KR20230143530A - 킬레이트화된 칼슘이 포함된 과잉성장 피해저감 기능을 갖는 수용성 액상비료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농작물 재배를 위해 비료를 시비할 때 토양 및 재배 환경 조건에 따른 부적절한 질소 과잉이나 일조량 부족에 의한 시설 과채류의 과잉 성장으로 결실률 저하 및 낙과 발생을 최소화하거나 방지하기 위한 킬레이트화된 칼슘(Ca)과 인(P), 칼륨(K)의 3가지 주요성분으로 이루어지는 작물 성장억제제의 조성물로 킬레이트화된 칼슘(Chelated Ca) 100 중량부를 기준으로 할 때 칼륨(K)이 150 ~ 800 중량부, 인(P)이 80 ~ 350 중량부 비율로 3가지 주성분으로 이루어지는 수용성 액상비료로 제공되어 작물의 재배과정에서 질소의 과잉현상이나 일조량 부족현상에 따른 과잉성장(웃자람)에 의한 피해를 줄여 고품질의 작물 증산효과를 얻도록 제공되는 과잉성장 피해저감 기능의 수용성 액상비료 조성물 관련 기술이고, 더욱 바람직하게는 상기 3가지 주성분에 추가로 미량 원소에 의한 작물의 물질대사를 통한 고품질의 작물을 증산시키기 위하여 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 규소(Si), 붕소(B), 몰리브덴(Mo)의 미량원소가 함께 구성되는 작물 성장억제제에 대한 조성물 관련 기술이다.

Description

킬레이트화된 칼슘이 포함된 과잉성장 피해저감 기능을 갖는 수용성 액상비료 조성물{The composition about the plant growth inhibitor of the complex functionality consisting of the chelate calcium}
본 발명은 농작물 재배를 위해 비료를 시비할 때 토양 및 재배 환경 조건에 따라 부적절한 질소 과잉현상이나 일조량 부족현상에 따라 시설 과채류의 과잉 성장으로 인해 결실률이 저하되거나 또는 낙과 발생을 최소화하거나 방지하기 위한 용도로 사용되는 킬레이트화된 칼슘이 포함된 과잉성장 피해저감 기능을 갖는 수용성 액상비료 조성물 관련 기술이다.
본원은 작물 성장억제 기능을 갖는 조성물이 킬레이트화된 칼슘으로 구성된 복합 기능조성물로써, 더욱 상세하게는 성장억제제 조성물을 구성하기 위하여 킬레이트화된 칼슘(Ca) 성분을 비롯한 인산염(Phosphates), 암모늄염(Ammonium), 칼륨염(Potassium salts)으로 이루어지는 주성분과 아연(Zn), 철(Fe). 구리(Cu), 망간(Mn), 붕소(B). 몰리브덴(Mo), 규소(Si) 등의 미량 원소가 적절한 비율로 혼합되어 사용되되 각각의 조성물들이 불용성 석출물이 발생하지 않고, 칼슘(Ca), 질소(N), 인(P), 칼륨(K) 성분 및 미량원소 들이 수용성을 확보하며 작물 성장억제제 기능을 갖도록 하기 위해 킬레이트화된 칼슘으로 이루어진 복합 기능성 수용성 액상비료 조성물 관련 기술이다.
비료는 작물의 생장을 촉진시키고 토양의 생산성을 높이기 위해 작물 또는 토양에 투입하는 영양물질로서 성분에 따라 크게 화학비료(무기질 비료)와 유기질비료로 분류하며, 화학비료의 주성분은 화학공정을 통해 추출하는 질소(N), 인산(P), 칼륨(K) 등의 무기질 물질이며, 유기질비료의 주성분은 동식물로부터 추출하는 유기화합물이라 할 수 있다.
작물의 생장·생존·번식을 위해서 꼭 필요한 양분(원소)은 16종으로, 이를 작물 필수원소라 하며 작물에게 많은 양을 필요로 하는 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N), 인산(P), 칼륨(K), 유황(S), 석회(Ca), 고토(Mg)등의 9가지 원소를 다량원소라 하고, 비교적 적은 양을 요구하는 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mp), 규소(Si) 등은 미량원소라고 한다.
이들 필수원소 가운데 탄소·산소·수소는 작물의 대부분을 구성하는 원소이지만 공기와 물을 통해 자연적으로 흡수되며, 나머지 원소들은 주로 토양에서 공급되고, 특히 작물에 많이 필요한 질소·인산·칼륨은 대부분 농지에 부족하고 시비효과가 높아서 ‘비료의 3요소’라 한다.
상기 비료의 3요소 중 질소(N) 성분은 작물 생육에 가장 중요한 성분으로서 광합성에 관계하는 엽록소를 만들어 작물의 줄기와 잎, 키를 키우는 역할을 하며, 식물체 내 생화학 반응에 관여하는 효소, 호르몬, 비타민류의 구성성분이다.
질소가 결핍되면 키가 크지 않고 아랫잎부터 누렇게 말라 죽고, 개화가 되더라도 결실률이 낮으며, 과실의 발육이 불량하고 품질도 떨어진다는 문제점이 생기고, 또한 질소가 과다하면 대부분의 양분이 가지와 잎의 생장에만 소비되어 꽃 눈 형성이 불량해지고, 겉으로 보기엔 줄기가 튼튼해 보이지만 만져보면 무르고 연약해지는 문제점이 발생하게 된다.
