KR102225884B1

KR102225884B1 - 규산질 비료 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102225884B1
Application number: KR1020200099290A
Authority: KR
Inventors: 김정숙
Original assignee: (주)엔젤에스캄
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2021-03-11

Abstract

본 발명은 규산질 비료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄산염과 이산화규소를 반응시켜서 되는 수용성 규산염 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 액상으로 시비가 간편하고, 식물의 생육을 촉진시키며, 병충해를 예방하여 작물의 수확량을 늘리고, 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

Description

규산질 비료 조성물 및 그 제조방법{Silicate fertilizer composition and manufacturingmethod thereof}

본 발명은 규산질 비료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가용성의 규산질 비료를 포함함으로써, 식물의 성장을 촉진하고, 병충해를 줄임으로써, 작물의 생산성 및 품질을 향상시키는 규산질 비료 조성물 및 그 제조방법에 있다.

규산은 벼, 보리, 밀 등 화본과 작물이 다량 흡수하는 필수적인 무기양분이다. 규산은 벼 체내의 규산, 칼륨, 리그닌 등을 증가시켜 줄기를 강하게 하여 도복을 경감시키고, 전질소와 마그네슘 함량을 감소시켜 도열병 등의 발생을 감소시킨다. 또한, 잎의 직립을 유지시켜 수광 태세를 개선함으로써 광합성 및 건물생산 효율을 향상시켜 등숙률을 높이고, 아밀로스 함량은 증대시키나 단백질 함량을 낮추어 미질을 향상시키는 것으로 알려져 있다. 아울러, 논 토양의 이화학적 특성을 개선시키는데 논 토양의 pH를 교정하고, 흡착한 인산의 탈착률을 증대시켜 벼의 인산 이용 효율을 증대시키며, 뿌리의 산화력을 증가시켜 철이나 망간의 독성을 경감시키는 효과가 있다고 알려져 있다.

벼는 다른 작물에 비해서 매우 많은 양의 규산을 필요로 하고 볏짚 중의 규산 함량은 12~14중량% 정도로, 이는 토양에서만 흡수가 가능한 성분이고, 벼의 경우는 생육기간 동안 다른 작물의 경우보다 상당히 높은 수준의 규산 흡수가 이루어진다. 규산이 벼의 생육에 필수적인 원소임에도 불구하고 현재 국내 논 토양에서의 규산질 함량은 벼가 생육 기간 중에 이용하기에 부족한 실정이다.

우리나라 논 토양의 가용성 규산함량은 보통 70~80ppm으로 적정치 157ppm에 비하면 낮은 수준이다. 특히 다수확을 위해서는 190ppm이 필요함에 반해 턱없이 가용성 규산함량이 떨어진다. 벼에 흡수된 규산은 볏짚만이라도 다시 토양으로 환원되어야 함에도 이 볏짚 또한 축산농가에 사일리지 형태로 공급되고 있어, 토양 내의 규산함량은 점점 부족해지고 있는 실정이며, 규산질 비료의 시용이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

아울러, 규산은 화본과 작물이 아닌 옥수수, 오이, 딸기, 무 등의 식물 재배에도 중요한 것으로 알려져 있다.

현재 공급되고 있는 규산질 비료의 종류로는 분상 규산질 비료, 사상 규산질 비료, 입상 규산질 비료, 규산 액상 타입의 비료가 있다. 주로 사상, 입상의 제품이 사용되고 있으며 이러한 형태의 제품들은 토양미생물 또는 식물 분비의 유기산에만 녹는 비수용성 규산질 비료로 가용성이 떨어져 효과가 미비한 수준이다. 분상 규산질 비료는 입자가 가루와 같이 작기 때문에 비료를 뿌릴 때 먼지가 많이 발생하고 바람이 불 경우 눈이나 코，입 등으로 들어가는 불편이 있다. 또한, 잎 채소류 밭이 있을 경우는 잎채소 표면에 비료입자가 달라붙게 되어 민원을 일으키는 문제가 있다. 사상 규산질 비료는 분상보다는 입자가 크지만 초자질로 되어 있기 때문에 손으로 뿌릴 경우 손에 상처가 날 우려가 많고, 기계를 이용할 경우에는 기계를 쉽게 마모시키는 문제가 있다. 사상 규산질 비료와 더불어 입상 규산질 비료의 경우도 처리량이 많아 노령화되어가는 농촌의 현실로 보아 그 처리가 어려운 실정이다.

