KR102355298B1 - 토양활성제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기산이 준비되는 단계와;
상기 유기산에 이온 미네랄을 혼합하여 유기산-미네랄 혼합물을 제조하는 1차 혼합단계와;
상기 유기산-미네랄 혼합물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)을 혼합하는 2차 혼합단계;로 이루어지며,
상기 이온 미네랄은 황(S), 철(Fe), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 토양활성제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

토양활성제 및 그 제조방법{Soil Activator And The Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 토양활성제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인축에 무해하고, 유용 미생물 투입 없이 유용 미생물을 활성화시켜 연작을 가능하게 하는 토양활성제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

비닐하우스 등 시설에 의한 촉성재배와 지역의 특화농업이 날로 증가하고 있다. 이와 같은 지역의 특화농업과 촉성재배는 연작재배로 이어져 연작으로 인한 토양의 염류집적으로 연작에 많은 문제가 발생하고 있다. 즉, 동일 농작물의 반복재배로 인하여 토양에 염류집적이 발생되고 염류집적을 해소하기 위하여 옮겨가면서 재배하는 윤작을 하게 되나 농경지가 제한된 지역에는 윤작이 불가능하여 연작시 염류를 해소하는 수단으로 유기물(퇴비, 유기질 비료 등)을 다량 시비하여 염류의 집적을 줄이고 있으나 노동력의 부족으로 퇴비생산에 한계성이 있고 유기질 비료 등의 경우에도 반복되는 연작에서의 염류해소에는 한계성을 가지게 되는 실정이다.

윤작하더라도 농작물의 생산성을 높이기 위하여 화학비료의 과다사용으로 토양이 산성화 및 부영양화가 심해지고 이로 인한 작물의 생육이 원활하지 못하고 면역력이 떨어져 병해에 약하게 된다. 이로 인하여 농작물의 병충해에 대한 내성 및 저항력 저하 때문에 더욱더 많은 양의 농약 및 화학비료가 살포되고 이러한 토양에서 생산된 농산물에는 농약이 잔류하면서 국민건강을 저해하게 되고 또 수확량이 절감되는 문제점으로 이어지고 있다. 이와 더불어 기계화, 산업화의 가속화로 인한 토양의 오염과 환경의 파괴로 인한 토양 유기물과 자정력의 기초가 되는 미생물의 개체수가 급격하게 감소되고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 토양에 유기물을 다량 시비하여 염류집적과 토양의 산성화를 줄이거나, 광물을 이용하거나, 미생물을 이용하는 하는 방법 등이 시도되고 있으나, 토양 자체를 활성화시키는 근본적인 해결책은 제시되지 못하고 있다.

대한민국 등록번호 제10-0869349호 등록특허공보 대한민국 등록번호 제10-1127029호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가축에 피해가 없고, 유용 미생물의 투입 없이 토양을 활성화시켜 연작이 가능하며 식물 생장이 활성화되어 수확량 증가가 가능한 토양활성제 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 유기산이 준비되는 단계와;

상기 유기산에 이온 미네랄을 혼합하여 유기산-미네랄 혼합물을 제조하는 1차 혼합단계와;

상기 유기산-미네랄 혼합물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)을 혼합하는 2차 혼합단계;로 이루어지며,

상기 이온 미네랄은 황(S), 철(Fe), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 토양활성제 제조방법을 제공한다.

상기에서, 1차 혼합단계에서 이온 미네랄의 농도는 황 70,000∼80,000ppm, 철 9,000∼15,000ppm, 칼륨 280∼370ppm, 칼슘 150∼220ppm, 마그네슘 80∼120ppm, 아연 15∼21ppm 범위의 농도로 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 2차 혼합단계에서 부식산은 유기산-미네랄 혼합물 100g중량부에 1g중량부가 혼합되고, 풀빅산은 유기산-미네랄 혼합물 100g중량부에 2g중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 유기산이 준비되는 단계에서 유기산의 산성도는 pH1 이하인 것을 특징으로 한다.

상기에서, 유기산의 산성도가 pH1 초과일 경우에는 구연산을 첨가하여 pH1이하가 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에 기재된 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 토양활성제를 제공한다.

본 발명에 따르는 토양활성제는 가축에 피해가 없고, 토양부식(또는 토양발효)을 통해 유용 미생물의 투입 없이 토양을 활성화시켜 연작이 가능하며 식물 생장이 활성화되어 수확량이 증가가 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 토양활성제 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 토양활성제를 시비하기 전과 후의 실험결과를 보여주는 사진이다.

본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 토양활성제 및 그 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따르는 토양활성제 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 순서도이며, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따르는 토양활성제를 시비하기 전과 후의 실험결과를 보여주는 사진이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 토양활성제 제조방법은 유기산 준비단계와, 1차 혼합단계와, 2차 혼합단계를 포함하여 이루어진다.

