KR102550900B1 - 패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도 - Google Patents

패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 토양개량제는 토양 내 유기물 함량 증가 및 토양 통기성의 개선 등의 토양개량 효과가 우수하고, 식물체의 생육 촉진 효과가 우수하므로, 수목(樹木) 또는 초화(草花) 식재용 인공토양의 재료로 활용될 수 있으며, 친환경 유기농산물의 생산력 증진에 기여할 수 있을 것이다.

Description

패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도{Organic soil conditioner comprising Paenibacillus sp. strain as effective component and uses thereof}
본 발명은 패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물; 및 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물;을 유효성분으로 함유하며 수목의 생육을 향상시키는 효과를 가지는 유기질 토양개량제에 관한 것이다.
토양은 식물의 생육에 중요한 환경조건으로써, 토양 내 알맞은 양의 공기와 물이 들어 있을 때에는 기계적으로 식물을 지지하고, 양분의 일부를 식물에 공급하여 식물을 길러줄 수 있는 바탕이 된다.
우리나라 토양은 그 모재의 50% 이상이 화강암과 화강편마암으로 이루어져 있으며, 여름철 집중호우에 의한 토양유실과 그에 따른 칼슘의 용탈(溶脫), 불필요한 화학비료의 과다사용으로 토양이 점차 산성화되어 가고 있는 현실이다. 또한, 근래에는 무분별하게 진행되어온 물리, 화학적 토지개량사업으로 인해 지속적으로 토양이 황폐(荒廢)해져, 농업생산성과 산림의 수목생장을 크게 저하시키는 결과를 초래하고 있는 실정이다.
이에 식물의 생육 및/또는 작물의 생산량 증진을 위해 토양 조건을 작물 생육에 적합하도록 많은 토양개량제가 사용되고 있다. 토양의 개량에는 식물이 필요한 양분물질의 공급과 보비력(비료 성분을 잘 가지고 있는 성질)을 증가시키는 것으로 생각할 수 있는 토양의 화학성 개량과, 토양내의 통기성(공기를 잘 통하게 해주는 성질)과 보수성(물을 가지고 있는 성질) 및 토성을 개선하는 토양의 물리성 개량으로 구분할 수 있다. 토양개량제는 비료(fertiliser)와는 달리 오로지 토양의 이화학성의 개량을 목적으로 사용되어 진다.
기존 토양개량제는 단순히 물리성 개량에 초첨이 맞춰져 있어, 본 발명자는 물리성, 화학성 및 생물성을 개선하고, 이식이 불가능했던 초대형수목 및 이식이 힘든 소나무의 우수한 생육 및 활착을 유도하기 위하여 신규한 토양개량제를 개발하게 되었다.
한편, 한국등록특허 제2244433호에는 아드로박터(Arthobacter)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균, 바실러스(Bacillus)균, 사카로마이세스(Sacharomyces)균 및 슈도모나스(Pseudomonas)균을 이용한 '복합 미생물을 포함하는 토양개량제의 제조방법 및 이에 따라 제조된 토양개량제'가 개시되어 있고, 한국등록특허 제2021771호에는 바실러스 진센지휴미(Bacillus ginsengihumi), 리시니바실러스 푸시포미스(Lysinibacillus fusiformis), 브레비바실러스 인보카투스(Brevibacillus invocatus), 바실러스 벨레젠시스(B. velezensis) 및 럼멜리바실러스 스타베키시(Rummeliibacillus stabekisii)를 포함하는 '유용미생물을 이용한 토양환경개선용 제제 또는 이를 포함하는 숯 담체 및 그 제조방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 '패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도'에 대해서는 기재된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명에서는 여러가지 효소를 생산할 수 있고, 식물 병원성 곰팡이에 대해 우수한 항진균 활성을 나타내며, 식물의 생육을 촉진할 수 있는 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주(KACC 92415P), 이탄(토탄, peat) 및 다양한 유기질 천연 자재 및 양분을 공급할 수 있는 원료를 선택하여 수목 또는 초화 식재지에 적합한 최적의 토양개량제를 개발하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 토양의 이화학적 특성 변화 및 식물 생육 결과를 분석하여 개발한 토양개량제의 최적 시비량을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물; 및 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물;을 유효성분으로 포함하는 토양개량제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 토양개량제 조성물과 토양을 혼합한 후 모종을 식재하거나 식물체의 종자를 파종하는 단계를 포함하는, 식물체의 생육을 촉진시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 토양개량제 조성물과 토양이 혼합된 것을 특징으로 하는 수목 또는 초화용 상토를 제공한다.
