KR960010587B1 - 액체 작물 생장 촉진제 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 농작물 및 원예작물의 수확고 향상 방법 - Google Patents

Abstract

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Description

액체 작물 생장 촉진제 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 농작물 및 원예작물의 수확고 향상 방법

제1도는 부식산의 이론적으로 추정되는 구조를 나타내는 도면이다.

제2도는 식물 영양소 및 미량 영양소들이 흡착될 수 있는 산화 위치를 나타내는 부식산의 화학 구조를 나타내는 도면이다.

제3도는 칼륨 이온으로 포화시킨 산화된 부식산의 화학 구조 및 부식산에 대한 양이온들의 상대적인 교환 우선 순위를 나타내는 양이온들의 리스트를 도시한 도면이다.

본 발명은 각종 농작물 및 원예 작물의 수확고를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 부식산(humic acid)의 수용성 알칼리 금속염과, 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 포함하는 식물 영양 성분으로 구성되는 액체를 이용함으로써 농작물 및 원예 작물의 수확고를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 부식산의 수용성 알칼리 금속염, 특히 부식산의 칼륨염을 식물 영양 성분과 함께 사용할 경우, 식물상 열매의 수 및 개개 열매의 크기면에서 모두 작품의 수확고가 증대되는 예기치 못했던 효능이 입증되었다. 놀랍게도, 수용성인 알칼리 금속 부식산염 또는 식물 영양 성분을 단독 사용하였을때 얻어지는 농작물 수확고 및 수용성 알칼리 금속 부식산염과 인산칼슘 및 아스코르빈산 둘 다를 함유하는 혼합물을 사용하였을때 얻어지는 농작물 수확고와 비교해 본 결과, 수용성 알칼리 금속 부식산염과, 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 포함하는 식물 영양 성분을 배합하여 사용할 경우, 농작물 수확고에 있어서 상승적인 증대를 나타냈다.

식물들이 분해되어 형성되는 유기 잔류물들로 이루어진 부식토는, 식물의 생장을 촉진시키는 중요한 토양성분으로서 공지되어 있다. 부식토의 형성은 원료 유기 잔류물들의 알맞은 공급 및 그들의 분해에 알맞은 조건들에 의해 좌우된다. 상술한 것들중, 어느 하나의 조건이 결핍될 경우 부식토의 함량이 궁극적으로 감소되며, 그 결과, 토양의 비옥도가 저하되는 결과를 초래한다. 이러한 경우에 있어서, 토양의 비옥도를 증대시키기 위하여 유기 물질을 첨가할 필요성이 대두된다.

알칼리성 용액에는 가용성이나 산성 용액에는 불용성인, 부식토의 일부분으로서 정의되는 부식산은 비옥도를 증대시키기 위한 목적으로 흔히 토양에 첨가되는 유기 물질의 일종이다. 부식산은 부재중인 야채물에서 발견되며, 정원의 토비 구덩이의 끈적끈적한 흑색 진흙속에서 검출할 수 있다. 또한, 각종 토양의 갈색 유기물 뿐만 아니라, 이탄, 거름, 갈탄(lignite), 레오나르다이트(leonardite) 중에서도 발견된다. 부식산은 고유한 단일 구조를 갖지는 않으나, 리그닌 및 기타 다른 식물질들이 무연탄으로 변환 및 분해되면서 생성되는 중간체인 화학 생성물들의 혼합물이다. 명백히, 부식산은 식물 조직의 화학적 분해 및 세균 분해에 의해 생성되나, 토양내에서, 낙엽층 표면으로부터 빗물에 의해 우러나온 폴리페놀류의 중합, 그리고 토양 미생물 및 토양위의 작은 동물들이 탄수화물에 작용하여 생성된 단백질, 페놀류 및 퀴논류의 축합과 같은 특정한 2차적인 과정들에 의해 생성될 수도 있다. 그 결과로서, 부식산은 화학적 조성 또는 화학적 특성에 관한 엄밀한 용어보다는, 그 기원 및 토양 환경 조건에 관한 용어로서 가장 잘 특징지워질 수 있다.

부식산은 토양 개질제 또는 토양의 비옥도를 증대시키기 위한 비료 성분으로 사용되어 왔다. 예를 들면, 미합중국 특허 제 3,111,404 호, 제 3,264,084 호 및 제 3,544,295 호에서, 카셔(Karcher)는 함유되어 있는 부식산을 추출하기 위한 목적으로 레오나르다이트와 같은 부식산-함유 광석을, 먼저 인산, 이어서 암모니아로 처리함으로써 건조한 부식산 암모늄 비료를 제조하는 복잡하고 많은 비용이 드는 방법을 발표한 바 있다. 버딕(Berdick)은, 미합중국 특허 제 2,992,093 호에서, 토양 개량제(soil conditioner) 및 비료로서 유용한 무수의 부식산염을 제조하는 유사한 추출 방법을 교시하고 있다. 또한, 미합중국 특허 제 3,418,100호에는 쿨리(Cooley)에 의해 특정한 부식산 암모늄 비료가 개시되어 있다.

부식산-함유 광석으로부터 부식산을 추출하는 또 다른 방법이 챔버스(Chambers)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,770,411 호에 개시되어 있으며, 이에 따르면, 광석을 암모니아, 이어서 인산 및, 필요에 따라, 미량 영양소들과 반응시킴으로써 액체 부식산염 산물이 얻어진다. 슈와르츠(Schwartz)들은 미합중국 특허 제 3,398,186 호에서, 추출 용액으로서 수성 황산염 또는 가송 소다 용액을 사용한 후, 산성화시킴으로써 부식산을 얻는 방법을 발표하고 있다. 미합중국 특허 제 3,076,291 호에서, 가드너(Gardner)는 암모늄, 칼륨 또는 수산화 나트륨을 이용하여 부식산-계의 종자 발아 촉진제를 제조하는 것을 가르치고 있다. 미합중국 특허 제 4,274,860 호 및 4,321,076 호에는, 관엽 식물의 생장을 촉진시키기 위한 목적으로 금홍석 모래 퇴적 광상으로부터 유래하는 부식산염의 이용을 발표하고 있으며, 고프(Goff)에 허여된 미합중국 특허 제 4,319,041 호는 부식산-함유 광석, 예를 들면, 레오나르다이트를 물 및 가성소다와 혼합함으로써 액체 부식산 산물을 제조하는 방법을 발표하고 있다.

종래의 기술에서 발표된 방법들 및 조성물들은, 일반적으로 제조 및 사용하는데 있어서 곤란하고 (또는)비실용적이다. 발표된 방법들은 복잡하며, 거대 규모의 값비싼 기계를 필요로 하고, 통상적으로 입자형 물질로 산출된다. 입자형 부식산염을 생산하기 위한 종래의 방법들은 또한, 식물 생장에 필수적인 미량 영양소의 상당한 양이 부식산-함유 광석을 입자형 부식산 산물로 가공 처리하는 동안에 추출되어 제거되어버리는 문제점을 갖는다. 입자형 부식산염의 제조방법은 또한, 비용이 많이 들고, 많은 시간이 소요되며, 포장 및 사용에 앞서서 부식산 산물을 건조시키기 위한 가외의 기계 설비를 필요로 한다.

따라서, 액체 부식산염 산물로 제조하는 것이 고도로 바람직하며, 그에 의해서, 이 액체 산물의 보관, 탁송, 사용 및 취급면에 있어서의 용이함, 산물을 건조시키기 위한 가외의 공정 및 비용의 제외, 그리고 관개 및 분무 시스템과 같은 시스템을 이용하여 부식산염 산물을 직접 사용할 수 있다는 이점을 제공한다. 그러나, 종래 기술이 액체 부식산염의 제조 방법은 낮은 고체 함량 및, 비활성 및 불용성 성분들의 존재와 같은 심각한 단점들을 수반한다. 결과적으로, 시판되고 있는 여러 가지 액체 부식산염 제품들은 단지 부분적으로만 활성 부식산 고형물을 함유하며, 광고하고 있는 나머지 고형물들을 때때로 관개 및 분무 설비를 막히도록 하는 비활성인 불수용성 성분 또는 비활성인 수용성 성분들이다.

따라서, 불용성 성분을 최소화시키거나 제거하고 액체중의 고형 성분들이 비활성 가용성 성분이 아닌 활성 부식산염들로 이루어지도록 하는, 고도로 농축된 부식산염 수용액을 제조하는 방법을 제공하는 것이 유리할 것으로 추론되어 왔다. 또한, 식물 영양 성분과 같은 다른 첨가물들을 액체 알칼리 금속 부식산염 산물중에 배합함으로써, 농작물 및 원예 작물에 대한 부식산염의 효능을 현격하게 증대시키는 것도 매우 바람직할 것이다. 결과적으로, 농작물에 사용하고자하는 부식산염-함유 산물의 양을 감소시키면서 동일한 작물 수확고를 거두거나, 또는 감소시키지 않은 양의 부식산염-함유 산물을 사용하여 보다 월등한 작물 수확고를 거둘 수 있다.

