KR101867896B1 - 복합비료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 배양액과 혼합부식을 5:2~5:7의 중량비로 포함하고, 상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액은 조성물 총중량을 기준으로 질소 4~6중량%, 인산 1~3중량% 및 칼륨 3~5중량%를 포함하는 복합비료 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 조성물은 모든 작물에 사용이 가능하고 품질이 우수하여 작물의 생육을 촉진하고 고품질의 작물을 많이 수확할 수 있으므로 농가의 소득을 증대하고 작물의 품질을 향상시키며, 토양생태계의 건전성을 유지하여 농업경쟁력을 확립할 수 있는 효과가 있다.

Description

복합비료 조성물{Compound fertilizer composition}

본 발명은 복합비료 조성물에 대한 것으로, 보다 상세하게는 미생물로 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 배양액을 포함하고 유기물 성분으로 부식산 및 풀빅산을 포함하는 복합비료 조성물에 대한 것이다.

최근 소비자들의 안전한 먹거리에 대한 관심이 증가함에 따라 유기합성농약이나 화학비료의 사용을 최소화하면서 농약안전사용기준 및 작물별 표준시비량 등을 준수하여 환경을 보전하고 안전한 농산물을 생산할 수 있는 종합적인 병충해관리(IPM, Integrated pest management)와 양분관리(INM, Integrated nutrient management)를 활용하는 농업기술이 확대되어 가고 있다. 이에 따라 우리나라의 농업은 유기질 비료를 기비로 사용하고 주로 영양제라 불리는 제4종복합비료를 추비로 사용한 비료를 식물의 영양공급원으로 사용하고 있다.

이러한 제4종복합비료는 일반적으로 양액제조용 원료를 물에 녹여 손쉽게 제조하는데, 경쟁이 심화되면서 생산비 절감을 위해 단순히 고형비료만을 녹여 만든 액상비료를 기능성 비료로 높은 가격에 판매하는 경우도 많다.

이러한 상황에서 작물의 생육을 촉진하고 고품질의 작물을 다수확하며, 토양생태계의 건전성을 유지하여 우리의 농업경쟁력을 확립할 수 있는 영양제의 개발이 절실하다.

부식산은 토양을 개선하고, 작물의 생육에 효과가 있는 원료로 부식(Humus) 또는 부식질(Humic substances)이라고 불리고 있으며, 토양유기물이 변하면서 부식질을 생성한다. 유기물(Organic matter)이란 본래 탄소원자를 함유한 화합물로서 생물체가 자연적으로 생성하거나 인공적으로 합성된 모든 유기화합물을 의미하지만, 농업에서는 동물, 식물, 미생물 등에 의해 자연적으로 유래한 유기화합물만을 의미하고 있다. 토양유기물(Soil organic matter)은 단순히 토양에 있는 유기물을 의미하고 있으므로, 본질적으로는 유기물과 다르지 않다.

토양유기물은 다양한 종류의 미생물에 의해 분해되고 토양환경에 의해 중합되어 끊임없이 변화되고 있다. 이렇게 토양환경 중에서 변화된 토양유기물이 토양에 투입되어 긴 세월 동안에 분해, 축합, 중합되고, 산화되어 갈색-흑색의 유기교질 상태의 고분자화합물(토양유기물)을 형성하게 되는데 이를 부식이라 말하며, 이화학적 특성에 따라 부식탄(휴민, Humin), 부식산(휴믹산, HA, Humic acid), 풀빅산(FA, Fulvic acid), 울믹산(UA, Ulmic acid) 등으로 구분한다.

부식산(HA, Humic acid)은 물에는 거의 녹지 않지만, 수산화칼륨(KOH)이나 수산화나트륨(NaOH) 등과 같은 알칼리에 용해되는 부식물로 갈색-흑갈색을 띠고, 작용기(functional group)가 많아 각종 양분과 미량원소가 쉽게 결합 된다. 부식산은 방향족의 고리와 고리 사이에 아미노산, 아미노당, 펩티드, 지방족화합물 등이 복잡하게 결합되어 있는 복합 방향족 고분자화합물(Aromatic macromolecules)로서 질소, 산소, 수산기(OH기), 카르복시기(COOH기) 등과 같은 작용기가 다양하게 결합되어 있다(Stevenson, 1994).

또한. 부식산은 일종의 유기산으로 자연적으로 산화되어 음전하를 띠고 있으며, 이 작용기에 각종 양이온과 미량원소가 결합되고, 다양한 미생물이 서식하기도 한다. 부식물은 종류에 따라 일정한 구조와 분자량을 갖지 않아 사실상 식별이 쉽지 않으며 색깔, 중합 정도, 분자량, COOH기, OH기와 같은 작용기의 수, 탄소와 산소의 수 및 보비력 등을 종합적으로 평가하여야 한다. 부식산은 토양의 보수력과 보비력을 향상시켜 토양이화학성 및 토양완충능력을 향상시키고, 식물의 종자발아, 유묘생육, 식물의 균형적 생육 및 양분흡수 향상에 효과가 있다고 보고되었다(Chen, Y. and Aviad, T, 1990; Sparks, 1995; Varanini, Z. and Pinton, R, 1995). 그러나 부식산은 약산이기 때문에 토양에 존재하는 식물의 생장에 필요한 미량원소들인 광물입자를 녹이지는 못한다.

반면, 풀빅산은 부식산보다 강한 산성을 띠고 친수성이 높아 부식산이 녹이지 못하는 광물입자들을 녹일 수 있다. 또한 풀빅산은 광물질의 용해, 영양분 매개체 기능을 수행할 수 있기 때문에 부식산과 비교하여 식물에 더욱 유익한 물질이라 할 수 있다. 그러나 풀빅산은 높은 친수성으로 인하여 물에 잘 녹아 토양에 머무르지 않고 식물이 흡수하기 전에 비나 지하수 등을 통해서 깊은 땅속으로 스며들어 사라지는 문제가 있다. 따라서, 너무 높은 함량의 풀빅산을 뿌려주는 것은 비용 대비 효과면에서 경제적으로 바람직하지 않으며, 보다 효과적인 시비 방법이 요구된다.

작물생육촉진 효과가 있는 미생물은 식물의 근권에 사는 미생물로서 생육촉진근권세균(PGPR: Plant Growth Promoting Rhizobacteria)이라고 불리며, 영양분의 공급을 증진하고 식물호르몬에 의한 대사활동을 유도하며 식물호르몬의 균형을 유지하고 전신획득저항성(SAR, Systemic Aquired Resistance)과 유도전신저항성(ISR, Induced Systemic Resistance)과 같은 식물의 방어기작을 유도하며, 식물병원균을 억제하는 등의 조절역할을 한다.

PGPR은 크게 두 가지 그룹으로 나눌 수 있는데, 식물병원균을 억제하여 간접적으로 식물에 도움을 주는 바이오콘트롤-PGPR과, 식물생장촉진, 종자발아 촉진 및 작물생산성 증대 등을 유도하여 식물대사에 직접적인 영향을 미치는 PGPR이 있다. 전자가 ISR, SAR, 항균물질 방출 등을 통해 생물적 방제 역할을 한다면, 후자는 인돌아세트산(IAA, Indole-3-Acetic Acid), 사이토키닌(Cytokinin), 지베렐린(Gibberellin) 옥타데카노이드(Octadecanoid), 자스몬산(Jasmonate) 유사체, 살리실산(Salicylate)을 방출하거나 식물의 에틸렌(Ethylene)을 생산하여 식물생장과 생산량 및 저항성의 향상에 도움을 주는 역할을 한다.

이 중에서 IAA는 생장 중인 줄기나 뿌리 선단부 또는 어린잎에서 생성되어 줄기나 뿌리의 신장부로 옮겨져 그 부분의 세포 생장을 촉진하는 효과를 가진 식물 호르몬으로서 가장 많이 발견되는 옥신(Auxin)이다. 옥신은 식물체 내에서 생장촉진, 생식작용, 생장방향의 조절(굴광성), 정단우세, 뿌리의 유도 등의 역할을 하는 것으로 알려져 있다(곽과 윤, 2004).

식물은 체내에서 옥신을 합성할 수 있음에도 불구하고 재배조건에 따라 외부에서 공급된 옥신에 대하여 생리적 반응을 크게 일으킬 수 있다. 1930년대 Thianmann과 Link는 리조비움(Rhizobium sp.)에 의하여 옥신이 유도될 수 있다는 것을 최초로 보고하였고, 그 후 많은 식물생장조절물질들과 그의 유도체들이 미생물에 의해 생성될 수 있음이 보고되어 왔다(Lumsden, 1981; Meyer, 1966). Denvender와 David(1984)는 아조스피릴륨(Azospirillum sp.)이 생산하는 IAA가 숙주의 분근을 유도함을 확인하였고, Atzorn 등(1988)은 리조비움(Rhizobium sp.)이 생산하는 IAA와 콩과식물의 근류형성(nodulation)과의 연관관계를 연구하였으며, Gardan 등(1992)은 식물병원성균인 슈도모나스 사바스타노이(Pseudomonas savastanoi)가 식물 조직에 감염되었을 때 높은 농도의 IAA를 생성하여 절부의 분화를 촉진한다고 보고하였다.

옥신이 하는 역할 중 가장 큰 역할인 생장촉진, 즉 줄기와 자엽초의 신장과 뿌리의 신장, 뿌리의 발근 촉진의 역할은 옥신의 농도에 따라 달라진다. 대개 옥신의 생장촉진 효과는 아주 낮은 농도에서 나타나는데 줄기의 경우 10^-6~10^-5 M이 최적의 농도이며 이 농도를 넘어설 경우 오히려 신장 생장이 저해된다. 뿌리의 경우 옥신의 농도가 10^-8M 이상이 되면 주근의 생장이 저해를 받아 더 생장하지 못하는 경향이 있지만 측근은 높은 옥신의 농도에서 오히려 생성이 촉진된다(Kwon, 2003). 이러한 성질을 이용하여 합성 페녹시(phenoxy) 화합물인 2,4-D(2,4-Dinitrophenol)와 PCP(Pentachlorophenol), MCPA(2-Methyl-4-chlorophenoxyacetic Acid) 등은 제초제로 널리 사용되고 있으며, 한편으로 생장억제효과를 이용해 식물왜화제로도 이용되고 있다(Kwak, 2004). 이러한 합성 옥신은 실제로 제초제와 식물왜화제 등으로 많이 쓰이고 있고 또 옥신을 생산하는 미생물은 많이 분리되고 연구되고 있지만 이들 미생물과 식물체와의 관계는 아직 많은 연구가 되어있지 않다(So et al., 2009).