또한, 본 발명은 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물에 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물을 배합하는 단계를 포함하는, 토양개량제의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 토양개량제는 토양 내 유기물 함량 증가 및 토양 통기성의 개선 등의 토양개량 효과가 우수하고, 식물체의 생육 촉진 효과가 우수하므로, 수목(樹木) 또는 초화(草花) 식재용 인공토양의 재료로 활용될 수 있으며, 친환경 유기농산물의 생산력 증진에 기여할 수 있을 것이다.
도 1은 자귀나무 작물재배 시험에서 식재전·후의 모습을 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명의 토양개량제 및/또는 미생물제제가 처리된 공시토양(마사토)에 식재한 자귀나무 묘목의 2개월 경과 후의 생육 사진이다.
도 3은 본 발명의 토양개량제 및/또는 미생물제제가 처리된 공시토양(마사토)에 식재한 자귀나무 묘목의 7개월 경과 후의 생육 사진이다.
도 4는 본 발명의 토양개량제 및/또는 미생물제제가 처리된 공시토양(마사토)에 식재한 자귀나무 묘목의 7개월 경과 후의 뿌리 사진이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물; 및 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물;을 유효성분으로 포함하는 토양개량제 조성물을 제공한다.
본 발명에서 용어 "토양 개량제(soil conditioner)"는 토양의 물리화학적 성질을 식물생육에 알맞게 개선하여 생산성을 높이기 위해 사용되는 물질을 의미한다.
본 발명의 토양개량제 조성물에 있어서, 상기 혼합물은 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 23~28 중량부, 코코피트 34~42 중량부, 동물성잔재물 70~80 중량부 및 숯가루 12~14 중량부를 포함하는 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 24~26 중량부, 코코피트 37~38 중량부, 동물성잔재물 74~76 중량부 및 숯가루 12~13 중량부를 포함하는 것일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 25 중량부, 코코피트 37.5 중량부, 동물성잔재물 75 중량부 및 숯가루 12.5 중량부를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 상기 "이탄(peat)"은 화본과 식물 혹은 수목질의 유기물이 늪지대와 같은 분지 지형에 두껍게 퇴적하여 생물화학적인 변화를 받아서 분해되거나 변질된 탄소 화합물을 말한다. 토탄(土炭)이라고도 불리는 이탄은 석탄처럼 지하에 매몰된 수목질이나 동물의 사체가 오랜 기간에 걸쳐 고온과 고압을 받아 숙성되어 생성된 것과는 달리 식물질의 주성분인 셀룰로스(cellulose), 리그닌(lignin) 등이 주로 지표에서 분해작용을 받고 그 위에 쌓인 다른 나무나 퇴적물, 물에 의해 압축되면서 형성된다. 이러한 형성 환경의 특징에 의해 이탄은 전체 성분의 90%가 물로 되어 있어 진흙과 비슷하게 보인다.
본 발명에서 상기 "코코피트"는 코코넛 껍질에서 섬유질을 제거한 코코넛 더스트 부위를 분쇄 가공하여 만든 유기물질로, 피트모스, 수태, 바크와 마찬가지로 보수력이 좋은 흙에 해당하며, 통기성, 보비력이 좋고 밀도가 낮아 식물의 뿌리 성장에 도움이 되고 토양의 물리적, 화학적, 미생물학적 성질을 개선하는 효과가 있다.
