KR20240043933A - 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 - Google Patents
석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240043933A KR20240043933A KR1020220123002A KR20220123002A KR20240043933A KR 20240043933 A KR20240043933 A KR 20240043933A KR 1020220123002 A KR1020220123002 A KR 1020220123002A KR 20220123002 A KR20220123002 A KR 20220123002A KR 20240043933 A KR20240043933 A KR 20240043933A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fertilizer
- soil
- greenhouse gas
- lime nitrogen
- soil conditioner
- Prior art date
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003516 soil conditioner Substances 0.000 title claims description 28
- MVXMNHYVCLMLDD-UHFFFAOYSA-N 4-methoxynaphthalene-1-carbaldehyde Chemical compound C1=CC=C2C(OC)=CC=C(C=O)C2=C1 MVXMNHYVCLMLDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 title 1
- MYFXBBAEXORJNB-UHFFFAOYSA-N calcium cyanamide Chemical compound [Ca+2].[N-]=C=[N-] MYFXBBAEXORJNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 25
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 25
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 20
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 14
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 claims description 13
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 13
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 235000013871 bee wax Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000012166 beeswax Substances 0.000 claims description 6
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 5
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 5
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 21-Deoxycortisone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)C)(O)[C@@]1(C)CC2=O PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 0.000 claims description 2
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 2
- FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N Fulvic acid Natural products O1C2=CC(O)=C(O)C(C(O)=O)=C2C(=O)C2=C1CC(C)(O)OC2 FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Chemical class 0.000 claims description 2
- -1 acryl Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 2
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229940095100 fulvic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003864 humus Substances 0.000 claims description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 2
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 claims 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 abstract description 5
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 abstract description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N Cyanamide Chemical compound NC#N XZMCDFZZKTWFGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N dicyandiamide Chemical compound NC(N)=NC#N QGBSISYHAICWAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000000749 insecticidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002881 soil fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
- C05G5/30—Layered or coated, e.g. dust-preventing coatings
- C05G5/37—Layered or coated, e.g. dust-preventing coatings layered or coated with a polymer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
- C05C11/00—Other nitrogenous fertilisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
- C05G3/80—Soil conditioners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/08—Cellulose derivatives
- C08L1/10—Esters of organic acids, i.e. acylates
- C08L1/12—Cellulose acetate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L29/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L29/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C08L29/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
- C08L91/06—Waxes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
- C09K17/18—Prepolymers; Macromolecular compounds
Abstract
본 발명은 온실가스 저감(산성토양 개량, 토양해충 방제, 잡초 경감 등) 농작물 재배가 가능토록 하는 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개질제에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면 시스-코어형 비료 및 토양 개질제, 이를 이용한 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 석회질소(nitrolime, lime nitrogen)를 포함하는 비료 및 토양 개량제, 이를 이용한 온실가스 저감용 친환경 비료 및 온실가스 저감을 위한 토양 개량 방법에 관한 것이다.
석회질소(nitrolime, lime nitrogen)는 토양 개량용 및 질소 공급 비료로서 칼슘 시안아마이드(Calciun cyanamide, CaCN2)를 주성분으로 하여 칼슘 시안아마이드(Calciun cyanamide, CaCN2)와 완효성 질소가 포함되어 있는 것으로 알려져 있다.
석회질소의 주성분인 칼슘 시안아마이드는 물과 반응하여 사이안아마이드(DiCyandiamide, CH2N2)를 생성하며 사이안아마이드는 분해되어 요소를 생성하여 토양 내 질소양분을 공급하며, 석회를 포함하고 있어 산성토양 개량 및 토양 물리, 화학성 개선에 기여하며, 사이안아마이드는 그 자체로 살충, 살균, 제초의 효과를 지니고 있어 토양 해충 및 잡초 방제에 도움을 준다.
또한, 석회질소를 논에 시비할 경우 담수환경, 즉 산소가 없는 혐기성 환경에서 지구온난화 지수(GWP)가 25배 높다고 알려진 온실가스인 메탄을 생성하는 메탄생성균(Metanogen)을 억제시킬 수 있으며, 질산화를 억제시키는 효과가 있어 NH₄+ 형태의 질소양분을 선호하는 벼의 생육에 효과적이며, NH₄+ 형태의 질소는 쉽게 용탈되지 않고 토양에 흡착하여 부영양화로 인한 수질오염을 방지할 수 있으며 질산화를 억제시킴으로써 지구온난화 지수(GWP)가 이산화탄소에 비해 약 310배 높다고 알려진 아산화질소(N2O)를 감축시킬 수 있다.