상기 유기산 준비단계에서는 세척하여 건조된 과일을 준비하고, 세척한 과일을 밀폐용기(예, 플라스틱 용기)에 담아 발효시켜 유기산을 제조한다. 상기 과일로는 사과, 레몬, 딸기, 자두, 배, 포도, 귤, 감 등의 산성 과일 중 하나 이상이 사용된다. 상기 밀폐용기 안에 담긴 과일은 30℃∼35℃에서 180일 내지 200일이 지나면 혐기성 발효가 진행되어 초산(Acetic acid), 젖산(Lactic acid), 사과산(Malic acid), 호박산(Succinic acid)와 같은 유기산이 제조된다. 상기 밀폐용기 안에 제조된 유기산은 찌꺼기를 분리하여 액상만 추출하여 유기산을 준비한다.

상기 유기산 준비단계에서 유기산의 산성도는 pH1 이하이다. 상기 유기산의 산성도가 pH1 초과일 경우에는 구연산을 첨가하여 pH1 이하가 되도록 조절한다.

예를 들어, 사과 15㎏을 밀폐용기에 담아 30℃∼35℃에서 180일∼200일 동안 발효시킨 후, 유기산의 산성도가 pH1 이하가 되도록 구연산을 첨가하여 유기산 10L를 제조할 수 있다.

상기 1차 혼합단계에서는 액상 추출한 상기 유기산에 이온 미네랄을 혼합하여 유기산-미네랄 혼합물을 제조한다. 상기 이온 미네랄은 황(S), 철(Fe), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)을 포함한다.

상기 황(S)은 70,000∼80,000ppm 범위의 농도로 포함된다. 상기 황(S)은 작물의 병충해를 예방하고, 동물의 혈액해독제 역할을 한다.

상기 철(Fe)은 9,000∼15,000ppm 범위의 농도로 포함된다. 상기 철(Fe)은 동물의 빈혈을 예방한다.

또한, 철은 Fe²⁺, Fe³⁺, Fe(OH)²⁺, Fe(OH)₂,Fe(OH)³⁺, Fe(OH)₃등 특수한 양이온의 함유로 강자성체인 금속도 용해시킬 수 있는 강력한 부식효과를 발휘하며, 토양에 침적된 각종 염류들과의 치환이 가능하여 불용성 염류들을 식물이 흡수할 수 있는 가용성 양분으로 전환시킨다. 그리고 다량의 산소가 생성되어 토양에 풍부한 산소를 공급한다. 상기와 같이 강력한 부식효과와 풍부한 산소발생으로 호기성 미생물을 활성화 시키고, 혐기성 미생물의 증식을 억제시키는 효과가 있다.

상기 칼륨(K)은 280∼370ppm 범위의 농도로 포함된다. 상기 칼륨(K)은 식물의 삼투압 균형이 유지되도록 하는 역할을 한다.

상기 칼슘(Ca)은 150∼220ppm 범위의 농도로 포함된다. 상기 칼슘(Ca)은 식물의 신진대사가 원활하게 이루어지도록 한다.

상기 마그네슘(Mg)은 80∼120ppm 범위의 농도로 포함된다. 상기 마그네슘(Mg)은 식물의 신진대사를 촉진하고, 동물의 뼈의 영양소가 된다.

상기 아연(Zn)은 15∼21ppm 범위의 농도로 포함된다. 상기 아연(Zn)은 동물의 생식기능을 활성화시킨다.

본 발명자는 유기산 10L에 황(S)은 75,000ppm 농도로 첨가하고, 철(Fe)은 12,000ppm 농도로 첨가하고, 칼륨(K)은 340ppm 농도로 첨가하고, 칼슘(Ca)은 180ppm 농도로 첨가하고, 마그네슘(Mg)은 100ppm 농도로 첨가하고, 아연(Zn)은 18ppm 농도로 첨가하여 유기산-미네랄 혼합물을 제조하였다.

상기 2차 혼합단계에서는 상기 유기산-미네랄 혼합물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)이 혼합되어 본 발명에 따르는 토양활성제가 제조된다.

상기 부식산(Humic acid)은 유기산-미네랄 혼합물 100g중량부에 1g중량부가 혼합되고, 풀빅산은 유기산-미네랄 혼합물 100g중량부에 2g중량부가 혼합된다.

