토양 내의 NO3 - 의 높은 농도는 농작물의 질산염과 아질산염의 함량에 훨씬 더 영향을 미치고, 그로 인하여 생산물의 품질을 저하시킨다. 질산염 질소는 깊은 경작층으로 침투하거나 지하수로 흘러 들어가 수질오염을 야기하고 인간의 건강에 위협을 미친다.
토양 미생물의 성장 및 번식은 좋은 토양의 비옥 상태와 환경 질적 상태를 필요로 하며, 필요한 최적의 온도, 습도 및 영양은 식물의 성장 및 번식에 필요한 바와 유사하다.
따라서, 미생물의 양은 토양 비옥도와 식물 성장과 밀접한 관계가 있으며, 다양한 토양 생태계들 사이의 차이점을 민감하게 반영할 수 있고, 그로 인해 토양 비옥도의 품질에 대한 지표가 될 수 있다. 2차 질산염화된 시설재배 토양 내의 미생물 양은 크게 감소하며, 지배적 개체군의 종류와 양도 감소하고, 피시움(Pythium)과 같은 병원균이 강성하게 되어, 해충과 질병이 심각하게 증가하고 토양의 생산성과 질이 모두 악화되게 된다.
요컨대, 시설재배 토양 내의 염류 집적 및 미생물상 불균형과 같은 문제들은 시설재배 농업의 지속 가능한 개발에 심각한 악영향을 미친다.
석고, 유기질 비료 등을 살포하는 종래의 방법들이 토양 성분을 조정하기 위해 사용될 수 있으며, 내염성 농작물(salt-tolerant crops)의 재배 및 관개 배수 등의 조치들이 토양에서 염분을 배출하기 위해서 사용될 수 있다.
빠른 반응, 낮은 비용 및 쉬운 살포로 인하여, 석고(CaSO4)는 시설재배 토양의 개량에서 가장 널리 사용되는 방법이 되었다.
일반적인 실시방법은 토양에 석고를 살포하고 종래의 농경을 수행하는 것이다.
결과적으로, 석고는 토양에 용해되고 관개 또는 강수에 의하여 토양수로 운반된다.
이온 교환을 통하여, 칼슘 이온은 토양 내의 기저 이온을 대체할 수 있으며 최종적으로 토양에서 물과 함께 배출된다.
그러나, 석고(CaSO4)는 몇몇 단점들을 가지고 있다. 예를 들어, 석고 자체는 잘 녹지 않는 물질이기 때문에, 토양 내에 용해된 이온들의 일부는 심층 토양에 대해서 효과적인 이온 교환을 이루지 못할 수가 있다.
또한, 석고(CaSO4)로 대체된 기저 이온의 일부는 관개 또는 강수에 의해서만 농작물의 뿌리 영역에서 하부 토양으로 씻겨져 들어갈 수 있으며, 양호한 배수 조건 하에서만 토양 본체로부터 배출되어 나갈 수 있다.
게다가, 석고(CaSO4) 자체 역시 염이므로, 여러 번 반복되어 사용될 경우, 토양이 개량되면서 토양 내의 염이 증가하게 된다.
유기질 비료의 살포는 토양 미생물의 총량을 증가시킬 수 있으며, 지배적 개체군의 수를 증가시킬 수 있고, 균락의 다양성을 풍부하게 하고 균락 구조를 안정화 시킬 수 있다.
비옥화 구조가 낮은 함량의 유기질 비료를 포함할 경우, 유기질 비료의 비율을 높이면 토양의 염 축적을 크게 억제할 수 있다.
그러나, 유기질 비료의 부적절한 사용은 다수의 기저 이온들을 생성하고, 상당량의 유기질 비료 살포는 또한 토양 염 축적을 야기한다.
예를 들어, 낮은 C/N 율(탄소와 질소의 비율)을 가진 유채깻묵 비료(rapeseed cake fertilizer)와 같은 유기질 비료의 살포는 0-20 cm 토양 층의 총 염 함량을 크게 증가시킨다.
