KR19990030815A

KR19990030815A - 키틴, 키토산 및 목초액을 함유하는 액상복합비료

Info

Publication number: KR19990030815A
Application number: KR1019970051247A
Authority: KR
Inventors: 이기영
Original assignee: 이기영
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-05-06
Also published as: KR100247942B1

Abstract

본 발명은 키틴, 키토산 및 목초액을 함유하는 액상 비료에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 키틴 및 키토산과 목초액을 각각 사용한 것보다 매우 탁월한 효과를 나타내는 액상 비료를 얻을 수 있다.

Description

키틴, 키토산 및 목초액을 함유하는 액상 복합 비료

본 발명은 키틴, 키토산 및 목초액을 함유하는 액상 복합비료에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 키틴, 키토산 및 목초액에 비료의 필수 성분인 질소, 인, 칼륨을 함유하는 인산 암모늄 및 인산 칼륨과 미량 금속성분을 포함하는 액상 복합비료에 관한 것이다.

종래에 사용되고 있는 비료는 화학 비료가 주종을 이루고 있는바, 이러한 화학 비교의 계속적 사용에 따라 토질이 악화되고, 식물의 병충해에 대한 내성이 저하되어 비료의 사용 효과가 점차 떨어지게 되며, 환경 오염을 일으키게 되는 등의 많은 문제점이 발생되고 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결하고자 하는 발명이 다수 제안되어 있는바, 무기질 화학 비료를 개량한 엽연 시비용 액상 복합 비료가 그 한 예이나, 이는 산성조건에서 불안정하여 안정성의 문제가 있고, 작물의 성장 효과가 저하되는 문제가 있으며, 제조비가 많이 든다는 문제점이 있다.

한편,각종 패각류, 예컨대 굴, 조개 또는 게등으로부터 폐기되는 껍데기로부터 추출된 키틴 및 키토산을 이용하여 토양 개량제로서 사용하고자 하는 시도가 있었으며, 이러한 시도는 종래의 화학 비료가 가지고 있었던 안정성 등의 물성의 문제, 작물 성장에 대한 효과 문제를 해결하고, 다양한 병충해 방지 등의 효과를 나타내는 것으로 각종 문헌에 언급된 바 있다.

키토산은 본래 패각류의 껍질에 함유된 키틴질을 알칼리 용액으로 처리하여 탈아세틸화함으로써 얻을 수 있으며, 응집 작용등이 있어서 토양의 통기성, 보수성 및 배수성 등을 개선할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 이와 같은 키토산의 작용에 의해 비료의 효율성을 개선할 수 있는 것으로 알려져 있다.

최근에는 이러한 키틴 및 키토산을 함유한 여러 가지 형태의 비료의 개발이 계속 진행되고 있다. 그러나 아직까지 키틴 및 키토산을 함유하는 다양한 형태의 비료의 개발은 만족할 만한 성과를 나타내고 있지는 않은 실정이다.

한편, 나무에서 추출한 일종의 엑기스인 목초액은 최근에, 농작물의 재배나 축산, 탈취 등의 다양한 분야에서 새로운 연구대상으로서 각광을 받고 있다. 이러한 목초액은 그 성분이 매우 다양하며, 현재까지 알려진 바로는 약 280 여종의 유기산 등을 포함하고 있는 것으로 파악되고 있다. 이러한 목초액은 비료에 혼합 사용할 때 강한 침투력을 나타내며, 음이온 성분을 가지고 있기 때문에 농약의 양이온 성분을 안정화시켜 농약의 안정성을 유지할 수 있으며, pH가 약 3정도로 강산성이기 때문에 높은 살균력을 지니고 있고, 주 성분들이 모두 유기산이기 때문에 무기산과는 달리 토양속에서 약알킬리성으로 변화되어 토양의 질을 개선하는 데에도 도움이 되는 것으로 알려져 있다.

본 발명자는 전술한 바와 같은 키토산을 이용한 비료의 다양한 개발을 연구하기 위해 종래에 비료의 개량 성분으로 사용되고 있었던 목초액을 키토산과 병용하는 방안을 고안하여 연구하던중, 키토산과 목초액의 병용이 각각을 별도로 사용한 비료의 효과에서 예측할 수 없는 놀라운 효과를 발휘함을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.

본 발명에 따르면, 패각을 알칼리 용액으로 처리하여 얻은 키틴 및 키토산: 목초액; 수용성 암모늄염; 무기질 비료 성분, 예컨대 포름산 칼륨 또는 인산 칼륨; 및 미량금속성분을 함유하는 액상복합비료가 제공된다.

본 발명에 따르면 보다 바람직한 예에 따르면, 하기 성분을 포함하는 액상 복합 비료가 제공된다: (1) 키틴 및 키토산 0.05 내지 5중량%; (2) 목초액 10 내지 20중량%. (3) 무기질 비료 성분 25 내지 50중량%, 바람직하게는 수용성 암모늄염 23 내지 37중량%; 포름산 칼륨 또는 인산칼륨 4 내지 5중량%; (4) 금속 성분 0.1 내지 2.5중량% 및 본 발명의 상기 성분의 함량이 상기 범위를 벗어나면, 키틴 및 키토산과 목초액을 병용하는 효과가 떨어지는 단점이 있다.

