KR102546127B1 - 토양경작용 산소발생 기능성 조성물 및 이를 이용한 영농방법 - Google Patents

토양경작용 산소발생 기능성 조성물 및 이를 이용한 영농방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토양의 식물 뿌리 호흡 활성화를 제공하기 위한 기능성 조성물 및 이를 이용한 이용방법을 제공하기 위한 기술이다.
본원 기술은 탄산나트륨(Na2CO3), 과망간산칼륨(KMnO4), 붕산나트륨(Na2B4O7), 요오드화칼륨(KI, 이산화망간(MnO2), 탄소가루 중에서 선택되어 1.5 ~ 45 중량% 농도로 수중 용해된 조성물이 저장되는 A용액과 과산화수소(H2O2), 차염소산나트륨(NaClO). 아염소산나트륨(NaClO2) 중 1종 이상이 선택되어 50 중량% 이하 농도로 수중 용해된 산소발생 조성물이 저장되는 B용액이 각각 개별적으로 구성되고 1차적으로 농작물 재배지 토양에 A용액이 먼저 10 ppm ~ 450 ppm의 농도로 희석되어 살포되고, 2차적으로 B용액이 25 ppm ~ 1,000 ppm 농도로 희석되어 농작물 재배지에 살포됨으로 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법이 가능하도록 제공되는 산소발생 기능성 조성물 관련 기술이다.

Description

토양경작용 산소발생 기능성 조성물 및 이를 이용한 영농방법{The oxygen generation composition for the soil for growing crops and feeding method using the same}
본 발명은 작물을 재배할 때 토양 속에서 자라고 있는 식물의 뿌리가 호흡 시 충분한 산소 공급에 따라 뿌리의 근착 및 발육활성을 극대화하여 작물의 품질과 생산량이 향상될 수 있는 토양경작용 산소발생 기능성 조성물 및 이를 이용한 영농방법 관련 기술분야의 발명이다.
작물을 재배하는 과정 중 뿌리가 발근되어 생장하는데는 토양 중의 공기(산소) 및 온도와 연관되어 뿌리의 호흡작용, 효소작용 및 미생물의 활동, 뿌리 근균류의 작용 등은 토양 중위 공기와 밀접한 관계가 있다.
수목은 일반적으로 뿌리가 깊으므로 공기유통이 불량하여 지표면의 세근과 같이 잘 발달되지 못하므로 지표면은 물론 지하부의 깊은 곳까지 세근의 발달을 유도하여 수목을 건전하게 육성하는 것이 중요하다.
또한 뿌리의 호흡작용과 유기물의 분해로 생성되는 일산화탄소를 지상 위로 배출하고, 산소의 공급을 원활하게 하기 위해서는 토양 속의 공기량과 유통이 대단히 중요하다.
식물의 뿌리가 발육하는데 필요한 에너지는 호흡에 의해 얻어진 에너지로 생장이나 생리작용을 하므로 뿌리 부근의 용존산소량이 부족하면 급격한 호흡량의 저하로 인하여 대사 장해가 일어나 생장이 위축되고 특히 고온일수록 식물의 생육이 왕성하여 양분 흡수를 위해 산소 요구량이 증가하는데 비해, 공급 용수의 용존산소 농도는 급격히 저하되어 생육의 제한 요인이 된다.
이 때 용존산소 농도를 높여 주지 않고, 2~3시간 지속시키면 용존산소가 고갈되어 2 ppm 이하가 될 경우 고사될 우려가 있는 반면 용존산소를 충분히 공급하여주면 작물의 양분 및 수분 공급이 원할해지고, 작물의 생장이 좋아져 품질향상 및 생산량도 20 % 이상 증대되는 효과를 거둘 수 있다.
