KR102021771B1 - 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법 - Google Patents

유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제는, 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 혼합하여 제조된 유용미생물 배양체를 포함하여 염류 분해효능을 갖는 것이 특징이다.
본 발명에 의해, 인체무해하면서 염류직접 토양에 대해 우수한 염류 분해활성을 갖는 혼합균주로 이루어진 유용미생물 또는 상기 유용미생물이 함침된 숯담채를 이용하여 토양환경을 개선함과 동시에 상기 유용미생물의 토착효율을 향상시켜 유용미생물의 생장환경을 조성함에 따라 작물생장 촉진효능을 나타내는 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법{Charcoal production or production for improving soil environmental using effective microorganisms and manufacturing method}
본 발명은 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염류직접 토양에 대해 우수한 염류 분해활성을 갖는 혼합균주로 이루어진 유용미생물 또는 상기 유용미생물이 함침된 숯담채를 이용하여 토양환경을 개선함과 동시에 상기 유용미생물의 토착효율을 향상시켜 유용미생물의 생장환경을 조성함에 따라 작물생장 촉진효능을 나타내는 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채에 관한 것이다.
수십년 간의 식량증산에 따른 화학비료의 과다사용과 화학자재의 남용으로 인한 토양환경의 오염과 환경파괴는 심각한 수준이며, 이로 인한 토양 유기물의 유실과 미생물에 의한 자정력의 저하로 농업환경의 심각성은 증가되고 있다.
이에, 최근에는 작물을 생육하고자 하는 경우 토양에 거름을 주어 비옥한 땅으로 개선함으로써, 작물의 생육을 더욱 빠르게 진행할 수 있고, 고품질의 과실을 얻을 수 있도록 생육에 적절한 토양을 개량하는 것으로 농업에 있어서는 필수적으로 토양개량제가 사용되고 있다.
여기서 토양개량제란 토양의 화학적, 물리적, 생물적 조건을 개선하여 작물의 생육을 좋게 하고 생산력을 높이기 위해 쓰이는 토양개량용 물질로, 일반적으로 우리나라의 농토에서는 토양개량을 위해 화학적 비료가 흔히 사용되고 있으며, 이러한 화학적 비료는 일시적으로 지력을 상승시켜 작물의 영양을 공급하는 기능을 갖고 있으나, 이를 지속적으로 사용함에 따라 지력이 쇠퇴하고 토양의 산성화현상이 심화된다.
특히, 현재 농업에 사용되는 토양개량제는 작물의 생육을 위해서는 각각 다른 성질의 토양개량제를 별도로 시비해야 하는 번거로움이 있으며, 별도의 토양개량제를 사용함에 따라 그 비용이 증가하며, 이에 따라 토질에 대한 친환경적 유기농 수치가 크게 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 농업인구의 고령화와 더불어 턱없이 비싼 인건비로 인해 농업을 생업으로 하는 농가가 점점 축소되고 있는 바, 비료분사기를 통해 간편하게 시비할 수 있고 이로 인해 인건비를 줄일 수 있으면서 인체에 보다 안정적인 토양개량제의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
1. 한국등록특허 제10-1545537호 '토양개량 및 토양환경개선용 미생물 제제 제조방법 및 이를 통해 제조된 미생물 제제' 2. 한국등록특허 제10-1373651호 '천연광물질과 천연물질을 입상화한 작물생육용 토양 개량제 및 그 제조방법' 3. 한국등록특허 제10-1327257호 '일라이트 광물이 함유된 친환경 토양개량제 및 그의 제조방법'
본 발명의 목적은 인체무해하면서 염류직접 토양에 대해 우수한 염류 분해활성을 갖는 혼합균주로 이루어진 유용미생물 또는 상기 유용미생물이 함침된 숯담채를 이용하여 토양환경을 개선함과 동시에 상기 유용미생물의 토착효율을 향상시켜 유용미생물의 생장환경을 조성함에 따라 작물생장 촉진효능을 나타내는 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토양환경개선용 제제는, 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 혼합하여 제조된 유용미생물 배양체를 포함하여 염류 분해효능을 갖는 것이 특징이다.
