KR102514602B1 - 버섯 수확 후 배지를 이용한 식물병 방제 활성을 가지는 유기질 비료의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버섯 수확 후 배지를 이용한 식물병 방제 활성을 가지는 유기질 비료의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 유기질 비료는 버섯 재배 후 버려지는 폐배지를 이용하여 저비용으로 간단하게 제조된 친환경 비료이며, 식물병 방제에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

버섯 수확 후 배지를 이용한 식물병 방제 활성을 가지는 유기질 비료의 제조방법{Method for producing organic fertilizer having activity of plant disease control using spent mushroom substrate}

본 발명은 버섯 수확 후 배지를 이용한 식물병 방제 활성을 가지는 유기질 비료의 제조방법에 관한 것이다.

식물병을 일으키는 병원균으로 곰팡이, 세균, 바이러스가 있으며, 그 중 곰팡이와 세균에 의한 식물병이 80% 이상을 차지한다. 식물병 방제 방법으로 대부분 농약을 이용한 화학적 방법에 의존하고 있으나, 약제 내성과 환경오염의 우려로 인해 효과적인 친환경 방법이 요구되고 있다. 친환경적인 방법으로는 길항성 미생물을 이용한 미생물 농약과 식물 유래 천연물질을 이용한 방제제의 개발이 이루어지고 있다.

최근 버섯 유래 배양여액의 식물병곰팡이 및 식물병세균의 성장 억제 효과를 식물병 방제에 적용시켜 농업적 활용을 모색한 바 있다. 그러나 균사체 배양여액을 포장에 적용하기 위해서는 대량 배양 및 추출 시스템 등 부수적인 공정비용이 요구되어 경제적 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 문제점에 대한 대안으로 버섯 수확 후 배지(spent mushroom substrate)를 이용할 수 있다. 버섯 수확 후 배지에는 밀집한 균사체가 존재하고, 다양한 목질분해효소와 2차대사물질 등 매우 다양한 생리활성 물질이 포함되어 있으므로, 고체배양 형태로 배양과정 없이 간단하고 저비용으로 고부가가치의 유용자원으로 전환 가능하다.

국내 버섯 생산량 중 농산버섯은 팽이, 큰느타리, 느타리버섯이 88% 이상을 차지하며 자동화 규모화에 힘입어 대량 생산 체계가 정립되어 약 16만톤/년이 생산되고 있다. 임산 버섯으로 대표적인 표고버섯(Lentinula edodes)의 생산량은 약 31,000톤/년 정도이며, 원목재배에서 톱밥 봉지재배로 급속히 전환되고 있는 것이 특징이다. 버섯 생산량이 증가함에 따라 부산물로 버섯 수확 후 배지도 동시에 증가하고 있으며 대략 100 만톤/년 이상이 방출되고 있다.

유기질 비료 시장은 연간 8,500억원(2018년)에 달하는데 퇴비가 평균 70%, 유박 비료가 30%를 점유하고 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 퇴비는 분말 상태이기 때문에 시비 작업이 불편하고, 완효성을 오래 유지하지 못하는 단점이 있다. 또한, 퇴비의 주 원료인 축산 분뇨에서 기준치 이상의 농약 성분이 검출되어 친환경 유기농 재배 사용에 걸림돌이 되고 있다. 유박 비료는 각종 씨앗의 식물성 기름을 짜내고 남은 찌꺼기(아주까리, 유채, 콩, 쌀겨 등)를 부숙과정 없이 제조한 것으로 냄새가 없고 사용하기 편리한 장점이 있으나, 토양 처리 후 발효에 의해 작물의 가스 피해 우려가 있으며 최근에는 청산가리의 6천 배에 달하는 독성물질인 리신이 검출되어 유해성 논란이 되고 있다. 버섯 수확 후 배지는 버섯이 생산하는 강력한 목질분해효소 활성으로 배지가 당화되고, 균사체가 다양한 다당체를 생산하며 단백질, 회분, 질소, 인 성분이 증가하며 지방, 섬유소, 리그닌, 셀룰로스가 감소함으로써 식물 생장촉진에 유용한 유기질과 미량요소를 공급하여 식물성장에 도움을 줄 뿐만 아니라 토양공극, 보수력 등의 토양 물리성을 개선시킬 수 있다.

