KR20100021154A - 토양개량제 및 그 이용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양개량제에 관한 것으로, 피트모스와 단백석을 균일하게 혼합하고 입상화한 토양개량제를 통해 비료의 사용으로 인해 황폐화된 토양을 투수성, 보수성, 보비력, 토양에 필요한 영양요소, 양이온 치환능력을 모두 향상 및 복원시킬 수 있는 복합 기능을 갖도록 하며, 상기 입상체에 토양미생물을 접종하여 그 토양개량효과를 더욱 증대될 수 있도록 한 토양개량제에 관한 것이다.

토양개량제, 피트모스, 단백석, 토양미생물

Description

토양개량제 및 그 이용방법{Soil conditioner and its usage}

본 발명은 토양개량제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물에 영양을 공급하고, 작물의 생육을 촉진시키며, 토양의 유기물 분해를 촉진하여 토양활성에 도움을 주는 등의 토양개량 효과가 있는 토양개량제에 관한 것이다.

일반적으로 벼농사, 밭농사, 과수재배, 원예, 화훼작물 및 특용작물을 재배함에 있어 식물의 성장을 촉진시키고 그 수확량을 늘리기 위하여 화학비료나 퇴비부숙 비료를 토양에 공급하고 있다.

그러나, 상기 화학비료의 경우 보통 황산암모늄, 과인산석회, 황산칼륨 등이 포함되어 있어 식물의 성장에 필요한 질소, 인산, 칼륨이 흡수되고 나면 황산만이 토양에 잔류하게 되어 토양의 산성화를 야기시키는 문제점을 발생시키고 있다.

아울러, 상기 계분비료, 부숙비료 등의 경우에도 미숙성 발효상태에서 사용을 하거나, 석회질, 톱밥 등의 첨가제를 과다 사용함으로 인하여 토양의 염도피해를 발생시키고, 석회 등으로 인하여 토양이 산성화되는 원인이 되고 있다.

따라서, 이와 같은 비료의 과다사용으로 인한 토양의 황폐화를 방지하기 위 하여 토양개량제를 비료와 함께 혼용하여 사용하고 있으며, 이러한 토양개량제는 토양의 투수성, 보수성, 보비력, 토양에 필요한 영양요소, 양이온 치환능력 등을 향상 및 복원시킴으로써 토양의 물리적 및 화학적 성질을 식물생육에 알맞도록 개량하는 역할을 수행하게 된다.

상기와 같이 사용되는 종래 토양개량제로는 벤토나이트, 제올라이트, 펄라이트, 버미큘라이트 등과 같은 다공성 소재의 광물 입자를 열처리를 통해 팽창시켜 만들어진 것을 사용하고 있으며, 이는 다공성 광물 입자를 통해 토양에 보수성 및 보비력을 공급하고, 자체 양이온치환능력 및 흡착능력을 통해 산성화된 토양을 중화시키고 있다.

그러나, 이러한 광물 입자를 이용한 토양개량제의 경우 단지 다공성을 통한 토양의 보수성이나 보비력, 양이온치환능력만을 제공할 뿐 토양이 필요로 하는 영양성분은 공급되지 않아 별도의 영양제를 함께 사용해야 하는 번거러움이 있었으며, 전술한 광물의 경우 그 다공성이 제한되어 있어 높은 성능을 얻기 위해서는 그 사용량이 많아지는 문제점이 있었다.

그 외에도, 황토나 점토질 흙 등을 소성처리하여 조립화된 세라믹 소재를 토양개량제로 사용하기도 하나, 이러한 세라믹 소재의 경우 투수성에서는 우수한 반면, 보수성과 보비력이 약하고 가격이 고가라는 문제점이 있었다.