1. 대한민국특허등록 제10-0462953호 2. 대한민국특허등록 제10-0537986호 3. 대한민국특허등록 제10-1065539호 4. 대한민국특허등록 제10-1051666호

본 발명은 고품질의 기능성 복합비료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하며, 특히 작물생육촉진효과가 있는 미생물로 사카로마이세스 세레비지애 배양액을 사용하고, 유기물 성분으로 부식산과 풀빅산을 적정 비율로 조합한 혼합부식을 사용함으로써 작물의 생육을 촉진하고 고품질의 작물을 다수확할 수 있으며 토양생태의 건전성을 유지할 수 있는 복합비료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

미생물 성분과 유기물 성분을 포함하는 복합비료 조성물에 있어서,

상기 미생물 성분은 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 배양액으로 구성되고,

상기 유기물 성분은 부식산 및 풀빅산을 포함하는 혼합부식으로 이루어지고,

상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액과 혼합부식을 5:2~5:7의 중량비로 포함하고,

상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액은 조성물 총중량을 기준으로 질소 4~6중량%, 인산 1~3중량% 및 칼륨 3~5중량%를 포함하는 복합비료 조성물을 제공한다.

상기 복합비료 조성물은 상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액과 혼합부식을 5:4~5:5의 중량비로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 복합비료 조성물에서, 상기 혼합 부식은 부식산 20~90중량%와 풀빅산 10~80중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 부식산 40~80중량%와 풀빅산 20~60중량%를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

삭제

상기 복합비료 조성물에서, 상기 부식산과 풀빅산은 갈탄에 10~40중량%의 질산 수용액을 고체와 수용액의 중량비율(S/L)이 0.5~3이 되도록 첨가하고, 10~90℃에서 2~48시간 동안 반응시켜 산화시키는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조된 것이 바람직하다.

상기 복합비료 조성물에서, 상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액은 사카로마이세스 세레비지애를 탄소원 10~15중량% 배지를 이용하여 28~32℃, 혐기적 조건에서 배양하여 얻은 것이 바람직하다.

상기 복합비료 조성물에서, 상기 탄소원은 포도당 또는 슈크로즈인 것이 바람직하다.

상기 복합비료 조성물은 필요에 따라 안정제를 더 포함할 수 있다. 상기 안정제는 소듐 벤조에이트, 포타슘 벤조에이트 또는 레조시놀인 것이 바람직하다.

상기 복합비료 조성물은 필요에 따라 동결방지제를 더 포함할 수 있으며, 상기 동결방지제는 바람직하게는 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상이다.

상기 복합비료 조성물의 시비량은, 엽면 시비 시 0.1~1ℓ/10a인 것이 바람직하며, 관주 시비 시 1~3kg/10a인 것이 바람직하다.

상기 복합비료 조성물은 주 1~2회 시비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 비료조성물은 모든 작물에 사용이 가능하고 품질이 우수하여 작물의 생육을 촉진하고 고품질의 작물을 많이 수확할 수 있으므로 농가의 소득을 증대하고 작물의 품질을 향상시키며, 토양생태계의 건전성을 유지하여 농업경쟁력을 확립할 수 있다.

도 1은 다양한 농도로 처리한 미생물의 종류에 따른 상추의 생육을 조사한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 미생물 배양여액의 처리에 따른 상추의 생육을 조사한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 미생물 혼합배양액의 처리에 따른 상추 생육을 조사한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 HPLC에서 MGR 균주의 IAA와 IBA의 분석 크로마토그램이다.
도 5는 최종 제형결정을 위한 작물재배시험에서 처리구별 상추의 생육을 조사한 결과이다.
도 6은 최종 제형결정을 위한 작물재배시험에서 처리구별 청경채의 생육을 조사한 결과이다.
도 7은 최종 제형의 엽면시비량별 청경채의 생육을 조사한 결과이다.
도 8은 최종 제형과 타사제품의 엽면시비 처리구별 청경채의 생육을 조사한 결과이다.
도 9는 최종 제형의 관주시비 처리구별 청경채의 생육을 조사한 결과이다.
도 10은 최종 제형과 타사제품의 관주시비 처리구별 청경채의 생육을 조사한 결과이다.

본 발명의 비료조성물은 주성분으로 사카로마이세스 세레비지애 배양액과; 부식산 및 풀빅산을 함유하는 부식을 포함한다.

1. 사카로마이세스 세레비지애 배양액

상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액은 사카로마이세스 세레비지애를 탄소원 10~15중량% 배지를 이용하여 28~32℃, 혐기적 조건에서 배양하여 얻는 것이 바람직하다. 탄소원으로는 포도당 또는 슈크로즈를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 포도당 12.4중량% 배지 또는 슈크로즈 12.9중량% 배지를 이용하여 30℃, 혐기적 조건에서 배양하여 얻었다. 상기 조건에서 배양하였을 때, 배양액 중 IAA 농도가 108.72ppm(제품내 함량: 29.35ppm)으로 가장 높게 나타났으며, 이를 몰농도(M)로 환산하면 1.68×10^-4M이고, 500배 희석하여 사용하는 경우 3.36×10^-7M로서 작물생육촉진효과가 있다고 보고된 기존 연구논문의 IAA 농도와 일치하는 수준이었다. 또한, 초기 높은 탄소원 농도를 사용한 혐기적 발효를 이용해 배양함으로써 오염을 방지할 수 있었으며, 최종 제품 생산시 약한 방향성 알코올 냄새를 발산하는 효과도 얻을 수 있었다.

바실러스 서브틸리스 배양액과 사카로마이세스 세레비지애 배양액을 혼합한 경우 작물의 생육과 생산량이 높게 나타났으나, 서로 다른 2종의 미생물을 혼합하여 제조할 경우 상호간 길항작용으로 인한 효능 저하가 발생할 수 있으므로 사카로마이세스 세레비지애 배양액을 단독으로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액은 보증성분으로 질소, 인산 및 칼륨을 포함한다. 복합비료 조성물 총 중량을 기준으로 질소는 4~6중량%, 인산은 1~3중량% 및 칼륨은 3~5중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 조성물 총 중량을 기준으로 질소 5중량%, 인산 2중량% 및 칼륨 4중량%를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

2. 부식산과 풀빅산을 함유하는 부식

본 발명의 부식산과 풀빅산을 함유하는 부식은 통상적으로 사용되는 부식산과 풀빅산을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 특허공개 제10-2015-0105509호에 개시된 갈탄으로부터 부식산과 풀빅산을 동시에 얻는 방법으로 생산된 부식산과 풀빅산의 혼합부식을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이하 본 발명에서 "혼합부식"은 부식산과 풀빅산을 함께 함유하는 부식을 의미한다.

이하 상기 특허공개 제10-2015-0105509호에 개시된 제조방법을 간단하게 설명한다.

먼저, 부식산과 풀빅산을 추출하기 위한 원료로는 갈탄을 사용한다.

갈탄을 산화시켜 부식산과 풀빅산의 수율을 높이고 부식산과 풀빅산의 비율을 조절하기 위한 산화제로는 질산을 사용한다. 10~40중량% 질산 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 고농도의 질산용액에서 질산은 이산화질소와 산소의 2개의 산화제로 분리되고, 이산화질소는 강한 산화제이므로 유기물의 탄소가 산화된다.

원료인 갈탄에 10~40중량% 질산 수용액을 고체:수용액의 비율(S/L)이 0.5~3이 되도록 혼합하고, 10~90℃의 온도에서, 2~48시간 동안 반응시킨다.

상기 과정에 의하여, 원료에 포함되어 있는 부식산과 풀빅산의 탄소가 효율적으로 변화되어 질이 좋은 부식산과 풀빅산을 생산할 수 있고, 높은 수율로 부식산과 풀빅산을 얻을 수 있다.

질산으로 산화시킨 원료에 알칼리용액을 가해 pH 7.5~8로 적정시켜 부식산과 풀빅산을 얻는다. 알칼리용액으로는 수산화나트륨용액 또는 수산화칼륨용액을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

필요한 경우, 밸러스트 침전 또는 원심분리기를 통해 알칼리용액에 용해되지 않는 회분(ash)을 분리할 수 있다.

상기 잔여물을 제거한 용액을 건조시키지 않고, 무기산으로 pH 1~2로 적정한다. 무기산으로는 질산, 염산, 황산 등을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 무기산으로 적정하면 부식산은 침전물의 형태로 가라앉고 풀빅산은 상등액에 남게 된다. 원심분리 등의 방법으로 풀빅산이 포함된 상등액과 부식산이 포함된 침전물을 분리할 수 있다.

무기산으로 황산을 이용하여 pH 1~2로 적정한 경우, 분리된 상등액에 알칼리 용액을 처리하여 풀빅산에서 황산이온을 분리한다. 알칼리 용액으로는 수산화바륨 용액 등을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

분리된 상등액에 알칼리용액을 넣어 풀빅산에서 산이온을 분리한다. 알칼리 용액으로는 수산화바륨용액 등을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.

상기 알칼리용액을 처리한 상등액을 90~100℃, 보다 바람직하게는 95℃에서, 8~16시간, 보다 바람직하게는 12시간 동안 건조시키면 고체상의 풀빅산을 얻을 수 있다. 풀빅산은 465nm파장의 흡광도를 통해 검출이 가능한데, 예를 들면, 물에 풀빅산 1.5g/ℓ 녹아 있을 때 흡광도(optical density)는 0.256이다.

질산으로 산화시킨 갈탄으로부터 간단히 풀빅산만을 분리하기 위해서는 갈탄을 뜨거운 물로 세척한다. 풀빅산은 물에 용해되므로 뜨거운 물에 풀빅산만 용해되어 나온다.

또한, 침전된 물질을 90~100℃, 보다 바람직하게는 95℃에서, 8~16시간, 보다 바람직하게는 12시간 동안 건조시킨다. 건조 후 고체입자를 물로 세척하면 부식산만 남게 된다.

본 발명의 혼합부식은 바람직하게는 부식산 20~90중량%와 풀빅산 10~80중량%를 포함하며, 더욱 바람직하게는 부식산 40~80중량%와 풀빅산 20~60중량%를 포함한다.

3. 복합비료 조성물

상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액과 혼합부식은 5:2~5:7의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5:4~5:5의 중량비로 혼합되는 것이 좋다.

또한 사카로마이세스 세레비지애 배양액과 혼합부식은 복합비료 조성물 총 중량을 기준으로 60~98중량% 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80~95중량% 포함되는 것이 좋다.

본 발명의 복합비료 조성물은 보조제를 더 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 복합비료 조성물은 미생물을 이용하고 액상제형이어서, 분말 또는 입상의 고체제형 보다 여름철 고온과 겨울철 저온에 취약하므로, 필요에 따라 적절한 보조제를 사용할 수 있다.

보조제의 종류로는 주성분의 분해를 방지하기 위한 안정제, 물에 대한 용해 및 분산성을 높이는 계면활성제, 부피를 증가시켜 사용상 편리를 도모하기 위한 증량제, 목표가 되는 대상물에 대한 전착력을 높이는 전착제, 정전기를 방지하기 위한 대전방지제, 제형이나 살포시 자외선에 의한 분해를 억제하는 자외선차단제, 겨울철 저온동결에 의한 변성을 방지하는 동결방지제, 제형 내 침전에 의한 층분리를 방지하는 침전방지제 등이 있다.

