KR101789595B1 - 식물성장촉진제 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식물성장촉진제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토탄추출물 및 해초 발효물을 혼합함으로써 토지개량 효과가 우수하고, 발아, 발근, 식물성장 촉진 및 식물면역 강화로 조기 수확, 출하 사이클 단축, 수확량 증가의 효과가 있는 환경친화적이고 인체친화적인 식물성장촉진제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

식물성장촉진제 및 이의 제조방법 {Plant growth promoting agent and manufacturing method thereof}

본 발명은 토지개량, 식물성장촉진, 식물면역강화 효과가 우수한 식물성장촉진제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

식물은 다양한 외부 스트레스에 항상 노출되어 있으며, 식물 스트레스는 병해충 등 다른 생물체에 의해 일어나는 생물학적 스트레스와 열, 가뭄, 염분 등 물리학적 또는 화학적 환경의 변화에 의해 일어나는 비생물학적 스트레스로 구분할 수 있다. 이러한 스트레스는 토양으로부터 양분을 제거하거나 필요한 물질을 흡수하는 식물 뿌리의 능력을 상실하게 하며, 이로 인해 식물은 충분한 비타민, 아미노산, 호르몬 등을 생산하지 못하게 된다. 이처럼 식물 스트레스는 식물의 성장 및 발달, 생산성에 영향을 주며, 이를 극복하기 위한 방안으로 식물의 생장에 필요한 요소들을 보충해 줌으로써 식물의 스트레스 회복에 도움을 주는 식물성장촉진제가 주목받고 있다.

식물성장촉진제는 식물의 성장 및 대사에 도움을 주는 물질로서, 토양 미생물의 먹이가 되어 양분의 흡수율을 증가시키며, 엽록소의 효율 및 생산, 항산화작용, 대사작용, 토양의 수분 보유 능력 등을 증가시켜 식물의 새로운 성장, 뿌리의 발육, 세포의 확장 등을 촉진하는 기능을 한다. 현재 사용되는 일반적인 제품들의 주요 성분으로는 식물호르몬, 부식산(humic acid), 해초 추출물 등이 있으며, 그 중 옥신(auxin), 사이토키닌(cytokinin), 지베렐린(gibberellin) 등을 포함하는 식물호르몬은 줄기신장, 뿌리발근, 조직분화 등 다양한 세포와 조직의 기능을 조절하여 식물의 내부 구조에 영향을 준다. 부식산은 생화학적 특성에 기인하여 광합성, 호흡, 이온흡수와 같은 대사과정에 영향을 줌으로써 엽록소 함량을 증가시켜 잎의 색을 선명하게 하고, 식물의 자연적인 방어 능력을 증가시키며, 뿌리의 발달을 촉진시킨다. 한편, 해초는 다량 및 미량 영양분, 미량 원소, 알긴산, 비타민, 식물호르몬, 항생물질 등을 함유하며, 토양 미생물을 조장하고 토양의 수분 보유 능력을 향상시키며, 식물체 내에서 양분의 흡수, 광합성, 엽록소 생성을 증가시킨다.

그러나 현재 시판되고 있는 식물성장촉진제는 다양한 화학물질로 구성되어 있으며, 그 효과가 명확하지 않은 문제점이 대두되고 있어, 천연성분을 이용하여 안전성을 가지며 우수한 효과를 갖는 식물성장촉진제의 개발이 요구되고 있다.

한편, 토탄(peat)은 생물의 유체가 불완전 분해된 물질이 퇴적된 것으로, 생성시기에 따라 성분의 차이가 있으며 천연 유기질이다. 토탄은 흡습, 흡수, 흡취성이 좋아서 토지개량제, 미생물활동촉진제 등의 농업 용도와 탈취제, 방부제 등의 의약용, 가정 및 공업용 연료, 비료, 사료제조원료로 쓰일 수 있으며, 특히 식물 생육 활성제의 성분으로서 사용되기에 적합하다. 또한 토탄은 식물에게 필요한 다양한 양분을 포함하고 있으며, 약산성으로 항균성을 가져 박테리아 등의 미생물 번식 억제에도 좋은 효과를 갖는다.

해조류는 육상에서 얻을 수 있는 유기재료에 비해서 다양한 무기성분뿐만 아니라 식물생장 호르몬의 일종인 사이토키닌(cytokinin)이 함유되어 있어 식물생장촉진제나 비료로서의 효과를 얻을 수 있으며, 아미노산, 알긴산, 아니톨, 베타인류 및 미량 영양소 등을 함유하고 있다. 또한 해조류가 갖는 화학적 특성에 의한 통기성 증진 효과로 인해 재배작물의 환경이 개선됨으로써 생산성 및 품질 향상을 기대할 수 있다.