인산(P)인 경우에는 가지와 잎의 생장을 충실하게 하고 탄수화물 대사에 중요한 역할을 하며, 인산 그 자체가 단백질 합성에 중요한 성분이 되기 때문에 과실의 수량을 증가시키는 한편, 단맛은 높이고 신맛은 감소시켜 과실의 품질이 좋게 하는 특징을 갖는데 이의 결핍 증상으로는 꽃과 잎의 광택이 줄어들며, 줄기는 가늘어지고 작아져 병에 걸리기 쉬워진다는 문제점이 있으며, 과다 증상으로는 길항작용에 의하여 고토(Mg)나 철(Fe)의 흡수를 방해하여 생육이 억제된다는 문제점이 발생하게 된다.
칼륨(K)인 경우에는 작물 세포 속에 존재하면서 체내 pH의 급격한 변화를 억제시키고, 탄수화물 대사, 호흡 작용, 광합성 작용, 단백질 합성, 엽록소 생성 등에 필요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 단백질과 전분을 만들며 뿌리와 줄기 등을 튼튼하게 하는 기능을 하는바 이의 결핍 증상으로는 줄기가 연약해지고 잎 색깔이 옅어진다는 문제점이 있으며, 양분의 균형적인 흡수가 방해된다는 문제점이 발생하고 과다 증상은 고토와 칼슘의 흡수를 억제하여 양분의 결핍을 초래할 수 있다.
칼슘(Ca)의 경우에는 작물의 세포벽 강화, 세포분열 향상, 식물생장 향상, 단백질 합성 향상, 탄수화물 이동 향상, 세포 내 유독물질 중화 및 뿌리 발육과 생장을 향상시키는 특징을 가지며, 이의 결핍 증상으로는 새잎이 뒤틀리고, 엽신이 붉게 변하거나 잎 끝이나 가장자리가 마르거나 고사되는 문제점이 발생할 수 있고, 과다증상은 오래된 잎에 황색 반점이 생기고, 고토, 칼륨, 붕소, 아연의 결핍증을 촉진시킬 수 있다.
비료의 미량 원소 중 아연(Zn)은 단백질과 전분(Starch)의 합성을 도와주고, 생체 내의 산화환원 효소의 작용에 도움을 주며, 이의 결핍증상으로는 엽맥간의 황색이 되고, 잎이 작아지고 변형되며, 새잎부터 황화현상이 발생할 수 있고, 이의 과다 증상은 잎 면에 갈색의 반점이 생길 수 있다.
철(Fe)은 작물의 엽록소 생성에 기여하고, 호흡작용에 관계가 있는 효소를 구성하며, 철 효소로서 생체 내의 산화환원 반응에 관여하는 특징을 가지며, 이의 결핍증상은 엽록소 생성이 방해되며, 새잎부터 황백화 증상이 나타날 수 있으며, 이의 과다 증상은 인산고정이 증대하여 망간(Mn), 인산(P) 결핍증을 조장할 수 있다.
망간(Mn)은 산화효소의 작용을 돕고, 산화환원을 순조롭게 하며, 엽록소 생성, 광합성 비타민 C의 합성에 관여하는데 이의 결핍증상은 잎의 소형화와 잎의 옆맥간 황화현상, 쌍자엽 식물에서는 잎에 작은 황색반점이 생기고, 이의 과다증상은 잎의 선단에 갈색, 자색의 작은 반점이 생기며, 철 결핍을 조장한다.
구리(Cu)는 산화 환원효소의 작용과 호흡작용에 관여하며, 엽록소 형성에 간접적으로 관여하고, 이의 결핍증상은 새잎 선단부터 황백화하고 시들며, 이의 과다 증상은 뿌리의 신장을 중지시킬 수 있다.
붕소(B)는 세포의 분열과 화분의 수정, 당분의 엽면 흡수 및 체내 이동을 도우며, 핵산의 합성에 관계, 효소의 활성화, 수분, 탄수화물, 질소대사에 관여하고, 세포막 펙틴의 형성과 조직의 유지에 관여하는데 이의 결핍증상은 1차 생장점의 발육이 중지되고, 심하면 뿌리의 생장점이 멎고, 세근의 발생이 감소되며, 엽병의 코르크화, 줄기의 중심이 검게됨은 물론 꽃가루의 생성이 나쁘고, 수술의 발육이 나쁘며, 불임이 많아지고, 이의 과다증상은 잎이 황화되어 고사할 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 질소를 고정하는 근류균의 생육을 도와주며, 단백질 합성에 관여하는데 이의 결핍증상으로 과엽은 엽면이 안쪽으로 감아 컵 모양이 되고, 세엽작물은 잎의 꼬임, 늙은 잎부터 황화현상을 나타낼 수 있다.
규소(Si)는 줄기와 잎의 표피세포의 규화를 촉진하고, 조직을 굳게하여 내병성, 내충성 증대, 경엽이 튼튼해지며, 이의 결핍증상은 잎이 늘어지고, 병충해에 걸리기 쉬우며, 도복되기 쉽고, 벼의 경우에는 생육감소, 출수지연, 임실장해가 일어난다.