또 다른 본 발명의 토양환경개선용 숯 담채는, 숯 60~70 중량% 및 유용미생물 배양체 30~40 중량%로 구성되어, 염류 분해효능을 갖는 것이 특징이며, 보다 바람직하게는, 상기 염류 분해용 혼합균주는 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis), 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)로 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 유용미생물 배양체는 질소원, 탄소원, 소금, 물로 구성된 배양배지에 상기 유용미생물을 넣고 배양하여 제조하는 것이 특징이다.
또 다른 본 발명의 토양환경개선용 숯 담채의 제조방법은, 질소원, 탄소원, 소금, 물로 구성된 배양배지에 유용미생물을 넣고 30~32℃에서 70~72시간동안 배양하여 유용미생물 배양체를 제조하는 제1단계; 용기에 숯을 넣고 그 위에 상기 제1단계에서 제조한 유용미생물 배양체를 채워넣어 혼합물을 제조하는 제2단계 및, 상기 제2단계의 혼합물을 25~35℃에서 24~75시간동안 방치하여 상기 숯의 다공질 속에 상기 유용미생물 배양체가 함침되어 있는 토양환경개선용 숯 담채를 제조하는 제3단계;를 포함하는 것이 특징이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의해, 인체무해하면서 염류직접 토양에 대해 우수한 염류 분해활성을 갖는 혼합균주로 이루어진 유용미생물 또는 상기 유용미생물이 함침된 숯담채를 이용하여 토양환경을 개선함과 동시에 상기 유용미생물의 토착효율을 향상시켜 유용미생물의 생장환경을 조성함에 따라 작물생장 촉진효능을 나타내는 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채 및 그 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예 2의 토양환경개선용 숯 담채의 유기물분석에 대한 검사 성적서를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 토양환경개선용 숯 담채 처리에 따른 작물생육촉진 효과를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 및 실험예를 상세하게 설명하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 혼합하여 제조된 유용미생물 배양체를 포함하여 염류 분해효능을 갖는 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 숯 및 상기 유용미생물 배양체로 구성되어, 염류 분해효능을 갖는 토양환경개선용 숯 담채를 제공한다.
설명하면, 일반적으로 한 작물을 같은 장소에 매년 반복해서 재배할 경우 질소, 인 등의 화학 비료에 의한 염류장해로 인해 작물생육시 연작 장해가 많이 발생되고 있는 실정이다.
이에, 상기 문제점을 해소하기위해 본 발명에서는 작물을 심기 전에 토양환경 자체를 개선하기위한 목적으로 여러연구를 한 결과, 염류 분해효능을 갖는 유용미생물들을 발견해내었으며, 이들의 혼합균주를 그대로 사용하여도 무관하지만, 보다 오랫동안 염류 분해효능을 나타내면서 보다 상승된 작물 생장촉진효능을 얻기위해서는 숯에 상기 유용미생물 배양체를 함침하여 적용하거나 또는 숯과 유용미생물 그리고 질소원, 탄소원, 소금, 물로 구성된 배양배지를 모두 함께 흡착발효하는 것이 가장 적합함을 알아내어 본 발명을 완성하게 된다. 이하, 본 발명의 실시예1,2에 따른 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
<본 발명의 실시예1,2에 따른 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채의 제조방법>
1. 제1단계: 유용미생물 배양체(토양환경개선용 제제1) 제조
먼저, 질소원, 탄소원, 소금이 포함된 배양배지에 유용미생물을 넣고 30~32℃에서 70~72시간동안 배양하여 유용미생물 배양체를 제조한다.
이때, 상기 유용미생물 배양체는 질소원, 탄소원, 소금, 물로 구성된 배양배지에 배양되는 것을 특징으로, 보다 바람직하게 상기 질소원은 물 10kg을 기준으로 2~5 kg, 상기 탄소원은 10~30kg, 상기 소금은 1~5kg을 넣고 배양하는 것이 좋다.
설명하면, 상기 질소원, 탄소원, 소금은 상기 유용미생물이 배양하는 동안 생합성 원료로 사용되기 때문에 상기 유용미생물의 생산성을 최대로 유지시킬 수 있는 농도로 유지하기 위해서는 배양시 함께 넣고 배양하는 것이 좋다. 다시 말해 상기 질소원은 배양액의 pH를 조절해 주는 것으로써 상기 질소원이 물 10kg을 기준으로 2kg 미만으로 함유될 경우에는 pH 조절이 어렵게 되며, 5kg을 초과할 경우에는 과도한 질소원의 함량으로 인해, 오히려 유용미생물의 생육에 악영향을 미치게 될 우려가 있게 된다.
