KR20220013269A - 작물의 비정상적인 생육 방지 효과가 있는 질소 비료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 질소 비료 조성물은 산에 대한 완충능력이 큰 유기질 토양을 함유함으로써 조성물 내 질소 성분의 산화에 따른 토양의 산성화 및 필수 무기질의 유출을 방지하고 식물에 유해한 무기질의 용출을 방지할 수 있다.
또한 전이금속 및 인산염이 담지된 제올라이트를 포함함으로써 토양의 산성화를 방지하고 작물의 양분요구도에 따라 비료 성분의 배합비가 조절되어 종래 유기질 비료의 단점인 영양 성분의 불균일로 초래되는 작물의 비이상적인 생육을 방지할 수 있다.

Description

작물의 비정상적인 생육 방지 효과가 있는 질소 비료 조성물{Nitrogen fertilizer composition to prevent abnormal growth of crops}

본 발명은 작물의 비정상적인 생육 방지 효과가 있는 질소 비료 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 토양의 산성화를 유발하지 않을 정도로 pH 값은 낮아지면서 질소, 유기물, 인산 등과 같은 무기영양원소 함량이 증가하며, 나아가 질소 산화물에 의해 토양은 물론 자연환경이 오염되는 것을 예방할 수 있는 작물의 비정상적인 생육 방지 효과가 있는 질소 비료 조성물에 관한 것이다.

토마토, 오이, 피망, 멜론, 배추, 양배추 등의 채소작물들은 보편적으로 전 생육기간 동안 지속적으로 높은 양분흡수력을 갖고 있다. 이 채소작물들은 또한 높은 면적생산성 때문에 집약적인 관수를 요구한다. 노지재배에서나 시설재배에서 채소작물의 높은 양분흡수력은 직접적으로 수확량과 연결된다. 채소작물은 집약적으로 재배되며, 또한 높은 수확량과 좋은 품질을 목적으로 재배된다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 채소 재배 시 질소비료를 과다시용하고 있는 것이 현 추세이다.

한편 산성비를 위시한 산성침착에 의해 야기되는 질소산화물이나 암모니아 등의 질소화합물이 토양의 산성화를 유발하고 있다. 특히 현재 사용되는 질소비료는 토양의 질소포화를 가져오는데, 토양에 질소포화가 진행되면 타양분과의 균형이 붕괴되어 타 양분이 생장의 제한요인으로 작용하게 되고, 식물의 생장량도 점차 억제된다. 질소포화가 계속적으로 진행되면 토양에서 유출되는 질소량이 증대하는데, 이때 질소가 초산이온(NO₃ ^-)으로 유출되면서 칼슘이온(Ca²⁺)와 마그네슘이온(Mg²⁺)이 함께 유출되므로 식물의 생장기간 연장, 냉해저항성 저하 및 수분스트레스에 의한 잎마름 등의 증상이 나타나는 문제점이 수반된다.

또한 질산태 질소(NO₃ ^--N)는 화학적으로 안정되어 토양 중에서 타 화학물질과 반응하지 않아 과다 사용된 비료의 대부분이 토양에 집적되어 다른 양분들과의 불균형상태를 야기해 토양에서 염류장해를 유발하거나 또는 유실되어 지하수로 흘러 들어가 지하수를 오염시키며, 이로 인해 환경에의 오염원이 되는 문제를 야기한다. 또한 질산태 질소의 함량이 많은 채소를 과다흡수하면 청색증이 유발되는 등 인체에도 해로운 것으로 알려지고 있어 질산태 질소 위주의 채소 재배 시 농산물의 안정성에 대한 문제가 사회적으로 야기되고 있다.

