KR20140063290A - 수면부상제를 이용한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 조성물 - Google Patents

수면부상제를 이용한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 조성물 Download PDF

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Abstract

본원발명은 수면부상제를 이용한 발포성 정제형 규산질 비료의 조성물에 관한 것으로 상기 조성물은 규산염 5~50중량%, 발포성제제 30~70중량%, 결합제 10~15중량%, 부형제 5.5~15.5중량% 및 수면부상제 4.5~15중량%를 혼합한 조성물이다.
상기 조성물에 사용되는 수면부상제는 보로실리케이트를 사용하며, 발포성 규산질 비료 조성물에 보로실리케이트를 혼합할 때 보로실리케이트의 함량은 4.5중량% 혼합한다.
이와 같이 보로실리케이트를 혼합한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 투척에 의해 시비하여도 논 바닥에 박히지 않고 물에 부유하게 된다. 이와 같이 규산질 비료가 물 위에 뜨게 되면 시비된 규산질 비료성분이 논 전체에 균일하게 공급되어 비료의 확산성이 획기적으로 증가된다.
또한 투입된 규산질 비료가 벼의 전 생육기간에 걸쳐 균일하게 공급되어 벼가 건강하게 생육할 수 있게 된다.

Description

수면부상제를 이용한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 조성물{Injury sex sleep sleep injured my freshwater crop cultivation sparkling silicate fertilizer composition}
본 발명은 벼 재배에 사용되는 수면부상제를 이용한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성물에 관한 것으로 상세하게는 발포확산성 규산질 비료 정제를 논에 투척하여 시비하는 경우 규산질 비료 정제가 논 바닥에 박히지 않고 수면에 떠올라 부유되는 상태로 규산질 비료가 시비되는 것이다. 이와 같이 규산질 비료를 시비하게 되면 수면부상성으로 인하여 규산질 비료의 확산이 빨라져 논 전체에 균일하게 규산질 비료를 시비할 수 있는 정제를 제조할 수 있게 된다.
규산질 비료는 벼, 보리, 밀 등 화본과 작물이 다량 흡수하는 필수적인 무기양분으로 작물 체내에 칼륨, 리그닌 등을 증가시켜 줄기를 강하게 하여 도복을 경감시키고, 전질소와 마그네슘 함량을 감소시켜 벼 도열병 등의 병 발생을 감소시키며, 잎의 직립을 유지시켜 수광 태세를 개선하여 광합성효율 및 건물생산 효율을 향상시키고 등숙률을 높여 준다. 또한 규산 성분은 쌀의 아밀로스 함량은 증대시키지만 단백질함량을 낮추어 미질을 향상시키는 것으로 알려져 있고, 논토양의 이화학적 특성을 개선시키며 논토양의 pH를 교정하고, 흡착한 인산의 탈착율을 증대시켜 벼의 인산 이용 효율을 증대시키며, 뿌리의 산화력을 증가시켜 철이나 망간의 독성을 경감시키는 기능이 있다고 알려져 있다.
벼는 다른 작물에 비해서 매우 많은 양의 규산을 필요로 하고 볏짚 중의 규산 함량은 12~14중량% 정도로 다량 함유되어 있으며, 규산성분은 토양에서만 흡수가 가능한 성분이고, 벼의 경우 생육기간 동안 다른 작물의 경우보다 상당히 높은 수준의 규산 흡수가 이루어진다. 규산이 벼의 생육에 필수적인 원소임에도 불구하고 현재 국내 논 토양에서 규산 함량은 벼가 생육 기간 중에 이용하기에 부족한 실정이다.
우리나라 논 토양의 가용성 규산함량은 보통 70~80ppm으로 적정치 157ppm에 비하면 낮은 수준이다. 벼에 흡수된 규산은 볏짚만이라도 다시 토양으로 환원되어야함에도 불구하고 이 볏짚 또한 축산농가에 사일리지 형태로 공급되고 있어, 토양내의 규산함량은 점점 부족해지고 있는 실정이며, 규산질 비료의 시용이 지속적으로 요구되고 있다.