이러한 상기 질소원의 종류로는 유용미생물에 의해 이용가능한 모든 질소원을 포함하며, 바람직하게는 상기 본 발명의 유용미생물의 성장에 맞게 질소, 인산, 가리을 사용하는 것이 가장 좋다. 이때, 상기 질소, 인산, 가리의 중량비는 1: 0.5~0.7: 0.1~0.3 중량비율로 이루어지는 것이 적합한 것으로써, 상기 중량비를 벗어날 경우에는 오히려 상기 유용미생물의 배양을 더디게 할 우려가 있게 된다.
또한, 상기 탄소원은 미생물이 성장하는데 영양분을 공급해 주는 것으로써, 설명하면, 상기 탄소원을 배양배지에 넣고 배양할 경우 상기 탄소원의 영양 성분이 쉽게 분해되고, 이를 이용하여 미생물 개체수가 증가하여 토양에서 영양분을 서서히 방출하는 완효성 비료로서의 역할을 할 수 있게 된다. 이때, 상기 탄소원의 종류로는 미생물들이 쉽게 이용할 수 있는 모든 탄소원을 포함하며, 바람직하게는 당밀을 사용하는 것이 가장 좋다. 또한, 상기 탄소원의 공급함량으로는 물 10kg을 기준으로 10~30kg을 함유하는 것이 적합한 것으로써, 이때 10kg미만으로 함유될 경우 그 함량이 너무 낮아 상기 유용미생물의 성장을 더디게 할 우려가 있으며, 30kg을 초과 할 경우에는 초과함량 대비 상승된 효능을 얻기 어렵게 된다.
상기 소금은 미생물 배양에 필요한 무기염을 원활하게 공급해주기 위해 첨가하는 것으로써, 본 발명에서는 물 10kg을 기준으로 2~5kg을 포함하는 것이 가장 좋다. 다시말해 상기 소금의 함량이 1kg미만으로 함유될 경우에는 미생물 배양에 적합하지 않아 성장을 더디게 할 우려가 있으며, 5kg을 초과할 경우에는 과도한 염류의 함량으로인해 오히려 미생물 성장에 악영향을 미치게 될 우려가 있기 때문이다.
이렇게 구성된 상기 배양배지에는 염류 분해효능을 나타내는 유용미생물을 사용하는 것을 특징으로, 일반적으로 유용미생물(EM:effective microorganisms)은 효모, 유산균, 누룩균, 광합성 세균, 방선균 등이 주축이 되어 정균, 발효, 합성 능력을 갖으며 자연계에 존재하는 많은 미생물 중에서 사람에게 유익한 미생물 수십종(80종 이상)을 조합하여 배양한 것을 뜻한다.
이러한 다양한 유용미생물 중에서 본 발명에서는 염류 분해효능을 나타내는 유용미생물들을 선발하여 적용한 것으로써, 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)의 혼합균주를 사용하는 것이 특징이다.
설명하며, 상기 균주들은 현재까지 토양개량제로 사용된 적이 없는 균주들로써, 통상적으로 상기 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi)는 무산소 무성균의 특징을 갖고 있는 것으로 알려져 있으며, 상기 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis)는 지방분해효과가 있는 것으로 알려져 있는 균주이며, 상기 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus)는 무취 미생물로써 냄새 방지용 조성물에 사용되고 있는 균주로 알려져 있으며, 상기 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis)는 항균력을 갖고 있는 균주로 알려져 있으며, 상기 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)는 혈전을 용해시키는 효능 및 항암효능이 있다고 알려진 균주인 것으로써, 본 발명에서는 상기와 같은 효능을 나타낸 혼합균주들을 토양개량제의 유효성분으로 적용하되, 최적의 염류 분해효능을 얻기 위해서는 각각 동일한 함량으로 혼합되어 이루어지는 것이 가장 적합하다. 다시말해, 상기 혼합비율을 벗어날 경우에는 오히려 염류 분해효능이 떨어지게 되는 바, 상기 비율을 조절하여 혼합하는 것도 최상의 염류 분해효능을 나타내기 위한 방법 중에 하나이다.