대한민국 등록특허 10-0289095 (2001년 02월 14일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 조성물에 유기질 토양 및 제올라이트를 포함하여 질소 산화물을 중화하고 토양의 pH를 산성화를 유발하지 않을 정도로 낮춤과 동시에, 속효성과 완효성을 겸비하여 작물의 초기 생육에 효과적일 뿐만 아니라 효과가 장시간 지속되어 작물의 전 생육기에 걸쳐 효과적으로 영양분을 공급할 수 있는 친환경 질소 비료 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 질소 비료 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는, 유안((NH₄)₂SO₄) 20 내지 45 중량%, 요소(CO(NH₂)₂) 20 내지 45 중량%, 유기질 토양 10 내지 20 중량% 및 제올라이트 10 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 비료 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 유기질 토양은 흑니토, 이탄토 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하며, 더욱 상세하게는 흑니토와 이탄토가 5 내지 8 : 2 내지 5의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제올라이트는 철, 니켈, 텅스텐, 세륨, 하프늄, 망간, 팔라듐, 코발트, 금, 백금 및 구리에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 전이금속과, 인산, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 인산염이 담지된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 조성물은 해조추출물, 염화칼륨, 황산마그네슘5수화물, 붕산, 킬레이트철, 황산아연, 황망간산, 몰리브덴산암모늄, 베타인, 타우린, 감마아미노부티르산 및 이노시톨에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 질소 비료 조성물은 산에 대한 완충능력이 큰 유기질 토양을 함유함으로써 조성물 내 질소 성분의 산화에 따른 토양의 산성화 및 필수 무기질의 유출을 방지하고 식물에 유해한 무기질의 용출을 방지할 수 있다.

또한 전이금속 및 인산염이 담지된 제올라이트를 포함함으로써 토양의 산성화를 방지하고 작물의 양분요구도에 따라 비료 성분의 배합비가 조절되어 종래 유기질 비료의 단점인 영양 성분의 불균일로 초래되는 작물의 비이상적인 생육을 방지할 수 있다.

이하 구체예들을 참조하여 본 발명에 따른 질소 비료 조성물을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.

따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 질소 비료 조성물은 유안((NH₄)₂SO₄) 20 내지 45 중량%, 요소(CO(NH₂)₂) 20 내지 45 중량%, 유기질 토양 10 내지 20 중량% 및 제올라이트 10 내지 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 유안((NH₄)₂SO₄)은 황화암모늄의 이명으로, 질소와 황을 함유한 질소질 비료로써 공업적으로 생산되고 있는 제품에 대해 사용되는 약칭이다.

상기 유안은 질소원으로서 암모늄이 식물에 공급되도록 함으로써 암모늄태 질소비료 공급에 의해 많은 잔뿌리들로 구성되는 특수한 근계(Root system)가 형성될 수 있으며, 이렇게 형성된 뿌리를 통해 흡수된 질소가 식물 생육을 촉진하는 유인작용을 하게 된다.

특히 높은 농도로 정확한 위치에 시비된 암모늄태 질소비료는 높은 농도 하에서 나타나는 암모늄의 독성 때문에사용된 암모늄태 질소비료의 흡수를 식물이 자 체적으로 조절하게 되며, 다른 한편으로 암모늄이 식물뿌리의 생장을 유인하기 때문에 식물뿌리들이 굴중성을 극복하여 비료의 윗부분으로만 성장하여 환상(고리모양)의 특수한 형태의 뿌리체계를 형성할 수 있다.

상기 유안은 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로 메르스베르그 프로세스(Mersberg process)를 적용할 수도 있으며, 또는 수산화암모늄과 물, 황산칼슘을 혼합한 슬러리에 이산화탄소를 첨가하여 탄산화 반응시킴으로써 제조하여도 무방하다. 특히 후자의 경우 폐기물로 버려지는 인산석고를 활용할 수 있어 경제적으로도 유리하다.

상기 유안은 전체 비료 조성물 100 중량% 중 20 내지 45 중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 20 중량% 미만 첨가하는 경우 토양에 암모늄태 질소 성분이 충분히 유지되기 어렵고 토양의 산성화가 진행될 수 있으며, 45 중량% 초과 첨가하는 경우 암모늄의 독성 성분으로 인해 식물의 생장이 오히려 제한될 수 있고, 황산이온의 축적이 진행될 수 있다.

본 발명에서 상기 요소(CO(NH₂)₂)는 질소가 46% 정도 함유된 중성 비료로, 인산 비료나 모래 등과 섞어 밑거름이나 덧거름으로 사용되는 주요 비료이다.

상기 요소는 상기 유안과 마찬가지로 암모늄태 질소공급원으로, 토양 속에서 미생물이 가지는 효소 우레아제에 의해 탄산암모늄으로 분해되며, 유안 비료에 비해 황산을 함유하지 않으므로 자원 측면에서나 시용 상에서 유리하다.

특히 상기 요소는 상기 유안과 마찬가지로 암모늄계 비료인 바, 상기 암모늄은 높은 농도에서는 독성을 나타낼 수 있으나, 낮은 농도에서 지속적으로 식물에 공급되는 경우 잔뿌리로 얽힌 식물 뿌리의 생장을 촉진하며, 결과적으로 식물 뿌리를 통해 양분의 흡수가 활발하게 이루어지도록 함으로써 재배 식물의 생장을 촉징할 수 있다.