상기 부식산(Humic acid)은 고분자화합물로서, 분자 내에 파손된 부분이 많아 각종 미량원소가 쉽게 결합되고 산화된 부분은 자연히 음전하를 띠게 된다. 부식산은 방향족의 고리와 고리 사이에 아미노산, 아미노당, 펩티드, 지방족화합물 등이 복잡하게 결합되어 있는 복합 방향족 고분자화합물로서, 방향고리에는 질소, 산소, 수산기, 카르복실기 등이 다양하게 결합되어 있다. 부식산 유기구조에는 많은 부분이 자연 산화되어 음전하를 띠고 있다. 따라서 파손된 부분에는 쉽게 양이온성 미량원소가 결합되고 미생물 서식에도 알맞다.

상기 부식산은 식물의 에너지대사(광합성 및 호흡)와 양분 흡수를 증진시키고, 종자와 유묘의 효소활성도 증진시켜 발아와 유묘생장(Seedling growth)이 증진되며, 세포막 투과성이 증진되어 엽면에 요소를 살포할 경우 엽면을 통한 요소 흡수가 촉진된다.

상기 부식산을 토양에 살포할 경우, 토양의 수분 증발을 감소시키고, 미생물의 밀도가 증지되어 토양 비옥도가 향상된다. 토양에 살포한 부식산은 농약과 공해물질과 같은 비이온성 유기화합물을 강하게 흡착함으로써 용해되어 작물에 이용되지 못하게 독성 물질을 감소시키며, 농약으로 오염된 토양에 사용할 경우 독성을 중화시켜 작물이 견딜 수 있는 수준까지 낮추어 준다.

상기 풀빅산(Fulvic Acid)은 방향족, 지방족 구조를 가지며, 2개 구조 모두 광범위하게 산소를 함유하는 기능성기로 치환되어 있다. 상기 풀빅산은 부식 조성의 하나로 부식 중에 가장 많은 부식산에 비하여 탄소의 함량은 적지만 산소의 함량은 많은 편이며 Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ 등과 결합하여 물에 잘 녹는 염을 만든다. 풀빅산의 치환성은 900∼1400meq/100g으로서 부식산(400∼870meq/100g)보다 치환성이 높다.

상기 풀빅산은 요소의 안정화, 세포질의 전기적 평형에 도달하게 하는데 기여하고, 모든 세포에게 활력을 제공하는 강력한 유기 전해질이다. 세포분열과 세포신장을 증진시키고, 엽면 살포로 호흡을 증진시킴으로써 생육을 촉진시키고, 노화의 지연으로 생장의 지속을 가능하게 한다.

또한, 농약으로 오염된 토양에 풀빅산을 사용할 경우 독성을 중화시켜 작물이 견딜 수 있는 수준까지 낮추어 준다.

그리고 풀빅산은 수분 보유력을 높여주고, 식물의 당 농도를 조절하여 건조에 잘 견디게 하고, 특히 높은 당 농도를 갖는 식물이 건조에 잘 견디도록 한다. 또한 풀빅산은 토양의 오염물질과 독성물질을 흡수하여 빨리 분해하게 하는 촉매제로서 작용하고, 토양 내 규산을 용해하여 이용성을 증진시키며, 단백질 대사를 증진시키고, 기공의 개폐와 증산을 조절하여 식물의 호흡을 돕고 유용미생물의 호흡을 증진시키다.

상기와 같은 제조 방법으로 제조된 토양활성제를 축산업에 적용할 경우 사료제조, 각종 분뇨처리, 축사악취 제거, 소독 등에도 활용이 가능하다.

가축의 사료로 이용되는 경우에는 부식산의 전해질기능으로 세포질 평형이 이루어짐으로써 소화가 증진된다. 부식산이 토양에서 pH 완충역할을 하는 것처럼, 동물에서도 위장의 점막내층에 보호막을 형성하여 위장을 보호하고 과도한 탈수를 방지한다. 그리고 부식산은 염증 감소효과가 뚜렷하게 나타나는데, 소화기관에 들어간 부식산이 면역계 수용체를 자극하여 백혈구의 활성을 높임으로써 염증을 감소시킨다.

또한, 부식산은 토양에서 독소를 제거하는 것과 같이, 동물에서도 독소를 제거할 수 있다. 부식산을 사료에 첨가해서 급식할 경우, 중금속, 질산, 불화물 등과, 유기인계(Organophosphates) 등의 유기 농약을 강하게 흡착해서 밖으로 배설한다.

따라서 부식산은 가축의 식욕을 촉진하고, 대사를 촉진하여 성장을 자극함은 물론, 육질, 우유, 계란 등의 품질도 높여준다.

이하에서는 본 발명에 따르는 토양활성제의 재배 실시예를 들어 설명한다.

600평에 심어진 상추에 물 500L에 토양활성제 500㏄을 희석하여 관주를 하고, 물 500L에 토양활성제 100㏄를 희석하여 엽면에 시비한 후 30℃로 유지하면서 40일이 경과하도록 하였다.