이를 위한 산소농법은 작물이 기본적으로 필요로 하는 뿌리호흡 산소요구량 20 ppm과 그 이상을 공급하여 작물의 대사작용인 이화작용/생화학 작용을 극대화시키고 이에 따른 광합성작용의 에너지 효율을 최대로 끌어 올림으로서, 작물의 영양성장과 생식성장에 있어 가장 중요한 조건인 지하부 뿌리에 뿌리 생육 에너지를 기존 농법(13:3:0) 대비 2배 이상을 공급하여 지하부의 뿌리 활착을 극대화 하고 그 최장 수명시간을 보장할 수 있는 방안이 요구된다.
만약 토양 내의 뿌리산소가 풍부할 경우 뿌리 호흡 및 활착의 최적화, 이화,동화, 생화학 작용의 극대화, 양분 또는 수분 흡수율의 극대화, 대사 작용의 정상화, 작물 저항력 강화, 추비와 농약 사용의 감소, 작물의 발육상태 최대 안정화, 생산량 증가 및 상품성 증가, 염류집적현상 극복 및 해소, 가스장해나 연작장해의 극복 및 해소를 도모하고 지하부 생육환경 개선을 비롯하여 작물의 생육환경을 크게 개선시킬 수 있는 방안이 필요하다.
또한, 뿌리산소가 결핍될 경우 뿌리 활착의 저조 및 양수분 흡수 저하, 뿌리의 대사장해 초래, 이화.동화,생화학 작용 저조, 양분 손실 결과 초래, 과다한 추비,염류 집적 원인, 병해충 저항력 저하에 의한 작물들이 제대로 성장하지 못함은 물론 에틸렌 생성이 많아져서 뿌리가 고사될 수 있는 문제점이 고려되어야 한다.
따라서 산소농법은 작물의 지하부 뿌리와 지상부의 잎, 줄기, 열매 생육의 근본적, 본성적인 활력과 생기를 갖게 함으로서 작물의 상품성 및 생산량을 증가시키고, 나아가 병?해충에 스스로 저항력을 갖도록 할 수 있는 것으로, 농가의 작물을 재배하는데 토양의 뿌리산소는 매우 중요하다 인정하고 있으나 그럼에도 불구하고, 기술력 부족으로 인하여 작물의 뿌리호흡을 위한 산소공급 기술이 미흡하거나 많은 경비가 소요되어 실질적으로 농가에서는 널리 이용하지 못하고 있는 실정에 있다.
결과적으로 노동력 및 경제적 규모가 작은 농가에서 저렴한 경비로 간편한 방법에 의해 토양에 정식된 작물의 뿌리 호흡을 활성화하기 위한 방법이 미진하거나 전무한 실정에 있다.
이에 따라 저렴한 경비로 간편한 방법에 의해 토양에 정식된 작물의 뿌리 호흡을 제공하기 위해서 고농도로 수중에 희석된 탄산염 및 중탄산염을 개별적으로 이루어지도록 구성되고, 작물의 뿌리호흡을 제공하기 위하여 화학적으로 안정한 탄산염(Carbonate) 및 중탄산염(Bicarbonate)의 농도가 토양이나 작물에 피해가 없는 농도로 희석된 용액을 토양에 먼저 공급해주어 산소에 의한 뿌리호흡을 위한 준비단계를 제공하고, 산소에 의한 뿌리호흡이 필요한 적절한 시기에 토양에 포함된 수분에 용존될 수 있는 산소의 화학양론적인 농도의 과산화수소를 공급하게 되면 토양 내의 산소를 장기적으로 안정적 공급에 의해 뿌리 호흡의 활성화에 의한 고품질의 작물을 다수확하여 종래의 산소농법 기술의 문제점을 충분히 극복할 수 있다.
지금까지 작물의 재배과정 중 산소의 뿌리호흡을 위한 산소농법과 관련된 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.