이와 같이 비효성분은 식물에 영양분을 주거나 식물의 재배를 돕기 위해 생육에 필요한 필수요소이나 이의 균형을 벗어나 시비하게 되면 비료가 수중에 용해될 때의 고유의 반응인 화학적 반응과 비료 자체의 반응이 아닌 토양 중에 식물 뿌리의 흡수작용 또는 미생물의 작용을 받은 뒤에 나타나는 생리적 반응에 의해 질소의 과잉상태가 유지되거나 또는 일조량 부족현상으로 인하여 과잉성장(웃자람)이 발생하게 되면 결실률이 저하되고, 과실류의 낙과가 발생하여 농업인 또는 과수인에게 커다란 경제적 피해를 가져 올 수 있는바, 예를 들어 사과, 배, 복숭아 등의 과실의 경우 7월에 꽃눈 분화[화아분화 : 식물의 생장점(줄기나 가지의 끝부분)에 잎이 생겨 나는 것이 양분, 일광, 온도 등의 영향으로 꽃이 피는 눈으로 변하는 것]가 되어 이듬해 4월 경에 개화되고, 결실을 맺게 되는데 가을을 지나면서 질소의 과잉상태 및 일조량 부족으로 인하여 꽃눈이 소실되거나, 꽃이 개화한다 할지라도 완벽한 결실을 맺을 수 없게되고 성숙이 지연되며 당도 저하 및 작물의 도복(쓰러짐) 위험성이 증가된다는 문제점을 발생시킬 수 있음에 따라 질소의 과잉상태 및 일조량 부족으로 작물의 과잉성장(웃자람)에 따른 농가의 피해를 줄이기 위한 방법이 요구되어 왔다.
질소의 과잉상태 및 일조량 부족으로 인한 과잉성장(웃자람)의 피해를 줄이기 위해서는 인산(P), 칼슘(Ca), 칼륨(K)의 주요성분으로 혼합 구성된 복합 성분을 비롯하여 미량 원소로 구성되는 액상비료가 식물 영양학적으로 질소과잉이나 웃자람에 대한 억제효과를 제공할 수 있다는 연구결과가 제시된바 있다.
그러나 질소과잉이나 웃자람에 대한 억제효과를 제공할 수 있도록 칼슘(Ca), 인산(P), 칼륨(K)의 주성분으로 이루어지는 복합 성분 중에서 칼슘(Ca)인 경우 비료의 성분인 양이온과 결합되는 인산염(Phosphate, PO4) 및 황산염(Sulfate, SO4)의 염(salts)과 쉽게 반응하여 불용성의 석출물이 발생함에 따라 칼슘, 칼륨, 인산이 함께 용해된 복합 성분이 질소과잉이나 웃자람에 대한 억제효과를 제공할 수 없게되고 다른 미량성분에 의한 작물의 생육에 필요한 기능성을 저하시키므로 목적하는 효과를 얻을 수 없다는 문제점을 갖는다.
종래기술에서 질소과잉이나 웃자람에 대한 문제점을 해소하기 위해 농업용 억제제 조성물 형태로 제시된 선행연구된 관련 기술을 살펴보면 다음과 같다.
한국공개특허 출원번호 10-2019-0064936에서는 농.축산기술분야에 게르마늄 흡수율을 높여 이를 사료 또는 비료로 이용함으로써 사육 또는 재배한 동, 식물에 함유하는 게르마늄 농도를 높이기 위한 수단으로 견운모와 이온화칼슘 킬레이트를 활용한 이온유기화 게르마늄의 제조방법이 제시되어 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2018-0075987에서는 작물에 다량으로 공급이 필요한 질소, 인산, 칼륨은 물론 작물의 생육에 필수적인 다수의 미량 원소도 일체로 함유하여 작물을 균형있게 성장시킬 수 있는 완효성 복합비료가 제시된바 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2018-0069934에서는 물 100중량부를 기준으로, 피롤 2~10중량부와 1,2-다이메틸이미다졸 1~8중량부를 포함하여 이루어지는 식물생장 촉진 조성물을 제시하고 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2005-0006280에서는 셀레늄과 칼슘 함량이 높은 엽과류의 재배방법이 제시된바 있다.
한국공개특허 출원번호 10-2001-0000236에서는 굴패각을 이용한 완효성 피복비료 및 그 제조방법에서 고온에서 소성처리한 굴 껍질 자체의 칼슘을 킬레이트화시킨 굴패각 껍질 분말에 일정량의 아미노산 중화액과 질소(N-NO3, N-NH3), 인(P2O5) 및 칼륨(K2O) 중에서 선택된 분체 비료원료, 미량요소 및 미생물 성분을 함유시키고 볼 모양으로 조립한 후 키토산 등의 기능성물질로 코팅 처리되는 굴패각을 이용한 완효성 피복비료 및 그 제조방법을 제시하고 있다.
일본공개특허 공개번호 2014-131956에서는 조개껍질 분말에서 수성 매체를 이용하여 추출한 칼슘을 포함한 비료 조성물 및 그 제조방법을 제시하고 있다.
미국공개특허 출원번호 15/051330에서는 황함유 화합물과 다가 알콜, 다가 알콜의 에스테르, 폴리알킬렌 글리콜과 하이드록실화 카복실 산로 구성되는 그룹으로부터 선택된 칼륨 함유 화합물과 습윤제의 반응 생성물. 비료 조성물의 버전은 추가로 질소-함유 화합물을 포함하는 습윤제를 포함하는 안정한 비료를 제시하고 있다.
미국공개특허 출원번호 14/317577에서는 아인산염(Phosphite salt)을 구성하고, 칼슘, 마그네슘, 코발트, 철, 망간, 구리, 붕소, 아연 또는 몰리브덴의 적어도 하나의 미량 원소가 수성 용질 또는 가용성 킬레이트로서 농축물에 존재는 수용액 액체비료를 제시하고 있다.
미국공개특허 출원번호 12/401528에서는 적어도 질소, 인산, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 중 하나 이상의 수용성 무기 영양분과 유기물 안정화 첨가제 및 공급할 수 있는 수성 현탁액으로 구성되는 비료 현탁액과 이의 제조방법을 제시하고 있다.