한편, 한국등록특허 제1518442호에 '산삼배양여액 및 버섯 폐배지를 이용한 유기질 비료의 제조방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 버섯 수확 후 배지를 이용한 식물병 방제 활성을 가지는 유기질 비료의 제조방법에 대해서는 개시된 바가 없다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 버섯 농가에서 수거한 표고버섯 수확 후 배지(LeSMS), 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지(HeSMS) 또는 느타리버섯 수확 후 배지(PoSMS)를 부숙화하여 유기질 퇴비를 제조하였고, 상기 부숙화된 LeSMS 또는 HeSMS는 고추 식물체의 생장 및 고추 잎의 엽록체 함량을 증가시켰으나, PoSMS는 고추 식물체의 생장을 증가시키지 못하는 것을 확인하였다. 또한, 상기 부숙화된 LeSMS가 파이토프토라 캡사이시(Phytophthora capsici)에 의해 유발된 고추 역병에 대한 방제 효과가 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 버섯 수확 후 배지(spent mushroom substrate)를 부숙화하는 단계를 포함하는 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료를 제공한다.

본 발명의 유기질 비료는 버섯 재배 후 버려지는 폐배지를 부숙화하여 제조한 것으로, 균 배양시설 및 추출 시스템 등의 복잡한 설비를 필요로 하지 않아 저비용으로 간단하게 제조할 수 있는 친환경 비료이며, 식물병 방제에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 표고버섯(Le), 노루궁뎅이버섯(He) 또는 느타리버섯(Po)의 수확 후 배지를 이용한 부숙화 공정에서 온도 변화를 측정한 결과이다.
도 2는 버섯 수확 후 배지의 부숙화 기간에 따른 부숙화 상태를 보여주는 사진이다.
도 3은 표고버섯 수확 후 배지(LeSMS)와 부숙된 표고버섯 수확 후 배지(LeCSMS) 처리에 따른 고추 유묘의 생육 효과를 나타낸 사진이다.
도 4는 부숙된 표고버섯 수확 후 배지(LeCSMS)가 처리된 고추 유묘의 생육 상태를 나타낸 사진이다. N사 퇴비: 상업용 가축분뇨퇴비
도 5는 부숙된 표고버섯 수확 후 배지(LeCSMS)를 처리하여 생육시킨 고추 유묘에 고추 역병 병원균(Phytophthora capsici)을 접종한 후 생장 상태를 나타낸 사진이다.
도 6A는 부숙된 버섯 수확 후 배지(CSMS)를 이용한 입상형 유기질 비료 제조의 공정도이고, 도 6B는 부숙된 표고버섯 수확 후 배지(LeCSMS)와 부숙된 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지(HeCSMS)의 혼합물을 이용하여 상기 공정도에 따라 제조된 입상형 유기질 비료의 사진이다.
도 7은 부숙된 표고버섯 수확 후 배지(LeCSMS)와 부숙된 노루궁뎅이버섯 수확 후 배지(HeCSMS)의 혼합물을 이용하여 제조된 입상형 유기질 비료가 처리된 상추의 생육 상태를 나타낸 사진이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 버섯 수확 후 배지(spent mushroom substrate)를 부숙화하는 단계를 포함하는 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료의 제조방법을 제공한다.