따라서 벼의 생육을 좋게 하기 위해서는 벼 생육 전기간에 지속적으로 규산질 비료성분이 공급될 수 있도록 규산질 비료를 시비하여 주어야 한다.
국내 등록특허공보 제10-1064899호
본원발명은 일정한 시간을 두고 지속적으로 규산질 비료를 벼가 흡수할 수 있도록 수면부상 성질를 갖는 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료를 제조하기 위한 것이다. 벼 재배에 있어서 규산질 비료의 경엽 처리 적기는 일반적으로 가장 무더운 여름철이기 때문에 규산질 비료를 시비하기 위하여 무거운 분무기나 호스를 들고 논을 걸어다니며 처리해야 하는 어려움이 많아 그 사용이 제한되고 있다.
종래에는 기존 규산질 비료의 문제점을 개선하고자 논둑에서 투척하는 방식의 발포성 투척형 규산질 비료를 사용하였으나, 이와 같은 방식은 투척된 규산질 비료 정제가 논 바닥에 박혀서 발포가 끝까지 이루어지지 않아 유효성분인 규산성분이 원활하게 확산되지 않는 문제가 있다.
본원발명은 이러한 문제점을 개선하고자 발포성 투척형 규산질 비료를 담수된 논에 투척 후에도 논의 수면 위로 뜰 수 있도록 수면부상 기능을 추가한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료에 관한 것이다. 이와 같이 수면 위로 발포성 규산질 비료가 뜨게 되면 논의 수면을 부유하면서 규산성분을 균일하게 방출하여 벼의 생육기간에 걸쳐 지속적으로 규산 성분을 공급하게 된다.
이를 위해 본원 발명에서는 발포성 규산질 비료 조성물에 수면부상제를 사용하며, 본원발명에 사용되는 수면부상제로는 보로실리케이트 등이 있다. 발포성 규산질 비료 조성물에 보로실리케이트를 4.5중량% 혼합한 경우 규산질 비료 정제가 논에서 양호하게 부유하였으나, 3중량% 이하로 혼합하는 경우 정제의 부상이 이루어지지 않았다. 따라서 발포성 수면부상제 규산질 비료의 제조에 필요한 보로실리케이트의 적정 함량은 4.5중량% 이상이라고 판단되었다.
본원발명의 수면부상제를 이용한 발포성 정제형 규산질 비료의 조성물은 규산염 5~50중량%, 발포성제제 30~70중량%, 결합제 10~15중량%, 부형제 5.5~15.5중량% 및 수면부상제 4.5~15중량%를 혼합한 조성물이다.
본원발명에서 수면부상의 기능을 갖기 위해서는 규산염 5~50중량%, 발포성제제 30~70중량%, 결합제 10~15중량%, 부형제 5.5~15.5중량% 및 수면부상제 4.5~15중량%를 혼합하여 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성물을 만든다.
벼를 논에서 재배하는 경우 발포성 규산질 비료를 논둑에서 투척하여 시비하게 되면 투척된 규산질 비료 정제가 논 바닥에 박히게 된다. 그러나 본원발명의 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료를 투척하게 되면 물에 뜨는 성질로 인해 규산질 비료가 물 위에 뜨게 되고 규산질 비료성분이 논 전체에 균일하게 공급되어 비료의 확산성이 획기적으로 증가된다.
또한 투입된 규산질 비료가 벼의 전 생육기간에 걸쳐 균일하게 공급되어 벼가 건강하게 생육할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실내에서 규산질 비료의 확산성을 시험하기 위한 규산질 비료 투척 지점을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 수면부상성 발포확산성 규산질 비료에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실내에서 규산질 비료의 확산성을 시험하기 위한 규산질 비료 투척 지점에 관한 도면이다.
본 발명은 수면부상제를 사용하여 발포성 규산질 비료를 논둑에서 투척시 논바닥에 박히지 않고 수면위로 부상하여 확산이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 제조방법에 관한 것이다.