부식산염의 효능을 상승적으로 증대시키기 위한 목적의 첨가물들을 배합한 액체 알칼리 금속 부식산염을 이용하는 방법은, 농작물 및 원예 작물 분야에 있어서 액체 부식산염의 유용성을 강화시키고 그 용도를 넓힐 수 있다. 바람직하게는, 이러한 방법이, 작물 당 열매의 수 및 개개 열매의 크기와 같은 수확고에 긍정적인 영향을 주는 특성을 갖는 동시에, 경제적이고 제조하기가 용이한 액체 부식산염 산물을 이용하는 것이어야 한다.

간단히 요약하면, 본 발명은, 부식산의 수요성 알칼리 금속염과, 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산 칼륨 이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 비롯한 식물 영양 성분으로 구성되는 혼합물을 사용함으로써, 농작물 및 원예 작물의 수확고를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 놀랍게도, 수용성 알칼리 금속 부식산염과 함께 상승 효과를 발휘할 수 있는 양의 식물 영양 성분을 작물의 생장 배지 또는 종자 발아 배지에 사용할 경우, 단위 작물당 열매의 수 및 개개 열매의 크기 모두가 예기치 않게 증대된다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 방법에 따라, 부식산염-함유 광석으로 부터 형성된 수용성 알칼리 금속 부식산염을, 상승 효과를 나타내는 양의 식물 영양 성분과 조합함으로써 농작물 및 원예 작물의 작물 수확고를 향상시킬 수 있다. 경제성, 제조의 용이성, 사용의 간편성 및 작물 수확고의 향상도 측면에서, 수용성 알칼리 금속 부식산염과, 질소 및/또는 인 및/또는 칼류 및/또는 인산 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 영양소를 비롯한 식물 영양 성분을 액체 상태의 혼합물로서 동시에 작물에 사용하는 경우, 본 발명의 방법이 특히 유용하다.

따라서, 본 발명은 상승 효과량의 식물 영양 성분과 배합시킨 액체 상태의 수용성 알칼리 금속 부식산염을 사용하여 농작물 및 원예 작물의 작물 수확고를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 수용성 알칼리 금속 부식산염과, 질소 및/또는 인 및/또는 칼류 및/또는 인산 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 포함한 식물 영양 성분으로 구성되는 액체 혼합물을 작물의 생장 배지 또는 종자 발아 배지에 첨가하는 경우, 수용성 알칼리 금속 부식산염 용액 단독물 또는 식물 영양 성분 용액 단독물만을 사용하였을 때와 비교하여 놀랍고도 예기치 못햇던 증대된 작물 수확고를 나타낸다. 또한, 알칼리 금속 부식산염을 인삼 칼슘 및 아스코르빈산 둘다와 배합한 용액을 사용할 경우, 알칼리 금속 부식산염을 인산 칼슘이나 아스코르빈산중 어느 하나와만 배합시킨 용액을 사용하였을 때 관찰되는 작물 수확고의 증대 효과가 나타나지 않았다는 것은 더더욱 놀라운 사실이다.

보다 상세히 설명하면, 본 발명은 식물 영양 성분으로서 약 0-약 20중량%의 질소(N으로 계) 및/또는 약 0-약 45중량%의 인(P₂O₅로 계산) 및/또는 약 0-20중량%의 칼륨(K₂O로 계산) 및/또는 약 0.05-2.0중량%의 인산 칼슘이나 약 0.05-2.0중량%의 아스코르빈산, 바람직하기로는 약 0.15-약 1.0중량%의 인산 칼슘이나 아스코르빈산을 함유하는 알칼리 금속 부식산염의 수용액 약 10-15중량%, 바람직하기로는 약 12중량%를 사용하여 농작물 및 원예 작물의 작물 수확고를 향상시키는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 아스코르빈산이나 인산 칼슘과 수용성 부식산염의 비율은 약 1 : 300-1 : 5, 바람직하게는 약 1 : 100-1 : 10의 범위내이다.

알칼리 금속 부식산염 용액만을 단독으로 사용하거나 식물 영양 성분 용액만을 단독으로 사용하였을 때와 비교할 경우, 본 발명 방법에서 사용되는 조성물이 농작물 및 원예 작물의 수확고를 증대시키는 데 있어서 보다 월등한 효능을 갖는다는 것이 입증되었다. 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 함유하는 알칼리 금속 부식산염 용액은 일반적으로 1중량%의 알칼리 금속 부식산염을 함유하는 수용액 상태로 작물에 사용된다. 상기 수용액은, 알칼리 금속 부식산염의 양이 무수 중량을 기준으로 계산하였을 때, 단위 에이커당 4.53kg(101bs)의 무수 부식산을 초과하지 않는 살포율로 사용된다. 이 살포율을 초과하는 것은 작물에 부정적인 영향을 초래할 수 있다.

특정 이론 또는 메카니즘에 한정됨이 없이, 작물 수확고의 항상 결과는 부분적으로 알칼리 금속 부식산염의 제조 방법에 기인한다. 이와 같은 특정한 알칼리 금속 부식산염 수용액의 제조 방법은, 부식산염의 최대 용해도를 만족시키는 동시에 수화콜로이드성 알칼리 금속 부식산염을 최고로 안정화시키기에 충분한 pH에서 상당한 양의 비활성 수용성 고체 또는 비활성 불수용성 물질을 형성시킴이 없이 약 15중량% 이하의 높은 백분율로 활성 부식산염을 제공한다. 상승 효과를 나타내는 양의 식물 영양 성분을 알칼리 금속 부식산염 수용액중에 후속적으로 배합함으로써, 액체 알칼리 금속 부식산염 용액만을 단독으로 사용하거나 또는 식물 영양 성분 용액만을 단독으로 사용하였을때 관찰되는 작물의 수확률과 비교하여, 단위 작물당 열매의 수 및 개개 열매의 크기 측면 모두에서 농작물 및 원예 작물 수확고가 보다 증대된다.

따라서, 본 발명의 목적은 농작물 및 원에 작물의 수확고를 증대시키는 방법을 제공하는 것이다. 또한, 부식산의 수용성 알칼리 금속염을 사용하여 농작물 및 원예 작물의 작물 수확고를 증대시키는 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 비활성인 불용성 또는 비활성인 가용성 물질을 본질적으로 전혀 함유하지 않는 알칼리 금속 부식산염을 농축된 용액으로서 이용 가능하게하는 방법에 따라 제조한 수용성 알칼리 금속 부식산염을 사용함으로써, 농작물 및 원예 작물의 수확고를 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상승적 효과량의 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및 /또는 인산 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 비롯한 식물 영양성분과 알칼리 금속 부식산염으로 구성되는 농축 수용액을 사용함으로써, 농작물 및 원예 작물의 수확고를 증대시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 알칼리 금속 부식산염과, 상승적 효과량의 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인삼 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 비롯한 식물 영양 성분으로 구성되며, 알칼리 금속 부식산염의 용해도 및 안정성을 최대화시키기에 만족스러울 정도로 충분히 높은 pH를 갖는 농축액을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 단위 작물 당 열매의 수 및 각각의 열매의 크기 측면 모두에서 농작물 및 원예 작물의 수확고를 증대시키기 위한 목적의 액체 작물 생장 촉진제(liguid crop stimulant)를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 높은 백분율로 활성 부식산을 함유하는 쉽게 구입할 수 있는 광석으로부터, 알칼리 금속 부식산염의 농축 수용액을 얻을 수 있는 간편하고도 경제적인 방법을 이용하여 제조된 액체 식물 생장 촉진제(liguid plant stimulant)를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상승적 효과량의 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 비롯한 식물 영양성분을 함유하는 부식산의 알칼리 금속염 수용액을 비교적 낮은 사용 비율로 사용하여, 비교적 단기간내에 뿌리 성장, 색상, 생장률 및 종자 발아면에서 향상된 결과들을 가져올 수 있는 농작물 및 원예 작물의 작물 수확고를 증대시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상술한 바와 같은 목적들 및 기타 다른 목적들과 이점들은 이하에 기술하는 상세한 설명을 통해 명백하게 될 것이다.

부식토는, 그 부식산 함량 때문에, 식물 생장 증진에 중요한 토양 성분이다. 부식산은 사질 토양을 결합시키고, 점토질 토양의 점착성을 완화시키며, 토양의 수분 보유능을 증가시키고, 바람, 물, 경작에 의한 침식 작용을 방지하며, 식물에 대한 주요 영양소 및 미량 영양소를 저장, 배출시키며, 미생물의 최적 증식에 필요한 조건을 제공함으로써, 작물 생산량을 증대시킨다. 전반적으로 부식산 함유 부식토는 작물 생장에 가장 우수한 배지(medium)를 제공한다. 그러므로, 부식산이 결핍된 토양에는, 생장 배지로서 작용하는 토양의 성능을 증진시키기 위하여 여러 형태의 유기 물질을 첨가할 필요가 있다.

