KR100468452B1 - 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법 및이로부터 제조된 배지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법, 이로부터 제조된 배지 및 이를 이용한 양액재배방법에 관한 것으로,
가비중 0.08-0.1g/cc 및 입경 0.002-0.25mm의 입자비율 2-5중량%를 갖는 코코넛 화이버 1리터당, 분말상의 석회고토비료 4-5g를 혼합함을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법 및 이로부터 제조된 배지가 제공된다. 또한, 상기 배지에 Ca(NO3)2ㆍ4H2O 10-15mmole/l, KH2PO41-1.5mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O 1.5-2.5mmole/l을 포함하는 양액을 공급하여 식물을 재배하는 양액재배방법이 제공된다.
본 발명의 방법은 특정비율의 가비중 및 입자직경을 갖는 코코넛화이버를 이용하고 여기에 화학적인 특성을 개선시킴으로써 보수력과 통기성이 우수하고 환경친화적이며 운반 및 취급이 간편한 양액재배용 배지를 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법, 이로부터 제조된 배지 및 이를 이용한 양액재배방법에 관한 것이다.
종래에는 양액재배시 용기재배용 배지(상토)는 주로 무기물인 암면을 사용하고 있으나 암면은 고가일 뿐만 아니라 사용후 폐기에 어려움이 많은 환경오염물질이다. 암면을 대체할 배지로서 유기질인 피트모스(peat moss)를 사용하기도 하지만 피트모스는 점결제를 사용하지 않으면 압축화나 성형이 잘 되지 않을 뿐만 아니라 이미 고갈되어 전 세계적으로 고가이어서 비경제적이다.
한편, 암면에 대한 대체원료로 코코넛 화이버를 사용하기도 하는데, 그 이유는 코코넛 화이버는 유기물이며 보수력과 통기성이 우수하기때문이다. 그러나, 코코넛 화이버는 염분과 K(칼리)농도가 적정수준이상으로 높으며 C:N비율도 80이상으로 기준치인 40보다 높으며 또한 식물 뿌리생장을 저해하는 레진(resin), 탄닌(tannin) 및 테르펜(terpene) 등이 함유되어 있다. 따라서, 코코넛 화이버를작물재배용 상토(배지)로 사용할 경우에는 코코넛 화이버의 화학적인 특성을 개선 또는 조정해야되는데 이에 대한 기술은 아직까지 개발되어있지 않다.
또한, 식물재배용 상토는 부피가 커서 운반 및 취급이 불편하므로 상토를 압축하여 제품화할 필요가 있어 이에 대한 기술이 요구된다.
이에 본 발명의 목적은 코코넛 화이버를 이용하여 보수력과 통기성이 우수하고 환경친화적이며 운반 및 취급이 간편한 양액재배용 배지 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법으로부터 제조된 배지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 배지 이용한 양액재배방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1견지에 의하면,
가비중 0.08-0.1g/cc 및 입경 0.002-0.25mm의 입자비율 2-5중량%를 갖는 코코넛 화이버 1리터당, 분말상의 석회고토비료 4-5g를 혼합함을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제 2견지에 의하면,
상기 방법으로 제조된 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지가 제공된다.
본 발명의 제 3견지에 의하면,
가비중 0.08-0.1g/cc 및 입경 0.002-0.25mm의 입자비율 2-5중량%를 갖는 코코넛 화이버 1리터당, 분말상의 석회고토비료 4-5g가 혼합된 배지에 Ca(NO3)2ㆍ4H2O 10-15mmole/l, KH2PO41-1.5mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O 1.5-2.5mmole/l을 포함하는 양액을 공급하여 식물을 재배함을 특징으로 하는 코코넛 화이버를 이용한 양액재배방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자들은 특정한 비율의 가비중과 입경비를 갖는 코코넛화이버와 석회분말고토비료가 적절한 양으로 혼합되는 경우, 양액재배용으로 매우 적합한 배지를 제공함을 발견하였다.
본 발명의 방법에 따라, 코코넛화이버는 가비중이 0.08-0.1g/cc이며, 입경 0.25mm이하, 바람직하게는 입경 0.002-0.25mm의 입자비율이 2-5중량%인 것을 사용한다. 또한, 이러한 코코넛 화이버는 부피가 크기때문에 이후에 석회분말고코비료와 혼합된 후 압축되는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 코코넛 화이버의 가비중이 만일 0.08g/cc이하인 경우, 압축시, 부서지기 쉬우며 또한 가비중이 0.1g/cc이상인 경우 압축된 배지를 다시 팽윤시킬 때 팽윤속도가 너무 느리며 또한 압축전의 부피만큼 부풀어 오르지 않아바람직하지않다.