이러한 상기 유용미생물은 상기 배양배지에 넣고 30~32℃에서 70~72시간동안 배양하는 것을 특징으로, 이때 상기 배양온도가 30℃ 미만일 경우에는 배양온도가 너무 낮아 상기 유용미생물의 배양이 더디게 이루어지며, 32℃를 초과할 경우에는 상기 유용미생물이 성장에 악영향을 미쳐 오히려 배양이 이루어지지 않게 할 우려가 있게 된다. 또한 상기 70시간 미만으로 배양할 경우에는 시간 대비 배양된 정도가 적어 제제의 효능을 충분히 발휘하기 어렵게 될 우려가 있으며 72시간을 초과하여 배양할 경우에는 초과시간 대비 균주생성의 과포화로 인해 더이상의 상승된 효능을 나타내기 어렵게 된다.
또한, 이렇게 제조된 상기 유용미생물 배양체는 상기 미생물 농도가 1.0×107 cfu/ml~ 1.0×109cfu/ml인 것을 특징으로, 배양된 미생물의 농도가 1.0×107 cfu/ml 미만인 경우 미생물 제제의 농도가 낮아 처리 효과가 좋지 않으며, 1.0×109cfu/ml를 초과하는 고농도로 배양하는 경우 배양액의 산소 농도를 증가시켜야 하는 등 제조 비용이 증가하게 되어 바람직하지 않다.
이러한 상기 유용미생물 배양체는 우수한 염류제거 기능으로 인하여 염류제거제, 퇴비발효제, 폐수처리장치의 첨가제 등으로 사용가능하며, 특히 염류 중에서도 질산염 분해능이 뛰어나는 바, 토양개량제의 유효성분으로 사용 가능하다. 이때 상기 유용미생물 배양체는 단독으로 사용하여도 좋으나, 미생물 제제 사용에 따른 토양개량 효율을 더욱 높이기 위해서 하기 2,3단계를 거쳐 이루어진 숯담채(토양환경개선용 제제2)를 함께 사용하는 것을 특징으로, 상기 숯담채는 상기 유용미생물의 토착효율을 향상시켜 유용미생물의 생장환경을 조성함에 따라 작물생장 촉진효능까지 나타내게 된다.
2. 제2단계: 혼합물 제조
본 단계에서는 용기에 숯을 넣고 그 위에 상기 제1단계에서 제조한 유용미생물 배양체를 채워넣어 혼합물을 제조한다.
이때, 상기 혼합물은 숯 60~70 중량% 및 유용미생물 배양체 30~40 중량%로 구성되는 것이 특징이다.
설명하면, 상기 숯은 토양 개량 효과가 매우 우수하고, 토양 속에 잔류하여 토양을 산성화시키는 농약성분이나 화학비료성분들을 흡착하여 산성화된 토양을 중화시킴은 물론 토양 내에 존재하는 중금속을 흡착하고 불용화하여 작물을 통해 인체내에 축적될 수 있는 중금속의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 숯 자체에서 발생되는 음이온 이나 원적외선은 토양내의 미생물을 활성화하여 토양 생태계를 복원시켜주는 효과가 있다.
이에, 본 발명에서는 숯불의 원료로서 10~50 마이크론(㎛) 전후의 공극, 1,000 내지 2,000㎡/g 범위의 비표면적 및 10 내지 20㎜ 범위의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 입상형 숯을 제조하여 사용한다.
설명하면, 본 발명에서 이용되는 숯은 소나무외 활엽수 또는 왕겨를 약 600~ 1,200℃ 이상의 온도로 연소 탄화시킨 것이다. 이렇게 연소된 소나무외 활엽수 또는 왕겨 숯을 다시 연마 하여 10~20mm 범위의 입도를 갖는 고운 가루형태로 만드는 것이 특징이다.
