KR100362929B1

KR100362929B1 - 토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제 및 이를이용한 토양소독방법.

Info

Publication number: KR100362929B1
Application number: KR1020000035386A
Authority: KR
Inventors: 신정균
Original assignee: (주)한국바이오케미칼
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-12-05
Also published as: KR20000058705A

Abstract

본 발명은 복합호기성 미생물이 유기물분해시 발생되는 열을 이용하여 그 열에 의한 토양소독, 퇴비화 및 부식질화가 이루어지도록 하는 미생물을 이용한 토양 소독방법 및 호기 복합미생물제제에 관한 것으로, 약 12 내지 25℃의 발효온도를 가지는 저온성 호기성 미생물과, 약 25 내지 40℃의 발효온도를 가지는 중온성 호기성 미생물과, 약 40 내지 75℃의 발효온도를 가지는 고온성 호기성 미생물을 부피비(V/V)로 1 ; 1 : 1로 혼합된 복합미생물재제로 이루어져, 혼합발효에 따른 발효열에 의해 미완숙 유기물의 분해와 토양소독이 이루어지는 미생물을 이용한 호기 복합미생물제제 및 토양소독방법을 제공하는데 그 기술적 요지가 있다. 그리고 바람직하기로는 상기 저온성 호기성 미생물은 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)으로 이루어지고, 중온성 호기성 미생물은 바실러스 속(Bacillus sp)으로 이루어지고, 고온성 호기성 미생물은 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp)으로 이루어 지도록 하고, 상기 중온성 호기성 미생물은 셀룰로모나스(Cellulomonas), 트리코더마(Tricoderma) 및 리조푸스(Rhizopus)를 더 포함하고, 상기 고온성 호기성 미생물은 테르모액티노마이세스 불가리스(Thermoactimyces valgaris)와 테르모마이크로박테리움 레슘(Thermicrobacterium resume)를 더 포함하여 이루어지도록 한다.

Description

토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제 및 이를 이용한 토양소독방법.{multi-aerobic microorganism having soil disinfection function and thereof soil disinfection method}

본 발명은 미생물을 이용한 토양개질에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발효 조건이 다르고 식물생육에 유익한 여러 종류의 호기성 미생물의 혼합에 의한 자체 발효에 의한 발효열을 이용하여 토양소독 및 퇴비화 과정이 이루어지도록 하는 토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제 및 이를 이용한 토양소독방법에 관한 것이다.

오래전부터 인분뇨를 포함한 각종 가축분뇨는 농작물의 생산에 불가결한 비료성분으로 이용되어 왔고, 퇴,구비 위주로 농업이 수행되어 왔다. 그러나, 근래에는 사용의 편리성으로 인하여 유기성 토,구비의 사용량은 감소되는 반면에 화학비료의 사용량이 증가되고 있는 추세이다. 그 결과 재배지의 생태계 파괴는 물론 수질오염의 동반과 자연생태계의 파괴가 심각한 문제로 대두되고 있다. 그리고, 화학비료의 무분별한 사용에 의한 지력의 약화로 각종 병충해에 의한 수확량이 감소되고, 이에 따라 병충해의 발생빈도 증가는 농약사용량 증가에 직결되고 이에 따른 악순환의 연속은 먹거리에 치명적인 수준에 달해 있다.

그리고, 이러한 농약 및 화학비료의 사용에 따른 수질오염 및 토양오염은 토양의 물리성, 화학성 및 생화학성의 파괴로 이어지고, 오염된 토양은 각종 식물병을 유발하는 유해 미생물의 서식지로 전락하여 식물재배자를 실농으로 이끄는 주범이 될 뿐만 아니라 한번 황폐화된 토양은 쉽게 재생되지 않는 불모지로 변하고 있는 실정이다.

최근에는 이러한 토양황폐화에 따른 문제점을 인식하고, 다양한 유기농법에 의한 방법들이 제시되고 있다. 유기농법은 일반적으로 화학비료대신에 유기비료를 사용하고, 농약 사용을 가급적 억제하여 식물을 재배하는 것이다. 이를 위해 미생물의 발효를 이용한 유기비료의 제작방법이 많이 사용되고 있으나, 이러한 유기비료의 사용만으로는 식물의 적정 재배가 이루어질 수 없는 문제점이 있다. 즉, 가축, 인 분뇨 및 음식물찌꺼기 등의 발효에 의하여 제조된 유기비료는 그 성분 자체에 함유된 여러 유해 미생물과 병충란 등이 완전히 제거되지 않아 이러한 유해성분들이 토양속에 존재하면서 식물생육을 방해하여 여러가지 식물병을 일으키게 된다. 이러한 유해미생물을 제거하기 위해서는 농약 사용이 뒤따르게 되며, 이러한 농약사용은 여러가지 많은 문제점을 일으키고 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 한국에서 기 출원된 특허(출원번호 1994-3374호)에 따르면, 고온성 미생물의 발효에 의한 발효열을 이용하여 퇴비를 제조하여 퇴비내에 존재하는 유해세균을 제거한 퇴비제조방법이 기술되어 있다. 그러나, 상기 방법에 따르면, 퇴비 자체에 함유된 유해세균 등은 제거될지 몰라도 토양내에 존재하는 여러 가지 유해세균, 선충, 각종 병원균 그리고 병충해 들은 제거되지 않은 상태이므로 여전히 이러한 유해성분들이 식물생장을 방해하게 되는 문제점이 있다.