한국공개특허 출원번호 10-2020-0031826에서는 중심부의 제올라이트덩어리, 분해촉매를 포함하고 상기 제올라이트덩어리의 외면을 감싸는 과산화칼슘 내피와, 상기 과산화칼 슘내피의 외면을 감싸는 슬래그 외피로 구성되는 것을 특징으로 하는 산소발생 미네랄 비료가 제시되어 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2018-0100503에서는 배수구가 없는 화분에서 식물을 재배하도록 하는 공기층이 있는 저면 급수용 식물 재배 상자가 제시되어 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2009-0098349에서는 마이크로버블장치를 이용한 산소농법 시스템이 제시되고 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2020-0170459에서는 2Na2CO3·3H2O2; KO2; Ca(OH)2; CaCO3; 및 수용성 산을 포함하는 산소발생제 조성물과 이의 제조방법이 제시되고 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2020-0125838에서는 환원된 그래핀옥사이드 지지체 상에 커켄들(Kirkendall) 효과로 인해, 사산화삼코발트(Co3O4) 중공(hollow) 나노입자가 분산된 구조를 가짐으로써, 수전해에 적합한 전기화학 반응 활성을 가지며, 산성 고전위 조건 하에서 촉매 안정성이 현저히 향상되는 산소발생반응용 코발트 촉매 및 그 제조방법이 제시되어 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2020-0143784에서는 균질 흡입공기를 이용한 산소발생장치가 제시되어 있으며, 한국 공개특10-2017-0008933에서는 산소발생 물질인 과산화칼륨(K2O2), 초산화칼륨(KO2) 및 과산화나트륨(Na2O2)의 혼합물 30~60중량%; 및 활성탄, 제올라이트, 이산화규소에서 선택된 1종 이상의 반응조절제 40~70 중량%로 구성되고, 구연산, 인산칼륨, 글루타민산, 아스코빅산, 타르타릭산, 살리실릭산, 글라이콜릭산, 락틱산, 글리시리직산, 아미노카프로익산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 중화제를 상기 혼합물 함량의 1~3배 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 산소발생제 조성물이 제시되어 있다.
그러나 종래기술에서는 본원과 같이 작물을 재배하는 과정 중 작물 뿌리에 임의로 선택되는 필요한 시기에 산소를 공급하여 작물의 기초대사 활동을 활발하게 하고, 작물 자체에 지하부 생육균형을 정상적으로 유지해 갈 수 있도록 안정적이고, 적극적인 농법을 제공하여 건강한 뿌리를 제공하여 노동력 및 생산비를 줄이고, 수확량을 증가시켜 농가 소득을 보다 향상시키기 위한 산소농법의 구현기술이 개시된바 없는바, 본원은 작물을 재배할 때 토양 속에 자라고 있는 식물의 뿌리 호흡 시 충분한 산소 공급에 따른 뿌리의 생장 및 발육 활성을 극대화하여 작물의 품질과 생산량이 향상될 수 있는 토양경작용 산소 발생 조성물 및 이를 이용한 영농방법을 제공하는데 주요 핵심 기술사상은 개시된바 없는 신규의 기술이다.
본원 기술의 배경은 작물이 기본 생육활동의 뿌리호흡에 필요로 하는 산소요구량이 12 ppm 이상의 농도를 유지하는 것이 바람직하나 대부분 작물 재배를 위해 공급되는 물에 포함된 용존산소량은 평균 5 ppm 이하의 농도를 유지하고 있으므로 작물을 재배할 때 정상적인 생육활동을 위해 용존산소가 높은 물이 필요하나 수중에 용존된 산소는 온도가 올라가거나 주변 환경변화에 따라 수중 용존 산소 양이 낮아지게 되고 뿌리 부근의 용존산소량이 부족하게 되면 호흡량 저하로 대사 장애가 일어나 생장에 위축될 우려를 배제할 기술이 필요함을 인식하여 개발된 기술이다.
