KR20010087788A - 부패성 유기 폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재, 및 이를 이용한 작물재배방법 - Google Patents

부패성 유기 폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재, 및 이를 이용한 작물재배방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부패성 유기폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재, 및 이를 이용한 작물재배방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 토양에 존재하는 남조류인 아나베나(Anabaena sp.) 또는 노스톡(Nostoc sp.)과 광합성세균인 로도슈도모나스(Rhodopseudomonas sp.) 또는 로도스피릴룸(Rhodospirillum sp.)을 활성화시키는 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제공한다.
본 발명의 원핵생물 선택배양 작물재배방법에 의하면 실제의 넓은 경작지에서 원핵생물을 통한 작물의 재배를 대중화할 수 있으며, 토양에서 보다 저렴한 비용으로 원핵생물을 통한 작물의 재배가 가능하며, 환경오염의 원인물질을 원핵생물을 배양하는 원료로 사용함으로써 환경오염을 효과적으로 미연에 방지할 수 있으며, 원핵생물의 생장을 통하여 경작지 토양의 물리화학성을 개선하고, 작물에 양분을 지속적으로 공급하여 비료의 시비량을 줄이고, 작물 뿌리의 생장을 촉진하고, 작물의 에너지 대사의 효율을 높이고, 작물의 내병성 향상과 병충해를 감소시켜 작물의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

부패성 유기 폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재, 및 이를 이용한 작물재배방법{Medium material selectively culturing prokaryote comprising rotting organic waste and a method of cultivating crops using same}
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 부패성 유기 폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재, 및 이를 이용한 작물재배방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토양에 존재하는 남조류인 아나베나(Anabaena sp.) 또는 노스톡(Nostoc sp.)과 광합성세균인 로도슈도모나스(Rhodopseudodomonas sp.) 또는 로도스피릴룸(Rhodospirillum sp.)을 활성화시키는 원핵생물 선택배양 배지보전자재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 이용하여 토양유효미생물들의 최적공생관계를 유지 및 보존하게 하여 작물의 품질 및 생산성을 향상시키는 작물을 재배하는 방법및 재배한 작물에 관한 것이기도 하다.
[종래기술]
인류가 농사를 시작한 이후부터 현재까지 영농기술은 거의 변화가 없이 지금까지 지속되어 오고 있다. 1960년 이후 산업의 발달과 더불어 대규모 화학비료와 농약공장이 건설되면서 농민들은 상대적으로 쉽고 저렴한 비용이 드는 화학비료와 농약을 다량으로 사용하게 되고 정부에서도 다비에 의한 재배법을 장려하기에 이르러 마침내 우리의 토양은 각종 염류 집적, 농약 잔류, 토양 산성화, 토양 입단 파괴 등 그 물리화학적 성질이 극도로 악화되어 이제는 거의 고품질의 작물을 재배하기가 어려운 시점에 도달하였다.
이러한 열악화되어가고 있는 토양을 건강한 토질로 회복시키기 위하여 유기질비료를 다량으로 시비한다든지 혹은 농축 배양된 토양미생물을 시용하는 방법이 많이 시도되었다. 이러한 방법의 예로서 대한민국특허 제 2548호인 질소균 비료의 제조방법, 특허출원 제 1997-13533호인 하수슬러지 오니와 Fly ash를 이용한 비료 및 그 제조방법, 특허출원 제 1997-25148호인 신규한 바실러스속 세균 균주 및 그를 이용한 식물 성장촉진방법, 특허출원 제 1998-21106호인 혼합미생물-다공성광석의 복합분말, 특허출원 제 1998-24315호인 제지슬러지를 이용한 잔디 및 화훼용 유기비료의 제조방법과 그 유기비료 및 특허출원 제 1999-23238호인 비효성과 이화학성을 동시에 향상시키는 입상재배용 발효생성물질 배양토 및 이것의 제조방법이 있으며, 또한 특허출원 제 1997-32036호에는 수용성의 저분자 키틴·키토산 또는 키틴·키토산올리고당을 함유하는 토지개량제를 이용하여 토지를 개량하는 방법이 제시되어 있으나, 비옥한 토질로 회복되도록 하기 위해서는 많은 노력과 시간이 요구되며, 종속영양미생물에 의해 유기물이 분해되고 그 과정에서 생성되는 성분이나 무기화된 양분을 이용하는 분해형 농법으로는 계속적인 유기물의 투입과 같은 기술적인 한계가 여전히 존재하였다. 또한 특허출원 제 1995-024755호에는 폐기 유기물을 이용한 칼슘 비료의 제조방법이 개시되어 있으나, 단지 유기물의 이용과 칼슘 성분을 식물이 직접 흡수하는 것만 기재되어 있을 뿐이다.
또한 남조류를 토양에 접종하여 벼의 재배에 적용한 예들(Ghosh TK, Saha KC (1997). Effects of inoculation of cyanobacteria on nitrogen status and nutrition of rice (Oryza sativa L.) in an Entisol amended with chemical and organic sources of nitrogen. Biol Fertil Soils 24:123-128 , Gopalaswamy G, Raj SA, Ranganathan TB (1997). Biofertilizer application strategy to rice (Oryza sativa). Indian J Agron 42:68-73, Inderjit. Dakshini KMM (1997). Allelopathic effect of cyanobacterial inoculum on soil characteristics and cereal growth. Can J Bot 75:1267-1272)이 있으나 별다른 효과를 거두지 못하였다.
또한 남조류를 포함하는 미생물을 비료 또는 토양개량제로서 사용한 예로 일본 특개평4-108706호, 특개평5-194951호, 특개평6-16519호, 특개평6-80490호, 특개평 7-118636호, 및 특개평11-335191호 등이 있다. 이들은 남조류의 추출물을 사용하거나 또는 남조류를 질석, 생분해성을 갖는 고흡수성수지, 또는 소성버미큐리아트(vermiculite) 등의 보조물질과 혼합하여 토양에 투입하는 방법을 개시하고 있으나, 남조류를 포함하는 미생물을 토양에 직접 산포하는 방법을 사용함으로써 과도한 비용과 보조물질로 인한 또 다른 환경오염, 및 토착미생물에 의한 투입한 미생물의 생장장애로 인하여 실제 경작지에서는 적용이 극히 어려운 문제점이 있었다.
