KR102576821B1 - 리그닌, 휴믹산 또는 이들의 철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리그닌, 휴믹산 또는 이들의 철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 조성물은 토양에서 배출되는 메탄가스 배출량을 감소시키는 효과가 우수하므로, 농작물 재배 시 토양에서 배출되는 온실가스의 배출을 억제할 수 있다.

Description

리그닌, 휴믹산 또는 이들의 철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물{Composition for reducing methane emission comprising lignin, humic acid or iron complex thereof}
본 발명은 리그닌, 휴믹산 또는 이들의 철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물에 관한 것이다.
메탄(CH4)은 이산화탄소, 아산화질소와 더불어 주요 온실 기체로서 지구 전체 온난화가스의 약 20% 이상을 차지하는 것으로 보고되었다. 특히 메탄은 대기 잔존 기간이 상대적으로 짧음에도 불구하고, 높은 적외선 흡수능으로 인해 이산화탄소이 비해 약 28배 높은 지구온난화지수(Global warming potential, GWP)를 지니고 있는 온실가스 중 하나이다. 메탄은 농업과 축산 분야에서 많이 발생하는데, 농업에서는 물이 차 있는 논의 토양미생물에 의해 발생하기 때문에 벼농사를 짓는 아시아 지역에서 많이 발생하며, 우리나라의 경우 메탄가스 배출량의 23%가 논에서 배출된다.
현재까지 온실가스 메탄을 저감하기 위해 물 관리, 유기물 선발, 시비 관리, 퇴비화 기술, 벼 품종 선발, 작부 체계 관리 기술 등을 응용한 다양한 연구가 수행되었으나, 여전히 메탄 배출을 효과적으로 저감하기 위한 새로운 저감 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 최근에는 메탄 생산과정 및 유기물의 무기화 과정(organic matter mineralization)을 억제할 수 있는 화학 첨가제[2-bromoethanesulfonate(BES), 2-chloroethanesulfonate(CES), 2-mercaptoethanesulfonate(MES)] 시용에 관한 연구가 시도된 바 있다. 벼 논에 BES를 80 mg kg-1 수준으로 처리할 경우 재배기간 중 총 메탄배출량을 무처리 대비 약 49% 까지 저감할 수 있다고 보고되어 있으나, BES 사용에 따른 추가적인 비용 문제 및 아산화질소 배출량에 대한 평가가 함께 수행되지 않아 메탄 배출 억제제로서 여전히 활용도가 낮은 실정이다. 따라서, 지구 온난화 문제가 심각해지고 기후협약 등을 통해 온난화 가스 발생량 저감에 대한 국제적 관심이 커지고 있는 시점에서, 논에서 메탄 발생을 효과적으로 저감할 수 있는 방법을 개발하는 것이 절실히 필요한 실정이다.
한편, 한국등록특허 제1313091호에 제올라이트 및 마그네슘으로 이루어진 '토양용 메탄가스 저감 조성물'이 개시되어 있으나, 본 발명의 리그닌, 휴믹산 또는 이들의 철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물에 대해서는 기재된 바가 없다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 휴믹산(Humic), 리그닌(Lignin), 휴믹산 또는 리그닌과 철이 혼합된 복합체(Humic+Fe, Lignin+Fe), 휴믹산 또는 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체(Chelating Humic+Fe, Chelating Lignin+Fe)를 논 토양에 각각 처리한 후 메탄 발생량을 측정한 결과, 기존 화학비료(NPK) 처리군과 규소(Si) 처리군에 비해 본 발명의 휴믹산, 리그닌 또는 이들의 3가 철 복합체 처리군에서 메탄 발생량이 현저히 감소한 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 비료 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 토양 개량제를 제공한다.