본 발명에서 상기 "동물성잔재물"은 도축장에서 소나 돼지 등을 도축한 후 발생된 부산물을 의미한다. 상기 동물성잔재물은 별도의 추가 가공없이 부산물 그 자체로서 이용되거나, 발효와 같은 추가 공정 등을 거친 형태로서 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 상기 "숯가루"는 숯을 분말화한 것으로, 상기 숯은 토양 속에 잔류하여 토양을 산성화시키는 농약성분이나 화학비료 성분들을 흡착하여 산성화된 토양을 중화시킴은 물론 토양 내에 존재하는 중금속을 흡착하고 불용화하여 작물을 통해 인체 내에 축적될 수 있는 중금속의 위험성을 감소시킬 수 있으며, 숯 자체에서 발생하는 음이온이나 원적외선은 토양 내의 미생물을 활성화하여 토양 생태계를 복원하는 역할을 한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 토양개량제 조성물에 있어서, 상기 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루는 표 2 및 표 3과 같은 물리화학적 특성을 가지는 것이 특징이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 상기 이탄은 5.0~6.0의 pH, 5.0~6.0 dS/m의 전기전도도(EC), 0.2~0.3%의 전질소(T-N), 13~14%의 유기물함량(O.M), 52~54%의 수분, 75~85 ㎎/㎏의 유효인산(P2O5), 7.5~8.5 cmolc/㎏의 치환성 칼슘, 2.0~3.0 cmolc/㎏의 치환성 마그네슘, 1.5~2.5 cmolc/㎏의 치환성 칼륨, 및 0.1~1.0 cmolc/㎏의 치환성 나트륨 이온을 함유하며, 8.5~9.0%의 보수력 및 1 mm 이상의 입도(입자크기)가 전체의 약 75%인 특성을 가진다.
본 발명의 상기 톱밥은 6.0~6.5의 pH, 0.5~1.5 dS/m의 EC, 0.1~0.5%의 T-N, 26.5~27.5%의 O.M, 48~52%의 수분, 175~185 ㎎/㎏의 P2O5, 9.0~10.0 cmolc/㎏의 치환성 칼슘, 2.0~3.0 cmolc/㎏의 치환성 마그네슘, 1.5~2.0 cmolc/㎏의 치환성 칼륨, 및 0.01~0.10 cmolc/㎏의 치환성 나트륨 이온을 함유하며, 11.0~12.0%의 보수력 및 4 mm 이상의 입도(입자크기)가 전체의 약 30%인 특성을 가진다.
본 발명의 상기 코코피트는 5.5~6.5의 pH, 8.0~8.5 dS/m의 EC, 0.2~0.3%의 T-N, 32.0~33.0%의 O.M, 66~67%의 수분, 300~310 ㎎/㎏의 P2O5, 2.5~3.5 cmolc/㎏의 치환성 칼슘, 3.5~4.5 cmolc/㎏의 치환성 마그네슘, 14.0~15.0 cmolc/㎏의 치환성 칼륨, 및 2.2~3.0 cmolc/㎏의 치환성 나트륨 이온을 함유하며, 40~45%의 보수력 및 0.5 mm 미만의 입도(입자크기)가 전체의 약 65.6%인 특성을 가진다.
본 발명의 상기 동물성잔재물은 9.0~10.0의 pH, 38.0~39.0 dS/m의 EC, 1.0~2.0%의 T-N, 43~44%의 O.M, 45.0~45.5%의 수분, 12,400~12,410 ㎎/㎏의 P2O5, 6.5~7.5 cmolc/㎏의 치환성 칼슘, 1.5~2.5 cmolc/㎏의 치환성 마그네슘, 36.0~37.0 cmolc/㎏의 치환성 칼륨, 및 12.5~13.5 cmolc/㎏의 치환성 나트륨 이온을 함유하며, 14.5~15.0%의 보수력 및 0.5 mm 미만의 입도(입자크기)가 전체의 약 43%인 특성을 가진다.
본 발명의 상기 숯가루는 9.5~10.5의 pH, 1.0~2.0 dS/m의 EC, 0.2~0.3%의 T-N, 44~45%의 O.M, 48~52%의 수분, 50~60 ㎎/㎏의 P2O5, 20.5~22.0 cmolc/㎏의 치환성 칼슘, 16.0~17.0 cmolc/㎏의 치환성 마그네슘 및 1.5~2.0 cmolc/㎏의 치환성 칼륨 이온을 함유하며, 23.0~25.0%의 보수력 및 4 mm 이상의 입도(입자크기)가 전체의 약 68%인 특성을 가진다.
