KR20020074217A - 비료, 토양 처리제, 토양 처리 방법 및소일리스（Ｓｏｉｌ－ｌｅｓｓ） 배지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 1 이상의 층상 이중 수산화물(LDH) 화합물을 포함하는 비료에 관한 것이다. 한 구체예에서, 본 발명은 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 1 이상의 점토 물질을 포함하는 비료에 관한 것이다. 비료는 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 1 이상의 점토 물질 및 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 1 이상의 층상 이중 수산화물(LDH) 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 토양 처리 방법, 비료 제조 방법 및 식물 성장 향상 방법, 토양 상태 조절제 및 소일리스(SOIL-LESS) 재배용 배지에 관한 것이다.

Description

비료, 토양 처리제, 토양 처리 방법 및 소일리스（Ｓｏｉｌ－ｌｅｓｓ） 배지{FERTILIZER, SOIL TREATMENT AGENT, SOIL TREATMENT METHOD, AND SOIL-LESS MEDIUM}
습한 열대 지역에 있는 많은 토양은 우수한 물성을 갖는다. 게다가, 이 습한 열대 지역은 일반적으로 상당한 강우가 발생하는 길고 습한 우기를 포함하는 날씨 패턴을 갖는다. 따라서, 물은 그러한 지역에서 농작물을 재배하는데 있어서 제약점이 되지 않는다. 그러나, 그러한 토양은 또한 그들이 열대 원시림이 제거되면 화학적 영양소 상태에 관하여 심각한 제한을 갖는다. 원칙적으로 문제는 토양에 유기물 함량에 있어서의 급속한 감퇴로부터 일어난다. 이는, 토양의 N 및 S 영양소가 유기물 형태로 존재하기 때문에, 토양의 N 및 S가 크게 감소된다. 게다가, 수용성의 영양소, 예컨대 질산염(NO3 -), 인산염(PO4 3-), 칼륨(K+), 칼슘(Ca2+) 및 마그네슘(Mg2+)의 급속한 침출이 발생하여, 토양으로부터 이러한 원소의 감소를 일으면서, 임의의잔류 인산염은 토양에 단단히 결합되어 있어서 식물 성장에 이용할 수 없다.
결론적으로, 주요 6대 식물 영양소, 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 및 황이 한정되고 토양에 주기적으로 제공되어야만 한다. 현재의 비료 사용은 가용성 비료의 사용을 포함하므로, 가용성 원소, 예컨대 칼슘, 마그네슘, 칼륨, 질산염, 인산염, 황산염이 토양에서 쉽게 침출된다. 이것은 비료의 빈번한 사용을 요구할 뿐 아니라, 유거수는 지하수 및 하천수를 오염시킬 수 있다.
층상 이중 수산화물(이하에서 "LDH 화합물"로 언급함)은 층간 음이온(interlayer anion)에 의해 상쇄되는 과도한 양전하를 가진 2가 및 3가 금속의 혼합 수산화물이다. 그들은 하기 화학식 1에 의해 표현할 수 있다.
M1-X 2+MX 3+(OH)2An-yH2O
상기 화학식에서, M2+및 M3+는 각각 2가 및 3가 금속 이온이고 An-는 원자가 n의 층간 음이온이다. x 값은 존재하는 금속 이온의 총량에 대한 3가 금속의 비를 나타내고, y는 층간수의 가변량을 나타낸다.
LDH의 일반적 형태는 Mg2+및 Al3+(히드로탈사이트로 공지됨)과 Mg2+및 Fe3+(파이로오라이트로 공지됨)을 포함하지만, 니켈, 아연, 망간, 칼슘, 크롬 및 란탄을 비롯한 기타의 양이온들도 공지되어 있다. 생성된 표면 양전하의 양은 격자 구조에서 금속 이온의 몰비 및, 결정 형성에 영향을 미치는 제조의 조건에 따라 결정된다. LDH 화합물은 유기 전환 반응에서 촉매, PVC 안정화제, 난연제, 의약 제산제로서 그리고 폐수 처리에서 사용되는 공업 분야에서 알려져 있다. 비료 제조에서, 그리고 토양을 개량하는 것으로서의 용도에 관해서는 본 발명자가 아는 한, 보고된 적이 없다.
점토 물질은 일반적으로 실(net)음성 표면 전하를 가진 알루미노-실리케이트이다. 점토는 천연물 또는 합성물일 수 있다. 천연 점토는 널리 분포되어 있으며, 커다란 큰 퇴적물과 토양에서 발견된다. 토양중의 과도한 점토 물질은 토양이 습윤시 점토가 팽윤되며, 그 투수성이 낮은 지역이 되기 때문에 이롭지 않은 것으로 간주된다. 이것은 매우 쉽게 침수되는 중질의 점토 토양을 수반할 수 있다. 토양중의 점토의 과도한 효과를 개량하거나 감소시키기 위한 많은 시도가 이루어져 왔었다.