즉, 종래에 사용된 토양개량제는 그 다공성능이 한정된 광물 입자나 세라믹 입자를 주원료로 사용되어 왔으며, 이 경우 토양개량제가 궁극적으로 추구하는 토양의 투수성, 보수성, 보비력, 토양에 필요한 영양요소, 양이온 치환능력을 모두 만족하기에는 어려움이 있었으며, 이에 별도의 영양제를 사용해야 하는 번거로움과 비용적인 부담감을 가질 수밖에 없었다.

이에 본 발명자는 비료의 사용으로 인해 황폐화된 토양을 투수성, 보수성, 보비력, 토양에 필요한 영양요소, 양이온 치환능력을 모두 향상 및 복원시킬 수 있는 복합 기능을 갖는 토양개량제를 개발하고자 노력한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단백석과 피트모스를 혼합하여 사용하여 안정화된 유기질 영양분을 공급하고, 산성화된 토양을 중화시키며, 통기성, 보수성, 보비력 등 복합적인 토양 개량효과가 있고, 그 개량효과가 우수한 토양개량제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 단백석과 피트모스 혼합물에 식물성장에 유용한 미생물을 접종하여 토양의 개량효과를 더 증대시킬 수 있는 토양개량제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

피트모스와 단백석을 균일하게 혼합하고 입상화한 것을 특징으로 하는 토양개량제를 제공함으로써 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 피트모스와 단백석은 그 혼합비율이 중량비로 45-65 : 35-55인 것을 특징으로 하는 토양개량제를 제공함으로써 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 입상체에 발효배양된 토양미생물 종균을 접종한 것을 특징으로 하는 토양개량제를 제공함으로써 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 토양미생물은 Lactobacillus acidophillus, Bacillus subtilis, Trichoderma hazianum, Streptomyces hygroscopicus, Bacillus megaterium에서 하나 혹은 둘 이상이 선택되어 배양된 것을 특징으로 하는 토양개량제를 제공함으로써 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 토양미생물은 당밀 또는 설탕 50중량%와 물 50중량%를 혼합하여 제조된 희석액을 토양미생물 종균과 동량으로 혼합하여 종균용액을 제조한 후, 상기 종균용액 3-7중량%와 물 93-97중량%를 섞어 저장조에 담아 발효배양 시킨것임을 특징으로 하는 토양개량제를 제공함으로써 달성된다.

또한, 본 발명은 상기 토양개량제를 토양 10a당 1000-2000kg을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 토양개량제의 이용방법을 제공함으로써 달성된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 토양개량제는 피트모스와 단백석을 혼합함으로써 양이온 치환능력과 토양개량제 자체에 함유된 유기질 및 부식산을 통해 식물에 각종 양분과 유용한 미량요소의 흡수가 원활하게 이루어져 식물의 성장을 촉진시킬 수 있고, 토양의 통기성 및 보수력을 향상시켜 뿌리의 활착이 활성화되며, 비료성분을 흡수하고 서서히 방출시킴으로써 비료 유실 및 융탈을 방지하고, 토양의 중금속이나 산 등을 중화시켜 독소를 분해하며, 질소의 과잉흡수를 억제하고, 인산의 비효를 향상시키며, 병충해, 도복을 경감시킬 수 있는 복합적인 토양개량효과가 있다.

또한, 피트모스와 단백석의 혼합물에 토양미생물을 접종시킴으로써 접종된 토양미생물이 피트모스의 유기물 분해를 촉진하도록 하고, 토양미생물을 통해 퇴비 를 부숙시키며, 양분흡수를 촉진하여 토양을 개량하고, 작물생육을 촉진하며, 항균물질의 분비를 통해 토양의 병해를 경감시키는 등 토양개량제의 기능을 보다 증대시키는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명에 대하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 토양개량제는 피트모스와 단백석을 균일하게 혼합하고 입상화한 것이다.

상기 피트모스는 이끼류, 갈대, 사초 등의 화분과 식물, 때로는 소나무, 자작나무 등의 수목질의 유체가 분지에 두껍게 퇴적하여 물의 존재하에서 균류 등의 생물화학적인 변화를 받아 분해, 변질된 것으로, 식물질의 주성분인 리그린, 셀룰로오스 등이 주로 지표에서 분해작용을 받아 생성된 유기질체이다.