또한, 본 발명의 토양개량제 조성물에 있어서, 상기 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물은 바람직하게는 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물 중량 대비 0.3~1.2%로 포함되는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물 중량 대비 0.5~1.0%로 포함되는 것일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물 중량 대비 1.0%로 포함되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주 배양물은 당업계에 공지된 배지 및 배양방법을 통해 배양될 수 있으며, 보다 바람직하게는 R2B (Reasoner's 2A broth) 또는 LB (Luria-Bertani) 배지를 이용하여 26~30℃에서 4~6일 동안 배양한 것일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 R2B 배지를 이용하여 28℃에서 5일 동안 배양한 것으로, 1×105 내지 1×107 cfu/㎖의 농도일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주는 프로테아제(protease), 셀룰라제(cellulase), 베타-글루코시다제(β-glucosidase) 및 아밀라제(amylase) 효소를 생산할 수 있고, 사이드로포어(siderophore)를 생산하며, 질소고정능 및 인산가용화능이 있고, 리족토니아 솔라니(Rhizoctonia solani) 및 푸사리움 옥시스포룸(Fusarium oxysporum)에 대한 항진균 활성이 있는 균주이다.
또한, 본 발명의 토양개량제 조성물은 상기 유효성분 외, 식물성잔재물, 세라믹스(ceramics) 또는 비료 성분 등을 추가로 포함할 수 있으나, 이로 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 토양개량제 조성물의 토양개량 및 식물체의 생육 촉진 효과에 영향을 주지 않는 범위에서 토양개량제에 이용되는 통상적인 광물질 등도 포함될 수 있다.
상기 식물성잔재물은 식품공장에서 생산하고 남은 잔재물을 의미하는 것으로, 제과, 제빵, 제면 등의 부산물, 또는 한약잔재 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 세라믹스는 원적외선을 방출하여 공진형상을 일으켜 분자의 활성화를 유도할 수 있다. 상기 세라믹스는 수소원자에 변각, 병진, 회전, 신축운동을 유발하여 산소원자와 수소원자간의 수소결합을 유지시키고, 물분자 활성화로 산소, 질소 등 기체분자를 받아들여 오염된 물을 활성수로 만들어주는 정화작용을 할 수 있다. 또한, 상기 세라믹스는 식물의 영양분 흡수력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 열매의 당도 향상, 식물의 색상 유지, 식물 생육 촉진, 식물의 병충해예방 및 갈변방지를 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 상기 세라믹스는 악취 제거, 수분증발억제, 식물의 모세관 수축작용의 활성화 효과를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 상기 세라믹스는 토양내 유기물의 발효를 촉진할 수 있다.
또한, 상기 비료 성분은 화학비료, 아미노산 또는 그 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 토양개량제 조성물은 분말제형 또는 입상제형 등 다양한 제형으로 사용될 수 있으며, 오랜 기간 동안 시비효과를 높이기 위해 각주상 또는 원통형 또는 입상화된 토양개량제의 표면에 플라스틱 필름(plastic film), 수지(resins), 왁스(wax), 라텍스(latex), 황(sulfur) 및 콩기름 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 코팅될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 수목(樹木) 또는 초화(草花) 식재용 토양에 혼합하여 사용되는 것이 특징이다.
본 발명은 또한, 본 발명의 토양개량제 조성물과 토양을 혼합한 후 모종을 식재하거나 식물체의 종자를 파종하는 단계를 포함하는, 식물체의 생육을 촉진시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물; 및 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물을 유효성분으로 포함하는 것으로, 자세한 내용은 전술한 것과 같다.
또한, 본 발명의 식물체의 생육을 촉진시키는 방법에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 토양 100 중량부에 대하여 20~45 중량부의 비율로 혼합되는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 토양 100 중량부에 대하여 25~45 중량부의 비율로 혼합되는 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 토양 100 중량부에 대하여 40~45 중량부의 비율로 혼합되는 것일 수 있고, 더더욱 바람직하게는 토양 100 중량부에 대하여 43 중량부의 비율로 혼합되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 토양조건 및 특성에 적합하게 비율을 조정할 수 있다.
본 발명은 또한, 본 발명의 토양개량제 조성물과 토양이 혼합된 것을 특징으로 하는 수목 또는 초화용 상토(床土, bed soil)를 제공한다.