미국공개특허 출원번호 10/240365에서는 식 XH5(PO4)2[여기서 X는 칼륨 또는 암모늄]으로 구성되는 적어도 1개의 이중염을 포함하는 비료의 조성물을 제시하고 있다.
미국공개특허 출원번호 08/970068에서는 비료 첨가물에는 전이 킬레이트 금속 이온과 알칼리 토류 금속이 포함되되, 킬레이트 금속용액은 유기산과 유기아민을 사용하여 금속 양이온을 복합화함으로써 제조되는 킬레이트화된 금속 이온을 포함하는 비료 조성물을 제시하고 있다.
본원 기술사상은 식물에 영양분을 주거나 식물의 재배를 돕기 위해 생육에 필요한 비료의 성분을 시비를 하게 되는 경우 비료가 수중에 용해될 때의 고유의 반응인 화학적 반응과 비료 자체의 반응이 아닌 토양 중에 식물 뿌리의 흡수작용 또는 미생물의 작용을 받은 뒤에 나타나는 생리적 반응에 의해 질소의 과잉상태가 유지되거나 또는 일조량 부족으로 인하여 과잉성장(웃자람)에 의한 결실률이 저하되고, 과실류의 낙과 발생을 최소화하거나 방지하기 위한 기술수단으로 킬레이트화된 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K)의 주성분과 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mp), 규소(Si)의 미량원소로 구성되는 복합 기능성의 작물 성장억제제 조성물을 제공하되 알칼리 토금속류인 칼슘과 인산염(Phosphate, PO4) 및 황산염(Sulfate, SO4)으로 이루어지는 비료성분의 무기염(Inorganic salts)과 반응하는 경우가 있더라도 인산칼슘(Calcium phosphate) 내지는 황산칼슘(Calcium sulfate)의 불용성 석출물이 발생하지 않도록 하는 기술을 통하여 질소의 과잉상태나 일조량 부족으로 인한 과잉성장(웃자람)의 피해를 방지하거나 최소화하고자 하는 선행 기술사상이 개시된바 없음을 확인하여 이루어진 신규의 기술이다.
본원은 질소의 과잉상태 또는 일조량 부족으로 인해 작물의 과잉성장(웃자람) 피해를 줄이기 위해서 인산(P), 칼슘(Ca), 칼륨(K)의 3가지 주요성분으로 혼합 구성된 복합성분과 복합성분을 보완해주기 위한 미량원소로 함께 구성되는 액상비료를 통하여 식물 영양학적으로 질소과잉이나 웃자람에 대한 억제효과를 얻고자 할 때 칼슘(Ca), 인산(P), 칼륨(K)의 주성분으로 이루어지는 복합성분 중 칼슘(Ca)은 양이온과 결합하고 있는 인산염(Phosphate, PO4) 및 황산염(Sulfate, SO4)과 쉽게 반응하여 불용성 석출물을 발생시키고 함께 사용되는 미량원소 중에도 질산염, 염화물, 황산염의 음이온으로 결합되어 있는 상태에 따라 알칼리 토금속류인 칼슘이 포함된 수용성 비료의 조성물과 혼합할 경우 이온상태가 아닌 불용성의 석출물이 발생하는 결과로 인하여 작물의 과잉성장(웃자람)에 대한 억제효과를 제공할 수 없게 될 뿐 아니라 함께 사용되는 미량원소 성분과도 불용성의 석출물이 발생하여 작물의 생육에 필요한 기능성을 저감시키기기 때문에 이에 대한 보완적 수단을 찾고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.
따라서, 본원은 질소의 과잉상태 또는 일조량 부족으로 과잉성장(웃자람)에 의한 결실률이 저하되거나, 과실류의 낙과 발생을 최소화하거나 방지하기 위한 성장억제기능 조성물로 킬레이트화된 칼슘과 인산(P), 칼륨(K)의 3가지 주요 복합성분에 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mp), 규소(Si) 등의 기능성 미량원소가 함께 포함되어 이루어지는 수용성 액상비료로부터 질소의 과잉상태 또는 일조량 부족으로 과잉성장(웃자람)에 의한 피해를 방지하거나 최소화할 수 있는 킬레이트화된 칼슘이 포함된 수용성 액상비료 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본원은 킬레이트화된 칼슘(Ca) + 인(P) + 칼륨(K)의 3가지 주성분으로 이루어지는 수용성 액상비료로 단독 제공될 수 있고, 더욱 바람직하게 각각의 원소에 의한 특유한 비효 기능성을 높이기 위해서는 킬레이트화된 칼슘(Ca) + 인(P) + 칼륨(K)의 3가지 주성분에 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mp), 규소(Si)로 이루어지는 미량원소가 함께 용존된 수용성 액상비료를 제공하고자 하는 기술사상의 발명이다.
이를 위한 주성분 및 미량원소가 용존된 수용성 액상비료의 구체적 실시양태로 킬레이트제를 이용한 킬레이트화된 칼슘(Chelated Ca)을 100 중량부를 기준으로 할 때 칼륨(K)이 150 중량부 내지는 800 중량부와, 인(P)이 80 중량부 내지는 350 중량부로 이루어지는 주성분이 단독으로 이루어지거나, 상기 비료의 기능성을 높이기 위해 상기 킬레이트화된 칼슘, 인, 칼륨으로 구성된 주성분에 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn)이 각각 0.8 중량부 내지는 4.5 중량부와, 규소(Si)가 25 중량부 내지는 150와, 붕소(B)가 0.02 중량부 내지는 0.1 중량부와, 몰리브덴(Mo)이 0.004 중량부 내지는 0.025 중량부가 추가로 공급되어 이루어지는 조성의 작물 성장억제제 조성물로 구현될 수 있다.