본 발명은 토양을 처리하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 식물을 성장시키기 위한 토양 상태 조절제, 비료 및 소일리스(soil-less) 배지에 관한 것이다.
본 발명자는 층상 이중 수산화물(LDH 화합물) 및/또는 점토 물질이 토양에 이롭게 사용될 수 있다는 사실을 발견하였다.
제1 양태에서, 본 발명은 토양에 1 이상의 LDH 화합물을 추가하는 것을 포함하는 토양을 처리하는 방법을 제공한다.
제1 구체예에서, 1 이상의 LDH 화합물은 토양의 음이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 토양에 첨가된다. 이것은 처리된 토양이 영양소, 예컨대 질산염, 황산염 및 인산염을 교환 가능 형태로 보유할 수 있는 능력을 향상시킨다. 이것은 그러한 영양소가 토양으로부터 다소 덜 쉽게 침출되도록 한다.
제2 구체예에서, 1 이상의 LDH 화합물은, 토양에 첨가되기 이전에, 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된다. 이 구체예에서, 1 이상의 LDH 화합물은 비료로서 작용할 수 있다. 1 이상의 LDH 화합물은 1 이상의 영양소 음이온이 장입(load)되는 것이 바람직하고, 토양에 첨가하기 전에 1 이상의 영양소 음이온으로 포화되는 것이 더 바람직하다.
제2 양태에서, 본 발명은 토양에 점토 물질을 첨가하는 것을 포함하는 토양을 처리하는 방법을 제공한다.
제1 구체예에서, 점토 물질은 토양의 양이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 토양에 첨가된다. 이것은 처리된 토양이 영양소, 예컨대 암모늄, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘을 교환 가능 형태로 보유할 수 있는 능력을 향상시킨다. 이것은 그러한 영양소가 토양으로부터 다소 덜 쉽게 침출되도록 한다.
제2 구체예에서, 점토 물질은 토양에 첨가하기 이전에, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된다. 이 구체예에서, 점토 물질은 비료로서 작용할 수 있다. 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온이 장입되는 것이 바람직하고, 토양에 첨가하기 전에 1 이상의 영양소 양이온으로 포화되는 것이 더 바람직하다.
점토 물질은 천연 점토 또는 합성 점토일 수 있다. 또한 기타의 점토를 사용할 수도 있기는 하나, 본 발명에서 사용하는 점토 물질은 벤토나이트가 바람직하다. 2 이상의 점토의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 예에서, 1 이상의 LDH 화합물 및 점토 물질이 토양에 첨가된다. 이것은 토양의 음이온 교환 용량 및 양이온 교환 용량을 증가시키는작용을 한다. 1 이상의 LDH 화합물은, 토양과 혼합되기 이전에, 1 이상의 영양소 음이온과 혼합되고, 점토 물질은, 토양과 혼합되기 이전에, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.
제3 양태에서, 본 발명은 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 물질을 포함하는 비료를 제공한다. 비료는 1 이상의 영양소 음이온이 장입된 1 이상의 LDH 물질을 포함하는 것이 바람직하고, 1 이상의 영양소 음이온으로 포화된 1 이상의 LDH 물질을 포함하는 것이 더 바람직하다.
추가의 양태에서, 본 발명은 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제공한다. 본 발명의 양태에서의 비료는 1 이상의 영양소 양이온이 장입된 점토 물질을 포함하는 것이 바람직하고, 1 이상의 영양소 양이온으로 포화된 점토 물질이 더 바람직하다.
제4 양태에서, 본 발명은 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물과 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제공한다.
1 이상의 LDH 화합물은 1 이상의 영양소 음이온으로 포화되는 것이 바람직하다. 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온으로 포화되는 것이 바람직하다.
1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물과, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질은, 토양에 첨가 전에, 함께 혼합될 수 있다.
1 이상의 영양소 음이온은 질산염, 인산염, 황산염 및 규산염을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 1 이상의 영양소 양이온은 암모늄, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 기타의 영양소 음이온 및 양이온도또한 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예의 비료의 조성은 점토 물질에 대한 LDH 화합물의 비율의 변화에 의해 바뀔 수 있다. 게다가, (기타의 영양소에 대한)임의의 소정 비로 임의의 목적하는 양의 영양소를 생성할 수 있다. 이것은 비료가 특별한 농작물에서 특히 이롭거나 다양한 유형의 형태 토양에 특히 이롭게 특별히 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 양태는 전술한 비료를 제조하는 방법을 포함한다.