토양에 첨가하는 가장 일반적인 유기 보조제중 하나는 부식산 자체이다. 부식산은 칼탄, 레오나르다이트, 이탄 및 거름과 같은 몇가지 출처원으로 부터 유래되기는 하지만, 부식산의 바람직한 출처원은 레오나르다이트이다. 레오나르 다이트는 갈탄 광상위에 중층된 광상에서 통상적으로 발견되며, 갈탄 보다 더 높은 산호 함량을 갖는, 갈탄 이 고도로 산화된 형태이다. 갈탄 이 가장 크게 산화된 지역은, 중층으로 형성된 레오나르다이트 광상 표면에서 노두를 따라 나타나며, 본 발명의 방법에서 가장 유리하게 사용되는 것은, 이들 고도로 산화된 노두로 부터 유래되는 부식산이다. 이들 고도로 산화된 레오나르다이트 광석은 매우 높은 활성을 갖는 부식산을 산출하며, 부식산이 가장 알맞은 가격과 유리한 비율로 추출될 수 있으므로 이 광석은 이상적인 원료가 된다.

본 발명의 방법에서 사용되는 부식산을 얻기 위하여 사용되는 노오쓰 다코타(North Dakota)의 레오나르다이트는 미합중국 광산성(U.S. Bureau of Mines)에 의해 본질적으로 부식산의 염이라고 규정되어 있다. 노오쓰 다코타의 레오나르다이트로부터 유래하는 부식산은, 그 부식산 구조의 일부분이 산화된 결과, 음전하를 띠어 양이온 흡착 부위로 남겨지기 때문에, 제1도에 나타낸 부식산의 이론적인 구조식과는 다르다. 이 산화된 구조를 제2도에 예시하였으며, 그 산화된 부위는 별표로 표시되어 있다.

레오나르다이트 조성에 관한 화학적 연구는, 레오나르다이트가 부식 및 비부식 물질을 모두 함유하는 유기 물질의 부패 생성물인 부식토에서 발견되는 산 라다칼의 혼합된 염으로 주로 구성됨을 밝히고 있다. 이러한 산 라디칼들은 휴민, 부식산, 올민산과 풀빈산으로 명명되는 각 아군을 갖는 부식산류(humic acids)로 통칭된다. 부식산의 정확한 구조는 밝혀져 있지 않다. 그러나, 부식산은, 낮은 pH에서는 섬유들로 된 연장된 다발의 집합체들을 형성하는 분자들의 회합체이고, 높은 pH에서는 공극에 의해 천공된 개방형의 가요성 구조를 형성하는 분자들의 회합체인 듯하다. 다양한 칫수의 이러한 공극들은 적합한 전기 하전의 유기 또는 무기 입자를 포획한다.

부식산은 큰 양이온 교환능을 가지며, 주 영양소 및 미량 영양소와 같은 일가 및 다가 원소를 매우 강력하게 보유한다. 부식산의 분자량은 800-500,000이며, 평균 분자량은 약 5,000-약 50,000이다. 부식산의 양이온 교환능은 pH7에서 약 200 내지 약 600meg CaCO₂/100g이며, 이것은 추출된 산의 출처에 따라 변화된다. 부식산은 고분자 전해질 이온이며, 점토 입자들과 복합체를 형성하는 것으로 믿어지고, 따라서, 부식산이 일가 및 다가 원소들과 큰 강도로 결합 가능하게 한다. 부식산 분자상의 양이온 교환 부위가 주로 수소 이온으로 채워지는 경우, 산으로 생각되는 이 물질은 물에 불용성이다. 그러나, 교환 부위에서는 주된 양이온이 수소 이외의 것일 때, 그 물질을 부식산염(humate)이라 일컫는다. 일가 칼카리 금속 또는 암모니아의 부식산염은 물에 용해되지만, 대부분의 다가 금속의 부식산염은 불용성이다.

이들 암모늄염 형태의 부식산은 물에 용해되며, 토양과 혼합될 때, 식물의 생장을 촉진시키는 것으로 밝혀졌다. 특히, 부식산 암모늄염은 뿌리 생육과 뿌리 형성을 증진시키며, 잎과 꽃, 및 과실의 색상을 짙게하고, 높은 사용률에서는 분지율을 증가시키며, 또한 얻어지는 과실의 체적을 증대시킨다.

식물 생장에 대한 상기 유익한 효과로 인해, 부식산 암모늄염이 대단히 바람직하다. 그러나, 부식산의 암모늄염은 증발을 통하여 암모니아를 유실시키는 경향을 가지며, 불용성 부식산을 남긴다. 결과적으로, 부식산 암모늄염 용액은 농축된 액체 생장-촉진 산물로서의 실용성에 필요한 안정성이 결여되어 있다. 그러므로, 본 발명의 방법에 따르면, 부식산을 중화시키고, 수용성인 형태의 부식산을 주성분으로 하는 안정하고 농축된 액체 식물 생장 촉진제를 제조함에 있어서 비휘발성인 알칼리 금속 양이온이 사용된다.

천연 상태의 레오나르다이트는 불용성인 칼슘, 철 및 알루미늄의 부식산염으로 주로 구성되어 있다. 레오나르다이트의 칼슘 함량은 높으며, 따라서, 칼슘을 제거하고 불용성의 무기 칼슘염을 형성시키는 물질로 처리함으로써 부식산염의 물-용해성을 증가시킬 수 있다. 레오나르다이트가 부식산의 풍부한 출처원이기는 하지만, 함유되어 있는 부식산을 가용성인 형태로 변환시키는 간단하고 효율적인 방법의 결여로 인하여, 부식산 원료로서 레오나르다이트를 사용하는 것은 제한적이었다.

레오나르다이트중에 함유된 부식산을 추출하기 위한 종래의 시도들은 비효율적이고 불만족스런 방법들을 포함한다. 일반적으로, 레오나르다이트는 암모니아화에 의해 콜리이드성이 되지만, 시간 경과에 따라 암모니아가 증발되어 부식산은 다시 불용성으로 된다. 그외에, 레오나르다이트에 대한 가공 처리는 많은 양의 물의 첨가를 요하는 여과 공정에 의해서 임의의 불용성 물질의 분리, 즉 슬러리화를 비롯한 많은 단계를 포함하며, 이에 따라 비교적 큰 부피를 물을 제거하는 필연적인 후속 단계를 필요로 한다.

본 발명의 방법에 따르면, 부식산의 산화된 부위는 부식산염의 수용성을 유지시키는 비휘발성 알카리 금속 이온으로 채워져 있다. 특히, 식물 생장을 향상시키는데 적합한 부식산의 수용성 알카리 금속염을 생산하기 위해, 레오나르다이트를 수산화리튬, 수산화칼륨 또는 수산화나트륨과 같은 알카리 금속 수산화물로 처리한다. 본 발명의 모든 장점을 달성하기 위해, 부식산 함유 레오나르다이트 광석을 수산화칼륨으로 처리한다. 이 방법에 의해, 부식산의 산화된 부위는 칼륨 이온과 같은, 쉽게 이온 교환이 가능하며, 비휘발성인 알카리 금속 이온으로 포화된다. 게다가, 부식산을 용해시키기 위해서 알카리 금속 수산화물을 사용하면 부식산염의 최대 용해도가 달성되며, 부식산의 수화 콜로이드가 용액중에서 안정될 수 있는 대략 pH11정도로 pH가 증가되게 된다. 칼륨으로 완전히 포화된 부식산 구조와 토양중에서 발견되는 양이온의 상대적인 이온 교환능을 제3도에 도시한다. 칼륨의 상대적인 위치는 칼슘 철, 알루미늄, 구리, 니켈, 코발트, 아연 및 철과 같은 토양중의 이차 영양소 및 미량 영양소 이온으로 용이하게 교환될 것이라는 사실을 나타낸다. 칼륨 이온을 이차 영양소 및 미량 영양소 이온으로 양이온 교환시키는 것에 의해, 이차 영양소 및 미량 영양소는 부식산과 함께 식물에 의해 흡수 가능하게 된다. 게다가, 칼륨 이온을 토양중에 존재하는 이차 영양소 및 미량 영양소 이온으로 교환시킴으로써, 부식산염으로부터 배출된 칼륨 이온은 토양에 일차 영양소를 유입시키는 또 다른 잇점을 제공한다.