다만 상기와 같이 높은 농도에서는 독성이 발현될 수 있으므로, 유안 또는 요소가 가수분해에 의해 암모늄이 서서히 용출되도록 하여 재배 식물에 독성이 발현되는 것을 방지하고 암모늄의 용출 농도를 조절하여 식물의 전생육기간 동안 흡수되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 요소는 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로 합성 암모니아에 이산화탄소를 가하고 고온, 고압에서 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 유안에 비해 2배 가량 질소의 함량이 높으므로 필요에 따라 물 등에 희석시켜 사용하는 것이 바람직하다.

상기 요소는 전체 비료 조성물 100 중량% 중 20 내지 45 중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 20 중량% 미만 첨가하는 경우 유안과 마찬가지로 토양에 암모늄태 질소 성분이 충분히 유지되기 어려우며, 45 중량% 초과 첨가하는 경우 토양의 산성화가 급격히 진행되며, 암모늄의 독성으로 식물의 생장이 제한될 수 있다.

상기 유안 또는 요소는 그 형태를 한정하지 않으며, 사용 목적, 재배 식물, 시비 시기 등에 따라 액상 또는 고상으로 제조될 수 있다. 이때 상기 유안 또는 요소가 고상으로 제조되는 경우 암모늄의 방출 시기를 조절하기 위해 고상의 유안 또는 요소 입자 표면에 상기 입자를 피복하는 코팅층을 더 포함할 수도 있다.

상기 코팅층은 암모늄의 서방성을 조절하기 위한 것으로, 종류를 한정하지는 않으나, 친수성을 가지는 하나 또는 복수의 열경화성 수지를 조합한 조성물로 코팅층을 형성하는 것이 좋다.

상기 열경화성 수지의 예를 들면, 우레탄 수지, 에폭시, 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 알키드수지, 크실렌 수지, 멜라민 수지, 푸란 수지, 실리콘 수지 등을 둘 수 있으며, 더 바람직하게는 에폭시 수지나 우레탄 수지가 작업성 및 성능 측면에서 바람직하다.

상기 열경화성 수지 중 우레탄 수지에 대해 다시 설명하면, 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물을 반응시킴으로써 3차원 가교시킨 수지의 총칭이며 본 발명에서 말하는 미경화 우레탄 수지란 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물의 혼합물이며 전혀 반응시키지 않거나 3차원화되지 않을 정도로 일부를 미리 반응시킨 것을 말한다. 반응을 촉진하기 위해 촉매를 첨가하는 것도 유용한 기술이다. 미경화 수지의 형태로서 무용제형, 용액형, 수계 에멀젼형 중의 하나일 수 있으며 특히 무용제형이면서 가공 온도에서 액상인 것이 적절하다.

폴리이소시아네이트 화합물은 특별히 한정하지 않으며 구체적으로 예시하면, 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 나프탈렌디이소시아네이트, 톨리딘이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트, 크실렌디이소시아네이트 등을 예시할 수 있으며 필요에 따라 이들 혼 합물을 사용할 수 있다. 이중에서도 MDI나 TDI 또는 이들로부터 유도된 올리고머가 적절하게 사용될 수 있다.

폴리올 화합물에 대해서는 특별히 한정하지 않으며 예를 들면, 다가 알콜, 아미노 알콜, 아민을 기재제로서 사용하고 에틸렌옥사이드나 프리필렌옥사이드를 중부가시켜 수득하는 폴리에테르폴리올, 테트라하이드로푸란을 중합시켜 수득하는 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 등의 폴리에테르형 폴리올, 다가 알콜, 폴리에테르폴리올 및 카복실산 화합물을 반응시키는 등의 방법을 사용하여 수득하는 폴리에스테르형 폴리올 등을 들 수 있다. 또한 생분해성을 고려하여 히드록시기가 함유된 천연물 또는 이의 변성물을 사용할 수 있다.

또한 상기 조성물은 필요에 따라 촉매를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 촉매로서 공지 관용의 것을 사용할 수 있으며 구체적으로 예시하면 트리에틸렌디아민, N-메틸모르폴린, N,N-디메틸모르폴린, 디아자비사이클로운데센, 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀 등의 아민 촉매를 적절하게 사용할 수 있다.