이러한 효과에도 불구하고 석회질소에서 발생하는 사이안아마이드는 토양 내 과량 존재할 경우 식물에게 유해성분으로 작용하여 식물에게 독성을 발현하기 때문에 파종 또는 이식 1~2주 전에 사용되고 있다.
그러나, 사이안아마이드의 효능 역시 시간이 경과됨에 따라 저하되므로, 사이안아마이드가 화학적으로 변화하는 것을 적절한 속도로 조절하여 식물생육에 영향을 주지 않으면서 그 효능을 발휘할 수 있는 새로운 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 석회질소를 토양 개량제로서 또는 비료 조성물로 적용시, 석회질소가 사이안아마이드로 화학적 변화되는 것을 적절한 속도로 화학적 변화가 되어 식물에게 영향을 주지 않으면서 온실가스를 감축 시킬 수 있도록 조절할 수 있는 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 이용한 친환경 비료 조성 및 이를 이용한 토양 개량 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비료 및/또는 토양 분말이며, 상기 코어는 석회질소(nitrolime, lime nitrohen) 분말을 포함하고, 상기 시스는 폴리머층을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 비료 및/또는 토양 개량제를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비료 및/또는 토양 개량제를 이용한 토양 개량 방법에 관한 것이다.
본 발명의 비료 및/또는 토양 개량제는 석회질소 외부에 폴리머층을 도입함으로서, 폴리머층이 석회질소와 물과의 접촉을 막아 급격하게 사이안아마이드로 전환되는 것을 방지하고, 토양 내에서 폴리머층 안으로 서서히 물이 침투함으로써, 석회질소가 사이안아마이드로 서서히 전환되도록 속도를 조절하여 농작물 재배시 토양 내에서 발생하는 온실 가스 저감 효과의 지속성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 비료 및/또는 토양 개량제는 구형의 분말 타입으로서, 보관성 및 사용성이 좋으며, 폴리머층으로 코팅되어 있어 내습성이 우수하여 저장 안정성 또한 우수하다.
도 1은 본 발명의 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제를 이용하여 실시한 실험예 2인 석회질소 함량에 따른 메탄 발생량 측정 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 비료 및 토양 개량제에 대해 더 자세하게 설명한다.
본 발명의 비료 및 토양 개량제는 시스-코어(sheath-core)형 분말이며, 상기 코어는 석회질소(CaCN2,nitrolime, lime nitrohen) 분말을 포함한다.
이때, 상기 석회질소 분말은 평균입경 0.5 ~ 5.0 mm, 바람직하게는 2.0 ~ 4.0 mm인 것이 좋으며, 석회질소 분말의 입경이 0.5 mm 미만이면 너무 작아서 석회질소 외부 표면에 코팅 시 서로 뭉쳐서 추후 이를 분리하기 어려운 문제가 있을 수 있고, 5.0 mm를 초과하면 토양에 적용시 기존 비료와의 혼화성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위의 크기를 가지는 것이 좋다.
그리고, 상기 시스는 폴리머를 포함하는 코팅층(고분자, 난분해성, 또는 생분해성 폴리머층)이며, 단층 구조의 폴리머층일 수 있으며, 또는 폴리머층이 2 ~ 5층으로 적층되어 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 폴리머층의 두께는 0.02 ~ 0.2 mm, 바람직하게는 0.02 ~ 0.1 mm인 것이 좋으며, 폴리머층의 두께가 0.02 mm 미만이면 너무 얇아서 코어를 구성하는 석회질소가 물과 너무 빨리 접촉하여 화학적 변화가 너무 빨리 일어나는 문제가 있을 수 있고, 폴리머층의 두께가 0.2 mm를 초과하면 오히려 너무 두꺼워서 농작물 재배시 적정 시점에서 석회질소가 사이안아마이드로의 화학적 변화를 하지 못해서 온실 가스 저감 효과가 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로, 폴리머층이 상기 범위 내의 두께를 가지도록 형성시키는 것이 좋다.