한 연구에서는, 3년 이상의 지속적인 시설재배 농경을 할 경우, 토양 2차 염화가 발생하여 농작물 수확의 감소 및 농작물의 고사까지 초래하며, 토양의 경작능력 역시 완전히 상실됨을 보여준다.
토양 2차 염화의 문제를 효과적으로 해결하기 위해서, 미생물학적 기법이 도입될 수 있다.
생물학적 토양 개량제는 토양 내의 유익한 미생물의 양을 증가시킬 수 있으며, 토양 구조를 개선하고, 토양용적밀도를 감소시키며, 토양이화학성을 변화시키고, 토양의 물, 비료, 가스, 열 조건을 조정하여, 최종적으로 토질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
중국특허번호 CN100999667A, 발명의 명칭 "시설재배 채소 토양 개량제 및 그의 제조 및 사용방법(Facility Vegetable Soil Modifier and Preparation and Use Thereof)" 은 토탄, 규조토, 미생물 제제(고초균(Bacillus subtilis), 방선균(Actinomycetes) 및 트리코데르마(Trichoderma), 땅콩 깻묵 및 비산회(fly ash)등의 원재료를 포함하는 토양 개량제를 소개하고 있다.
중국특허번호 CN101941854A, 발명의 명칭 "CO2 비옥화와 양립할 수 있는 시설재배 채소 토양 개량제 및 그의 제조방법(Facility Vegetable Soil Modifier Compatible with CO2 Fertilization and Preparation thereof)" 은 농작물의 볏짚을 미생물 제제(볏짚 분해 제제 및 B. subtilis)와 함께 발효하여 획득한 유기질 비료를 소개하고 있다.
중국특허출원번호 CN200610130054.5, 발명의 명칭 "채소 연작 장애를 극복하기 위한 생물학적 토양 첨가 제제(Biological Soil Additive Formulation for Overcoming Vegetable Continuous Cropping Obstacles)" 는 기능성 미생물 제제로서의 트리코데르마, 내근성균수 균근(Vesicular Arbuscular (VA) mycorrhizas), 비이온성 비금속 광물 제올라이트, 발효된 유기질 비료, 껍질, 과인산석회 및 요소로부터 제조한 생물학적 첨가제를 소개하고 있다.
중국특허출원번호CN201110078418.0, 발명의 명칭 "보호 대상지의 토양 염화를 방지하기 위한 생물학적 유기질 비료(Biological Organic Fertilizer for Preventing Soil Salinization in Protected Fields)" 는 미생물 (Clostridium thermocellum, Bacillus licheniformis, Lactobacillus acidophilus 및 Streptomyces badius) 발효 갈탄, 식초 잔여물, 톱밥(볏짚) 및 셰일(shale)로부터 제조한 유기질 비료를 소개하고 있다.
중국특허출원번호CN201210225968.5, 발명의 명칭 "온실, 경작지 토양 환원, 소독 합성 살균 미생물 제제 및 토양 살균 방법(Greenhouse, Shed Soil Reducing, Disinfecting Composite Microbial Agent and Soil Disinfection Method)" 에서는 농작물이 수확된 이후, 토지 위에 작물 볏짚, 유기질 비료 및 합성 미생물 제제(박테리아, 방선균, 효모균, 곰팡이)를 산포하는 단계; 토양층을 깊게 일구어서 작은 높이랑들을 만드는 단계; 플라스틱 막으로 이랑 표면을 덮는 단계; 상기 막 아래로 물을 채워 토양 수분을 100%에 이르도록 하는 단계; 방수 플라스틱 필름으로 상기 막을 20-25일 동안 밀봉하는 단계; 및 환기를 위해 상기 방수 플라스틱 필름을 개방하고 상기 막을 제거하는 단계;를 구체적으로 포함하는 토양 살균방법이 제공된다.