벼를 논에서 재배하는 경우 발포성 규산질 비료는 논둑에서 담수상태에 있는 논 안에 투척하여 처리하는데 담수상태의 논의 표면 토양은 매우 점질상태이기 때문에 무게가 있는 규산질 비료 정제를 투척하게 되면 규산질 비료 정제가 논 바닥에 박히게 된다. 이와 같이 논 바닥에 규산질 비료 정제가 박히게 되면 발포가 끝까지 진행되지 않아 논 안에서 규산질 비료의 농도에 차이기 발생되고 비료 성분의 확산이 일정하지 않는 문제가 있다.
본원발명은 이러한 문제점을 개선하기 위하여 종래 수면 아래로 가라앉는 성질을 가진 발포성 규산질 비료를 논에서 물 위로 뜨게 하여 규산질 비료성분이 논 전체에 균일하게 공급될 수 있도록 확산성을 획기적으로 증가시킨 것이다.
본원발명의 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 본 발명의 출원인이 기 개발하였던 발포성 규산질 비료의 제조방법(국내특허 10-1064899)으로 제조된 규산질 비료에 수면부상제를 혼합하여 발명하였으며, 본 발명에 사용된 수면부상제로는 보로실리케이트(soda lime borosilicate glass)와 같은 수면부상제를 사용하였다.
상기 보로실리케이트는 발포성 규산질 비료에 혼합되면 비중이 낮아져 물에 뜨게 되는데 이와 같은 보로실리케이트의 형태에는 막대, 구형상, 판형상 등 다양하게 존재한다. 본 발명에 사용되는 보로실리케이트는 가비중이 0.05~0.3, 바람직하게는 0.1의 가벼운 소수성 미세 결정의 백색 분상으로 발포성 규산질 비료에 혼합시 정제의 부상을 용이하게 만들어 준다. 발포성 규산질 비료에 혼합되는 보로실리케이트의 양이 3중량% 이하가 되면 논의 수면에서 부상하지 못하고 15중량% 이상으로 사용하게 되면 다른 성분의 비율이 감소하게 되고 성형이 곤란해지는 문제가 있다. 본 발명에 사용되는 최적의 보로실리케이트의 함량은 4.5중량% 내지 10중량%이다.
발포성 규산질 비료에 수면부상의 특성을 가지도록 하기 위해 종래 발포성 규산질 비료 조성물에 보로실리케이트와 같은 수면부상제를 첨가하게 되는데, 이 경우 원료의 선택과 함량 및 비율 등의 최적화가 필요하다.
본원발명에서 수면부상의 기능을 갖기 위해서는 규산염 5~50중량%, 발포성제제 30~70중량%, 결합제 10~15중량%, 부형제 5.5~15.5중량% 및 수면부상제 4.5~15중량%를 혼합하여 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성물을 만든다.
상기 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 제조에서 사용한 규산염은 규산칼륨, 규산나트륨 중에서 1 이상의 성분을 선택하여 사용하고, 상기 발포성제제는 탄산염과 유기산을 1~2.5 :1의 비율로 혼합하여 제조한다.
상기 탄산염은 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산암모늄, 중탄산암모늄, 탄산마그네슘 중 1 이상의 성분을 선택하여 제조하고 유기산은 구연산, 사과산, 주석산, 말레산, 프탈산, 아디프산, 숙신산 중에서 1 이상의 성분을 선택하여 사용한다.
상기 결합제로는 폴리에틸렌 글리콜(Poly ethylene glycol;PEG6000)을 사용하였다.
상기 부형제로는 규산염과 유기산의 직접적인 반응을 억제하기 위한 서방성 기재와 희석제를 사용하였다.
상기 서방성기재는 Cellulose acetate phthalate(CAP), Polyvinyl acetate phthalate(PVAP), Hydroxypropylmethyl cellulose phthalate(HPMCP) 중 1 이상의 성분을 선택하여 사용하고, 희석제로는 lactose, Talc 중 1 이상의 성분을 선택하여 사용한다.