본 발명에서 열경화성 수지를 경화시키는 경우, 입상 비료를 피복하는 피복층의 친수성(투수성이라고 호칭할 수 있다)을 가교 밀도 및/또는 화학 구조에 따라 조절하고 비료 용출거동을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면 가교 밀도란 일반적으로 단위 체적(또는 중량) 속의 가교점의 수로서 정의하며 환언하면 경화반응으로 생긴 망목 구조에 대해 가교점 사이의 분자 길이에 반비례하는 양이며 망목이 벌어지는 지표로 할 수 있다. 즉, 3차원 망목 구조에서 가교밀도가 높은 수지, 즉 망목의 열린 구멍이 작은 수지에 대해 투수성이 낮으므로 비료의 용출이 지연되며 가교 밀도가 낮고, 즉 열린 구멍이 큰 수지에 대해서는 비료 용출이 빠르다. 즉, 가교 밀도를 조절함으로써 임의의 비료 용출 속도를 얻을 수 있다. 가교 밀도는 주제와 경화제를 조합함으로써 시판품보다 용이하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 폴리이소시아네이트 성분으로서 동일한 것을 사용하는 경우, 폴리올 성분의 작용기 밀도, 즉 수산기 당량의 대소를 선택함으로써 달성할 수 있다.

또한 가교 밀도가 상이한 수지를 상용 상태로 조합시킴으로써 임의의 가교 밀도를 수득하는 방법도 본 발명에서 적절하게 사용된다. 또한 상이한 수지가 비상용의 경우에 2상 분리구조의 제어 등의 번잡한 문제가 생길 염려가 있으므로 주의를 요한다. 또한 주제와 경화제의 화학량론적 비에 따라 가교 밀도가 변화하는 것도 공지되어 있으며 본 발명에서 유용한 방법이다.

본 발명에서 상기 유안 또는 요소의 피복 방법은 미경화된 코팅층 조성물에 소정의 상기 유안 또는 요소 입자를 배합 및 분산시킨 다음 이를 입자별로 분리하고 경화함으로써 달성할 수 있다.

본 발명에서 상기 유기질 토양은 상기 유안 또는 요소의 암모늄 성분에 의한 토양의 산성화를 막기 위한 것으로, 바람직하게는 흑니토, 이탄토 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

상기 유기질 토은 주로 우리나라의 서해안 및 남해안의 하성(河成)과 해성(海成)의 혼성 지역과 해성충적물로 이루어진 평탄지에 발달하는 회색토(灰色土)가 부식되어 형성되는 것으로, 회색토가 토양 배수가 좋지 않기 때문에 논으로 이용되는 경우가 많은데 식물 유체가 가라앉아 부식화가 진행되면 생성될 수 있다. 이때 부식화가 완전하게 이루어지지 않아 식물조직이 남아있는 토양을 이탄토(泥炭土)라 하며, 부식화가 상당히 진전된 토양을 흑니토(黑泥土, Mock soil)라 한다.

상기 흑니토 및 이탄토는 치환성 양이온의 양이 많고 치환 산도가 낮은 알로페인(Allophane)을 많이 함유하고 있어 산에 대한 완충능이 크다. 특히 많은 토양 유기물을 지니고 있어 변이하전으로 수소이온이 유지되며, 인산, 황산에 대한 흡착량이 커 산성화를 방지할 수 있다.

여기에 상기 인산이나 황산은 토양에 축적되어 칼슘, 마그네슘, 칼륨과 같은 염기성 양이온을 용탈시키고 토양 내에 수소 이온과 알루미늄 이온의 함량을 높여 pH를 저하시키게 되는데, 상기 이탄토 또는 흑니토는 이를 방지하여 토양의 산성화를 막을 수 있다.

상기 유기질 토양은 흑니토 또는 이탄토 단독으로 포함될 수도 있으나, 이들을 혼합하여 사용하는 것이 토양의 산성화 방지효과를 높일 수 있어 바람직하다. 이때 상기 흑니토 및 이탄토의 혼합비율은 한정하지 않으나, 흑니토와 이탄토가 5 내지 8 : 2 내지 5의 중량비로 혼합되는 것이 알루미늄 이온의 축적을 막고, 인산, 황산에 대한 흡착량을 높일 수 있어 바람직하다.

상기 유기질 토양은 전체 조성물 100 중량% 중에서 10 내지 20 중량% 포함되는 것이 좋다. 10 중량% 미만 첨가되는 경우 암모늄 성분에 의해 토양이 급격하게 산성화될 수 있으며, 20 중량% 초과 첨가되는 경우 토양 내 과도한 알루미늄 이온의 축적으로 인해 오히려 산성화가 가속화될 수 있다.