이때, 상기와 같이 숯을 탄화시킬 때 내부에 작은 구멍들 즉, 기공이 생기며 또한 분말과 분말이 결합하는 과정에서도 수많은 공극이 형성된다. 이러한 흡착 용도의 숯은 제조 과정에서 형성된 이러한 미세한 기공에 의해 상기와 같이 상당히 큰 표면적을 갖게 된다. 이러한 미세공들은 크기가 다양하며 액상체의 다양한 물질을 흡착 및 결합시킬 수 있는 공간을 제공함으로써 결국 숯은 흡착력을 갖게 된다. 이러한 숯은 압착법에 따라 입도 10 내지 20㎜ 전후의 크기를 갖는 입상 형태가 된다.
상기와 같이 제작된 입상형 다공성 숯에 상기 유용미생물 배양체를 혼합하여 혼합물을 제조함에 따라 상기 숯에 상기 유용미생물 배양체가 함침되어 토양에 사용시 오랫동안 유용미생물 배양체를 배출할 수 있어 상기 유용미생물 배양체 단독 사용 대비 보다 상승된 효능을 얻을 있게 되는 것이 본 발명의 큰 특징이다. 이때 보다 바람직하게 상기 혼합물은 숯이 전체 중량을 기준으로 60~70중량%를 포함하는 것을 특징으로, 상기 숯의 중량이 60 중량%미만이면 숯의 효과가 저하되는 문제가 있고, 70 중량%를 초과하면 상기 유용미생물 배양체의 중량이 줄어 상기 유용미생물 배양체의 효과가 저하되는 문제가 야기될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 유용미생물 배양체의 함량은 상기 혼합물 전체 중량을 기준으로 30~40 중량% 포함되는 것을 특징으로, 상기 유용미생물 배양체의 함량이 30중량% 미만일 경우에는 그 함량이 작아 본 발명이 목적하는 효능을 이루기 어렵게 되며, 40중량%를 초과할 경우에는 숯 함량이 적어 상기 유용미생물 배양체가 모두 함침되기 어려운 바, 초과함량에 따른 상승된 효능을 얻기 어렵게 된다.
3. 제3단계: 본 발명의 토양환경개선용 숯 담채 제조
마지막, 상기 제2단계의 혼합물을 25~35℃에서 24~75시간동안 방치하여 상기 숯의 다공질 속에 상기 유용미생물 배양체가 함침되어 있는 토양환경개선용 숯 담채를 제조한다.
설명하면, 본 단계에서는 상기 유용미생물 배양체가 상기 숯의 다공질 속에 충분히 함침될 수 있도록 하기 위한 것으로써, 상기 온도 및 시간을 벗어날 경우에는 숯의 다공질 속에 함침되는 유용미생물 배양체의 함량이 적거나 또는, 오히려 균주생성의 과포화로 인해 더이상의 상승된 효능을 나타내기 어렵게 된다.
이와같이 제조된 본 발명의 상기 토양환경개선용 제제2는 50평당 10~20리터씩 토양에 살포하거나 또는 토양과 혼합하여 두득을 만들어 유용미생물이 자생하고 생육할수 있는 환경적 조성과 숫을 통한 미생물 집을 만들어 줌으로써 염류 분해 작용 및 토양환경을 개선시키거나 또는 여기에 작물을 식재한 후, 상기 토양환경개선용 제제1을 관주처리하여, 보다 상승된 토양환경 개선효능 및 작물생장촉진효능을 얻을 수 있게 되는 것이 특징이다.
이러한 상기 숯담채는 그대로 사용하여도 무관하나, 보다 바람직하게 상기 숯담채의 운반 및 보관의 용이성을 높여주기 위해 5~10일동안 가습시켜 수분함량이 10~20%로 조절하여 사용하는 것이 가장 좋다.
이하에서는 실시예 및 실험예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예 및 실험예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
<실시예1> 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제1 제조
바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 국내 인삼밭 토양에서 발췌하거나 농촌진흥청에서 분양받아 각 미생물의 농도가 1.0×105 cfu/ml 인 각 배양액들을 준비하였다.
상기 균주 배양액들을 동일한 양으로 혼합하여 혼합균주 배양액을 제조한 후, 물 10kg에 질소원(질소 22g+ 인산12g+ 가리4.2g)2 kg, 탄소원인 당밀 25kg, 소금 2kg을 넣고 여기에 상기 제조한 혼합균주 배양액 1g을 넣고 32℃에서 72시간동안 진탕배양하여 본 발명의 토양환경개선용 제제1을 제조하였다.