또한 특허출원 제 1996-033250호에는 방선균(Actinomyces), 근류균(Rhizobium) 및 광합성세균(photosynthetic bacteria)을 미생물의 다량 흡착을 가능하게 할 수 있는 다공성 물질에 흡착시킨 토지개량제과 그 제조방법에 대하여 기재하고 있으나 이 또한 미생물을 토지개량제에 포함시키게 됨으로써 토지개량제의 생산, 보관, 사용에 어려움이 따르고, 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 실제 경작지에서 보다 쉽게 적용이 가능하고, 보다 저렴한 비용으로 원핵생물을 이용한 작물의 재배를 대중화할 수 있으며, 환경오염의 원인물질인 가축분뇨, 오니슬러지, 동물성혈장, 음식물쓰레기 등의 유기폐기물과 비산회(flyash) 등을 원핵생물을 선택배양하는 원료로 사용함으로써 환경오염을 효과적으로 미연에 방지할 수 있는 원핵생물선택배양 배지보전자재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 토양 단립화(團粒化 : 큰 입단을 의미함)를 조성하고 토양의 집적된 염류를 생물학적으로 분해하고 유효화시켜 작물에 양분의 유효도를 높이고, 작물에 양분을 지속적으로 공급할 수 있어 비료의 시비량을 감소시키고, 토양 내의 이산화탄소의 양을 감소시키고 산소의 양을 증가시켜 작물 뿌리의 생장을 촉진할 수 있으며, 유기영양분을 유기태형태로 직접 흡수하게 하여 작물의 에너지 소모를최소화할 수 있으며, 작물의 내병성 향상 및 병충해를 감소시킬 수 있으며, 작물의 신선도의 유지 및 저장성을 향상시킬 수 있는 작물재배방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 작물 고유의 특성이 잘 나타나고, 칼슘 및 미네랄의 함량이 매우 높으며, 신선도가 오래 가고 저장성이 좋으며, 특히 과일의 경우에는 당도가 높고, 향이 좋은 작물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 생물계에 있어서 남조류(Blue green algae)와 광합성세균의 위치를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 부패성 유기폐기물과 생석회의 반응 후 생성물의 이화학적 변화를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기를 도시한 개략적인 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기의 개략적인 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 도 4의 분무수단(A)의 부분 상세도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 재배한 고추를 나타낸 사진이고,
도 8은 실험 2에 따라 본 발명에 따라 재배한 바이오농법과 종래의 농업인 유기농법 및 화학농법을 비교하기 위하여 작물을 정식한 하우스의 모습을 나타낸 사진이고,
도 9 내지 도 37은 실험 2에 따라 본 발명에 따라 재배한 바이오농법과 종래의 농업인 유기농법 및 화학농법으로 재배한 작물들을 비교한 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 혼합통 11 : 회전축
12 : 교반날개 14 : 게이트
20,21,22 : 호퍼 23 : 투입관
30 : 공기탱크 32 : 체크밸브
40 : 분무기 41 : 노즐
42 : 에어관
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 토양 속의 남조류인 아나베나(Anabaena sp.) 또는 노스톡(Nostoc sp.)과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 선택적으로 배양하는 (a) 가금류의 분뇨를 포함하는 부패성 유기폐기물 45 내지 85 중량%, (b) 생석회 5 내지 35 중량%, (c) 고토석회 1 내지 10 중량%, 및 (d) 제올라이트 5 내지 10 중량%를 혼합반응시킨 후 건조하여 제조한 원핵생물선택배양 배지보전자재를 제공한다.
또한 본 발명은 토양 속의 미생물 중에서 남조류와 광합성세균을 선택적으로 배양하여 토양근권에는 남조류인 아나베나 또는 노스톡을 우점종으로 만들고, 심권에는 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점종으로 만들어 작물을 재배하는 것을 특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방법에 의하여 재배된 작물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자는 유효미생물을 통한 작물의 재배방법에 있어서, 미생물을 직접경작지에 투입하였을 때 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 수많은 연구를 하였으며, 그 중 환경오염의 원인물질인 부패성 유기 폐기물을 사용하여 남조류와 광합성세균을 선택배양시키는 자재를 만들고, 경작지에 이미 존재하고 있는 남조류와 광합성세균 등 원핵생물을 선택적으로 배양하여 토양근권에는 남조류, 특히 아나베나 또는 노스톡을 우점종으로 배양하고, 토양심권에는 광합성세균, 특히 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점종으로 만들어 작물을 재배할 경우 매우 효과적임을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
토양 속에는 수많은 종류의 미생물들이 존재하나 본 발명의 부패성 유기 폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재는 특히 남조류와 광합성세균의 활성을 촉진시키는 작용을 한다.
남조류(Blue green algae, 사이아노박테리아(Cyanobacteria)라고도 한다)와 광합성세균(photosynthetic bacteria)은 도 1에서 나타나는 바와 같이 하등원생식물로서, 유기물이 존재하지 않는 곳에서도 수분과 광 조건만 갖추어지면 태양광선을 이용하면서 독립 영양적으로 생장한다.
남조류인 아나베나 및 노스톡과 광합성세균인 로도슈도모나스 및 로도스피릴룸은 단백질, 미네랄성분, 비타민, 카로티노이드(carotenoid), 염록소, 지방 등 유용한 물질로 이루어져 있으며, 독립적으로 광합성을 하여 생장하며, 또한 공중질소 고정작용도 한다.
또한 아나베나, 노스톡, 로도슈도모나스 및 로도스피릴룸은 환경변화에 적응하는 정도가 매우 뛰어나 불리한 여건에서도 습기가 유지되고, 광합성 활동에 필요한 광선만 들어오면 그 지점을 찾아 생장하면서 군체를 형성한다.
아나베나, 노스톡은 주로 토양표층 바로 위나 아래에 밀집, 상층부에 침투하여 들어오는 일광을 이용, 광합성 기능을 발휘하지만, 깊이 50 내지 100 cm의 지하 심층에서도 발견되기도 한다.
광합성세균은 통상 녹색 유황세균, 홍색 유황세균, 및 홍색 비유황세균으로 구분하나, 본 발명에서는 토양심권에 상기 광합성세균 중 특히 홍색 비유황세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점종으로 선택배양한다. 상기 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸은 남조류와 대등한 pH 및 미네랄 조건에서 생장하며, 혐기성 조건에서 생장을 하는 특징이 있다.
토양 속의 남조류인 아나베나 또는 노스톡과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 선택적으로 배양하기 위하여 본 발명은 (a) 가금류의 분뇨를 포함하는 부패성 유기폐기물 45 내지 85 중량%, (b) 생석회 5 내지 35 중량%, (c) 고토석회 1 내지 10 중량%, 및 (d) 제올라이트 5 내지 10 중량%를 혼합반응시킨 후 건조하여 제조한 원핵생물선택배양 배지보전자재를 제공한다.
상기 (a) 가금류의 분뇨를 포함하는 부패성 유기폐기물은 원핵생물이 생장하는데 필요한 양분을 제공한다. 상기 부패성 유기폐기물은 생석회와의 반응 및 건조공정을 고려하여 수분을 60 내지 70 중량% 함유하는 것이 바람직하다. 또한 원핵생물선택배양 배지보전자재에 45 내지 85 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하기로는 65 내지 80 중량%인 것이 좋다. 상기 가금류의 분뇨로는 미량원소들을 많이 함유하고 있으며, 구입이 편리한 계분이 가장 좋다.