상기 킬레이트화 칼슘(킬레이트제와 결합된 칼슘)을 위한 킬레이트제는 상기 수용성 액상 비료에 포함된 양이온이나 음이온을 집게발처럼 잡아서 전기적 성질을 없애주고, 알칼리 토금속류인 칼슘(Ca)의 양이온과 인산염(Phosphate) 내지는 황산염(Sulfate)의 음이온과 혼합 수단에 의해 구성될 때 불용성의 황산칼슘(Calcium sulfate) 내지는 인산칼슘(Calcium phosphate)의 생성을 방지하여 질소의 과잉상태 내지는 일조량 부족으로 과잉성장(웃자람)에 의한 억제효과를 극대화시킴은 물론 비료의 무기성분에 대한 식물의 흡수율을 높이기 위한 목적을 두고 사용되며, 이를 위한 킬레이트제는 이디티에이(EDTA, Ethylenediaminetetraacetic acid), 디티피에이(DTPA, Diethylenetriamine pentaacetic acid), 이디디에치에이[EDDHA, Ethylenediamine-N,N′-bis(2-hydroxyphenylacetic acid)], 엔티에이(NTA, Nitrilitriacetic acid), 씨와이디티에이(CyDTA, 1,2-cyclo-hexadiamine tetraacetic acid), 이디디에스(EDDS, Ethylenediaminedisuccinic acid), 엠지디에이(MGDA, Methylglycinediacetic acid), 이지티에이(EGTA, Ethyleneglycoltetraacetic acid), 디시티에이(DCTA(Ethyleneglycoltetraacetic acid), 지엘디에이(GLDA, Glutamic acid diacetic acid), 아이디에스(IDS, Iminodisuccinic acid)로 이루어지는 킬레이트 화학물질 또는 푸마르산(Fumaric acid), 젖산(Lactic acid), 구연산(Citric acid), 사과산(Malic acid), 뷰티르산(Butyric acid), 개미산(Formic acid), 초산(Acetic acid), 프로피온산(Propionic acid), 아스코빈산(Ascorbic acid), 아미노산(Amino acids), 펄빅산(Fulvic acid), 휴믹산(Humic acid)으로 이루어지는 유기산(Organic acid) 또는 R을 탄화수소기로 총칭할 때 카르복실산(Carboxylic acid, RCOOH), 설핀산(Sulfinic acid, RSO2H), 설폰산(Sulfonic acid, RSO3H), 페놀(Phenol, ArOH), 티오페놀(Thiophenol, ArSH), 옥심(Oxime, RCH＝NOH), 에놀(Enol, RCH＝C(OH)R'), 이미드(Imide, RCONHCOR'), 방향족 술폰아미드(Aromatic sulfonamide, ArSO2NH2, ArSO2NHR), 일차(RCH2NO2) 및 이차(R2CHNO2) 니트로 화합물(Nitro compound)로 이루어지는 작용기를 갖는 산성 유기화합물의 킬레이트제로서, 칼슘과 화학적 결합으로 인하여 질소의 과잉상태 내지는 일조량 부족으로 작물의 과잉성장(웃자람)에 의한 억제효과를 극대화하도록 사용될 수 있다.
상기 주성분의 인(P)과 칼륨(K)은 제1인산칼륨(KH2PO4) 내지는 제2인산칼륨(K2HPO4) 내지는 제3인산칼륨(K3PO4) 내지는 아인산칼륨(K3PO3) 내지는 차아인산칼륨(KH2PO2)의 염(Salts) 형태로 공급되어 지거나, 인산(H3PO4) 내지는 아인산(H3PO3) 내지는 차아인산(H3PO2)을 수산화칼륨(KOH)을 공급하여 pH가 약 5.0~7.0 범위로 조절되어 공급되도록 적용될 수 있다.
상기 미량원소 중의 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn)은 황산화물(Sulfate) 내지는 염화물(Chloride) 내지는 질산화물(Nitrate)의 염(Salts) 상태로 공급되고, 붕소(B)는 붕산나트륨(보락스, Sodium borate, Na2B4O7) 내지는 붕산(Boric acid, H3BO3) 내지는 산화붕소(Boron oxide, B2O3)가 공급되고, 몰리브덴(Mo)은 몰리브덴산암모늄[(NH4)6Mo7O24] 내지는 몰리브덴산나트륨[Na2MoO4·2H2O] 내지는 몰리브덴산칼륨[K2MoO4 염(Salts)형태로 공급되고, 규소는 한국표준규격(KS)인 액상의 규산나트륨 1종(Na2O: 17~18 %, SiO2: 36~38 %), 액상의 규산나트륨 2종(Na2O: 14~15 %, SiO2: 34~36 %), 액상의 규산나트륨 3종(Na2O: 9.0~10 %, SiO2: 28~30 %), 액상의 규산나트륨 4종(Na2O: 6.0~7.0 %, SiO2: 23~25 %), 분말 규산나트륨, 액상규산칼륨 중에서 1종 이상의 규산염이나 콜로이달 실리카(Colloidal silica; Silica sol)가 선택되어 지는 것이 바람직하고, 본원을 위한 킬레이트 칼슘으로 구성된 복합 기능성의 작물 성장억제제 조성물에 대한 고형분(Solid content)은 5.0 내지는 45 중량%로 구성되도록 적용될 때 본원의 목적을 달성할 수 있다.