이에 본 발명에서는 토탄추출물 및 해초 발효물을 혼합하여 토지개량 및 식물성장촉진 효과가 있는 식물성장촉진제를 개발하였다.

JP 2006-176435 A KR 10-1540792 B1

따라서 본 발명의 목적은 토탄추출물 및 해초 발효물을 혼합함으로써 토지개량, 발아 및 발근촉진, 식물성장촉진, 식물면역강화 효과가 있는 환경 및 인체친화적인 식물성장촉진제 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,

(a) 해초를 세척한 후 건조하는 단계; (b) 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis)와 유당을 혼합하는 단계; (c) 상기 락토코커스 락티스와 유당의 혼합물, 상기 건조된 해초, 당밀 및 물을 교반기에 넣어 혼합시킨 후 발효시켜 해초 발효물을 수득하는 단계; (d) 토탄추출물 및 상기 해초 발효물을 혼합하는 단계;를 포함하는 식물성장촉진제의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 해초는 감태, 천초 및 파래로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 (d) 단계에서 상기 토탄추출물 및 상기 해초 발효물은 1:1 내지 1:10의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 (c) 단계에서 상기 락토코커스 락티스와 유당의 혼합물, 해초, 당밀 및 물은 0.5:20:10:69.5의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 (b) 단계에서 상기 락토코커스 락티스의 농도는 1.0×10⁸ cfu/g이며, 상기 락토코커스 락티스 및 상기 유당은 1:99의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 (c) 단계에서 상기 해초 발효물의 pH는 4 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 (c) 단계에서 발효는 상온에서 15 내지 20일 동안 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 해초는 감태, 천초 및 파래를 혼합하는 것일 수 있으며, 이의 혼합 비율은 중량비 1:1:1 내지 1:1:2인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1:1:2로 하는 것이다.

다른 측면에서, 본 발명은 토탄추출물 및 락토코커스 락티스에 의해 발효된 해초 발효물을 포함하는 식물성장촉진제용 조성물을 제공한다. 상기 해초 발효물은 감태, 천초 및 파래가 혼합된 발효물로서, 감태, 천초 및 파래가 중량비 1:1:2로 혼합되어 발효된 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 토탄추출물과 상기 해초 발효물은 중량비 1:1 내지 1:10으로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 1:1 내지 1:7, 보다 바람직하게는 1:5로 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 식물성장촉진제는 토탄추출물 및 해초 발효물의 혼합물로서, 유기물 발효 분해 작용을 촉진하고 토양균을 증가시킴으로써 비료의 흡수를 돕고 부드러운 양질의 토양을 만드는 등 토지개량 효과가 우수하며, 생육 발아 및 발근, 식물성장을 촉진하고 식물면역을 강화시켜 잎이나 과일의 색깔이 선명해지고 과실의 당도가 증가하는 효과가 있다. 또한 천연 성분의 사용으로 연쇄 농업 장해를 경감시키며, 조기 수확으로 출하 사이클을 단축시킴으로써 수확량이 증가하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 히아신스 수경재배에 사용한 것과 미사용한 것을 비교한 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 식물성장촉진제를 사용하여 재배한 마와 미사용하여 재배한 마를 수확하여 비교한 결과를 나타낸다(아래 그림이 미사용 재배 마를 나타냄).
도 3은 본 발명의 식물성장촉진제를 사용하여 재배한 밀과 미사용하여 재배한 밀을 수확하여 비교한 결과를 나타낸다.

이하, 본 발명에 따른 식물성장촉진제 및 이의 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.

본 발명에 의한 식물성장촉진제의 제조방법은 (a) 해초를 세척한 후 건조하는 단계; (b) 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis)와 유당을 혼합하는 단계; (c) 상기 락토코커스 락티스와 유당의 혼합물, 상기 건조된 해초, 당밀 및 물을 교반기에 넣어 혼합시킨 후 발효시켜 해초 발효물을 수득하는 단계; (d) 토탄추출물 및 상기 해초 발효물을 혼합하는 단계;를 포함한다.

상기 해초는 감태, 천초 및 파래로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 감태, 천초 및 파래를 혼합하는 것일 수 있으며, 이의 혼합 비율은 중량비 1:1:1인 것이 바람직하다. 상기 해초는 토양의 수분 보유 능력을 향상시키고 단립구조를 형성하게 함으로써 토양 세균의 활성 촉진 및 토양 안정화에 효과가 있고, 식물호르몬이 풍부하여 줄기신장, 뿌리발근, 조직분화 촉진에 우수한 효과를 나타내기 때문에 본 발명에 따른 식물성장촉진제에 토지개량 및 식물성장촉진 효과를 부여하는 역할을 한다.