이러한 피트모스는 유기질 성분과 부식산이 다량 함유되어 토양에 각종 영양분 및 식물에 유용한 미량요소를 제공하고, 토양의 양이온치환능력을 높여 칼륨, 질소, 인 등의 필요양분과 각종 유용한 미량요소를 식물이 원활히 흡수할 수 있도록 하며, 다량의 유기질로 토양내의 미생물이 번성하기에 알맞은 서식환경을 조성하여 미생물의 활동을 증진시킴으로써 식물의 뿌리활동을 촉진하고, 비료성분 및 양분을 이용할 수 있는 능력을 배양시켜 토양의 보비력을 향상시킨다.

또한, 피트모스는 토양의 입단화를 촉진하여 토양의 공극량이 증대되도록 함으로써 토양의 구조가 개선되도록 하여 통기성 및 보수력을 향상시키고, 토양이 단 단하게 굳지 않아 식물이 쉽게 뿌리를 내리므로 뿌리 활동이 왕성하게 되어 식물의 생육을 촉진시킨다.

아울러, 비료성분을 흡수해 서서히 방출함으로써 비료의 유실과 융탈을 방지하여 그 효과가 지속적이도록 하고, 살충 및 살균제 등의 농약과 공해물질을 흡착하여 중금속 등을 이온교환 등을 통해 오염된 토양의 독성을 중화시켜 식물의 생장조건을 개선해주는 역할을 한다.

상기 단백석은 학명이 단백엽암이라고도 하는 인석영, 방영석 계열의 다공질을 가진 광물질로, 본 발명에서는 상기 단백석이 피트모스와 균일하게 혼합될 수 있도록 하기 위하여 상기 단백석을 50~100mesh 크기를 갖도록 분쇄하여 분말상태로 사용하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

이러한 상기 단백석은 주요 화학성분이 SiO₂와 H₂O로 그 중 83중량%이상이 천연 규산성분으로 이루어지는데, 이는 다공질 소재 중의 하나인 제올라이트와 그 화학성분이 거의 비슷하다.

그러나, 단백석은 제올라이트에 비하여 규산성분의 함량이 20-25%이상 높고, 기공 또한 제올라이트는 1-3마이크론급의 작고 균일한 기공을 갖는 반면, 단백석은 20-60나노급의 다양한 크기의 미세한 기공구조를 갖고 있다.

따라서, 단백석은 제올라이트보다 미세한 기공을 통해 더 원활한 원자간의 이온교환이 이루어지도록 하여 보다 우수한 흡착능력이 있으며, 이를 통해 토양 내의 유해물질 등의 흡착력이 더욱 향상되도록 하고, 다양한 미세한 기공으로 토양의 보수력이 더욱 증대시키는 등 제올라이트보다 우수한 토양개선효과를 갖게끔 한다.

또한, 상기 단백석에 다량 함유되어 있는 규산성분은 완효성으로 토양 속의 산이 서서히 중화되도록 하여 그 효과가 오래 지속되도록 하고, 비료성분을 충분히 흡착하여 서서히 작물에 나누어줌으로써 비료의 유실을 방지하며, 질소의 과잉 흡수를 억제하고, 인산의 비효를 높여주며, 질소량을 늘려 증수가 되고, 거름의 과다사용시 문제가 되는 병충해나 도복도 경감되어 안전생산이 가능하도록 하는 기능을 한다.

이러한 상기 피트모스와 단백석은 교반스크류가 설치된 저장조 내에 담은 후, 상기 교반스크류로 저장조 내의 내용물을 교반하는 방식이나, 원통형의 전동장치가 부착된 드럼식 등의 방식을 이용하여 상기 두 물질이 균일하게 혼합되도록 할 수 있다.