본 명세서에서, 용어 '비료'는 식물이 정상적으로 생육하기 위하여 필요한 원소의 하나 혹은 그 이상을 공급하는 모든 물질을 의미하며, 유기비료(분해되는 식물/동물 물질로 이루어짐)와 무기비료(화학 물질 및 무기 물질로 이루어짐) 등으로 구분될 수 있다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 버섯은 표고버섯(Lentinula edodes) 및 노루궁뎅이버섯(Hericium erinaceum) 중 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 식물병은 파이토프쏘라 캡사이시(Phytophthora capsici), 알터나리아 솔라니(Alternaria solani), 보트리티스 시네레아(Botrytis cinerea), 코리네스포라 카시콜라(Corynespora cassiicola), 푸사리움 옥시스포룸(Fusarium oxysporum), 리족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani) 및 스클레로티니아 스클레로티오룸(Sclerotinia sclerotiorum)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 병원균에 의해 유발되는 것일 수 있고, 바람직하게는 파이토프쏘라 캡사이시 병원균에 의해 유발되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료의 제조방법은 구체적으로는,

(1) 버섯 수확 후 배지를 수득하는 단계;

(2) 상기 (1) 단계의 수득한 버섯 수확 후 배지를 분쇄한 후 분말의 수분 함량을 60~65 %(v/w) 수준으로 조절하는 단계;

(3) 상기 (2) 단계의 수분 함량이 조절된 버섯 수확 후 배지의 분말을 부숙 반응조에 넣고 부숙화시킨 후 25~25℃에서 25~35일 동안 숙성시키는 단계; 및

(4) 상기 (3) 단계의 부숙화된 버섯 수확 후 배지를 건조시키는 단계;를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 (1) 단계의 버섯 수확 후 배지는 버섯을 재배한 후 남은 고체배지(solid state fermentation)인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.

상기 고체배지는 톱밥 및 영양원을 포함할 수 있고, 상기 영양원은 미강, 밀기울, 비트펄프, 콘코브, 면실박, 면실피, 케이폭박 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 (2) 단계의 버섯 수확 후 배지 분말의 수분 함량 조절은 60~65% 수준이 되도록 조절할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 수분의 존재로 인해 미생물 오염이 발생하는 것을 방지하기 위해서 버섯 수확 후 배지의 수분 함량을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 (3) 단계의 부숙 반응조는 지면에 공기 주입기가 내장되어 있어 1~3시간 간격으로 14~16분씩 공기를 투입할 수 있고, 바람직하게는 2시간 간격으로 15분씩 공기를 투입하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 부숙 반응조의 상부에서는 공기가 순환될 수 있도록 하여 암모니아 가스 등의 가스 배출과 탈취가 가능하다.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 (3) 단계의 부숙화는 버섯 수확 후 배지의 분말을 부숙 반응조에 넣은 후 6일 후부터 고열 내성 미생물의 번식에 의해 부숙화 작용이 일어나는 것으로, 55~60℃에서 7~20일 동안 고열로 유지되어 부숙화가 진행된다. 상기 고열화 과정이 끝나고 부숙화가 완료된 후 25~35℃로 온도가 떨어지게 되면 25~35일 동안 숙성 과정을 거쳐 부숙의 완성도를 높일 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 방법에 의해 제조된 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료를 제공한다.

본 발명에서 표고버섯 수확 후 배지를 부숙화하여 제조된 유기질 비료는 파이토프토라 캡사이시(Phytophthora capsici) 병원균에 의해 유발된 고추 역병에 대한 방제 효과가 우수한 특징이 있다.

본 발명에 따른 유기질 비료는 일반적인 제형기를 사용하여 적당한 크기의 액상, 분말, 펠렛 또는 과립 등의 다양한 형태로 제형화될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 제형화된 본 발명의 유기질 비료는 그대로 사용되거나 또는 실온에서 풍건하거나 동결 건조 또는 고온 건조 방법으로 건조시켜 사용할 수 있다.

본 발명에서는 유기질 비료를 입상(펠렛)의 형태로 제형화하였고, 부숙한 버섯 수확 후 배지의 수분 함량이 15~20%가 되도록 건조하였다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