안정제로는 가스발생 억제효과가 우수한 소듐 벤조에이트, 포타슘 벤조에이트 또는 레조시놀을 사용하는 것이 바람직하며, 최종 제형의 pH를 7로 조정해야 하는 것을 고려할 때 레조시놀을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 안정제는 조성물 총중량을 기준으로 0.5~1.5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 1중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다.

동결방지제로는 프로필렌글리콜 또는 에틸렌글리콜을 사용하는 것이 바람직하며, 에틸렌글리콜을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 동결방지제는 조성물 총중량을 기준으로 4중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 복합비료 조성물의 시비량이나 시비 주기는 작물의 종류 및 시기에 따라 적절히 선택, 조절하여 사용할 수 있다. 한정되는 것은 아니나 본 발명의 복합비료 조성물의 시비량은 일반적으로 0.1~4ℓ/10a 범위가 바람직하며, 필요에 따라 가감할 수 있다.

이하 시험예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 시험예는 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

< 시험예 1>

기능성 미생물의 선발

본 연구소에서 다년간 토양에서 분리하여 보유하고 있는 다수의 작물생육촉진 미생물 중 일부인 약 800여 균주 중에서 옥신생성능을 선발기준으로 하여 작물생육촉진효과가 우수한 균주를 검정하여 10개의 균주를 1차 선발하고, 작물생육시험과 제형 편리성을 고려하여 2개의 바실러스 서브틸리스 균주인 NM1-2와 YM1-1를 2차 선발하였다. 또한 자사의 ^™락토스타 미생물(Bacillus subtilis, 기탁번호 KCTC 13706)과 생리활성물질 생성능이 우수한 사카로마이세스 세레비지애인 MGR 균주를 선발하였다.

< 시험예 2>

미생물처리농도에 따른 작물생육검정

작물재배시험은 2013년 12월부터 2014년 2월까지 3개월간 연구소시험용 비닐하우스에서 수행하였다. 공시작물은 상추(청치마; 동부씨앗)를 대상으로 하였고, 공시비료는 유기질 비료(유박골드, 효성오앤비) 및 미생물배양액(13706, NM1-2, YM1-1, MGR)을 이용하였으며, 각 비료의 성분함량 및 미생물의 종류는 하기 표 1과 같다.

구분	질소	인산	칼륨	미생물
	(%)
유박골드(AG)	4	2	1	-
13706	-	-	-	락토스타균주
NM1-2	-	-	-	PGPR 선발균
YM1-1	-	-	-	PGPR 선발균
MGR	-	-	-	사카로마이세스 세레비지애균

시험을 위하여 원예용 상토(베스트상토; 흥농씨앗)를 포설한 트레이에 상추와 청경채 종자를 파종하여 약 3~4주간 유묘를 관리하였고, 정식 전 육묘용 포트에 유기질 비료를 전층 시비하고 5~15일이 경과한 후에 생육상태가 동일한 유묘를 각 포트에 정식하였다. 미생물 배양액 시료는 작물을 정식하여 활착이 완료된 후 미생물 배양액을 100배 희석하여 주 1회 시비, 총 4회 관주시비 하였다.

처리구는 비료종류에 따라 대조구(유박골드처리구; AG), 3종의 바실러스속 미생물처리구(13706, NM1-2, YM1-1) 및 1종의 사카로마이세스 세레비지애균 처리구(MGR)로 구분하였으며, 바실러스속 미생물은 미생물 생균수에 따라 10⁷~10¹⁰cfu/㎖, 사카로마이세스 세레비지애(MGR)는 10⁵~10⁸cfu/㎖의 농도로 각각 처리하였다. 4인치 육묘용 포트를 이용하여 완전임의배치법으로 5반복 재배실험을 실시하였다. 재배기간 중 관수는 매일 1~2회 실시하였다. 각 처리구의 처리내용을 하기 표 2에 나타내었다.

처리구*		기비	처리농도
종류	농도(cfu/㎖)	(kg/10a)	(cfu/㎖)
대조구(AG)	-	600	-
13706	107	600	105
	108	600	106
	109	600	107
	1010	600	108
NM1-2	107	600	105
	108	600	106
	109	600	107
	1010	600	108
YM1-1	107	600	105
	108	600	106
	109	600	107
	1010	600	108
MGR	107	600	103
	108	600	104
	109	600	105
	1010	600	106
* 13706은 락토스타균주, NM1-1과 YM1-1은 PGPR선발균주, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균임.

1. 시험 전 토양분석

상추 재배시험 전 토양의 화학성은 pH, 전기전도도(electrical conductivity; EC), 유기물(organic matter; O.M), 무기태 질소(Inorganic nitrogen; Inorg-N), 유효인산(available phosphate; Av-P₂O₅), 치환성 칼륨(Exchangeable K) 및 탈수소효소(dehydrogenase)를 토양화학분석법(농업과학기술원, 1998)에 준하여 분석하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

pH	EC	O.M.	Inorg-N	Av-P2O5	Ex-K	탈수소효소
(1:5)	(dS/m)	(5)	(mg/kg)		(cmolc/kg)	(Abs485㎚)
6.23	1.19	6.4	35	135	0.62	69

상추 재배 전 토양은 pH가 6.23, 전기전도도가 1.2 dS/m이며, 유기물은 6.4%였고, 유효인산은 135㎎/kg으로 작물생육시험에 적합하였다.

2. 상추 재배시험 후 토양분석

상추 재배시험 후 토양의 화학성은 pH, 전기전도도(EC), 유기물(O.M), 무기태 질소(Inorg-N), 유효인산(Av-P₂O₅), 치환성 칼륨(Ex-K) 및 탈수소효소를 토양화학분석법(농업과학기술원, 1998)에 준하여 분석하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

처리구*		pH	EC	O.M.	Inorg-N	Av-P2O5	Ex-K	탈수소효소
종류	농도	(1:5)	(dS/m)	(%)	(㎎/kg)		(cmolc/kg)	(Abs485㎚)
대조구		5.96	2.41	6.5	119	224	0.74	69
13706	107	6.37	0.71	6.4	28	164	0.76	75
	108	6.44	0.73	6.6	28	138	0.82	78
	109	6.35	0.66	5.1	28	147	0.82	72
	1010	6.21	1.02	5.2	42	138	0.84	75
NM1-2	107	6.27	0.70	5.6	35	155	0.83	92
	108	6.23	0.63	6.0	28	138	0.87	74
	109	6.23	0.67	6.8	42	155	0.82	78
	1010	6.18	0.67	6.7	28	181	0.74	75
YM1-1	107	6.27	0.82	7.5	28	138	0.69	95
	108	6.27	0.92	5.5	28	173	0.79	105
	109	6.30	1.09	7.2	35	147	0.74	79
	1010	6.20	1.28	6.0	35	164	0.78	90
MGR	105	6.42	0.65	6.3	42	147	0.77	80
	106	6.42	0.54	6.4	21	147	0.82	84
	107	6.39	0.93	6.0	28	155	0.64	92
	108	6.35	0.87	7.0	21	173	0.68	88
* 13706은 락토스타균, NM1-1과 YM1-1은 PGPR 선발균, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균임.

상추 재배시험 후 처리구들의 전기전도도, 무기태 질소, 유효인산은 대조구보다 낮았고, 탈수소효소는 대조구보다 증가하였다.

상추를 정식하기 15일 전에 유기질 비료를 시비하여 토양미생물에 의해 충분한 발효가 진행되었던 처리구는 미생물 배양액의 시비에 의해 토양미생물의 활성과 탈수소효소의 활성이 증가하여 대조구보다 유기질 비료의 분해가 향상되었고 분해과정에서 생성된 질소, 인산 및 칼륨은 미생물증식과 작물생육에 이용되어 수량이 증대된 것으로 판단된다.

3. 작물 생육 조사

작물 생육조사는 시험 종료 후 각 포트에서 수확된 작물의 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중 및 건물중을 조사하였다. 처리구별 평균은 SPSS 12.0.1을 이용하여 던컨신다중검정을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

처리구*		엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
종류	농도	(㎎/100cm2)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
대조구		29.1abc	10.8abc	21.3ab	13.1abc	48.8abc	3.00b
13706	107	27.7bc	9.8bc	18.8c	12.0c	43.5c	3.47ab
	108	30.7ab	9.8bc	19.5bc	12.8bc	46.0bc	3.26ab
	109	28.7abc	9.3c	19.9abc	12.8bc	43.7c	3.02b
	1010	31.3a	11.0ab	20.8ab	13.3ab	52.2ab	3.54ab
NM1-2	107	30.3ab	11.4a	20.6ab	12.8bc	51.6abc	3.24ab
	108	28.8abc	9.8bc	20.7ab	13.1abc	47.1abc	3.02b
	109	29.1abc	10.0abc	20.4abc	12.7bc	48.6abc	3.21ab
	10	29.0abc	10.6abc	21.0ab	13.0bc	47.0abc	2.98b
YM1-1	107	26.7c	10.5abc	20.6abc	13.3a	53.5ab	3.52ab
	108	29.1abc	10.2abc	21.1ab	13.0bc	48.4b	3.06b
	109	29.6abc	10.0abc	21.4ab	13.6ab	53.4ab	3.33ab
	1010	28.1bc	10.5abc	21.8a	14.2a	54.3a	3.57ab
MGR	105	29.4abc	10.5abc	21.7a	13.7ab	50.5abc	3.23ab
	106	29.9ab	9.8bc	21.0ab	13.0bc	48.4abc	3.54ab
	107	29.0abc	10.5abc	21.0ab	13.1abc	53.1ab	3.61ab
	108	30.7ab	10.8abc	20.9ab	12.9bc	50.6abc	3.79a
* 13706은 락토스타균, NM1-1과 YM1-1은 PGPR 선발균, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균임.

처리구의 상추생육을 대조구와 비교할 때, 엽록소지수는 13706 10⁸cfu/㎖ 처리구와 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, NM1-2 10⁷cfu/㎖ 처리구, MGR 10⁶cfu/㎖ 처리구와 10⁸cfu/㎖ 처리구에서 증가하였고, 엽수는 13706 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, NM1-2 10⁷cfu/㎖ 처리구에서 증가하였으며, 엽장은 YM1-1 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, MGR 10⁵cfu/㎖ 처리구에서 증가하였고, 엽폭은 13706 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, NM1-2 10⁷cfu/㎖ 처리구 및 MGR 10⁵cfu/㎖ 처리구에서 증가하였다. 생물중은 13706 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, YM1-1 10⁷cfu/㎖ 처리구, 10⁹cfu/㎖ 처리구 및 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, MGR 10⁷cfu/㎖ 처리구에서 증가하였다. 건물중은 13706 10⁷cfu/㎖ 처리구, 10⁸cfu/㎖ 처리구 및 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, NM1-2 10⁷cfu/㎖ 처리구와 10⁹cfu/㎖ 처리구, YM1-1 10⁷cfu/㎖ 처리구, 10⁹cfu/㎖ 처리구 및 10¹⁰cfu/㎖ 처리구, MGR 10⁵cfu/㎖ 처리구, 10⁶cfu/㎖ 처리구, 10⁷cfu/㎖ 처리구 및 10⁸cfu/㎖ 처리구에서 증가하였다.