이러한 토양 자체내에 함유된 여러 유해미생물 및 병충해들을 제거하기 위해서는 토양소독법이 시행되고 있다. 토양소독법은 토양속에 존재하는 여러병원균을 사멸시키기 위한 것으로 종래부터 클로르 피크린, 브롬화메틸 등의 약제에 의한 방제를 행하여왔으나, 상술한 바와같이 이러한 약품들은 토양오염 및 수질오염을 야기시키므로 최근에는 약제에 의존하지 않는 태양열소독이 행해지고 있다.

태양열소독은 하절기에 태양열을 이용하여 토양의 온도를 상승시킴으로서 토양속의 병원균, 식물에 기생하는 선형동물인 선충 등을 사멸하기 위한 방책으로 시행되고 있으며, 살균온도 상승에 따른 방제효과를 높이기 위하여 통상 비닐하우스라 불리우는 밀폐된 공간에서 많이 수행되고 있다. 그러나, 상기 태양열소독은 토양의 표면에만 효과가 있으며, 토양속 일정깊이 통상 10㎝이하의 깊이까지는 침투되지 못하므로 그 효과가 극히 미미하다. 즉, 유해세균들은 태양열에 의한 온도상승에 따라 지면속으로 파고들어 잠복해 있다가 이후 다시 지표 근처에 서식하게되어 식물병충해를 야기시키게 된다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기출원된 특허(한국특허출원 1999-44610호)에 따르면, 토양속에 까지 열전달을 위하여 토양속에 파이프를 메설하고 상기 파이프내부를 통하여 온수 또는 열을 가하여 토양전체를 열소독하는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 상기 방법은 시설비가 과대하게 소모되어 영세한 농가에서는 실시할 수 없을 뿐만 아니라 별도의 열매체 작동을 위한 동력이 소모되어 재배식물의 원가를 상승시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 미생물의 발효열을 이용하여 토양소독을 행함으로서 토양내의 유해 성분들을 사멸하고, 또한 미생물 발효에 따른 분비물질에 의한 지력 향상이 이루어질 수 있는 토양소독방법 및 그에 관한 미생물복합제를 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 미완숙의 유기물을 토양 자체내에서 미생물의 발효에 의해 퇴비화함과 동시에 유해성분들을 사멸함으로써 별도의 유기물을 퇴비화하는 시간 및 공간이 필요치 않으므로 퇴비작업이 보다 간단하게 이루어지지는 토양개량 및 토양 물리성 개선을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 미완숙 유기물의 퇴비화와 토양소독이 동시에 이루어지도록 하여 토양소독 및 퇴비화의 별도 공정이 필요치 않아 저렴한 비용과 짧은 시간내에 토양개량이 이루어지도록 하는 토양소독방법 및 단시일내에 토양부식질화를 도모하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1 - 복합 미생물제제의 토양 살포 후 시간에 따른 지온의 변화를 나타낸 그래프

도 2 - 복합 미생물제제의 토양 살포 후 시간에 따른 pH 변화를 나타낸 그래프

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 약 12 내지 25℃의 발효온도를 가지는 저온성 호기성 미생물과, 약 25 내지 40℃의 발효온도를 가지는 중온성 호기성 미생물과, 약 40 내지 75℃의 발효온도를 가지는 고온성 호기성 미생물을 부피비(V/V)로 1 ; 1 : 1로 혼합된 복합미생물재제로 이루어져, 혼합발효에 따른 발효열에 의해 미완숙 유기물의 분해와 토양소독이 이루어지는 토양 소독기능을 가지는 호기 복합미생물제제를 제공하는데 그 기술적 요지가 있다.