이에 본원은 토양재배 및 양액재배 과정 중 작물 뿌리에 산소 공급이 필요할 때 간단하고, 편리한 방법에 의해 식물이 기본적으로 필요로 하는 뿌리호흡 산소요구량을 극대화시켜 작물의 상품성 및 생산량을 증대시키고, 생산비를 감소시켜 기존 농업 대비 농가의 소득을 증대시킴은 물론 병?해충에 대한 저항력을 가지면서 작물의 개선된 생육환경을 제공하는 작물재배용 산소발생 기능성 조성물을 제공하고 이를 이용한 농업방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 본원에서 개시되는 기술사상은 토양재배 및 양액재배, 또는 수경재배 과정 중 농작물의 뿌리호흡 산소요구량을 극대화시켜 산소농법을 구현시키기 위한 작물재배용 산소발생 기능성 조성물을 제공하기 위한 기술인바 발명의 배경을 설명하여 보면, 예를 들어 탄산염(Carbonate)이 A조성물로 1차적으로 공급수단에 의해 토양이나 수중에 공급되어지고, 곧바로 또는 추후 일정한 기간이 경과한 후 작물의 뿌리 호흡이 필요로 산소 소스인 B 조성물의 과산화수소(H2O2)를 공급해주면 하기 반응식 1~3을 통하여 토양 또는 수중에서 장기간 산소 발생을 제공하기 위해 활성을 유지할 수 있음을 확인하여 시작된 발명이다.
토양 또는 수중 + 4Na2CO3(1차 공급) → 토양 또는 수중 + 4Na+ + 2(CO3)2--------------------------------------------------------<반응식 1>
토양 또는 수중 + 4Na+ + 2(CO3)2 + 3H2O2(2차 공급) → 토양 또는 수중 + 2Na2CO3·3H2O2-------------------------------------------------<반응식 2>
토양 또는 수중 + 2H2O2 → 토양 + 2H2O + O2--------------<반응식 3>
또한, KI 또는 KMnO4와 같은 조성물이 A조성물로 공급수단에 의해 토양이나 수중에 공급되어지고, 곧바로 또는 추후 일정한 기간이 경과한 후 작물의 뿌리 호흡이 필요로 산소 소스인 B 조성물의 산소 소스를 공급해주면 하기 반응식 4~6과 같이 산소 소스가 분해하여 산소가 만들어지고, 토양 또는 수중에서 장기간 산소 발생을 제공하게 된다.
토양 또는 수중 + KI(1차 공급) + H2O2(2차 공급) → 1단계: I- + H2O2 →
OI- + H2O → 2단계: OI- + H2O2 →H2O + O2 + I- ---------<반응식 4>
토양 또는 수중 + 2KMnO4(1차 공급) + 3H2O2(2차 공급) →
2MnO2 + 2KOH + 2H2O + 3O2--------------------------- ---<반응식 5>
A 조성물로 탄소가루가 사용되는 경우
토양 또는 수중 + C(탄소가루, 1차 공급) + 2NaClO2(2차 공급) →
2NaCl + CO2 + O2------------------------------------------<반응식 6>
따라서 본원 기술사상은 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법을 구현시키기 위한 작물재배용 산소발생 기능성 조성물로써, 탄산나트륨(Na2CO3), 과망간산칼륨(KMnO4), 붕산나트륨(Na2B4O7), 요오드화칼륨(KI, 이산화망간(MnO2), 탄소가루 중에서 선택되어 1.5 ~ 45 중량% 농도로 수중 용해된 조성물이 저장되는 A용액을 준비하고, 과산화수소(H2O2), 차염소산나트륨(NaClO). 아염소산나트륨(NaClO2) 중 1종 이상이 선택되어 50 중량% 이하 농도로 수중 용해된 산소발생 조성물이 저장되는 B용액이 각각 개별적으로 구성되어 2액형으로 원료가 준비되고 1차적으로 농작물 재배지 토양에 A용액이 먼저 10 ppm ~ 450 ppm의 농도로 희석되어 살포되고, 2차적으로 B용액이 25 ppm ~ 1,000 ppm 농도로 희석되어 농작물 재배지에 살포됨으로 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법이 가능하도록 제공되는 작물 재배용 산소발생 기능성 조성물을 통하여 본원의 목적을 달성할 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다..