상추의 생육과 생산량을 상추의 건물중을 기준으로 평가한 결과를 도 1에 나타내었다.

사카로마이세스 세레비지애균인 MGR은 건물중을 기준으로 생산량을 평가할 때 모든 처리구에서 생산량이 증가하였고, 미생물 처리농도가 증가할수록 생산량이 증가하는 경향을 보이며, 작물에 따른 시비효과가 균일하게 나타나 기능성비료의 원료로 적합한 것으로 확인되었다. 그러나 NM1-2와 YM1-1은 작물에 따른 시비효과가 유의성이 없게 나타나 기능성비료의 원료로 적합하지 않은 것으로 확인되었다.

< 시험예 3>

미생물 배양여액에 따른 작물생육검정

미생물 배양여액에 따른 작물생육효과를 검정하기 위하여 다음과 같이 실험하였다.

미생물 배양여액으로는 13706 균주와 MGR 균주를 각각 배양한 후 원심분리하여 균체는 회수하고 균체회수 후 남은 배양여액을 시험에 사용하였다. 2013년 12월부터 2014년 2월까지 3개월간 13706 균주와 MGR균주의 배양여액을 처리하였으며 상기 시험예 2의 '미생물처리농도에 따른 작물생육검정'과 동일한 공시작물, 공시비료를 사용하여 작물재배 시험을 실시하였다. 동일한 유묘를 각 포트에 정식하고 작물 정식 후 활착이 완료된 후 미생물 배양여액을 증류수로 200배와 500배로 희석하여 주 1회 시비, 총 4회 관주시비 하였다. 시험에 사용한 시료를 하기 표 6에 나타내었다.

구분	질소	인산	칼륨	미생물
	(%)
유박골드(AG)	4	2	1	-
13706	-	-	-	락토스타균주
MGR	-	-	-	사카로마이세스 세레비지애균

처리구는 비료종류에 따라 하기 표 7에서와 같이, 무처리구, 대조구(유박골드처리구; AG), 13706 배양여액처리구 및 MGR 배양여액처리구, 13706 배양여액과 유기질 비료 혼합처리구 및 MGR 배양여액과 유기질 비료 혼합처리구로 구분하였으며, 4인치 육묘용 포트를 이용하여 완전임의배치법으로 5반복 재배실험을 실시하였다.

처리구*	희석배수 (배)	기비	배양여액
		(kg/10a)
무처리구	-	-	-
13706 배양여액	500	-	2
	200	-	5
MGR 배양여액	500	-	2
	200	-	5
대조구(AG)	-	600	-
13706 배양여액 + AG	500	600	2
	200	600	5
MGR 배양여액 + AG	500	600	2
	200	600	5
* 13706은 락토스타균, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균 배양여액임.

시험 종료 후 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중 및 건물중을 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

처리구*	희석배수 (배)	엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
		(㎎/100cm2)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
무처리구	-	16.7c*	0.0c	10.5c	4.9c	5.5c	0.50c
13706 배양여액	500	19.8b	0.0c	11.2c	5.0c	6.4c	0.56c
	200	18.3bc	0.0c	11.9c	5.7c	7.3c	0.59c
MGR 배양여액	500	18.3bc	0.0c	10.8c	5.0c	5.9c	0.54c
	200	17.5bc	0.0c	10.4c	4.9c	5.9c	0.52c
대조구(AG)	-	25.1a	7.5b	19.4b	11.4b	40.0b	2.60b
13706 배양여액 + AG	500	24.6a	9.8a	21.8a	12.4a	48.9a	2.97a
	200	25.3a	10.0a	21.8a	12.4a	48.5a	2.89ab
MGR 배양여액 + AG	500	24.9a	10.0a	21.9ab	12.0ab	49.6a	2.88ab
	200	23.5a	9.3a	21.9ab	12.2ab	44.1ab	2.70ab
* 13706은 락토스타균, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균, 던컨신다중검정(P<0.01).

유기질 비료를 기비처리하지 않고 배양여액만을 상추에 처리한 13706 배양여액 처리구와 MGR 배양여액 처리구는 무처리구와 생산량이 비슷하여 작물생육효과가 미비하였고, 대조구보다 상추의 생육과 생산량이 감소였다. 그러나 유기질 비료와 함께 배양여액을 작물에 처리하였을 때는 생산량이 증가하였다. 특히 13706 배양여액 500배를 유기질 비료와 함께 처리한 처리구는 무처리구보다 약 5.9배, 대조구보다 약 14% 증가하였으며, MGR 배양여액 500배를 유기질 비료와 함께 처리한 처리구는 무처리구보다 약 5.8배, 대조구보다 약 11% 증가하였다. 이러한 결과를 도 2에 나타내었다.

상기 결과를 통해, 미생물 배양여액은 유기질 비료를 대체하기는 어려우나 유기질 비료와 함께 처리할 때 작물생육이 향상되는 것을 알 수 있다.

< 시험예 4>

미생물 혼합처리에 따른 작물생육검정

사카로마이세스 세레비지애균과 바실러스균의 혼합에 의한 작물생육촉진 효과를 조사하고자 상기 '미생물처리농도에 따른 작물생육검정'과 동일한 미생물과 공시비료를 사용하여 동일 장소에서 동일한 방법으로 상추재배시험을 실시하였다.

각 처리구의 처리내용은 하기 표 9에 나타내었으며, 대조구에는 유박골드(AG)를 처리하였다. 미생물함량은 향후 제형시 보조제(계면활성제, 안정제, 분산제 등)가 함유되는 것을 고려하여 최대 80%로 설정하였으며 4인치 육묘용 포트를 이용하여 완전임의배치법(5반복)으로 실시하였다. 혼합 미생물배양액은 증류수로 희석하여 주 1회, 총 4회 관주처리하였다.

처리구(미생물 혼합비율, %)*				기비	희석배수(배)
바실러스속		사카로마이세스 세레비지애균		(kg/10a)
대조구				600	-
13706	80	MGR	0	600	100
	60		20	600	100
	40		40	600	100
	20		60	600	100
	0		80	600	100
NM1-2	80	MGR	0	600	100
	60		20	600	100
	40		40	600	100
	20		60	600	100
	0		80	600	100
YM1-1	80	MGR	0	600	100
	60		20	600	100
	40		40	600	100
	20		60	600	100
	0		80	600	100
* 13706은 락토스타균, NM1-2와 YM1-1은 PGPR 선발균, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균임.

1. 처리구별 상추 생육조사

상추를 재배한 후 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중 및 건물중을 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.

처리구(혼합비율, %)*				엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
대조구				27.5a	9.0c	19.1b	12.7bc	40.0c	2.88cd
바실러스속		사카로마이세스 세레비지애균		(㎎/100㎠)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
13706	80	MGR	0	25.6ab**	10.5abc	22.2a	13.5a	64.3a	4.14a
	60		20	25.7ab	10.3abc	21.4a	13.2abc	56.8ab	3.07bcd
	40		40	26.1ab	10.5abc	22.2a	13.9a	61.4ab	3.57abc
	20		60	25.8ab	10.5abc	21.1ab	13.5a	57.1ab	3.10bcd
	0		80	26.3ab	11.1ab	21.7a	13.7a	57.6ab	3.30bcd
NM1-2	80	MGR	0	26.6ab	10.3abc	22.2a	13.9a	61.2ab	3.56abc
	60		20	25.7ab	10.5abc	22.2a	13.9a	61.5ab	3.59abc
	40		40	26.0ab	11.3a	22.7a	14.0a	63.4ab	3.67ab
	20		60	25.0ab	10.5abc	22.3a	13.2abc	59.0ab	3.12acd
	0		80	26.3ab	11.1ab	21.7a	13.7a	57.6ab	3.30bcd
YM1-1	80	MGR	0	23.5b	9.3bc	21.5a	13.1abc	47.8bc	2.70d
	60		20	24.1b	10.5abc	22.1a	12.7bc	49.1abc	2.90cd
	40		40	25.3ab	11.3a	21.8a	13.8a	64.1a	3.66ab
	20		60	24.5ab	10.5abc	21.2ab	12.2c	51.2abc	2.98bcd
	0		80	26.3ab	11.1ab	21.7a	13.7a	57.6ab	3.30bcd
* 13706은 락토스타균, NM1-1과 YM1-1은 PGPR 선발균, MGR은 사카로마이세스 세레비지애균, 던컨신다중검정(P<0.05).

대조구와 비교할 때, 엽수, 엽장 및 생물중은 모든 시험구에서 증가하였고, 엽폭은 YM1-1+MGR 처리구 중 일부인 (YM1-1 60% + MGR 20%) 처리구와 (YM1-1 20%+ MGR 60%)를 제외한 모든 시험구에서 증가하였다.

건물중을 기준으로 작물의 생산량을 비교할 때, 13706 단독처리구에서 가장 높게 조사되었고, 그 다음으로 13706 배양액과 MGR을 40%씩 1:1의 비율로 혼합할 때가 높았으며, YM1-1 단독처리구에서 가장 낮았다.

2. 미생물혼합 종류별 상추 생육조사

13706 배양액과 MGR 배양액을 혼합하여 처리하였을 때, 13706 단독처리구가 MGR 혼합처리구와 MGR 단독처리구보다 상추의 생육과 생산량이 증가하였다. 13706 배양액과 MGR 배양액을 혼합하는 경우, 각각 40%씩 1:1의 비율로 혼합할 때 효과가 증가하였으나 13706 배양액을 단독처리한 경우보다 생육이 향상되지는 않았다.

NM1-2 배양액과 MGR 배양액을 혼합하여 처리하는 경우, NM1-2 배양액과 MGR 배양액의 단독처리구에 비하여 NM1-2 배양액과 MGR 배양액을 각각 40%씩 1:1의 비율로 혼합한 처리구에서 생육과 생산량이 증가하였으나 이외의 다른 혼합처리구는 NM1-2 단독처리구와 비슷하거나 낮은 생육과 생산량을 보였다. NM1-2 단독처리구는 MGR 단독처리구보다 높은 생육과 생산량을 보였으나 13706 단독처리구보다 생육과 생산량이 낮았다.

YM1-1 배양액과 MGR 배양액을 혼합하여 처리하는 경우, YM1-1과 MGR의 단독처리구보다 YM1-1과 MGR을 40%씩 1:1로 혼합한 처리구에서 생육과 생산량이 증가하였다. YM1-1 단독처리구는 MGR 배양액 혼합처리구나 13706 단독처리구 및 MGR 단독처리구에 비하여 상추의 생육과 생산량이 감소하였다. 이러한 결과를 도 3에 나타내었다.

기능성 비료 제조시 두 종의 미생물을 혼합하는 경우 서로 다른 미생물간의 길항작용으로 인하여 효능 및 효과가 저하되기 쉽고 생산공정의 효율성을 감안하여 혼합미생물을 사용하는 것보다 단독미생물을 활용하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.