가금류의 분뇨와 함께 혼합사용될 수 있는 부패성 유기폐기물로는 슬러지오니, 가축분, 인분, 동물성 혈장, 음식물 쓰레기 등이 있다. 상기 가축분으로는 돈분, 견분 또는 각종 사육동물들의 배설물들이 사용 가능하다. 상기 오니슬러지는 통상적인 폐수처리장에서 발생하는 오니슬러지가 사용되며, 상기 동물성혈장은 동물의 피를 의미하는 것으로 도축장에서 쉽게 구할 수 있다. 상기 음식물쓰레기는 식당에서 버려지는 잔밥이나 버려지는 생선들을 잘게 분쇄한 후 사용한다. 상기 부패성 유기폐기물에서 가금류의 분뇨는 50 중량% 이상을 포함하는 것이 좋으며, 가장 바람직하기로는 계분 : 슬러지오니가 1-2 : 1로 혼합되어 있는 것이 좋다.
상기 부패성 유기폐기물은 종래 수질오염 및 악취의 원인물질이나 본 발명에서는 원핵생물의 생장에 사용되는 유용한 원료로 거듭나게 됨으로써 본 발명은 환경오염을 방지하는데도 커다란 도움이 된다.
또한 상기 (b) 생석회(CaO)는 원핵생물 선택배양 배지보전자재에 5 내지 35 중량%가 포함되는 것이 바람직하며, 고 활성도의 생석회를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 원핵생물 선택배양 배지보전자재는 수분을 함유한 부패성 유기폐기물과 고 활성도의 생석회가 혼합되며, 혼합시 120 내지 200 ℃의 발열반응이 일어나므로 부패성 유기폐기물 내에 존재하는 기생충 및 병원균은 대부분 멸균되고, CaO와 유기물이 반응하여 유기화합물이 생성된다.
또한 상기 고토석회는 남조류와 광합성세균의 구성물질인 엽록소의 합성에 필요한 마그네슘을 주입하기 위하여 사용되며, 원핵생물 선택배양 배지보전자재의 칼슘 : 마그네슘의 비율이 2.5 내지 3.5 : 1 이 되도록 조절한다. 상기 고토석회는 원핵생물선택배양 배지보전자재의 1 내지 10 중량%인 것이 좋다.
또한 상기 원핵생물선택배양 배지보전자재는 제올라이트를 5 내지 10 중량% 포함한다. 본 발명의 원핵생물 선택배양 배지보전자재에서 상기 제올라이트는 제품의 안정화와 보전성을 높여주고 각종 미량원소를 보충하는 역할을 한다. 또한 제올라이트는 원핵생물이 합성하는 생리물질, 유기물질과 미량원소가 결합된 킬레이트, 피롤 또는 빌리루빈과 같은 유용한 물질이 소실되는 것을 방지하고, 미생물상을 개선하는 역할을 한다.
또한 본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재는 분탄을 더욱 포함할 수 있다. 상기 분탄은 수피탄 또는 톱밥탄으로서 80 내지 200 메쉬(mesh)가 바람직하며, 수피 또는 톱밥을 300 내지 700 ℃에서 탄화시켜 제조한다. 분탄을 포함할 경우 상기 분탄의 양은 은 0.1 내지 5 중량%가 바람직하다. 분탄은 알칼리성(pH가 8 내지 10)과 다공성의 특성으로, 본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재에 포함시켜 토양에 시비할 경우 종속형 미생물들은 분탄속에서 생존하지 못하고, 남조류와 광합성세균만이 생존하여 남조류와 광합성세균의 서식공간 확보에 도움을 주고, 남조류와 광합성세균의 우점화를 더욱 촉진시킬 수 있게 한다.
또한 본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재는 미량원소의 균형을 위하여 비산회(flyash) 또는 해저니를 더욱 포함할 수 있다. 비산회와 해저니는 남조류와 광합성세균의 생장에 유용한 아연, 알루미늄, 철, 망간 등을 골고루 함유하고 있다. 비산회 또는 해저니를 포함할 경우 그 양은 원핵생물선택배양 배지보전자재의 0.1 내지 5 중량%가 바람직하다. 보다 바람직하기로는 다른 성분들과 고른 혼합이잘 되는 비산회를 사용하는 좋다.
본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재는 상기에 기재한 (a) 가금류의 분뇨를 포함하는 부패성 유기폐기물 45 내지 85 중량%, (b) 생석회 5 내지 35 중량%, (c) 고토석회 1 내지 10 중량%, 및 (d) 제올라이트 5 내지 10 중량%를 혼합반응시킨 후 건조하여 제조하는 바, 상기 혼합반응은 반응물 전체가 골고루 섞이면서 이루어져야 하고, 반응시간은 4 내지 7분 동안 이루어지는 것이 바람직하다.
적절한 반응이 이루어질 경우 하기 식 1과 같은 반응이 일어나 도 2에 나타나는 바와 같이 유기물질에 중탄산칼륨과 탄산칼륨이 피복된 반응물이 생성된다. 혼합반응 초기에 생석회는 유기물질과 각종 미네랄을 포획하며 수산화칼슘을 거쳐 유기물질과 각종 미네랄을 둘러싸는 형태의 중탄산칼슘 피막을 형성한다. 이 중탄산칼슘 피막의 겉피막 일부가 다시 이산화탄소와 반응하면서 탄산칼슘의 피막이 형성된다. 상기에서 반응시간이 너무 짧거나 유기물질과 생석회의 혼합비가 맞지 않을 경우는 도 2에 기재된 반응물이 아닌 불완전한 물질이 생성되고, 건조가 잘 되지 않으며, 반응시간이 너무 길면 유기물질과 생석회가 과잉 반응하게 되어 석고화가 되므로 토양에 시비시 해리가 잘 되지 않아 토양의 양분 밸런스와 원핵생물의 증식에 장해를 준다.
[식 1]
Organic matters + CaO + H2O → Organic matters with OH-+ Ca(OH)2
Ca(OH)2+ 2CO2→ Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2+ CO2→ CaCO3+ H2O + CO2
배합의 순서는 본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재의 원료 중 생석회를 제외한 나머지 성분들을 먼저 혼합한 후 생석회를 혼합반응 시키는 것이 바람직하다. 한번에 모든 성분들을 혼합반응시키거나 부패성 유기패기물과 생석회를 먼저 혼합한 후 나머지 성분들을 혼합할 경우 원료 성분들의 고른 혼합반응이 이루어지지 않으며, 건조기간도 길어지는 문제점이 있다.
바람직하게는 상기 원료성분들의 고른 혼합반응과 적절한 반응의 조절을 위하여 각 원료성분의 교반이 이루어지는 교반부와, 교반부로 산소를 취입시키기 위한 산소투입부, 교반통 상부에 연결되어 부패성 유기폐기물, 고토석회, 제올라이트, 및 생석회를 교반통 내로 투입하기 위한 각 호퍼, 교반통으로 투입되는 생석회를 교반통 전면에 흩뿌리기 위한 분무수단을 포함하는 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 4는 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기의 개략적인 단면도이고, 도 5는 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기의 분무수단인 도 4의 A부분에 대한 부분 상세도이다.