1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 비료의 경우, 비료는 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 용액을 1 이상의 LDH 화합물과 접촉시킴으로 제조될 수 있다.
1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 토양 물질을 포함하는 비료의 경우, 1 이상의 영양소 양이온을 포함하는 용액을 점토 물질과 접촉시킴으로 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 토양 물질은 벤토나이트 점토가 바람직하다. 몇몇 천연 벤토나이트 퇴적물은 포화 이온을 포함할 수 있고, 따라서, 영양소 양이온의 목적하는 비를 얻기 위해서 다양한 지역으로부터의 퇴적물을 혼합하는 것이 가능할 수 있다. 이것은 특히 칼슘 및/또는 마그네슘 이온을 포함하는 벤토나이트에 적용할 수 있지만, 반면에 암모늄 및 칼륨 벤토나이트는, 예를 들면 전술한 바와 같이 인공적으로 합성될 수도 있을 것이다.
제6구체예에서, 1 이상의 LDH 화합물은 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 건조 물질과 혼합될 수 있다. 그 다음에 혼합물은 토양에 첨가될 수 있다. 비 또는관개에 의한 것과 같이 토양이 젖은 때에, 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 물질은 용해될 것이고 1 이상의 LDH 화합물은 1 이상의 영양소 음이온에 대해 '싱크'(sink)로서 작용할 것이다. 유사하게, 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온을 포함하는 건조 물질과 혼합되어, 혼합물은 토양에 첨가될 수 있다.
예를 들면, 바람직한 한 구체예는 해당 음이온 또는 양이온을 포함하는 물질과 벤토나이트 또는 히드로탈사이트를 건식 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 석고 또는 백운석은 벤토나이트와 혼합될 수 있고, 그리고, 토양에서 서서히 젖게 되는 경우, 이러한 물질들이 서서히 용해할 때 벤토나이트는 칼슘(석고의 경우) 또는 칼슘 및 마그네슘(백운석의 경우)에 대해 '싱크'(sink)로서 작용할 수 있다. 유사하게도, 히드로탈사이트와 과인산염의 혼합은 히드로탈사이트가 인산염을 흡착하게 한다.
또한, 본 발명은 토양에 첨가하여 토양의 음이온 교환 용량을 증가시키기 위해 1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 토양 상태 조절제를 제공한다. 또한, 본 발명은 토양에 첨가하여 토양의 양이온 교환 용량을 증가시키기 위해 점토 물질을 포함하는 토양 상태 조절제를 제공한다. 토양 상태 조절제는 1 이상의 LDH 화합물과 혼합된 점토 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비료 또는 토양 상태 조절제는 특히 처리되고 있는 토양의 특수한 요건에 따라서, 다양한 양으로 토양에 첨가될 수 있다. 당업자라면 토양에 첨가될 필요량을 확인할 수 있을 것이다. 참고로, 본 발명자는 음이온 교환 용량이 300 me/100 g인 LDH 화합물의 첨가는 첨가된 LDH 화합물의 톤/헥타르 증분에 대하여 토양층 10 ㎝ 음이온 교환 용량을 약 0.3 me/100 g 토양으로 증가시키게 된다는 것을 발견했다. 유사하게, 80 me/100 g의 양이온 교환 용량을 가진 점토의 첨가는 첨가된 점토의 톤/헥타르 에 대하여 토양의 10 ㎝ 층의 양이온 교환 용량을 약 0.08 me/100 g으로 증가시킬 것이다.
본 발명의 비료 또는 토양 상태 조절제는 모든 적절한 수단에 의해 토양에 첨가할 수 있다.
본 발명에 의한 비료 또는 토양 상태 조절제는 유동성을 향상시키기 위해 및/또는 응집을 방지하기 위해 기타의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 필요할 경우, 증량제를 첨가할 수도 있다. 일반적으로 비료에 첨가되는 기타의 제제는 본 발명의 비료 또는 상태 조절제에 첨가될 수도 있다. 또한, 1 이상의 1 LDH 화합물 및/또는 점토 물질은 소일리스 재배를 위한 배지를 제공하기 위해 불활성 배지에 첨가될 수 있다.
이런 면에서, 본 발명은 1 이상의 LDH 화합물과 혼합된 실질적으로 불활성인 배지를 포함하는 소일리스 재배를 위한 배지를 제공한다.
제1 구체예에서, 1 이상의 LDH 화합물은 배지의 음이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 배지에 첨가된다. 이것은 처리된 배지가 영양소, 예컨대 질산염, 황산염 및 인산염을 치환가능 형태로 보유하는 능력을 향상시킨다. 이것은 영양소가 배지에 의해 고정되거나, 배지로부터 쉽게 침출되지 않게 한다.