재료 및 방법

1. 버섯 수확 후 배지의 부숙화

버섯 농가에서 표고 버섯 수확 후 배지(이하, SMS), 노루궁뎅이 SMS, 느타리 SMS를 수거하여 분쇄하고, 상기 SMS 분말을 수분 함량이 60~65%가 되도록 조절한 후 표고 SMS, 노루궁뎅이 SMS 또는 느타리 SMS를 부숙 반응조에 각각 투입하였다. 상기 SMS를 부숙 반응조에 넣으면 6일 후부터 고열 내성 미생물의 번식에 의해 부숙화 작용이 일어나는데, 55~60℃에서 7~20일 동안 고열로 유지되어 부숙화가 진행된다. 상기 고열화 과정이 끝나고 부숙화가 완료된 후 25~35℃로 온도가 떨어지면 25~35일 동안 숙성 과정을 거쳐 부숙의 완성도를 높였다. 버섯 수확 후 배지의 부숙화 및 숙성이 완료되면, 수분 함량이 15~20%가 되도록 열풍 건조하여 최종적으로 부숙화된 유기질 비료를 제조하였다.

부숙 반응조의 트레이 하단이 공기 투입관이 설치되어 있어, 컴프레서(compressor)로 2시간 간격으로 15분씩 공기를 투입하였으며, 1주일에 1회 간격으로 공기순환을 위하여 퇴비 뒤집기를 수행하였다.

SMS 부숙 과정에서 나타나는 온도 변화를 측정하기 위해 부숙화된 표고 SMS, 노루궁뎅이 SMS 또는 느타리 SMS의 약 1톤을 판넬로 제작한 트레이(넓이 2 m×길이 2 m×높이 1 m)에 각각 투입하고, 자동 온도센서(Yokogawa, 일본)를 3곳에 설치하여 SMS 부숙 과정에서 나타나는 온도 변화를 시간별로 자동 기록하였다.

2. 부숙도 검정

퇴비 부숙도 평가는 비료의 품질검사 방법 및 시료 채취기준에 명시되어 있는 부숙도 측정법(콤백법)과 종자 발아율 검정을 적용하였다. 부숙한 SMS 퇴비의 수분을 50% 내외로 조절하고 24~48시간 동안 방치한 후 반응용 용기에 투입하고 퇴비 부숙도 키트(Kit A, Kit B: 암모니아 및 이산화탄소 측정용)를 뚜껑에 고정시켜 닫고 상온에서 30분간 반응시켰다. 반응이 끝난 후 키트를 콤-백(CoMMe-100)에 넣고 퇴비 부숙도를 측정하였다. 부숙도는 부숙완료(퇴비의 부숙완료), 부숙후기(퇴비의 부숙이 거의 끝나가는 상태), 부숙중기(부숙기간이 좀더 필요한 상태), 부숙초기(부숙이 진행되는 초기 상태), 미부숙(부숙이 거의 진행되지 않는 상태)로 평가하였다. 부숙이 완료된 표고 SMS, 노루궁뎅이 SMS, 느타리 SMS를 각각 LeCSMS, HeCSMS, PoCSMS로 명명하였다.

또한, 상기 LeCSMS, HeCSMS 및 PoCSMS의 종자 발아율 검정은 각각의 CSMS 시료 10 g에 증류수 50 ㎖을 가하여 80℃에서 2시간 동안 열수 추출된 용액을 3M 페이퍼에 여과하여 불순물이 제거된 추출용액 10 ㎖을 2매의 여과지가 깔린 90 mm 페트리 디쉬에 첨가한 후 무 종자(Raphanus sativus L.) 30립을 넣어 25℃에서 5일간 배양하여 발아율과 뿌리길이를 조사하였다. 대조구는 증류수를 이용하였다.

종자발아지수(Germination Index, GI)는 발아율(Germination rate, GR)과 뿌리길이(Root extension, RE)을 이용하여 지수화한 것으로, 다음의 식을 이용하였다. GI=(GR×RE), GR=(발아율/대조구 발아율)×100, RE=(뿌리길이/대조구 뿌리길이)×100.

