KR20210068740A - 근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용한 작물의 재배방법 - Google Patents

근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용한 작물의 재배방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴믹 물질을 포함하는 비료 성분을 피복한 근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용한 작물의 재배 방법에 관한 것이다.
본 발명의 근권 시비용 피복 비료는 정부 추천 고추 시비량 대비 최대 90% 정도 시비량을 절감할 수 있고 비료 시비횟수도 1회로 할 수 있어 농경지내 환경 오염 부하를 줄일 수 있으며, 비료 사용량의 절감에 따라 지구온난화가스 발생량을 줄일 수 있다.

Description

근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용한 작물의 재배방법{Coated fertilizer for root area and method for growing crop using the same}
본 발명은 휴믹 물질을 포함하는 비료 성분을 피복한 근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용한 작물의 재배 방법에 관한 것이다.
화학비료는 1904년 독일 화학자 프리츠 하버(Fritz Habor, 1868~1934)가 질소(N2)와 수소(H2)로부터 암모니아(NH3) 합성 연구부터 시작하여 1913년 독일 바스프사에서 하루 20톤의 암모니아가 상업적으로 생산함에 따라 본격적으로 생산하게 되었다. 그 이후 상업 비료공장이 전 세계 곳곳에 건설됨에 따라 화학비료 생산량은 급격하게 증가하게 되었고 그 증가량만큼 전 세계 인구수도 기하급수적으로 증가하게 되었다.
화학비료는 인류의 배고픔을 해결해 주었지만 무분별한 화학비료 사용량으로 인해 하천 및 바다 오염, 토양 지하수 오염, 지구온난화 가스 발생, 작물 병해충 증가 등과 같은 문제점이 대두되었다.
일반 화학비료는 토양에 비료를 시용할 시 작물의 비료 양분 이용율은 약 20~40% 정도로 매우 낮은 수준이고 나머지는 대기 및 토양, 하천으로 흘러 들어가 주변 환경을 오염시킬뿐만 아니라 화학비료 제조에 들어간 에너지 자원 낭비와 납사, 염화가리 및 인광석과 같은 지구상의 한계 자원 낭비를 초래하고 있는 실정이다.
이러한 화학비료의 단점을 극복하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1331454호에서는 유동층 피복기를 이용하여 화학비료 표면에 이류체 노즐로 고분자수지를 미세 분사하여 코팅비료를 생산하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이는 화학 비료의 토양 내 빠른 용해성 문제를 극복하기 위한 방법을 제시한 것이어서 일반 화학 비료의 절감량을 예상하기에는 부족하다.
고분자수지를 코팅한 피복비료 이외 일반 화학비료에 기능성물질을 첨가하여 화학비료 사용량 절감 방안을 제시한 대한민국 등록특허 제 10-1178613호에서는 일반 화학비료에 폴리아스파르트산과 글라이신베타인을 첨가하여 화학비료 사용량 절감 방법을 개시하고 있으나 비료 사용량을 획기적으로 줄이는 데에는 한계가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1331454호 대한민국 등록특허 제10-1178613호
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구, 노력한 결과, 휴믹 물질을 포함하는 비료 성분을 피복한 피복 비료를 근권 시비하면 비료 사용량을 획기적으로 줄일 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명은 휴믹 물질을 포함하는 비료 성분을 코팅한 근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용하여 작물을 재배하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
휴믹산, 풀빅산 및 휴민 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 비료 성분을 고분자 수지로 피복시킨 근권 시비용 피복 비료를 제공한다.
상기 휴믹산은 비료 성분 내 0.1 ~ 5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 풀빅산은 비료 성분 내 1 ~ 10 중량%로 포함될 수 있다.
상기 피복 비료는 90일 경과 후 용출된 비료 성분의 양을 나타내는 용출 속도가 60 ~ 80 중량%일 수 있다.
한편, 본 발명은
모종을 심을 공간을 형성하는 단계;
상기 근권 시비용 피복 비료를 상기 공간에 시비하는 단계; 및
상기 피복 비료를 시비한 공간에 모종을 심고 고정시키는 단계를 포함하는 피복 비료를 이용한 작물의 재배 방법을 제공한다.
본 발명의 근권 시비용 피복 비료는 정부 추천 고추 시비량 대비 최대 90% 정도 시비량을 절감할 수 있고 비료 시비횟수도 1회로 할 수 있어 농경지내 환경 오염 부하를 줄일 수 있으며, 비료 사용량의 절감에 따라 지구온난화가스 발생량을 줄일 수 있다.