제2 구체예로서, 1 이상의 LDH 화합물은, 배지에 첨가되기 이전에, 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된다. 이 구체예에서, 1 이상의 LDH 화합물은 비료로서 작용할 수 있다.
제2 양태에서, 본 발명은 점토 물질과 혼합된 실질적으로 불활성 배지를 포함하는 소일리스 재배를 위한 배지를 제공한다.
한 구체예에서, 점토 물질은 배지의 양이온 교환 용량을 증가시키기 유효한 양으로 배지에 첨가된다. 이것은 처리된 배지가 영양소, 예컨대 칼륨, 칼슘 및 마그네슘을 치환가능 형태에서 보유하는 능력을 향상시킨다.
제2 구체예에서, 점토 물질은 배지에 첨가되기 이전에, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합될 수 있다. 이 구체예에서, 점토 물질은 비료로서 작용할 수 있다.
소일리스 재배를 위한 배지는 점토 물질 및 1 이상의 LDH 화합물과 혼합된 실질적으로 불활성인 배지를 포함하는 것이 바람직하다. 1 이상의 LDH 화합물과 점토 물질은 1 이상의 영양소 음이온과 1 이상의 영양소 양이온으로 각기 전술한 바와 같이 처리할 수 있다.
1 이상의 영양소 음이온은 질산염, 인산염, 황산염 및 규산염을 포함하는 군으부터 선택할 수 있다. 1 이상의 영양소 양이온은 암모늄, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 기로부터 선택할 수 있다. 또한 기타의 영양소 음이온 및 양이온도 사용할 수 있다.
전술한 6대 거대원소와 달리, 미소 원소 및 미량 원소는 양이온 성 또는 음이온성 형태(예, Zn2+, Cu2+, SiO4 2-, BO4 3-)로 식물 성장을 위한 모든 필요조건을 만족시키기 위해서 첨가될 수 있다.
실질적으로 불활성인 배지는 식물 성장을 유지하는 것이 단독으로 거의 힘들거나 전혀 불가능하나, 식물 뿌리계를 위한 적절한 고정을 제공할 수 있는 사질, 유리 비드, 광재 물질 또는 임의의 기타 물질을 포함할 수 있다.
영양소는 포화 수준까지 임의의 소정량으로, 또는 그 이상으로(영양소가 입자 사이에 격자 공간에서 효율적으로 자유로운 영양소인 경우) 첨가될 수 있다. 첨가된 영양소들의 양은 특별한 용도, 예를 들면 특별한 작물에 대한 특별한 영양소 요건을 충족시키기 위해 특별한 용도에 맞추어 조절될 수 있다. 당업자는 첨가될 수 있거나 첨가되어야 하는 각각의 특별한 영양소의 양을 용이하게 인지할 수 있을 것이다. 안내를 제공하기 위해(그리고, 이는 하기 사항을 제한하는 것을 의미하지는 않음), 하기의 양의 영양소는 포화를 달성하기 위해 필요할 수 있다. 보통, 포화를 달성하는 데에는 다량이 요구될 것이다. 하기의 양을 결정하는 것에 있어서, 통상의 벤토나이트는 양이온 교환 용량이 70 c㏖(-)/㎏이고, 히드로타클레이트는 음이온 교환 용량이 통상의 280 c㏖(+)/㎏ 인 것으로 추정된다.
Ca 14 ㎏ Ca/톤 벤토나이트
Mg 8.4 ㎏ Mg/톤 벤토나이트
K 27.3 ㎏ K/톤 벤토나이트
NH49.8 ㎏ N/톤 벤토나이트
NO339.2 ㎏ P/톤 히드로탈사이트
H2PO4/HPO458 ㎏ P/톤 히드로탈사이트
SO445 ㎏ S/톤 히드로탈사이트
추가의 P는, 층간 P로서 50% 정도로 LDH 화합물의 결정의 외부 표면에 결합될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 발명은
⒜ 토양에서 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필을 결정하는 단계,
⒝ 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물 및/또는 1 이상의 영양소 양이온에 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제조하며, [여기서, 비료는 토양에 비료를 첨가한 후 상기 최적 영양소 프로필이 달성되도록 하는 양으로 존재하는 1 이상의 영양소 음이온 및/또는 1 이상의 영양소 양이온을 포함함] 그리고
⒞ 토양에 비료를 첨가하는 것을 포함하는 식물 성장 상태 조절을 향상시키는 위한 방법을 제공한다.