3. 부숙된 버섯 수확 후 배지(CSMS)의 물리 화학적 분석

CSMS는 국립농산물품질관리원 유기농업자재 시험기관으로 지정된 에이티 분석센터에 의뢰하여 분석하였다. 총질소 함량(Kjeldahl method; Bremner, 1965), 치환성 양이온 K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺(1 N NH₄-acetate pH 7.0, AAS, atomic absorption spectroscopy), 유효인산의 함량은 Lancaster법을 이용하여 분석하였다. 중금속 농도는 nitric-염산(hydrochloric acid) 처리 후 ICP(Inductively Coupled Plasma spectrometer)로 측정하였다. pH와 전기 전도도(EC)는 시료와 증류수를 각각 1:10(w/v)으로 혼합하여 1시간 동안 교반한 후 측정하였다. 유기물 측정은 회화법(Ben-Dor and Banin, 1989)을 이용하였으며, 600℃에서 약 2시간 가열한 후 수분의 양을 제외하고 계산하였다.

4. 부숙된 버섯 수확 후 배지(CSMS)의 식물 생육 효과

CSMS의 식물 생육 효과를 조사하기 위하여 플러그 트레이에 상토(피트모스 65:펄라이트 35, v/v)를 투입하고 고추 종자를 파종한 후 3주 동안 유묘로 성장시켰다. CSMS 조성물은 CSMS 20:상토 80 (v/v) 비율로 혼합하여 포트(직경10 cm)에 투입하였으며, 고추 유묘를 이식하여 4주간 생육 후 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수를 측정하여 고추 유묘의 생육 효과를 조사하였다. 대조구로는 상토(Control), 시판 원예상토(Commercial Soil Bed, CSB)를 사용하였고, 비교군으로 사용된 상업용 가축분뇨퇴비(N 사)는 CSMS의 혼합 비율과 동일하게 상토와 혼합하여 사용하였다.

5. 고추 잎에서의 엽록체 함량 측정

고추 잎 0.5 g을 막자사발에 넣어 파쇄하고 99% 아세톤 4 ㎖과 2 ㎖의 에탄올을 혼합한 후 10 ㎖ 튜브에 옮겨 담아 30분 동안 암조건의 냉동고에서 30분 동안 보관하고 2,000 rpm에서 10분간 원심분리하였다. 상등액에 아세톤 2:에탄올 1 (v/v)의 혼합 용액 5 ㎖을 첨가하여 혼합한 후 663 nm와 645 nm에서 흡광도 파장을 측정 하였다. 광합성 색소의 측정은 다음과 같다.

Chlorophyll a(mg/g)=(12.7×A663)-(2.59×A645) (1)

Chlorophyll b(mg/g)=(22.9×A645)-(4.7×A663) (2)

total Chlorophyll(mg/g)=(8.2×A663)+(20.2×A645) (3)

실시예 1. 버섯 수확 후 배지의 부숙에 따른 온도변화

본 발명의 표고버섯, 노루궁뎅이버섯, 느타리버섯의 수확 후 배지(SMS)는 다른 버섯류의 SMS 보다 NPK 함량과 식물 유효성분이 비교적 우수하여 이를 선발하여 사용하였다.

SMS 부숙화(퇴비화) 과정에서 나타난 온도 변화를 측정한 결과, 표고 LeSMS는 부숙 6일째부터 온도가 55℃ 이상으로 급격히 상승하기 시작하여 7일간 50℃이상의 고온으로 유지되다가 8일째 되는 날부터 50℃ 이하로 감소하기 시작하여 40~35℃ 수준으로 유지되어 퇴비화를 종료하였다. 노루궁뎅이 HeSMS 퇴비화 온도변화는 상기 표고 LeSMS와 유사한 양상을 보였다. 느타리 PoSMS는 부숙 4일째부터 온도가 약 70℃까지 급격히 상승하기 시작하여 15일째 되는 날부터 30℃까지 감소하기 시작하여 25~30℃ 수준으로 유지되어 퇴비화를 종료하였다(도 1).

또한, 부숙한지 7일 정도 경과하면 곰팡이가 많이 형성되어 있으나, 부숙한지 1개월 정도되면 표면에 존재하던 곰팡이가 사라지고 SMS가 부숙화된 것을 확인할 수 있다(도 2). 부숙화는 다양한 미생물의 발효로 온도 변화가 초래되고, 고온성 미생물의 대사 반응으로 SMS의 유기물이 급격히 분해되며, 52~60℃ 온도 범위가 기질분해 미생물 활성의 최적 온도로 알려져 있다.