연구에 따르면, 2차 염화된 시설재배 토양 내의 염 축적은 토양 내의 삼투압을 지나치게 높이는 결과를 초래하고, 과도한 탈수로 인하여 미생물 세포들이 정상적인 대사 활동을 할 수 없도록 한다. 따라서, 상기에 설명된 미생물 제제들은 토양 내에 투입된 이후 정상적인 활동을 할 수 없게 되거나 심지어는 고사하게 된다.
본 발명의 목적은 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제 및 토양 개량방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제는 토양 개량제 A; 및 토양 개량제 B; 를 포함하며, 상기 토양 개량제 A는 30-50 중량부의 볏짚 가루, 10-40 중량부의 쌀겨, 5-20 중량부의 유채깻묵, EM 원액 및 갈색설탕을 포함하고, 상기 EM 원액 및 상기 갈색설탕 모두의 중량은 상기 볏짚 가루, 상기 쌀겨 및 상기 유채깻묵의 총 중량의 1.2-4.5‰이고, 상기 토양 개량제 B는 상기 EM 원액의 염 용액의 농도를 점진적으로 증가시키는 고염분순화에 의해서 획득되며, 획득된 미생물은 107 cfu/㎖ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제의 제법이 제공된다. 상기 토양 개량제 A의 제법은, 상기 볏짚 가루, 상기 쌀겨 및 상기 유채깻묵을 균일하게 혼합하고, 상기 혼합 결과물에 상기 EM 원액 및 상기 갈색설탕을 첨가한 후 물을 35%의 질량 함량에 이르도록 첨가하는 단계 1; 및 10-26일 동안 22℃ 이상의 온도에서 밀폐 발효를 실시하는 단계 2; 를 포함하고, 상기 토양 개량제 B의 제법은, Ca(NO3)2, KNO3, NaCl 및 KCl 을 5:3:1:1 의 질량 비율로 혼합하는 단계; 상기 무기염류 혼합 결과물로부터 0.5 wt% 의 무기염류 용액을 배합하는 단계; 및 탄소원으로서 포도당을 사용하여 상기 농도를 점진적으로 증가시켜 상기 미생물에 고염분순화를 실시하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 2 이후, 상기 토양 개량제 A의 C/N 율은 볏짚 가루를 사용하여 30-50으로 조정될 수 있다.
또한, 상기 볏짚 가루의 C/N 율은 65-85:1이고, 상기 쌀겨의 C/N 율은 18-22:1이며, 상기 유채깻묵의 C/N 율은 9-13:1일 수 있다.
또한, 본 발명은 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량 방법을 제공한다. 본 발명의 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량 방법에 따르면, 상기 토양 개량제 A는, 농작물을 심기 위한 시설재배 토양에 상기 토양 개량제 A를 첨가하고, 완전히 혼합된 이후 5-7일간 35-50℃에서 공동배양하여, 농작물을 심기 1일 전에 토양 표면에 0-10 cm의 두께로 덮는 과정에 의하여 살포되고, 상기 토양 개량제 B는, 500-1000 배 로 희석되어 농작물의 성장 기간 중에 뿌리 표면에 분무하는 과정에 의하여 살포될 수 있다.
또한, 상기 토양 개량제 A의 양은 토양 중량의 1-1.4‰ 일 수 있다.
또한, 상기 희석 후의 상기 토양 개량제 B의 양은 3000-4500 kg/ha일 수 있다.
본 발명에 따르면, 보다 높은 C/N 율을 가진 생물학적 유기질 비료가 시설재배 토양과 공동배양되어 토양 표면을 덮게 되며, 혼합 미생물 군집은 내염 고염분순화를 거친 이후 토양에 살포된다.
미생물 신진대사는 탄소원 및 질소원을 필요로 하며 유기질 비료는 풍부한 탄소원을 보유하고 있다.
따라서, 미생물 활동은 토양 내의 과다 질소를 충분히 흡수할 수 있으며, 흡수작용에 의한 일시적인 질소고정을 위하여 미생물의 내부에서 질소원을 변환할 수 있다. 또한, 유기질 비료는 토양의 구조적인 문제를 개선한다.