본 발명의 부식산의 수용성 알칼리 금속염의 생산을 위해서 사용되는 레오나르다이트의 출처는 그 레오나르다이트가 활성 부식산을 높은 백분율로 함유하여야 한다는 점이 중요하다. 모든 부식산-함유 광석은 점토, 혈암, 석고, 실리카와 화석 유기 물질과 같은 비활성 성분을 함유한다. 그러나, 그 광석에 존재하는 불활성 물질의 양을 최소화시키는 것이 바람직하다. 비활성 성분의 백분율을 노오쓰 다코타의 레오나르다이트 광상 노두로 부터 채굴된 광석이 가장 낮은 것으로 밝혀져 있다. 이 부식산 함유 광석중의 오염물은 부식산 함유 광석의 단지 약 15중량% 정도라고 보고되어 있다. 그러나, 광석중의 나머지 85중량%는 모두 회수 가능한 부식산이 아니다. 함유 부식산의 일부는 결정화된 광물과 비가역적으로 결합되어 있으며, 부식산의 일부는 울민산과 휴민처럼, 부식산의 보다 무거운 분자량의 유사물과 같은 불용성 분자로 중합되어 있다. 통상적으로, 부식산 함유 광석중 대략 50 무수 중량%가 활성 부식산으로 전환될 수 있다. 이것은 비교적 높은 백분율로서, 광석중에 존재하는 오염물로부터 부식산을 용이하게 유리시키기 위해서 부식산 함유 광석에 알칼리 수산화물 외에, 과산화 수소 수용액과 같은 산화제를 첨가하는 것에 의해서 달성된다. 이러한 산화제로서는, 과산화 수소, 과붕산 나트륨, 과탄산 나트륨, 또는 그 혼합물들을 들 수 있으며, 과산화 수소가 가장 바람직하다. 불용성 및/또는 무기 성분을 비롯한 부식산 함유 광석중의 불활성 부분은 활성인 수용성 알카리 금속 부식산염으로 부터 분리 가능하게 되어, 여과된다.

전술한 바와 같이, 부식산은 복합 물질이며, 광범위한 분자량을 갖는 몇가지 성분으로 구성되어 있다. 일반적으로, 부식산 물질은 그들의 용해도에 따라 정의되며, 풀빈산, 부식산, 히마토멜라닌산, 울민산과 휴민을 포함한다. 예컨대, 풀빈산은 토양 유기 물질중의 일부이며, 부식산과 같이 묽은 알카리에 용해되지만, 부식산과는 달리 무기산에도 가용성이다. 또한, 풀빈산은 부식산보다 더 단순한 화학적 구조를 가지며 부식산의 전구체인 것으로 여겨진다. 본 발명의 중요한 특징에 따르면, 부식산 함유 광석을 알칼리 금속 수산화물과 산화제로 처리하여 얻어지는 부식산의 수용성 알카리 금속염은 약 3% 내지 5%의 풀빈산을 함유한다. 보다 짧은 쇄의 부식산 분획과 풀빈산 분획은 식물에 의해서 흡수될 수 있으며, 식물내에서 대사되어, 그에 결합되어 있던 주 영양소 및 미량 영양소를 식물에 방출하는 것으로 이론화 되어 있다. 그러므로, 이들보다 짧은 쇄의 부식산 전구체는 식물의 일차 및 이차 영양소의 미량 영양소를 토양으로부터 식물에 운송, 전달시키는 것을 향상시킨다. 중간 쇄 길이의 부식산 성분은 짧은 쇄의 부식산 및 풀빈산 성분보다 서서히 흡수되며, 울민산과 같은 장래의 부식산 성분은 본질적으로 흡수되지 않는다. 따라서, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 수용성 부식산염은, 작물 생장을 촉진시키지 않는 이러한 높은 분자량의 불용성 부식산성분을 본질적으로 함유하지 않는다.

본 발명 방법의 다른 중요한 특징에 따르면, 농축된 알카리 금속 부식산염 용액의 저장 수명을 향상시키기 위한 보존제로서 작용하도록, 산화제가 부식산추출 공정에 사용되면, 이러한 산화제로서는 과산화 수소, 과붕산 나트륨, 과산화탄산 나트륨, 또는 그 혼합물들을 들 수 있으며, 과산화 수소가 가장 바람직하다. 산화제는 또한, 광석중의 부식산염외의 오염 물질로부터 부식산의 분리를 용이하게 하며, 장쇄의 부식산염 성분을 분해하여 단쇄 및 중간쇄의 부식산염 성분의 양을 증가시키는 작용을 하는 것으로 이론화되어 있다. 채광된 레오나르다이트 광석은 장쇄, 중간쇄 및 단쇄의 부식산염을 포함한다. 그러나, 추출 공정중, 상기 산화제는 천연적으로 존재하는 장쇄 부식산염 중합체를 공격하여 절단시킬 수 있어서, 장쇄의 부식산염 중합체를 중간 및 단쇄의 부식산염 중합체로 부분적으로 전환시킨다.

용액중에서 달성될 수 있는 고 활성 부식산 고체의 최대 백분율은 약 15중량%인 것으로 판명되어 있다. 고체 함량(%)이 약 15중량% 이상으로 증가하면, 그 용액은 지나치게 포화되어 알카리 금속 부식산염이 침전되기 시작한다. 현재 시판되고 있는 몇몇 액체 부식산 제품이 약 15% 부식산 고체를 함유한다고 주장하고는 있지만, 실제로, 이 제품들은 작은 백분율의 활성 부식산 염과 보다 큰 백분율의 불활성 부식산 성분 및, 때로는 불용성 입자들의 혼합물이다. 비활성 및 불용성 성분은 작물 생장을 향상시키지 못할 뿐만 아니라, 관개 및 분무 분배설비를 폐색(plugging)시키는 단점을 갖고 있다.

거름 또는 이탄으로 부터 추출된 부식산 산물은 일반적으로 본 발명의 방법에 따라 만들어진 부식산 산물만큼 미량 영양소를 흡수하지 못하므로 효율적이지 않다. 게다가, 갈탄으로 부터 유래된 부식산 산물은 그 부식산이 부분적으로 산화되어 있지 않는한 상당한 작물 생장을 촉진시키지 않으며, 이것은 레오나르다이트로 부터 유래된 부식산과 공통된다.

레오나르다이트와 같은 적당한 부식산 함유 광석을 수산화나트륨의 수용액으로 추출시켜 부식산을 얻는 것은 공지되어 있다. 과거에는, 광석중에 함유된 부식산을 알카리 추출 용액으로 용해시키고, 이어서, 불용성 오염물로 부터 분리시켰다. 그 다음, 부식산 추출물을 산성화시켜, 부식산을 용액으로부터 침전시켰다. 이 방법에 의하면, 강한 가성 추출 용액중에 용해된, 나트륨염으로서의 부식산의 최대량은 약 8중량%였다. 또한, 이 방법은 통상적인 조작으로 부식산을 회수하기 위하여 많은 양의 수산화 나트륨과 물을 요구한다.

본 발명의 방법에 사용하기 적합한 부식산 함유 용액은 실시예 1의 방법에 따라 만들어진다. 이 부식산 칼륨염은 우수한 물에 대한 용해도를 나타내며, 비활성인 가용성 물질 또는 불용성인 무기 물질이 본질적으로 존재하지 않는다. 이 부식산을, 알카리 금속 수산화물을 사용하여 용해시키고, 높은 알카리도로 조절한 다음, 산화제로 처리한다. 이어서, 알카리 금속 부식산염을 불용성 및 비활성 오염물로부터 분리시켜, 농축액체 생장 촉진제로서 단독으로 사용하거나 또는 다른 식물 영양 성분과 배합하여 사용한다. 부가적으로 본 발명의 방법은 암모니아의 첨가 또는 추출물의 산성화를 필요로 하지 않는다.

실시예 1

노오쓰 다코타의 갈탄 매장지의 노두로 부터 체광된 유형과 같은 레오나르다이트를 미쇄 분말로 분쇄한다. 분쇄된 레오나르다이트 약 792.75kg(1750lbs)을, 약 4439.4kg(9800lbs)의 물, 199.32kg(440lbs)의 90% 수산화 칼륨과 18.9ℓ (5gal)의 30% 수성 과산화 수소로 구성되는 용액에 완전히 분산시킨다. 광석으로부터 부식산을 효과적으로 추출하고, 그리고, 부식산을 수용성 알칼리 금속 부식산염으로 효과적으로 변환시키기 위해서, 상기의 혼합물을 약 82.2℃(180°F)로 가열하면서 4시간 동안 교반한다. 레오나르다이트 광석으로부터 부식산을 용해 및 추출하기 위해서는 약 71-93.3℃(160-200°F)이 온도 범위가 사용된다. 71℃(160°F) 미만의 온도 범위에서는 부식산이 거의 용해되지 않으며, 93.3℃(200°F)를 초과하는 온도에서는 부식산의 추가적인 용해가 불가능하게 된다. 부식산의 효과적인 추출 및 용해를 확실히 하기 위하여, pH를 대략 10 내지 12사이, 바람직하게는 대략 11로 유지시키기 위해 수산화 칼륨을 주기적으로 첨가할 수 있다. 약 4시간의 교반후, 그 혼합물을 홀딩 탱크로 옮긴다. 어떠한 불용성 물질도, 30 내지 40일 기간 동안에 걸쳐 부식산 칼륨염 수용액으로 부터 침전된다. 이어서, 불용성 물질을 부식산 칼륨 용액으로부터 여과하거나, 또는 선택적으로, 혼합물의 원심 분리 및 여과에 의해 제거한다. 이어서, 부식산 칼륨염 용액을 약 10 내지 12의 최종 pH, 바람직하게는 약 pH11로, 수산화 칼륨을 첨가하여 조절한다. 또한, 이 용액에 물을 첨가하여, 약 10% 내지 15중량%의 부식산염 농도로, 바람직하게는 약 12중량%의 부식산염 농도로 조절한다.