그리고 바람직하기로는 상기 저온성 호기성 미생물은 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)으로 이루어지고, 중온성 호기성 미생물은 바실러스 속(Bacillus sp)으로 이루어지고, 고온성 호기성 미생물은 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp)으로 이루어 지도록 하고, 상기 중온성 호기성 미생물은 셀룰로모나스(Cellulomonas), 트리코더마(Tricoderma) 및 리조푸스(Rhizopus)를 더 포함하고, 상기 고온성 호기성 미생물은 더모액티노마이세스 발가리스(Thermoactimyces valgaris)와 더모마이크로박테리움 레슘(Thermicrobacterium resume)를 더 포함하여 이루어지도록 한다. 더욱 바람직하기로는 상기 저온성 호기성 미생물은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 또는 슈도모나스 플로레센스(Pseudomonas fluorescences)로 이루어지고, 중온성 호기성 미생물은 바실러스 서브틸러스((Bacillus subtilis) 또는 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)으로 이루어지고, 고온성 호기성 미생물은 스트렙토마이세스 더모필러스(Streptomyces thermophilus)로 이루어지도록 한다.

한편, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 미완숙된 유기질재료를 지면 살포후 토층 25 내지 30 cm 정도 로터리 갈이하고 토양수분이 약 60 내지 70%정도 되도록 조절하여 투입된 유기물이 토양과 골고루 섞이도록 하는 과정과; 상기 유기질 재료에 대하여 약 0. 2 내지 0.3 중량비의 물에 약 0.2 내지 0.3 중량비의 질소화합물과, 12 내지 25℃의 발효온도를 가지는 저온성 호기성 미생물과 약 25 내지 40℃의 발효온도를 가지는 중온성 호기성 미생물과 약 40 내지 75℃의 발효온도를 가지는 고온성 호기성 미생물을 부피비(V/V)로 1 ; 1 : 1로 혼합된 약 0.02 내지 0.04 중량비의 복합미생물재제를 살포하는 과정과; 시설환기를 시켜 호기성을 유지시켜 복합미생물재제를 1차 발효시키는 과정; 그리고 상기 처리일로부터 약 7 내지 8일 후 토양환적을 시켜 재경운하고 증발된 수분을 제공급하여 2차발효시키는 과정으로 이루어져; 복합미생물재제에 의한 발효열에 의해 미완숙 유기질재료의 분해 및 토양열소독이 이루어지는 미생물을 이용한 토양소독 방법을 제공하는데 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 퇴비화와 토양소독이 동시에 이루어져 토양지력향상 및 식물재배 생산성이 향상되는 잇점이 있다.

이하, 상기와 같은 특징을 가지는 본발명을 도시한 실시예을 통하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그리고 하기의 실시예에서 나타난 것은 본 발명을 어떤 특정한 범위로 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 범주내에서 여러 응용 가능함은 당업자에게는 자명하다는 것을 알 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명은 미완숙의 유기물을 발효시켜 퇴비화 함과 동시에 유기물내에 함유된 여러 가지 유해병원균 등을 사멸시킬 뿐만 아니라 또한 발효열에 의하여토양 자체내에 서식하는 여러 유해병원균 등을 사멸할 수 있도록 하여야 한다. 일반적으로 열에 의한 병충해 사멸온도와 사멸정도는 아래표와 같다.

열에 의한 병충해 사멸온도 및 사멸정도

사멸온도	대 상 병 해 충	사멸수준(%)
50℃	선충 난균강에 속하는 곰팡이. 수생곰팡이	98%
60∼72℃	식물 병원 곰팡이,세균,벌레,괄태충,지네 등	95%
80∼82℃	잡초,나머지 식물병원세균,식물바이러스,곤충	88∼90%
95∼100℃	내열성 잡초 종자,담배 모자이크 바이러스(TMV)	75∼85%

상기 표에 나타난 바와 같이, 유해 병원균들을 사멸시키기 위해서는 최소 50℃이상이 필요함을 알 수 있다. 일반적으로 토양소독은 토양내에서 가장 온도가 낮은 부위에서 최소한 30분간 82℃이상 유지될 때까지 계속되는데 이 온도에서는 토양내에 존재하는 거의 모든 식물병원체가 사멸됨은 널리 알려진 사실이다. 따라서 미생물 발효에 의한 유해병원균의 사멸을 위해서는 별효열에 의한 최종온도상승이 최소 80℃이상이 되어야 하며, 그 지속시간 역시 최소 30분이상 이루어져야 한다.

이를 위해 본 발명자는 여러 가지 실험 및 연구 끝에 토양에 서식하는 미생물균 중 저온성, 중온성 및 고온성 미생물을 복합 배양한 종균제를 이용하여 혼합함으로써 이러한 제반조건을 만족시킴을 알 수 있었으며, 토양에 충분한 미완숙 유기물을 사용하여 탄질율(C/N율)을 조정후 종균을 지면에 접종하고 적정수분조절과 통기를 조절하여 속성 호기발효를 시킴으로서 지온이 약 80 내지 90℃까지 상승하고 약 6시간 이상 지속됨으로서 토양열소독과 각종 항생물질분비에 의한 안티바이오티스(Antibiotis)작용을 겸병한 이상적인 토양소독방법 및 속성토양부식질화 방법을 발명할 수 있었다. 이하에서 구체적으로 설명하기로 한다.

