친환경농업자료 - 인산화학비료에 대해서

 

▣ 인산과잉, 토양 효율성 떨어뜨려

 

인산은 모든 생물체에서 유전체를 구성하는 핵산의 주요 성분이며, 또한 생물체 내의 에너지 대사에서 생체에너지의 기본인 ATP의 구성성분으로 이용되는 등 가장 필수적인 원소 중의 하나이다. 특히 식물에서는 질소, 칼륨과 함께 비료 3원소중의 하나로 알려져 있다.

토양중의 인산은 음전하 임에도 불구하고 토양에 강하게 흡착·고정되는 특성을 가지고 있다. 즉, 인산성분은 토양 중에서 쉽게 용탈이나 유실되지 않는 반면 식물에 이용되고 남은 성분은 빠른 시간 내에 산성토양에서는 철이나 알루미늄과 결합하고 알칼리성 토양에서는 칼슘과 결합해서 불용성 형태로 고정되어 토양에 축적된다.

 

그 결과 토양 중 인산이 과다하면 인산에 의해 철분이 불용화되어 철분흡수가 감소되고 철분의 이동 및 활성이 억제되어 어린 잎에서 철분 결핍 증상이 종종 발생한다. 또한 토양에 흡착된 인산의 난용화에 의해 인산의 유효도가 저하되어 토양 내 집적된 총 인산의 농도는 높더라도 실제로 작물에 이용될 수 있는 유효인산의 농도는 낮아서 작물의 수량은 감소하는 현상을 보이게 된다.

과잉 투여된 인산비료성분의 집적은 토양 중 염류 농도를 증가시켜 토양 관리를 어렵게 할뿐 아니라 자원의 낭비와 환경오염의 문제를 가중시키고 있다. 따라서 토양환경에서 인산시비효율을 높이고 토양의 유실에 따른 지표수의 부영양화나 지하수의 오염을 경감시킬 수 있는 환경친화형 영농체계의 구축은 우리 농업이 직면한 중요한 과제 중 하나가 된다.

 

▣ 인산가용화능 균주 PS-113추출, 배양

 

우수한 토양 미생물을 선발하기 위하여 경상남북도 일대의 인산축적지 토양과 제주도 일대의 화산회토 토양에서 인산가용화능이 우수한 1,000여종의 세균과 200여종의 사상균을 분리하였다. 이 중에서 인산 가용화균이 가장 우수한 페니실리움 균주를 선발하여 PS-113균주로 명명하였다.

인광석 분해능이 최대가 되는 최적 배양온도와 초기 pH는 연구결과 각각 30ph와 7.5ph였다. 인광석 첨가배지에 질소원이 질산태일 때 일반 배지에 비해 120%까지 유리인산 생성이 증가하였다. 이 균주의 포자를 대량생산하기 위하여 보리, 옥수수, 밀, 쌀, 쌀겨, 퇴비와 같은 값싼 고체배지를 이용하여 각 배지에 대한 배양시간별 포자생성능을 조사하였다. 그 결과 퇴비를 포함하는 모든 고체배지에서 배양 20일 경에 1g당 109개 이상의 높은 포자가 생성되었다.

또한 비타민, 포도당, 당밀, 황토, 제올라이트, 세라믹 등 각종 첨가제에 의한 포자형성 촉진 효과를 조사한 결과, 비타민을 첨가한 경우 포자생성이 가장 우수하였으며 무첨가구에 비해 4배 이상 포자를 많이 형성하는 것으로 확인되었다.

 

▣ 쌀겨배지에서 가장 우수한 균체 성장

 

이 균주의 액체 대량배양을 위해서 쌀겨, 쌀겨추출물, 밀기울, 당밀 등의 값싼 배지를 이용하여 배지를 제조한 후 최적 배양 조건을 확립하였다. 그 결과 쌀겨배지에서 가장 우수한 균체 성장을 보였으며, 이것은 사상균 배지로 잘 알려진 감자배지보다 더 좋은 결과였다.

또한 인산가용화균 PS-113을 포자만을 포함하는 액상 제재, 고체 배양 후 분생포자와 배지를 포함하는 분말상의 제재등으로 제조하여 이들 생물 비료의 유통기간 중 생활력 유지를 위한 다양한 증량제와 첨가제의 혼용처리를 시도하였다.

 

▣ 인산가용화균 접종 옥수수, 무게 5~8배

 

또한 인산가용화균의 생물 비료로서의 효과를 검정하기 위하여 폿트에서 인산의 요구도가 비교적 높은 옥수수재배 시험을 실시하였다. 그 결과 인산가용화균을 접종한 경우 옥수수의 키는 1.4배, 무게는 5.2배~8.1배, 뿌리길이는 1.1~1.2배가 각각 증가하였다.

 

▣ 어독성 전혀 없어…가장 이상적인 대체 비료

 

생물비료로 개발된 인산 가용화균 PS-113의 환경생태학적인 안정성 평가는 농업 환경에서 대단히 중요하다.

그러나 상기 균주는 국내의 토양환경에서 순수 분리하였으며, 대량 배양시에 배지로 농업 부산물을 재료로 이용하였기 때문에 환경에 피해를 입힐 가능성은 근본적으로 매우 낮은 것으로 생각된다.

미꾸라지와 일본 송사리를 이용한 어독성 시험 결과 인산 가용화균의 포자농도를 실제의 포장처리 농도보다 1,000배 이상 높은 농도로 처리했을 때도 96시간까지 100% 생존하였다. 따라서 인산가용화균은 어독성이 전혀 없는 것으로 판정되었다.

 

또한 본 균주의 작물 약해 시험으로는 배추, 콩, 녹두, 홍대, 옥수수 등의 작물에 대한 발아억제 시험을 수행하였다. 그 결과 인산가용화균 처리구는 모든 작물의 종자발아가 100% 정상적으로 일어났으며, 식물의 생육상태는 인산가용화균 처리구가 더 좋은 것으로 나타났다.

이상의 결과로부터 인산가용화균 페니실리움 PS-113을 활용한 미생물 비료는 시설 하우스 및 노지 재배 등에서 화학비료와 유기질 비료를 집중적으로 투여해온 토양에 인산질 화학비료를 대체할 수 있는 가장 이상적인 방법이 될 것이다.