<실시예2> 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 숯 담채1 제조
상기 실시예 1의 토양환경개선용 제제 600ℓ를 숯 1,000kg에 넣고 32℃에서 3일간 방치하되, 30분에 10분씩 교반하면서 함치하여 상기 실시예 1의 토양환경개선용 제제가 함침된 숯담채1을 제조하여 사용하였다.
<실시예3> 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 숯 담채2 제조
바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 국내 인삼밭 토양에서 발췌하거나 농촌진흥청에서 분양받아 각 미생물의 농도가 1.0×105 cfu/ml 인 각 배양액들을 준비한 후, 상기 균주 배양액들을 동일한 양으로 혼합하여 혼합균주 배양액을 제조하였다.
그 다음 톤 백에 담아 상기 혼합균주 배양액 500리터를 숯 1톤과 함께 혼합발효기에 넣고 질소원(질소 22g+ 인산12g+ 가리4.2g)2 kg, 탄소원인 당밀 10kg, 소금 1kg, 물 10kg도 함께 넣고 35℃에서 48시간동안 흡착발효한 후 5일동안 가습시켜 수분함량이 20%인 본 발명의 토양환경개선용 숯 담채2를 제조하였다.
<비교예1> 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제1 제조
상기 실시예1과 같은 방법으로 토양환경개선용 제제1을 제조하되, 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus) 균주로만 이루어진 혼합균주를 적용하여 토양환경개선용 제제1을 제조하였다.
<비교예2> 유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제2 제조
상기 실시예1과 같은 방법으로 토양환경개선용 제제2를 제조하되, 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii) 균주의 혼합비율이 1: 0.5: 0.5: 2: 2로 이루어진 혼합균주를 적용하여 토양환경개선용 제제2를 제조하였다.
<실험예 1> 일반 숯 탄과 본 발명의 실시예 2의 토양환경개선용 숯 담채와의 비교
1. 실험방법
본 발명의 실시예 2의 토양환경개선용 숯 담채의 일반적 물리적 특성(유기물 유무 확인, pH, 물질의 형태)을 확인하였다.
이때 대조구로 일반 숯 탄을 사용하여 상기 물리적 특성을 함께 확인하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과 하기 표 1과 같이 나타났다.
비교항목 대조구
(활성탄 또는 백탄)		 실시예 2의 토양환경개선용 숯 담채
탄화온도 1,200도 이상 1,200도 이상
유기물(질소, 인, 칼리) 없음 있음(도 1참조)
pH 10.04 7.92내외
물질의 형태 무기물+1% 내외 유기물 100% 무기물
상기 표 1에 나타나 있듯이, 본 발명에서 사용된 유용미생물이 숯에 함침되면서 숯자체의 특성을 개질해 줌으로써 pH가 낮아지고 100%의 무기물 형태로 이루어짐에 따라, 유용미생물 자체에서 발휘되는 효능외에도 개질된 숯 자체에서도 발휘되는 토양개량 효과를 통해 본 발명이 목적하는 보다 상승된 효능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
<실험예 2> 토양개량 효과 확인
1. 실험방법
본 발명의 실시예1의 토양환경개선용 제제 및 실시예 2의 토양환경개선용 숯 담채의 질산염 분해 작용 및 기타 염류장해 개선에 따른 토양개량 효과를 검정하기 위하여, 토양 50평당 상기 실시예1의 토양환경개선용 제제1의 10ℓ를 토양에 관주처리하며, 상기 실시예2의 토양환경개선용 숯담채의 10 kg을 토양에 살포한 후, 각각 처리된 처리구에서 토양의 산도, 유기물, 유효인산, 전기전도도, 치환성 양이온 함량, 용적 밀도를 측정하였다. 토양의 채취는 처리 전 및 처리 후에 각각의 처리구에서 동일하게 500g을 채취하여 토양일반분석법에 의하여 분석하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과, 하기 표 2와 같이 나타났다.