또한, 농촌 고령화에 따른 시비노동력도 절감할 수 있고, 비료 원재료 수입비용 및 비료 제조비용을 혁신적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 피복 비료를 이용하여 모종을 심는 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 재배되어 수확된 홍고추를 비교한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 재배되어 수확된 홍고추 내 무기 이온 함량을 측정하여 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 비료 성분을 고분자 수지로 피복시킨 피복 비료에 있어서, 상기 비료 성분은 휴믹산, 풀빅산 및 휴민 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 근권 시비용 피복 비료를 특징으로 한다.
본 발명은 비료 성분이 휴믹 물질을 포함하는데, 상기 휴믹 물질은 휴믹산, 풀빅산 및 휴민 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용된다.
토양 근권에는 작물이 지상부의 광합성 산물을 뿌리로 내리는 데 이러한 광합성 산물을 섭취하기 위해 미생물이 근권 바깥 토양부분보다 훨씬 많이 분포하고 종류도 다양하며 작물의 뿌리가 양분 및 수분 흡수를 하는데 크게 영향을 준다. 이런 미생물들을 근권 미생물이라 부른다. 상기 휴믹 물질은 이러한 근권 내 미생물 활성도 증가뿐만 아니라 뿌리 발육 촉진, 토양내 불용 양분 가용화 촉진, 토양내 수분 보유 능력 향상, 양이온 치환용량 증진, 토양내 독성 물질 경감 등의 효과를 가져올 수 있다.
휴믹산(Humic acid)은 부식산이라고 하며, 부엽토, 토탄, 석탄의 주요 성분으로 분자량이 큰 고분자 물질이어서 물에는 거의 녹지 않지만 알칼리성 용액에 잘 녹으며 자기 부피의 7배에 해당되는 물을 흡수 할 수 있는 특징이 있어 작물의 가뭄 스트레스 해소에 도움을 준다.
상기 휴믹산은 전체 비료 성분 내 0.1 ~ 5 중량% 가 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5 ~ 4 중량%, 더욱 바람직하게는 1 ~ 3 중량%가 포함될 수 있다.
풀빅산(Fulvic acid)는 상기 휴믹산보다 높은 치환성양이온 용량과 광물질의 용해성, 광합성작용 증진 효과, 균근균의 활성 및 밀도 증가, 킬레이트화 작용을 통한 영양분매개체 기능이 있다.
상기 풀빅산은 전체 비료 성분 내 1 ~ 10 중량%가 포함될 수 있고, 바람직하게는 3 ~ 8 중량%, 더욱 바람직하게는 5 ~ 6 중량%가 포함될 수 있다.
또한, 상기 휴민은 탄소 기반 거대 분자 물질로 휴믹 물질(humic substances) 중 산, 알카리에 의하여 용해되지 않는 물질을 의미한다.
상기 비료 성분을 피복하는 고분자 수지는 별도의 제한없이 사용될 수 있으나, 아크릴수지, 폴리에틸렌수지, PVDC(polyvinyl dichloride)수지, 폴리이미드수지, 알키드수지 및 우레탄 수지 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 선택되어 사용될 수 있다. 특히, 아크릴 수지의 경우 아크릴 에멀젼 고분자수지를 사용할 수 있는데, 아크릴 에멀젼은 열가소성 수지로서 톨루엔 등과 같은 용제형 수지가 아니고 물을 사용하기 때문에 용제의 휘발성에 의해 종자의 피해가 없고 토양의 종류, 토양 미생물, 토양 pH등과 같은 토양의 외부환경에 용출속도가 영향을 받지 않은 점에서 바람직하다.
상기 피복 비료의 용출 속도(90일 경과 후 용출된 비료 성분의 양)는 60 ~ 80 중량%로 설계하는 것이 바람직하다.
상기 피복 비료는 비료 입자를 유동층 피복기에 넣고 비료 내의 수분 방지를 위한 예열 공정을 통하여 비료 입자를 유동화를 시킨 후에 고분자 수지를 비료 표면에 분무하여 제조될 수 있다. 상기 비료입자에 고분자수지를 피복하는 방법으로는 주로 유동층 피복기 내에 비료를 넣고 공기로 비료 입자를 공중으로 띄운 상태에서 스프레이 노즐을 통해 고분자수지를 미세하게 분무하여 비료입자에 정밀하게 피복시키는 방법을 사용한다. 이 때 피복 조건은 피복되는 고분자에 따라 적절히 조절할 수 있으나, 아크릴 에멀젼 수지를 사용하는 경우, 피복온도 30 ~ 80 ℃, 분무압 0.1 ~ 3.0 ㎏/㎠, 분무량 1 ~ 100 g/분, 분무시간은 10 ~ 120 분의 조건에서 피복이 진행되는 것이 바람직하며, 피복 온도는 더욱 바람직하게는 40 ~ 70 ℃ 범위로 조절하는 것이 좋다. 피복이 완료되면 건조한 후 자연냉각하고, 유동층 피복기 배출구를 통해 피복된 비료를 배출시켜 피복 비료를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은,
모종을 심을 공간을 형성하는 단계;
상기 근권 시비용 피복 비료를 상기 공간에 시비하는 단계; 및
상기 피복 비료를 시비한 공간에 모종을 심고 고정시키는 단계를 포함하는 피복 비료를 이용한 작물의 재배 방법을 또 다른 특징으로 한다.