상기 감태(Ecklonia cava)는 제주도 일대 및 남해안에 분포하는 갈조류 다시마과 해초로, 알긴산(23%), 만니톨(25%), 단백질(13%), 회분(22%)을 구성 성분으로 한다. 또한 감태는 후코이단, 플로로탄닌 성분을 함유하고 있으며, 이 성분들은 항산화, 항암, 항염, 노화억제, 고혈압억제 효과 등에 우수한 것으로 알려져 있다.

상기 천초(Gelidium amansii)는 다년생 홍조류로서, 우뭇가사리라고도 하며, 단백질(4.2%), 지방(0.2%), 탄수화물(18.5%), 섬유질(3%), 무기질(3.8%)을 구성 성분으로 하며, 칼슘과 비타민 A가 매우 풍부하다.

상기 파래(Enteromorpha)는 단백질과 당질을 많이 함유하고 있으며, 칼슘이 풍부해서 뼈나 치아의 건강에 좋을 뿐 아니라 응혈작용, 근육 수축작용에 이르기까지 그 효능이 다양하다. 또한 철분이 많아 피로회복에 좋으며, 엽록소가 많아 신진대사를 돕고 니코틴을 해독시키는 효능이 있다.

상기 (d) 단계에서 토탄추출물 및 해초 발효물은 1:1 내지 1:10의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 토탄추출물은 약 3,000만년 지난 해저 퇴적물로서 질소, 탄소, 수소, 산소, 황을 포함하는 것일 수 있으며, 식물 성장에 필요한 영양분을 함유하고 있어 영양분이 고갈된 토양을 개선하고 식물에 부족한 성분을 공급함으로써 우수한 발효촉진, 생육촉진 효과를 나타내기 때문에 본 발명에 따른 식물성장촉진제에 토지개량 및 식물성장촉진 효과를 부여하는 역할을 한다. 상기 해초 발효물은 상기 해초를 유산균인 상기 락토코커스 락티스로 발효시킨 발효물로서, 유기물분해를 촉진하고 토양의 미생물성을 개선함으로써 토지를 개량하고 식물성장을 촉진하는 역할을 한다.

상기 (c) 단계에서 락토코커스 락티스 혼합물, 해초, 당밀 및 물은 0.5:20:10:69.5의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 혼합비가 상기한 범위를 벗어나는 경우, 발효 속도가 느려지거나 발효가 충분히 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 효과가 미미해지는 문제점이 있을 수 있다.

상기 (b) 단계에서 락토코커스 락티스의 농도는 1.0×10⁸ cfu/g이며, 락토코커스 락티스 및 유당은 1:99의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 락토코커스 락티스의 농도가 1.0×10⁸ cfu/g 미만일 경우 농도가 낮아 처리 효과가 좋지 않으며, 1.0×10⁸ cfu/g를 초과할 경우 고농도로 인해 배양액의 산소 농도를 증가시켜야 하는 등 제조 비용이 증가하게 되어 바람직하지 않다. 또한 상기 유당은 상기 락토코커스 락티스의 증식을 위한 당분 공급원의 역할을 하며, 상기 락토코커스 락티스 및 유당의 혼합비율이 상기 범위를 벗어나게 되면 상기 락토코커스 락티스의 증식 효과가 미미해질 수 있다.

상기 (c) 단계에서 해초 발효물의 pH는 4 이하인 것이 바람직하다. pH는 균의 증식 및 대사반응, 발효물의 생성속도에 많은 영향을 미치며, pH가 상기 범위를 벗어날 경우 상기 락토코커스 락티스의 생육에 바람직하지 않은 환경이 되어 발효가 제대로 일어나지 않을 수 있다.