본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양에 처리할 경우 종래 화학비료의 주성분인 질소(N), 인산(P) 및 칼륨(K)을 처리한 토양과 규산질 비료의 주성분인 규소(Si)를 처리한 토양에 비해 메탄 발생량을 현저히 감소시킬 수 있으므로, 농작물 재배 시 토양에서 배출되는 온실가스의 배출을 억제하는 효과를 가져올 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 1% 수준으로 토양에 처리한 후 20일간 메탄가스 총 배출량을 보여주는 결과이다. NPK: 종래 화학비료, H: 휴믹산, L: 리그닌, CHF: 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체, CLF: 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체, HF: 휴믹산과 철이 혼합된 복합체, LF: 리그닌과 철이 혼합된 복합체, Si: 규소.
도 2는 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 0.1%, 0.05% 또는 0.03% 수준으로 토양에 처리한 후 20일간 메탄가스 총 배출량을 보여주는 결과이다. NPK: 종래 화학비료, H: 휴믹산, CHF: 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체, HF: 휴믹산과 철이 혼합된 복합체.
도 3은 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 1% 수준으로 토양에 처리한 후 처리일로부터 20일간 메탄가스 발생량 추이를 보여주는 결과이다. NPK: 종래 화학비료, H: 휴믹산, L: 리그닌, CHF: 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체, CLF: 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체, HF: 휴믹산과 철이 혼합된 복합체, LF: 리그닌과 철이 혼합된 복합체, Si: 규소.
도 4는 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 0.1%, 0.05% 또는 0.03% 수준으로 토양에 처리한 후 처리일로부터 20일간 메탄가스 발생량 추이를 보여주는 결과이다. NPK: 종래 화학비료, H: 휴믹산, CHF: 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체, HF: 휴믹산과 철이 혼합된 복합체.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물을 제공한다.
본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물에 있어서, 상기 리그닌은 식물 구조체에 포함되어 있는 리그닌 또는 리그닌의 유도체, 펄프 제조 공정에 있어서 강알칼리 또는 강산 조건에서 처리된 리그닌을 포함할 수 있고, 바람직하게는 크라프트 리그닌(kraft lignin)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서의 용어 '크라프트 리그닌'은 목재와 기타 리그닌을 함유하는 원료를 크라프트 중해액으로 처리하여 얻어지는 리그닌의 유도체를 의미한다.
본 명세서의 용어 '휴믹산'은 토양에 포함되는 생물 이외의 유기물 총체, 부식질 중 용제에 제거되지 않고 남아 있는 갈색이나 흑색의 산성유기물로 pH 2.0 이상의 산도에서만 녹는 휴믹물질이다. 휴믹산은 자연계에 용존 유기물질의 50% 이상을 차지하며, 용해 정도에 따라 많은 토양 내 물질 분포에 영향을 미친다. 휴믹산의 카르복실기, 알코올성, 페놀기 및 에놀기 등의 다양한 작용기들은 소수성, 친수성 물질들의 흡착, 산화 환원 반응 등의 화학적 반응을 한다. 다른 명칭으로 부식산이라고 한다. 휴믹산을 작물 또는 토양에 처리하는 것은, 퇴비나 유기질 비료를 작물이 바로 흡수하거나 토양이 바로 이용할 수 있는 형태로 투여하는 것과 같은 효과를 가진다.