상기한 도면에 의하면, 상기 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기는 원통형태의 교반통(10)과, 교반통(10)의 중심을 관통하여 설치되는 회전축(11), 교반통(10) 내부에서 회전축(11)의 외주면을 따라 일정각도로 부착설치되고 회전축(11)의 길이방향으로 배열되는 교반날개(12), 교반통(10) 일측 선단으로 돌출된 회전축(11)에 연결되어 회전축(11)을 회전시키기 위한 구동모터(13), 교반통(10) 일측에 설치되어 교반통(10) 내부로 산소를 취입시키기 위한 산소투입부, 교반통(10) 상부에 설치되어 투입관을 통해 교반통(10) 내로 부패성 유기폐기물, 제올라이트, 고토석회 및 생석회를 투입하기 위한 각 호퍼(20,21,22), 생석회용 호퍼(22)의 투입관(23)에 설치되어 교반통(10) 내부 전면에 생석회를 흩뿌리기 위한 분무수단(A)을 포함하여 이루어진다.
여기서 생석회용을 제외한 나머지 호퍼(20, 21)는 부패성 유기폐기물과 다른 혼합물인 제올라이트와 고토석회를 각각 담을 수 있도록 별도로 마련할 수 있고, 하나의 호퍼만을 설치하여 미리 섞어놓은 부패성 유기폐기물, 제올라이트 및 고토석회 혼합물을 담을 수 있다.
또한, 상기 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기의 교반통(10)은 화학반응시 내부에서 발생되는 가스를 배출시키기 위해 일측면에 안전밸브가 설치될 수 있고, 반응 상태를 확인하기 위한 압력계, 온도계 등이 부설될 수 있고, 일측 저면에는 교반된 내용물을 배출시키기 위한 배출용 게이트(14)가 설치된다.
상기 교반날개(12)는 180도 각도로 배열되어 회전축(11)을 따라 연속적으로 설치된다. 여기서 교반날개(12)의 설치각도는 180도에 한정되지 않으며, 90도 또는 120도나 그밖에 교반기능을 수행할 수 있는 어떠한 각도도 무방하다.
또한, 교반날개(12)는 교반통(10)의 중심부와 내주면쪽을 고르게 교반시킬 수 있도록 일측 교반날개는 교반통 내측선단까지 연장되고 반대쪽 교반날개는 상대적으로 길이가 짧아 중앙부를 교반시킬 수 있는 구조로 되어 있으며, 회전축(11) 중심을 기준으로 상호 대칭되게 배열설치된다.
또한, 교반날개(12)의 끝단은 소정각도로 절곡된 구조로 되어 교반력을 증대시킬 수 있도록 되어 있다.
상기 산소투입부는 교반통(10) 일측에 부착설치되는 공기탱크(30), 공기탱크(30)로 연결되는 공급호스(31)를 통해 공기를 주입하기 위한 펌프(도시되지 않음) 및, 공기탱크(30)와 교반통(10) 사이에 설치되어 공기탱크(30) 내의 공기를 교반통(10)쪽으로 투입시키기 위한 체크밸브(32)를 포함하여 이루어진다.
따라서 공기탱크(30)로 주입된 공기의 압력이 교반통(10) 내의 압력을 초과하면 체크밸브(32)를 통해 공기가 교반통(10) 내로 투입되어 교반의 효율을 높이게 된다.
체크밸브(32)는 공기탱크(30)에서 교반통(10)쪽으로만 개방작동되므로, 교반통(10) 내의 가스가 공기탱크(30)로 유입되는 것은 차단된다.
한편, 상기 분무수단(A)은 생석회를 다른 반응원료인 부패성 유기폐기물, 제올라이트 및 고토석회 등과 고르게 혼합반응하도록 뿌려주기 위한 것으로, 생석회 호퍼(22)와 교반통(10)을 연결하는 투입관(23) 하단에 연결설치되어 교반통(10) 내측 중앙 상부에 위치하는 반원형 분무기(40), 분무기(40)의 곡면을 따라 형성되는 생석회 분무노즐(41), 투입관(23) 내부를 통해 분무기(40)로 설치되어 압축공기를주입하기 위한 에어관(42) 및, 에어관(42)으로 압축공기를 공급하기 위한 펌프(도시되지 않음)를 포함한다.
따라서 압축공기에 의해 생석회는 각 노즐(41)을 통해 분무됨으로서 교반통(10) 전면에 걸쳐 고르게 흩뿌려지게 되는 것이다.
상기 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
부패성 유기 폐기물과 제올라이트, 고토석회의 혼합물은 호퍼(20,21)를 통해 교반통(10) 내로 투입되고 회전하는 교반날개(12)에 의해 섞이게 된다. 분탄, 비산회 또는 해저니를 포함시켜 원핵생물선택배양 배지보전자재를 제조할 경우 분탄, 비산회 또는 해저니는 이 단계에서 같이 혼합된다.
즉, 구동모터(13)가 회전하게 되면 기어로 연결된 회전축(11)이 일정속도로 회전하게 되고, 회전축에 설치된 교반날개(12)가 교반통(10) 내에서 회전하면서 투입된 부패성 유기폐기물과 제올라이트, 고토석회의 혼합물을 교반시키게 되는 것이다.
이때, 각 펌프가 작동되어 공기탱크(30)와 분무기(40)로 압축공기를 공급하게 된다.
에어관(42)을 통해 분무기(40)로 공급되는 압축공기는 분무기(40)에 형성된 각 노즐(41)을 통해 생석회를 일정압력으로 분사시키게 된다.
여기서 분무기(40)에 형성되는 노즐(41)은 180도 범위내에서 각각 다른 방향을 향하고 있으므로 생석회는 노즐을 통해 각각의 방향으로 분무되어 교반통(10)전면에 걸쳐 고르게 뿌려질 수 있는 것이다.
따라서 교반통(10) 전체에 생석회가 고르게 뿌려짐으로서 교반되는 전체 반응물에 고른 화학반응이 이루어지게 된다.
한편, 공급호스(31)를 통해 공기탱크(30)로 공급된 공기는 공기탱크(30) 내에 일정압력으로 채워지게 되고 체크밸브(32)를 통해 교반이 이루어지는 교반통(10) 내로 주입되게 된다.
교반통(10) 내로 공기가 투입됨으로서 공기 중에 포함된 산소에 의해 화학반응이 더욱 촉진되는 효과를 얻게 된다.
이와 같이 생석회 투입에 의한 화학반응 후 건조공정을 거쳐 최종 원핵생물선택배양 배지보전자재가 완성된다. 건조는 자재의 성분이 변화하지 않도록 자연건조를 시키는 것이 바람직하며, 수분함량은 운반 및 포장을 고려하여 35 중량% 이하인 것이 좋다.
본 발명의 상기 원핵생물선택배양 배지보전자재의 pH는 남조류와 작물이 선호하는 pH를 고려하여 10 내지 12인 것이 바람직하다.
기존의 미생물을 이용한 작물재배방법 또는 토양개량법은 유효미생물의 직접산포에만 관심을 가져 왔으나, 이런 방법은 많은 양의 유효미생물을 투입하여도 강한 토착미생물의 저항과 경쟁관계에 의하여 유효미생물들이 정착하지 못하고 사멸하게 되는 등 실제 경작지에서는 많은 비용을 투입하고도 실효성이 없었다. 그러나 본 발명은 미생물을 토양에 산포하는 것이 아니라 경작지에 움추리고 있는 합성형 토착미생물인 아나베나, 노스톡, 로도슈도모나스, 및 로도스피릴룸과 같은 원핵생물이 활성화 될 수 있도록 원핵생물선택배양 배지보전자재를 토양에 시비하여 토양의 물리성과 화학성을 교정해주고 영양원을 축적하여 토양의 미생물상을 남조류와 광합성세균으로 우점된 상태를 만든다.