한편, 시설재배 토양은 높은 염 함량을 보유하며, 이러한 높은 염 함량은 미생물의 성장을 억제한다.
따라서, 배양 및 고염분순화에 의하여, 미생물 적응성 및 염분에 대한 내성이 향상되며, 이는 염화 토양 처리의 중요한 선행조건이다.
본 발명은 합성 미생물 군집을 위한 내염 고염분순화 방법을 구체적으로 제공하여, 상기 개량제가 2차 염화된 시설재배 토양 내에서 잘 기능할 수 있도록 한다.
또한, 토양 내의 미생물들은 활동 중에 또는 고사한 이후에 글루타민 및 프롤린과 같은 다수의 아미노산, 다수의 비타민 및 시토키닌, 오옥신 및 지베렐린과 같은 식물 호르몬을 생산하며, 이는 작물의 생육을 효과적으로 용이하게 한다.
본 발명에 채용된 상기 설명된 바와 같은 기술적 해결수단은 종래 기술과 비교하여 다음과 같은 장점들을 가지고 있다:
1. 본 발명의 생물학적 토양 개량제는 내염 고염분순화 과정을 거치며, 토양에 투입된 이후에는, 지배적 개체군의 빠른 형성을 야기하며, 미생물상을 개선하고, 토양 미생물 질소 함량을 증가시킨다.
2. 본 발명에서는, 보다 높은 C/N 율을 가진 미생물 유기질 비료가 시설재배 토양과 공동배양되어 토양 표면에 덮이게 되고, 이로써 토양 삼투성을 높이고, 염 세척을 용이하게 하여 미생물에 의한 토양 내의 과다 질소의 효과적인 활용을 촉진한다.
3. 본 발명은 2차 염화된 시설재배 토양 내의 염 함량을 줄이는 데에 유용하며, 농작물의 수확량과 품질을 향상시킨다. 또한, 합성 미생물 제제의 살포는 농작물 잎의 질산 환원 효소 유전자 역시 증가시킨다.
구체적인 실시예들을 참고하여 본 발명이 보다 상세하게 설명된다. 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로만 사용되었으며 본 발명의 범위를 제한하지 아니한다.
본 발명은 토양 개량제 A 및 토양 개량제 B를 살포하여 2차 질산염화된 시설재배 토양 상에서 밀폐 발효되었다.
방향이 확산되면, 그것이 발효가 완료되었다는 신호이다. 또한, C/N 율을 30-50으로 조정하기 위해서 볏짚 가루가 사용되었다. 원재료의 구성은 다음과 같다:
Ex. No.

Item		 1 2 3 4
볏짚 가루 (kg) 40 42 48 50
쌀겨 (kg) 36 33 24 20
유채깻묵 (kg) 24 25 28 30
EM 원액 (kg) 0.12 0.27 0.30 0.45
갈색설탕 (kg) 0.12 0.27 0.30 0.45
발효일수 10 15 20 26
N+P2O5+K2O (%) 5.53 5.31 5.3 5
상기 토양 개량제 B의 제조는 다음의 단계를 포함한다:
단계 1, Ca(NO3)2, KNO3, NaCl 및 KCl 을 5:3:1:1 의 질량 비율로 혼합하고, 상기 무기염류 혼합 결과물로부터 0.5 wt% 의 무기염류 용액을 배합하여, 1-2 ㎖의 EM 원액 미생물을 100 ㎖의 상기 무기염류 혼합물을 포함한 250 ㎖ 삼각 플라스크에 투입하고, 170 r/min으로 교반하여 30ºC 에서 증균 배양하였다. 이때, 배양균 내의 NO3 - 농도를 2일 마다 확인하여, 사단율이 30% 이상이고 미생물의 양이 107-108 cfu/㎖ 에 도달하였을 때, 다음 배양을 실시하였다;
단계 2, 최종 배양균으로부터 획득한 1-2 ㎖의 용액을 채취하여 100 ㎖ 1.0 wt% 의 무기염류 용액을 첨가하고, 상기에 설명된 바와 동일한 환경에서 증균 배양을 실시하였다. 이후, 무기염류 용액의 농도를 0.5%의 증가율로 단계적으로 4%까지 증가시켰다.