본 발명에서 사용된 상기 성분중 키틴 및 키토산은 전술한 바와 같이 패각류의 껍질을 알킬리 용액으로 처리하여 얻을 수 있으며, 키토산의 응집 작용에 의해 토양의 입상 구조를 변화시키고, 통기성, 보습성 및 배수성을 개량하는 효과를 나타내고, 유용한 미생물의 생장을 도와주는 등의 효과를 나타낸다.

본 발명에서 사용된 상기 성분중 목초액은 전술한 바와 같이, 강한 침투력을 나타내며, 비료의 안정성을 향상시키고, 높은 살균력을 나타내며, 토양의 질을 개선하는 효과가 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 상기 키틴 및 키토산 성분과 목초액 성분은 이들 성분을 병용할 경우, 키토산과 목초액간의 상승 작용에 의해 각 성분의 별도사용에서는 예측할 수 없는 효과를 나타낸다. 예컨대, 본 발명의 상기 두 성분을 병용하는 경우, 키토산의 응집 작용에 의해 변화된 토양의 입상 구조를 통해 목초액의 도입이 용이하게되어 목초액이 토양 및 식물의 각 부분에 도달할 수 있어서, 목초액의 사용 효과가 매우 향상되며, 또한 목초액내에 함유된 각종 유기산에 의해 키토산의 활성이 향상되어 키토산에 의한 식물 성장 및 병해 방지 효과가 또한 매우 향상된다. 또한, 목초액이 도입 초기에 강한 산성을 띠기 때문에 키토산과 함께 식물 생장을 돕는 산화 에틸렌의 발생을 상승적으로 촉진하여 식물이 병충해에 대해 저항력을 갖도록 해주는 효과를 나타낸다. 또한, 목초액을 사용하는 경우 일반적으로 비료의 안정성을 향상시키기 위해 첨가되는 유기산을 추가로 첨가하지 않아도, 목초액과 키토산간의 상승적 효과에 의한 비료의 안정성 개선이 탁월하게 되는 효과를 얻게된다. 이외에도 각각의 성분을 비료에 첨가하여 얻을 수 있는 효과로부터 예측되는 것 이상의 효과는 목초액과 키토산의 병용으로부터 얻어지는 효과인 것으로 예견된다.

본 발명의 액상 복합 비료에 사용된 무기질 비교 성분으로는 예컨대, 수용성 암모늄과 칼륨염이 있다.

수용성 암모늄은 일반적으로 (NH₄)nX(여기에서, X는 인산이온(HPO₄ ^-2), 포름산이온(HCOO^_), 질산이온(NO₃ ^_), 초산이온(CH₃COO^_), 및 구연산이온(C₆H₆O₆ ^2-)이고, n은 1 또는 2이다)으로 표시되며, 칼륨염은 KnX(여기에서, X는 포름산이온(CHOO^_), 인산이온(HPO₄ ^2-)이고, n은 1 또는 2이다). 으로 표시된다.

본 발명의 액상 복합 비료에는 미량 금속성분으로서, 망간, 붕소, 아연, 구리, 철 및 마그네슘으로 이루어지는 군에서 선택된 성분중 1종이상이 함유되며, 이러한 금속 성분은 예컨대 염화망간, 산화붕소, 산화구리, 질산마그네슘, 질산아연, 포름산철등과 같은 수용성 염의 형태로 첨가된다.

본 발명의 액상 복합 비료는 작물 재배시 200 내지 2000배로 희석하여 사용하는 것이 가능하다. 예컨대, 500배 희석하여 엽면에 살포하고, 3 내지 4회 살포하는 것이 정상적이며, 가령, 3000 평을 살포할 경우, 500배 희석비료용액을 3 내지 4회 살포하되, 살포량은 3 내지 4ℓ가 소요된다. 때로는 250배의 농도로 시비할 수도 있으며, 횟수도 4 내지 6회등, 성장상태에 따라 조절가능하며 시비간격은 5 내지 6일로 살충제, 살균제, 제초제 등 농약과 함께 사용해도 무방하다. 매일 살포시에는 1000 내지 2000배로 희석 사용한다.

본 발명에 사용한 키틴 및 키토산은 예를 들어, 핵크만(Hackman) 방법 및 리시비(Rigby) 방법에 의해 게껍질이나 갑오징어 뼈로부터 분리 추출할 수 있으며, 목초액의 경우 시판품을 사용하였으며, 암모늄염, 칼륨염 그리고 미량 금속 성분등은 현재 시판되고 있는 제1급 시약을 사용하였다.

핵크만방법 및 리지비방법에 의한 키틴 및 키토산 추출과정을 간단히 설명하면 다음과 같다.