실시예 1 미생물종균의 선택기준

미생물 종균을 선택하기 위하여 토양 1톤에 미강 60kg, 요소150g을 물에 녹여 토양수분을 0.5바(bar) 수준으로 조절하고 두엄형으로 쌓아 상온에 방치하면서 온도의 변화에 따른 미생물 플로라(flora)의 구성과 미생물활동을 분석하여 선발하였다. 분석기준은 세균세포의 현미경관찰 그리고 생리적 시험을 한 결과를 기초로 하여 주로 Bergeys nanual 8판, Stanier 등(1966)과 Konagata 등(1969)의 분류기준에 따라서 토양세균균의 분류를 하였고, 온도의 변화에 따라 가장 번식이 왕성하고 발효시 토양에 유익한 여러 가지 효소 및 분비물질들을 분비하여 토양개질에 적합한 균주를 선별하였다. 선택된 균주는 아래표와 같다.

상기와 같이 균주중 발효조건에 따른 저온성(12 내지 25℃), 중온성(25 내지 45℃) 그리고 고온성(40 내지 75℃)로 구별한 것은 상기 균들의 혼합에 의해 먼저저온성 균의 발효에 따른 발효열을 이용하여 중온성균이 발효되고, 또한 상기 중온성 균의 발효열을 이용하여 고온성 균이 발효됨으로서 속성발효가 이루어지고, 또한 집중적인 지온상승에 의해 바라는 토양소독 및 퇴비화 과정이 원활히 이루어질 수 있기 때문이다. 그리고, 상기 표2에 나타난 균주는 보다 효과적임을 나타낼 뿐이며, 본 발명은 상기와 같은 특정균주에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 요구하는 특징은 저온성, 중온성 및 고온성을 나타내는 각 균들이 혼합되어 발효됨으로서 속성으로 퇴비화 과정과 동시 토양소독이 이루어지는데 특징이 있으므로 온도조건에 따른 다른 균주를 사용하는 것도 가능하다.

각 발효조건에 따른 균중 상기 표2와 같은 특정균주를 선택한 이유는 아래와 같다.

저온성 균주로 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)중 슈도모나스 퓨티다(Pseudomonas putida.)와 슈도모나스 플로레센스(Pseudomonas fluorescens.)를 선택한 이유는 다음과 같다. 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)은 널리 알려진 리조푸스(Rhizopus)와 아그로박티움(Agrobacteum)등과 더불어 뿌리균의 정착능력이 우수할 뿐만 아니라 토양내에 불용화 되어 있는 인산을 가용화시킴은 물론 토양병의 방제균으로 일찍부터 주목받아 왔다. 더욱이 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)중 슈도모나스 퓨티다(Pseudomonas putida.)와 슈도모나스 플로레센스(Pseudomonas fluorescens.)는 항생물질인 페나진(phenazin), 2,4-디아세틸 플로로글루시놀(2,4-diacethyl phloroglucinol)등의 항생물질을 분비하는 균주이다. 특히 슈도모나스 퓨티다(Pseudomonas putida.)는 병원균인 푸사리움 옥시스포럼(Fusariumoxysporum) 후벽포자 발아에 반드시 필요한 철분을 탈취함으로서 시들음 병 발생을 억제한다고 알려져 있다. 이는 슈도모나스 퓨티다가 분비하는 사이더포러(Siderophore)에 의해 일어나다고 알려져 있다. 이상의 설명에서와 같이 슈도모나스 속 균은 저온성발효균으로서 유효한 역할을 수행할 수 있으므로 선정하였다.

중온성균으로 상기 표2와 같은 균을 선정한 이유는 다음과 같다.

바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis) 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)은 박테리오신(bacteriocin)을 생성하여 주변에 증식하는 식물병의 균을 억제하고, 뿌리혹병을 유발하는 선충이 기피하는 물질을 분비함으로써 선충예방효과를 가지며 또한 식물 병원균인 피티움(phthium)이나 푸사리움속(fusarium sp.)의 세포벽을 분해하고 직접 기생하여 이들의 생장을 억제하기 때문이다. 그리고, 셀룰로모나스 피미(Cellulomonas fimi), 트리코데르마(Thricoderma) 및 리조푸스(Rhizopus) 역시 중온성 호기미생물로 전분, 섬유소 분해능력이 뛰어나며, 아밀라아제, 셀룰라아제 프로티아제 및 리파아제 등의 분비효소를 생성하여 토양의 유기물 분해 및 통기공극율 상승에 지대한 영향을 끼친다.

고온성균을 표2와 같이 선정한 이유는 다음과 같다.