상기 폴리머층은 토양 산성화를 야기하지 않는 소재이면서 비료 코팅의 성질을 가지는 소재라면 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트 및 아세톤을 포함하는 폴리머 용액으로 코팅시킨 코팅층; 천연 밀랍 및 인공 밀랍을 포함하는 혼합물로 코팅시킨 코팅층; 완효성 비료에 사용되는, 키토산, 페인트류, 폴리우레탄, 폴리비닐계 화합물, 폴리아마이드계 화합물, 올레핀 중합체, 생분해성 폴리머(Biodegradable polymer) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 혼합물로 코팅시킨 코팅층; 또는 외부 표면이 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)로 코팅된 PVA(polyvinyl alcohol) 캡슐층을 포함하는 코팅층;으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 폴리비닐계 화합물은 PVA(polyvinyl alcohol), PVC(Polyvinyl Chloride) 등을 포함할 수 있고, 상기 폴리아마이드계 화합물은 PA6(Nylon 6), PA16 등을 포함할 수 있으며, 상기 생분해성 폴리머는 PLA(poly lactic acid), PHA(poly hydroxyl alkanoate), PCL(polycaprolatone) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 비료 및 토양 개량제는, 다양한 방법으로 제조할 수 있으며, 이 중 하나의 방법은 다음과 같다(제법 1).
석회질소를 폴리머 용액(생분해 및 난분해)에 침지하는 방법(침지법) 또는, 폴리머 용액을 석회질소에 스프레이 도포시키는 방법(스프레이 코팅법)을 수행하여 시스-코어형의 구형을 제조할 수 있다.
제법 1에서, 상기 생분해성 폴리머 용액은 셀룰로오스 아세테이트를 아세톤에 용해시킨 용액으로서, 셀룰로오스 아세테이트 1.0 ~ 10.0 중량% 및 잔량의 아세톤을 포함할 수 있고, 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트 1.0 ~ 5.0중량% 및 잔량의 아세톤을 포함할 수 있다. 이때, 생분해성 폴리머 용액 내 셀룰로오스 아세테이트 함량이 1.0 중량% 미만이면 시스의 생분해성이 너무 빨리 발생하는 문제가 있을 수 있고, 셀룰로오스 아세테이트 함량이 10.0 중량%를 초과하면 생분해성 폴리머 용액의 점도가 너무 높아서 코팅성이 떨어지므로 상기 범위 내의 함량으로 셀룰로오스 아세테이트를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 비료 및 토양 개량제는, 셀룰로오스 아세테이트 및 밀랍을 포함하는 혼합물을 열처리하여 상기 혼합물을 녹여서, 이를 이용하여 석회질소를 코팅시켜 석회질소 외부에 코팅층을 형성시킬 수도 있다(제법 2).
상기 제법 1 및/또는 제법 2에서 상기 코팅층은 코팅 공정을 1회 수행하여 단층 구조의 코팅층으로 시스(sheath)를 형성할 수도 있으며, 2 ~ 5회 반복 수행하여 1층 내지 5층 구조의 코팅층으로 시스를 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 비료 및 토양 개량제는, PVA(polyvinyl alcohol) 캡슐을 제조하는 1단계; 상기 PVA 캡슐에 석회질소를 넣는 2단계; 및 석회질소가 내재된 PVA 캡슐 외부 표면을 글루타르알데하이드로 코팅시키는 3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조(제법 3)함으로써, 외부 표면이 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)로 코팅된 PVA(polyvinyl alcohol) 캡슐층을 포함하는 코팅층을 형성할 수도 있다.
3단계의 글리타르알데하이드의 코팅은 PVA 캡슐층을 고정시키는 역할을 한다.
이와 같은 방법(제법 1 ~ 제법 3)으로 제조된 본 발명의 비료 및 토양 개량제는 단독으로 사용할 수 있으며, 또는 다른 비료 성분들과 함께 사용하여 비료 조성물로도 사용할 수도 있다.
일례를 들면, 본 발명의 상기 비료 및 토양 개량제는, 생분해성 및 난분해성 폴리머(biodegradable and non- biodegradable polymer), 석고, 석회, 규산질 비료, 벤토나이트, 제올라이트, 돌로마이트, 탈크, 왁스, 휴믹산, 풀빅산, 복합비료 및 단일비료(속효성 단일비료) 중에서 선택된 1종 이상을 더 혼합하여 온실가스 저감용 비료를 제공할 수도 있다.
상기 생분해성 및 난분해성 폴리머는 셀룰로오스(cellulose) 유도체, 부식(humus) 침출액, 아미노산 발효 부산액(condensed molasses solubles) 및 아크릴(acryl)계 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 비료 및 토양 개량제를 이용하여 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법은, 비료 및 토양 개량제 내 석회질소 농도가 표토(15 cm 두께) 기준으로 10 ~ 100ppm이 되도록 토양과 배합하여 토양을 개량 처리할 수 있다.