또한 상기 질소 비료 조성물은 토양에 칼슘, 철, 마그네슘, 칼륨과 같은 무기질을 공급하고 상기 유안 또는 요소가 분해되면서 생성되는 질소 산화물을 제거하기 위해 제올라이트를 더 포함할 수 있다.

제올라이트(비석, zeolites)는 천연 또는 인공 알루미늄규산염에서 제조되는 것으로, 일반적인 구조는 [SiO₄]⁴와[AlO₄]⁵로 만들어진 무기 중합체로 모든 산소원소가 연결된 4면 구조(기본 조립 PBUs 단위)로 순수한 실리카(SiO₂)의 골격이 유지되고 있다. 실리카 골격에서 특정 Si₄ ⁺가 Al₃ ⁺로 바뀌게 되면 3⁺는 전체 골격이 음이온으로 차지하게 되는데 이러한 전하를 보상하는 특별골격이온(extra-framework cations)인 반대이온(counterions)은 물에서 전체 골격을 중성으로 유지한다.

제올라이트는 특유의 구조로 인해 다공질이며, 탄산(CO₂)이나 인산, 황산 등과 같은 가스 분자들을 흡착하고 필요에 따라 서서히 방출할 수 있다. 또한 질소산화물과의 상호작용으로 영양분을 토양으로 이동시키는 것을 조절하여 구조적으로 안정화할 수 있으며, 토양의 침출을 방지한다.

본 발명에서 상기 제올라이트는 종류를 한정하지 않는다. 예를 들어 국제제올라이트협회 구조위원회(Structure Commission of the International Zeolite Association)에 의해 정의된 프레임워크 타입코드로 ABW, AEL, AET, AFG, AFI, AFO, AFR, AFS, AFY, AHT, AST, ASV, ATN, ATO, ATS, ATV, AWO, AWW, BCT, BEA, BEC, BIK, BOF, BOG, BPH, BRE, BSV, CAN, CAS, CFI, CGF, CGS, -CHI, -CLO, CON, CZP, DAC, DFO, DOH, DON, EMT, EON, ESV, ETR, EUO, EZT, FAR, FAU, FER, FRA, GIU, GME, GON, HEU, IFR, IMF, ISV, ITH, ITR, IWR, IWS, IWV, IWW, JBW, JRY, LAU, LIO, -LIT, LOS, LOV, LTF, LTL, LTN, MAR, MAZ, MEI, MEL, MEP, MFI, MFS, MOR, MOZ, MRE, MSE, MSO, MTF, MTN, MTT, MTW, MWW, NAB, NAT, NES, NON, NPO, OBW, OFF, OSI, OSO, -PAR, PON, -RON, RRO, RSN, RTE, RUT, RWR, RWY, SAO, SAS, SBE, SBS, SBT, SFE, SFF, SFG, SFH, SFN, SFO, SFS, SGT, SOD, SOF, SOS, SSF, SSY, STF, STI, STO, STT, STW, -SVR, SZR, TER, TOL, TON, TUN, UOS, UOZ, USI, UTL, VET, VFI, VSV, WEI 및 -WEN 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 복수의 혼합물 형태로 사용하여도 무방하다.

또한 상기 제올라이트는 질소 산화물의 분해 또는 흡착을 촉진하기 위해 전이금속과 인산염을 담지할 수도 있다.

상기 전이금속 또는 인산염은 질소산화물에 활성을 갖는 성분들로, 고온에서뿐만 아니라 저온에서도 상기 질소산화물과 반응하여 이를 흡착하는 역할을 수행할 수 있다. 특히 상기 전이금속은 저온에서 토양 내 산소를 촉매화하여 질소산화물의 흡착을 촉진할 수 있어 바람직하다.

본 발명에서 전이금속의 예를 들면, 철(Fe), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 세륨(Ce), 하프늄(Hf), 망간(Mn), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 금(Au), 백금(Pt) 및 구리(Cu) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 복수일 수 있으며, 이외에도 전이금속 또는 란탄족 금속이라면 종류에 관계없이 포함될 수 있다. 또한 상기 전이금속은 산화물 상태로 담지 되어도 무방하다.