본원의 산소발생 기능성 조성물에서 A용액에 사용되는 탄산나트륨(Na2CO3)은 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 중탄산암모늄((NH4)HCO3), 탄산칼륨(K2CO3), 중탄산칼륨(KHCO3) 중에서 선택되는 물질로 대체되어도 동일/유사한 효과를 제공함을 확인할 수 있었다.
따라서 본원은 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법을 구현시켜 다수확 재배가 가능하도록 적용되는 영농방법에서, 탄산나트륨(Na2CO3), 과망간산칼륨(KMnO4), 붕산나트륨(Na2B4O7), 요오드화칼륨(KI, 이산화망간(MnO2), 탄소가루 중에서 선택되어 1.5 ~ 45 중량% 농도로 수중 용해된 조성물이 저장되는 A용액과 과산화수소(H2O2), 차염소산나트륨(NaClO). 아염소산나트륨(NaClO2) 중 1종 이상이 선택되어 50 중량% 이하 농도로 수중 용해된 산소발생 조성물이 저장되는 B용액이 각각 개별적으로 구성되고, 1차적으로 농작물 재배지 토양에 A용액이 먼저 10 ppm ~ 450 ppm의 농도로 희석되어 살포되고, 2차적으로 B용액이 25 ppm ~ 1,000 ppm 농도로 희석되어 농작물 재배지에 살포됨으로 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법이 가능하도록 적용되는 영농방법으로 구현될 수 있는 기술사상의 발명이다.
본원 기술이 적용되는 영농현장에서는 상기 A용액 또는 B용액 조성물에 기존에 공지로 사용되는 살충제, 살균제, 비료성분, 영양성분 중에서 선택되어 작물재배에 필요한 성분이 추가되어 다수확 재배가 가능하도록 적용될 수 있음을 물론이며, 또한 본원기술로 제공되는 산소발생 기능성 조성물은 작물재배에 살포되는 용도 뿐 아니라 양액재배나 수경재배에도 이용될 수 있는 기술사상의 발명이다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본원은 상기 배경기술에서 밝히고 있듯이 작물을 재배하는 과정 중 필요에 따라 임의데로 토양 내에 존재하는 산소의 농도를 증가시킬 수 있는 본원의 기술구성은 왕성한 뿌리생육 제공, 뿌리 영향 흡수력 증대, 영양 분해력 증진, 광합성 산물 증대, 작물 생육 에너지 왕성을 비롯하여 작물의 열매 발육의 왕성을 제공함에 따라 농가의 노동력을 최소화하면서 작물의 상품성 향상, 생산량 증가는 물론 병,해충 저항력 증대에 의한 농가의 경제적 이익 창출 및 농가의 기술적 경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
실시 예 1
본원의 기술구성을 구현하기 위하여 15 중량%의 탄산나트륨(삼전순약) 저장용액과 30 중량%의 과산화수소(삼전순약) 저장용액을 개별적으로 토양재배를 위한 산소 발생 조성물을 각각 준비하였다. 15 중량%의 탄산나트륨(삼전순약) 저장용액을 25 ppm 농도로 희석하고, 희석된 탄산나트륨 용액을 수박을 재배하기 위한 660 m2 비닐하우스의 토양에 균일하게 뿌려준 후 하루가 경과한 다음 50 ppm 농도로 희석된 과산화수소 용액을 토양에 균일하게 뿌려주어 토양에 수박재배를 위한 경작 토양용 산소 발생 조성물을 10일 간격으로 수박 재배기간 동안 토양에 공급하였으며, 수박 재배기간 동안 수박의 품질 및 수량 확보를 위한 통상적인 공급원으로 질소-인산-칼륨의 농도비율이 20-20-20 중량%인 아그로솔 액상비료[(주)아그로비즈] 1 kg을 물에 희석하여 3일 간격으로 330 m2에 관주하였다.
이 때 수박을 재배하는 기간은 120일로 하였으며, 본원의 기술사상에 의한 효과를 비교하기 위하여 수확한 450개 수박의 평균 무게를 확인하였다.