또한 본 발명은 토양 속의 미생물 중에서 남조류인 아나베나 또는 노소톡과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 선택적으로 배양하여 토양근권에는 남조류인 아나베나 또는 노스톡을 우점종으로 만들고, 심권에는 광합성 세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점종으로 만들어 작물을 재배하는 것을 특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법을 제공하는 바, 바람직하게는 본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재를 경작지 토양에 시비하여 남조류인 아나베나와 노스톡과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점시키는 것이 좋다.
남조류인 아나베나 또는 노스톡과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸은 호기와 혐기의 성향을 제외하고는 대등한 생장조건을 갖는 관계로 본 발명의 원핵생물선택배양 배지보전자재의 시비를 통하여 남조류인 아나베나 또는 노스톡은 토양근권의 호기조건 하에서 광합성세균중의 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸은 토양심권의 혐기조건 하에서 동시에 우점시킬 수 있으며, 토양속 유기물의 산화와 분해의 작용이 억제되고, 상기 원핵생물에 의하여 합성과 환원이 유도되어 작물재배를 위하여 이상적인 합성형 토양이 될 수 있다.
경작지 토양이 남조류만으로 우점되어 주종을 이룬 경우에는 남조류가 재배환경에 매우 민감한 반응을 보여 상태가 조금만 나빠져도, 예를 들면 기온의 급락등, 다른 유해미생물들에 의하여 토양의 미생물체계가 바뀌어지는 문제점이 있으나, 토양근권에는 아나베나 또는 노스톡이 주종을 이루고, 심권에는 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸이 우점된 토양은 재배환경에 일시적으로 문제가 생겨도 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸이 분비하는 물질에 의하여 아나베나나 노스톡이 생육이 촉진되어 토양근권에 아나베나 또는 노스톡이 곧바로 다시 우점되는 장점이 있다. 특히 사계절이 뚜렷하여 겨울철에 경작지 토양의 온도가 내려가는 우리 나라에 있어서는 남조류가 20 ℃ 이하에서는 거의 생장이 멈추는 바, 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸이 경작지 토양의 미생물환경을 안정화시키고, 이듬해 작물의 재배시 다시 토양근권의 아나베나나 노스톡의 우점화을 위한 토대를 만들어주는 보완작용을 하게 된다. 또한 로도슈도모나스와 로도스피릴룸은 토양 속의 유화수소나 유독성 아민의 제거 등 오염물질의 정화능력이 뛰어나며, 광합성세균의 분비물은 작물의 화과(花果)형성과 과실비대에 상승효과를 준다.
상기에서 작물이라 함은 과수, 채소 및 곡물을 포함하는 것으로서, 인간이 목적의식을 가지고 재배하는 식물이면 상기 작물에 포함된다 할 것이다. 상기 작물에 약초, 잔디 등도 포함됨은 물론이다.
본 발명의 부패성 유기폐기물을 포함하는 원핵생물선택배양 배지보전자재는 토양 원핵생물, 특히 아나베나 또는 노스톡, 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 증식시켜 토양을 합성형 토양으로 만들게 한다. 본 발명의 부패성 유기폐기물을 포함하는 원핵생물선택배양 배지보전자재에 의하여 합성형 토양으로 변화된 경작지는 종속영양미생물이 우점화된 분해형 토양에서는 볼 수 없는 강력한킬레이트(chelate) 작용에 의하여 칼슘과 미네랄 함량이 높은 기능성 농작물이 생산된다.
본 발명의 남조류 선택배양 작물재배방법은 논(畓)토양의 경우 아나베나 또는 노스톡을 표토로부터 10 내지 15 cm까지 우점시키고, 그 아래의 토양에는 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점시키는 것이 좋다. 또한 밭(田)토양에 있어서는 아나베나 또는 노스톡을 표토로부터 2 내지 5 cm까지 우점시키고, 그 아래의 토양에는 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 우점시키는 것이 좋다. 더욱 바람직하기로는 밭토양을 주기적으로 건습이 반복되도록 하여 방선균들의 생장을 조절함으로써 토양이 정균력을 갖게 하여 병충해를 감소시키는 것이 좋다.
작물의 재배시 원핵생물 선택배양 배지보전자재의 사용량은 작물에 따라 적절히 조절하여 시비한다. 벼농사에서는 총 2회, 10 a당 1회당에 60 내지 100 kg 씩 추비로 시비하는 것이 바람직하며, 밭에는 기비로 10 a당 200 내지 300 kg이 바람직하다. 보다 바람직하기로는 채소는 로타리작업 후 평당 1 kg 씩 시비하며, 화훼는 평당 1 kg 씩 시비 후 충분히 수분을 공급해 주는 것이 좋으며, 잔디의 경우는 연 2회 초봄과 늦가을에 각각 평당 1kg 씩 시비하는 것이 좋으며, 과수는 연 2회 싹틀무렵과 수확 후 각각 평당 1 kg 씩 시비하는 것이 좋다.
또한 원핵생물 선택배양 배지보전자재의 시비 전에 시비하고자 하는 토양의 pH를 7.0 내지 7.5로 교정하는 것이 바람직하며, 산성도가 강한 사질토의 밭에는 좀 더 많은 양의 원핵생물선택배양 배지보전자재를 시비하는 것이 좋다. 본 발명의 부패성 유기폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 사용할 때 미숙된 퇴비를 혼용하는 것은 작물생육 초기에 가스장애를 받을 위험이 있어 혼용하지 않는 것이 좋다.
또한 남조류인 아나베나 또는 노스톡과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸은 유효수분의 공급이 증가하면 빠른 속도로 발육이 촉진되지만, 반대로 수분공급량이 불충분하여 토양표층에 극심한 수분 변동이 일어나면 미생물의 대사가 혼란하게 된다. 특히 남조류는 빠른 속도로 감소한다. 따라서 본 발명의 부패성 유기폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 시비하여 작물을 재배하는 경우에는 가능한 한 과습상태(토양수분 함량 40 % 이상)로 토양을 유지시켜 주는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 원핵생물 선택배양 작물재배방법은 화학반응에 의한 탄산칼슘이 피복된 상태의 유기 화합물을 토양에 환원함으로 급격한 분해로 인한 악취발생, 가스 장애 등이 발생하지 않고, 아나베나, 노스톡, 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸에 의한 지속적인 유기물 공급이 이루어짐으로써 작물생육 후반까지 비효성을 띠생물의 증식에 의하여 염류집적 토양의 성분들을 킬레이트화시킴으로써 토양의 다른 성분과의 직접적인 반응이 일어나지 않게 함으로 염류집적장해를 억제시키면서 집적 염기류를 영양원으로 작물에 흡수하게 한다.