상기 전이금속은 상기 제올라이트 100 중량부 대비 0.0001 내지 0.1 중량부가 담지될 수 있다. 상기 범위에서 질소산화물의 흡착, 분해를 촉진할 수 있으며, 필요에 따라 식물에 유익한 성분이 무기물 형태로 토양으로 배출되어 식물의 생장속도를 증가시킬 수 있어 바람직하다.

본 발명에서 상기 인산염은 상기 전이금속과 마찬가지로 질소 산화물의 흡착 또는 분해를 유도하며, 동시에 인산염의 형태로 토양에 제공되어 식물 생장의 필수 영양소인 인(P) 성분을 제공하는 역할을 수행한다. 특히 상기 인산염은 상기 질소산화물을 직접 분해하여 질소와 산소를 생성하는데, 상기 산소는 상기 전이금속의 질소산화물 흡착과 분해를 도와 토양의 산성화를 막을 수 있다.

본 발명에서 상기 인산염은 인산(H₃PO₄), 제1인산암모늄((NH₄)₂HPO₄) 및 제2인산암모늄(NH₄H₂PO₄)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함할 수 있다. 상기 인산염이 상기 제올라이트에 담지되면, 상기 제올라이트 내에서 금속인산염(metal phosphate) 형태로 존재하게 된다.

본 발명에서 상기 인산염은 상기 제올라이트 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부가 담지될 수 있다. 상기 범위에서 질소산화물의 흡착, 분해를 촉진할 수 있으며, 무기질의 제공을 달성할 수 있다.

본 발명에서 상기 전이금속과 인산염이 담지된 제올라이트는 제조방법을 한정하지 않는다. 예를 들어 용매에 인산염과 금속전구체를 용해한 후, 여기에 제올라이트를 첨가하고 상온에서 6시간 내외로 강하게 교반한다. 그리고 교반이 끝난 제올라이트를 소성시켜 수득할 수 있다.

본 발명에서 상기 제올라이트는 전체 조성물 100 중량% 대비 10 내지 20 중량% 첨가할 수 있다. 상기 제올라이트가 10 중량% 미만 첨가되는 경우 토양의 산성화를 막기 어려우며, 20 중량% 초과 첨가하는 경우 과도한 질소산화물의 분해로 인해 식물의 생장에 방해를 줄 수 있다.

또한 본 발명에 따른 질소 비료 조성물은 해조추출물, 염화칼륨, 황산마그네슘5수화물, 붕산, 킬레이트철, 황산아연, 황망간산, 몰리브덴산암모늄, 베타인, 타우린, 감마아미노부티르산 및 이노시톨에서 선택되는 하나 또는 복수의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

상기 해조추출물은 작물의 엽록소 함량 증가, 사이토키닌 증가, 냉해, 저온, 수분, 염류장해 등에 대한 저항성 증진, 무기물의 흡수 촉진 등의 효과를 발현하기 위한 것으로, 아스코필럼 노도섬(Ascophyllum nodosum)으로부터 추출된 것일 수 있으나, 본 발명에서 이를 제한하지 않는다.

상기 염화칼륨, 황산마그네슘5수화물, 붕산, 킬레이트철, 황산아연, 황망간산, 몰리브덴산암모늄 등은 작물의 초기 생장을 촉진시키고 항산화 활성을 증진시키기 위한 무기물로 하나 이상 포함되어도 무방하다.

상기 베타인, 타우린, 감마아미노부티르산 및 이노시톨 등은 모두 식물의 대사작용에 관여하는 유기물로서, 작물의 내염성, 내건조성을 향상시키고 세포 단백질의 변성을 막아주며 삼투압 균형을 조절하는 역할을 수행한다.

상기 유기물 또한 하나 또는 복수로 포함되어도 무방하다.

상기 첨가제는 첨가량을 한정하지 않으나 상기 조성물 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 첨가하는 것이 좋다.

이때 상기 조성비는 각각의 물질 모두를 합하였을 때를 뜻하는 것으로, 개개의 첨가제 함량 또는 혼합비는 본 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 자유롭게 조절하여도 좋다.

본 발명에 따른 비료 조성물은 상기 첨가제 이외에도 제형에 따라 다양한 물질들이 더 첨가될 수 있다. 이때 상기 제형의 예를 들면 습윤성 분말, 수용성 분말, 수용성 농축물, 유화성 농축물, 유화액, 분무성 용액, 현탁 농축물, 수계 분산액, 캡슐 현탁액, 더스팅 제제, 드레싱 제제, 과립, 마이크로캡슐, 왁스 등을 들 수 있다.