또한, 상기 코코넛 화이버는 일반적으로 세사(細砂)에 속하는 입경이 0.25mm이하, 바람직하게는 0.002-0.25mm이하인 입자비율이 2-5중량%로 포함된 것을 사용하는데, 그 이유는 이러한 세사가 5중량%이상으로 너무 많거나 또는 2중량%이하로 너무 적은 경우에는 수분이나 공기로 채워져야할 배지 공극이 감소되어 함수율과 기공율이 저하되어 결국 배수성과 통기성이 불량해지는 결과를 초래하여 식물의 뿌리생장이 원활하지 못하게될 수 있기때문이다. 또한, 이러한 세사사 0.002mm이하로 너무 가는 경우에도 통기성이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 상기 코코넛 화이버는 2mm이상으로 비교적 큰 입경을 갖는 코코넛 화이버 입자비율이 6중량%이하로 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 2mm이상의 큰 입경을 갖는 코코넛 화이버는 함수율과 기공율이 저하되어 2mm이상으로 큰 입경을 갖는 화이버는 포함되지않는 것이 바람직하나, 대부분의 코코넛 화이버는 이러한 입경을 갖는 화이버를 포함하고 있어 최대 6중량%까지 포함된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 코코넛 화이버는 2-4mm으로 비교적 큰 입경을 갖는 코코넛 화이버 입자비율이 0-6중량%이하로 포함된 것을 사용한다. 또한, 상기 코코넛 화이버는 입경 0.25-2.00mm의 입자비율이 대부분을 차지하고 이보다 작거나 큰 입경을 갖는 입자는 포함하지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게 상기 코코넛 화이버는 입경 0.25-2.00mm의 입자비율이 90-92중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 특정 코코넛화이버를 사용하여 상기 코코넛화이버 1리터당 분말상의 석회고토비료 4-5g을 혼합하여 본 발명의 양액재배용 배지를 제조한다. 코코넛 화이버는 산도가 pH 5.2-5.5이며 전기전도도가 0.6-0.7(dS/m)로 낮기때문에, 그대로 사용하기에는 배지로서 부적합하다. 또한, 코코넛화이버만으로는 식물 생육에 필요한 성분이 부족하므로 이를 보충하기위해 배지토양에 필수적으로 함유되어야 할 석회와 고토의 농도를 적정화하기위해 석회고토비료를 분말화한 것을 혼합한다. 만일, 코코넛화이버 1리터당 분말상의 석회고토비료가 4g이하로 혼합되는 경우, 배지의 pH가 너무 낮아지거나 배지의 전기전도도(EC)가 1미만으로 감소되어 배지로 적합하지 않으며 또한 코코넛화이버 1리터당 분말상의 석회고토비료가 5g이상으로 혼합되는 경우, 배지의 pH가 너무 높아지거나 배지의 전기전도도가 1이상으로 증가하여 상승시켜 종자발아 및 유묘생장에 장애를 일으킬 수 있어 배지로 적합하지 않다.
나아가, 이와 같이 제조된 배지는 취급 및 운반에 용이하게 하기위하여 압축성형될 수 있으며, 압축된 배지는 사용하기전에 물을 공급함으로써 다시 원상태의 부피로 팽윤될 수 있다. 압축방법은 일반적인 어떠한 압축성형법이 사용될 수 있으며 바람직하게 화분의 크기에 따라 적정한 크기로 압축된다. 압축비는 1/8~1/10의 범위로 하는 것이 바람직하다. 만일 이러한 범위를 벗어나는 경우 즉, 압축비가 1/8이하인 경우 압축된 배지가 부서지기 쉬우며 1/10이상으로 압축되는 경우 팽윤시 팽윤속도가 너무 느린 문제가 있다.
또한, 작물이 영양결핍없이 잘 생육하도록 본 발명의 양액재배용 배지에Ca(NO3)2ㆍ4H2O 10-15mmole/l, KH2PO41-1.5mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O 1.5-2.5mmole/l를 포함하는 양액을 공급하는 것이 바람직하다.
코코넛화이버와 석회고토비료만으로는 식물이 성장하는데 필요한 성분들이 부족하므로, 이에 식물 생육에 필수적인 13가지 원소들을 함유한 상기와 같이 조성된 양액을 공급할 필요가 있다.