또한 본 발명은 원핵생물선택배양 작물재배방법에 의하여 재배한 작물을 제공하는 바, 상기 작물은 남조류와 광합성 세균에 의하여 지속적인 영양공급을 충분히 받기 때문에 작물 고유의 특성이 매우 향상되는 특성이 있다. 특히 본 발명에의하여 재배된 작물은 고칼슘, 고미네랄 성분을 함유한다. 예를 들면 본 발명의 작물이 벼인 경우에는 벼알이 크고, 상기 벼로 도정한 쌀로 지은 밥은 미질이 기존의 쌀로 지은 밥에 비하여 현저히 좋고 윤기가 나고 감미가 높으며, 상기 작물이 과일인 경우에는 상기 과수에서 생산된 과일의 당도, 향, 맛 및 과일의 크기가 크게 향상되어 상품의 질을 높일 수 있으며, 채소인 경우 육질이 부드럽고, 아삭아삭한 촉감을 가지며, 크기와 향, 색상 및 신선도 유지 면에서 월등히 향상되어 상품의 질을 높일 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
원핵생물선택배양 배지보전자재반응기를 이용하여 부패성 유기폐기물로서 수분함유량 65 중량%인 계분 800 kg, 고토석회 50 kg, 및 제올라이트 70 kg을 혼합한 후 생석회 200 kg을 혼합시켜 5분간 반응시킨 후 건조하여 수분함량 30 중량%의 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 슬러지오니 250 kg을 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 원료성분으로 분탄 20 kg을 더욱포함시켜 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 비산회(flyash) 30 kg를 더욱 포함시켜 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 돈분 250 kg을 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 인분 250 kg을 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 돼지혈장 20 kg을 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 8]
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 잘게 분쇄한 생선 50 kg을 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 9]
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 잔밥 100 kg을 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[실시예 10]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되 부패성 유기폐기물로서 계분 500 kg과 슬러지오니 250 kg, 분탄 20 kg, 및 비산회(flyash) 30 kg를 사용하여 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 제조하였다.
[비교예 1]
원핵생물선택배양 배지보전자재반응기에서 계분 500 kg과 생석회 200 kg을 5분간 혼합반응시킨 후 건조하여 함수율 30중량%의 자재를 제조하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하되 반응시간을 20시간으로 하여 자재를 제조하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하되 계분 대신에 돈분 800 kg을 사용하여 자재를 제조하였다.
[실험 1] 원핵생물의 선택배양
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 자재를 전국 각지 4군데의 경작지에 수집한 토양에 산포하여 원핵생물의 선택배양의 정도를 살펴보았다. 수집한 경작지의 구체적인 위치는 하기 하는 바와 같다.
- 경작지 1 : 충정남도 천안시 목천면 운전리 33-187번지
- 경작지 2 : 전라남도 나주시 송원동 121번지
- 경작지 3 : 강원도 평창군 도암면 횡계1리 316번지
- 경작지 4 : 경기도 여주군 강천면 이호리 477-7번지
상기 수집한 토양을 가로×세로×높이를 30cm×30cm×40cm인 포트에 30 cm 높이까지 채운 후 상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 자재를 100 g씩 토양에 시비하였으며, 수시로 물을 주어 토양의 수분을 40 중량% 이상으로 하였다. 또한 비교실험으로 아무것도 시비하지 않고 수분공급도 하지 않은 경우를 공실험-1(blank test-1), 아무것도 시비하지 않고 수분만 관리한 것을 공실험-2(blank test-2)로 하였다. 각각의 포트에 대하여 시비 후 1달간 토양의 상태를 관찰하였다.
관찰결과 전체 원핵생물을 포함한 미생물을 정량적으로 살펴볼 때 공실험-1의 경우 미생물개체의 수가 약간 줄었으며, 공실험-2의 경우는 초기와 같은 수준이었다. 본 발명의 실시예 1 내지 10의 자재를 사용한 경우는 투입직후부터 미생물개체의 수가 폭발적으로 증가하였으며, 증가속도는 실시예 10 〉실시예 3 〉실시예 4 의 자재를 사용한 순으로 특히 높았으며, 실시예 1 내지 2 및 실시예 5 내지 9의 경우는 대등한 속도를 보여 주었다.
이에 반하여 비교예 1과 비교예 3의 경우 대등한 미생물개체 증가속도를 보였으나, 실시예 1에 비하여 현저히 떨어지는 수준이었다. 비교예 2의 경우는 초기에는 거의 미생물개체가 증가하지 않다가 2주가 지난 후부터 미생물개체가 증가하였으나 비교예 1에 미치지 못하였다.
실시예 1 내지 10의 자재를 사용한 경우 투입직후부터 광합성세균이 폭발적으로 증가하였으며, 7 내지 9일경(실시예 10의 경우 7일, 실시예 5 내지 9의 경우9일)부터 토양 표토로부터 2 내지 5 cm 까지는 아나베나와 노스톡이 주종인 남조류가 우점되었고, 이하의 토양에서는 광합성 세균인 로도슈도모나스와 로도스피릴룸이 우점되었다.
[실시예 11] 벼의 재배
벼는 목표로 한 견수(20 내지 22)가 확보된 때에 상기 실시예 1에서 제조한 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 10a당 100 kg을 시비하였다. 시비 후 낙수를 시키지 않고 심수 상태로 유지하였으며, 이 때 담수의 pH를 7.5 정도로 조정하였다. 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 시비 직후에는 광합성세균이 크게 번식하였고, 10일 정도 경과하여 적색의 남조류가 발생이 시작되고 1달 정도 후에는 녹색으로 변해 있었다. 이때의 토양미생물은 표토로부터 12 cm까지는 아나베나와 노스톡이 우점되고, 그 이하의 토양에서는 광합성 세균인 로도슈도모나스와 로도스피릴룸이 우점되었으며, 유산생성균이 많이 포함되어 있었다.
벼는 약산성 토양에서 잘 자라는 호산성작물이지만 생육 중, 후기에는 약알칼리성 환경에서 더 잘 자란다. 목표로 한 견수 20 내지 22본 정도가 분얼확보되는 시점에 원핵생물 선택배양 배지보전자재를 살포하면 벼의 분얼이 중지된다. 분얼 발생이 억제된 후 기분얼된 유용견수는 차츰 농록색을 띄면서 엽륙이 비대해지고 견고해졌다. 일반 농법에서는 등숙기에 하엽고사가 많이 발생하는데 본 발명의 재배방법을 이용한 농법에서는 하엽고사가 극소 발생에 불과하였다. 그리고 벼의 뿌리를 살펴보면 굵은 흰뿌리가 많이 강하게 뻗어 있는 것을 볼 수 있었다. 이것은 남조류와 광합성세균에 의한 산소공급량이 증가하여 뿌리 생육에 도움을 주기때문이다. 지상목은 점점 농록색을 띄면서 중기, 출수기, 및 등숙기 동안 벼의 생육력이 강하기 때문에 태풍과 강우에 의한 도복(벼 쓰러짐 현상)이 매우 드물었다. 또한 주견을 손으로 잡아 보면 딱딱하면서도 억세고 강한 것을 느낄 수 있었다.