상기와 같은 방식으로 균일하게 혼합된 피트모스와 단백석은 성형가공을 통하여 입상화하는데, 상기 입상화는 펠릿 성형기를 이용하여 상기 피트모스와 단백석의 혼합물을 직경이 3-8mm이고, 길이가 10mm인 원기둥의 펠릿형태로 성형가공하는 방식이나, 키룬방식으로서 상기 피트모스와 단백석의 혼합물이 원통형의 구동 드럼을 통과하여 구형으로 성형되는 그래뉼 성형화하는 방식 등을 통해 입상체로 형성될 수 있다.

한편, 상기 피트모스와 단백석의 혼합비율은 토양의 상황에 따라 적절하게 조절하여 사용하는 것이 좋은데, 토양이 척박하고 양분이 부족한 토양의 경우에는 유기질 및 부식산이 다량함유된 피트모스의 함량을 증가시켜 충분한 양분 공급이 가능하도록 하고, 화학비료의 사용이 장기간 지속되어 산성화된 토양의 경우에는 우수한 흡착능력을 통해 토양을 중화시킬 수 있는 단백석의 함량을 증가시켜 산성화된 토양의 중화가 잘 이루어지도록 할 수 있는데, 바람직하게는 상기 피트모스와 단백석은 그 혼합비율이 중량비로 45-65 : 35-55인 것 혼합되도록 하는 것이 좋다.

이는 상기 피트모스의 혼합비율이 상기 중량비 범위보다 적은 양이 혼합될 경우 상대적으로 단백석의 함량이 증가하게 되어 토양의 중화능력은 향상될 수는 있으나, 토양에 충분한 유기질 및 부식산이 함유되지 않아 식물에 충분한 양분 및 유용한 미량요소가 공급되지 않을 수 있고, 이와 반대로 상기 피트모스의 혼합비율이 상기 중량비 범위보다 많은 양이 혼합될 경우 토양에 충분한 유기질 및 부식산이 함유되어 식물에 필요한 양분 및 유용한 미량요소를 제공할 수는 있으나, 상대적으로 단백석의 함량이 감소하게 되어 산성화된 토양의 중화가 원활히 이루어지지 않을 수 있기 때문이다.

한편, 본 발명의 토양개량제는 상기 입상체에 발효배양된 토양미생물 종균을 접종한 것이 보다 바람직하다.

이는 토양미생물이 토양의 활성화에 유용한 미생물을 상기 입상체에 접종함으로써 피트모스와 단백석의 기능과 식물성장 및 토양활성화에 도움이 되는 토양미생물의 기능이 조화롭게 결합되어 복합적인 기능을 갖음은 물론, 그 토양개량효과가 보다 증대되도록 하기 위한 것이다.

이때 상기 토양미생물은 Lactobacillus acidophillus, Bacillus subtilis, Trichoderma hazianum, Streptomyces hygroscopicus, Bacillus megaterium 등에서 하나 혹은 둘 이상이 선택되어 배양되는 것이 보다 바람직한데, 이러한 상기 토양미생물은 유기물의 분해를 통해 퇴비부숙, 양분흡수를 촉진하여 토양을 개량하고, 작물생육을 촉진하며, 항균물질 등의 분비를 통해 토양의 병해를 경감시키는 등의 효과를 갖는다.

한편, 상기 토양미생물은 당밀 또는 설탕 50중량%와 물 50중량%를 혼합하여 제조된 희석액을 토양미생물 종균과 동량으로 혼합하여 종균용액을 제조한 후, 상기 종균용액 3-7중량%와 물 93-97중량%를 섞어 저장조에 담아 발효배양 시킨 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 발효배양된 토양미생물 종균은 상기 입상체가 발효배양시킨 종균이 폭기하는 곳을 통과하도록 한 다음, 건조과정을 거침으로써 토양미생물이 접종된 토양개량제가 제조될 수 있다.