또한 표고, 노루궁뎅이, 느타리 SMS의 부숙화 과정에서 고온 상승 후 온도 하강이 지속적으로 유지되는 점을 통해, 부숙 과정이 끝난 시점을 30일로 하여 부숙도를 조사하였다. 부숙도는 CoMMe-100 방법으로 측정하였으며, 모든 SMS에서 부숙도 80% 이상으로 비료공정규격을 충족하였다.

부숙도 검정을 위해서 무 종자 발아지수를 조사한 결과, 부숙된 표고 SMS(LeCSMS) 처리구의 발아율은 131%로 무처리 대조구에 비해 증가하였고, 부숙된 노루궁뎅이 SMS(HeCSMS) 처리구는 80.3%의 발아율을 보여 비료 공정규격의 부숙도 발아지수 70% 이상을 충족한 반면, 부숙된 느타리 SMS(PoCSMS) 처리구는 69%의 낮은 발아율로 종자발아에 장해가 되어 퇴비화에 따른 물리 화학적 변화가 종자 발아에 영향을 끼친 것으로 예상되었다(표 1).

실시예 2 버섯 수확 후 배지의 부숙화에 따른 물리 화학적 변화

표고 SMS, 노루궁뎅이 SMS 및 느타리 SMS와 부숙된 표고 LeCSMS, 노루궁뎅이 HeCSMS 및 느타리 PoCSMS의 물리 화학적 변화를 조사하였다. 주요 조사항목은 pH, 전기 전도도(EC), 중금속, NPK, Mg 및 Ca 함량이다. 하기 표 2를 보면 LeSMS, HeSMS 및 PoSMS의 pH는 각각 4.1, 4.8, 5.8로 산성화되어 있었으나, 부숙된 LeCSMS, HeCSMS 및 PoCSMS의 pH는 각각 pH 6.9, 6.8, 7.9로 높게 변화되었다. SMS의 낮은 pH는 버섯 균사체의 배지 성분 분해 시 생성되는 유기산 때문인 것으로 보이며, CSMS의 pH 상승효과는 부숙 미생물의 대사과정에서 발생하는 대사산물 중 수산이온에 따른 환원 반응에 기인된 것으로 예상되었다. 버섯 균사체의 배지 기질분해에 이용되는 목질분해효소의 최적 반응 조건은 pH 4에서 pH 5의 산성 조건으로 버섯 배지의 산성화는 배지 생화학적으로 기질분해와 유의성이 있는 것으로 알려져 있다.

EC는 CSMS 내의 염분농도를 반영하며 높은 염분농도는 토양과 식물체에 악영양을 미칠 수 있다. 표고 CSMS, 노루궁뎅이 CSMS 및 느타리 CSMS는 각각 1.48, 1.34, 1.06 ds/m로 비교적 낮은 EC 값을 나타내었다. 퇴비의 EC 값이 6 ds/m 이하일 때 퇴비로 이용 가능한 점에서(Brady NC.1990. The nature and properties of soils, New York: Macmillan Publishing company) 본 발명의 CSMS는 기준치 값을 충족하였다. 유기질 함량에서 LeCSMS는 36.9%, HeCSMS는 53.6%, PoCSMS는 53.5%로 나타나 퇴비의 유기질 함량 기준치를 충족하였다. 이러한 CSMS의 유기질 함량 감소는 부숙 과정에서 미생물 활성에 의한 유기물분해가 발생한 결과로 예상되었다.