실시예 1의 방법으로 제조되는 액체 알카리 금속 부식산염의 식물 생장 효과를 입증하기 위하여, 셀러리 종자를 액체 알카리 금속 부식산염으로 처리한 토양에서 발아시킨다. 종자 발아에 대한 부식산 함유 물질의 효과는 뿌리 작물에 대한 것과 유사하며, 비공지된 기작으로 식물 절단물의 뿌리 형성을 촉진, 가속시키는 것으로 공지된 인돌 부티르산의 효과와 유사하다. 주 영양소, 미량 영양소 및 물을 운반하는 부식산-함유 물질은 기공을 통해 종자내로 이동되며, 종자의 발생을 촉진하는 것으로 이론화되어 있다. 종자는, 부식성 물질의 존재중에서 발아가 빨라지지만, 더욱 중요한 것은 종자의 더 많은 백분율이 실질적으로 발아된다는 것이다.

플로리다에서 수행된 이 특별한 셀러리 시험에서, 실시예1의 방법으로 제조된 부식산 칼륨염 용액 1부피% 수용액으로 처리한 토양에서 발아된 70%의 종자 발아율은 비처리 토양에서의 52% 종자 발아율과 비교된다. 약 35% 정도 증가된 종자 발아율은, 종자 비용을 감소시키며 종자 구획지의 보다 효율적인 활용을 가능케 한다. 부식산 칼륨염 함유 용액에 의한 종자 발아의 생장 촉진은 예상치 못한 한냉 또는 우천의 조건을 보상할 수 있고, 그로써, 재배자로 하여금 더 넓은 범위의 안정성을 보유하게 한다.

다른 시험은 또한, 농작물 및 원예 작물 수확고를 증가시키는 본 발명의 알카리 금속 부식산염의 수확고 증대 능력을 입증하였다. 예컨대, 표 Ⅰ은 실시예 1의 방법에 의해 제조된 12% 액체 부식산 칼륨염 산물을 2부피 %로 포함하는 수용액을 옥수수 작물의 유동 파종 겔(fluid sowing gel)에 첨가시켜 달성된 사탕 옥수수의 증가된 수확고를 나타낸다. 식물 생장 및 생장 촉진에 있어서의 기대치 못했던 놀라운 개선 사항은, 비처리 파종 겔로부터는 10일후 단지 10주의 초본이 발아(실시예 2)한 반면, 부식한 칼륨염을 처리한 파종 겔로부터는 12일후 64주의 초본이 발아하였으며, 달리 표현하면, 출현된 초본의 수에 있어서 540% 증대 되었다는 사실로부터 관찰되었다. 작물 수확고의 개선은, 초본이 발아한지 22일후 각 옥수수 작물의 증가된 생 중량과 건조 중량으로 부터도 또한 관찰되었다.

알카리 금속 부식산염의 첨가는 또한 원예 작물 및 관상 작물의 생장에 유리한 영향을 준다. 표 Ⅱ는 실시예 1의 12% 액체 부식산 칼륨염의 충분한 양을 필로덴드론 옥시카듐(philodendron oxycardium)의 화분 배지(potting media)에 가한 유익한 효과를 보여주는 것이고, 이 때 그 화분 배지는 0.1중량%의 부식산 칼륨염을 포함하도록 포함하도록 했다. 표 Ⅱ는 3개월후 24%의 덩굴 길이 증가 ; 6개월후 28%의 덩굴 길이 증가 및, 작물 잎의 생 중량의 22% 증가와, 작물 뿌리 생 중량의 78% 증가를 나타낸다. 더욱이, 3개월 및 6개월후 모두에 있어서, 이 식물은 경험적 시험에서 측정된 바와 같이, 전반적으로 우수한 상업적 품질을 갖고 있다.

또한, 당근 작물의 총 수와 총 중량에 대한 그 처리 효과를 측정하기 위하여, 본 발명의 알카리 금속 부식산염을 다른 종자 처리 및 식물 생장 촉진제(biostimulants)와 비교하였다. 표 Ⅲ은 부식산 칼륨 1중량%를 포함한 용액으로 당근 종자를 처리하면 당근의 총 수 및 특히, 당근의 전체 중량에 있어서 향상된 수확고를 나타낸다는 사실을 보여준다. 실시예 6과 10은 다른 품종의 미처리 종자를 사용한 결과를 나타낸다. 실시예 7은 1%의 부식산 칼륨염을 포함한 수정 겔 용액중에서 품종 #1의 미처리 종자를 미리 발아시켰을 때의 향상을 나타낸다. 실시예9는 무수의 부식산 산물을 당근의 생장 배지에 혼입시킴으로써 당근의 총 수와 총 중량이 증가됨을 나타낸다. 실시예 8은, 당근 종자를 포함한 토양에 실시예 1의 방법에 따라 제조된 부식산 칼륨의 1중량% 수용액을 혼입시킴으로써 당근의 총 중량이 예상밖으로 놀랍게 증가함을 나타낸다. 전체 중량에 있어서 63%의 증가가 토양에 무수 부식산을 혼입시킨 실험에서 관찰되며(실시예 9), 135%의 놀라운 증가가 실시예 7의 미리 발아시킨 당근 종자에 대하여 관찰되었다.

본 발명의 중요 특징에 따르면, 실시예 1의 방법에 따라 제조된 알카리 금속 부식산염 용액은 농작물 및 원예 작물의 수확고를 향상시키기 위한 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산 칼슘이나 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 비롯한 식물 영양 성분과 함께 혼합시킬 수 있다. 질소, 인 및 칼륨은 작물 영양소로서 및 토양 조직을 개선시키기 위해 요구되는 일차 주 영양 원소로 알려져 있다. 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨과 같은 식물 영양소를 알카리 금속 부식산염의 용액에 가하면, 식물 영양소들이 알카리 금속 부식산염으로 인한 보다 효율적인 전달 기작을 거쳐 식물에서 보다 유용하게 이용될 수 잇다. 그러므로, 식물 영양소들은 식물에 의한 보다 효율적인 이용을 위하여 알카리 금속 부식산염에 의해서 그 식물에 보다 효율적으로 전달된다.

칼슘은 식물 영양 요구 조건 및 토질 개선에 있어서 중요한 원소로 공지되어 있다. 수성 알카리 금속 부식산염 용액에 인산 칼슘을 가하면, 칼슘 이온이 부식산염중의 칼륨 이온으로 치환되고 부식산염에 의해 포획되기 때문에, 칼슘이 그 작물에 대하여 보다 유용화된다. 그러므로, 높은 불수용성 및 비-전달성 인산 칼슘에 비하여, 칼슘 이온은 보다 효율적으로 부식산염과 함께 식물에 운반되어 이용된다. 칼슘 이온에 대한 부식산염중의 칼륨 이온의 치환은, 칼슘 이온을 보다 효율적으로 식물이 이용할 수 이용할 수 있도록 방출시키며, 또한 토양에 불용성인 인산 칼슘의 인산염 부분을 유리시켜 그 식물의 인산염 요구를 충족시키도록 돕는다. 또한, 본 발명에 따라 수용성 부식산염에 가해지는 인산 칼슘의 양은 부식산염의 수용해도에 상당한 영향을 미칠 정도로 크지는 않다.

아스코르빈산은 또한, 식물 생장을 향상시키기 위한 첨가제로서, 그리고 갖자른 꽃의 수명을 연장시키기 위한 첨가제로서 공지되어 있다. 식물 생장에 대한 부식산, 인산 칼슘 및 아스코르빈산의 긍정적인 잇점은 공지되어 있지만, 인산 칼슘이나 아스코르빈산을 수반한 부식산염의 용액으로 구성되는 혼합물은 농작물과 원예 작물의 수확고를 놀랍게도 기대 이상으로 증대시킨다.

놀랍게도, 표 Ⅳ는 부식산 칼륨염과 식물 영양 성분의 혼합물이 그중에 포함되어 있는 질소, 인 및 칼륨과 같은 식물 영양소의 식물 흡수를 실제로 향상시키며, 토양중에 천연적으로 존재하는 미량 영양 원소의 식물 흡수를 또한 향상시킴을 보여준다. 표 Ⅳ는 20-20-20 비료로만 처리한 토양에서 자란 식물에 비하여, 12% 부식산 칼륨과 6-14-14 식물 영양 성분을 함유한 용액으로 처리한 토양에서 4주간 성장시킨 후 분석한 잎 조직 표본에서 주요 영양소와 미량 영양 원소의 식물 흡수가 향상되었음을 나타낸다. 더 낮은 식물 영양 성분(6-14-14)을 사용한 쪽이 식물에 의한 영양 흡수가 보다 큰 것으로, 분석 결과 관찰된다. 또한, 상기의 식물쪽이 토양중에서 천연적으로 발견되는 미량 영양소, 망간, 철 및 마그네슘을 보다 많은 양으로 흡수했다.