이러한 방법은 토양의 영양소 프로필을 분석하고, 토양에서 선택된 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필을 측정하고, 비료가 토양에 첨가되었을 때 토양에서 실질적으로 달성될 토양에서의 선택된 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필을 생성할 비료에 대한 영양소 프로필을 결정하고, 비료를 제조하고, 토양에 비료를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
또한 이러한 방법은 토양에 비료의 첨가에 대한 투여량을 결정하고 소정 투여량의 비료를 토양에 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
한 구체예에서, 토양의 영양소 프로필은 토양이 1 이상의 영양소 음이온이결여되었다는 것을 규명할 수 있다. 이 구체예에서, 비료를 제조하는 단계는 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 비료를 제조하는 것을 포함할 수 있다.
또 하나의 구체예에서, 토양의 영양소 프로필은 토양이 1 이상의 영양소 양이온이 결여되어 있다는 것을 규명할 수 있다. 이 구체예에서, 비료를 제조하는 단계는 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 하나의 구체예에서, 토양의 영양소 프로필은 1 이상의 영양소 양이온과 영양소 음이온이 결여되어 있다는 것을 규명할 수 있다. 이 구체예에서, 비료를 제조하는 단계는 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물과, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
토양에서 선택된 식물의 성장을 위한 최적의 영양소 프로필은 그 식물의 성장을 위한 최대로 가능한 영양소 프로필이 될 필요는 없는 것으로 이해한다. 이런 점에서, 토양 조성물은 과량의 임의의 영양소를 포함할 수 있거나 심지어 해로운 물질 조차도 포함할 수 있는 것으로 이해한다. 그런 경우에, 비료의 첨가는 과량의 영양소 또는 기타의 물질의 해로운 자연상태를 극복할 수 없을 수도 있다. 그러나, 특별한 토양의 경우, 비료의 첨가는 그 토양에서 선택된 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필을 달성할 수 있다.
1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 본 발명의 모든 양태에서, 1 이상의 LDH 화합물은 히드로탈사이트인 것이 바람직하다. 특히, 히드로탈사이트는 층간 음이온이 염화물 형태인 것이 바람직하다. 염화물 이온은 히드로탈사이트에 강하게 결합되지 않아 간단히 염화물 이온을 영양소 음이온들로 교환시키는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이러한 이온이 교환될 수 있기 때문에, 본 발명에서 사용될 수 있는 기타 형태의 히드로탈사이트의 예로는 황산염 또는 인산염을 포함하는 것등이 있다.
가장 통상적으로 제조된 LDH는 탄산염-LDH이다. 탄산염 이온은 특히 LDH에 고정되어 기타의 음이온으로 치환하기 어렵다. 이것들은 각종 특이성의 정도, 예컨대 CO3>PO4>SO4>Cl=NO3로 유지된다.
따라서, Cl-LDH는 적절한 용액에 침지시킴으로써 임의의 음이온으로 치환될 수 있기 때문에 바람직하다. 따라서, Cl-LDH는 예를 들면 KNO3용액으로 처리에 의해 쉽게 NO3-LDH로 전환된다.
공업용 등급의 LDH를 제조하는 더 바람직한 방법 중 한가지에서, 농축된 해수(간수)는 Mg 공급원으로 사용된다. 비록 주성분이 염소이기는 하나, 간수중에 약간의 SO4가 존재하여 Cl/SO4-LDH를 형성하게 된다. Cl/SO4-LDH는 침지를 위한 적절한 용액의 선택에 의해 PO4-LDH, PO4/SO4-LDH, NO3/SO4-LDH 등으로 전환될 수 있다.
이러한 각종 LDH는 소정의 N:P:S 비로 LDH 산물을 제조하기 위해서 혼합될 수 있다.
발명의 상세한 설명
본 발명의 바람직한 구체예는 하기의 실시예를 참고하여 설명될 것이다.
실시예
수개의 히드로탈사이트형 화합물은 여러가지 제조방법, Al:Mg의 여러가지 비 및 여러가지의 전체 몰농도를 사용하여 예비 실험에서 합성된다. 결과를 하기 표 1에 요약한다. 표 1의 4열은 교환 가능 형태로 흡착될 수 있는 염화물 이온의 양에 따라 측정된 히드로탈사이트에 대한 음이온 교환 용량(AEC)값을 나타낸다. 이와 같은 염화물-포화된 산물은, 층간 염화물이 질산염에 의해 치환될 수 있는 지를 결정하기 위해 질산염 용액으로 처리된다. 표 1의 5 열에서의 결과는 히드로탈사이트가 염화물 형태로 부터 질산염 형태로 쉽게 전환된다는 것을 나타낸다.
시료 합한 몰농도 Al/Al+Mg AEC(me/100 g) 전환율(%)
염소 흡착 NO3흡착
HT1HT2HT3HT4HT5HT6 0.500.500.450.442.182.00 0.250.500.180.140.310.25 134140160127320242 n.d.142107100293220 -10167799291
AEC 값은 각종 조건하에서 제조된 일련의 히드로탈사이트 형 물질에 대하여 기록했다.