이를 해소하기 위하여, 대한민국 등록특허 제10-1064899호 및 제10-1285205호에서는 규산염을 포함하는 발포성 비료 조성물을 제안하였다.

그러나 이러한 선행문헌들은 균일한 발포가 어려워 시비효과가 균일하게 발현되지 못하는 단점이 있었다.

KR 10-0064899 B1 KR 10-1285205 B1

따라서 본 발명의 목적은 액상으로 시비가 간편하고, 식물의 생육을 촉진하며, 병충해를 예방하여 작물의 수확량을 늘리고, 품질을 향상시킬 수 있는 규산질 비료 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 규산질 비료 조성물은, 탄산염과 이산화규소를 반응시켜서 되는 수용성 규산염 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탄산염은 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물이고, 상기 탄산염과 이산화규소는 1.5~2:1 당량비로 반응시킨 것임을 특징으로 한다.

수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수용성 규산염 0.1~0.2중량%, 수용성 붕소 0.01~0.05중량%, 수용성 몰리브덴 0.0005~0.001중량%, 갯끈풀과 해파리의 발효물 0.1~5중량% 및 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 의한 규산질 비료 조성물의 제조방법은, 탄산염과 이산화규소를 반응시켜 수용성의 규산염을 제조하는 단계와, 상기 제조된 규산염에 물을 가하여 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탄산염은 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물이며, 상기 탄산염과 이산화규소는 1.5~2:1 당량비로 반응시키는 것을 특징으로 한다.

상기 물을 가하여 용해시키는 단계시, 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 더 가하여 용해시키는 것을 특징으로 한다.

상기 물을 가하여 용해시키는 단계는, 상기 수용성의 규산염 0.1~0.2중량%, 수용성 붕소 0.01~0.05중량%, 수용성 몰리브덴 0.0005~0.001중량%, 갯끈풀과 해파리의 발효물 0.1~5중량% 및 잔부의 물이 되도록 혼합하여 용해시키는 것임을 특징으로 한다.

상기 갯끈풀과 해파리의 발효물은, 갯끈풀의 지상부와 해파리를 1:0.1~2 중량비로 혼합하고, 이에 효모를 가한 후, 40~50℃에서 90~100일간 발효시켜서 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 규산질 비료 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 액상으로 시비가 간편하고, 식물의 생육을 촉진시키며, 병충해를 예방하여 작물의 수확량을 늘리고, 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 의한 규산질 비료 조성물은, 탄산염과 이산화규소를 반응시켜서 되는 수용성 규산염 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수용성 규산염은 뿌리의 발근, 세포조직 분화 등을 촉진하고, 질소의 과잉 흡수를 억제하며, 세포 내에서 RNA, DNA에 관여하며 병균 등이 침입하면 자기방어 물질을 분비하여 병원균의 침임을 저지하는 역할을 한다.

이러한 수용성 규산염은 탄산염과 이산화규소의 반응을 통해 제조되는바, 상기 탄산염으로는 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 그리고 상기 이산화규소로는 천연의 규석 광물은 물론, CaSiO₃, MgSiO₃, Na₂SiO₃, K₂SiO₃ 등을 사용할 수 있으며, K, Mg 등은 미네랄로 작용하여 작물의 생장을 더욱 촉진할 수 있다.

즉, 상기 수용성 규산염은 하기 화학식 1과 같은 반응을 통해 제조되는 것으로, 탄산염과 이산화규소를 용해로에서 약 1300~1500℃로 공융시킨 후 냉각하여 얻어진 고형물을 분쇄하여 제조할 수 있다. 이때, 탄산염은 먼저 M₂O와 CO₂로 분해되면서 CO₂가 더는 반응에 관여하지 않게 되고, M₂O와 SiO₂가 반응하여 규산염이 생성되는 것이다.

(화학식 1)

M₂CO₃+SiO₂->Na₂SiO₃+CO₂↑

(상기 식에서 M은 Na 또는 K이다)

이때, 상기 탄산염과 이산화규소의 반응은 1:1 당량비로 이루어지는 것이나, 이러한 경우 용해도가 낮아 활용성이 떨어지므로, 상기 탄산염과 이산화규소의 당량비를 1.5~2:1 당량비로 하여 반응시킴으로써, 금속염의 함량을 높여 용해도를 높이는 것이다. 다만, 2:1 당량비 이상으로 반응시킬 경우 불필요하게 금속염의 함량이 높아짐으로써, 부작용이 있을 수 있다. 구체적으로 금속염의 함량이 높아지면 반응결과물에 규산염 외 산화금속이 존재하게 되는데, 상기 산화금속은 조해성이 크므로 점차 수산화물로 변하게 되어 이를 물에 용해시키면 pH가 상승하게 되기 때문인바, 과량의 산화금속은 불필요한 pH의 상승을 유도하여 작물 생장을 오히려 방해할 수 있기 때문이다.