실시예 1-4 는 상기 토양 개량제 B의 배치(batch)와 동일한 배치에서 배합되었으며, 다음의 토양 식재 및 개량 테스트의 대상이 되었다.
실시예 5:
실시예 1의 결과인 토양 개량제는 다양한 종류의 토양에서의 토마토 식재를 위해서 선택되었다.
토양 1은 토양 2차 염화가 되지 않은 정상 시설재배 토양이다.
토양 2는 염 함량 2.10 g/kg, 토양 질산성 질소 0.44 g/kg 및 pH 6.1 을 보유한, 경도와 중등도 사이의 시설재배 2차 염화가 진행된 토양이다.
토양 3은 토양2를 실시예 1의 토양 개량제를 사용하여 개량한 토양이다.
상기 개량은 농작물을 심기 위한 시설재배 재배 토양(0-10 cm)을 35-40 cm 의 높이로 쌓은 뒤, 상기 토양 개량제 A를 1‰ 질량비 만큼 첨가하고, 완전히 혼합하여, 개량제 B를 3000 kg/ha 만큼 근계(root system)에 분무하는 과정에 의해 실시되었다. 이후, 상기 토양 개량제 B는 개화 기간에 1회, 과일 확장 기간에 1회 분무되었다.
상기 토양은 지하 배수 시스템(배수 파이프의 깊이 0.7 m, 간격 8 m)과 함께 제공되었다.
상기 시설재배 토마토의 관개 방식은 점적관개(drip irrigation)였으며, 관개 상한은 포장용수량(field moisture capacity)이며, 관개 하한은 45%(파종기간)-65%(개화 및 착과 기간)-60%(결과 기간), 그리고 지정 습윤층(designed wet layer)은 0.2 m(파종 기간)-0.4 m(개화, 착과 및 결과 기간)이었다.
그 결과로서, 한 철의 토마토 재배기간 동안, 본 발명에 따른 개량 방법은 토양(0-15 cm) 내의 총 염 함량을 37% 감소시켰으며, 토마토 수확량을 33% 증가시켰다.
구체적인 토양 종류 및 테스트 결과는 아래의 표 2와 같다:
처리 토양 총 염 함량/g kg-1 토양 질산성 질소/g kg-1 과일 질산염/g kg-1 잎의 질산 환원 효소 유전자의 상대적 양(HQ616893) 토마토 수확량/t ha-1
토양 1 0.06 0.015 0.10 0.81 80.1
토양 2 2.10 0.440 0.12 1.34 63.8
토양 3 1.32 0.172 0.074 6.07 84.9
상기의 표로부터, 토양 개량 이후, 토양 3은 개량되지 않은 토양 2의 토마토 수확량 보다 훨씬 많은 토마토를 생산하였으며, 정상 토양의 수확량보다도 좋은 수확량을 달성하였음을 알 수 있다.
실시예 6:
실시예 5와 유사하게, 실시예 1의 결과인 토양 개량제는 다양한 종류의 토양에서의 토마토 식재를 위해서 선택되었다.
토양 1은 2차 염화가 되지 않은 정상 시설재배 토양이다.
토양 2는 염 함량 3.90 g/kg, 토양 질산성 질소 1.35 g/kg 및 pH 5.7 을 보유한, 심각한 수준의 2차 염화가 진행된 시설재배 토양이다.
토양 3은 토양 2를 실시예 1의 토양 개량제를 사용하여 개량한 토양이다.