추가의 실험에서, HT5 및 HT6의 염화물-포화된 형태는 인산염액으로 처리되고, 인산염이 히드로탈사이트 음이온 교환 용량의 한계치까지 염화물로 완전 치환된다.
파이로오라이트는 HT5의 합성에 관한 것과 동일한 제조 조건, Fe:Mg의 비 및 전체 몰농도를 사용하여 제조된다. 이 파이로오라이트(PAl)는 측정된 음이온 교환 용량이 150 me/100 g이다.
토양 음이온 교환 용량의 증가상태에 대한 히드로탈사이트 첨가의 효율성과, 그에 따른 질산염을 보유하는 토양의 능력은 침출 칼럼의 사질 토양에 30t/ha의 속도로 HT5를 첨가하고 히드로탈사이트가 전혀 첨가되지 않은 토양 칼럼의 상부에 질산염 '슬러그'를 넣어서 조사하였다. 결과를 도 1에 도시하였으며, 도 1은 질산염이 미보정 토양을 통해서 신속히 이동하는 반면(도 1a), 히드로탈사이트를 포함하는 토양에서의 질산염 침출은 크게 지연된다(도 1b)는 것을 나타낸다.
본 발명의 가장 바람직한 구체예인 비료 성분은 적절한 공급원(질산염, 황산염, 인산염, 규산염)으로부터 얻은 다양한 영양소 음이온으로 포화된 LDH 화합물의 제조와, 다양한 영양소 양이온으로 포화된 벤토나이트 점토와 그들의 혼합에 관한 것이다. 임의의 소정 비에서, 소정량의 각 영양소는 포화된 화합물의 단순 혼합을 통하여 제조될 수 있다.
실시예 2
본 발명의 비료 또는 토양 상태 조절제의 이로운 효과를 예시하기 위해서, 식물 성장 실험을 수행하였다. 이런 실험에서, 사질이 풍부한 토양은 암모늄-포화된 벤토나이트와 질산염-포화된 히드로탈사이트와 혼합한다. 벤토나이트/히드로탈사이트 혼합물은 분말로서, 그리고 미립자로서 적용된다. 도 2는 토양에 적용한 누적 건조 중량 및 동일한 조건하에서 성장한 식물의 누적량(g/포트)을 나타낸다. 무기 질소 비료를 사용한 비교예는 비교 목적으로 제공된다.
도 2로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 의한 비료 또는 토양 상태 조절제로 토양을 처리하는 것은 식물 성장을 촉진한다.
실시예 3
또 하나의 실험에서, 인산염을 강하게 고정시키는 것으로 알려진 점토 토양은, 인으로 포화된 히드로탈사이트와 과인산석회로 단순 혼합된 염화물-포화된 히드로탈사이트로 처리된다. 과인산석회만을 사용한 대조예는 비교 목적으로 제공된다. 도 3(상위 그래프)은 제4 추수에서 사료용 수수의 건조 중량 수율을 나타내고, 반면 도 3(하위 그래프)은 4번 이상의 추수에서의 누적량을 나타낸다. P-포화된 히드로탈사이트는, 등가의 P 적용율에서의 통상의 과인산석회 정도로 강력하지는 않으나 식물 성장을 촉진하며, Cl 포화된 P 및 과인산석회의 혼합물은 적용된 P의 낮은 비율에서 과인산석회보다 더 우수한 것이 명백하다. 그렇지만, 본 발명에 따르는 비료는 장시간에 걸쳐서 과인산석회보다 우수할 것으로 예측된다.
실시예 4
정련된 벤토나이트
벤토나이트에 대한 영양소 양이온의 바람직한 비는 전하 당량을 기준으로 하여 Ca:Mg:K=4:2:1일 수 있다. 이것은 수개의 방법에서 달성될 수 있다: 예컨대, Ca, Mg 및 K로 각각 포화된 벤토나이트를 혼합하는 방법으로 달성될 수 있다. 혼합물은 약 57%(4/7) Ca-벤토나이트, 약 28.5% Mg-벤토나이트, 및 약 14.5% K-벤토나이트를 포함할 것이고, 이것은 4:2:1의 소정 당량비로 1 톤의 산물을 제조하기 위해서, 570 ㎏ Ca-벤토나이트, 285 ㎏ Mg-벤토나이트 및 145 ㎏ K-벤토나이트의 혼합에 의해 달성될 수 있을 것이다.
또 하나의 예에서, 소정비를 달성하기 위해 천연 벤토나이트와 정련된 벤토나이트를 혼합할 수 있다. 따라서, 100% Ca-벤토나이트 퇴적물이 확인되고, 또한 50% Ca/50% Mg-벤토나이트 퇴적물도 확인된 경우, 이는 하기의 비율로 K-벤토나이트(아마도 염화K으로 나트륨-벤토나이트를 포화시켜서 얻음)와 혼합되어 4:2:1의 소정 당량비로 1 톤의 산물을 생성할 수 있다.