실시 예 2
1.5 중량%의 붕사·10수화물(Sodium borate decahydrate, 삼전순약) 저장용액과 30 중량%의 차염소산나트륨(대명케미칼)) 저장용액을 개별적으로 토양 재배를 위한 산소 발생 조성물을 각각 준비하였다. 1.5 중량%의 붕사·10수화물 저장용액을 150 ppm 농도로 희석하고, 희석된 붕사 용액을 배추를 재배하기 위한 660 m2 비닐하우스의 토양에 균일하게 뿌려준 후 곧바로 400 ppm 농도로 희석된 차염소산나트륨(NaCLO) 용액을 토양에 균일하게 뿌려주어 토양에 배추재배를 위한 경작 토양용 산소 발생 조성물을 13일 간격으로 배추 재배기간 동안 토양에 공급하였으며, 배추 재배기간 동안 배추의 품질 및 수량 확보를 위한 통상적인 공급원으로 질소-인산-칼륨의 농도비율이 20-20-20 중량%인 아그로솔 액상비료[(주)아그로비즈] 1 kg을 물에 희석하여 3일 간격으로 330 m2에 관주하였다.
이 때 배추를 재배하는 기간은 100일로 하였으며, 본원의 기술사상에 의한 효과를 비교하기 위하여 수확한 8,000 포기에 대한 배추의 평균 무게를 확인하였다.
실시 예 3
45 중량%의 요오드화칼륨(KI, 삼전순약) 저장용액과 30 중량%의 과산화수소(삼전순약) 저장용액을 개별적으로 토양재배를 위한 산소 발생 조성물을 각각 준비하였다. 45 중량%의 요오드화칼륨 저장용액을 450 ppm 농도로 희석하고, 희석된 요오드화칼륨 용액을 캠밸 품종의 포도를 재배하기 위한 660 m2 비닐하우스의 토양에 균일하게 뿌려준 후 곧바로 1,000 ppm 농도로 희석된 과산화수소 용액을 토양에 균일하게 뿌려주어 토양에 포도재배를 위한 경작 토양용 산소 발생 조성물을 15일 간격으로 포도 재배기간 동안 토양에 공급하였으며, 포도 재배기간 동안 포도의 품질 및 수량 확보를 위한 통상적인 공급원으로 질소-인산-칼륨의 농도비율이 20-20-20 중량%인 아그로솔 액상비료[(주)아그로비즈] 1 kg을 물에 희석하여 3일 간격으로 330 m2에 관주하였다.
이 때 포도를 재배하는 기간은 150일로 하였으며, 본원의 기술사상에 의한 효과를 비교하기 위하여 180주에 대한 캠밸 품종 포도의 평균 무게를 확인하였다.
실시 예 4
25 중량%의 과망간산칼륨(KMnO4, 삼전순약) 저장용액과 30 중량%의 과산화수소(삼전순약) 저장용액을 개별적으로 양액재배를 위한 산소 발생 조성물을 각각 준비하였다. 25 중량%의 과망간산칼륨 저장용액을 25 ppm 농도로 희석하고, 희석된 과망간산칼륨을 330 m2의 완숙토마토 양액재배지에 균일하게 공급한 후 곧바로 500 ppm 농도로 과산화수소를 희석할 때 완숙토마토 재배기간 동안 작물의 품질 및 수량 확보를 위한 통상적인 공급원으로 질소-인산-칼륨의 농도비율이 20-20-20 중량%인 아그로솔 액상비료[(주)아그로비즈]를 10 ppm 농도가 되도록 산소의 소스인 과산화수소 희석 용액에 함께 혼합하고, 이 혼합용액을 양액재배지에 분당 약 2.5 ml씩 연속적으로 공급하였다.
이 때 완숙토마토를 재배하는 기간은 5개월로 하였으며, 본원의 기술사상에 의한 효과를 비교하기 위하여 5개월간 수확한 완숙토마토 500개에 대한 완숙토마토의 평균 무게를 확인하였다.