이와 같이 단백석과 피트모스의 입상체에 토양미생물이 접종된 본 발명의 토양개량제는 상기 단백석의 나노급 크기의 미세한 기공으로 토양미생물들이 서식하기 좋은 서식환경을 제공하여 토양미생물의 접종 배양이 용이하도록 하고, 상기 단백석의 기공속에 배양된 토양미생물은 피트모스의 영양분을 분해하며, 이때 상기 피트모스는 단백석의 가용성 규산질을 분해하여 작물의 생육을 도와주도록 하고, 산성화된 토양을 바꾸어 주는 기능을 하는 등 서로 상호적인 작용을 하며, 이를 통해 토양의 영양분 공급과, 산성화된 토양의 중화작용, 토양미생물의 분해작용이 적절하게 이루어져 식물성장을 촉진시키는 등 그 기능이 보다 증대되도록 해준다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 토양개량제는 토양 10a당 1000-2000kg을 혼합 하여 사용되는 것이 바람직한데, 상기 토양개량제가 1000kg 미만으로 사용될 경우, 그 기능이 충분히 발현되지 않을 수 있고, 만약 2000kg이상으로 사용할 경우, 우수한 토양개량효과를 나타내기는 하나, 경제성이 떨어질 수 있기 때문이다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

피트모스와 50-100mesh 크기의 50-100mesh 크기로 분쇄한 단백석을 준비하여 상기 피트모스와 단백석의 중량비가 60:40이 되도록 혼합한 다음, 펠릿형태로 성형가공하고, 상기 펠릿에 토양미생물을 접종배양하여 본 발명의 토양개량제를 제조한다.

<실험예 1>

점토함량이 9.6%이하인 사양토(무처리)와, 상기 점토함량이 9.6%이하인 사양토(비교예 1)에 각각 식양토를 10a당 10톤, 제올라이트(비교예 2)를 10a당 1톤, 상기 실시예 1에 의해 제조된 토양개량제를 10a당 1톤 혼합하여 처리한 후, 콩을 재배하여 수확기 때의 표토(0-15cm)의 물리화학성 변화를 측정하여 표 1에 나타내었고, 각 처리별 콩의 생육과 2년간의 평균수량을 표 2에 나타내었다.

처리	용적밀도 (g/㎤)	경도 (㎜)	통기성 (㎝/sec)	보수력 (%)	기상(%)	산도 (1:1)	유기물 (g/㎏)	양이온치환용량 (cmol/㎏)
무처리	1.17	13	0.71	29.9	35.1	5.2	9.2	7.2
비교예 1	1.16	12.2	0.95	31	37.9	5.3	11.5	7.3
비교예 2	1.14	11.6	1.07	30.9	34.7	5.5	12.2	8
실시예 1	1.13	10.2	2.06	32.5	35.8	6.3	21.7	15.4

상기 표 1에 나타난 바와 같이 먼저, 용적밀도와 경도는 비교예 1, 2 및 실시예 1의 경우가 무처리에 비하여 낮은 것으로 나타났고, 그 중에서도 실시예 1의 경우가 용적밀도 및 경도가 가장 낮은 것을 알 수 있는데, 이는 실시예 1이 무처리나 비교예 1, 2보다 식물의 뿌리뻗음 및 수분의 침투가 용이하고, 토양 및 양분의 유실이 적어 토양개량 효과가 더 좋은 것으로 파악할 수 있다.

또한, 무처리군이나 비교예 1,2에 비하여 본 발명의 토양개량제(실시예 1)의 경우가 통기성, 보수력, 산도, 유기물의 양, 양이온 치환용량 등이 더 높은 것을 알 수 있으며, 이를 통해 실시예 1의 토양개량제가 다른 토양개량제에 비하여 토양개량효과가 더 좋음을 알 수 있다.