본원 발명의 실시예 실험결과를 통하여 농작물 재배를 위해 비료를 시비할 때 토양 및 재배 환경 조건에 따른 부적절한 질소 과잉이나 일조량 부족에 따른 시설 과채류의 과잉 성장으로 결실률 저하 및 낙과 발생을 최소화하거나 방지하기 위한 목적을 달성하기 위해서는 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K) 등 3가지의 주요 복합 성분으로 구성되는 액상비료를 시비하는 것이 바람직하나 칼슘(Ca)인 경우 음이온의 인산염(Phosphate, PO4) 및 황산염(Sulfate, SO4)과 반응하여 불용성의 석출물이 발생할 뿐만 아니라 다른 미량 원소 대부분의 경우에도 질산염, 염화물, 황산염의 음이온으로 결합되어 있는 상태에 따라 알칼리 토금속류인 칼슘이 포함된 수용성 비료의 조성물과 혼합할 경우 이온상태가 아닌 불용성의 석출물이 발생하여 작물의 과잉성장(웃자람)에 대한 억제효과를 제공할 수 없었고 다른 미량성분과 함께 사용하는 경우에도 작물의 생육에 필요한 고유의 기능성 역할을 절대로 제공할 수 없는 결과를 확인함에 따라 이러한 문제를 극복하기 위해서는 기술적 접근방법이 필요하였다.
그러나 본원에서와 같이 킬레이트화된 칼슘과 인(P), 칼륨(K) 등 3가지의 주요 복합 성분과 미량성분으로 구성되는 액상비료의 상태가 어떠한 성분이라도 석출되지 않음을 확인할 수 있었고, 이러한 필요한 성분들은 반드시 이온상태로 존재하여야 함을 확인할 수 있었다.
따라서 본원은 킬레이트화된 칼슘에 의해 칼슘(Ca)의 양이온과 인산염(Phosphate) 내지는 황산염(Sulfate)의 음이온과 함께 공존할 때에도 불용성의 황산칼슘(Calcium sulfate) 내지는 인산칼슘(Calcium phosphate)의 생성을 방지하여 질소의 과잉상태 또는 일조량 부족으로 과잉성장(웃자람)에 의한 억제효과를 극대화할 수 있음은 물론 식물로부터 영양 성분의 흡수율을 향상시키고, 식물의 줄기, 잎, 뿌리로부터 흡수된 영양성분들이 식물의 물질대사를 통한 고품질의 작물을 증산시킬 수 있어 농가의 기술력 확보 및 경제적 이익창출에 큰 효과를 제공할 것으로 기대된다.
본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
이하, 본 발명을 다음의 실시 예에 의하여 본원의 기술사상이 적용되는 예를 상세하게 설명하고자 한다.
실시 예 1
킬레이트화된 칼슘으로 Ca-EDTA(Ethylene-diamine-tetraacetic acid-Ca salt, 삼전순약)를 100 중량부를 기준으로 할 때 800 중량부의 제1인산칼륨(KH2PO4)를 공급하고, 40 중량%의 고형분으로 이루어진 킬레이트 칼슘으로 구성된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제기능의 수용성 액상비료 조성물을 제조하였다.
실시 예 2
킬레이트화된 칼슘으로 Ca-EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid-Ca salt, 삼전순약)를 100 중량부를 기준으로 할 때 800 중량부의 제1인산칼륨(KH2PO4)를 공급하고, 칼슘, 인산, 칼륨의 주성분을 측량하고, 황산철(삼전순약), 황산망간(삼전순약), 질산구리(삼전순약), 황산아연(삼전순약)을 각각 4.5 중량부와 콜로이달 실리카(에스켐텍)를 150 중량부와 붕산(삼전순약)을 0.1 중량부와 몰리브덴산나트륨(삼전순약)을 0.025 중량부의 비율로 공급하고, 40.6 중량%의 고형분으로 이루어진 킬레이트 칼슘으로 구성된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제 기능의 수용성 액상비료 조성물을 제조하였다.
실시 예 3
비이커에 수중의 분위기에서 탄산칼슘(CaCO3)과 굴루타민산(Giutamic acid)을 혼합하고, 교반하면서 탄산가스가 발생하지 않고, 투명한 용액을 얻을 때 까지 가열교반 한 후 100℃의 드라이오븐에서 건조하여 디글루타민산 칼슘[Calcium diglutamate, Ca(C5H8NO4)2]의 킬레이트화된 칼슘을 합성하고, 실시 예 2의 삼전순약에서 구입한 Ca-EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid-Ca salt, 삼전순약) 대신에 본원의 발명자가 합성한 디글루타민산 칼슘을 사용한 것을 제외하고, 실시 예 2와 동일하게 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제 기능의 수용성 액상비료 조성물을 제조하였다.
비교 예 1~3
킬레이트화 되지 않은 칼슘으로 질산칼슘(삼전순약)을 사용한 것을 제외하고, 실시 예 1~3과 동일하게 수행하였다.
상기 비교 예 1~3 및 실시 예 1~3의 칼슘으로 구성된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제제를 준비하는 과정 중 석출물의 발생 여부를 확인하였으며, 준비된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제제를 이용하여 오이작물에 대한 웃자람 예방의 효과를 갖는지 확인하고자 하였다.
준비된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제제를 오이의 작물에 1주일 간격으로 8번 시비한 후 오이의 웃자람의 상황을 살펴보기 위하여 줄기 마디의 길이와 수확량 및 상품성을 확인하였다.