게, 가재 등의 껍질이나 갑오징어의 뼈를 흐르는 물로 잘 세척한 후 100℃의 건조건에서 건조한다. 건조물질 220g을 2N-HCl 용액으로 실온에서 5시간 동안 담그어 둔 후 다시 물로 세척한 다음 건조하여 분말상으로 분쇄한다. 이 분말상 물질을 2N-HCl 용액을 50ml로 0℃에서 2일 동안 격렬히 교반하면서 추출하면 점성 물질 약 91g이 얻어진다. 이렇게 생긴 점성 물질을 증류수로 잘 세척하여 중성 상태로 하여 준 다음 다시 1N-NaOH 용액 500ml로 100℃에서 12시간 동안 추출한다. 이러한 알칼리 처리를 4회 이상 반복하여 단백질이 제거되고 순수한 키틴이 얻어진다.

키토산은 키틴의 2번 탄소의 아세트아미드기를 탈 아세틸화하여 얻은 물질로서, 키틴은 대부분의 용매에 불용성이지만 키토산은 산성상태의 용액중에서 비교적 잘 용해한다.

키틴 50g을 40중량% NaOH 수용액 2.41에 넣고 115℃에서 6시간 동안 질소기류 중에서 반응시킨 후 냉각, 여과하여 증류수로 중성이 될때까지 세척한다.

이렇게 하면 키틴의 아세틸기가 82% 제거된 키토산을 얻을 수 있다.

이하 본 발명은 다음 실시예에서 더 상세하게 설명될 것이다.

[실시예 1]

게껍질이나 갑오징어뼈로부터 화학적 전처리를 통해 분리 추출한 키틴 및 키토산 분말 일정량을 3% 초산용액으로 상온에서 1시간정도 교반시켜 5% 키틴 및 키토산용액을 제조하였다. 이 용액을 20배 희석하여 0.25% 키틴 및 키토산용액으로 제조한 다음, 이 용액에 목초액 15중량%, 인산암모늄 30중량%, 포름산칼륨 4중량%, 인산 3.3중량%, 염화망간 0.47중량% 및 산화붕소 0.26중량%를 첨가하여 충분히 교반한 후, 하루 동안 실온에서 방치한 후, 투명한 액상복합비료를 제조하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일하나, 실시예 2에서는 인산암모늄 30중량% 대신에 포름산 암모늄 27중량%를 사용하였으며, 인산의 농도는 3.3중량%를 6.5중량%로 변화시켜 액상복합비료를 제조한다.

[비교 실시예1]

본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조한 액상복합비료와 시판되고 있는 제4종 복합비료와의 엽면시비효과를 시험한다.

실험방법은 일정한 파종용기에 토양무게를 제어 동일한 양을 담은 다음, 토양수분을 최대허용수분량의 60%로 조절했다. 무우종자를 각 파종용기당 30알씩을 파종했다. 파종후 20일이 경과한 다음, 본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조한 액상복합비료와 제4종 복합비료를 엽면산포에 의해 시비하였다. 제4종 복합비료는 현재 시판되고 있는 비료로서, 질소 6%, 인산 6% 및 칼륨 5%를 함유하는 엽면산포용 비료로서 물로 500배 희석시켰으며 실시예 1 및 2에서 제조한 액상복합비료도 질소성분농도를 동일하게 물로 희석하였다. 그리고, 각 용기당 비료액 20ml씩 엽면에 산포하였으며, 이때 비료를 주지 않은 파종용기(무처리파종용기)는 물을 20ml 산포하였다. 각 공히 농도장애등의 증상은 보이지 않았다. 파종 후 35일, 즉 엽면산포 후 15일후의 무우의 생체중량을 측정한 결과를 표 1에 도시하였다.

[표 1]

[비교실시예 2]

본 발명의 실시예 1 및 2에서 제조한 액상복합비료와 본 발명의 액상 복합비료중 목초액 성분이 없는 비료(비교실험번호 1)와 키토산 성분이 없는 비료(비교실험번호 2)와의 엽면시비효과를 비교예 1과 동일한 방법으로 시험한다.

그 결과를 표 2에 도시하였다.

[표 2]

전술한 바와 같이 본 발명에 따르는 키틴, 키토산 및 목초액 성분을 함유하는 액상 복합 비료를 사용하면, 각 성분을 단독 사용한 경우보다 매우 큰 효과를 나타내는 복합 비료를 얻을 수 있다.

Claims

패각을 알칼리 용액으로 처리하여 얻은 키틴 및 키토산: 목초액; 수용성 암모늄염 및 포름산 칼륨 또는 인산 칼륨; 및 미량금속성분을 함유함을 특징으로 하는 액상복합비료.
제1항에 있어서, 키틴 및 키토산 0.05 내지 1.0중량%; 목초액 10 내지 20중량%; 수용성 암모늄염 23 내지 37% 중량%; 포름산 칼륨 또는 인산칼륨 4 내지 5중량%; 및 미량 금속 성분 0.1 내지 2.5중량%를 함유함을 특징으로 하는 액상복합비료.
제1항 또는 제2항에 있어서, 미량 금속 성분이 망간, 붕소, 아연, 구리, 철 및 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택된 성분을 하나 이상 함유하는 수용성 화합물인 액상복합비료.
제1항 또는 제2항에 있어서, 수용성 암모늄염이 인산, 포름산, 초산 및 구연산암모늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 함유하는 액상복합비료.