본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물에 있어서, 상기 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체는 리그닌과 철이 혼합된 복합체, 휴믹산과 철이 혼합된 복합체, 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체 및 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 메탄가스 발생 저감용 조성물은 바람직하게는 토양에 처리할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물에 있어서, 상기 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체는 토양 총 중량 기준으로, 0.03~1 중량%로 첨가할 수 있고, 바람직하게는 0.03~0.1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.03~0.05 중량%로 첨가할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 상기 메탄가스 발생 저감용 조성물을 식물, 식물의 종자 또는 식물 식재 토양에 처리하는 단계를 포함하는 메탄가스 발생을 저감하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 메탄가스 발생을 저감하는 방법에 있어서, 상기 메탄가스 발생 저감용 조성물은 토양에서 메탄 방출량을 감소시키는 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 포함하고 있으므로, 본 발명의 방법을 이용할 경우 토양으로부터 방출되는 메탄의 발생량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 메탄가스 발생을 저감하는 방법에 있어서, 상기 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체는 리그닌과 철이 혼합된 복합체, 휴믹산과 철이 혼합된 복합체, 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체 및 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 메탄가스 발생을 저감하는 방법에 있어서, 상기 리그닌과 철이 혼합된 복합체 또는 휴믹산과 철이 혼합된 복합체는, 식물, 식물의 종자 또는 식물 식재 토양에 리그닌(또는 휴믹산)과 철 이온을 혼합하여 처리하거나, 리그닌(또는 휴믹산)과 철 이온을 각각 처리하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 '처리'는 크라프트 리그닌, 휴믹산, 크라프트 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물을 시비하는 것으로, 식물에 관주, 즉, 분무하거나 또는 침지하여 수행할 수 있다. 상기 '시비'는 토양이나 작물에 비료 성분을 공급하여 농작물의 생육을 촉진시키는 농작법을 의미한다. 시비 방법은 엽면시비, 전층시비, 심층시비, 측조시비 또는 주입시비 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 침지하는 방법의 경우, 조성물을 식물체 주변의 토양에 붓거나 또는 종자를 조성물에 담가둘 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서의 용어 '바이오매스'는 식물의 건조 중량 또는 생중량을 의미하며, 바이오매스는 다르게 규정되지 않은 이상 식물의 모든 부분, 예를 들면, 어린싹 바이오매스(땅위에 있는 모든 식물 부분), 잎 바이오매스 및 뿌리 바이오매스를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 용어 '건조 중량'은 대다수의 세포의 수분을 제거하기 위해 건조시킨 식물의 중량을 말한다. 용어 '생중량'은 대다수의 세포의 수분을 제거하기 위해 건조시키지 않은 식물의 중량을 말한다. 바이오매스는 당업계에 알려진 바이오매스 측정 방법에 의해 측정이 가능하다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 메탄가스 발생을 저감하는 방법에 있어서, 상기 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체는 바람직하게는 토양에 처리하여 메탄가스 발생을 저감할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체는 토양 총 중량 기준으로, 0.03~1 중량%로 첨가할 수 있고, 바람직하게는 0.03~0.1 중량%, 더욱 바람직하게는 0.03~0.05 중량%로 첨가할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 비료 조성물을 제공한다.
본 발명의 메탄가스 발생 저감용 비료 조성물에 있어서, 상기 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체는 리그닌과 철이 혼합된 복합체, 휴믹산과 철이 혼합된 복합체, 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체 및 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서의 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.
또한, 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 비료 조성물에 있어서, 상기 리그닌 또는 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체는 리그닌 또는 휴믹산과 철의 킬레이트 결합에 의해 완효성 비료 효과를 나타낸다. 본 발명에서 '완효성 비료'는 작물이 필요로 하는 비료 성분이 천천히 용출되어, 작물의 전 생육기간 혹은 일정 생육기간 동안 비효가 지속적으로 나타나는 비료를 의미한다.
본 발명에 따른 비료 조성물은 일반적인 제형기를 사용하여 적당한 크기의 액상, 분말, 펠렛 또는 과립 등의 다양한 형태로 제형화 될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기에서 제형화된 본 발명의 비료 조성물은 그대로 사용되거나 또는 실온에서 풍건하거나 동결 건조 또는 고온 건조 방법으로 건조시켜 사용할 수 있다. 액상 형태의 비료 조성물을 농가에서 적절히 사용하기 위해서는 작물에 사용 가능한 pH 범위로서 침전이 되지 않아야만 한다. 이는 사용하는 원료의 pH, 용해도를 고려하여 배합비를 선정하여야만 한다.