실시 예 5
5 중량%의 탄소분말(활성탄, 오성앤비텍크) 저장용액과 23 중량%의 아염소산나트륨(NaClO2, 대명케미칼) 저장용액을 개별적으로 양액재배를 위한 산소 발생 조성물을 각각 준비하였다. 5 중량%로 구성된 탄소분말 저장용액을 10 ppm 농도로 희석하고, 희석된 탄소분말을 330 m2의 완숙토마토 양액재배지에 균일하게 공급한 후 곧바로 산소의 소스로서 25 ppm 농도로 아염소산나트륨을 희석할 때 완숙토마토 재배기간 동안 작물의 품질 및 수량 확보를 위한 통상적인 공급원으로 질소-인산-칼륨의 농도비율이 20-20-20 중량%인 아그로솔 액상비료[(주)아그로비즈]를 10 ppm 농도가 되도록 아염소산나트륨 희석 용액에 함께 혼합하고, 이 혼합용액을 양액재배지에 분당 약 2.5 ml씩 연속적으로 공급하였다.
이 때 완숙토마토를 재배하는 기간은 5개월로 하였으며, 본원의 기술사상에 의한 효과를 비교하기 위하여 5개월간 수확한 완숙토마토 500개에 대한 완숙토마토의 평균 무게를 확인하였다.
비교 예 1
탄산나트륨과 과산화수소의 토양 재배용 산소 발생 조성물을 사과 재배용 토양에 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.
비교 예 2
붕사와 차염소산나트륨의 토양 재배용 산소 발생 조성물을 배추 재배용 토양에 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시 예 2와 동일하게 수행하였다.
비교 예 3
요오드화칼륨과 과산화수소의 토양 재배용 산소 발생 조성물을 포도 재배용 토양에 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시 예 3과 동일하게 수행하였다.
비교 예 4
과망간산칼륨과 과산화수소의 토양 재배용 산소 발생 조성물을 완숙 토마토 양액재배지에 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시 예 4와 동일하게 수행하였다.
비교 예 5
탄소분말과 아염소산나트륨의 토양 재배용 산소 발생 조성물을 완숙 토마토 양액재배지에 공급하지 않은 것을 제외하고, 실시 예 5와 동일하게 수행하였다.
비교 예 1~5 및 실시 예 1~5의 결과를 표 1에 나타냈다.
구분 수확 작물에 대한 평균 무게
수박(kg/개) 배추(kg/포기) 포도(g/한송이) 완숙토마토(g)
실시 예 1 10.2 - - -
실시 예 2 - 5.54 - -
실시 예 3 - - 352 -
실시 예 4 - - - 296
실시 예 5 - - - 288
비교 예 1 7.36 - - -
비교 예 2 - 4.04 - -
비교 예 3 - - 288 -
비교 예 4 - - - 271
비교 예 5 - - - 262
표 1에서 나타낸 바와 같이 토양 및 수중에 산소가 극히 미량 존재하여 산소에 의한 뿌리호흡의 가능성이 낮은 비교 예 1~5의 경우 수박의 평균 무게가 7.36 kg을 나타냈으며, 배추의 경우에는 포기당 4.04 kg의 평균무게를 나타냈고, 포도의 경우에는 한 송이당 288 g의 평균 무게를 나타냈으며, 완숙토마토의 경우에는 271 g과 262 g의 평균무게를 가진 작물을 수확하였다.
반면, 실시 예 1~5와 같이 토양재배 및 양액재배를 위한 토양 및 수중에 산소가 공급될 경우 토양 속에 자라고 있는 식물의 뿌리 호흡 시 충분한 산소 공급에 따라 뿌리의 생장 및 발육 활성에 따른 수박의 평균 무게가 10.2 kg으로 크게 증가함을 알 수 있었으며, 배추의 경우 포기당 5.54 kg의 평균무게로 증산이 되었고, 포도의 경우에는 한 송이당 352 g의 평균 무게로 증가함을 알 수 있었으며, 완숙토마토인 경우 평균 무게가 296 g과 288 g을 가진 작물이 수확됨을 알 수 있었다.