140 ㎏ Ca-벤토나이트
700 ㎏ Ca/Mg 벤토나이트
160 ㎏ K-벤토나이트
본 발명은 이와 같은 개량을 필요로 하는 임의의 토양 유형을 개량하기 위해 사용할 수 있는 비료 또는 토양 상태 조절제를 제공한다. 본 발명은 특이한 영양소를 요건으로 갖는 농작물 재배에 사용하기 위해 또는 특정한 토양 유형의 처리를 위해 특별히 조절할 수 있는 범위로 영양소를 장입한 비료를 제공할 수 있다. 예를 들면, 토양에 인이 크게 결여되어 있고, 질소는 약간 결여되어 있는 경우, 본 발명의 비료 또는 토양 상태 조절제는 처리하여 높은 인 함량과 비교적 낮은 질소 함량을 갖도록 처리될 수 있다. 게다가, 본 발명의 비료 또는 토양 상태 조절제는 또한 효율적인 지연 방출성을 갖는다. 그들은 비료 입자 주위에 물리적인 장벽의 형성을 필요로 하는 통상의 지연 방출성 비료보다 제조가 더 용이하고 경제적이다.
또한, 본 발명은 영양소를 보유하여 토양으로부터의 영양소의 손실을 지연,또는 지체시킬 수 있는 본 발명의 물질의 능력에 기인한 통상적인 비료의 첨가의 효과를 향상시키는데 유용하다.
당업자라면, 본 발명이 특별히 기재된 것을 제외하고 수정예 또는 변형예가 가능하다는 것을 숙지할 것이다. 본 발명은 이의 정신 및 범위내에서 이와같은 모든 수정예 및 변형예를 포괄하는 것으로 이해한다.

Claims (53)

1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 1 이상의 층상 이중 수산화물(LDH) 화합물을 포함하는 비료.
제1항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물은 1 이상의 영양소 음이온이 장입(load)된 것인 비료.
제1항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물은 1 이상의 영양소 음이온으로 포화된 것인 비료.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 히드로탈사이트 또는 파이로오라이트인 것인 비료.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 영양소 음이온이 질소 함유 음이온, 인 함유 음이온, 황 함유 음이온, 규산염 음이온 또는 붕소 함유 음이온, 및 이 혼합물로부터 선택된 것인 비료.
1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 1 이상의 점토 물질을 포함하는 비료.
제6항에 있어서, 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온이 장입된 것인 비료.
제6항에 있어서, 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온으로 포화된 것인 비료.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 영양소 양이온이 Ca 양이온, K 양이온, Mg 양이온, 아연 양이온, 구리 양이온 및 이의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택된 것인 비료.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 점토 물질이 벤토나이트인 것인 비료.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 1 이상의 점토 물질을 더 포함하는 것인 비료.
제11항에 있어서, 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온이 장입된 것인 비료.
제11항에 있어서, 점토 물질은 1 이상의 영양소 양이온으로 포화된 것인 비료.
토양에 첨가함으로써 토양의 음이온 교환 용량을 증가시키기 위한 1 이상의 층상 이중 수산화물(LDH) 화합물을 포함하는 토양 상태 조절제.
토양에 첨가함으로써 토양의 양이온 교환 용량을 증가시키기 위한 점토 물질을 포함하는 토양 상태 조절제.
토양에 1 이상의 층상 이중 수산화물(LDH) 화합물을 첨가하는 것을 포함하는 토양 처리 방법.
제16항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이, 토양의 음이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 첨가되는 것인 방법.
제16항 또는 제17항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이, 토양에 첨가하기 이전에, 1 이상의 영양소 음이온과 혼합되는 것인 방법.
토양에 점토 물질을 첨가하는 것을 포함하는 토양 처리 방법.
제19항에 있어서, 점토 물질이 토양의 양이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 첨가되는 것인 방법.
제19항 또는 제20항에 있어서, 점토 물질이, 토양과 혼합되기 이전에, 1 이상의 영양소 양이온으로 처리되는 것인 방법.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 토양과 점토 물질을 혼합하는 것을 더 포함하는 것인 방법.
제22항에 있어서, 점토 물질이 토양의 양이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 첨가되는 것인 방법.
제22항 또는 제23항에 있어서, 점토 물질이, 토양과 혼합되기 이전에, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합되는 것인 방법.
1 이상의 층상 이중 수산화물(LDH) 화합물과 혼합된 실질적으로 불활성 배지를 포함하는 것인 소일리스(Soil-less) 재배용 배지.