스트렙토마이세스 테르모필러스(Streptomyces thermophilus)(45℃), 테르모액티노마이세 불가이스(Thermoactinomyce valgais)(55℃) 그리고 테르모박테리움 레슘(70℃)는 고온성 미생물로서 고온에서의 섬유소분해와 단백분해 능력이 뛰어나며, 특히 난분해성 물질인 만난, 갈락탄, 알타비노스의 분해가 우수하고 스트렙토마이세스속에서 분비하는 키티나아제는 병원미생물의 세포벽용균물질로서 길항하는 작용이 우수하여 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis)에 의해 생성된 N-아세틸글루코 사미니다아제(N-Acetylglucosaminidase)와 N-아세틸무라미니다제(N-Acetylmurami nidase)의 복합작용으로 광범위 살균력을 가져다 준다.

실시예2 선택균주의 배지조성 및 배양

1) 슈도모나스 배지(Pseudomonas F broth)/1 리터 :

박토펩톤(Bacto peptone) 20g, 마그네슘 글로라이드(MgCl₂) 1.4g, 덱스트로스 10g, 그리고 디포타지움포스페이트 1.5g을 혼합하여 PH 6.5 내지 6.8로 조성하여 물 1리터에 용해시켜 120 내지 125℃에서 약 15분간 멸균시킨다. 그리고 멸균시킨 배양액을 25 내지 28℃까지 냉각시킨 후, 저온성균으로 선정한 슈도모나스 퓨티다와 슈도모나스 플로로센스 종균을 멸균배지 2%에 준한 접종을 단행하여 26℃에 셋팅된 인큐베이터에서 48시간 배양한다. 이때 얻어지는 균수는 단위ml당 10¹²CFU(Colony Forming Unit)의 균체를 얻을 수 있었다.

2) 비에스(B.S)배지/1리터 :

박토트립토펜(Bacto tryptopene) 10g 박토펩톤(Bacto peptone) 10g, 박토 덱스트로스 20g을 물 1리터에 용해시켜 120 내지 125℃에서 약 15분간 멸균시킨다. 그리고 멸균시킨 배지를 약 32℃까지 냉각시킨 후, 중온성균으로 선정한 바실러스 서브틸러스, 바실러스 메가테리움을 멸균배지 2%에 준한 접종을 단행하여 30℃에 셋팅된 인큐베이터에서 48시간 배양한다. 이때 얻어지는 균수는 단위ml당 10¹¹CFU의 균체를 얻을 수 있었다.

3) 에스.디(S.D)배지/1리터 :

박토펩톤(Bacto peptone) 10g, 박토 덱스트로스 20g을 물 1리터에 용해시켜 120 내지 125℃에서 약 15분간 멸균시킨다. 그리고 멸균시킨 배지를 약 30℃까지 냉각시킨 후, 중온성균으로 선정한 셀룰로모나스(Cellulomonas)을 멸균배지 2%에 준한 접종을 단행하여 30℃에 셋팅된 세이크 인큐베이터에서 160 rpm으로 72시간 진탕 배양한다. 이때 얻어지는 균수는 단위ml당 10¹⁰CFU의 균체를 얻을 수 있으며, 곰팡이류의 트리코더마(Tricoderma)와 리조푸스(Rhizopus) 역시 0.01g의 포자를 취해 접종시켜 30℃ 셋팅된 인큐베이트에서 6 내지 7일간 배양하여 분쇄 보관한다.

4) 에스티티(STT)배지/1리터 :

수용성전분 10g, 포타지움 포스페이트 디베이직 1g, 염화나트륨 1g, 암모니움 설페이트 1g, 탄산칼슘 2g, 황산철(FeSO₄7H₂O) 10mg, 염화망간(MnCl₂7H₂O) 10mg, 황산아연(ZnSO₄7H₂O) 10mg, 효모추출물 2g 그리고 카사미노산(Casamino acids) 6g을 물 1리터에 가용시켜 PH 7.2 조정 후, 120 내지 125℃에서 약 15분간 멸균시킨다. 그리고 멸균시킨 배지는 고온성 미생물의 적온에 따라 45℃, 55℃ 그리고 70℃까지 냉각시킨 후, 45℃에서는 스트렙토마이세스 더모필러스를, 55℃에서는 더모액티노마이세스 발가리스를, 70℃에서는 더모니크로액테리움 레슘을 5일간 진탕 배양한다. 이때 얻어지는 균수는 단위ml당 10¹¹CFU의 균체를 얻을 수 있었다.

이와 같이 각각의 단일 균주를 배양하고 이들 미생물의 배양학적 조건 및 생리적 특성을 조사하여 3그룹으로 분리하였으며, 대량배양시 혼합발효조건과 우점 점유배양이 일어나지 않는지에 대하여도 조사하였다.