상기 습윤성 분말은 물에서 균일하게 분산가능하고, 활성 물질 이외에, 희석제 또는 불활성 물질을 비롯하여 이온성 또는 비이온성 유형의 계면활성제(습윤제, 분산제), 예를 들어 폴리옥시에틸화 알킬페놀, 폴리옥시에틸화 지방 알콜, 폴리옥시에틸화 지방 아민, 지방 알콜 폴리글리콜 에테르 설페이트, 알칸설포네이트, 알킬벤젠설포네이트, 나트륨 리그노설포네이트, 나트륨 2,2'-디나프틸메탄-6,6'-디설포네이트, 나트륨 디부틸나프탈렌설포네이트 또는 그밖의 나트륨 올레오일메틸타우레이트를 함유하는 제제이다. 습윤성 분말을 제조하기 위해, 제초 활성 물질을, 예를 들어 해머 밀(hammer mill), 블로잉 밀(blowing mill) 및 에어-제트 밀(air-jet mill)과 같은 통상적인 장치로 미세하게 분쇄하고 이와 동시에 또는 후속적으 로 제형 보조제와 혼합한다.

상기 유화성 농축물은, 하나 이상의 이온성 또는 비이온성 유형의 계면활성제(유화제)의 첨가와 함께 예를 들어 부탄올, 사이클로헥사논, 디메틸포름아미드, 크실렌 또는 그밖의 비교적 고비점의 방향족 화합물 또는 탄화수소와 같은 유기용매, 또는 상기 유기 용매의 혼합물중에 활성 물질을 용해시킴으로써 제조된다. 사용될 수 있는 유화제의 예로는 알킬아릴설폰산 칼슘 염(예를 들어, Ca 도데실벤젠설포네이트), 또는 비이온성 유화제, 예를들어 지방산 폴리글리콜 에스테르, 알킬아릴 폴리글리콜 에테르, 지방 알콜 폴리글리콜 에테르, 프로필렌 산화물-에틸렌 산화물 축합 생성물, 알킬 폴리에테르, 소르비탄 에스테르(예를 들어, 소르비탄 지방산 에스테르), 또는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르(예를 들어, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르)가 있다.

상기 더스팅 제제는 활성 물질을 미분된 고체 물질, 예를 들어 활석, 천연 점토, 예를 들어 카올린, 벤토나이트 및 피로필라이트(pyrophyllite), 또는 규조토와 함께 분쇄함으로써 수득된다.

상기 현탁 농축물은 수계 또는 오일계일 수 있다. 경우에 따라 현탁 농축물은, 예컨대 다른 제형 유형의 경우에 이미 전술한 바와 같이 계면활성제를 첨가하여 시판되는 비드 밀을 사용한 습식 분쇄에 의해 제조될 수 있다.

상기 유화액, 예를 들어 수중유 유화액(EW)은 수성 유기 용매, 및 경우에 따라서는 예를 들어 이미 전술한 바와 같은 계면활성제를 사용하여, 예를 들어 교반기, 콜로이드 밀(colloid mill) 및/또는 정적 혼합기에 의해 제조할 수 있다.

상기 과립은 결합제, 예를 들어 폴리비닐 알콜, 나트륨 폴리아크릴레이트 또는 그밖의 광유에 의해, 활성 물질을 흡착성의 과립화 불활성 물질 위에 분무하거나 활성 물질 농축물을 모래, 카올리나이트 또는 과립화 불활성 물질과 같은 담체의 표면에 도포함으로써 제조할 수 있다.

상기 비료 조성물은 상기 물질들 이외에도 상기와 같은 제형을 갖기 위해 불활성 물질, 계면활성제, 용매 등이 더 첨가될 수 있으며, 필요에 따라 제형 보조제를 더 첨가하여도 무방하다.

또한 상기 제형을 기초로 살충제, 살비제, 제초제, 살진균제와 같은 살충 활성 물질과 혼합될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하지 않는다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 질소 비료 조성물을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.

(작물)

새싹 종자는 토마토, 호박, 마늘의 종자를 사용하였으며, 종자의 조제는 사용하려는 새싹종자(새싹종자 종류 참고)를 증류수로 여러 번 세척 후 식물 배양 플라스틱 용기(기산바이오텍)에 넣고 거기에 물을 첨가하고 25℃의 인공 기상 장치(비젼과학 항온기)에서 하룻밤 흡수시킨 후, 배수 후 추가로 2일 동안 25℃의 인공 기상 장치에서 발아시켰다.