예를 들면, 비료 및 토양 개량제를 농작물 재배 전에 농경지에 0.01 ~ 50 톤/헥타르(ton/ha)로 토양과 배합하여 처리할 수 있으며, 바람직하게는 농경지의 표토(15 cm 두께) 기준으로, 표토 1헥타르당 석회질소가 20 ~ 200 kg이 되도록 토양의 표토에 배합 처리할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[실시예]
하기 실시예에서는 토양표토 15cm, 용적밀도 1.3g/㎤, 임을 가정하여 1ha 면적 당 토양무게를 계산하여 무게 대비 농도로 석회질소 50ppm 의 무게를 환산하였다. (15cm * 1000000000㎤ * 1.3g/㎤ = 1950 ton)
실시예 1 : 비료 및 토양 개질제의 제조 1
(1) 석회질소 혼합 분말 제조
석회질소 분말을 1ha 기준 50ppm의 중량인 97.5kg을 준비하였다.
다음으로, 준비한 석회질소 분말을 고운 입자 분쇄한 뒤, 석회질소 분말을 시스-코어 분말 제조를 위한 크기(입경 2~4mm), 즉 비료형태로 제조하였다.
(2) 폴리머 용액의 제조
셀룰로오스 아세테이트 2 중량% 및 100 중량% 중 나머지 잔량의 아세톤이 되도록 혼합 및 교반하여 생분해성 폴리머 용액을 준비하였다.
(3) 시스-코어형 분말 제조
상기 (2)의 생분해성 폴리머 용액을 이용하여, 상기 (1)의 석회질소 분말을 스프레이 코팅시킨 후, 상온(25~30℃)`에서 건조하여 석회질소 분말(코어) 및 상기 코어 외부에 생분해성 폴리머층(시스)이 형성된 시스-코어형 분말을 비료 및 토양 개질제로서 제조하였다.
이때, 상기 시스는 단층이고, 두께는 0.02mm 였다.
실시예 2 : 비료 및 토양 개질제의 제조 2
(1) 석회질소 혼합 분말 제조
석회질소 분말을 1ha 기준 50ppm의 중량인 97.5kg을 준비하였다.
다음으로, 준비한 석회질소 분말을 고운 입자 분쇄한 뒤, 석회질소 분말을 시스-코어 분말 제조를 위한 크기(입경 2~4mm), 즉 비료형태로 제조하였다
(2) 생분해성 혼합물의 제조
밀랍을 석회질소와 1:1의 중량비율로 준비하고 이를 가열하여 석회질소를 코팅할 수 있는 혼합물을 준비하였다.
(3) 시스-코어형 분말 제조
상기 (2)의 혼합물을 100℃의 물로 중탕하여 녹인 다음, 상기 (1)의 석회질소 분말을 침지시킨 후, 이를 꺼낸 다음 상온에서 건조하여 석회질소(코어) 및 상기 코어 외부에 생분해성 폴리머 코팅층(시스)이 형성된 시스-코어형 분말을 비료 및 토양 개질제로서 제조하였다.
이때, 상기 시스는 단층이고, 두께는 0.03mm 였다.
실시예 3 : 비료 및 토양 개질제의 제조 3
(1) 석회질소 혼합 분말 제조
석회질소 분말을 1ha 기준 50ppm의 중량인 97.5kg을 준비하였다.
다음으로, 준비한 석회질소 분말을 고운 입자 분쇄한 뒤, 석회질소 분말을 시스-코어 분말 제조를 위한 크기(입경 2~4mm), 즉 비료형태로 제조하였다
(2) PVA(polyvinyl alcohol) 캡슐 제조
평균입경 18 mm인 PVA 캡슐을 준비하였다.
(3) 시스-코어형 분말 제조
상기 (1)의 석회질소 분말을 제올라이트 분말과 1:9 비율로 혼합한 뒤, 상기 PVA 캡슐 하나당 150mg의 혼합물이 들어가도록 처리하였다.
다음으로, 석회질소가 내재된 PVA 캡슐을 실시예 1의 폴리머 용액(2% 셀룰로오스 아세테이트)을 활용하여 코팅 및 건조하여 석회질소(코어), PVA 캡슐층(시스) 및 상기 PVA 캡슐층 외부를 코팅시킨 고정층(시스) 형태의 시스-코어형 분말을 비료 및 토양 개질제로서 제조하였다.