실시예3 복합미생물 제조를 위한 본 배양

본 배양에서는 먹이, 온도, PH등 생리적 특성이 유사한 미생물을 3그룹으로 분리하여 실시예 1에 의한 순수분리 및 실시예2에 의한 종균배양 배지 4종류중 3개를 아래표3과 같이 선택 분류하여 배양하였다.

미생물 혼합배양액의 밀도(단위 CFU)

배 지	균 주	균 밀 도
① PesudomonasF broth	Pesudomonas putitaPesudomanas fluorescens	9×10⁹7×10⁸
② B ·S broth	Bacillus subtilisBacillus megateriumCollulomonas fimi	8×10⁸8×10⁹8×10⁷
③ STT broth	Steptomyces thermophilusThermoactinomyces ValgarisThermonicrobacterium reseum	7×10⁷5×10⁵9×10⁶

1번 배지에서는 슈도모나스 2종을 48시간 25 내지 30℃에서 호기배양하엿으며, 2번 배지에서는 바실러스 2종을 30 내지 35℃에서 72시간 호기 배양하였으며, 3번 배지에서는 고온성 3종 미생물을 접종 70℃에서 72시간, 55℃에서 48시간, 45℃에서 48시간 배양하였다. 그리고, 1번에서 3번까지의 배양액을 1 : 1 : 1의 v/v비율로 혼합하여 배양액 1cc당의 생균수(CFU/cc)에 의해 나타내어진 수치가 표3에 나타나 있다. 상기 표에서 나타난 바와 같이, 저온성, 중온성 및 고온성의 전체미생물이 고루 분포되어 있음을 알 수 있다.

실시예4 복합미생물을 이용한 토양소독 및 개량 방법

이하에서는 상기 실시예1 내지 실시예3을 통하여 준비된 복합미생물을 이용하여 토양소독 및 퇴비화를 통한 토양개량방법을 설명하기로 한다.

재료는 미강1톤, 배합사료 100kg 요소 20kg 그리고 복합미생물 2리터를 준비한다. 상기 복합미생물중에는 트리코데르마와 라이조푸스 배양물 10%가 첨가된 것을 사용한다. 상기 준비된 재료에 의해서는 경작지 면적 약 100평정도가 적합하게 조성된 것이다.

1) 미완숙 유기질 토양살포

상기 재료중 미강1톤과 배합사료 100kg을 토양면적 약 100평에 균일하게 지면 살포한 후, 토충 25 내지 30cm깊이로 심경갈이하여 흙과 투입한 유기물이 고루 배합될 수 있도록 로타리한다. 상기 미강과 배합사료는 미완숙 유기질비료로 후에 미생물에 의한 발효로 완숙 유기질퇴비로 된다. 그리고, 본 실시예에서와 달리 상기 재료는 다른 것 예를 들어 축분 볏짚 등 농가부산물로 이용 가능한 여러 가지가 가능함은 물론이다. 이러한 유기질 성분들은 어느것이나, 발효 후 완숙되어 유기질 퇴비가 형성되므로 별도의 화학비료가 필요치 않게 된다.

2) 탄질비(C/N율) 조정목적과 미생물 접종목적으로 온수 약 30℃되는 물 약 250리터에 요소 20kg을 용해시킨 후 복합 미생물제 2리터 정도를 넣어 저어준다.

3) 토양에 함유된 수분상태를 점검하고 2)에서 준비된 액상을 지면에 고루 살포하여 균일하게 접종시킨다. 이때, 전체 토양수분은 약 70%정도가 바람직하며,이 경우에 지면 살포된 액상미생물재제는 로티리된 토양속으로 스며들 수 있다.

4) 지면 살포가 끝나면 시설환기를 적당히 시켜 토양이 혐기적으로 되지 않도록 적절히 조절하여 준다. 이에 따라 토양속에 충분히 산소가 공급되어 호기성 세균의 발효에는 아무런 영향이 없음을 확인할 수 있었다.

5) 처리 후, 3일에서 4일 사이 지온이 가장 높이 상승하며(약 80 내지 90℃) 약 12시간 동안 이러한 온도를 유지하다가 차츰 온도가 저하되며(약 50 내지 60℃) 모든 살균 및 살충은 이시간대에 이루어짐을 알 수 있었다. 그리고, 이 단계에서는 미완숙 유기물의 완전발효가 이루어져 식물에 이용할 수 있는 퇴비화(Compost)이하 부식질(humus)단계 까지는 진척된 상태가 아니다.

6) 따라서 처리일로부터 7 내지 8일 정도 되는날 토양환적을 시켜 다시 재경운하고 충분히 환적한 후 증발된 수분을 보충하여 다시 재발효시킨다. 이때의 재발효는 거의 일정한 온도 약 40℃ 정도로 유지된다.