(토양의 pH)

초자 전극법에 의거하여 토양 시료 5g에 증류수 25㎖를 혼합한 후, 60분간 진탕하였다. 그리고 이를 정치하여 고형물을 가라앉힌 후 상등액을 수거하여 pH meter로 측정하였다.

(생육 변화)

종자를 비닐 온실에 파종하여 발아 14일 후에 실시예를 통해 제조된 비료 조성물를 시비한 후, 3일 후에 어린잎을 20개 수확한 후, 그 무게를 측정하여 평균을 계산하였다.

(실시예 1)

먼저 제올라이트를 제조하기 위해 200㎖ 증류수에 85% 농도의 인산(H₃PO₄) 4.12g을 섞은 후, 여기에 ZSM-5형(평균 기공크기 5.5±0.2Å) 제올라이트 25g을 첨가하고 상온에서 6시간 동안 교반하였다. 그리고 이를 밀링한 후, 120㎖ 증류수에 Fe(NO₃)₃·9H₂O 5.29g을 녹인 용액에 20g을 넣고 6시간 동안 교반하였다. 이후 60℃에서 교반 후, 650℃에서 6시간 동안 소성하여 제올라이트를 제조하였다. 그리고 제조된 제올라이트 15 중량%에 흑니토 15중량%, 유안 35 중량% 및 요소 35 중량%를 혼합, 교반하여 질소 비료 조성물을 제조하였다.

(실시예 2)

기 실시예 1에서 유기질 토양으로 흑니토와 이탄토를 7 : 3의 중량비로 혼합한 것을 사용하였다. 이외에는 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다.

(비교예 1)

시편으로 유안 60 중량%, 요소 40 중량%를 혼합, 교반하여 질소 비료 조성물을 제조하였다.

(비교예 2)

상기 실시예 1에서 유안을 50 중량%, 요소를 20 중량% 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다.

(비교예 3)

상기 실시예 1에서 요소를 50 중량%, 유안을 20 중량% 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다.

(비교예 4)

상기 실시예 1에서 유기질 토양을 25 중량%, 제올라이트를 5 중량% 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다.

(비교예 5)

상기 실시예 1에서 유기질 토양을 5 중량%, 제올라이트를 25 중량% 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 조성물을 제조하였다.

상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 비료 조성물은 토양의 산성도를 중화하여 pH를 상승시킨 것을 알 수 있으며, 특히 질소 산화물의 분해로 인해 식물의 생장에도 큰 영향을 준 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 조성물이 비료로써 효과가 있음을 알 수 있다.

이에 반해 비교예들을 보면 유안과 요소만을 첨가한 비교예 1, 유안 또는 요소가 필요 이상으로 첨가된 비교예2, 3은 토양의 산성도가 급격히 증가하여 식물의 생육에 악영향을 준 것을 알 수 있으며, 유기질 토양의 함량이 기준 이상으로 첨가된 비교예 4는 오히려 토양의 산성도가 증가하여 식물의 생장이 지지부진한 것을 알 수 있다. 또한 제올라이트가 과도하게 첨가된 비교예 5의 경우 작물 생장에 필수적으로 필요한 질소 산화물까지 분해하여 가장 떨어지는 생육 결과를 보이고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 유안((NH₄)₂SO₄) 20 내지 45 중량%,
   요소(CO(NH₂)₂) 20 내지 45 중량%,
   흑니토와 이탄토가 5 내지 8 : 2 내지 5 중량비로 혼합된 유기질 토양 10 내지 20 중량% 및
   철, 니켈, 텅스텐, 세륨, 하프늄, 망간, 팔라듐, 코발트, 금, 백금 및 구리에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 전이금속 및 인산, 제1인산암모늄 및 제2인산암모늄에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 인산염이 담지된 제올라이트 10 내지 20 중량%를 포함하되, 상기 전이금속은 상기 제올라이트 100 중량부 대비 0.0001 내지 0.1 중량부가 담지되며, 상기 인산염은 상기 제올라이트 100 중량부 대비 0.1 내지 5 중량부 담지되는 것을 특징으로 하고,
   상기 조성물은 해조추출물, 염화칼륨, 황산마그네슘5수화물, 붕산, 킬레이트철, 황산아연, 황망간산, 몰리브덴산암모늄, 베타인, 타우린, 감마아미노부티르산 및 이노시톨에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작물의 비정상적인 생육 방지 효과가 있는 질소 비료 조성물.