상기 개량은 농작물을 심기 위한 시설재배 재배 토양(0-10 cm)을 35-40 cm 의 높이로 쌓은 뒤, 상기 토양 개량제 A를 1.4‰ 질량비 만큼 첨가하고, 완전히 혼합하여, 5-7일간 35-50℃에서 공동배양 하고, 농작물을 심기 1일 전에 토양 표면에 0-10 cm의 두께로 덮고, 토마토 묘목을 심은 다음, 7일 후에, 1000 배로 희석된 상기 토양 개량제 B를 4500 kg/ha 만큼 근계(root system)에 분무하는 과정에 의해 실시되었다. 이후, 상기 토양 개량제 B는 10일 마다 1회씩 분무되었다.
상기 토양은 지하 배수 시스템(배수 파이프의 깊이 0.7 m, 간격 8 m)과 함께 제공되었다.
상기 시설재배 토마토의 관개 방식은 점적관개(drip irrigation)였으며, 관개 상한은 포장용수량(field moisture capacity)이며, 관개 하한은 45%(파종기간)-65%(개화 및 착과 기간)-60%(결과 기간), 그리고 지정 습윤층(designed wet layer)은 0.2 m(파종 기간)-0.4 m(개화, 착과 및 결과 기간)이었다.
그 결과로서, 한 철의 토마토 재배기간 동안, 본 발명에 따른 개량 방법은 토양(0-15 cm) 내의 총 염 함량을 45% 감소시켰으며, 토마토 수확량을 73% 증가시켰다.
구체적인 토양 종류 및 테스트 결과는 아래의 표 3과 같다:
처리 토양 총 염 함량/g kg-1 토양 질산성 질소/g kg-1 과일 질산염/g kg-1 잎의 질산 환원 효소 유전자의 상대적 양(HQ616893) (HQ616893) 토마토 수확량/t ha-1
토양 1 0.06 0.015 0.10 0.81 80.1
토양 2 3.90 1.350 0.12 1.34 43.2
토양 3 2.13 0.389 0.074 6.07 74.9
상기의 표로부터, 토양 개량 이후, 토양 3은 개량되지 않은 토양 2의 토마토 수확량 보다 훨씬 많은 토마토를 생산하였음을 알 수 있다.
비교 실시예 1:
실시예 1의 결과인 토양 개량제가 다양한 종류의 토양에서의 토마토 식재를 위해서 선택되었다. 실시예 5와의 차이점은 상기 생물학적 개량제 B가 토양 개량과정에서 사용되지 않았다는 점이다.
토양 1은 2차 염화가 되지 않은 정상 시설재배 토양이다.
토양 2는 염 함량 2.10 g/kg, 토양 질산성 질소 0.44 g/kg 및 pH 6.1 을 보유한, 경도와 중등도 사이의 2차 염화가 진행된 시설재배 토양이다.
토양 3은 토양2를 실시예 1의 토양 개량제를 사용하여 개량한 토양이다.
상기 개량은 농작물을 심기 위한 시설재배 재배 토양(0-10 cm)을 35-40 cm 의 높이로 쌓은 뒤, 상기 토양 개량제 A를 1‰질량비 만큼 첨가하고, 완전히 혼합하여, 5-7일간 35-50℃에서 공동배양 하고, 농작물을 심기 1일 전에 토양 표면에 0-10 cm의 두께로 덮고, 토마토 묘목을 심는 과정에 의해 실시되었다.
토양 4는 토양 2를 상기 토양 개량제 A(제조과정에서 C/N 율을 80으로 조정하였음)를 사용하여 개량하고 토양 3과 동일한 과정에 의해 살포된 토양이다.
토양 5는 토양 2를 상기 토양 개량제 A(제조과정에서 C/N 율을 12로 조정하였음)를 사용하여 개량하고 토양 3과 동일한 과정에 의해 살포된 토양이다.
상기 토양은 지하 배수 시스템(배수 파이프의 깊이 0.7 m, 간격 8 m)과 함께 제공되었다. 상기 시설재배 토마토의 관개 방식은 점적관개(drip irrigation)였으며, 관개 상한은 포장용수량(field moisture capacity)이며, 관개 하한은 45%(파종기간)-65%(개화 및 착과 기간)-60%(결과 기간), 그리고 지정 습윤층(designed wet layer)은 0.2 m(파종 기간)-0.4 m(개화, 착과 및 결과 기간)이었다.