코코넛 화이버 자체만으로는 Ca, Mg 및 N등이 적정수준보다 낮으며 대신에 K, Na등의 양이온 농도가 적정치를 휠씬 상회하므로 이러한 화학적 특성을 조절하지 않으면, 배지원료소서 적합하지 않다. 따라서 배지내에 함유되어야할 비료원소의 적정농도와 원소간의 이온균형을 맞추기위해 배지에 Ca(NO3)2ㆍ4H2O 10-15mmole/l, KH2PO41-1.5mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O 1.5-2.5mmole/l로 공급할 필요가 있다. 만일, 이러한 범위외로 상기 성분들을 공급하는 경우에는 식물 생육에 필수적인 주요원소(N, P, K, Ca, Mg 및 S)가 배지내에 결핍되거나 초과하여 바람직하지않다. 상기 성분외에 기타 미량원소가 또한 포함될 수 있다. 예를들어, 호글랜드(Hoagland) 또는 PTG양액에서와 같은 미량원소가 포함될 수 있다. 일 구체화로 본 발명의 양액재배용 배지는 하기 표 1과 같은 성분들이 포함된다.
| 비료 성분 | 농도(mmole/l) |
| Ca(NO3)2ㆍ4H2O | 12.0 |
| KH2PO4 | 1.3 |
| MgSO4ㆍ7H2O | 2.0 |
| 기타 미량원소 | 호글랜드 양액기준 |
이와 같이 조성된 양액은 본 발명의 배지 제조시 함께 포함될 수 있으며, 또한, 식물재배시 상기 양액을 본 발명의 배지에 주기적으로 공급함으로써 양액재배할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예
실시예 1
양액재배용 배지(상토)에 적합한 물리적인 특성, 용적수분함량(Pv) 및 공기충진공극율(Ea)을 제공하기위한 코코넛 화이버의 적정 입자비율을 조사하였다.
입경이 0.25mm이하인 입자가 각각 2.0%, 3.8% 및 5.6%로 분포하는 코코넛 화이버의 용적수분함량 및 공기충진공극율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 코코넛 화이버의 공극율, 용적수분함량 및 공기충진공극율은 다음과 같은 방법으로 구하였다. 배지의 총공극율(total porosity-E), 용적수분함량(volumetric moisture content-Pv), 공기충진공극율(air-filled porosity-Ea)은 다음과 같은 식에 의하여 계산하였다.
총공극율(E) = [1-(ρb/ ρr)]×100
ρb = 코코넛 화이버의 가비중(g/c.c)
ρr = 코코넛 화이버의 진비중(particle density) ρr = 1.6g/c.c
용적수분함량 (Pv) = (Wg-Wc)/Vb ×100
Wg = 코코넛 화이버가 용기용수량을 유지할 때의 중량
Wc = 코코넛 화이버의 건물중
Vb = 코코넛 화이버의 용적
공기충진공극율(Ea) = E - Pv
| 0.25mm이하 입경분포(%) | 용적수분함량(Pv,%) | 공기충진공극율(Ea,%) |
| 2.0 | 84.0 | 11.5 |
| 3.8 | 83.2 | 10.8 |
| 5.6 | 80.0 | 6.8 |
일반적으로, 용기재배용 배지에 적합한 용적수분함량(Pv)은 80%이상이며, 공기충진공극율(Ea)는 10%이상인데, 상기 표 2로부터 알 수 있듯이 0.25mm이하의 입경을 갖는 입자가 5%이상인 코코넛 화이버의 경우 공기충진공극율이 6.8%로 저조하여 기공성이 떨어지는 문제가 있었다. 또한 2.0mm이상의 입경을 갖는 입자가 5중량%이상인 경우에는 용적수분함량이 80%이하로 감소하고 공기충진공극율이 지나치게 증가하여 적합하지 않았다.
실시예 2
코코넛 화이버 0.25mm이하의 입자가 5%이하인 코코넛 화이버 1리터에 분말상의 석회고토비료를 0-5g으로 혼합하고 24시간후에 pH 및 전기전도도(EC)를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 석회고토비료(g/l) | pH | 전기전도도(dS/m) |
| 0 | 5.2 | 0.7 |
| 3 | 5.7 | 0.8 |
| 4 | 5.8 | 1.0 |
| 5 | 6.0 | 1.2 |
*참고 - 배지의 pH 적정치: pH 5.8-6.3, 배지의 전기전도도 적정치: 1.0-1.2dS/m
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 코코넛 화이버 1l에 석회고토비료 4-5g으로 혼합한 경우, pH가 배지의 적정 pH인 5.8 및 6.0이 되었으며, 이때 전기전도도는 1.0 및 1.2dS/m로 적합하였으나, 4g미만으로 혼합한 경우에는 pH와 전기전도도가 모두 적정치를 벗어났다.