알카리 금속 부식산염에 첨가되는 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨을 포함한 특정한 식물 영양소 성분은 특별히 제한되지는 않지만, 0 내지 약 20%의 질소(N으로 계산), 특히 0% 내지 약 15%의 질소 ; 및/또는 0% 내지 약 45%의 인(PO로 계산), 특히 0 내지 약 30%의 인 ; 및/또는 0% 내지 약 25%의 칼륨(KO로 계산), 특히 0% 내지 약 15%의 칼륨이 알카리 금속 부식산염 용액에 배합될 수 있도록 식물 영양소 성분이 충분히 수용성이어야 한다. 그러나, 식물 영양소 성분이 전체 조성물의 약 50중량% 이상으로 존재하면 식물 영양소 성분이 용액으로부터 침전되는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 본 발명의 조성물에 배합될 수 있는 식물 영양소 성분의 최대량은 50중량%이며, 바람직하게는 조성물에 존재하는 식물 영양 성분의 최대량은 약 30%이다. 본 발명의 잇점과 장점을 나타낼 수 있기 위해서는, 식물 영양 성분은 전체 조성물의 적어도 0.05중량%의 양으로 존재해야만 한다. 단독물 또는 배합물로 알카리 금속 부식산염 용액중에 혼입시킬 수 있는 충분한 용해도를 갖는 식물 영양 성분의 예로서는, 질산 암모늄, 염화 칼륨, 인산 암모늄, 인산 칼륨, 수용성 폴리포스페이트, 수산화 칼륨, 질산 칼륨, 황산 칼륨, 질산 나트륨, 탄산 칼륨, 황산 암모늄, 질산 칼륨과 염화 암모늄을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

더욱이, 미량 영양소의 적합한 양이 또한 원예 작물 및 농작물의 수확고를 향상시키기 위하여 본 발명의 액체 조성물의 작물 영양 성분에 배합될 수 있다. 표 Ⅳ는, 부식산 칼륨염이 토양에 배합될 경우, 천연적으로 존재하는 미량 영양소의 식물에 대한 흡수가 증가됨을 나타낸다.

식물의 수용성의 미량 영양소의 어떠한 것도 본 발명의 액체 부식산 칼륨 용액에 배합될 수 있다. 그러한 식물의 수용성 미량 영양소로서는, 식물의 미량 영양소의 황산염, 질산염, 염화물, 산화물, 탄산염, 킬레이트 및 붕산염과 같은, 철, 붕소, 망간, 마그네슘, 구리, 아연 및 몰리브덴의 수용성염을 포함할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 식물 미량 영양소들 각각은, 특정 식물의 미량 영양소 요구를 충족시키기에 충분한 양으로 액체 부식산 칼륨염중에 배합될 수 있다. 일반적으로, 철과 같은 미량 영양 원소는 중량 기준으로 1중량% 이하의 양으로 부식산 칼륨 용액중에 존재한다.

본 발명에 의해 달성된 예상외의 새로운 결과를 더욱 입증하기 위하여, 토마토 작물의 두개의 포장(field)에서 발아시켰으며, 각각 파종전에 2.24kg/100m2(200ℓb/acre)의 질소(N으로서)로 처리하였다. 하나의 포장에 대한 파종전 시비 프로그램은, 실시예 1의 12% 알카리 금속 부식산염 0.187ℓ/100m2(2길론/에이커)을 토양에 또한 배합시키는 것으로 구성된다. 표 V는, 이들 점적(drip) 관개 포장의 작물 수확고에 대한 부식산 칼륨염과 질소 비료의 조합으로 제공된 유익한 효과를 보여준다. 표 Ⅴ에 나타낸 바와 같이, 실시예 12의 토마토 작물은 질소 비료와 부식산 칼륨염으로 처리한 포장에 파종시킨 반면, 실시예 11의 토마토 작물은 질소 비료로만 처리한 포장에서 생장시켰다.

표 Ⅴ로부터, 질소 비료로써만 포장을 처리하는 것에 비하여 질소 화합물을 함유한 비료 성분과 액체 부식산 칼륨염으로 포장을 처리하면, 1에이커당 25ℓb(11.3kg) 상자로의 토마토의 초기 수확고는 20%가 증가하며, 전체 수확고는 약 16%가 증가함이 관찰된다. 유사하게, 토마토 중량과 시장 판매 가능한 과실의 백분율이 증가한다.

표 Ⅵ은 또한, 본 발명의 방법으로 제공된 새롭고도 기대하지 못한 결과를 보여주는데, 식물 영양 성분과 함께 부식산의 알카리 금속염을 사용하면, 하인쯔(Heinz) 1350 토마토의 수와 중량이 모두 증가되었다.

이것은 3-15-0 식물 영양소(N으로서 3% 질소 ; P2O5로서 15%인 ; K2O로서 0% 칼륨)만을 유동 파종 겔에 가하면 적색 및 녹색 토마토 수가 29%와 27%로 각각 증가되며(실시예 14), 실시예 1의 방법으로 제조된 12% 부식산 칼륨 용액을 부식산 칼륨 1.0중량%의 양으로 가하면 적색 및 녹색 토마토수가 각각 약 48% 내지 39%로 증가함(실시예 15)을 나타낸다. 그러나, 놀랍게도 예상외로, 3-15-0 식물 영양 성분과 부식산 칼륨 용액 모두를 함유한 용액으로 토마토를 처리하면, 적색 및 녹색 토마토의 수가 55%와 58%로 각각 증가된다(실시예 16). 유사하게, 토마토의 총 중량에 있어서의 56%의 증가는 3-15-0 식물 영양소와 12% 부식산 칼륨 양자(실시예 16)로 처리한 토마토에서 관찰되며, 12% 부식산염만을 사용했을 때의 45%의 중량 증가(실시예 15), 및 3-15-0의 식물 영양소만을 사용했을 때의 22%의 중량 증가(실시예 14)와 비교된다.

마찬가지로, 표 Ⅶ은, 토마토의 유동 파종 겔 발아 배지에 3-15-0 식물 영양 용액과 12% 부식산 칼륨염을 가함으로써 하인즈 1350 토마토의 수확고에 긍정적인 상승 작용을 나타냄을 예증하고 잇다. 부식산 칼륨을 단독으로 가하면, 최종적으로 발아된 토마토 작물의 수는 증가하지만(실시예 18), 과실의 총중량 및 작물당 과실의 총 중량은 현저하게 증가하지는 않는다. 그러나, 알칼리 금속 부식산염과 3-15-0 식물 영양소를 함유한 용액을 사전발아 배지에 가하면, 발아되는 작물의 총수는 감소된다할지라도, 비처리된 실시예 17로부터 얻은 토마토에 비하여 토마토의 개당 중량이 약 56% 증가하며 작물당 토마토의 수가 약 16% 증가된다는 사실을 실시예 19는 예증하고 있다. 또한, 액체 알카리 금속 부식산염과 3-15-0 식물 영양소를 유동 파종 겔에 가하면, 비처리 토마토 작물에 비하여는 수확시 약 30%의 작물수 증가를 보이며 12% 부식산 칼륨 용액만으로 처리한 토마토 작물에 비하여는 수확시 약 10%의 작물수 증가가 나타난다.

후추에 대해 시행된 비교 시험은 표 Ⅷ의 실시예 20-23에 예시되어 있다. 이 시험들에서, 9-45-15(9% 질소, 45% 인, 15% 칼륨) 식물 영양소 및/또는 알카리 금속 부식산염 용액을 유동 파종 겔에 배합시키고, 후추 작물의 이식용 물(transplant water)에도 첨가하였다. 후추에 대하여, 부식산 칼륨염과 9-45-15 식물 영양소를 단독으로 사용한 경우, 지상 부분(top)의 생중량 및 건조 상태 중량과 뿌리의 건조 상태 중량이 증가하였다(실시예 21과 22). 그러나, 생장 배지에 부식산 칼륨염과 9-45-15 식물 영양소를 함유한 용액을 가하면(실시예 23), 예상외로 더욱 큰 수확고 증가를 나타냈다.

표 Ⅷ로부터, 액체 부식산 칼륨과 9-45-15 식물 영양소를 캘원더 후추의 이식용 물에 2.0%(v/u)의 12% 부식산 칼륨과 4%의 9-45-15 식물 영양 성분을 함유되도록 첨가한 경우의 유리한 효과는 뿌리의 건조 중량에 있어서 가장 극적으로 증명된다. 실시예 21로부터, 부식산 칼륨염으로만 후추 작물을 처리하면 뿌리의 건조 중량이 0.03g 증가하며, 달리 표현하면, 비처리 대조 실시예 20에 비하여 약 6%만이 증가한다. 9-45-15 식물 영양소로만 작물을 처리하면(실시예 22), 뿌리 건조 중량이 0.16g 증가하며, 달리 표현하면, 약 32% 증가한다. 그러나, 놀랍게도 예상외로, 부식산 칼륨염과 9-45-15 식물영양으로 후추 작물을 처리한 실시예 23은 비처리 대조 실시예 20에 의하여 뿌리 건조 중량에 있어서 0.42g 증가하였으며, 달리 표현하면, 약 86% 증가를 나타낸다.

후추 작물의 지상부에 대한 천연 상태의 중량 및 건조 중량에 대해서도 이와 유사한 항상 결과가 관찰된다.