7) 발효가 끝나면 지온이 정상으로 되고(약 18 내지 25℃) 완숙퇴비에서 나타나는 지오즈민향이 발생되고, 시각 및 촉각에 의해 토양이 떼알구조로 형성되면 토양소독 및 개량이 완료된 것으로 본다. 대개 이때가지의 시간은 약 16 내지 20일쯤에 나타나게 된다.

상기와 같은 과정에 의해 토양소독 작업시 발효일 수에 따른 화학적 및 생화학적 고찰결과는 다음과 같이 나타났다.

토양온도의 변화 : 도 1에 도시된 바와 같이, 지온의 변화는 처리 후 3일에서4일 사이가 가장높고 모든 유기물의 소모도 이시점에서 거의 60%이상 일어나면서높은열에 의한 살균, 살충, 제초효과가 발생하는 것으로 보이며 나머지 기간에서는 고온성발효가 지속되기는하나, 약 45 내지 50℃사이에서 지속적인 분해가 일어나는 것으로 관찰되었다. 이러한 온도에서도 충분한 살균효과가 나타남은 물론이며, 이러한 계속적인 발효에 의해 미완숙 유기질의 완숙에 의하여 퇴비화 이하인 부식질과정까지 이루어짐을 알 수 있었다. 그리고, 처리후 약 16일 이후에는 발효가 끝나 정상지온으로 변함을 알 수 있었다.

토양산도의 변화 ; 도 2에 도시된 바와 같이, 최초의 토양산도는 PH 약 7.5 정도의 약알칼리성을 나타내나 발효가 진행됨에 따라 산성으로 변하게 되는데 이는 발효도중에 생성되는 유기산에 기인한다. 그리고, 도 1의 온도변화에서 3 내지 4일경의 급격한 온도변화에서는 급격한 발효가 진행되므로 보다 많은 유기산분비가 이루어져 PH가 약 5 정도까지 산성으로 변한 후, 점차로 안정화되어 일정한 산도 PH약 6.5 정도의 약산성을 나타낸다. 이러한 약산성은 비옥한 처녀지 토양에서 나타나며, 식물생육에 가장 적합하다고 알려져 있으므로 본 발명에 의한 토양개량이 효과적임을 나타낸다 할 수 있다.

실험예

상기와 같은 미생물 호기 발효열을 이용하여 토양의 소독 및 퇴비화 작업에 따른 기존 연작지에 존재하는 병충해의 사멸정도를 오이, 토마토 재배시에 나타나는 식물병에 대한 방제효과 및 수확정도를 2년간 실험한 결과를 아래에 나타낸다.

1) 토양 미생물 호기 발효 후의 병충해 감소율

토양깊이(㎝)	Fusarium 균수(cfu/1g)	선충수(마리/10g)	Rastonia solanacearum
토양깊이(㎝)	처리전	처리후	처리전	처리후	처리전	처리후
10	1892	-	55	-	2592	-
20	780		30	-	2689	-
30	242	-	10	-	1254

*실시기간 : 1998년 7월 10일 ∼ 8월 5일. 장소 : 순천 오이면작지

재배자 : 정해환

상기 표에 나타난 바와 같이, 경작을 위해 로터리 한 약 30cm 토양깊이까지 모든 병충해가 사멸됨을 알 수 있었으며, 이에 따라 병충해 사멸을 위한 과다한 농약 투입이 방지되므로 저공해 농약재배가 가능해짐을 알 수 있었다.

2) 미생물 호기 발효 소독후 식물병 발생감소율

상기 표에 나타난 바와 같이, 호기발효열에 의한 병원균 사멸에 의해 거의 모든 식물병 발생이 감소됨을 알 수 있다. 그러나, 담배모자이크아비러스(TMV)는 어느 정도 발생되는데 이는 상기 바이러스는 극히 내성이 강하므로 100℃이상의 고온이 되어야 제거 가능하나, 본 발명에 의한 발효열은 최고 90℃까지 미치므로 완전제거가 이루어지지 않음을 알 수 있다. 그 이외의 병원균은 본 발명에 의한 발효열에 완전 사멸됨을 알 수 있다.