< 시험예 5>

미생물의 식물생장호르몬(IAA) 생산능력 조사

선발된 4종 미생물의 식물생장호르몬 생산능력을 확인하기 위하여, 식물생장촉진호르몬 옥신(Auxin)의 일종인 IAA(Indole-3-acetic acid) 생산능력을 살코브스키 시약(Salkowski reagent)을 이용한 발색반응으로 측정하였다.

IAA 생산을 유도하기 위하여, 전구체인 L-트립토판(L-tryptophan) 0.1%가 첨가된 킹스비(King's B) 배지에 미생물을 접종하여 30℃에서 24시간, 180rpm으로 진탕 배양하였다. 배양액을 4℃에서 6,000rpm으로 15분간 원심분리하여 상층액을 살코브스키 시약(35% HClO₄ 50㎖, 0.5M FeCl₃ 1㎖)과 1:2로 혼합하여 30분 동안 암실에서 반응시킨 다음 540nm에서 흡광도를 측정하였다. 미생물을 접종하지 않은 배지를 대조구로 사용하였으며, IAA(Sigma-Aldrich) 표준물질과 비교하여 IAA의 농도를 정량하였다(Gorden, 1951; Son et al., 2012). 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.

미생물	종명	IAA 농도(㎍/㎖)
13706	Bacillus subtilis	11.33
NM1-2	Bacillus subtilis	8.15
YM1-1	Bacillus subtilis	8.15
MGR	Saccharomyces cerevisiae	19.16

4종 미생물의 IAA 생산 여부를 조사한 결과, 사카로마이세스 세레비지애인 MGR의 IAA 생산량이 19.16㎍/㎖로 가장 높았고 바실러스속인 13706, NM1-2 및 YM1-1의 IAA 생산량은 각각 11.33㎍/㎖, 8.15㎍/㎖, 5.22㎍/㎖으로 나타났다.

< 시험예 6>

트립토판( Tryptophan ) 농도에 따른 IAA 생산능 조사

IAA의 전구체인 트립토판이 IAA의 생산에 미치는 영향을 조사하고자 킹스비(King's B) 배지에 L-트립토판을 0%, 0.1%, 0.2% 및 0.5%로 첨가하고 MGR 균주와 13706 균주를 각각 접종하여 30℃에서 72시간, 180rpm으로 진탕 배양한 후 상기 시험예 5와 동일한 방법으로 IAA의 농도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 12에 나타내었다.

미생물	트립토판 농도(%)	IAA 농도(㎍/㎖)
13706	0	3.01
	0.1	6.77
	0.2	9.29
	0.5	12.68
MGR	0	2.02
	0.1	18.03
	0.2	4.76
	0.5	5.47

바실러스속인 13706 균주는 트립토판의 농도가 증가함에 따라 IAA의 생산량도 증가하는 것으로 확인하였다. 반면 사카로마이세스 세레비지애인 MGR 균주는 트립토판 첨가 정량인 0.1%에서 IAA의 생산량이 가장 높았고 그 이상의 농도에서는 IAA의 생산이 저해되는 경향을 보였다.

< 시험예 7 >

펩톤(Peptone) 농도에 따른 IAA 생산능 조사

MGR 균주 배양시 고가인 L-트립토판 대신 펩톤을 첨가하여도 IAA 생성능을 높일 수 있다는 Karadeniz(2006)의 연구결과를 바탕으로 산업용 배지로 선발된 슈크로즈(sucrose) 배지의 펩톤 농도별 IAA 생산능을 조사하였다.

슈크로즈 6.45%에 펩톤 0.5%, 1.0%, 1.5% 및 2.0% 씩 첨가하고 MGR 균주를 접종한 후 30℃에서 72시간, 180rpm으로 진탕 배양하고 상기 시험예 5의 방법으로 IAA의 농도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 13에 나타내었다.

미생물	배지조성	IAA 농도(㎍/㎖)
MGR	슈크로즈 6.45% + 펩톤 0.5%	3.22
	슈크로즈 6.45% + 펩톤 1.0%	5.69
	슈크로즈 6.45% + 펩톤 1.5%	7.32
	슈크로즈 6.45% + 펩톤 2.0%	7.37

슈크로즈 배지에서 배양한 MGR 균주의 옥신 생산량에 펩톤이 미치는 영향을 조사한 결과, 상기 표 13에서와 같이 펩톤의 함량이 높을수록 IAA 생산량이 높아졌다. 그러나 펩톤 함량에 정비례해서 IAA 생성능이 높아지는 효과는 없어서 1% 이하로 첨가하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.

< 시험예 8>

HPLC를 이용한 IAA 및 IBA 생산능 조사

HPLC(High Performance Liquid Chromatography, 고성능액체크로마토그래피)를 이용하여 MGR 균주 배양액으로부터 IAA 및 IBA 생산량을 조사하기 위하여 다음과 같이 실험하였다.

배지로는 BHB 배지(brain heart broth; 펩톤 27.5g, D(+) 포도당 2.0g, NaCl 5.0g, Na₂HPO₄ 2.5g)를 사용하였다. BHB 배지 100㎖에, NB 배지에서 전배양한 분리균주의 배양액(OD₆₀₀이 1이 되도록 보정) 0.4㎖을 접종하여 150rpm으로 30℃에서 3일간 진탕배양한 후 HPLC를 이용하여 분석하였다. 3일간 진탕배양한 시료 100㎖을 원심분리(5,000×g, 4℃, 30분)하고, 상등액을 회수하여 pH를 2.5로 보정한 후 100㎖의 에틸아세테이트(ethyl acetate)를 첨가하고 10분간 진탕하여 3번씩 추출하여 에틸아세테이트층을 회수하였다. 회수된 300㎖의 에틸아세테이트를 증발시키고 10㎖의 메탄올에 녹인 후 0.2㎛ 공극의 여과막으로 여과하여 분석시료로 사용하였다. 분석은 HPLC(FUTECS Co., Ltd. NS2100S)로 Luna 5μ C18 250×4.6㎜ 칼럼(Phenomenex, USA)을 이용하였다. 유량(Flow rate)은 1㎖/min로 하고 35% 메탄올 in 1% 아세트산을 이동상으로 사용하였으며, 280㎚의 파장에서 분석하였다(Lee and Song, 2007). 그 결과를 하기 표 14에 나타내었고, 분석크로마토그램을 도 4에 나타내었다.

미생물	IAA 농도(㎍/㎖)	IBA 농도(㎍/㎖)
MGR	29.21	1.02

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, MGR 균주의 IAA 및 IBA 생성능을 정량적으로 확인하기 위하여 배양상등액으로부터 추출한 에틸아세테이트층을 HPLC 분석한 결과, IAA 피크는 17~18분 사이에 검출되었고, IBA 피크는 62~63분 사이에 검출되었으며, IAA와 IBA의 농도는 29.21㎍/㎖와 1.02㎍/㎖로 나타났다.

IAA 및 IBA를 정밀하게 분석하고자 HPLC 분석을 실시하였으나, IBA 농도가 매우 낮아 정밀한 정량분석이 어렵고, 여러 단계로 이루어지는 전처리과정 중 배양액의 IAA 및 IBA가 손실되었을 가능성이 있으며, 분석시간이 길어 분석효율이 떨어졌다. 따라서 IAA를 분석하기 위해서는 살코브스키 시약을 이용한 발색반응을 이용하는 것이 보다 빠르고 정확한 분석 결과를 얻을 수 있는 것으로 확인되었다.

< 시험예 9>

탄소원 농도 및 배양조건에 따른 IAA 생산능 조사

MGR 균주 배양시 산업용 배지로 선발된 슈크로즈 배지에서 슈크로즈 첨가 농도의 변화가 IAA 생산에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, 사카로마이세스 세레비지애균이 정치배양에 의한 혐기적 배양조건시 각종 알콜을 포함하는 방향성 물질의 생성량이 증가하는 점에 착안하여 정치배양과 진탕배양에 따른 IAA 생성능을 비교하였다.

슈크로즈 6.45%, 12.9% 및 25.8%에 펩톤 0.5%를 첨가하고 MGR 균주를 접종한 후 30℃에서 180rpm으로 진탕 배양하고, 1일째와 3일째 상기 시험예 5의 방법으로 IAA 농도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 15에 나타내었다.

슈크로즈 농도(%)	배양방법	IAA 농도 (㎍/㎖)
		1일차	3일차
6.45	혐기적배양	9.35	98.36
	호기적배양	35.25	70.77
12.9	혐기적배양	1071	108.72
	호기적배양	55.19	74.04
25.8	혐기적배양	10.65	102.70
	호기적배양	63.06	73.77

MGR 균주의 탄소원 농도 및 배양조건에 따른 IAA 생성능을 측정한 결과, 배양 1일차에는 진탕배양에서 IAA 농도가 높게 나타났으나, 3일차에는 오히려 정치배양 조건에서 높은 농도로 검출되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 탄소원 농도는 12.9%를 첨가한 배지에서 3일차에 108.72㎍/㎖로 최대 생성능을 보였다.

종래 MGR 배양에는 탄소원 농도가 6.4%인 배지를 사용하였으나, 탄소원 농도를 2배로 높일 경우 IAA 생산량이 가장 높아 약 10.5% 증가되는 효과를 얻을 수 있다. 그러나 탄소원 농도가 4배(25.8%)인 배지에서는 오히려 생산량이 소폭으로 증가하였으며 배지가격의 상승과 발효의 안정화가 미흡하여 3일 경과 후에도 가스가 발생하는 등의 문제점이 발생하였다.

< 시험예 10>

안정제의 선발

미생물 또는 미생물 대사산물을 사용한 액비의 경우 시간이 경과함에 따라 미생물에 의한 대사 또는 내부물질의 변성 및 분해로 인하여 악취 및 가스가 발생하게 된다. 이러한 변성 및 분해를 방지하기 위하여 액비 제조시 방부제 또는 단백질 킬레이트제를 이용하여 효소의 작용을 억제함으로써 미생물에 의한 대사를 억제하는 방법이 사용된다.

안정제 종류 및 농도를 선발하기 위하여 포도당 257g/ℓ, 펩톤 5g/ℓ, 대두분 5g/ℓ가 첨가된 배지를 가압멸균한 후 MGR 균주를 접종하고 30℃에서 24시간 정치 배양하여 가스발생의 최대조건을 주었다. 이 조건에서의 MGR 배양액 60㎖를 100㎖ HDPE (High Density Poly Ethylene; 고밀도 폴리에틸렌)용기에 넣은 후 미생물 제형의 안정제로 널리 사용되고 있는 안정제인 소듐벤조에이트(sodium benzoate), 포타슘소르베이트(potassium sorbate), 소듐프로피오네이트(sodium propionate), 소듐-EDTA(sodium-EDTA), 메틸파라벤(methyl paraben) 및 레조시놀(resorcinol)의 6종을 각각 0.1%, 0.5%, 1%, 3% 및 5% 농도로 첨가하고 이를 30℃에서 24시간 동안 정치배양하며 1일 간격으로 시간의 경과에 따른 악취 및 가스 발생 여부를 관찰하였다. 안정제의 종류 및 함량에 따른 MGR 배양액의 가스발생을 확인한 결과를 하기 표 16에 나타내었다.