먼저 재배할 모종을 심기 위하여 구덩이 등의 공간을 형성하고, 상기 피복 비료를 상기 공간에 시비한다.
다음 시비된 비료 위에 흙을 덮고 그 위에 모종을 심고 고정시킨다. 상기 고정은 흙을 덮어 채움으로써 이루어질 수 있다.
상기 근권 시비용 피복 비료는 재배 작물 당 5 ~ 10 g 정도 시비하는 것이 바람직하다.
상기 재배 방법을 도 1에 개략적으로 나타내었으며, 이를 통하여 화학 비료를 별도로 시비할 필요 없이 코팅 비료에서 작물의 생육 단계에 따라 비료 성분이 용출되어 비료 사용량을 줄일 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예 및 실험예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
제조예 1 : 휴믹 물질 함유 피복 비료의 제조
일반 화학 비료 100kg에 휴믹 물질이 함유한 유기 물질 20kg을 넣고, 전체 분쇄 혼합한 후 비료 제립기에서 2 ~ 4 mm 크기의 구형 비료 제립 입자를 제조하였다. 다음 수분 함량이 1% 이하될 때까지 건조기에서 건조 후 자연 냉각하여 최종 비료 입자를 얻었다.
상기 일반 화학 비료 내 성분 함량은 질소-인산-칼리 성분이 각각 16 중량%, 8 중량%, 8 중량%가 포함된 것을 사용하였다.
최종 비료 입자 내에는 휴믹산은 2 중량%, 풀빅산은 6 중량%가 포함되었다.
상기 비료 입자 2 kg을 유동층 피복기에 넣고 0.4m3/min 정도 되는 압축 공기로 비료를 피복기 내부에서 공중으로 부상시킨 다음 아크릴 에멀젼 고분자 수지를 비료 입자 표면에 분무하였다. 이 때, 피복온도 60℃, 분무 노즐 공기 압력은 약 1kg/cm2, 피복물질 분무량은 15g/min으로 하여 약 1시간 정도 분무하였으며, 분무 완료 후 피복기 내부 온도를 80℃로 상승시킨 다음 약 20분간 열처리 후 자연 냉각시켜 피복기에서 피복 비료를 배출시켜 피복 비료를 제조하였다. 피복율은 순수비료 무게당 비료표면에 피복된 고분자수지 무게를 백분율로 확인하였으며, 상기 피복 비료의 피복율은 11%로 나타났다.
제조예 2 : 휴믹 물질을 함유하지 않은 피복 비료의 제조
일반 화학 비료 2kg 을 유동층 피복기에 넣고 피복하는 것을 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 피복 비료를 제조하였다.
시험예 1 : 피복 비료의 수중 용출 시험
제조예 1, 2에서 제조된 피복비료의 수중 용출도를 조사하기 위해 각각 5g을 샘플링하여 증류수가 채워진 250 ml 플라스크에 넣은 후, 25℃ 항온조에 방치하면서 매 분석일마다 물속으로 용출되어 나온 전 질소 성분을 자동 질소 분석기를 이용하여 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 1과 같다.
구분 용출일수(일)
1 10 30 50 70 90 110 130 150
제조예 1 0 5 13 24 48 68 79 88 98
제조예 2 1 7 17 21 53 71 83 92 100
상기 피복 비료는 양분 성분이 서서히 용출되는 것을 확인할 수 있었으며, 90일 경과 후 용출된 비료 성분의 양은 68 중량% 로 확인되었다.
실시예 1 : 휴믹 물질 함유 피복 비료를 이용한 고추 재배
고추 모종을 심기 위한 구멍을 형성하고, 상기 제조예 1의 피복 비료를 구멍 하나당 3 g을 시비한 뒤, 고추 모종을 심어 재배하였다. 재배 규모는 밭 면적 1000 m2 에 고추모종 3000개를 정식하여 재배하였으며, 전체 시비량은 9kg/1000m2, 5g 처리구는 15kg/1000m2, 10g 처리구는 30kg/1000m2, 15g 처리구는 45kg/1000m2이다.
비교예 1 : 휴믹 물질을 함유하지 않은 피복 비료를 이용한 고추 재배
제조예 2의 피복 비료를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 고추 재배를 진행하였다.