본 발명의 비료 조성물은, 상기 비료 조성물 단독 또는 다른 농업용 제제, 예를 들어, 농약(pesticides), 살충제(insecticides), 살응애제(acaracides), 살진균제(본 발명의 진균에 무해한 진균제), 살박테리아제, 제초제, 항생제, 항균제, 살선충제(nematocides), 쥐약(rodenticides), 곤충병원체(entomopathogens), 페로몬(pheromones), 유인제(attractants), 식물성장조절제(plant growth regulators), 식물 호르몬(plant hormones), 곤충성장 조절제(insect growth regulators), 화학불임제(chemosterilants), 미생물 작물보호제(microbial pest control agents), 방충제(repellents), 바이러스, 식자극제(phagostimulents), 식물 영양제, 식물비료 및 생물학적 방제제와 함께 배합하거나, 순차적으로 사용될 수 있다. 상기 살충제로는 카르바메이트, 유기 포스페이트, 유기 염소 살충제, 페닐피라졸, 피레트로이드, 네오니코티노이드, 스피노신(spinosin), 아버멕틴(avermectin), 밀베마이신, 유충 호르몬 유사체, 알킬할라이드, 유기 주석 화합물, 네레이스톡신(nereistoxin) 유사체, 벤조일우레아, 디아실히드라진, METI 살비제(acaricide)류의 살곤충제, 클로로피크린, 피메트로진, 플로니카미드, 클로펜테진, 헥시티아족스, 에톡사졸, 디아펜티우론, 프로파르지트, 테트라디폰, 클로르페나피르, DNOC, 부프로페진, 시로마진, 아미트라즈, 히드라메틸논, 아세퀴노실, 플루아크리피림, 로테논 또는 이들의 유도체와 같은 살충제가 사용될 수 있다. 상기 식물 영양제로는 통상적으로 사용되는 식물 영양공급용 비료를 사용할 수 있다. 또한 상기 비료로서, 유기질비료, 복합비료, 질소비료, 인산비료, 칼슘비료, 석회비료, 유산질비료, 황산비료, 마그네슘 비료, 미량원소비료, 유기질비료, 분뇨비료 등이 이용될 수 있다. 이때, 상기 농업적 제제의 특정 예는 당업계의 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명한 것이다.
본 발명은 또한, 리그닌, 휴믹산, 리그닌-철 복합체 또는 휴믹산-철 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 토양 개량제를 제공한다.
본 명세서의 용어 '토양 개량제(soil conditioner)'는 토양의 물리화학적 성질을 식물생육에 알맞게 개선하여 생산성을 높이기 위해 사용되는 물질을 의미하며, 상기 토양개량제는 기존의 화학비료, 벤토나이트(bentonite), 제올라이트(zeolite), 버미큘라이트(vermiculite), 암모늄, 석회염, 볏짚, 보릿짚, 들풀로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상과 혼합하여 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명을 실시예 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
재료 및 방법
1. 메탄 발생 저감용 조성물의 제조
본 발명의 메탄 발생 저감용 조성물은 휴믹산(H), 리그닌(L), 리그닌 또는 휴믹산과 철(Fe)이 혼합된 복합체(LF, HF), 리그닌 또는 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체(CHF, CLF)로, 상기 휴믹산(humic acid)은 연갈탄(leonardite)에서 추출한 휴믹산(MYCSA, 미국)을 사용하였고, 상기 리그닌은 크라프트 리그닌(kraft lignin; SIGMA ALDRICH, 미국)을 사용하였다.