<실시예>
규산염과 발포성제제의 비율별 발포 반응성 측정결과
규산염 함량(중량%) 발포성제제 함량(중량%) 발포 반응성
5 95 5
10 90 5
20 80 5
30 70 5
50 50 5
70 30 5
90 10 2
발포제의 최저 함량을 알아보기 위해 규산염과 발포성제제를 표 1의 비율로 혼합하여 발포반응성을 확인한 결과 발포성제제의 함량이 최저 30중량% 일때까지 발포반응성이 양호하였다. 따라서 발포성제제는 30중량 %이상을 함유해야 하는 것으로 판단된다.
상기 표 1에서 발포 반응성은 강한 것이 5이며, 발포 반응성이 적을수록 숫자는 낮아지며, 0은 발포반응성이 거의 나타나지 않는 것이다.
보로실리케이트 함량에 따른 부상 효과
규산염 함량
(중량%)		 발포성 제제함량
(중량%)		 결합제
(중량%)		 부형제 함량 (중량%) 발포 반응성 침전현상 부상현상
HPMCP 보로실리케이트 talc
30 49.5 15 0 0 5.5 5 2 부상안됨
30 49.5 15 0.5 0 5 5 0 부상안됨
30 49.5 15 0.5 1 4 5 0 부상안됨
30 49.5 15 0.5 3 2 5 0 부상안됨
30 49.5 15 0.5 4.5 0.5 5 0 부상
30 48.5 15 0.5 6 0 5 0 부상
30 46.5 15 0.5 8 0 5 0 부상
30 44.5 15 0.5 10 0 5 0 부상
30 39.5 15 0.5 15 0 5 0 부상
상기 표 2는 수면부상제인 보로실리케이트를 사용 함량에 따라 발포성 규산질 비료의 수면 부상의 정도를 측정하였다.
보로실리케이트 함량을 4.5중량% 넣은 처리구에서 정제의 부상이 양호하게 이루어졌고 3중량% 이하로 처리한 경우에는 발포성 규산질 비료 정제의 부상이 이루어지지 않았다.
따라서 본원발명의 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 제조에 필요한 보로실리케이트의 적정 함량은 4.5중량% 이상이다.
상기 표 2에서 발포반응성은 강한 것이 5, 발포반응성이 적을수록 낮은 숫자이며, 0은 거의 반응이 나타나지 않은 것이고, 침전현상은 가장 많이 일어난 것이 5, 침전현상이 낮을수록 낮은 숫자이며, 0은 침전물의 양이 없는 것이다.
수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성비
첨가제의 용도 원료명 투입율(중량%)
규산 원제 규산가리 30
발포제 탄산칼륨 25
구연산 25
결합제 PEG6000 15
발포안정제 HPMCP 0.5
부상보조제 보로실리케이트 4.5
비수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성비
첨가제의 용도 원료명 투입율(중량%)
규산 원제 규산가리 30
발포제 탄산칼륨 25
구연산 25
결합제 PEG6000 15
발포안정제 HPMCP 0.5
희석제 talc 4.5
표 2의 결과를 가지고 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성비를 표 3과 같이하여 정제를 제조하였다.
본원발명의 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 정제의 크기는 직경 2cm, 무게는 5g이 되도록 하였다.
비수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 표 4와 같이 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 조성에서 보로실리케이트 대신 talc를 첨가하여 제조하였다.
본원발명의 수면부상제를 이용한 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료를 가지고 3.3m×3.3m 수조에 물을 5cm로 담수시킨 다음 정치된 수조의 중앙에 본원발명의 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료를 중앙부에 투입한 후 투여한지 4시간, 5시간, 6시간 경과 후 도면 1에 도시된 A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4 및 투여지점에서 시료를 채취한 다음 시료의 규산 농도를 표 5에 나타내었다.