또한 본원에 의한 토양에 산소를 공급하기 위한 기술수단에 있어서, 탄산염(Carbonate), 중탄산염(Bicarbonate) 및 촉매의 조성물을 토양에 뿌려진 직후나 뿌려진 다음 산소의 공급원이 되는 산소 소스(Source)를 적절한 날짜가 흐른 후 시간에 구애받지 않고, 시기적절하게 토양에 공급할 경우 토양 속에 이미 존재하는 탄산염(Carbonate) 또한 중탄산염(Bicarbonate)과 추후 공급되는 과산화수소의 화학반응에 의해 토양 내의 산소를 장기적으로 안정적 공급을 하여 뿌리 호흡의 활성화에 의한 고품질의 작물을 다수확 할 수 있는 가능성이 높아 노동력을 최소화하면서 작물의 생육 향상 및 생산성 증가로 농가의 경제적 이익 창출 및 농가의 기술적 경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (5)

  1. 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법을 구현시키기 위한 작물재배용 산소발생 기능성 조성물에 있어서,
    탄산나트륨(Na2CO3), 과망간산칼륨(KMnO4), 붕산나트륨(Na2B4O7), 요오드화칼륨(KI), 탄소가루 중에서 선택되어 1.5 ~ 45 중량% 농도로 수중 용해된 조성물이 저장되는 A용액과
    과산화수소(H2O2), 차염소산나트륨(NaClO). 아염소산나트륨(NaClO2) 중 1종 이상이 선택되어 50 중량% 이하 농도로 수중 용해된 산소발생 조성물이 저장되는 B용액이 각각 개별적으로 구성되고
    1차적으로 농작물 재배지 토양에 A용액이 먼저 10 ppm ~ 450 ppm의 농도로 희석되어 살포되고,
    2차적으로 B용액이 25 ppm ~ 1,000 ppm 농도로 희석되어 농작물 재배지에 살포됨으로 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법이 가능하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 작물재배용 산소발생 기능성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 A용액의 탄산나트륨(Na2CO3)이 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 중탄산암모늄((NH4)HCO3), 탄산칼륨(K2CO3), 중탄산칼륨(KHCO3)으로 대체되어 제공되는 것을 특징으로 하는 작물재배용 산소발생 기능성 조성물.
  3. 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법을 구현시켜 다수확 재배가 가능하도록 적용되는 영농방법에 있어서,
    탄산나트륨(Na2CO3), 과망간산칼륨(KMnO4), 붕산나트륨(Na2B4O7), 요오드화칼륨(KI), 탄소가루 중에서 선택되어 1.5 ~ 45 중량% 농도로 수중 용해된 조성물이 저장되는 A용액과
    과산화수소(H2O2), 차염소산나트륨(NaClO). 아염소산나트륨(NaClO2) 중 1종 이상이 선택되어 50 중량% 이하 농도로 수중 용해된 산소발생 조성물이 저장되는 B용액이 각각 개별적으로 구성되고
    1차적으로 농작물 재배지 토양에 A용액이 먼저 10 ppm ~ 450 ppm의 농도로 희석되어 살포되고,
    2차적으로 B용액이 25 ppm ~ 1,000 ppm 농도로 희석되어 농작물 재배지에 살포됨으로 농작물의 뿌리호흡에 필요한 산소요구량을 극대화시켜 산소농법이 가능하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 영농방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 A용액 또는 B용액 조성물에 살충제, 살균제, 비료성분, 영양성분 중에서 선택되어 작물재배에 필요한 성분이 추가되어 다수확 재배가 가능하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 영농방법.
  5. 제3항 또는 제4항의 어느 한 항에서,
    상기 영농방법이 양액재배나 수경재배에 이용되는 것을 특징으로 하는 영농방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5091819A (ko) * 1973-12-20 1975-07-22
JPH0488923A (ja) * 1990-08-02 1992-03-23 Tosoh Corp わさびの栽培方法

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