본 발명에서 상기 수용성 규산염은 비료 조성물 100중량%에 대하여 0.1~0.2중량%로 포함됨이 바람직한데, 상기 수용성 규산염이 0.1중량% 미만일 경우 규산의 함량이 적어 비료 조성물로서의 효과가 미미하고, 0.2중량%를 초과하면 용해도가 좋지 못하기 때문이다.

또한, 본 발명의 규산질 비료 조성물은 물을 더 포함하는바, 상기 수용성 규산염을 물에 충분히 용해시킴으로써, 액상의 비료가 되도록 하여 시비가 용이하도록 하는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 규산질 비료 조성물은, 식물의 생육을 촉진시키며, 병충해를 예방하여 작물의 수확량을 늘리고, 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명의 규산질 비료 조성물은, 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 더 포함할 수 있는데, 상기한 성분을 더 포함하면 작물의 생장을 더욱 촉진하고, 병충해에도 잘 견디도록 하며, 특히 수확품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 수용성 붕소는 칼슘의 흡수 이용에 밀접한 관계가 있으며, 세포막의 펙틴 형성작용에 관여하고 수분대사에 관여하는 것이다. 상기 수용성 붕소는 전체 비료 조성물 100중량%에 대하여 0.01~0.05중량%로 포함됨이 바람직한데, 상기 수용성 붕소가 0.01중량% 미만이면 작물 생장에 도움을 주지 못하고, 0.05중량%를 초과하면 당류가 다량 축적되어 수분 대사에 지장을 줄 수 있기 때문이다.

상기 수용성 몰리브덴은 작물 생장을 유도하며, 탁월한 근계 향상 효과로 작물의 영양 및 수분 흡수력을 향상시킨다. 아울러, 진딧물, 선충 등으로부터 병충해를 방지하는 역할도 한다. 이러한 수용성 몰리브덴은 전체 비료 조성물 100중량%에 대하여 0.0005~0.001중량%로 포함됨이 바람직한데, 소량일 경우 몰리브덴의 효과를 발휘할 수 없고, 과량이 되면 작물의 과비대 현상이 나타나는 문제점이 있기 때문이다.

상기 갯끈풀과 해파리의 발효물은 병충해의 예방에 도움을 주는 것은 물론, 유기질 비료로서 작용하여 식물의 성장 및 발육을 촉진시킨다. 특히 이러한 갯끈풀과 해파리의 발효물은 수확품의 품질을 향상시키는 효과가 있다. 아울러, 해파리나 갯끈풀만을 단독으로 발효시키는 것보다 이를 함께 발효하는 것이 상품성 향상에 더욱 도움을 준다. 본 발명에서 상기 갯끈풀과 해파리의 발효물은 전체 비료 조성물 100중량%에 대하여 0.1~5중량%로 포함됨이 바람직한데, 상기 갯끈풀과 해파리의 발효물이 0.1중량% 미만이면 그 효과가 미미하고, 5중량%를 초과하면 과량이 되어 작물의 생장을 오히려 방해하기 때문이다.

상기 갯끈풀과 해파리의 발효물을 제조하는 방법에 대해서는 하기 비료 조성물의 제조방법을 설명할 때 다시 설명한다.

상기와 같이 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 더 포함하는 비료 조성물은, 앞서 설명된 바와 같이 작물의 생장을 더욱 안정적으로 촉진한다는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 의한 비료 조성물의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 비료 조성물의 제조방법은, 탄산염과 이산화규소를 반응시켜 수용성의 규산염을 제조하는 단계와, 상기 제조된 규산염에 물을 가하여 용해시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 탄산염과 이산화규소를 용해로에서 약 1300~1500℃로 공융시킨 후, 냉각하여 얻어진 고형물을 분쇄한다.

그리고 이 분쇄물에 물을 가한 후, 압력을 가한 상태에서 120~150℃의 온도에서 3~10시간 용해시킨 후, 냉각하여 제조하는 것이다.