또한, 상기 리그닌 또는 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체는 증류수 40 ㎖에 리그닌 또는 휴믹산 2.5 g을 첨가하고 13,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 가용성의 리그닌 또는 휴믹산을 분리한 후 분리된 리그닌 또는 휴믹산에 염화철(FeCl3, 덕산과학) 0.5 g을 넣고 pH 8을 맞춰 주어 킬레이팅 반응을 유도한 다음 롤러에서 30분간 교반하고 13,000 rpm으로 10분간 원심분리하여 얻어진 킬레이팅된 용액 중, 상층액 부분은 버리고 하등액 부분만을 수득하여 드라이오븐(dry oven)에서 하루 동안 건조시켜 제조되었다. 이때 가용성의 리그닌 또는 휴믹산과 염화철은 4:1의 질량비로 혼합되었다. 대조군으로는 종래의 화학비료(NPK)와 규산질 비료의 주성분인 규소(Si)를 각각 처리하였다. 상기 NPK 화학비료는 N(46%)-90 kg/ha(남해화학(주) 제조), P2O5(20%)-45 kg/ha((주)풍농 제조) 및 KCl(60%) 40 kg/ha((주)풍농 제조)로 처리하였다.
2. 논 토양으로부터 메탄가스 발생량 측정
건조된 논 토양 40 g이 들어 있는 유리 바이알에 휴믹산(H), 리그닌(L), 리그닌과 철이 혼합된 복합체(LF), 휴믹산과 철이 혼합된 복합체(HF), 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체(CLF) 또는 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체(CHF)를 전체 토양 대비 1%(0.4 g) 수준으로 처리한 후 2 cm의 담수 조건으로 만들어 주었다. 이후 40℃의 암조건에서 인큐베이션 실험 후, 가스크로마토그래피(Gas chromatography; Shimadzu, GC-2010 plus, 일본) 기기를 이용하여 약 3주간 메탄가스 발생량을 측정하였다. 이때 상기 리그닌 또는 휴믹산과 철이 혼합된 복합체는 리그닌 또는 휴믹산 0.32 g과 철 이온(Fe3+) 0.08 g(리그닌 또는 휴믹산의 1/4 수준으로 처리)을 토양에 동시 처리하였다.
실시예 1. 토양에서 메탄 발생 저감 효과 분석
본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 1% 수준으로 토양에 처리한 후 20일간 메탄가스 총 배출량을 측정한 결과, NPK 처리군과 Si 처리군 보다 본 발명의 휴믹산(H), 리그닌(L), 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체(CHF), 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체(CLF), 휴믹산과 철이 혼합된 복합체(HF) 및 리그닌과 철이 혼합된 복합체(LF) 처리군에서 각각 메탄 발생량이 현저히 감소하였고, 특히 CHF 처리군에서 메탄 발생 저감 효과가 가장 우수함을 알 수 있었다(도 1). 이는 킬레이트 결합에 의해 철 이온과 휴믹산 또는 리그닌 성분들이 천천히 지속적으로 방출되도록 하여 완효성(slow release) 비료 효과를 나타내는 것으로 예상되었다.
또한, 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 0.1%, 0.05% 또는 0.03%로 토양에 처리한 후 20일간 메탄가스 총 배출량을 측정한 결과, 0.03% H 처리군, 0.1% HF 처리군, 0.05% HF 처리군 및 0.03% HF 처리군은 NPK 처리군과 유사한 메탄가스 배출량을 보였으나, 0.1% H 처리군, 0.05% H 처리군, 0.1% CHF 처리군, 0.05% CHF 처리군 및 0.03% CHF 처리군은 각각 NPK 처리군에 비해 메탄 발생량이 현저히 감소한 것을 확인하였다(도 2). 이를 통해, 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 낮은 농도로 토양에 처리하여도 메탄 발생 저감 효과가 지속될 수 있음을 확인하였고, 특히 휴믹산과 철이 킬레이트 결합된 복합체를 처리하였을 때 낮은 농도에서도 메탄 저감 효과가 우수함을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 토양 무게 대비 1% 수준(도 3)으로 토양에 처리하거나, 이보다 더 낮은 0.1%, 0.05% 또는 0.03% 수준(도 4)으로 토양에 처리한 후 처리일로부터 20일간 메탄가스 배출량 추이를 분석한 결과, 12~15일 사이에 메탄가스 배출량이 가장 많이 증가하였고, 특히 이 기간 동안에 NPK 처리군에서 메탄가스 배출량이 최대 수준으로 증가한 반면, 본 발명의 메탄가스 발생 저감용 조성물 처리군은 NPK 처리군에 비해 메탄가스 배출량이 현저히 감소한 것을 확인하였다.
