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문제 정의
- 본 연구는 기존의 토양재배법에 습윤기능을 하는 지오휴무스를 첨가하고 더 나아가 지오휴무스에 유용미생물세포를 고정화하여 식물의 생육 및 생장을 비교해 보았다. 지오휴무스에 유용미생물을 고정화한 쪽 식물의 생육이 더 빠르고 생장도 더 큰 것으로 보아 일정부분 식물의 생육에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 식물은 제한된 범위에서 일정량의 영양분과 수분을 공급 받으며 생육되므로, 영양성분과 수분은 물론 토양의 건강상태까지 종합적으로 관리가 되어야 한다. 본 연구는 지오휴무스에 유용미생물을 첨가하여 식물의 생장 차이에 대한 가능성 및 경향을 확인해 본 실험이다. 그 결과 지오휴무스에 유용미생물을 고정화하여 재배하는 방법은, 환경이 급격하게 변화는 도시환경 속 옥상정원을 활성화하고, 도시농업의 가능성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 도시농업을 확산 및 촉진시키고 넓게는 전통적인 농업분야에서도 적용이 가능한 친환경적인 유기농업방법의 한 방향을 제시하고자 한다. 식물의 생장 효율성을 높일 수 있으며, 증가하고 있는 토양습윤제에 대한 수요에 대응하여 외국에서는 사용이 검증되었으나, 이를 확인하는 실험을 실시하였다.
제안 방법
- 1. 각 토양습윤제의 습윤력과 유용미생물에서 각 미생물의 종류를 분석하였다. 토양습윤제는 비교적 빠르게 수분을 흡수하였고, 유용미생물을 분석한 결과 충분한 양의 유산균이 함유되어 있었다.
- 로즈마리와 국화는 모종을 심었을 때 각각 1L씩 일차 관수한 후, 3주 동안 관수 하지 않았다. 7일 간격으로 재료식물의 생육을 비교하였다.
- Bacteria의 확인을 위해 MRS 한천배지에 각각 희석된(원액, 10배, 100배) 유용미생물용액 80µl을 접종하고, spreading 하고 36.5°C에서 24시간 인큐베이터(동아과학, DA-IN-250)에서 배양하였다.
- 5°C에서 24시간 인큐베이터(동아과학, DA-IN-250)에서 배양하였다. Fungi의 배양 및 확인은 PDA배지를 이용하여 MRS 한천배지와 같은 방법으로 배양하였다. Azotobacter sp.
- 로즈마리, 국화의 관수에 따른 생육을 비교하였다. 배양토는 혼합토(15kg), 토양습윤제(토양 15kg + 지오휴무스 100g), 고정화한 토양습윤제(토양 15 kg + 고정화된 지오휴무스 100g) 등 방울토마토와 같게 만들었다.
- 미니그린 하우스를 Figure 1과 같이, 실험실이 위치한 건물 옥상에 설치하고, 화분(Figure 2)을 준비하였다. 미리 준비된 플라스틱 화분에 혼합 토(15kg)와 토양습윤제(토양 15kg + 지오휴무스 100g), 혼합 토와 미생물을 고정화한 토양습윤제(토양 15kg + 고정화된 EM 500ml) 지오휴무스 100g를 채우고, 방울토마토 묘를 심은 후 관수하면서 실험을 진행하였다.
- 방울토마토는 3일에 1회 오후 3시경 1L씩 관수하였고, 7일 마다 성장속도를 비교하기 위해 높이(60cm 자로 측정), 가지 수와 과일 수와 건강상태를 관찰하였다. 미니그린하우스는 스틸과 PVC재질의 혼합하여 만들어졌으며, 높이 190cm, 가로 폭 122cm, 세로 폭 186cm의 크기로, 전체 무게는 8.
- 본 연구에서는 도시농업을 확산 및 촉진시키고 넓게는 전통적인 농업분야에서도 적용이 가능한 친환경적인 유기농업방법의 한 방향을 제시하고자 한다. 식물의 생장 효율성을 높일 수 있으며, 증가하고 있는 토양습윤제에 대한 수요에 대응하여 외국에서는 사용이 검증되었으나, 이를 확인하는 실험을 실시하였다. 환경에 미치는 영향이 검증된 유용미생물과 토양습윤제를 연계하여 식물의 생육에 미치는 영향을 확인하였다.
- 몬티젤-F와 지코는 Bentonite를 주원료로 생산된 제품이며, 물분자와 미네랄성분의 흡착력이 높다(Suedchemie사, Clariant사). 실험 방법으로는 각각의 토양습윤제를 이용하여 1g 씩 정량하여 100ml 삼각플라스크에 넣고 증류수 100ml를 넣어 채운 후 4시간과 48시간 경과 후, 수분흡수 후 유지정도를 살펴보았다. 본 실험은 2014년 3월, 보완 실험은 2015년 7월 20일에서 24일 사이에 수행되었다.