도 3의 좌측은 토양활성제를 사용하지 않은 경우, 도 3의 우측은 본 발명에 따른 토양활성제를 사용한 경우의 사진이다. 토양활성제를 처리하지 않은 상추에 비하여, 본 발명에 따르는 토양활성제 처리를 한 경우에는 생육 상태가 좋아지는 것이 육안으로 확인되었다.

아래 표 1과 같은 토양 상태에서 심어진 청양고추 경작지 350평에 30℃로 유지하면서 40일 동안 진행하였다.

1차로 물 500L에 토양활성제 500㏄을 희석하여 관주를 하고, 물 500L에 토양활성제 100cc를 희석하여 엽면에 시비하고 일주일 후, 2차로 물 500L에 토양활성제 500g을 희석하여 관주를 하고, 물 500L에 토양활성제 100cc를 희석하여 엽면에 시비하였다.

구분	pH(1:5) 산도	EC(ds/m) 염류농도	OM(g/kg) 유기물	치완성양이온(cmoIc/kg)			AVP2O5 (㎎/㎏) 유효인산
				칼륨	칼슘	마그네슘
측정치	7.7	4.2	26	1.56	14.7	3.5	1074
적정범위	6.0∼6.5	2.0이하	26∼35	0.70∼0.80	5.0∼6.0	1.5∼2.0	450∼550

위의 표 1은 토양활성제를 처리하기 전 토양을 분석한 표이다.

토양활성제 처리 전 토양은 산도가 7.7인 알칼리성 토양으로 식물의 영양분 흡수가 곤란한 토양 환경인 것을 알 수 있으며, 상기와 같은 알칼리성 토양에서는 식물이 영양분을 흡수하지 못하므로 지속적인 영양분들이 토양에 집적되어 염류가 상승하고, 그로 인해 삼투압 작용으로 도 4의 좌측 사진과 같이 식물이 고사될 상태였다.

또한, 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 인(P) 등이 적정치의 2∼3배 정도 토양에 집적되어, 이러한 환경에서는 정상적인 엽면시비를 했다 하더라도 연약해진 작물의 상태로 인하여 약해발생이 될 확률이 굉장히 높아지는 경우가 많다.

본 발명에 따르는 토양활성제를 처리한 후에는 토양의 pH가 중화되었고, 토양의 pH 외에도 각각의 분석 결과치가 적정범위로 되며, 도 4의 우측 사진과 같이 청양고추의 생육상태가 좋아지는 것을 확인하였다.

본 발명에 따르는 토양활성제는 토양 또는 작물에 처리할 때 온도는 25℃∼35℃ 범위에서 30일∼40일 정도 적용하면 작물의 생육상태가 좋아지고, 토양발효(토양부식)가 일어나는 것을 확인하였다.

퇴비를 발효시켜야 한다는 개념은 누구나 알고 있는 상식이지만 토양을 발효시킨다는 개념은 현재까지 없었다. 완벽한 발효퇴비는 작물에 있어 보약이 되듯이 완벽한 토양부식(토양발효)은 앞으로 농업의 보약이 될 것이다. 본 발명에 따르는 토양활성제가 토양에 적용되는 경우 농약과 화학비료의 사용량을 줄이는 토양 다이어트 및 연작장애의 해결책이 될 것이다.

Claims (6)

1. 유기산이 준비되는 단계와;
   상기 유기산에 이온 미네랄을 혼합하여 유기산-미네랄 혼합물을 제조하는 1차 혼합단계와;
   상기 유기산-미네랄 혼합물에 부식산(Humic acid)과 풀빅산(Fulvic acid)을 혼합하는 2차 혼합단계;로 이루어지며,
   상기 이온 미네랄은 황(S), 철(Fe), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 아연(Zn)을 모두 포함하며;
   상기 1차 혼합단계에서 이온 미네랄의 농도는 황 70,000∼80,000ppm, 철 9,000∼15,000ppm, 칼륨 280∼370ppm, 칼슘 150∼220ppm, 마그네슘 80∼120ppm, 아연 15∼21ppm 범위의 농도로 포함되며;
   상기 유기산이 준비되는 단계에서 준비된 유기산의 산성도는 pH1이하이고, 상기 유기산의 산성도가 pH1 초과일 경우에는 구연산을 첨가하여 pH1이하가 되도록 조절되며;
   상기 1차 혼합단계에서 이온 미네랄은 산성도가 pH1이하인 유기산에 혼합되는 것을 특징으로 하는 토양활성제 제조방법.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서, 상기 2차 혼합단계에서 부식산은 유기산-미네랄 혼합물 100g중량부에 1g중량부가 혼합되고, 풀빅산은 유기산-미네랄 혼합물 100g중량부에 2g중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 토양활성제 제조방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1 항 또는 제3 항에 기재된 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 토양활성제.

Images