실험예 1 : 생분해성 및 석회질소 화학적 변환 지연 효과 측정
실험예 1에서는 상기 실시예 1~2에서 제조한 비료 및 토양 개량제의 온실가스 메탄의 저감능을 측정하였다.
개질제의 시스(sheath)를 구성하는 생분해성 폴리머층의 생분해성은 실시예에서 제조한 개질제를 입경 2~3 mm인것 만을 선택하여 준비하였다.
벼 재배지 토양을 채취한 뒤 실시예 1~2의 개질제를 잘 혼합한 뒤 인큐베이션 용 플라스틱 통(500ml)에 넣어준 뒤 담수 조건에서 인큐베이션 테스트를 진행하였다. 이때, 혼합양은 표토 1 헥타르당 석회질소가 97.5kg(50ppm)이 포함되도록 진행하였고, 담수 조건을 만들어 주기 위해서 증류수를 표토에서 3cm 높이까지 채워 주었다.
그리고, 60일 경과 시점까지 메탄 배출량을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 1일 | 15일 | 30일 | 60일 | |
| 무처리구 메탄배출량(g CH4 ha-1 day) | 1792 | 4954 | 144732 | 29584 | |
| 실시예 1 | 메탄발생량 (g CH4 ha-1 day) |
1232 | 3011 | 2710 | 3066 |
| 메탄감축량(%) | 31 | 39 | 99 | 52 | |
| 실시예 2 | 메탄발생량 (g CH4 ha-1 day) |
1213 | 2710 | 10322 | 14651 |
| 메탄감축량(%) | 32 | 45 | 93 | 50 | |
| 실시예 3 | 메탄발생량 (g CH4 ha-1 day) |
1432 | 3066 | 2647 | 3937 |
| 메탄감축량(%) | 20 | 38 | 98 | 87 | |
상기 표 1의 메탄 발생량을 살펴보면, 그 결과 무처리의 메탄 배출량 1일에서 60일까지 유의미한 메탄 증가양상을 확인하였으며 그 이후로부터는 미생물이 사멸기에 들어가며 감소하는 경향을 관측할 수 있었다.
상기 표 1의 메탄 발생량을 살펴보면, 실시예 1, 2, 3 의 처리구에서 1일부터 60일 까지 메탄 증가량이 미미한 것을 관측할 수 있다. 이처럼 석회질소로부터 분해된 사이안아마이드가 상기 시스-코어 분말에 의해 장기간 잔류하며 메탄생성균을 저해하여 지속적으로 메탄 발생을 감축시킨 것을 확인하였다.
실험예 2 : 석회질소 함량에 따른 메탄 발생량 측정
실험예 2에서는 상기 실험예 1의 실험 방식을 바탕으로, 각 처리구에 석회질소 함량을 달리하여 60일 간 메탄 발생 감축능을 확인하였다.
도 1을 살펴보면 석회질소에서 발생되는 사이안아마이드는 무처리구와 비교하여 모두 메탄 감축이 유의미하게 나타났다.
따라서, 상기 실시예 및 실험예를 통하여, 본 발명의 비료 및 토양 개질제는 시스에 생분해성 소재 도입을 통해서 석회질소의 사이안아마이드로의 화학적 변환 속도를 적절하게 조절할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 석회질소를 이용한 온실가스 감축능에 대한 효과를 확인하였다.
이러한 본 발명을 이용하여 농작물 재배시, 온실가스 저감 시킬 수 있는 친환경 공법 및 친환경 비료를 제공할 수 있다.
Claims (5)
- 시스-코어(sheath-core)형 분말이며,
상기 코어는 평균입경 0.5 ~ 5.0 mm의 석회질소(CaCN2) 분말을 포함하고,
상기 시스는 1 ~ 5층의 폴리머층을 포함하는 것을 특징으로 하는 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제
- 제1항에 있어서, 상기 폴리머층은,
셀룰로오스 아세테이트 및 아세톤을 포함하는 폴리머 용액으로 코팅시킨 코팅층;
천연 밀랍 및 인공 밀랍을 포함하는 혼합물로 코팅시킨 코팅층;
완효성 비료에 사용되는, 키토산, 페인트류, 폴리우레탄, 폴리비닐계 화합물, 폴리아마이드계 화합물, 올레핀 중합체, 생분해성 폴리머(Biodegradable polymer) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 혼합물로 코팅시킨 코팅층;
또는,
외부 표면이 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)로 코팅된 PVA(polyvinyl alcohol) 캡슐층을 포함하는 코팅층;으로 구성된 것을 특징으로 하는 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제
- 제1항 또는 제2항의 비료 및 토양 개량제를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실가스 저감용 친환경 비료 조성물.