처리	경장(cm)	경태(mm)	분지수(개)	주경절수(개)	수량(kg/10a)	수량지수(%)
무처리	62.7	8.3	6.3	9.1	166	100
비교예 1	64.2	9.9	7	10.4	175	105
비교예 2	64.5	9.9	6.3	9.7	183	110
실시예 1	65	12.4	8.4	13.4	234	138

상기 표 2에 나타난 바와 같이 콩의 경장, 경태, 분지수 등의 생육은 개량제를 시용한 비교예 1, 2 및, 실시예 1의 경우가 무처리 보다 증가된 것을 알 수 있고, 그 중 실시예 1의 경우가 콩의 생육이 가장 많이 증가된 것을 알 수 있으며, 각 처리별 수량은 실시예 1의 경우가 비교예 1, 2보다 수량이 현저히 많았고, 무처리에 비하여 비교예 1이 5~8%, 비교예 2가 6~10%, 실시예 1이 35~38% 증수된 것을 알 수 있다.

<실험예 2>

토양에 실시예 1의 토양개량제, 고흡수화합물인 K-SAM(코오롱 유화(주) 제품), 제지오니를 각각 토양 10a당 1톤씩 혼합한 후, 무처리 토양과, 상기 각각의 개량제가 첨가된 토양에 가을배추를 재배하여 그 수량을 표 3에 나타내었다.

경운방법	개량제	초장	엽수	수량(kg/10a)
로타리	무처리	35.4	50.6	1,866 (100)
	실시예 1	41.4	57.2	3,884 (208)
	K-SAM	37.6	53.0	3,014 (162)
	제지오니	38.6	55.6	2,502 (134)
심경+로타리	무처리	28.2	55.4	1,728 (100)
	실시예 1	41.4	56.8	3,592 (208)
	K-SAM	35.0	60.8	2,982 (173)
	제지오니	35.0	58.0	3,160 (183)

상기 표 3에 나타난 바와 같이 가을 배추 수량은 실시예 1의 처리구가 무처리 토양에 비해 108% 증수되고, 고흡수화합물인 K-SAM 은 62% ∼73%, 제지오니 처리는 34% ∼ 83% 증수된 것을 알 수 있으며, 본 발명의 토양개량제(실시예 1)을 사용한 경우가 가을 배추의 수량이 가장 높게 나타난 것을 알 수 있다.

이는 본 발명의 토양개량제가 가장 높은 것은 토양구조가 발달되지 않아 토양이 단단하고, 공극이 적은 연곡토양에서 본 발명의 토양개량제가 각각의 작은 입자들을 상호결합시켜 떼알구조를 형성하도록 하여 공극량을 증가시키고, 이에 따라 강우시나 한발시에 수분의 보수력 증진과 증발량을 경감시키며, 뿌리호흡을 원활하게 할 수 있는 통기성을 제고시켜 줌으로써 콩이나 배추 등 작물의 뿌리생육이 건실하여 좋은 수량을 가져 오도록 한 것이다.

Claims (6)

1. 피트모스와 단백석을 균일하게 혼합하고 입상화한 것을 특징으로 하는 토양개량제.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 피트모스와 단백석은 그 혼합비율이 중량비로 45-65 : 35-55인 것을 특징으로 하는 토양개량제.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 입상체에 발효배양된 토양미생물 종균을 접종한 것을 특징으로 하는 토양개량제.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 토양미생물은 Lactobacillus acidophillus, Bacillus subtilis, Trichoderma hazianum, Streptomyces hygroscopicus, Bacillus megaterium에서 하나 혹은 둘 이상이 선택되어 배양된 것을 특징으로 하는 토양개량제.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 토양미생물은 당밀 또는 설탕 50중량%와 물 50중량%를 혼합하여 제조된 희석액을 토양미생물 종균과 동량으로 혼합하여 종균용액을 제조한 후, 상기 종균용액 3-7중량%와 물 93-97중량%를 섞어 저장조에 담아 발효배양 시킨 것임을 특징으로 하는 토양개량제.
6. 청구항 5의 토양개량제는 토양 10a당 1000-2000kg을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 토양개량제의 이용방법.