비교 예 1~2 및 실시 예 1~2의 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 석출물 수확량
(Box(18kg)/하루)		 마디 길이
(cm)		 신선도
실시 예 1 발생하지 않음 11.1 10.2 매우 우수
실시 예 2 발생하지 않음 11.8 10.3 매우 우수
실시 예 3 발생하지 않음 11.7 10.2 매우 우수
비교 예 1 즉시 발생 6.8 15.6 보통
비교 예 2～3 즉시 발생 7.3 16.0 보통
상기 표 1에 나타난 바와 같이 비교 예 1~3 액상 비료의 성분 중 킬레이트화 되지 않은 칼슘과 인산염으로 구성된 비료성분과 반응할 경우 곧바로 불용성의 석출이 발생함을 확인하였으며, 재배기간 중 오이 줄기에 대한 웃자람이 15 cm를 상위하는 크기로 성장을 하였고, 이와 더불어 수확량이 불과 약 7박스 수준의 수확량이 나왔으며, 오이의 신선도는 보통 수준을 나타냈다.
반면, 실시 예 1~3 액상 비료의 성분 중 킬레이트화된 칼슘과 인산염으로 구성된 비료성분과 반응할 경우 석출물이 전혀 발생하지 않았으며, 재배기간 중 오이 줄기에 대한 웃자람이 약 10 cm를 상위하는 길이로 성장을 하였고, 이와 더불어 수확량이 11박스를 상위하는 수확량이 나왔으며, 오이의 신선도 역시 매우 우수한 보통 수준으로 재배됨을 확인할 수 있었고, 특히 칼슘, 인, 칼륨이 혼합된 주요성분에 추가로 미량원소가 포함된 수용성 복합비료를 공급할 경우 미량 원소에 기능성 향상으로 수확량 및 신선도가 더욱 향상됨을 확인하였다.
실시 예 4
킬레이트화된 칼슘으로 Ca-DTPA(Diethylenetriamine pentaacetic acid-Ca salt, 삼전순약)를 100 중량부를 기준으로 할 때 600 중량부의 제2인산칼륨(K2HPO4)를 공급하고, 36 중량%의 고형분으로 이루어진 킬레이트 칼슘으로 구성된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제기능의 수용성 액상비료 조성물을 제조하였다.
실시 예 5
킬레이트화된 칼슘으로 Ca-DTPA(Diethylenetriamine pentaacetic acid-Ca salt, 삼전순약)를 100 중량부를 기준으로 할 때 600 중량부의 제2인산칼륨(K2HPO4)를 공급하여 칼슘, 인산, 칼륨의 주성분을 측량하고, 황산철(삼전순약), 황산망간(삼전순약), 질산구리(삼전순약), 황산아연(삼전순약)을 각각 3.0 중량부와 콜로이달 실리카(에스켐텍)를 100 중량부와 산화붕소(B2O3, 삼전순약)을 0.08 중량부와 몰리브덴산나트륨(삼전순약)을 0.02 중량부의 비율로 공급하고, 40.4 중량%의 고형분으로 이루어진 킬레이트 칼슘으로 구성된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제 기능의 수용성 액상비료 조성물을 제조하였다.
실시 예 6
비이커에 수중의 분위기에서 탄산칼슘(CaCO3)과 굴루코닉산(Gluconic acid)을 혼합하고, 교반하면서 탄산가스가 발생하지 않고, 투명한 용액을 얻을 때 까지 가열교반 한 후 100℃의 드라이오븐에서 건조하여 글루코닌산 칼슘[Calcium gluconate, C12H22CaO14]의 킬레이트화된 칼슘을 합성하고, 실시 예 5의 삼전순약에서 구입한 Ca-DTPA(Diethylenetriamine pentaacetic acid-Ca salt, 삼전순약) 대신에 본원의 발명자가 합성한 글루코닉산 칼슘을 공급한 것을 제외하고, 실시 예 5와 동일하게 수행하여 작물 성장억제기능의 수용성 액상비료 조성물을 제조하였다.
상기 비교 예 4~6 및 실시 예 4~6의 칼슘으로 구성된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제제를 준비하는 과정 중 석출물의 발생 여부를 확인하고자 하였으며, 준비된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제 기능 조성물을 이용하여 여름 배추작물에 대한 웃자람 예방을 확인하였다.
준비된 수용성 복합 기능성의 작물 성장억제제를 여름 배추의 모종을 정식한 후 15일 경과한 다음 1주일 간격으로 3회 시비한 후 여름 배추의 웃자람의 상황을 살펴보기 위하여 배추의 속썩음 현상(꿀통 현상; 배추 속이 곤죽이 된 상태) 및 상품성을 확인하였다.
비교 예 4~6 및 실시 예 4~6의 결과를 표 2에 나타내었다.
구분 석출물 속썩음(꿀통) 현상
(%)		 상품성
실시 예 4 발생하지 않음 2.6 우수
실시 예 5 발생하지 않음 2.8 우수
실시 예 6 발생하지 않음 2.5 우수
비교 예 4 즉시 발생 38 매우 불량
비교 예 5～6 즉시 발생 41 매우 불량
표 2의 실험결과를 통하여 표 1에서 나타낸 바와 같이 비교 예 4~6 액상 비료의 성분 중 킬레이트화 되지 않은 칼슘과 인산염으로 구성된 비료성분과 반응할 경우 곧바로 불용성의 석출이 발생함을 확인하였으며, 여름 배추의 재배기간 중 과잉의 질소 및 일조부족으로 인한 배추가 연약하고, 웃자람 성장에 의한 배추의 속이 속썩음(꿀통) 현상이 40 % 수준에 도달했으며, 더불어 상품성이 매우 불량한 수준으로 도달하였다.