- 제3항에 있어서,
생분해성 및 난분해성 폴리머(biodegradable and non- biodegradable polymer), 석고, 석회, 규산질 비료, 벤토나이트, 제올라이트, 돌로마이트, 탈크, 왁스, 휴믹산, 풀빅산, 단일비료 및 복합비료 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하며,
상기 생분해성 및 난분해성 폴리머는 셀룰로오스(cellulose) 유도체, 부식(humus) 침출액, 아미노산 발효 부산액(condensed molasses solubles) 및 아크릴(acryl)계 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온실가스 저감용 친환경 비료 조성물.
- 제1항 또는 제2항의 비료 및 토양 개량제를 농작물 재배 전 농경지에 0.01 ~ 50 톤/헥타르(ton/ha)로 토양과 배합 처리하는 것을 특징으로 하는 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220123002A KR20240043933A (ko) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220123002A KR20240043933A (ko) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240043933A true KR20240043933A (ko) | 2024-04-04 |
Family
ID=90637768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220123002A KR20240043933A (ko) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240043933A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101963435B1 (ko) | 2018-05-30 | 2019-03-28 | (주)상록농산 | 질소 비료 조성물 |
-
2022
- 2022-09-28 KR KR1020220123002A patent/KR20240043933A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101963435B1 (ko) | 2018-05-30 | 2019-03-28 | (주)상록농산 | 질소 비료 조성물 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| González et al. | Evaluation of biodegradable polymers as encapsulating agents for the development of a urea controlled-release fertilizer using biochar as support material | |
| KR101793137B1 (ko) | 2차 질산염화된 시설재배 토양 개량제, 이의 제조방법 및 개량방법 | |
| KR20100032855A (ko) | 식물 생장을 촉진시키기 위한 미생물 제제 및 이를 이용하는 방법 | |
| CN108640764A (zh) | 一种具备杀菌作用的含碳有机肥及生产工艺 | |
| CN103333695A (zh) | 一种粘性土壤改良剂 | |
| CN108031706A (zh) | 用于修复土壤Cd污染的土壤改良剂及其应用 | |
| CN1669424A (zh) | 一种抗旱保水种衣剂及其用途 | |
| CN106748255A (zh) | 一种有机无机微生物复合肥及其制备方法 | |
| KR101311986B1 (ko) | 스틱형 완효성 비료 및 그의 제조방법 | |
| CN109593014A (zh) | 一种基于湖泊淤泥的盐碱地改良剂及盐碱地改良方法 | |
| KR20100021154A (ko) | 토양개량제 및 그 이용방법 | |
| KR20090129233A (ko) | 기능성 조경토 및 그 제조방법 | |
| KR20240043933A (ko) | 석회질소가 포함된 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 | |
| CN109651014A (zh) | 一种多功能稳定型包膜肥料及其制备方法 | |
| CN105145556A (zh) | 添加于粉剂水溶肥的覆膜植物生长调节剂的制备方法 | |
| KR20230108544A (ko) | 비료 및 토양 개량제, 이를 포함하는 온실가스 저감용 친환경 비료 및 이를 이용한 온실가스 저감 농작물 재배를 위한 토양 개량 방법 | |
| KR101394748B1 (ko) | 토양개량용 산소발생담체 | |
| KR101399444B1 (ko) | 수변녹지 조성용 토양개량제 조성물 및 그 제조방법 | |
| CN112708424A (zh) | 土壤改良剂及土壤改良方法 | |
| KR101033413B1 (ko) | 사막토질개량용 황토비료펠릿의 제조방법 | |
| KR100805641B1 (ko) | 비료조성물 및 고형화된 비료제품 | |
| CN113024309B (zh) | 一种低成本绿色环保型滨海重盐碱地改良剂及其施用方法 | |
| KR20230164955A (ko) | 휴믹산이 코팅된 수산화인회석을 유효성분으로 포함하는 토양 유래 메탄가스 발생 저감용 조성물 및 이의 용도 | |
| KR102654145B1 (ko) | 리그닌 바이오차를 포함하는 토양개량제 및 이의 제조방법 | |
| CN108464220A (zh) | 一种用于岩壁绿化孔穴栽植的栽培基质 |