3) 오이와 토마토 수확증가율(300평 기준)

구 분	농약살포횟수(4개월기준)	높이(m)	줄기지름(mm)	과실중량(g)/1개임	총수확량(Ton)
오 이	처리전	10	8	11	80	7.5
오 이	처리후	5	11.2	14	100	9.75

* 실시기간 : 1999년 7월 (미생물을 이용한 토양 소독실시)

1999년 9월 수출 오이 (알파 후시나리) 정식

장소 : 전남 광양

재배자 : 박상식

구 분	농약살포횟수(6개월기준)	높이(m)	줄기지름(mm)	과실중량(g)/1개임	총수확량(Ton)
토마토	처리전	18	8.4	22	25	6.7
토마토	처리후	5	15.8	28	28	11.2

* 실시기간 : 1998년 8월 ∼ 1999년 2월 작물 : 방월토마토

재배자 : 정해환 장소 : 전남 순천

토양만들기 처리전에는 4개월기준 수출오이 재배시 농약 및 비료 대금이 ￦3,000,000원 소요되었으나 처리후에는 ￦1,500,000 비용발생으로 저농약.저경비로 수확량 증대를 볼수 있었다고 함.

표에 나타난 바와 같이, 농약 살포횟 수가 줄어든 반면에 생산량증대 및 식물생육이 더욱 더 튼튼 해짐을 알 수 있는데, 이는 토양지력의 회복 및 병원균의 사멸에 의한 당연한 결과인 것같다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미생물의 호기 발효열에 의한 토양소독과 미완숙 유기물의 퇴비화가 동시에 이루어져 식물병을 유발하는 세균 및 병해충을 사멸시킬뿐만 아니라 다량의 유기물 분해에 따른 각종 분비되는 효소는 토양의 자정력을 증대시켜 토양의 처녀지화를 촉진시켜주는 효과가 있다.

그리고, 토양소독과 퇴비화가 동시에 한번의 작업으로 이루어지므로 보다 저렴한 비용과 적은 노력으로 토양개량이 가능해져 식물재배자의 식물경작 편리성을 제공하고 이에 따른 저비용 식물경작이 가능해지는 다른 효과도 있다.

Claims

약 12 내지 25℃의 발효온도를 가지는 저온성 호기성 미생물과, 약 25 내지 40℃의 발효온도를 가지는 중온성 호기성 미생물과, 약 40 내지 75℃의 발효온도를 가지는 고온성 호기성 미생물을 부피비(V/V)로 1 ; 1 : 1로 혼합된 복합미생물재제로 이루어져, 혼합발효에 따른 발효열에 의해 미완숙 유기물의 분해와 토양소독이 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제.
제 1 항에 있어서,

상기 저온성 호기성 미생물은 슈도모나스 속(Pseudomonas sp.)으로 이루어지고, 중온성 호기성 미생물은 바실러스 속(Bacillus sp)으로 이루어지고, 고온성 호기성 미생물은 스트렙토마이세스 속(Streptomyces sp)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제.
제 2 항에 있어서, 상기 중온성 호기성 미생물은 셀룰로모나스(Cellulomonas), 트리코더마(Tricoderma) 및 리조푸스(Rhizopus)를 더 포함하고, 상기 고온성 호기성 미생물은 테르모액티노마이세스 불가리스(Thermoactimyces valgaris)와 테르모마이크로박테리움 레슘(Thermicrobacterium resume)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저온성 호기성 미생물은 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida) 또는 슈도모나스 플로레센스(Pseudomonas fluorescences)로 이루어지고, 중온성 호기성 미생물은 바실러스 서브틸러스((Bacillus subtilis) 또는 바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)으로 이루어지고, 고온성 호기성 미생물은 스트렙토마이세스 더모필러스(Streptomyces thermophilus)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토양소독 기능을 가진 복합 호기미생물제제.
미완숙된 유기질재료를 지면 살포후 토층 25 내지 30 cm 정도 로터리 갈이하고 토양수분이 약 60 내지 70%정도 되도록 조절하여 투입된 유기물이 토양과 골고루 섞이도록 하는 과정과;

상기 유기질 비료에 대하여 약 0. 2 내지 0.3 중량비의 물에 약 0.2 내지 0.3 중량비의 질소화합물과, 12 내지 25℃의 발효온도를 가지는 저온성 호기성 미생물과 약 25 내지 40℃의 발효온도를 가지는 중온성 호기성 미생물과 약 40 내지 75℃의 발효온도를 가지는 고온성 호기성 미생물을 부피비(V/V)로 1 ; 1 : 1로 혼합된 약 0.02 내지 0.04 중량비의 복합미생물재제를 살포하는 과정과;

시설환기를 시켜 호기성을 유지시켜 복합미생물재제를 1차 발효시키는 과정; 그리고

상기 처리일로부터 약 7 내지 8일 후 토양환적을 시켜 재경운하고 증발된 수분을 제공급하여 2차발효시키는 과정으로 이루어져;

복합미생물재제에 의한 발효열에 의해 미완숙 유기질재료의 분해 및 토양열소독이 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 토양소독 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 질소화합물은, 요소, 질산암모늄, 질산가리, 질산칼륨 또는 유안중의 어느하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 미생물을 이용한 토양소독 방법.