본 발명의 수목 또는 초화용 상토에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 전술한 것과 같으며, 본 발명의 토양개량제 조성물은 토양 개량 및 식물체의 생육 촉진 효과가 있으므로, 원예용 상토 또는 용토 등과 같은 인공토양의 재료로 활용될 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 수목 또는 초화용 상토에 있어서, 상기 토양개량제 조성물과 토양의 혼합은 토양 100 중량부에 대하여 40~45 중량부의 토량개량제 조성물이 혼합되는 것일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 토양은 이로 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는 마사토(磨沙土)일 수 있다. 본 발명에 따른 토양개량제 조성물은 마사토와 혼합되어 마사토의 고결(consolidation)을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물에 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물을 배합하는 단계를 포함하는, 토양개량제의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 토양개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 혼합물은 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 23~28 중량부, 코코피트 34~42 중량부, 동물성잔재물 70~80 중량부 및 숯가루 12~14 중량부를 포함하는 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 24~26 중량부, 코코피트 37~38 중량부, 동물성잔재물 74~76 중량부 및 숯가루 12~13 중량부를 포함하는 것일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 25 중량부, 코코피트 37.5 중량부, 동물성잔재물 75 중량부 및 숯가루 12.5 중량부를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 구현 예에 따른 토양개량제의 제조 방법에 있어서, 상기 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속 Daeji-L2 균주의 배양물은 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물 중량 대비 0.3~1.2%로 배합되는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물 중량 대비 0.5~1.0%로 배합되는 것일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물 중량 대비 1.0%로 배합되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
1. 토양시료의 이화학적 특성 및 유해성분 분석
본 발명의 토양시료 분석은 (주)판코리아 농업환경과학연구소에 수행되었으며, 시험방법은 농촌진흥청 고시 제2016-10호(2016.03.07) 비료 시험연구기관 지정 및 관리기준 및 농촌진흥청 고시 제2020-29호(2020.11.25) 비료의 품질검사방법 및 시료채취기준 제6조 이화학적 검사방법 등 별표 1에 따라 실시되었다.
구체적으로, 이화학성 분석에서 유기물함량은 dry-ash법(Karam, 1986), 질소함량은 Kjeldahl법(Bremner and Mulvaney, 1982), pH와 EC(electrical conductivity)는 1 : 5법, 유효인산은 Bray No.1법, 치환성 양이온(K, Na, Ca, Mg)은 1N NH4OAc로 1시간 진탕 후 ICP(PerkinElmer Optima 7300DV)로 측정하였다. 유해성분은 마이크로웨이브(Anton Paar, Multiwave 3000)로 전처리 후 ICP로 측정하였다. 조경용 토양개량제의 부숙도를 평가하기 위한 방법으로 종자발아법을 활용한 식물독성시험을 수행하였으며, 분석방법은 시료를 Ag[A=5×100/(100-수분)]을 달아 증류수 100 ㎖에 넣고 70℃에서 2시간 환류냉각 추출 후 No. 2 여과지로 여과하고, 여과지가 깔린 직경 85 mm 페트리디시에 그 여액을 넣고, 페트리디시당 무 종자 30개를 파종하여 생육상(온도 25±1℃, 상대습도 85±1%)에서 5일간 생육시켜 발아된 종자의 발아율과 뿌리길이를 측정하여 발아지수(GI)값을 구하였다. GI의 계산 방법은 아래와 같다.
GR = (발아율/대조구 발아율) × 100
RE = (뿌리길이/대조구 뿌리길이) × 100
GI = GR × RE / 100
2. 자귀나무 생육 특성 조사
본 발명에 따른 토양개량제 및 미생물제제의 처리에 따른 토양의 이화학적 특성 및 식물체의 생육 변화를 분석하기 위해, 자귀나무 재배시험을 실시하였다. 시험장소는 충남대학교 농업생명과학대학 부설 농장 시설하우스(대전, 한국)에서 수행되었다.