이때, 상기 탄산염 및 이산화규소의 종류, 탄산염과 이산화규소의 당량비 등은 앞서 충분히 설명되었으므로, 이에 대한 상세힌 설명은 생략한다.

아울러, 상기 물을 가하여 용해시키는 단계시, 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 더 가하여 용해시킬 수 있다. 이때, 그 혼합비는, 상기 수용성의 규산염 0.1~0.2중량%, 수용성 붕소 0.01~0.05중량%, 수용성 몰리브덴 0.0005~0.001중량%, 갯끈풀과 해파리의 발효물 0.1~5중량% 및 잔부의 물과 같다.

아울러, 상기 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물은, 물을 가하여 용해시키는 단계 후, 다시 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 투입하여 실온에서 용해시킬 수도 있는 것으로, 이를 제한하지 않는다.

본 발명에서 상기 갯끈풀과 해파리 발효물을 제조하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 상기 갯끈풀과 해파리를 1:0.1~2 중량비로 혼합한다. 이때, 상기 갯끈풀로는 갯끈풀의 지상부(Chestnut inner shell)의 지상부, 예시적으로 잎, 줄기, 가지 중 1종 이상을 사용하고, 상기 해파리는 몸체 전체를 사용하는 것으로, 별도의 가공없이 그대로 사용한다.

그리고 상기 혼합물 100중량부에 효모 10~20중량부를 혼합한다. 그리고 이를 40~50℃에서 90~100일간 발효시키고, 실온에서 6~12개월간 숙성시킨 후, 여과하여 제조하는 것이다. 상기 효모는 그 종류를 제한하지 않는바, 일반적인 맥주 효모를 이용하는 정도면 족하다.

아울러, 상기 효모의 혼합시 볏짚 10~20중량부 및 미선나무의 잎 10~20중량부를 더 혼합할 수 있다. 이러한 볏짚과 미선나무의 잎은 발효를 촉진시킴은 물론, 작물의 생장을 도울 수 있다.

한편, 상기와 같은 규산질 비료 조성물은 2~10배 희석하여 사용할 수도 있고, 이를 그대로 사용할 수도 있는 것으로, 사료 조성물 원액을 기준으로 1,000㎡ 정도의 토양에 10~100L를 시비하는 정도면 족하나, 상기 시비하는 양은 상황에 따라 가감할 수 있음은 당연하다. 또한, 시비 횟수 역시 제한하지 않는 것으로, 작물에 따라 결정함은 당연하다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

M₂CO₃와 SiO₂를 1.5:2 당량비로 혼합하고, 용해로에서 1400℃로 공융시키고, 실온에서 냉각시켜 고형물을 얻었다. 그리고 이를 300mesh로 분쇄하고, 상기 분쇄물과 물을 압력부에 투입하고, 120℃의 온도에서 5시간 용해시킨 후, 실온으로 냉각하였다. 이때, 상기 분쇄물과 물은 분쇄물 0.1중량% 및 잔부의 물이 되도록 투입하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 상기 용해 단계 시, 수용성 붕소 0.02중량%, 수용성 몰리브덴 0.0007중량% 및 갯끈풀과 해파리의 발효물 1중량%를 더 투입하였다.

이때, 상기 발효물은 갯끈풀의 줄기와 해파리를 1:1 중량비로 혼합하고, 이에 맥주 효모, 볏짚 및 미선나무의 잎을 100:15:10:10 중량비로 혼합하였다. 그리고 이를 40℃에서 90일간 발효하고, 25℃에서 6개월간 숙성시킨 후, 여과하여 제조하였다.

(비교예 1)

시판 입상의 규산질 비료를 구입하였다.

(시험예 1)

실시예 1, 2 및 비교예 1을 상추묘 이식시 비료로 토양에 살포한 후, 이식 7일 후의 생장반응을 조사하여 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 실시예 1 및 2는 3L/100㎡의 양으로 사용하였으며, 비교예 1은 이 상품의 사용량에 의해 사용하였다. 이식 7일 후의 생장반응을 조사하여 하기 표 1에 나탄내었다.