비교예 2 : 일반 속효성 화학 비료를 이용한 고추 재배
고추 재배 정부 추천 시비량 기준 조건으로 요소비료 49kg/1000m2(기비 55%, 추비 1차 15%, 추비 2차 15%, 추비 3차 15%), 용과린 56kg/1000m2(기비 100%), 황산가리 33kg/1000m2(기비 62%, 추비 1차 19%, 추비 2차 19%)을 각각 시비하였다. 따라서 전체 시비횟수는 기비 1회와 추비 3회, 즉 총 4회를 고추밭에 시기별로 비료를 각각 시비하였다.
시험예 2 : 작물 재배 효과 실험
2019년 7월 30일경에 홍고추가 고추나무에 열리기 시작하여 홍고추 수확을 다음과 같이 각각 실시하였다. 홍고추 1차 수확 2019년 8월 19일, 2차 수확 2019년 9월 1일, 3차 수확 2019년 10월 1일, 4차 수확 2019년 10월 28일에 실시하였으며 수확된 홍고추를 고추 건조기에 넣고 65℃에서 3일간 말려 건고추를 얻었으며 그 결과는 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.
시비처리 시비량
 고추생육 조사 홍고추 조사 건고추 수확량
(kg/1000m2)
초장
(cm)		 엽색도(SPAD) 줄기직경
(cm)		 길이(cm) 직경(mm)
비교예 1 처리구1 :3g/plant (9kg/1000m2) 93 50 13.8 15.7 20.9 195
처리구2: 5g/plant
(15kg/1000m2)		 95 48 13.4 15.9 20.1 234
처리구3: 10g/plant
(30kg/1000m2)		 92 52 14.8 15.7 22.5 309
처리구4: 15g/plant
(45kg/1000m2)		 87 55 13.2 15.8 20.7 240
비교예 2 처리구5: 화학비료추천시비량
(요소 9kg, 용과린56kg,황산가리33kg/1000m2, 총 138kg/1000m2))		 95 56 13.6 14.9 20.7 276
실시예 1 처리구6: 3g/plant
(9kg/1000m2)		 95 52 14.2 15.8 20.5 219
처리구7: 5g/plant
(15kg/1000m2)		 109 58 15.8 15.3 21.7 351
처리구8: 10g/plant
(30kg/1000m2)		 115 58 15.2 15.6 21.5 330
처리구9: 15g/plant
(45kg/1000m2)		 99 57 13.8 14.9 20.9 246
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 초장 및 엽색도가 본 발명의 피복 비료를 사용한 경우에 높은 값을 나타내어 고추의 생육이 우수함을 확인할 수 있었고, 수확량 역시 상대적으로 높게 나타남을 확인할 수 있었다.
또한, 상기 처리구 1 ~ 9의 홍고추의 열매 내 무기 이온 함량을 측정하였으며, RQflex 10(머크 사)을 사용하여 분석한 결과를 도 3에 나타내었다.
본 발명의 피복 비료를 사용한 처리구 6 ~ 9의 경우 무기 이온 성분 함량이 높게 나타났으며, 특히 일반 화학 비료 시비구인 처리구 5에 비하여도 성분 함량이 높게 나타났다.
상기 시험을 통하여, 본 발명의 피복 비료가 그 시비량을 크게 줄임에도 작물의 수확량과 품질을 높일 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (5)

  1. 비료 성분을 고분자 수지로 피복시킨 피복 비료에 있어서,
    상기 비료 성분은 휴믹산, 풀빅산 및 휴민 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 근권 시비용 피복 비료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴믹산은 비료 성분 내 0.1 ~ 5 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 근권 시비용 피복 비료
  3. 제1항에 있어서,
    상기 풀빅산은 비료 성분 내 1 ~ 10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 근권 시비용 피복 비료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피복 비료는 90일 경과 후 용출된 비료 성분의 양을 나타내는 용출 속도가 60 ~ 80 중량%인 것을 특징으로 하는 근권 시비용 피복 비료.
  5. 모종을 심을 공간을 형성하는 단계;
    상기 청구항 제1항의 근권 시비용 피복 비료를 상기 공간에 시비하는 단계; 및
    상기 피복 비료를 시비한 공간에 모종을 심고 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복 비료를 이용한 작물의 재배 방법.
KR1020190158118A 2019-12-02 2019-12-02 근권 시비용 피복 비료 및 이를 이용한 작물의 재배방법 KR20210068740A (ko)

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KR101178613B1 (ko) 2011-11-08 2012-09-04 경기도 폴리아스파르트산과 글라이신베타인을 함유하는, 비료사용량을 절감시키기 위한 고추용 전용비료
KR101331454B1 (ko) 2013-08-07 2013-11-26 수산고분자 주식회사 완효성 입상 비료 및 이의 제조방법

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