제25항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 배지의 음이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 첨가되는 것인 방법.
제25항 또는 제26항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 1 이상의 영양소 음이온과 혼합되는 것인 배지.
점토 물질과 혼합된 실질적으로 불활성 배지를 포함하는 것인 소일리스(Soil-less) 재배용 배지.
제28항에 있어서, 점토 물질이 배지의 양이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 첨가되는 것인 방법.
제28항 또는 제29항에 있어서, 점토 물질이 1 이상의 영양소 양이온과 혼합되는 것인 배지.
제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 점토 물질을 더 포함하는 것인 배지.
제31항에 있어서, 점토 물질이 배지의 양이온 교환 용량을 증가시키기에 유효한 양으로 배지에 첨가되는 것인 방법.
제30항 또는 제31항에 있어서, 점토 물질이, 배지와 혼합되기 이전에, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합되는 것인 방법.
1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 비료를제조하는 방법으로서, 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 용액과 1 이상의 LDH 화합물을 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 비료 제조 방법.
1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제조하는 방법으로서, 1 이상의 영양소 양이온을 포함하는 용액과 점토 물질을 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 비료 제조 방법.
제35항에 있어서, 점토 물질이 1 이상의 영양소 양이온을 포함하는 천연 점토 물질과 추가로 혼합되는 것인 방법.
1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 비료를 제조하는 방법으로서, 1 이상의 영양소 음이온을 포함하는 건조 물질과 1 이상의 LDH 화합물을 혼합하는 단계를 포함하는 것인 비료 제조 방법.
1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제조하는 방법으로서, 1 이상의 영양소 양이온을 포함하는 건조 물질과 점토 물질을 혼합하는 단계를 포함하는 것인 비료 제조 방법.
제37항 또는 제38항에 있어서, 건조 물질이 통상의 비료를 포함하는 것인 방법.
제34항 내지 제39항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 비료.
제40항에 있어서, 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물과, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 것인 비료.
⒜ 토양에서의 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필을 결정하고,
⒝ 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물 및/또는 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제조하며, [여기서, 비료는 토양에 비료를 첨가한 후 상기 최적 영양소 프로필이 달성되도록 하는 양으로 존재하는 1 이상의 영양소 음이온 및/또는 1 이상의 영양소 양이온을 포함함], 그리고
⒞ 토양에 비료를 첨가하는 것을 포함하는 식물 성장 상태를 향상시키기 위한 방법.
제42항에 있어서, 토양의 영양소 프로필을 분석하고, 토양에서의 선택된 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필을 결정하고, 비료가 토양에 첨가되었을때, 토양에서 실질적으로 달성하게 되는 토양에서의 선택된 식물의 성장을 위한 최적 영양소 프로필이 나타나게 될 비료를 위한 영양소 프로필을 결정하고, 비료를 제조하고, 토양에 비료를 첨가하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제42항 또는 제43항에 있어서, 토양에 비료의 첨가를 위한 투여량을 결정하고, 결정된 비료의 투여량을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 토양의 영양소 프로필의 분석은 토양이 1 이상의 영양소 음이온이 결핍되어 있다는 것을 규명하고, 비료를 제조하는 단계는 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물을 포함하는 비료를 제조하는 것을 포함하는 것인 방법.
제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 토양의 영양소 프로필의 분석은 토양이 1 이상의 영양소 양이온이 결핍되어 있다고 규명하고, 비료를 제조하는 단계는 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제조하는 것을 포함하는 것인 방법.
제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 토양의 영양소 프로필의 분석은 토양이 1 이상의 영양소 음이온 및 1 이상의 영양소 양이온이 결핍되어 있다는 것을 규명하고, 비료를 제조하는 단계가 1 이상의 영양소 음이온과 혼합된 1 이상의 LDH 화합물 및, 1 이상의 영양소 양이온과 혼합된 점토 물질을 포함하는 비료를 제조하는 것을 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제5항, 제11항 내지 제13항, 제40항 또는 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 층간 음이온으로서 염화물 이온을 갖는 것인 비료.
제14항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 층간 음이온으로서 염화물 이온을 갖는 것인 토양 상태 조절제.
제16항 내지 제18항 또는 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 층간 음이온으로서 염화물 이온을 갖는 것인 토양을 처리하는 방법.
제25항 내지 제27항 및 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 층간 음이온으로서 염화물 이온을 갖는 것인 소일리스(Soil-less) 재배용 배지
제34항, 제37항 또는 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 층간 음이온으로서 염화물 이온을 갖는 것인 비료를 제조하는 방법.
제45항 또는 제47항에 있어서, 1 이상의 LDH 화합물이 층간 음이온으로서 염화물 이온을 갖는 것인 방법.
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