시험예 1 결과

구분	이식후 활착상태	신엽추출도(%)	염색도(SPAD)	농도장해(%)
비교예 1	정상	30	21	0
실시예 1	정상	32	23	0
실시예 2	정상	35	24	0
* 신엽추출도(%) : (최상위엽/차엽부)100 * 엽색도 : Minolta제 엽색계로 차엽의 SPAD값으로 측정. * 농도장해(%) : 위축장해 포기주율

상기 표 1에서와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1, 2는 엽색이나 신엽추출 및 장해주 발생 등에 있어서, 비교예 1보다 다소 양호한 생육을 보이며, 농도장해가 없는 것을 확인하였다.

(시험예 2)

실시예 1, 2 및 비교예 1을 노지(露地) 이식 배추 재배시 비료로 토양에 살포한 후, 이들의 생장 정도를 평가하였다. 이때, 배추는 시중 유통묘를 이용하였다. 상기 배추의 이식시 실시예 1 또는 2는 3L/100㎡의 양으로 사용하였으며, 비교예 1은 이 상품의 사용량에 의해 사용하였다. 그리고 상기 배추의 이식 2주 후의 체중 변화, 엽장 및 엽수를 조사하여 하기 표 2에 나타내었다.

시험예 2 결과

구분	생체중(g/2주)	엽장(cm)	엽수(매)
비교예 1	481	22.5	17
실시예 1	689	27.5	18
실시예 2	702	28.3	19

상기 표 2에서와 같이, 실시예 1, 2는 이식 후 활착장해 없이 건전한 생육 상을 보임은 물론, 비교예 1의 배추보다 생체중이 40% 이상 무거워졌고, 엽장 역시 현저히 증가하여 생장이 촉진되었음을 확인할 수 있었다.

(시험예 3)

벼 이앙 전에 논 토양에 상기 실시예 1 및 2를 50L/1000㎡의 양으로 처리한 후 벼의 생육 및 수량특성을 조사하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 상기 비교예 1은 이 상품의 사용량에 의해 사용하였다.

시험예 3 결과

구분	최고분열기 벼 생육특성			수량지수
구분	초장(cm)	분열수	SPAD	수량지수
비교예 1	43.2	15.8	34.6	101
실시예 1	45.6	20.1	36.1	106
실시예 2	46.2	22.4	36.7	108

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1, 2는 비교예 1에 비하여 벼의 생육특성 및 수량지수가 개선됨을 확인할 수 있었다.

Claims

탄산염과 이산화규소를 반응시켜서 되는 수용성 규산염, 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴, 갯끈풀과 해파리의 발효물 및 물을 포함하며,
상기 탄산염은 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물이고,
상기 탄산염과 이산화규소는 1.5~2:1 당량비로 반응시킨 것이며,
상기 수용성 규산염 0.1~0.2중량%, 수용성 붕소 0.01~0.05중량%, 수용성 몰리브덴 0.0005~0.001중량%, 갯끈풀과 해파리의 발효물 0.1~5중량% 및 잔부의 물을 포함하고,
상기 갯끈풀과 해파리의 발효물은, 갯끈풀의 지상부와 해파리를 1:0.1~2 중량비로 혼합하고, 이 혼합물 100중량부에 효모 10~20중량부를 가한 후, 40~50℃에서 90~100일간 발효시킨 것을 특징으로 하는 규산질 비료 조성물.
삭제
삭제
탄산염과 이산화규소를 반응시켜 수용성의 규산염을 제조하는 단계와,
상기 제조된 규산염에 물을 가하여 용해시키는 단계를 포함하며,
상기 탄산염은 탄산나트륨, 탄산칼륨 또는 이들의 혼합물이며,
상기 탄산염과 이산화규소는 1.5~2:1 당량비로 반응시키고,
상기 물을 가하여 용해시키는 단계에서, 수용성 붕소, 수용성 몰리브덴 및 갯끈풀과 해파리의 발효물을 더 가하여 용해시키며,
상기 물을 가하여 용해시키는 단계는, 상기 수용성의 규산염 0.1~0.2중량%, 수용성 붕소 0.01~0.05중량%, 수용성 몰리브덴 0.0005~0.001중량%, 갯끈풀과 해파리의 발효물 0.1~5중량% 및 잔부의 물이 되도록 혼합하여 용해시키고,
상기 갯끈풀과 해파리의 발효물은, 갯끈풀의 지상부와 해파리를 1:0.1~2 중량비로 혼합하고, 이 혼합물 100중량부에 효모 10~20중량부를 가한 후, 40~50℃에서 90~100일간 발효시켜서 되는 것을 특징으로 하는 규산질 비료 조성물의 제조방법.
삭제
삭제
삭제