상기 (c) 단계에서 발효는 상온에서 15 내지 20일 동안 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 25℃ 내지 35℃에서 15 내지 20일 동안 하는 것일 수 있다. 상기 발효 온도 및 시간을 벗어나게 되면 발효의 효율성이 저하되거나 원료가 부패되는 현상이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한 상기 발효는 정제를 포함할 수 있으며, 상기 정제는 상기 해초 발효물을 여과하는 단계로, 여과장치를 이용하여 상기 해초 발효물에 함유되어 있는 고형분을 제거하는 단계이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1: 식물성장촉진제 제조

감태, 천초 및 파래를 각각 물로 세척하여 이물질을 제거한 후, 상온에서 건조하였다. 농도가 1.0×10⁸ cfu/g인 락토코커스 락티스 및 유당을 1:99의 중량비로 혼합한 후 건조하였다. 건조된 감태, 천초 및 파래를 중량비 1:1:1로 혼합한 해초 20 중량부, 락토코커스 락티스 혼합물 0.5 중량부, 당밀 10 중량부 및 물 69.5 중량부를 교반기에 넣어 혼합한 후, pH가 4 이하가 될 때까지 상온에서 20일 동안 발효시킨 뒤 정제하여 해초 발효물을 제조하였다.

토탄추출물 5 중량부, 상기 제조된 해초 발효물 25 중량부 및 물 70 중량부를 혼합하여 식물성장촉진제를 제조하였다. 상기 토탄 추출물은 해저 600m 정도에서 채취한 부식토(식물이 퇴적 분해되어 최종적으로 토양이 된 것)인 해저 퇴적물에서 추출한 것을 사용하였다.

시험예 1: 식물 생육 시험

본 발명의 식물성장촉진제의 식물성장촉진 효과를 확인하기 위해 마, 피망, 국화, 시금치, 오이, 수박, 양파, 벼, 방울토마토 및 히아신스를 시험작물로 선정하여 생육 시험을 실시하였다. 상기 실시예 1을 통해 제조된 식물성장촉진제를 물에 500배, 1000배, 2000배 희석하여 사용하였으며, 식물성장촉진제를 무처리한 대조군과 비교하였다.

1) 마

상기 실시예 1의 500배 희석액을 마에 1회 살포하였다. 그 결과, 대조군은 크기 22 cm, 무게 364 g인 반면, 500배 희석액이 살포된 마는 크기 36 cm, 무게 1692 g으로 성장하였다.

2) 피망

상기 실시예 1의 1000배 희석액을 피망에 월 1-3회 살포하였다. 그 결과, 수확량이 10 t/300평에서 14.5 t/300평으로 증가하였다.

3) 국화

상기 실시예 1의 1000배 희석액을 정식 시 토양에 살포하고, 국화의 성장기에 1000배 희석액을 2회 살포하였다. 그 결과, 줄기가 굵고 견고해짐을 확인하였다.

4) 시금치

상기 실시예 1의 1000배 희석액을 시금치에 1회 살포하였다. 그 결과, 잎의 수가 많아지고 두께가 두꺼워졌으며, 당도가 증가하고 무게가 177.7% 증가하였다. 무처리한 대조군은 시금치 16개의 무게가 302 g인 반면, 1000배 희석액을 살포한 시금치는 9개의 무게가 302 g이었으며, 크로마토그래피를 이용하여 질산성 질소를 분석한 결과, 질산성 질소의 함량이 3000 ppm/kg에서 260 ppm/kg으로 10/1 정도로 감소하였다. 하기 표 1은 1000배 희석액이 살포된 시금치와 무처리한 대조군을 비교하여 나타낸 것이다. 하기 표 1에서 보는 바와 같이, 당도, 항산화력, 비타민 C가 증가하고 질산이온의 양은 감소한 것을 확인하였다.

	당도 (%)	항산화력 (TE mg/100g)	비타민C (mg/100g)	질산이온 (mg/L)	맛 (1~5)
1000배 희석액	11.1	199.7	106.1	215.5	4
대조군	6.5	59.1	61.3	4180	3

5) 오이

상기 실시예 1의 1000배 희석액을 오이에 2주마다 1회 살포하였다. 그 결과, 3개월간 매일 2~3개의 오이를 수확하였으며, 수확량이 증가하였다. 또한 비타민 C의 함량이 증가하고 질소이온의 양이 감소한 것을 확인하였으며, 이를 하기 표 2에 나타내었다.

	당도 (%)	항산화력 (TE mg/100g)	비타민C (mg/100g)	질산이온 (mg/L)	맛 (1~5)
1000배 희석액	3.5	<1.9	8.8	4.5	5
대조군	3.5	<1.9	7.6	449.6	3

6) 수박

상기 실시예 1의 1000배 희석액을 정식 시 토양에 살포하고, 수박의 성장기에 1000배 희석액을 잎에 2회 살포하였다. 그 결과, 1차 수확 종료 후 지상의 줄기가 시들었음에도 불구하고 뿌리에서 잎이 다시 자라났으며, 1차 수확 시 하나의 줄기에서 10개의 수박을 수확하는 우수한 효과를 확인하였다.