함량 (%)	안정제 종류
	소듐 벤조에이트	포타슘 소르베이트	소듐 프로피오네이트	소듐- EDTA	메틸 파라벤	레조시놀	대조구
0.1	++	++	++	++	++	++	++
0.5	++	++	++	++	++	++
1.0	+	++	++	++	++	+
3.0	-	-	++	++	++	-
5.0	-	-	-	+	++	-
* 팽창정도: ++ 심함, + 약함, - 변화없음.

안정제 종류 및 함량에 따른 MGR 배양액의 가스발생 양상을 측정한 결과 소듐벤조에이트, 포타슘소르베이트 및 레조시놀 3종을 3% 이상 첨가하였을 때 가스발생이 없는 것으로 확인되었다. 기존에 안정제로 자사 실험실에서 사용하고 있었던 소듐-EDTA와 방부제로 널리 사용되고 있던 메틸 파라벤이 낮은 농도에서 효과가 있을 것으로 기대하였으나, MGR 배양액의 가스발생이 최대치에 이른 배양액에 대하여 5%를 첨가하여도 효과가 없는 것으로 확인되었다. .

< 시험예 11>

pH에 따른 안정제 효과 검정

미생물은 낮은 pH에서 대사활동이 급격히 떨어진다는 점에 착안하여 가격이 비싼 안정제의 첨가량을 줄이면서도 가스발생을 억제할 수 있는 최적의 안정제를 선발하고자, 상기 시험예 10의 실험방법과 동일하되 경제성을 고려하여 선발된 소듐벤조에이트, 포타슘소르베이트 및 레조시놀 3종의 함량을 달리하여 첨가하고 배양액의 pH를 4, 5, 6 및 7로 조정한 후, 상온에서 24시간 정치 배양하였다. 1일 간격으로 이들의 악취 및 가스 발생 여부를 관찰하였고, 그 결과를 하기 표 17에 나타내었다.

안정제	함량(%)	팽창정도*
		pH 4	pH 5	pH 6	pH 7
무처리	-	++	++	++	++
포타슘소르베이트	0.3	++	++	++	++
	0.5	-	++	++	++
	1	-	-	+	++
소듐벤조에이트	0.3	+	++	++	++
	0.5	-	++	++	++
	1	-	++	++	++
레조시놀	0.3	++	++	++	++
	0.5	++	++	++	++
	1	+	+	+	+
* 팽창정도: ++ 심함, + 약함, - 변화없음.

시험예 10에서 가스발생 억제효과가 우수한 것으로 확인된 안정제인 소듐벤조에이트, 포타슘소르베이트 및 레조시놀 3종을 배양액에 0.3%, 0.5%, 1%로 농도로 첨가하고 pH를 4, 5, 6 및 7로 조정하여 정치 배양한 결과, 포타슘소르베이트와 소듐벤조에이트는 pH가 낮을수록 농도를 낮게 첨가하여도 가스발생이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.

최종 혼합부식을 첨가한 액비 제형의 경우 pH를 7로 조정해야 함을 고려하여 안정제로서는 1% 첨가하였을 때 pH 4~7에서 가스발생이 적은 레조시놀을 사용하는 것이 가장 바람직한 것으로 조사되었다.

< 시험예 12>

동결방지제 선발

미생물 및 미생물 대사산물 액비는 겨울철 저온에 의해 동결될 경우 미생물 균수의 급격한 저하와 성분의 변성에 의한 침전 등이 발생할 수 있으므로 이러한 효능 및 효과의 저하를 방지하기 위하여 동결방지제를 첨가하여야 한다.

배지내 성분함량이 약 26.5%로 높은 MGR 배지는 저온에서도 쉽게 동결되지 않으므로 배지 내 성분함량이 2.1%로 낮아 쉽게 동결되기 쉬운 13706 균주의 배양액을 동결방지제 선발을 위한 배양액으로 사용하였으며, 동결방지제로는 미생물에 대한 독성이 없어 기존에 동결방지제로 널리 사용되고 있는 에틸렌글리콜(ethylene glycol)과 프로필렌글리콜(propylene glycol)을 사용하였다.

에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜을 1~10% 함량으로 13706 배양액 10㎖에 첨가하여 15㎖ 튜브에 넣고 5℃, -10℃, -13℃ 하에서 동결여부를 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 18에 나타내었다.

종류	온도 (℃)	동결방지제 함량(%)*
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
에틸렌글리콜	-5	×	×	×	×	×	×	×	×	×	×
	-10	○	○	○	×	×	×	×	×	×	×
	-13	○	○	○	○	○	○	○	○	○	○
프로필렌글리콜	-5	×	×	×	×	×	×	×	×	×	×
	-10	○	○	○	○	○	×	×	×	×	×
	-13	○	○	○	○	○	○	○	○	○	○
* ○ : 동결, ×: 비동결.

그 결과 5℃에서는 에틸렌글리콜과 프로필렌글리콜이 모두 동결되지 않았고, -10℃에서는 에틸렌글리콜은 4% 이상, 프로필렌글리콜은 6% 이상에서 동결되지 않았다. -13℃에서는 동결방지제를 10% 이하로 첨가한 처리구 모두가 동결되었다. 따라서 프로필렌글리콜에 비하여 에틸렌글리콜이 동결방지효과가 우수한 것으로 확인되었다.

< 시험예 13>

미생물 균주에 대한 독성

소듐 벤조에이트, 포타슘소르베이트 및 레조시놀의 안정제 3종과 동결방지제인 에틸렌클리콜을 첨가한 제형의 미생물에 대한 독성여부를 확인하기 위하여 시험하였다.

세균류에 속하는 13706 균주와 곰팡이에 속하는 MGR 균주를 YM 배지에서 24시간 동안 배양한 배양액 40%, 에틸렌글리콜 5%, 물 54% 및 안정제로 소듐벤조에이트, 포타슘소르베이트 또는 레조시놀 1%를 각각 혼합하고 상온에 정치한 후, 5일, 7일째 NA 배지 및 YM 배지에 희석평판하여 생균수를 측정하였다. 또한, 배양액에 멸균수만 첨가한 무처리구와 무처리구의 pH를 4로 조절하여 미생물 생육을 억제한 대조구를 추가하였다. 그 결과를 하기 표 19에 나타내었다.

배양기간	처리내용	생균수 (cfu/㎖)
		13706	7248
0일	미생물 배양원액	1.27 × 107	3.43 × 109
5일	대조구(pH 4)	9.60 × 106	8.77 × 108
	무처리구	7.75 × 106	1.88 × 109
	소듐벤조에이트	8.30 × 106	4.35 × 107
	레조시놀	1.38 × 107	2.71 × 108
	포타슘 소르베이트	1.32 × 107	9.38 × 108
7일	대조구(pH 4)	7.65 × 106	4.15 × 108
	무처리구	5.60 × 106	1.38 × 109
	소듐벤조에이트	1.10 × 107	3.30 × 107
	레조시놀	1.13 × 107	1.43 × 109
	포타슘소르베이트	9.45 × 106	8.71 × 108

미생물 독성 시험결과, 레조시놀을 첨가한 처리구에서 7일 경과 후에도 높은 생균수가 측정되었으며, 포타슘소르베이트가 13706 및 MGR에 대한 독성이 적은 것으로 측정되었다. 소듐벤조에이트의 경우 세균류에 속하는 13706에 대한 독성은 없었고, 곰팡이에 속하는 MGR 균주에 대해서는 약한 독성을 나타내어 3일째 균농도가 1/100 수준으로 떨어지는 것으로 확인되었다. 그러나 7일 경과 후에도 더 이상 균농도가 떨어지지 않아 실험 초기 미성숙한 균체에 대한 독성이 나타난 것으로 성숙한 균체에 대한 독성은 심각하지는 않은 것으로 확인되었다.

< 시험예 14>

작물재배시험

(1) 제형의 제조

미생물 배양액과 혼합부식(부식산 70중량% + 풀빅산 30중량%)을 혼합하여 다음과 같은 제형을 제조하였다:

제조예 1 : 미생물 배양액 50중량% + 혼합부식 43중량% (MH)

제조예 2 : 미생물 배양액 45중량% + 혼합부식 43중량% + 아미노산 5중량% (MHA)

제조예 3 : 보증성분포함미생물 배양액 50중량% + 혼합부식 43중량% (MH524)

상기 제조예 2의 아미노산은 혈분아미노산을 사용하였고, 제조예 3의 미생물 배양액을 질소 5중량%, 인산 2중량% 및 칼륨 4중량%를 포함하도록 조정하였다.

(2) 시험방법

작물재배시험은 2014년 2월부터 2014년 4월까지 3개월간 효성오앤비 친환경연구소 시험용 비닐하우스에서 수행하였다. 공시작물, 공시비료 및 시험방법은 상기 시험예 2의 '미생물처리농도에 따른 작물생육검정'과 동일하며, 각각의 액비는 증류수로 희석하여 주 1회, 총 4회 관주처리하였다.

처리구로는 하기 표 20에 나타낸 바와 같이, 미생물대조구(M8, K사), 제4종복합비료대조구(NA, D사), 제조예 1(미생물+혼합부식), 제조예 2(미생물+혼합부식+아미노산) 및 제조예 3(미생물+혼합부식, 5-2-4 보정+보증미량원소)을 사용하였다.

구분		질소	인산	칼륨	미생물
		(%)
미생물+혼합부식	MH	-	-	0.6	사카로마이세스 세레비지애균
미생물+혼합부식+아미노산	MHA	-	-	0.7	사카로마이세스 세레비지애균
미생물+혼합부식(5-2-4보정)	MH524	5	2	4	사카로마이세스 세레비지애균
복합비료대조구 NA(D사)	NA	6	3	4	-
미생물대조구 M8(K사)	M8	-	-	-	바실러스속

제조예 1(MH), 제조예 2(MHA), 제조예 3(MH524)은 시비량에 따라 정량처리구(2kg/10a)와 배량처리구(4kg/10a)로 구분하였다. 각 처리구의 처리내용을 하기 표 21에 나타내었다.

처리구		기비	기능성비료(추비)*	비고
		(kg/10a)
대조구(AG)		600	-	AG
AG+M1		600	2	MA-8
AG+Na-D		600	1.7	Na-D
AG+MH	250배	600	4	MH
	500배	600	2	2MH
AG+MHA	250배	600	4	MHA
	500배	600	2	2MHA
AG+MH524	250배	600	4	MH524
	500배	600	2	2MH524

4인치 육묘용 포트를 이용하여 작물을 정식하였으며 각 처리구는 완전임의배치법(6반복)으로 수행하였으며, 재배기간 중 관수 및 생육조사는 시험방법은 상기 시험예 2의 '미생물처리농도에 따른 작물생육검정'과 동일하게 실시하였다.

1.상추 재배 시험

(1) 처리구별 상추 생육조사

각 처리구별로 상추를 생육한 결과를 하기 표 22와 도 5에 나타내었다.