실시예 3
일반적으로 코코넛 화이버내에 함유된 주요원소(N, P, K, Ca, Mg, S)의 함유농도를 분석하였으며, 이러한 코코넛 화이버에 본 발명의 양액 조성물(Ca(NO3)2ㆍ4H2O ?mmole/l, KH2PO4?mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O ?mmole/l)을 공급하여 결국, 배지에 N 336ppm, P 40ppm, K 51ppm, Ca 480ppm, Mg 50ppm 및 S 64ppm이 공급되도록 하였다. 특히, 적정배지보다 코코넛 화이버에 상대적으로 적게 함유되어있는 N 및 Ca는 각각 N 336ppm과 Ca 480ppm으로 증가시켰으며, 반면에 적정배지보다 코코넛 화이버에 상대적으로 다량 함유되어있는 K는 51ppm으로 소량공급하였다. 이러한 공급을 배지내 주요원소의 적정농도와 함께 하기 표 4에 요약하였다.
| 주요원소 | 일반적으로 코코넛 화이버에 포함된 주요원소의 함유농도 | 추가 공급농도 | 최종 농도 | 적정농도 |
| N | 1.3 | 336 | 337.3 | 120-450 |
| P | 37.4 | 40 | 77.4 | 50-230 |
| K | 340 | 51 | 391 | 220-460 |
| Ca | 12.5 | 480 | 492.5 | 120-640 |
| Mg | 5.0 | 50 | 55 | 0-70 |
| S | 27.3 | 64 | 91.3 | 70-350 |
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 코코넛 화이버 자체에는 양액재배에 요구되는 주요원소가 일부 적게 함유되어있으나, 본 발명에 따른 양액 조성물을 공급한 결과 양액배지로서의 적정농도를 유지함을 알 수 있다.
실시예 4
코코넛 화이버 1리터당 분말상의 석회고토비료 4g을 혼합한 다음, 이를 원형성형틀을 이용하여 1/4-1/12의 다양한 비율로 압축성형하여 압축 디스크를 제조하였으며 이에 필요한 압력을 측정하였다.
압축실험결과, 1/8에서 1/10사이로 압축성형시 점결제를 사용하지않아도 충분히 단단한 압축 디스크를 제조할 수 있었으며, 1/8압축에 필요한 압력은 32-35kg/㎠이었으며, 1/10압축에 필요한 압력은 45kg/㎠이었다. 또한, 1/8이하로 압축된 압축 디스크는 쉽게 부서지는 경향을 보였다.
이와 같이, 압축된 압축 디스크를 다시 화분(또는 플라스틱 백)에 넣고 물을 공급하여 용기에 충진시킨 결과, 1/10이상으로 압축된 압축 디스크는 수분흡수 및팽윤속도가 너무 느린 문제를 나타내었다.
상기 압축실험을 통해 본 발명의 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지는 부피를 크게 감소시킴으로써 운반이 용이하며 이에 따라 운송비도 절약할 수 있으며, 이를 다시 용기에 넣고 물을 공급함으로써 원상태로 간단히 팽윤시킬 수 있어 사용이 간편함을 알 수 있다.
본 발명에 의해 코코넛 화이버를 이용하여 보수력과 통기성이 우수하고 환경친화적이며 운반 및 취급이 간편한 양액재배용 배지를 제조할 수 있다.
Claims (7)
- 가비중 0.08-0.1g/cc 및 입경 0.002-0.25mm의 입자비율 2-5중량%를 갖는 코코넛 화이버 1리터당, 분말상의 석회고토비료 4-5g를 혼합함을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 나아가 상기 코코넛 화이버는 입경 2mm이상인 화이버 입자비율이 최대 6중량%이하임을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 나아가 상기 코코넛 화이버는 입경 0.25-2.00mm의 입자비율이 90-92중량%임을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 나아가 상기 배지는 1/8-1/10의 부피비로 압축성형됨을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 나아가 상기 배지에 Ca(NO3)2ㆍ4H2O 10-15mmole/l, KH2PO41-1.5mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O 1.5-2.5mmole/l을 공급함을 특징으로 하는 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지 제조방법.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 의한 방법으로 제조된 코코넛화이버를 이용한 양액재배용 배지.
- 가비중 0.08-0.1g/cc 및 입경 0.002-0.25mm의 입자비율 2-5중량%를 갖는 코코넛 화이버 1리터당, 분말상의 석회고토비료 4-5g가 혼합된 배지에 Ca(NO3)2ㆍ4H2O 10-15mmole/l, KH2PO41-1.5mmole/l 및 MgSO4ㆍ7H2O 1.5-2.5mmole/l을 포함하는 양액을 공급하여 식물을 재배함을 특징으로 하는 코코넛 화이버를 이용한 양액재배방법.
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