처리구 설정 및 미생물제제 시비방법을 표 1에 나타냈다. 처리구 설정은 공시토양(마사토)만 이용한 무처리구, 공시토양(마사토)에 A사와 B사 토양개량제(표 5)를 8:2(w/w)로 처리한 대조구 Ⅰ,Ⅱ와 공시토양에 본 발명의 고기능성 토양개량제(표 5)를 8:2 또는 7:3(w/w)으로 시용한 처리구에 특허기탁균주(Paenibacillus sp. Daeji-L2)를 배양한 미생물제제를 멸균해서 시비한 처리구(8:2)Ⅰ과 처리구(7:3)Ⅰ, 미생물제제를 시비하지 않은 처리구(8:2)Ⅱ와 처리구(7:3)Ⅱ, 미생물제제를 0.5% 시비한 처리구(8:2)Ⅲ과 처리구(7:3)Ⅲ, 미생물제제를 1.0% 시비한 처리구(8:2)Ⅳ와 처리구(7:3)Ⅳ로 설정하였다. 2022년 3월 7일에 각 처리구별로 설정된 양만큼 토양개량제 및 미생물제제를 처리하였으며, 7일간의 안정화 기간이 지난 후에 자귀나무를 1/2000a 포트에 임의배치 6반복으로 포트 당 묘목 1주씩 식재하였다. 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주는 R2B (Reasoner's 2A broth) 배지를 이용하여 28℃에서 5일 동안 배양한 후(1×106 cfu/㎖) 이를 사용하였다.
Figure 112023026847613-pat00001
자귀나무 생육조사는 가식 후 2개월째인 2022년 5월 13일에 수고, 수고 생장률, 근원경, 근원경 생장률, 흉고직경, 흉고직경 생장률 등을 조사하였고, 7개월째인 10월 27일에 최종 수확으로 수고, 수고 생장률, 근원경, 근원경 생장률, 흉고직경, 흉고직경 생장률, 뿌리생육(생중량, 건물중) 등의 생육 특성을 사진 촬영으로 달관조사 및 현장 측정과 특성에 맞는 조사를 실시하였다.
제조예 1. 공시 원료의 특성 및 토양개량제 제조
토양개량제 제조를 위해 사용된 공시 원료(이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물, 숯가루)의 물리화학적 특성은 하기 표 2 및 표 3과 같다.
Figure 112023026847613-pat00002
Figure 112023026847613-pat00003
Figure 112023026847613-pat00004
상기 공시원료를 이용하여 이탄 40%(w/w), 톱밥 10%(w/w), 코코피트 15%(w/w), 동물성잔재물 30%(w/w), 및 숯가루 5%(w/w)를 혼합하여 고기능성 토양개량제를 제조하였다. 제조한 토양개량제 및 시판되고 있는 2종의 토양개량제(표 5의 대조구 I 및 Ⅱ)의 이화학적 특성 및 유해성분을 분석하였다.
본 발명에서 제조한 고기능성 토양개량제의 화학적 특성을 살펴보면, pH는 7.98로 약알칼리성을 보였으며, 질소함량은 0.53%, 유기물함량은 31.54%, 수분은 49.61% 정도를 나타냈다(표 5).
Figure 112023026847613-pat00005
공시토양개량제로 이용된 토양개량제들의 입자분포를 살펴보면, 대조구Ⅰ은 입자분포가 고르고 미립자가 적은 반면, 대조구Ⅱ 제품은 0.5 mm 이하가 45.36%로 미립자 분포가 높은 것을 알 수 있었다. 본 발명에서 제조한 고기능성 토양개량제는 전체적으로 입자분포가 고르면서 0.5 mm 이하의 입자가 28.30% 정도 함유하는 특성을 가지고 있었다. 그리고 다른 대조구에 비해 낮은 용적밀도와 보수력이 높은 것이 장점으로 나타났다(표 6).
Figure 112023026847613-pat00006
유해성분은 수은, 크롬, 구리, 니켈, 아연이 일부 검출되었으나 제품의 규격에는 적합한 수준이었으며, 부숙도는 87.8로 기준치인 70 이상으로 식물독성이 없는 것으로 판단되었다(표 7).
Figure 112023026847613-pat00007
실시예 1. 고기능성 토양개량제 처리에 따른 자귀나무 생육 토양의 이화화적 특성 변화
고기능성 토양개량제 처리에 따른 자귀나무 생육 전·후 토양의 화학적 특성을 표 8에 나타냈다. 기초토양으로 마사토를 이용하였으며, 상기 마사토는 pH가 7.19인 약알칼리성 토양으로 낮은 EC 수준 및 유기물 함량과 질소 및 유효인산 등의 양분이 적은 상태였다. 식재를 위한 초기 0일째 토양에서 처리구별 특성을 살펴보면, 대조구Ⅰ 처리구는 유기물함량과 질소 함량이 높은 특성을 보였고, 대조구Ⅱ는 상대적으로 질소 함량과 유기물함량 등 다른 양분함량이 적은 상태였다. 본 발명에서 제조한 고기능성 토양개량제 처리구인 7:3 처리구와 8:2 처리구간의 초기 특성에서 토양개량제가 많이 처리된 7:3 처리구가 유기물함량과 질소, 유효인산 등 대부분의 양분 함량이 높은 결과를 나타냈다.