본 발명의 새로운 예상외의 결과를 더욱 증명하기 위하여, 실시예 1의 방법으로 제조한 수용성 알카리 금속 부식산염으로서의 부식산염과, 인산 칼슘의 존재하에, 최종 작물 수확고에 대한 이 첨가물들의 효과를 측정하기 위하여 4일간, 통기시킨 물 컬럼중에서 종자를 미리 발아시켰다. 표 Ⅸ에 나타낸 바와 같이, 실시예 24의 당근 종자는 보통의 수돗물중에서 미리 발아시킨 반면, 실시예 25의 당근 종자는 실시예 1의 방법으로 제조한 수용성 부식산염의 1부피%의 수용액중에서 미리 발아시켰으며, 실시예 26에서의 종자는 160PPM의 인산 칼슘의 존재하에서 미리 발아시켰고, 실시예 27의 종자는 실시예 1의 방법으로 제조한 수용성 부식산염의 1부피%의 용액과 160PPM의 인산 칼슘중에서 미리 발아시켰다. 발아후, 당근 종자들을 평판상자에 이식하였다.

통기 조건하의 물을 채운 컬럼에 인산칼슘을 첨가할 경우(실시예 26), 동일한 통기 조건하의 물을 채운 컬럼에 첨가물을 넣지 않은 실시예 24와 비교하여 뿌리의 수가 약 1% 및 뿌리의 중량은 약 2% 감소한다. 그와는 대조적으로, 물에 알칼리 금속 부식산염 용액을 첨가한 경우(실시예 25)에 있어서는, 비처리한 실시예 24에 비해 당근 뿌리의 수가 약 13% 및 뿌리의 중량이 약 37% 증가하는 것으로 나타난다. 그러나, 본 발명에 따라 알칼리 금속 부식산염 용액과 인산칼슘 모두를 사전 발아용 물에 가해주면(실시예 27), 비처리한 실시예 24에 비해 뿌리의 수가 약 21% 및 뿌리의 중량이 약 85% 증가한다. 이와같은 상승 효과는, 부식산염 용액만을 단독으로 사용한 실시예 25에서 관찰되는 뿌리의 수 및 뿌리 중량의 미소한 증가 및, 인산칼슘만을 단독으로 사용한 실시예 26에서 관찰되는 뿌리의 수 및 뿌리 중량의 실제적인 감소를 고려할때, 전혀 예기치 못하던 결과이다.

마찬가지로, 이하의 표 Ⅹ에는, 아스코르빈산 및 부식산염 용액을 후추 종자 발아 배지에 가해줄 경우, 후추 수확고에 미치는 긍정적인 상승 효과를 나타낸다. 사전 발아 배지에 아스코르빈산만을 단독으로 첨가할 경우(실시예 29), 비처리한 대조용 실시예 28과 비교할때 개별적인 후추 열매의 중량은 감소되고, 후추 열매의 총수 및 단위 작물당 후추 열매의 수에 있어서서는 약간 증가한다. 알칼리 금속 부식산염 용액만을 사전 발아 배지에 첨가한 실시예 30에서는, 비처리한 실시예 28과 비교하여 단위 후추 열매의 중량이 약 67%, 후추 열매의총수가 약 62% 및, 단위 작물당 후추 열매의 수가 약 19%의 비율로 상당히 증가하였음을 나타낸다. 그러나, 알카리 금속 부식산염 용액 산물과 아스코르빈산을 함께 종자 발아 배지에 가해준 경우에 있어서는, 비처리산 실시예 28과 비교할때 단위 후추 열매의 중량이 약 112%, 후추 열매의 수가 약 84% 및, 단위 작물당 후추 열매의 수가 약 42% 증대되는 놀랍고도 예기치 못하던 결과가 나타난다.

이하의 표 XI에는 토마토에 대하여 실시한 비교 시험들을 실시예 32~35로 나타낸다. 이들 시험에서는, 아스코르빈산/또는 알칼리 금속 부식산염 용액을 유동성 조파 겔(drilling gel)내에 배합하여, 이식한 토마토 작물의 뿌리에 사용하였다. 토마토에 대한 시험에서, 아스코르빈산 및 알칼리 금속 부식산염 용액을 각각 단독으로 사용한 경우에 있어서도 적색 및 녹색 토마토의 수 및 중량 모두가 증가되었다(실시예 33 및 34). 그러나 알칼리 금속 부식산염 용액과 아스코르빈산을 함께 생장 배지에 가해진 경우(실시예 35)에 있어서는, 예상외로 수확고가 더욱 증대되었다.

이하의 표 XI의 실시예 36-39에서는 알칼리 금속 부식산염 용액 및/또는 아스코르빈산을 사탕 옥수수의 종자 발아용 액체에 가했을 때의 효과를 나타낸다. 각각의 실시예 36-39에서, 발아는 비처리한, 25℃로 유지시킨 통기하의 물 계내에서 24시간 동안 제시되었다. 발아 처리가 개시되고 1시간, 4시간 및 8시간후 발아용 물을 교환해 주었다. 이어서, 종자들에 대하여 27℃에서 24시간 동안 알맞은 알칼리 금속 부식산염 및/또는 아스코르빈산 처리를 실시하였다. 실시예 36-38은, 아스코르빈산 또는 부식산염만을 단독으로 함유하는 물속에서 사탕 옥수수 종자들을 발아시킨 경우, 사탕 옥수수의 수확고가 실질적으로 크게 향상되지 않음을 나타낸다.

그러나, 알칼리 금속 부식산염 용액 및 아스코르빈산 모두를 사용하는 실시예 39에서는, 실시예 36-38과 비교하여 옥수수 이삭의 총수가 약 9% 및 옥수수 이삭의 전체 중량이 약 17% 증가하는 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명의 방법의 중요한 특징에 따라, 농축 액체 알칼리 금속 부식산염-함유 산물을 인산칼슘 또는 아스코르빈산과 혼용함으로써 농작물 및 원예 작물의 수확고를 크게 증대시킬 수 있다. 놀랍게도, 부식산염 용액이 아스코르빈산 또는 인산칼슘과 상승 작용을 일으켜 작물의 수확고를 증대시키나, 알칼리 금속 부식산염 용액, 아스코르빈산 및 인산칼슘의 혼합물은 부식산염-인산칼슘 혼합물이다 부식산염-아스코르빈산 혼합물에서 관찰되는 예기치 않던 작물 수확고의 증대 효과를 발휘하지 못한다는 것이 밝혀졌다. 예를 들면, 12중량%의 부식산염 용액 1부피%, 아스코르빈산 330ppm 및 인산칼슘 160ppm을 함유하는 용액을 사탕 옥수수의 종자 발아 배지에 가해줄 경우, 옥수수 이삭의 수는 단지 16.0이고 그의 전체 중량은 3.47이었다. 따라서, 부식산, 아스코르빈산 및 인산칼슘을 함유하는 용액을 가한 경우, 비처리한 시료를 사용한 실시예 36과 비교하여 열매의 총수는 약 5% 및 열매의 전체 중량은 약 1% 감소됨이 입증되었다. 마찬가지로, 3가지 성분들의 각각을 함유하는 용액은, 알칼리 금속 부식산염 용액과 아스코르빈산만을 사용한 실시예 36과 비교하여 열매의 총수가 약 13% 및 열매의 전체 중량이 약 21% 감소되는 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명 방법의 중요한 특징에 따른 농축 액체 알칼리 금속 부식산염-함유 생성물을 식물 영양성분과 혼용함으로써, 농작물 및 원예 작물의 수확고를 실질적으로 증대시킬 수 있다. 상기 식물 영양 성분으로서는, 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 인산칼슘 또는 아스코르빈산을 들 수 있다. 또한 황과 같은 다른 2차적인 식물 영양소 및/또는 철, 붕소, 아연, 망간, 마그네슘, 몰리브덴 및 구리(이들로만 한정되지는 않음)와 같은 식물 미량 영양소들도 식물 영양 성분에 속한다. 놀랍게도, 알칼리 금속 부속산염 용액은 이들 식물 영양 성분과 상승 작용을 일으켜, 단위 작물당 열매의 수, 개개의열매의 중량, 발아된 작물의 수 및 전체 작물의 품질면에서 농작물 및 원예 작물 둘다의 수확고를 증대시키는 것으로 밝혀졌다.