퇴비의 중요 요건은 질소(N), 인(P) 및 칼륨(K)의 함량이다. LeCSMS의 총 질소함량은 1.39%로 HeCSMS의 1.94%보다 낮았으나, PoCSMS의 0.96%보다 높았다. 인 함량은 LeCSMS에서 2.03%로 가장 높게 나타났으며, 칼륨함량은 노루궁뎅이 HeCSMS에서 1.33%로 가장 높게 나타났다. 퇴비화 조건 중 C/N비는 미생물 활성에 중요한 인자이다. 미생물 생육에 적합한 C/N비는 25~35이며, 이보다 낮을 경우 질소가 암모니아 가스로 휘발되며, 50 이상으로 과도하게 높을 경우 질소기아 현상이 발생하여 미생물의 활동이 제한된다. LeCSMS와 HeCSMS의 C/N비는 15로 Kim. 2016(Compost production using vegetable waste and spent oak mushroom substrate (SMS). J Mushrooms 14:237-243) 등의 퇴비 시료와 유사한 결과를 얻었다.

LeCSMS, HeCSMS 및 PoCSMS의 중금속(As, Cd, Hg, Pb, Cr, Cu, Ni, Zn) 함량을 측정한 결과, 모든 SMS 및 CSMS에서 중금속이 검출되지 않았고, 검출되더라도 기준치 이하로 문제가 없는 것으로 나타났다. 그 밖에 Ca과 Mg 함량은 SMS 시료보다 CSMS 시료에서 60% 이상 증가되었다. 즉, 표고, 노루궁뎅이 및 느타리의 SMS 보다 CSMS에서 다양한 비료 성분이 증가한 것을 확인하였다.

퇴비 제조 시에 닭 계분을 포함한 축산분뇨가 첨가됨에 따라 심한 악취가 발생하고 축사분뇨에 살충제를 처리함에 따라 퇴비에서 농약이 검출되어 유기 농자재 활용에 문제점이 발생하고 있다. 본 발명에서는 시판되는 유기퇴비의 농약 성분을 조사한 결과 사이퍼메트린(Cypermethrin), 피페로닐(Piperonyl), 부톡시드(Butoxide) 등의 살충제 성분이 기준치 이상 검출되었으나 본 발명의 CSMS에서는 농약 성분이 검출 되지 않았다. 따라서 본 발명의 표고, 노루궁뎅이 및 느타리 CSMS는 악취 없는 친환경 유기질 퇴비로, 도시베란다 농업에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

실시예 3. 버섯 수확 후 배지의 식물 생장 효과

부숙한 표고 SMS(LeCSMS)와 표고 수확 후 배지(LeSMS)를 표준상토에 같은 양으로 처리하고 20일 후에 고추 유묘의 생육 상태를 관찰한 결과, LeCSMS 처리구의 고추 유묘는 정상적으로 생장되었으나 표고 SMS 처리구는 잎이 누렇게 되면서 생리장해를 일으켰으며, 이를 통해 부숙화가 식물생장에 필수적인 공정인 것을 알 수 있었다(도 3).

또한, 고추 유묘의 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수를 측정한 결과, 노루궁뎅이 HeCSMS 또는 표고 LeCSMS 처리구는 무처리 대조구에 비해 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수가 현저히 증가하였고, 상업용 퇴피 처리구(N 사)와 상업용 상토(S 사) 처리구와는 초장, 엽장, 엽폭 및 엽수가 비슷하거나 더 증가하여 생육 효과가 우수함을 확인하였다. 반면에 느타리 PoCSMS 처리구는 초장, 엽폭, 옆장 및 엽수가 다른 처리구에 비하여 감소하여 생육이 다소 억제된 것을 확인하였다(표 3). 이를 통해, 모든 버섯 수확 후 배지의 부숙화물이 식물체의 생장을 증가시키는 효과가 있는 것은 아님을 알 수 있었다.

또한, 고추 유묘의 잎 내 엽록체 함량을 측정한 결과, LeCSM 처리구의 총 엽록체 함량은 77.2 mg/g으로, 상용화 퇴비(N 사) 처리구 76.2 mg/g과 HeCSMS 처리구 75.4 mg/g 보다 높게 나타났으며, 무처리 대조군 11.9 mg/g과 PoCSMS 처리구 21.0 mg/g은 낮은 엽록체함량을 보였다(표 4). 이를 통해 LeCSMS에서 가장 왕성한 광합성 반응이 일어날 것으로 예상되었다.