처리구*		엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
		(㎎/100㎠)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
대조구(AG)		26.5ab	8.5bc	13.0abcd	9.6ab	41.8abc	4.16abc
M8		27.0ab	7.8bc	12.6bcd	9.2abc	41.1bc	4.11abc
NA		24.3b	8.1bc	12.2d	8.5bc	36.9cd	3.98bc
MH	MH 500배	25.7ab	7.6bc	12.3cd	8.3bc	37.2cd	4.07bc
2MH	MH 250배	24.3b	5.2c	12.1d	7.7c	29.0d	3.29c
MHA	MHA 500배	25.8ab	9.8ab	13.0abcd	9.3abc	43.0abc	4.62ab
2MHA	MHA 250배	27.1ab	11.3ab	13.9a	10.6a	52.1ab	5.06ab
MH524	MH524 500배	26.7ab	11.4ab	13.7ab	9.8ab	51.2ab	4.83ab
2MH524	MH524 250배	29.2a	12.3a	13.5abc	10.5a	53.8a	5.26a
* AG: 대조구, M8: 미생물 대조구(K사), NA: 4종복합비료 대조구(D사), MH: 미생물(50%)+혼합부식(43%), MHA: 미생물(45%)+혼합부식(43%)+아미노산(5%), MH524: 보증성분포함미생물(50%)+혼합부식(43%), 던컨신다중검정(P<0.05).

상기 표 22에서와 같이, 시제품 3종의 상추생육결과는, 대조구와 비교하였을 때, 엽록소지수는 2MH524에서, 엽수와 건물중은 MHA, 2MHA, MH524 및 2MH524에서, 엽장, 엽폭 및 생물중은 2MHA, MH524 및 2MH524에서 생육이 증가하였다.

건물중을 기준으로 생산량을 비교하면, MH524 배량처리구(MH524 250배 처리구)에서 생산량이 가장 높게 나타났으며, 이 외에 HA, 2MHA, MH524, 2MH524 처리구에서 대조구(AG)보다 높은 생산량으로 나타났다. 그러나 MHA처리구는 상추에 대한 생육촉진효과는 나타났으나 제품제조시 혼합부식과 아미노산의 반응으로 침전이 발생하고, 안정제를 첨가하였음에도 미생물에 의한 아미노산 분해로 가스가 발생하여 제품의 안전성을 확보할 수 없었다.

(2) 미생물비료간 비교(M8, MH , MHA )

미생물대조비료 M8(K사)과 제조예 1(MH)의 시비효과를 비교할 때, MH 시비 후 상추에서 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중, 건물중은 M8보다 생육이 비슷하거나 약간 낮았다. 또한, 2MH(배량) 처리구에서 MH(정량) 처리구보다 작물의 생육과 생산량이 감소하였는데 이는 높은 미생물 농도에 의한 작물과 미생물간의 양분경합의 결과로 판단된다. 미생물 대조비료 M8과 제조예 2(MHA)의 시비효과를 비교할 때, MHA(정량) 처리구와 2MHA(배량) 처리구에서 M8보다 상추의 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중, 건물중을 포함한 생육과 생산량이 증가하였다.

(3) 4종 복합비료간 비교(Na, MH524)

제조예 3(MH524)을 시비한 처리구는 대조구 NA(D사) 처리구보다 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중, 건물중 모두 높게 나타났으며, 제조예 3(MH524) 정량과 배량처리구를 비교할 때, 배량처리구에서 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중 및 건물중이 좀 더 높게 나타났다.

2. 청경채 재배 시험 결과

(1) 처리구별 청경채의 생육조사 결과

각 처리구로 청경채를 생육한 결과를 하기 표 23과 도 6에 나타내었다.

처리구*		엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
		(㎎/100㎠)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
대조구(AG)		41.1cd	7.6ab	14.8ab	6.8abc	50.0bc	5.38bc
M8		40.3d	7.0ab	14.2ab	6.7bc	47.4c	5.15bc
NA		43.4abcd	8.8a	14.7ab	6.9ab	56.0abc	5.30bc
MH	MH 500배	47.7a	9.0a	15.1a	7.2ab	68.6a	6.61a
2MH	MH 250배	48.4a	8.0a	14.8ab	7.1ab	58.5abc	5.81ab
MHA	MHA 500배	41.7bcd	5.8b	13.3b	6.3c	45.0c	4.44c
2MHA	MHA 250배	45.8abcd	7.8ab	14.9a	6.6bc	53.0bc	5.38bc
MH524	MH524 500배	46.8ab	8.7a	14.8ab	7.3a	62.7ab	5.82ab
2MH524	MH524 250배	46.4abc	8.2a	15.1a	7.0ab	61.9ab	5.83ab
* AG: 대조구, M8: 미생물 대조구(K사), NA: 4종복합비료 대조구(D사), MH: 미생물(50%)+혼합부식(43%), MHA: 미생물(45%)+혼합부식(43%)+아미노산(5%), MH524: 보증성분포함미생물(50%)+혼합부식(43%), 던컨신다중검정(P<0.05).

대조구와 비교하였을 때, 엽록소지수는 MH, 2MH, MHA, 2MHA, MH524 및 2MH524에서, 엽수는 NA, MH, 2MH, MHA, 2MHA 및 2MH524에서, 엽장은 MH, 2MHA 및 2MH524에서, 엽폭은 Na-D, MH, 2MH, MH524 및 2MH524에서, 생물중은 NA, MH, 2MH, 2MHA, MH524 및 2MH524에서, 건물중은 MH, 2MH, MH524 및 2MH524에서 증가하였다.

건물중을 기준으로 생산량을 평가할 때, 가장 효과가 좋은 처리구는 MH 정량 처리구(MH 500배 처리구; MH)였고, 대조구(AG)보다 청경채생산량(건물중)이 높은 처리구는 MH, 2MH, MH524, 2MH524 처리구였다. MH처리구는 청경채의 생육이 촉진되었으나 배량처리구에서 감소하여 시비량에 따른 작물생육 편차가 크게 나타난 반면, MH524는 시비량에 따른 작물생육의 편차가 없이 모두 우수한 것으로 나타났다.

(2) 미생물비료간 비교(M8, MH , MHA )

미생물 대조비료 M8(K사)과 제조예 1(MH)의 시비효과를 비교할 때, MH 시비 후 청경채에서 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중, 건물중은 M8보다 생산량이 모두 증가하였다. 또한, 2MH(배량) 처리구에서 MH(정량) 처리구보다 작물의 생육과 생산량이 감소하였는데 이는 높은 미생물의 농도에 의한 작물과 미생물간의 양분경합의 결과로 판단된다.

미생물 대조비료 M8과 제조예 2(MHA)의 시비효과를 비교할 때, MHA(정량) 처리구와 2MHA(배량) 처리구에서 M8보다 청경채의 엽수, 엽장, 생물중, 건물중을 포함한 생육과 생산량이 증가하였다.

제조예 2(MHA)에서 MHA(정량)보다 2MHA(배량)에서 높았으나 MH나 2MH처리구에 비해 생산량이 감소하여 아미노산 첨가에 의한 청경채에 대한 생육촉진효과는 나타나지 않았다.

(3) 4종 복합비료 간 비교(Na, MH524)

제조예 3(MH524)을 시비한 처리구에서 대조비료인 NA(D사) 처리구보다 엽록소지수, 엽수, 엽장, 엽폭, 생물중, 건물중 모두 증가하였으며, 시제품 3(MH524)의 MH524(정량)와 2MH524(배량)를 비교할 때, 시비량에 따른 청경채의 생육과 생산량에는 크게 영향을 미치지 않았다.

3. 결과

작물생육촉진 효과가 있는 선발미생물, 혼합부식 및 아미노산을 혼합하여 생산한 3종의 제조예의 상추와 청경채에 대한 시비효과는 다음과 같다.

작물 생육 조사 결과, 상추 및 청경채 모두 MHA, 2MHA, MH524, 2MH524에서 대조구(AG)보다 작물생육 및 생산량이 증가하였고, 청경채에서는 MH, 2MH, MH524, 2MH524에서 대조구보다 작물생육 및 생산량이 증가하였다. 상추와 청경채에서 작물 생육과 생산량이 공통적으로 증가한 처리구는 MH524와 2MH524 처리구로 조사되어 제조예 3(제4종복합비료; MH524) 처리구에서 작물생육효과가 우수한 것으로 나타났다.

미생물배양액과 혼합부식이 혼합된 비료인 제조예 1(MH)은 두 작물 모두에서 대조구였던 M8보다 작물의 생육과 생산량이 증가하였으나 작물의 종류에 따라 생육과 생산량의 차이가 크게 나타나 모든 작물에 폭넓게 적용할 수 있는 기능성 비료로는 적합하지 않았다.

또한, 미생물배양액, 혼합부식 및 혈분아미노산이 혼합된 제조예 2(MHA)는 두 작물 모두 대조구였던 M8보다 작물 생육과 생산량이 증가하나 작물 종류와 시비량에 따라 생육과 생산량의 차이가 크고, 제품 보관 중 가스와 침전이 지속적으로 발생하여 제품의 안전성을 확보할 수 없어 기능성 비료로 적합하지 않았다.

반면에 미생물배양액과 혼합부식을 혼합한 후 질소, 인산 및 칼리가 5%, 2%, 4% 각각 함유된 제조예 3(MH524)은 두 작물 모두 대조비료인 NA보다 작물생육과 생산량이 증가하였고, 비료의 시비에 따른 작물별 편차는 적어 상추와 청경채 모두 양질의 작물을 생산할 수 있었다. 또한, 제품 제조 및 보관 중에 침전이나 가스가 발생하지 않아 장기간 보관하여도 안정적인 것으로 나타났다.

시험된 3종의 시제품 중에서 작물생육에 가장 우수한 비료는 제조예 3으로 보증성분이 포함된 미생물 배양액과 혼합부식을 혼합하여 생산한 제4종복합비료(엽면용)였다. 시험결과를 통해 얻어진 시제품 3의 권장 시비량은 2kg/10a(300평)이고, 시비 주기는 주 1회가 적절하였다.

< 시험예 15>

최종제형의 시비량 및 시비방법에 따른 작물생육검정

최종제형인 제조예 3(이하 '만통'이라 함)의 시비량 및 시비방법에 따른 작물생육을 타사제품과 비교하여 확인하였다.

시험은 2014년 6월부터 2014년 7월까지 2개월간 효성오앤비(주) 친환경연구소 시험용 비닐하우스에서 수행하였으며, 공시작물은 청경채(농우청경채; 농우바이오)를 대상으로 하였으며, 공시비료는 유기질 비료(유박골드, 효성오앤비), 미생물비료인 M8(K사), 제4종복합비료인 NA(D사), 아미노산비료인 CO(C사), IS(I사) 및 KI(U사)을 이용하였고, 각 비료의 성분함량 및 특성은 하기 표 24와 같다.