실내 수조에서 규산질 비료의 확산성 TEST 결과
성분 채취지점 채취성분의 농도(ppm)
수면부상성 비수면부상성
4시간
경과 후		 5시간
경과 후		 6시간
경과 후		 4시간
경과 후		 5시간
경과 후		 6시간
경과 후
규산 A1 0.97 0.97 0.98 0.89 0.94 0.97
A2 0.99 1.01 1.01 0.93 0.97 1.00
A3 1.06 1.02 1.03 1.05 1.05 1.01
A4 1.08 1.02 1.02 1.08 1.09 1.05
B1 1.12 1.00 0.99 1.22 1.15 1.09
B2 1.14 1.03 1.00 1.21 1.13 1.04
B3 1.08 0.99 0.99 1.28 1.19 1.09
B4 1.11 1.01 1.01 1.31 1.19 1.06
투여지점 1.12 1.02 1.01 1.32 1.21 1.07
상기 표 5를 보면, 비수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 시료를 투여한지 6시간 경과 후 수중의 규산질 비료의 농도 차이가 거의 없이 균일하게 확산되고 있음을 알 수 있고, 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 시료를 투여한지 5시간 경과 후 수중 농도 차이가 거의 없어 균일하게 확산되고 있음을 알 수 있다.
따라서 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료가 비수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 보다 물이 있는 논에서 확산성이 더 높은 것으로 판단된다.
이앙한지 15일된 수도작 포장에 8m × 8m 시험구를 설치하여 물높이가 5cm 되도록 물을 채운 후 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료와 비수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료의 확산성 실험을 실시하였다.
수도작 포장에서의 규산질 비료의 확산성 Test 결과
성분 채취지점 채취성분의 농도(ppm)
수면부상성 비수면부상성
4시간
경과 후		 6시간
경과 후		 8시간
경과 후		 4시간
경과 후		 6시간
경과 후		 8시간
경과 후
규산 A1 8.9 8.9 8.9 7.2 7.9 8.5
A2 8.8 8.9 8.9 8.8 8.8 9.0
A3 9.3 9.1 9.2 8.3 9.0 9.0
A4 10.0 9.3 9.1 11.0 9.9 9.6
B1 11.1 9.9 9.4 11.1 9.5 9.1
B2 12.8 9.7 9.6 12.4 10.9 9.9
B3 12.0 9.7 9.3 12.8 11.2 10.5
B4 12.1 9.5 9.7 13.2 12.1 10.9
투여지점 12.4 9.9 9.4 13.4 11.9 11.1
표 6을 보면, 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 처리 6시간 경과 후 농도 차이가 거의 균일하게 나타났고, 비수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료는 처리 8시간 경과 후에도 농도의 차이가 크게 나타나고 있음을 알 수 있어 본원발명의 수면부상성이 규산질 비료의 확산성에 크게 기여하고 있음을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료에 있어서,
    상기 수면부상성 규산질 비료 조성물은 규산염 5~50중량%, 발포성제제 30~70중량%, 결합제 10~15중량%, 부형제 5.5~15.5중량% 및 수면부상제 4.5~15중량%를 혼합하여 구성되며,
    상기 규산염은 규산칼륨, 규산나트륨으로 이루어진 그룹에서 1종 이상을 선택하여 포함되는 것을 특징으로 하는 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산염 비료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 조성물에 사용되는 발포성제제는 탄산염과 유기산으로 이루어지되 탄산염은 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨, 탄산칼슘, 탄산암모늄, 중탄산암모늄, 탄산마그네슘으로 이루어진 그룹에서 1종 이상을 선택하여 포함되며,
    유기산은 구연산, 사과산, 주석산, 말레산, 프탈산, 아디프산, 숙신산으로 이루어진 그룹에서 1종 이상을 선택하여 포함되는 것을 특징으로 하는 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산염 비료 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산질 비료 조성물에 사용되는 부형제는 CAP, PVAP, HPMCP로 이루어진 그룹에서 1종 이상을 선택하여 이루어진 서방성기재와 lactose와 talc로 이루어진 그룹에서 1종 이상을 선택하여 이루어진 희석제가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수면부상성 담수작물 재배용 발포성 규산염 비료 조성물.
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