처리 용적밀도
(Mg/m3)		 전기전도도
(ds/m)		 pH
(w/v,1:5)		 유기물
(g/kg)		 P2O5
(mg/kg)		 양이온
치환용량
(cmol+/kg)		 미생물
총체량
(cfu/g)
시험전 0.85 0.13 6.4 20.86 795.35 6.48 2.2×107
무처리구 0.80 0.17 6.6 27.79 924.88 6.57 1.2×107
실시예1 0.91 0.15 7.3 32.58 636.2 6.29 6.2×107
실시예2 0.94 0.18 7.4 29.69 710.22 6.17 2.4×107
상기 표 2에 나타나 있듯이 토양 개량 효과 측정 결과, pH는 무처리구와 비교하여 실시예 1과 실시예 2처리구에서 증가하였고, 양이온치환용량은 무처리구와 비교하여 실시예1(4.3%)과 실시예2(6.1%) 처리구에서 감소하는 바, 이는 토양의 산성화와 염류집적 개량에 효과적으로 작용하는 것으로 판단된다.
유기물함량도 실시예1(17.2%), 실시예2(6.8%) 처리구에서 증가하여 토양의 양분공급에 효과적으로 작용하였다. 미생물 총체량도 무처리구와 비교하여 실시예1(416.7%)과 실시예2(100.0%) 처리구에서 증가하여 작물의 생육을 촉진시키는 근권 미생물의 생육에도 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.
이와 같이, 상기 실시예1의 토양환경개선용 제제와 실시예2의 토양환경개선용 숯 담채의 각각의 토양개량효과를 나타내고 있는 바, 이를 함께 사용할 경우 보다 상승된 효능을 얻을 수 있을 것으로 예측된다.
<실험예 3> 작물생장 촉진효과 확인
1. 실험방법
본 발명의 실시예2,3의 토양환경개선용 숯 담채의 토양개량 효과에 따른 작물생장 촉진효과도 검정하기 위하여, 상기 토양개량 후 배추를 심고 본 시험에서는 구고, 엽장, 엽폭, 중륵폭, 중륵두께를 측정하였다. 이때 정식 25일째 측정하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과, 하기 표 3 및 도 2와 같이 나타났다.
구고 엽장 엽폭 중륵폭 중륵두께
cm1 증가율(%)2 cm 증가율(%) cm 증가율(%) cm 증가율(%) mm 증가율(%)
실시예2 11.6a 18.4 22.4a 12.5 16.3a 11.9 1.67a 37.6 3.89a 4.3
실시예3 9.9b 0.9 22.7a 13.9 17.3a 18.9 1.61a 33.0 3.97a 6.5
무처리구 9.8b - 19.9b - 14.5b - 1.21b - 3.73b -
1. Duncan's Multiple Range Test 5% 유의수준
2. 증가율은 무처리구의 값을 기준으로 한 증가율(%)임.
3. 2㎝ 이하의 소엽은 제외하였음.
상기 표 3 및 도 2에 나타나 있듯이 작물생장 촉진효과를 조사한 결과, 무처리구와 비교하여 실시예 2, 실시예 3 처리구 모두 증가율을 나타냄을 확인하였으며, 각각 유의성이 인정되는 바, 본 발명의 토양환경개선용 숯 담채는 무처리구와 비교하여 배추의 생육 촉진 효과가 우수하였다. 특히 엽폭, 엽장, 중륵폭의 증대효과가 뛰어나 배추의 상품성을 크게 향상시킨다고 판단된다.
<실험예 4> 질산염 분해능 확인
1. 실험방법
본 발명의 실시예1의 토양환경개선용 제제의 염류 제거 기능을 조사하기 위하여 LB 액상배지를 담은 삼각플라스크에 질산염(nitrate, NaNO3)과 아질산염(nitrite, NaNO2)을 100ppm이 되도록 넣고 본 발명의 실시예1의 토양환경개선용 제제를 1% 되도록 접종하여 혐기적으로 배양하였다 6시간 간격으로 삼각플라스크로 부터 시료를 채취하여 잔존하는 질산염과 아질산염의 농도를 측정하였다.