즉, 본 발명의 부숙된 표고 LeCSMS와 노루궁뎅이 HeCSMS는 퇴비 내 주요 성분들이 물리 화학적으로 퇴비에 적합하게 변환되어 식물 생육에 매우 우수한 효과를 보였으므로, 유용한 퇴비자원으로 활용이 가능할 것이다. 도 4는 표 3에서 LeCSMS 처리에 따른 고추 유묘의 식물 생육 상태를 보여주는 결과로, LeCSMS를 처리한 경우 무처리 대조구와 상용화 퇴비(N 사) 처리구보다 생육 상태가 양호한 것을 관찰할 수 있다.

또한, LeCSMS 또는 상용화 퇴비(N 사)를 처리하여 생육시킨 고추 유묘에 고추 역병 유주자(Phytophthora capsici)를 접종하고 7일 후에 병 발생 정도를 조사한 결과, LeCSMS 처리군은 무처리 대조구 또는 상용화 퇴비 처리구보다 생육 상태가 양호하였고(도 5), 이를 통해 LeCSMS가 고추 역병에 대한 방제 효과가 있음을 알 수 있었다.

실시예 4. 부숙한 버섯 수확 후 배지(CSMS)를 이용한 입상펠렛의 제조

부숙한 버섯 수확 후 배지(CSMS)를 이용한 입상 펠렛의 제조는 총 100 중량% 기준으로, 표고 LeCSMS를 50% 이상으로 첨가하고, 큰느타리 SMS, 팽이 SMS, 노루궁뎅이 SMS 또는 느타리 SMS를 20 내지 50 중량%로 첨가하여 혼합한 후 도 6A에 개시된 공정도에 따라 제조할 수 있다.

도 7은 표고 LeCSMS와 노루궁뎅이 CSMS를 동량으로 혼합하여 도 6의 공정을 통해 제조된 입상형 유기질 비료(도 6B)를 상추 유묘에 처리하여 상추의 생육 상태를 관찰한 결과로, 본 발명의 입상형 유기질 비료(CSMS)를 상토에 10% 정도 첨가하여 혼합한 후 직경 9 cm의 포트에 투입하고, 상추 파종 후 2~3개의 잎이 출현하였을 때 상기 포트에 상추 유묘를 이식하여 2주 후 상추의 생육 상태를 관찰하였다.

그 결과, 본 발명의 입상형 유기질 비료 처리구는 무처리 대조구에 비해 상추의 생육이 뚜렷하게 증가하였고, 상용화 퇴비 처리군보다 다소 높은 생육 효과가 나타난 것을 확인하였다.

Claims (6)

1. (1) 표고버섯(Lentinula edodes) 수확 후 배지를 수득하는 단계;
   (2) 상기 (1) 단계의 수득한 표고버섯 수확 후 배지를 분쇄한 후 분말의 수분 함량을 60~65 %(v/w) 수준으로 조절하는 단계;
   (3) 상기 (2) 단계의 수분 함량이 조절된 표고버섯 수확 후 배지의 분말을 부숙 반응조에 넣고 55~60℃에서 7~20일 동안 부숙화시킨 후 25~25℃에서 25~35일 동안 숙성시키는 단계; 및
   (4) 상기 (3) 단계의 부숙화된 표고버섯 수확 후 배지를 입상화하여 수분 함량이 15~20%가 되도록 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파이토프쏘라 캡사이시(Phytophthora capsici) 병원균에 의해 유발되는 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료의 제조방법으로서,
   상기 (1) 단계의 표고버섯 수확 후 배지는 버섯을 재배한 후 남은 고체배지이며, 상기 고체배지는 톱밥 및 영양원을 포함하고, 상기 영양원은 미강을 포함하며,
   상기 (3) 단계의 부숙 반응조는 지면에 공기 주입기가 내장되어 있어 1~3시간 간격으로 14~16분씩 공기를 투입하는 것을 특징으로 하는, 파이토프쏘라 캡사이시 병원균에 의해 유발되는 식물병 방제 활성을 갖는 유기질 비료의 제조방법.
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