본 발명 방법은, 각종 농작물 및 원예 작물 재배시 보조제로서의 기능을 수행하며, 반드시 기본적인 비료 요구성을 대체하지는 않는다는 것을 밝혀두는 바이다. 즉, 본 발명 방법에 따라 제조된 액체 알칼리 금속 부속산염 산물은, 비료가 아니라 비료에 대한 보충제이다. 비료들은 작물 및 미생물 상(相)(microflora) 둘다에 대하여 일차적인 영양 공급원으로서 작용하며, 부식산염은 비료 및 미량 영양 원소들을 토양으로부터 식물로 운반하는 전달 메카니즘에 관여한다. 따라서, 본 발명 방법에 따라 제조한 알칼리 금속 부식산염 생성물은, 단독으로 사용하거나 또는 식물 영양 성분과 혼용하건간에, 가능하다면 언제나 비료와 함께 사용하여야 한다. 비료들은 작물에 대하여 일차, 이차 및/또는 미량 영양소들을 제공하며, 알칼리 금속 부식산염 및 식물 영양 성분의 혼합물은 작물들이 상술한 영양소들을 즉각적으로 이용할 수 있도록 일정 영역내의 이들 영양소들을 충분량으로 운반하는 전달 메카니즘에 관여한다. 부식산 및 부식산염들이, 비료 성분들을 흡수하고 비료의 작물에 대한 방출을 조절하는 기능을 가짐으로써, 궁극적으로는 비료의 효용성을 보다 증대시킨다는 것은 주지된 사실이다. 결과로서, 본 발명의 방법에 따라 제조된 고-활성 액체 알칼리 금속 부식산염 산물을 단독으로, 또는 질소 및/또는 인 및/또는 칼륨 및/또는 미량 영양 원소 및/또는 인산칼슘아니 아스코르빈산과 같은 식물 영양소를 포함하는 식물 영양 성분과 알맞게 혼용함으로써, 비옥도가 낮은 토양 또는 천연 유기물을 적게 함유하는 토양에서의 작물 생장 성과를 향상시키고, 나아가 지구상의 척박한 지역에서 경작되는 작물의 수확고도 증대시킬 수 있다.

본 발명 방법에 의해 만들어진 액체 알칼리 금속 부식산염-함유 산물과 식물 영양 성분의 혼용은, 작물 및 토양으로 하여금, 상기 혼합물중에 포함된 식물 영양 성분, 토양에 별도로 가한 비료 및 토양내의 천연적인 일차, 이차 및 미량 영양소들을 보다 완전히 이용하도록 하여 작물의 생장 및 수확고를 증대시킨다. 본 발명의 방법에 따라 작물 수확고를 향상시키는데 있어서 알칼리 금속 부식산염 및 식물 영양 성분의 필요량은 작은 퍼센테이지이므로, 이용하는 방법이 간편하고 그 수단이 경제적인 한편, 개선된 종자 발아, 개선된 영양소의 이용 및 개선된 작물 수확고를 통하여 농업 자원의 보다 양호한 이용을 가능하게 한다.

본 발명의 방법은 모든 종자들에 대하여 적용할 수 있으며, 특정한 종에 대해서만 한정되지 않는다. 상술한 실시예들에 예시한 농작물 및 원예 작물 이외에, 대두, 완두콩, 감자, 가지, 오이, 멜론, 호박, 양배추, 꽃양배추, 작은 여과류, 고구마, 땅콩, 딸기 및 감귤류와 같은 식물 작물들의 수확고를 증대시키는데 있어서도 본 발명의 방법이 유용하다. 또한, 본 발명의 방법은 담배, 장식용 화초, 잔디와 같은 비식용 작물 및 고속도로의 중앙 분리대의 잔디 조성용으로서도 이용할 수 있다.

지금까지 기술한 내용들은 단지 본 발명의 바람직한 구체예들로서, 이하에 기술하는 특허 청구의 범위에 기재하는 본 발명의 정신 및 영역을 일탈하지 않는 범위내에서 세부적인 구성, 조합 및 배열에 대하여 많은 변화를 가할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

Claims (22)

1. 산화된 부식산(humic acid)을 함유하는 광석을 알칼리 금속 수산화물로 처리하여 얻어지는 부식산의 수용성 알칼리 금속염 ; 유효량의 작물 영양소 ; 및 적당한 액체 담체로 구성되는 작물 생장 촉진(stimulating) 조성물.
2. 제1항에 있어서, 부식산의 수용성 알칼리 금속염이 조성물에 대하여 10 내지 15중량%의 양으로 존재하며, 부식산의 리튬염, 나트륨염 또는 칼륨염, 또는 그 혼합물인 조성물.
3. 제2항에 있어서, 부식산의 수용성 알칼리 금속염이 부식산의 칼륨염이며, 조성물이 10 내지 12의 pH를 가지는 조성물.
4. 제1항에 있어서, 직물 영양소가 조성물에 대하여 0.05 내지 50중량%의 양으로 존재하며, 인산칼슘이나 아스코르빈산중 어느 하나, 질소, 인, 또는 칼륨 ; 또는 그 혼합물을 포함하는 조성물.
5. 제4항에 있어서, 작물 영양소가 0 내지 20중량%의 N으로서의 질소 ; 0 내지 45중량%의 P₂O₅로서의 인 ; 0 내지 20중량%의 K₂O로서의 칼륨 ; 또는 0.05 내지 2중량%의 인산칼슘이나 아스코르빈산중 어느 하나 ; 또는 그 혼합물을 포함하는 조성물.
6. 제4항에 있어서, 작물 영양소가 철, 붕소, 망간, 마그네슘, 구리 및 아연으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류의 미량 영양 원소 ; 또는 그 조합물을 또한 포함하는 조성물.
7. 제6항에 있어서, 미량 영양 원소가 약 1중량% 이하의 양으로 존재하는 조성물.
8. 제1항에 있어서, 액체 담체가 물을 함유하는 조성물.
9. 분쇄한 부식산-함유 광석을 알칼리 금속 수산화물, 산화제 및, 물로 구성되는 혼합물에 가하고, 이 수성(aqueous) 혼합물을 71℃-93.3℃(약 160°F-200°F)의 온도로 가열하며, 이 혼합물을 부식산의 수용성 염 용액을 얻기에 충분한 시간 동안 교반하고, 이 혼합물의 pH를 10-12로 유지시키기에 충분한 양의 알칼리 금속 수산화물을 가하며, 부식산의 알칼리 금속염으로부터 불용성인 물질들을 분리하고, 물을 가하여, 용액중의 부식산의 알칼리 금속염의 양이 10-15중량%가 되도록 조절한, 부식산의 알칼리 금속염 10-15중량% ; 작물 영양소 0.05-50중량% ; 및 물로 구성되는 액체 작물 생장 촉진제(liquid crop stimulant).
10. 제9항에 있어서, 부식산-함유 광석이 레오나르다이트(leonardite)인 생장 촉진제.
11. 제9항에 있어서, 알칼리 금속 수산화물이 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 그 혼합물인 생성 촉진제.
12. 제9항에 있어서, 산화제가 과산화수소, 과붕산나트륨, 과산화탄산 나트륨 또는 그 혼합물인 생장 촉진제.
13. 부식산-함유 광석, 알칼리 금속 수산화물, 산화제 및, 물로 구성도는 혼합물을 가열 교반하는 단계 ; 충분한 양의 알칼리 금속 산화물을 가하여 혼합물의 pH를 10-12로 유지시키는 단계 ; 부식산의 수용성 염 용액을 얻기에 충분한 시간동안 혼합물을 교반하는 단계 ; 혼합물의 불용성 물질들로부터 적어도 일부의 수용성 부식산염 용액 분리시키는 단계 ; 수용성 부식산염 용액에 물을 가하여, 용액중의 수용성 염의 양을10-15중량%로 조절하는 단계 ; 수용성 부식산염 용액에 유효량의 작물 영양소를 가하는 단계 ; 혼합물이 실질적으로 균질하게 될 때까지 교반하는 단계를 포함하는 액체 작물 촉진제의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 부식산-함유 광석이 레오나르다이트인 방법.
15. 제13항에 있어서, 알칼리 금속 수산화물이 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 그 혼합물인 방법.
16. 제13항에 있어서, 산화제가 과산화수고, 과붕산나트륨, 과산화탄산나트륨 또는 그 혼합물인 방법.
17. 제13항에 있어서, 작물 영양소가 질소, 인, 칼륨 또는 인산칼슘이나 아스코르빈산중 어느 하나 ; 또는 그 혼합물을 포함하는 방법.
18. 제13항에 있어서, 작물 영양소의 유효량이 수용성 부식산염 용액에 대하여 0.05 내지 50중량%인 방법.
19. 산화된 부식산을 함유하는 광석을 알칼리 금속 수산화물로 처리하여 얻어지는 부식산의 수용성 알칼리 금속염 ; 및 인산칼슘이나 아스코르빈산중 어느 하나, 질소, 인, 칼륨, 또는 그 혼합물을 포함하는 작물 영양소로 구성되는 액체 작물 생장 촉진제를, 작물의 종자 발아 배지(medium) 또는 생장 배지에 가하는 것을 포함하는, 농작물 및 원예 작물의 작물 수확고를 향상시키는 방법.
20. 제19항에 있어서, 액체 작물 생장 촉진제가 10 내지 15중량%의 부식산의 수용성 알칼리 금속염 및 0.05 내지 50중량%의 작물 영양소로 구성되는 방법.
21. 제19항에 있어서, 부식산의 수용성 알칼리 금속염이 부식산의 칼륨염인 방법.
22. 제19항에 있어서, 부식산의 수용성 알칼리 금속염이 종자 발아 배지 또는 생장 배지중에 0.1 내지 2중량%의 범위로 존재하는 방법.