- 유용미생물 배양액의 미생물의 종류와 균체 농도를 확인하였다. 유용미생물은 구매된 원액을 사용하였으며 미생물을 확인하기 위해 실험하기 전 viable cell counting을 하여 세포 농도와 미생물 세포수를 확인하였다.
- 유용미생물 배양액의 미생물의 종류와 균체 농도를 확인하였다. 유용미생물은 구매된 원액을 사용하였으며 미생물을 확인하기 위해 실험하기 전 viable cell counting을 하여 세포 농도와 미생물 세포수를 확인하였다. EM은 원액, 10배, 100배 등으로 희석하여 사용하였다.
- 토양에서 습도를 유지하기 위한 목적의 폴리머로 이미 유럽 지역에서 사용되고 있는 토양습윤제들을 선택하여 수분흡수량을 비교하였다. 지오휴무스는 Geohumus사 제품으로, hydrogel성분에 화산재와 점토성분의 미네랄을 혼합하여 생산한 제품으로 수분흡수력이 40 배 이상 되며(Geohumus GmbH), 입자크기별 흡수용량을 비교하기 위하여 평균 약 2.
- 식물의 생장 효율성을 높일 수 있으며, 증가하고 있는 토양습윤제에 대한 수요에 대응하여 외국에서는 사용이 검증되었으나, 이를 확인하는 실험을 실시하였다. 환경에 미치는 영향이 검증된 유용미생물과 토양습윤제를 연계하여 식물의 생육에 미치는 영향을 확인하였다.
대상 데이터
- 상등액을 따라 버리고 고정화된 지오휴무스를 모아 실험에 사용하였다. 미니그린 하우스를 Figure 1과 같이, 실험실이 위치한 건물 옥상에 설치하고, 화분(Figure 2)을 준비하였다. 미리 준비된 플라스틱 화분에 혼합 토(15kg)와 토양습윤제(토양 15kg + 지오휴무스 100g), 혼합 토와 미생물을 고정화한 토양습윤제(토양 15kg + 고정화된 EM 500ml) 지오휴무스 100g를 채우고, 방울토마토 묘를 심은 후 관수하면서 실험을 진행하였다.
- 방울토마토는 3일에 1회 오후 3시경 1L씩 관수하였고, 7일 마다 성장속도를 비교하기 위해 높이(60cm 자로 측정), 가지 수와 과일 수와 건강상태를 관찰하였다. 미니그린하우스는 스틸과 PVC재질의 혼합하여 만들어졌으며, 높이 190cm, 가로 폭 122cm, 세로 폭 186cm의 크기로, 전체 무게는 8.8kg이다.
- 미니그린하우스는 인터넷에서 구매하여 실험실 건물의 옥상에 설치하였고, 역시 시중에서 구입한 플라스틱 화분(63cm×23cm×17cm) 2개에 각각 3개의 식물을 심고, 같은 실험을 진행하였다.
- 식물을 재배하는 토양으로는 혼합토(화분월드, 10kg)를 구매하여 사용하였다. 방울토마토의 모종은 필 마켓에서 2013년 9월 17일, 국화와 로즈마리는 시중 꽃집에서 같은 날 각각 구매하여 실험에 적용하였다. 미니그린하우스는 인터넷에서 구매하여 실험실 건물의 옥상에 설치하였고, 역시 시중에서 구입한 플라스틱 화분(63cm×23cm×17cm) 2개에 각각 3개의 식물을 심고, 같은 실험을 진행하였다.
- 본 실험에서 토양습윤제로 사용된 지오휴무스는 2013년 생산된 제품(독일 지오휴무스사 제품)을 두가지 크기를 사용하였고, 미생물은 농업 및 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있는 유용미생물액(좋은EM 이엠존)을 사용하였다. 식물을 재배하는 토양으로는 혼합토(화분월드, 10kg)를 구매하여 사용하였다.
- 실험 방법으로는 각각의 토양습윤제를 이용하여 1g 씩 정량하여 100ml 삼각플라스크에 넣고 증류수 100ml를 넣어 채운 후 4시간과 48시간 경과 후, 수분흡수 후 유지정도를 살펴보았다. 본 실험은 2014년 3월, 보완 실험은 2015년 7월 20일에서 24일 사이에 수행되었다.
- 본 연구에서는 도시녹화의 일환으로 옥상정원의 확산 및 활성화에 필요한 수분 및 식물생육 조건 최적화에 대한 연구를 시중에서 쉽게 구매가 가능한 제품들 지오휴무스, 지코, 몬티젤과 EM을 대상으로 실시하였다.
- 5m3 (B)의 두 가지 제품을 사용하였다. 비교대상 습윤제로 몬티젤-F(Suedchemie사 제품), 지코(Clariant사 제품) 등을 구매하여 사용하였다. 몬티젤-F와 지코는 Bentonite를 주원료로 생산된 제품이며, 물분자와 미네랄성분의 흡착력이 높다(Suedchemie사, Clariant사).