본 발명에 의하여 재배된 벼의 수확량 10 a를 기준으로 640 kg이었으며, 본 발명에 의하여 재배된 쌀은 일반미보다 쌀알이 크고 윤기가 났으며, 상기 쌀로 밥을 지워을 때 밥이 찰지고 감미가 높았다.
[실시예 11] 오이 재배
경작 하우스의 면적은 10 a인 300평에 상기 실시예 2에서 제조된 원핵생물선택배양 배지보전자재는 300 kg을 시비하고 멀칭하고, 토양수분함량이 50중량% 정도의 다습상태로 유지하였다. 원핵생물 선택배양 배지보전자재 시비후 20일 지난 시점에 실생목을 정식하였다. 이때 토양미생물은 표토로부터 3 cm까지는 남조류인 아나베나와 노스톡이 우점되고, 그 이하의 토양에서는 광합성 세균인 로도슈도모나스와 로도스피릴룸이 우점되었다.
묘는 4일경에 착근하였고, 생육상태가 양호해지면서 초세가 강하게 성장하였다. 또한 병충해 방제를 위하여 일주일에 2번 정도 목초액와 키토산을 혼합 엽면 살포하였다. 정식 40일부터를 시작 약 4개월 간 2만 kg 정도 수확하였다. 생육상태가 양호하여 낙과율은 0.1 %에도 미치지 않았다. 생산된 오이의 육질이 부드러우면서도 아삭아삭한 촉감이 오이의 독특한 향과 맛이 있었다. 특히 통상적으로 재배한 오이와는 달이 본 발명에 의하여 재배된 오이는 끝부분도 쓴맛이 나지 않았다. 생장기간 동안 생리장해는 일체 발생하지 않았다.
[실시예 12] 토마토 재배
정식 2주 전에 기비로서 10 a에 실시예 10에서 제조한 원핵생물선택배양 배지보전자재 200 kg을 시비한 후 충분히 관수를 하였다. 멀칭 후 구멍을 뚫어 3월 15일에 정식을 하였다.
이때 토양미생물은 표토로부터 3 cm까지는 남조류인 아나베나와 노스톡이 우점되고, 그 이하의 토양에서는 광합성세균인 로도슈도모나스와 로도스피릴룸이 우점되었으며, 방선균이 많이 포함되어 있었다. 수확은 5월부터 8월 중순까지하였으며 4단까지는 무적과를 길렀는데도 대과가 균일하게 착과되었다. 엽색은 일반관행농법에 의하여 재배된 것보다 훨씬 녹색이 짙었으며 특히 수확기에 색이 현저하게 짙어졌다.
본 실시예에서 재배한 토마토는 당도가 거의 9에 가까워 단맛뿐만 아니라 토마토 특유의 독특한 향미를 갖고 있었으며, 토마토의 크기가 크고 과육 비대가 뛰어났다. 물에 담그면 거의 갈아 앉았다. 공동과가 발생하지 않는다는 입증이다. 그리고 완숙된 적과를 수확하였는데 수화 후 5 내지 6일이 경과해도 신선도가 유지되었다.
[실시예 13] 고추 재배
경작 하우스의 면적은 10 a인 300평에 상기 실시예 1에서 제조된 원핵생물선택배양 배지보전자재는 250 kg을 시비하고 멀칭하고, 토양수분함량이 40중량% 정도의 다습상태로 유지하였다. 원핵생물 선택배양 배지보전자재 시비후 20일 지난 시점에 실생목을 정식하였다. 이때 토양미생물은 표토로부터 3.5 cm까지는 남조류인아나베나와 노스톡이 우점되고, 그 이하의 토양에서는 광합성 세균인 로도슈도모나스와 로도스피릴룸이 우점되었다.
고추묘는 일반재배방법으로 재배할 경우 110 내지 130 cm정도 자라나 본 발명에 의하여 재배된 고추묘는 도 6에서 나타나는 바와 같이 2미터이상 자랐으며, 고추는 도 7에 나타나는 바와 같이 농록색이 짙으면서 모양이 곧았으며, 일반농법에 비하여 수확량은 40 % 정도 증가하였다.
[실험 2] 타농법과의 비교
본 발명인 원핵생물선택배양 작물재배방법(이하 비교시 "바이오농법"이라 한다)과 기존의 농법인 유기농법 및 화학농법으로 작물을 재배하였을 경우를 비교하기 위하여 경작 하우스를 등분하여 도 8에서 나타나는 바와 같이 작물을 정식하였다.
작물은 양배추, 케일, 양상추, 적겨자, 선태설채, 청경채, 레디쉬, 참맛알타리, 적근대, 잎들깨, 시저스그린, 쪽파, 적치커리, 시금치, 적갓, 오크린, 신기추, 롤라, 봄배추, 겨자채, 부추, 비트, 당근, 태청무, 붉은양파, 대파, 치커리, 시저스레드, 또는 적치마정식은 기비를 시비한 후 2주 후에 하였다.
본 발명의 바이오농법에서는 300평당 상기 실시예 10에서 제조된 원핵생물선택배양 배지보전자재는 300 kg을 시비하였고, 화학농법에서는 질소, 인산, 카리를 포함하는 남해화학의 복합비료를 권장량에 맞게 기비와 추비로 시비하였으며, 유기농법에서는 완숙퇴비를 300평당 2,000 kg을 기비로 시비하였다. 토양수분은 도 8에서와 같이 이랑사이로 관수를 하여 40 중량% 이상이 되도록 유지하였다.
각 작물들이 어느 정도 초기성장 하였을 때 각 농법으로 재배된 작물들을 샘플링(sampling)하여 비교하여 보았다. 도 9 내지 37은 각 농법에 의하여 재배된 작물들을 사진으로 나타낸 것이다.
도 9 내지 도 37에서 나타나는 바와 같이 본 발명에 따른 바이오농법으로 재배된 작물은 유기농법이나 화학농법으로 재배한 작물에 비하여 뿌리 생육 및 경엽부가 발달하였음을 알 수 있으며, 특히 뿌리생육이 발달하였음을 보여준다. 또한 본 발명에 따른 바이오농법으로 재배한 작물은 작물 특유의 색상과 향이 매우 진하였다.
또한 화학농법의 경우 관수되는 이랑 주위의 작물만 크게 자라고 멀칭된 가운데 부분은 잘 자라지 않았으며, 유기농법의 경우 화학농법의 경우보다는 작물이 고르게 잘 자랐으나 바이오 농법에 비하여는 현저히 떨어졌다. 본 발명에 따른 바이오농법으로 재배한 작물은 멀칭된 부분 전체에 걸쳐 작물들이 고르게 매우 잘 자랐으며, 유기농법이나 화학농법으로 재배된 토양에는 보이지 않는 많은 종류의 잡초들이 발생하였다. 이는 바이오농법의 경우 토양이 원핵생물에 의하여 계속적으로 영양분이 공급되거분비되는 생리활성물질과 식물생장조건의 호전으로 인하여 토양속에 휴면중이던 식물종자들이 휴면을 타파한 것으로 보인다.