초기 토양보다 자귀나무 생육 후 토양의 pH는 모든 처리구에서 감소하였으며, 질소, 유기물, 치환성양이온 등도 전체적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 무처리구보다 처리구(8:2), 처리구(7:3)에서 pH, 질소 및 유기물함량 등이 높은 결과를 나타냈는데, 이는 토양개량제 시비에 의해 토양 내 양분 함량의 증가에 따른 영향으로 판단되었다(표 9). 유기질 토양개량제는 토양에 시비된 후 분해되면서 질소의 공급도 이루어지고, 유기물함량의 증가와 양이온치환용량, 수분보유력, 보비력 및 미생물활성 증가와 같은 토양개량의 효과적인 것으로 알려져 있다.
Figure 112023026847613-pat00008
Figure 112023026847613-pat00009
자귀나무 재배 토양의 물리적 특성 변화는 표 10 및 표 11에 나타냈다. 시험 2개월째, 7개월째 고기능성 토양개량제를 시비한 처리구가 무처리구보다 용적밀도와 토양 삼상 중 고상은 감소하는 경향을 보였으며, 공극률은 증가하는 결과를 나타냈다. 처리구(8:2)보다 처리구(7:3)가 용적밀도와 고상이 더 감소하는 경향을 보였고, 공극률은 더 높아져 토양의 통기성이 증가는 결과를 나타냈다. 그리고 미생물제제 처리량이 증가할수록 토양 물리성이 개선되는 효과를 보였다.
Figure 112023026847613-pat00010
Figure 112023026847613-pat00011
실시예 2. 고기능성 토양개량제 처리에 따른 자귀나무 생육 및 뿌리 특성 변화
자귀나무 생육 특성 변화를 살펴보면, 생육 2개월째 수고(나무의 높이)는 무처리구보다 처리구(8:2)와 처리구(7:3)가 14~20%, 17~27% 정도 증가하는 결과를 보였으며, 수고 생장률은 38~54%, 39~61% 정도 증가하는 경향을 나타냈다. 생육 7개월째도 유사한 경향을 나타냈으며, 처리구(7:3)Ⅳ가 가장 높은 결과를 보였으며, 던컨의 신다중검정 결과 수고는 무처리구와 처리구(7:3)Ⅲ, Ⅳ간의 유의성이 인정되었으며, 수고 생장률은 무처리구와 처리구(7:3)Ⅳ간의 유의성이 인정되었다(표 12).
Figure 112023026847613-pat00012
근원경과 근원경 생장률은 자귀나무 생육 2개월째에서 고기능성 토양개량제에 미생물제제를 첨가한 처리구(8:2)와 처리구(7:3)가 무처리구보다 5~13%, 160~239% 정도 증가하는 경향을 보였으며, 생육 7개월째에는 10~23%, 107~218% 정도 증가하였으며, 처리구(7:3)Ⅳ가 가장 우세한 결과를 나타냈다. 던컨의 신다중검정 결과 생육 7개월째 근원경은 무처리구와 처리구(8:2)Ⅲ, Ⅳ, 처리구(7:3)Ⅲ, Ⅳ간의 유의성이 인정되었으며, 근원경 생장률은 무처리구와 처리구(8:2), 처리구(7:3)간의 유의성이 인정되었다(표 13).
흉고직경과 흉고직경 생장률도 생육 2개월째에는 무처리구보다 8~30%, 20~166% 정도 증가하는 경향을 보였으며, 7개월째도 고기능성 토양개량제를 시비한 모든 처리구가 무처리구보다 높은 결과를 나타냈다. 던컨의 신다중검정 결과 생육7개월째 흉고직경과 생장률은 무처리구와 처리구(8:2)Ⅲ, Ⅳ, 처리구(7:3)Ⅲ, Ⅳ간의 유의성은 인정되었으며, 생장률도 무처리구와 처리구(8:2), 처리구(7:3)간의 유의성이 인정되었다(표 13).