반면, 실시 예 4~6 액상 비료의 성분 중 킬레이트화된 칼슘과 인산염으로 구성된 비료성분과 반응할 경우 석출물이 전혀 발생하지 않았으며, 여름 배추의 재배기간 중 과잉의 질소 및 일조부족으로 인한 과잉 성장(웃자람)으로 속썩음(꿀통) 현상이 2～3 % 수준에 불과하고, 더불어 배추의 신선도 역시 우수함을 확인하였다.
따라서 본원의 칼슘(Ca), 인(P) 및 칼륨(K) 등의 3가지 성분이 함께하는 주성분과 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mp), 규소(Si)로 이루어지는 미량원소가 함께 용존된 수용성 액상비료에 의해 질소과잉 및 일조부족으로 인한 작물의 과잉성장(웃자람)의 피해를 줄이거나 방지할 수 있음은 물론 식물의 물질대사를 통한 고품질의 작물을 증산시키는데 크게 기여할 수 있음에 따라 농가의 기술 경쟁력 확보 및 경제적 이익창출에 큰 효과가 있을 것으로 기대되어 특허출원에 이르게 되었다.

Claims (5)

  1. 과잉성장(웃자람)의 피해저감 기능을 제공하는 수용성 액상비료조성물에 있어서,
    킬레이트화된 칼슘(Chelated Ca) 100 중량부를 기준으로 할 때 칼륨(K)이 150 ~ 800 중량부, 인(P)이 80 ~ 350 중량부 비율로 3가지 주성분이 포함되어 이루어져 수용성 액상비료로 제공되어 작물의 재배과정에서 질소의 과잉현상이나 일조량 부족현상에 따른 과잉성장(웃자람)에 의한 피해를 줄여 고품질의 작물 증산효과를 얻도록 제공되는 것을 특징으로 하는 과잉성장 피해 저감 기능의 수용성 액상비료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 킬레이트화된 칼슘(Ca)과 인(P), 칼륨(K)의 3가지 주성분 이외에 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 붕소(B), 몰리브덴(Mp), 규소(Si) 중에서 선택되는 미량원소가 함께 포함되어 제공되는 것을 특징으로 하는 과잉성장 피해저감 기능의 수용성 액상비료 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 킬레이트화된 칼슘(Chelated Ca)이 100 중량부 기준일 때 철(Fe), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn)이 각각 0.8 ~ 4.5 중량부로 포함되고, 규소(Si)가 25 ~ 150 중량부, 붕소(B)가 0.02 ~ 0.1 중량부, 몰리브덴(Mo)이 0.004 ~ 0.025 중량부 비율로 미량원소가 추가로 공급되어 고형분(Solid content)이 5.0 ~ 45 중량%로 이루어지도록 제공되는 것을 특징으로 하는 과잉성장 피해저감 기능의 수용성 액상비료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 킬레이트화된 칼슘은 이디티에이(EDTA, Ethylenediaminetetraacetic acid), 디티피에이(DTPA, Diethylenetriamine pentaacetic acid), 이디디에치에이[EDDHA, Ethylenediamine-N,N′-bis(2-hydroxyphenylacetic acid)], 엔티에이(NTA, Nitrilitriacetic acid), 씨와이디티에이(CyDTA, 1,2-cyclo-hexadiamine tetraacetic acid), 이디디에스(EDDS, Ethylenediaminedisuccinic acid), 엠지디에이(MGDA, Methylglycinediacetic acid), 이지티에이(EGTA, Ethyleneglycoltetraacetic acid), 디시티에이(DCTA(Ethyleneglycoltetraacetic acid), 지엘디에이(GLDA, Glutamic acid diacetic acid), 아이디에스(IDS, Iminodisuccinic acid)로 이루어지는 킬레이트 화학물질, 푸마르산(Fumaric acid), 젖산(Lactic acid), 구연산(Citric acid), 사과산(Malic acid), 뷰티르산(Butyric acid), 개미산(Formic acid), 초산(Acetic acid), 프로피온산(Propionic acid), 아스코빈산(Ascorbic acid), 아미노산(Amino acids), 펄빅산(Fulvic acid), 휴믹산(Humic acid)으로 이루어지는 유기산(Organic acid), R을 탄화수소기로 총칭할 때 카르복실산(Carboxylic acid, RCOOH), 설핀산(Sulfinic acid, RSO2H), 설폰산(Sulfonic acid, RSO3H), 페놀(Phenol, ArOH), 티오페놀(Thiophenol, ArSH), 옥심(Oxime, RCH＝NOH), 에놀(Enol, RCH＝C(OH)R'), 이미드(Imide, RCONHCOR'), 방향족 술폰아미드(Aromatic sulfonamide, ArSO2NH2, ArSO2NHR), 일차(RCH2NO2) 또는 이차(R2CHNO2) 니트로 화합물(Nitro compound) 중에서 선택되는 1종 이상의 킬레이트제가 칼슘(Ca)과 화학적으로 결합된 킬레이트 칼슘으로 적용되도록 제공되는 것을 특징으로 하는 과잉성장 피해저감 기능의 수용성 액상비료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인(P) 및 칼륨(K)은 제1인산칼륨(KH2PO4), 제2인산칼륨(K2HPO4),제3인산칼륨(K3PO4), 아인산칼륨(K3PO3), 차아인산칼륨(KH2PO2)의 염(Salts) 형태로 적용되거나, 인산(H3PO4), 아인산(H3PO3), 차아인산(H3PO2)에 수산화칼륨(KOH)을 공급하여 pH가 5.0~7.0 범위로 조절되어 적용하는 것을 특징으로 하는 과잉성장 피해저감 기능의 수용성 액상비료 조성물.
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