설명하면, 160ul를 취하여 원심분리한 후 상층액 100ul를 다른 에펜도르프 튜브에 옮겨 50ul brucine-sulanilic acid 용액을 첨가하여 5분 동안 정치시켰다 이 혼합액에 500ul의 황산(80%)을 첨가하여 암실에서 10분간 방치한 후 500ul의 증류수를 첨가하여 흡광도를 540nm에서 측정하여 계산하였다. 아질산염의 농도는 시료를 채취하여 3,000rpm에서 20분간 원심분리시켰다 100ul 상층액을 시험관에 취하여 발색시약(Sulfanylamide 용액, Naphthylenediamine 용액 각 200ul 씩)을 가하고 암실에서 5분간 발색시켰다 증류수를 500ul 첨가한 후 540nm에서 흡광도를 측정하여 농도를 산출하였다. 대조구로 비교예1,2의 토양환경개선용 제제를 사용하였다.
2. 실험결과
상기 실험결과, 하기 표 4, 표 5와 같이 나타났다.
실시예 1의 토양 환경 개선용 제제
0hr 6hr 12hr 24hr 48hr
Nitrate 1.4 0.6 0.4 0.2 0.2
Nitrite 1.6 0.6 0.2 0.1 0.1
비교예1,2의 토양환경 개선용 제제
비교예1의 Nitrate 1.4 1.0 0.9 0.9 0.9
비교예2의 Nitrate 1.4 1.3 1.0 0.8 0.7
상기 표 4,5에 나타나 있듯이, 비교예1,2의 경우에는 균주의 종류 및 비율이 맞지 않아 염류 제거능이 낮게 나타나는 반면, 본 발명의 실시예1의 토양환경개선용 제제는 배양 12시간 이후부터 배양시간이 증가함에 따라 급격히 증가하여 48시간 후는 90%이상의 제거율을 나타내었으며, 아질산염의 제거율 역시 시간이 경과함에 따라 급격하게 감소하여 24시간 이후 약 90%의 제거율을 나타내는 바, 본 발명의 실시예1의 토양환경개선용 제제는 높은 질산염 분해능을 나타냄을 확인하였다.
상기 실험결과를 종합한 결과, 본 발명의 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담채는 배추의 엽폭, 엽장, 중륵폭에 대한 생육 촉진효과가 우수하고, 토양 개량 측면에서도 토양 중성화와 양분공급에 효과적으로 작용하며, 염류 분해능도 뛰어나는 바, 화학비료 대체제로써 사용가능함에 따라 상업적 이용가치가 매우 클 것으로 기대된다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예 및 실험예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 혼합하여 제조된 유용미생물 배양체를 포함하여 염류 분해효능을 갖는,
    토양환경개선용 제제.
  2. 숯 60~70 중량% 및 유용미생물 배양체 30~40 중량%로 구성되어 염류 분해효능을 갖되,
    상기 유용미생물은 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis), 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)로 이루어진 염류 분해용 혼합균주인 것이 특징인,
    토양환경개선용 숯 담채.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유용미생물 배양체는 질소원, 탄소원, 소금, 물로 구성된 배양배지에 상기 유용미생물을 넣고 배양하여 제조하는 것이 특징인,
    토양환경개선용 숯 담채.
  6. 질소원, 탄소원, 소금, 물로 구성된 배양배지에 유용미생물을 넣고 30~32℃에서 70~72시간동안 배양하여 유용미생물 배양체를 제조하는 제1단계;
    용기에 숯을 넣고 그 위에 상기 제1단계에서 제조한 유용미생물 배양체를 채워넣어 혼합물을 제조하는 제2단계 및,
    상기 제2단계의 혼합물을 25~35℃에서 24~75시간동안 방치하여 상기 숯의 다공질 속에 상기 유용미생물 배양체가 함침되어 있는 토양환경개선용 숯 담채를 제조하는 제3단계;를 포함하며,
    상기 제1단계의 상기 유용미생물은 바실러스 진센지휴미(bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(bacillus velezensis), 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)로 이루어진 염류 분해용 혼합균주인 것이 특징인,
    토양환경개선용 숯 담채의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항의 제조방법에 의해 제조되어,
    염류 분해효능을 갖는 것이 특징인,
    토양환경개선용 숯 담채의 제조방법.
  10. 제2항 또는 제5항 중 어느 한 항에 따른 토양환경개선용 숯 담채를 50평당 10~20ℓ씩 살포하거나 토양과 혼합한 다음 그위에 작물을 식재한 후, 제1항에 따른 토양환경개선용 제제를 관주처리 하여, 토양환경을 개선시키는 방법.
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