또한 작물 생육의 후반부로 갈수록 바이오농법과 타농법과의 차이는 더욱 두드러졌고, 수확에 있어서도 바이오농법의 경우 양적인면과 질적인면에서 모두 바이오농법과 화학농법과는 비교할 수 없을 만큼 좋았다.
상기에서 기술한 바와 같이 본 발명의 부패성 유기폐기물을 포함하는 원핵생물 선택배양 배지보전자재는 실제 경작지에서 보다 쉽게 적용이 가능하고, 보다 저렴한 비용으로 원핵생물을 이용한 작물의 재배를 대중화할 수 있으며, 환경오염의 원인물질인 가축분뇨, 오니슬러지, 동물성혈장, 음식물쓰레기 등의 유기폐기물과 비산회(flyash) 등을 원핵생물을 선택배양하는 원료로 사용함으로써 환경오염을 효과적으로 미연에 방지한다.
또한 본 발명에 의한 원핵생물선택배양 작물재배방법은 원핵생물의 분비물에 의하여 토양이 단립화되어 통기성과 투수성이 향상되며, 토양의 집적된 염류를 생물학적으로 분해하여 유효화시켜 작물에 양분의 유효도를 높이고, 작물에 양분을 지속적으로 공급할 수 있어 비료의 시비량을 감소시키고, 토양 내의 이산화탄소의 양을 감소시키고 산소의 양을 증가시켜 작물 뿌리의 생장을 촉진할 수 있으며, 작물이 유기태 형태로 양분을 직접 흡수하게 함으로써 작물의 에너지 소모를 최소화하며, 작물의 내병성 향상 및 병충해를 감소시킨다.
또한 본 발명에 의하여 재배된 작물은 작물 고유의 특성이 잘 나타나고, 칼슘 및 미네랄의 함량이 매우 높으며, 신선도가 오래 유지되고, 저장성이 좋으며, 특히 과일의 경우에는 당도가 높고, 향이 좋다.

Claims (20)

  1. 토양 속의 남조류인 아나베나(Anabaena sp.) 또는 노스톡(Nostoc sp.)과 광합성세균인 로도슈도모나스 또는 로도스피릴룸을 선택적으로 배양하는 (a) 가금류의 분뇨를 포함하는 부패성 유기폐기물 45 내지 85 중량%, (b) 생석회 5 내지 35 중량%, (c) 고토석회 1 내지 10 중량%, 및 (d) 제올라이트 5 내지 10 중량%를 혼합반응시킨 후 건조하여 제조한 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  2. 제 1항에 있어서, 분탄 0.1 내지 5 중량%를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  3. 제 1항에 있어서, 비산회(flyash) 또는 해저니 0.1 내지 5중량%를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (a)의 가금류의 분뇨는 계분인 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 부패성 유기폐기물은 계분 : 오니슬러지가 1-2 : 1의 중량비로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 혼합반응은 4분 내지 7분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 혼합반응은 원통형태의 교반통과, 교반통의 중심을 관통하여 설치되는 회전축, 교반통 내부에서 회전축의 외주면을 따라 일정각도로 부착설치되고 회전축의 길이방향으로 배열되는 교반날개, 교반통 일측 선단으로 돌출된 회전축에 연결되어 회전축을 회전시키기 위한 구동모터, 교반통 일측에 설치되어 교반통 내부로 산소를 취입시키기 위한 산소투입부, 교반통 상부에 설치되어 투입관을 통해 교반통 내로 부패성 유기폐기물, 고토석회, 제올라이트 및 생석회를 투입하기 위한 각 호퍼, 생석회용 호퍼의 투입관에 설치되어 교반통 내부 전면에 생석회를 흩뿌리기 위한 분무수단을 포함하는 원핵생물선택배양 배지보전자재반응기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 교반날개는 180도 각도로 배열되되, 일측은 교반통 내측선단까지 연장되고 반대쪽는 상대적으로 길이가 짧아 교반통 내주부와 중앙부를 교반시키게 되며, 교반날개의 끝단은 소정각도로 절곡된 구조로 된 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 산소투입부는 교반통 일측에 부착설치되는 서지탱크와, 서지탱크로 연결되는 공급호스를 통해 공기를 주입하기 위한 펌프 및, 서지탱크와 교반통 사이에 설치되어 서지탱크 내의 공기를 교반통쪽으로 투입시키기 위한 체크밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 분무수단은 생석회호퍼와 교반통을 연결하는 투입관 하단에 연결설치되어 교반통 내측 중앙 상부에 위치하는 반원형 분무기, 분무기의 곡면을 따라 형성되는 생석회 분무노즐, 투입관 내부를 통해 분무기로 설치되어 압축공기를 주입하기 위한 에어관 및, 에어관으로 압축공기를 공급하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 원핵생물선택배양 배지보전자재.
  11. 토양 속의 미생물 중에서 남조류와 광합성세균을 선택적으로 배양하여 토양근권에는 남조류인 아나베나(Anabaena sp.) 또는 노스톡(Nostoc sp.)을 우점종으로 만들고, 심권에는 광합성세균인 로도슈도모나스(Rhodopseudodomonas sp) 또는 로도스피릴룸(Rhodospirillum sp)을 우점종으로 만들어 작물을 재배하는 것을 특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법.
  12. 제 11항에 있어서, 제 1항 내지 제 11항 중의 어느 한 항의 원핵생물선택배양 배지보전자재를 경작지 토양에 시비하는 것을 특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 토양의 수분을 40 중량% 이상으로 유지시키는 것을특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 토양은 논토양이고, 남조류가 표토로부터 10 내지 15 cm까지 우점종으로 만들고, 그 이하의 토양에는 로도슈도모나스Rhodopseudodomonas sp) 또는 로도스피릴룸(Rhodospirillum sp)이 우점종으로 만드는 것을 특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 토양은 밭토양이고, 남조류가 표토로부터 2 내지 5 cm까지 우점종으로 만들고, 그 이하의 토양에는 로도슈도모나스Rhodopseudodomonas sp) 또는 로도스피릴룸(Rhodospirillum sp)이 우점종으로 만드는 것을 특징으로 하는 원핵생물 선택배양 작물재배방법.
  16. 제 11항 내지 제 14항 중의 어느 한 항에 의하여 재배된 작물.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 작물은 벼인 것을 특징으로 하는 작물.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 작물은 과수 또는 채소인 것을 특징으로 하는 작물.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 작물은 오이, 토마토, 또는 고추인 것을 특징으로 하는 작물.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 작물은 양배추, 케일, 양상추, 적겨자, 선태설채, 청경채, 레디쉬, 참맛알타리, 적근대, 잎들깨, 시저스그린, 쪽파, 적치커리, 시금치, 적갓, 오크린, 신기추, 롤라, 봄배추, 겨자채, 부추, 비트, 당근, 태청무, 붉은양파, 대파, 치커리, 시저스레드, 또는 적치마인 것을 특징으로 하는 작물.
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