7) 양파

상기 실시예 1의 500배 희석액에 양파 종자를 1 내지 2시간 침지시킨 후, 양파의 성장 시 1000배 희석액을 살포하였다. 그 결과, 양파의 크기가 증가하고 수확량이 5-6 t/300평에서 8-9 t/300평으로 증가하였다.

8) 벼

상기 실시예 1의 1000배 희석액에 벼의 종자를 24시간 동안 침지시킨 후 파종한 뒤, 육묘 시 토양에 1000배 희석액을 2회 살포하고, 모내기 후 이삭의 잎에 1회 살포하였다. 그 결과, 수확량이 420 kg/300평에서 480 kg/300평으로, 이삭당 낱알의 수는 90-110알에서 140-150알로 증가하였으며, 낱알 1000알의 무게는 28.1 g에서 30.8 g으로 약 10% 증가하였다. 또한 식물성장촉진제의 사용 후, 잎의 색이 짙어지고 줄기가 견고해 졌으며, 병충해가 줄고, 이삭의 크기 및 성장 속도가 증가하였다.

9) 방울토마토

상기 실시예 1의 2000배 희석액을 방울토마토에 2회 살포하였다. 그 결과, 수확량이 10.3 t/300평에서 14.18 t/300평으로 증가하였다. 하기 표 3은 1000배 희석액이 살포된 방울토마토와 무처리한 대조군의 월별 수확량을 수량으로 나타낸 것이다.

	10월	11월	12월	1월	2월	3월	4월	5월	6월	합계
1000배 희석액	1501	8324	7130	8132	7184	7035	9537	11285	6528	66656
대조군	1083	5649	7927	6903	7984	6240	4031	8660	-	48477

10) 히아신스

상기 실시예 1의 500배, 1000배, 2000배 희석액을 히아신스 수경재배 시 살포하였다. 재배 개시 2개월 후, 뿌리의 개수가 많아지고 뿌리가 굵어졌으며, 색이 선명해짐을 확인하였다. 또한 20% 이상 개화되어 개화가 촉진됨을 알 수 있었으며, 1000배 및 2000배 희석액을 살포한 히아신스가 500배 희석액을 살포한 히아신스보다 우수한 효과를 보였다.

상기 시험예 1의 결과로부터 본 발명의 식물성장촉진제가 작물의 색을 짙게 하며, 성장 속도 및 생육을 촉진하고, 병충해를 경감하며, 수확량을 증가시킴을 확인하였다. 또한 본 발명의 식물성장촉진제는 식물의 종류 및 성장 상태에 따라 희석되는 비율을 조절하여 사용할 수 있다.

Claims (12)

1. (a) 감태, 천초 및 파래를 중량비 1:1:1로 혼합한 해초를 세척한 후 건조하는 단계;
   (b) 락토코커스 락티스(Lactococcus lactis)와 유당을 혼합하는데 있어서,
   상기 락토코커스 락티스의 농도는 1.0×10⁸cfu/g이며, 상기 락토코커스 락티스 및 상기 유당은 1:99의 중량비로 혼합하는 단계;
   (c) 상기 락토코커스 락티스와 유당의 혼합물, 상기 건조된 해초, 당밀 및 물을 0.5 : 20 : 10 : 69.5의 중량비로 혼합하여 교반기에 넣어 혼합시킨 후 상온에서 15 내지 20일 동안 발효시켜 pH가 4 이하인 해초 발효물을 수득하는 단계;
   (d) 토탄추출물 및 상기 해초 발효물을 1:1 내지 1:10의 중량비로 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성장촉진제의 제조방법
   
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5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 토탄추출물 및 락토코커스 락티스에 의해 발효된 해초 발효물을 포함하는 식물성장촉진제용 조성물에 있어서,
   상기 토탄추출물과 상기 해초 발효물은 중량비 1:1 내지 1:10로 혼합되고,
   상기 해초 발효물은 감태, 천초 및 파래가 중량비 1:1:1로 혼합된 해초를 상기 락토코커스 락티스의 농도 1.0×10⁸cfu/g로 하여 상기 락토코커스 락티스 및 유당을 1:99의 중량비로 혼합하고,
   상기 락토코커스 락티스와 유당의 혼합물, 상기 락토코커스 락티스와 유당의 혼합물, 해초, 당밀 및 물을 0.5 : 20 : 10 : 69.5의 중량비로 혼합 후 상온에서 15 내지 20일 동안 발효시켜 pH가 4 이하인 것;을 특징으로 하는 식물성장촉진제용 조성물
   
   
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