그 결과로서, 한 철의 토마토 재배기간 동안, 상기의 개량제 A, 높은 C/N 율을 가진 개량제 및 낮은 C/N 율을 가진 개량제는 토양(0-15 cm) 내의 총 염 함량을 각각 12%, 16%, -9% 감소시켰으며, 토마토 수확량을 13%, 5%, -6% 만큼 각각 증가시켰다.
구체적인 토양 종류 및 테스트 결과는 아래의 표 4와 같다:
처리 토양 총 염 함량/g kg-1 토양 질산성 질소/g kg-1 과일 질산염/g kg-1 잎의 질산 환원 효소 유전자의 상대적 양(HQ616893) 토마토 수확량/t ha-1
토양 1 0.06 0.015 0.10 0.81 80.1
토양 2 2.10 0.440 0.12 1.34 63.8
토양 3 1.85 0.343 0.10 3.68 72.3
토양 4 1.81 0.218 0.08 3.49 67.2
토양 5 2.28 0.491 0.14 1.32 60.1
상기의 표로부터, 토양 개량 이후, 토양 3은 개량되지 않은 토양 2의 토마토 수확량 보다 월등히 많은 토마토를 생산하였으나, 상기 생물학적 개량제 B와의 협력 효과가 없었기 때문에 정상 토양의 수확량보다는 약간 못 미치는 수확량을 달성하였음을 알 수 있으며; 토양 4의 개량 효과는 토양 3의 개량 효과보다 약간 우세하나, 토마토 수확량 증가의 폭은 상대적으로 낮았으며; 토양 5에서는 시설재배 토양의 2차 염화 정도가 더욱 악화 되었음을 알 수 있다.
비교 실시예 2:
비교 실시예 2와 실시예 5 간의 차이점은 상기 토양 개량제 B가 다양한 종류의 토양에서의 토마토 식재를 위한 내염 고염분순화 과정을 거치지 않았다는 것이다.
토양 1은 토양 2차 염화가 되지 않은 정상 시설재배 토양이다.
토양 2는 염 함량 2.10 g/kg, 토양 질산성 질소 0.44 g/kg 및 pH 6.1 을 보유한, 경도와 중등도 사이의 2차 염화가 진행된 시설재배 토양이다.
토양 3은 토양2를 실시예 1의 토양 개량제를 사용하여 개량한 토양이다.
상기 개량은 농작물을 심기 위한 시설재배 재배 토양(0-10 cm)을 35-40 cm 의 높이로 쌓은 뒤, 상기 토양 개량제 A를 1‰ 질량비 만큼 첨가하고, 완전히 혼합하여, 5-7일간 35-50℃에서 공동배양 하고, 농작물을 심기 1일 전에 토양 표면에 0-10 cm의 두께로 덮고, 토마토 묘목을 심은 다음, 7일 후에, 500 배로 희석된 상기 토양 개량제 B를 3000 kg/ha 만큼 근계(root system)에 분무하는 과정에 의해 실시되었다. 이후, 상기 토양 개량제 B는 개화 기간에 1회, 과일 확장 기간에 1회 분무되었다.
상기 토양은 지하 배수 시스템(배수 파이프의 깊이 0.7 m, 간격 8 m)과 함께 제공되었다.
상기 시설재배 토마토의 관개 방식은 점적관개(drip irrigation)였으며, 관개 상한은 포장용수량(field moisture capacity)이며, 관개 하한은 45%(파종기간)-65%(개화 및 착과 기간)-60%(결과 기간), 그리고 지정 습윤층(designed wet layer)은 0.2 m(파종 기간)-0.4 m(개화, 착과 및 결과 기간)이었다.
그 결과로서, 한 철의 토마토 재배기간 동안, 본 발명에 따른 토양 개량 방법은 토양(0-15 cm) 내의 총 염 함량을 20% 감소시켰으며, 토마토 수확량을 12% 증가시켰다.