Figure 112023026847613-pat00013
고기능성 토양개량제 처리에 따른 자귀나무 뿌리의 생체중과 건물중 결과를 분석한 결과, 자귀나무 뿌리의 생체중은 무처리구보다 토양개량제를 시비한 모든 처리구에서 증가는 경향을 보였으며, 고기능성 토양개량제를 시비한 처리구(8:2)와 처리구(7:3)가 157~248% 정도 증가하였으며, 미생물제제 1%를 시비한 처리구(8:2)Ⅳ와 처리구(7:3)Ⅳ가 89.97g, 95.36g으로 가장 높았다(표 14). 뿌리의 건물중도 무처리구보다 처리구(8:2)와 처리구(7:3)가 168~385% 정도 증가하는 결과를 보였으며, 던컨의 신다중검정 결과 뿌리의 생체중과 건물중은 무처리구와 각 처리구간에 유의성이 인정되었다.
Figure 112023026847613-pat00014
이상의 결과를 요약하면, 재배시험 전 기간 동안에 고기능성 토양개량제 처리에 따른 자귀나무의 생육 피해 및 비해 등은 발생하지 않았으며, 자귀나무 재배 토양은 무처리구보다 공시자재 고기능성 토양개량제와 미생물제제를 시비한 처리구에서 질소, 유기물함량과 공극률 등이 증가하는 결과를 보였다. 용적밀도는 35~50% 정도 감소하였으며, 공극률은 24~35% 정도 증가하였다. 자귀나무의 생육은 무처리구보다 고기능성 토양개량제 처리량에 따라 수고, 근원경 및 흉고직경 등이 증가되었고, 뿌리의 생체중과 건물중은 고기능성 토양개량제 및 미생물제제를 시비한 처리구에서 각각 157~348%, 168~385% 정도 높은 결과를 보였으며, 처리구(7:3)Ⅳ가 가장 높은 결과를 나타냈다. 즉, 고기능성 토양개량제 처리에 의한 양분 증가 및 기능성 미생물의 활성으로 수목인 자귀나무의 생육 증대효과와 토양 내 유기물 및 양분공급으로 토양 환경 개선과 공극률 증대로 통기성 등의 이화학적 토양개량 효과가 있는 것으로 판단되었다.
농촌진흥청 국립농업과학원 미생물은행(KACC) KACC92415P 20220406

Claims (11)

  1. 유효성분이 수탁번호가 KACC 92415P인 패니바실러스 속(Paenibacillus sp.) Daeji-L2 균주의 배양물; 및 이탄, 톱밥, 코코피트, 동물성잔재물 및 숯가루의 혼합물;인 토양개량제 조성물로서,
    상기 혼합물은 이탄 100 중량부에 대하여, 톱밥 23~28 중량부, 코코피트 34~42 중량부, 동물성잔재물 70~80 중량부 및 숯가루 12~14 중량부를 포함하고,
    상기 균주 배양물은 혼합물 중량 대비 0.3~1.2%로 포함되는 것을 특징으로 하는 토양개량제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 수목(樹木) 또는 초화(草花) 식재용 토양에 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 토양개량제 조성물.
  5. 제1항 또는 제4항의 토양개량제 조성물과 토양을 혼합한 후 모종을 식재하거나 식물체의 종자를 파종하는 단계를 포함하는, 식물체의 생육을 촉진시키는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 토양 100 중량부에 대하여 20~45 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 식물체의 생육을 촉진시키는 방법.
  7. 제1항 또는 제4항의 토양개량제 조성물과 토양이 혼합된 것을 특징으로 하는 수목 또는 초화용 상토.
  8. 제7항에 있어서, 상기 토양개량제 조성물은 토양 100 중량부에 대하여 40~45 중량부의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 수목 또는 초화용 상토.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020230030901A 2023-03-09 2023-03-09 패니바실러스 속 균주를 유효성분으로 포함하는 유기질 토양개량제 및 이의 용도 KR102550900B1 (ko)

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KR102494770B1 (ko) * 2022-07-11 2023-02-10 주식회사대지개발 신규 페니바실러스 속 Daeji-L2 균주

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