구분	질소	인산	칼륨	비고
	(%)
유박골드	4	2	1	-
만통	5	2	4	사카로마이세스 세레비지애균+혼합부식
NA	6	3	4	제4종복합비료
M8	-	-	-	바실러스
CO	-	-	-	아미노산
IS	6	-	-	아미노산
KI	10	3	4	아미노산

작물재배시험은 상기 시험예 2 의 '미생물처리농도에 따른 작물생육검정'에서의 시험방법과 동일하게 실시하였으며, 각각의 액비는 증류수로 희석하여 주 1회, 총 4회 엽면과 관주로 처리하였다.

처리구는 비료종류에 따라 대조구(유박골드처리구), 미생물비료 대조구(M8), 제4종복합비료 대조구(NA), 아미노산비료처리구(CO) 및 만통처리구였고, 각 기능성 비료의 시비량은 제품의 권장시비량을 기준으로 시비하였다. 만통은 시비량에 따른 작물생육효과를 검정하기 위해 반량처리구(1,000배 처리구), 정량처리구(500배 처리구), 2배량처리구(250배 처리구) 및 4배량처리구(125배 처리구)로 구분하였고, 시비방법에 따른 효과를 평가하기 위해 엽면시비와 관주시비에 따른 작물생육효과를 비교하였다.

엽면시비에 의한 작물생육효과를 확인하기 위한 처리구별 처리내용을 하기 표 25에 나타내었고, 관주시비에 의한 작물생육효과를 확인하기 위한 처리구별 처리내용을 하기 표 26에 나타내었다.

처리구	기비	기능성비료*	비고
	(kg/10a)
무처리	-	-	-
대조구	600	-	-
M8	600	0.4	바실러스
NA	600	0.4	제4종복합비료
CO	600	0.4	아미노산
IS	600	0.2	아미노산
KI	600	0.4	아미노산
만통반량	600	0.2	만통1000배
만통정량	600	0.4	만통500배
만통2배량	600	0.8	만통250배
만통4배량	600	1.6	만통125배
* 타사의 기능성비료 시비는 제품의 권장시비량으로 시비함.

처리구	기비	기능성비료*	비고
	(kg/10a)
무처리	-	-	-
대조구	600	-	AG
M8	600	2	바실러스
NA	600	2	제4종복합비료
CO	600	2	아미노산
IS	600	1	아미노산
KI	600	2	아미노산
만통반량	600	1	만통1000배
만통정량	600	2	만통500배
만통2배량	600	4	만통250배
만통4배량	600	8	만통125배
* 타사의 기능성비료 시비는 제품의 권장시비량으로 시비함.

4인치 육묘용 포트를 이용하여 작물을 정식하였고 각 처리구는 완전임의배치법(5반복)으로 수행하였으며, 재배기간 중 관수 및 생육조사는 시험방법은 상기 시험예 2의 '미생물처리농도에 따른 작물생육검정'과 동일하게 실시하였다.

1. 엽면시비에 따른 작물생육효과

(1) 처리구별 작물생육조사결과

시비량 및 시비방법에 따라 만통과 타사제품을 시비한 후 청경채의 생육을 조사한 결과를 하기 표 27에 나타내었다.

처리구	엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
	(mg/100cm2)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
무처리	35.2c*	0.0d	9.1d	4.1c	7.6e	0.81c
대조구	41.3ab	10.0c	15.2c	7.7b	51.7d	4.27b
M8	41.9ab	11.8ab	16.4bc	8.0ab	63.2c	4.34b
NA	39.5b	8.6c	16.5c	7.6b	63.5c	4.38b
CO	45.7a	12.2a	17.7ab	8.3ab	70.6abc	4.51ab
IS	44.3a	12.2a	16.3bc	8.6a	79.7a	4.60ab
KI	45.1a	12.2a	17.0ab	8.4ab	67.0bc	4.53ab
만통반량	43.2ab	10.6ab	16.5bc	8.4ab	63.8c	4.49ab
만통정량	43.9ab	11.2ab	16.5bc	8.6a	72.7abc	4.68a
만통배량	43.5ab	11.6ab	18.0a	8.6a	76.0ab	4.68a
만통4배량	42.7ab	10.8ab	17.4ab	8.3ab	62.4c	4.59a
* 던컨신다중검정(P<0.05)

대조구와 비교하였을 때, 엽록소, 엽수 및 엽폭은 M8, CO, IS, KI, 만통 처리구(반량, 정량, 배량, 4배량)에서, 엽장, 생물중 및 건물중은 M8, NA, CO, IS, KI, 만통 처리구(반량, 정량, 배량, 4배량)에서 증가하였다.

엽면시비 후 청경채의 생육을 조사한 결과, 만통 처리구의 엽장과 엽폭은 아미노산처리구와 비슷하거나 약간 높았고, 건물중은 아미노산처리구보다 만통 처리구에서 높게 나타났다. 만통의 엽면시비에 따른 작물의 생육과 생산량은 타사의 기능성 비료보다 우수하였다.

(2) 만통 엽면시비 적정시비량 결정

만통을 엽면시비할 때 적정 시비량을 결정하기 위해 시비량 별 청경채의 생산량을 조사한 결과, 만통처리구는 대조구보다 5.2~9.6% 범위에서 건물중(작물생산량)이 증가하였다(도 7). 건물중이 가장 높은 처리구는 만통 정량처리구와 배량처리구였고, 권장시비량은 500배를 희석하여 엽면시비하는 정량처리구로 평가되었다. 이 때 만통의 권장엽면시비량은 0.4ℓ/10a였고, 시비주기는 주1회였다.

(3) 만통과 타사제품의 엽면시비시 작물생육비교

만통의 엽면시비 후 타사제품과 건물중을 비교한 결과, 모든 처리구에서 대조구보다 작물생산량이 증가하였다. 타사제품은 기능성비료처리구에서 대조구보다 1.6~7.1% 정도 건물중이 증가한 것에 비해 만통 정량처리구와 배량처리구로 대조구보다 9.6% 증가하였다(도 8). 만통의 권장시비량인 500배 처리구를 기준으로 타사제품과 작물생산량(건물중)을 비교할 때, 만통 처리구가 약 1.7~7.8%정도 증가하였다.

2. 관주시비에 따른 작물생육효과

(1) 처리구별 작물생육조사결과

시비량 및 시비방법에 따라 만통을 관주시비한 후 타사제품과의 청경채에 대한 생육조사 결과는 표 23과 같다.

처리구	엽록소	엽수	엽장	엽폭	생물중	건물중
	(mg/100cm2)	(ea/plant)	(cm)		(g/plant)
무처리	35.2d*	0.0c	9.1d	4.1b	7.6e	0.81e
대조구	41.3bc	10.0b	15.2c	7.7a	51.7d	4.27bcd
M8	40.8c	10.8ab	16.5abc	7.7a	60.9d	4.22cd
NA	44.4abc	11.6ab	15.8bc	8.1a	66.4bcd	4.17d
CO	43.8abc	10.2ab	16.3abc	8.2a	65.5cd	4.05d
IS	43.6abc	9.8b	16.9abc	8.6a	73.1abc	4.62abcd
KI	45.9a	11.4ab	17.0abc	8.5a	77.6ab	4.80abc
만통반량	41.5bc	12.2ab	17.8a	8.6a	77.5ab	4.84ab
만통정량	45.3ab	13.2a	17.9a	8.1a	80.0a	4.89a
만통배량	43.2abc	12.2ab	17.5ab	8.6a	77.4ab	4.89a
만통4배량	46.9a	12.2ab	18.2a	8.3a	78.0a	4.83ab
* 던컨신다중검정(P<0.05)

대조구와 비교하였을 때, 엽록소와 엽폭은 NA, CO, IS, KI, 만통 처리구(반량, 정량, 배량, 4배량)에서, 엽수는 M8, NA, CO, KI, 만통 처리구(반량, 정량, 배량, 4배량)에서, 엽장과 생물중은 M8, NA, CO, IS, KI, 만통 처리구(반량, 정량, 배량, 4배량)에서, 건물중은 IS, KI, 만통 처리구(반량, 정량, 배량, 4배량)에서 증가하였다.

관주시비 후 청경채의 생육조사결과, 모든 처리구는 무처리구와 대조구보다 높았고, 만통 처리구는 엽수, 엽장, 생물중 및 건물중 등에서 타사의 기능성비료처리구보다 청경채의 생육과 생산량이 향상되었다.

(2) 만통 관주시비 적정시비량 결정

만통을 관주시비할 때 적정 시비량을 결정하기 위해 시비량 별 청경채의 생산량을 조사한 결과, 만통처리구는 대조구보다 13.1~14.5% 범위에서 건물중(작물생산량)이 증가하였다(도 9). 건물중이 가장 높은 처리구는 만통 정량처리구와 배량처리구였고, 권장시비량은 500배를 희석하여 관주시비하는 정량처리구로 평가되었다. 이 때 만통의 권장관주시비량은 2ℓ/10a였고, 시비주기는 주1회였다.

(3) 만통과 타사제품의 관주시비 시 작물생육비교

만통을 타사제품과 청경채에 관주시비 후 청경채의 건물중을 비교한 결과, IS, KI 및 만통처리구에서 대조구보다 작물생산량이 증가하였다. IS와 KI는 각각 8.2%와 12.4% 씩 대조구보다 건물중이 증가하였으나 만통 처리구는 14.5% 증가하여 청경채 생산량이 가장 높았다(도 10). 만통처리구는 IS나 KI보다 각각 5.8%와 1.8% 씩 증가하여 만통을 관주시비할 때 작물의 생산량이 증가하였다.

Claims (10)

1. 미생물 성분과 유기물 성분을 포함하는 복합비료 조성물에 있어서,
   상기 미생물 성분은, 탄소원으로 포도당 또는 슈크로즈를 10~15중량% 함유하는 배지를 이용하여 28~32℃, 혐기적 조건에서 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)를 배양하여 얻은 사카로마이세스 세레비지애 배양액이고,
   상기 유기물 성분은, 갈탄에 10~40중량%의 질산 수용액을 고체와 수용액의 중량비율(S/L)이 0.5~3이 되도록 첨가하고 10~90℃에서 2~48시간 동안 반응시켜 산화시키는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조된, 부식산과 풀빅산을 포함하는 혼합부식이며,
   상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액과 혼합부식을 5:2~5:7의 중량비로 포함하고,
   상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액은 복합비료 조성물 총중량을 기준으로 질소 4~6중량%, 인산 1~3중량% 및 칼륨 3~5중량%를 포함하는 복합비료 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 사카로마이세스 세레비지애 배양액과 혼합부식을 5:4~5:5의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합비료 조성물.
3. 제1항에 있어서,
   상기 혼합 부식은 부식산 20~90중량%와 풀빅산 10~80중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합비료 조성물.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조성물은 안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합비료 조성물.
9. 제8항에 있어서,
   상기 안정제는 소듐 벤조에이트, 포타슘 벤조에이트 또는 레조시놀인 것을 특징으로 하는 복합비료 조성물.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 중에서 선택된 1종 이상의 동결방지제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합비료 조성물.
    

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