구체적인 토양 종류 및 테스트 결과는 아래의 표 5와 같다:
처리 토양 총 염 함량/g kg-1 토양 질산성 질소/g kg-1 과일 질산염/g kg-1 잎의 질산 환원 효소 유전자의 상대적 양(HQ616893) 토마토 수확량/t ha-1
토양 1 0.06 0.015 0.10 0.81 80.1
토양 2 2.10 0.440 0.12 1.34 63.8
토양 3 1.67 0.290 0.011 3.82 71.2
상기의 표로부터, EM 원액이 고염분순화 과정을 거치지 않았을 경우에는, 총 염 함량 감소 및 토마토 수확량 증가에 미치는 효과가 실시예 5의 효과보다 약간 열세임을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 토양 개량제 A; 및 토양 개량제 B; 를 포함하며,
    상기 토양 개량제 A는 30-50 중량부의 볏짚 가루, 10-40 중량부의 쌀겨, 5-20 중량부의 유채깻묵, EM 원액 및 갈색설탕을 포함하고,
    상기 EM 원액 및 상기 갈색설탕 모두의 중량은 상기 볏짚 가루, 상기 쌀겨 및 상기 유채깻묵의 총 중량의 1.2-4.5‰이고,
    상기 토양 개량제 B는 상기 EM 원액의 염 용액의 농도를 점진적으로 증가시키는 고염분순화에 의해서 획득되며, 획득된 미생물은 107 cfu/㎖ 이상이고,
    상기 염 용액은 Ca(NO3)2, KNO3, NaCl 및 KCl을 포함하는 무기염류 용액인 것을 특징으로 하는 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볏짚 가루의 C/N 율(탄소와 질소의 비율)은 65-85:1이고, 상기 쌀겨의 C/N 율은 18-22:1이며, 상기 유채깻묵의 C/N 율은 9-13:1인 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토양 개량제 A의 제법은, 상기 볏짚 가루, 상기 쌀겨 및 상기 유채깻묵을 균일하게 혼합하고, 상기 혼합 결과물에 상기 EM 원액 및 상기 갈색설탕을 첨가한 후 물을 35%의 질량 함량에 이르도록 첨가하는 단계 1; 및 10-26일 동안 22℃ 이상의 온도에서 밀폐 발효를 실시하는 단계 2; 를 포함하고,
    상기 토양 개량제 B의 제법은, Ca(NO3)2, KNO3, NaCl 및 KCl 을 5:3:1:1 의 질량 비율로 혼합하여 무기염류 혼합물을 제조하는 단계; 상기 무기염류 혼합물로부터 0.5 wt% 의 상기 무기염류 용액을 배합하는 단계; 및 탄소원으로서 포도당을 사용하여 상기 무기염류 용액의 농도를 점진적으로 증가시켜 상기 미생물에 고염분순화를 실시하는 단계; 를 포함하는 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단계 2 이후, 상기 토양 개량제 A의 C/N 율은 볏짚 가루를 사용하여 30-50으로 조정되는 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제.
  5. 제1항에 따른 상기 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제에 기반한 토양 개량 방법으로서,
    상기 토양 개량제 A는, 농작물을 심기 위한 시설재배 토양에 상기 토양 개량제 A를 첨가하고, 완전히 혼합된 이후 5-7일간 35-50℃에서 공동배양하여, 농작물을 심기 1일 전에 토양 표면에 10 cm 이하의 두께로 덮는 과정에 의하여 살포되고,
    상기 토양 개량제 B는, 500-1000 배로 희석되어 농작물의 성장 기간 중에 뿌리 표면에 분무하는 과정에 의하여 살포되는 토양 개량 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 토양 개량제 A의 양은 토양 중량의 1-1.4‰인 토양 개량 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 희석 후의 상기 토양 개량제 B의 양은 3000-4500 kg/ha인 토양 개량 방법.

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