최근 논 토양의 유기물 함량과 작물 수량을 증가시키고 토양 물리성과 미생물상을 향상시키기 위해 논 토양에 볏짚을 넣어주기도 한다. 볏짚을 넣어주면 용적밀도는 낮아지고 토양경도는 감소되어 이로 인해 토양 속 공기 비율이 증가하여 벼의 뿌리 생육을 촉진시킬 수 있고, 토양미생물의 종류와 분포 정도를 더욱 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 토양 내 유기물은 과도한 토양 산도의 변화를 막아주고 작물에게 공급되는 칼륨과 규산 함량도 높여줄 수 있기 때문에 논 농사 시 볏짚을 시용할 것을 권장하고 있다. 하지만, 담수 조건의 토양이 형성되면 토양 내 메탄 생성균이 볏집에 의해 증가된 유기물을 분해하여 오히려 메탄 발생량이 증가하게 된다.
따라서, 종래의 화학비료와 규산질 비료 또는 볏집을 사용하는 것보다 본 발명의 휴믹산, 리그닌, 휴믹산 또는 리그닌과 철이 혼합된 복합체, 휴믹산 또는 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체를 사용할 경우 논 토양 내 메탄가스 발생량을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 리그닌 또는 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 유효성분은 토양 총 중량 기준으로, 0.03~1 중량%로 첨가되는 것을 특징으로 하는 메탄가스 생성 억제용 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항의 메탄가스 발생 저감용 조성물을 식물, 식물의 종자 또는 식물 식재 토양에 처리하는 단계를 포함하는 메탄가스 발생을 저감하는 방법.
  5. 삭제
  6. 리그닌 또는 리그닌과 철이 킬레이트 결합된 복합체를 유효성분으로 함유하는 메탄가스 발생 저감용 토양 개량제.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012100541A (ja) 2010-11-05 2012-05-31 Nippon Steel Corp 製鋼スラグ粒及びこれを用いた水稲の収量を増加させ、かつ、メタンガスと亜酸化窒素ガスの発生を抑制する方法
CN105001873A (zh) 2014-04-18 2015-10-28 苏州中科慧盛生物科技有限公司 土壤改良材料及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140117991A (ko) * 2013-03-27 2014-10-08 경상대학교산학협력단 킬레이트화제를 유효성분으로 포함하는 메탄생성 억제용 조성물 및 이를 이용한 메탄 생성 억제 방법
KR102252207B1 (ko) * 2018-08-08 2021-05-14 경상국립대학교산학협력단 용해도가 증진된 크라프트 리그닌 또는 크라프트 리그닌의 펜톤 반응 산화물을 유효성분으로 함유하는 식물의 생장 촉진용 조성물 및 이의 용도
CN112839516A (zh) * 2018-10-09 2021-05-25 轨迹Ip有限责任公司 提高碳利用率和/或增强碳固存并且减少有害大气气体的材料和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012100541A (ja) 2010-11-05 2012-05-31 Nippon Steel Corp 製鋼スラグ粒及びこれを用いた水稲の収量を増加させ、かつ、メタンガスと亜酸化窒素ガスの発生を抑制する方法
CN105001873A (zh) 2014-04-18 2015-10-28 苏州中科慧盛生物科技有限公司 土壤改良材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hae Jin Jeong 등, One-Pot Transformation of Technical Lignins into Humic-Like Plant Stimulants through Fenton-Based Advanced Oxidation Accelerating Natural Fungus-Driven Humification, <ACS Omega>, (201*
Kimberley E. Miller 등, Methane suppression by iron and humic acids in soils of the Arctic Coastal Plain, <SOIL BIOLOGY & BIOCHEMISTRY>, (2015.02.13.), 83권, 페이지 176-183.*

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