- 수분 흡수 실험결과, 크기가 적은 담체가 더 많은 수분을 흡수하였고, 같은 용량에 대하여 표면적이 넓어 더 많은 미생물세포가 흡착되므로, 지오휴무스A를 선택하여 앞으로의 실험에 사용하였다.
- 본 실험에서 토양습윤제로 사용된 지오휴무스는 2013년 생산된 제품(독일 지오휴무스사 제품)을 두가지 크기를 사용하였고, 미생물은 농업 및 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있는 유용미생물액(좋은EM 이엠존)을 사용하였다. 식물을 재배하는 토양으로는 혼합토(화분월드, 10kg)를 구매하여 사용하였다. 방울토마토의 모종은 필 마켓에서 2013년 9월 17일, 국화와 로즈마리는 시중 꽃집에서 같은 날 각각 구매하여 실험에 적용하였다.
- 지오휴무스는 Geohumus사 제품으로, hydrogel성분에 화산재와 점토성분의 미네랄을 혼합하여 생산한 제품으로 수분흡수력이 40 배 이상 되며(Geohumus GmbH), 입자크기별 흡수용량을 비교하기 위하여 평균 약 2.1×2.1×2.1mm3 (A), 4.5×4.5×4.5m3 (B)의 두 가지 제품을 사용하였다.
성능/효과
- 2. 실험소재로 사용한 방울토마토의 생육정도는 생장과정에서 가지의 수, 열매의 수를 비교하였고, 유용미생물과 지오휴무스를 혼합한 토양에서 생육정도가 가장 우세하였다.
- 3. 조경식물로는 국화와 로즈마리를 실험대상으로 사용하였고, 이 경우에는 관수를 하지 않은 상태에서 토양습윤제와 유용미생물을 첨가한 경우 더 오랫동안 싱싱함을 유지할 수 있었다.
- 본 연구는 지오휴무스에 유용미생물을 첨가하여 식물의 생장 차이에 대한 가능성 및 경향을 확인해 본 실험이다. 그 결과 지오휴무스에 유용미생물을 고정화하여 재배하는 방법은, 환경이 급격하게 변화는 도시환경 속 옥상정원을 활성화하고, 도시농업의 가능성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서는 몇 가지 토양습윤제와 유용미생물을 혼합하여 토양에 첨가하였을 때 식물의 생장 차이를 측정하여, 유용미생물의 혼합을 통해 토질개량제의 효과를 증진시킬 수 있음을 확인하였고, 이는 도시의 옥상농업에서 효율을 높일 수 있는 한 방법으로 제안될 수 있다. 다만 향후 연구에서는 유용미생물의 조성이 토양의 상태에 미치는 영향 등이 다루어져야하고, 식물의 종류에 따라 나타나는 생육정도 등은 다양한 측정 실험을 통해 통계적으로 처리되어 보다 자세한 결과들이 필요할 것으로 사료된다.
- 이 결과를 바탕으로 유용미생물세포들이 고정화된 지오휴무스는 고정화하지 않은 것과, 지오휴무스만으로 혼합된 두 가지의 배양토보다 방울토마토의 생장에 도움이 있는 것이 분명하다고 사료된다. 열매의 경우 뚜렷한 개수의 차이는 확인하지 못 하였으나 미생물이 고정화된 지오휴무스를 첨가한 것의 방울토마토가 더 많이 열릴 것이라는 경향성을 확인하였다. 모종 21일째의 결과 비교를 Figure 7에 정리하였다.
- 유용미생물 배양액의 생균수를 측정하였으며, 1ml에 bacteria 약 3.0×103 개체, fungi 1.0×102 개체, azotobacter 1.0×103 개체의 농도로 혼합되어 있음을 확인하였다(Table 2).
- 이 결과를 바탕으로 유용미생물세포들이 고정화된 지오휴무스는 고정화하지 않은 것과, 지오휴무스만으로 혼합된 두 가지의 배양토보다 방울토마토의 생장에 도움이 있는 것이 분명하다고 사료된다. 열매의 경우 뚜렷한 개수의 차이는 확인하지 못 하였으나 미생물이 고정화된 지오휴무스를 첨가한 것의 방울토마토가 더 많이 열릴 것이라는 경향성을 확인하였다.
- 본 연구는 기존의 토양재배법에 습윤기능을 하는 지오휴무스를 첨가하고 더 나아가 지오휴무스에 유용미생물세포를 고정화하여 식물의 생육 및 생장을 비교해 보았다. 지오휴무스에 유용미생물을 고정화한 쪽 식물의 생육이 더 빠르고 생장도 더 큰 것으로 보아 일정부분 식물의 생육에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 식물은 제한된 범위에서 일정량의 영양분과 수분을 공급 받으며 생육되므로, 영양성분과 수분은 물론 토양의 건강상태까지 종합적으로 관리가 되어야 한다.
- 각 토양습윤제의 습윤력과 유용미생물에서 각 미생물의 종류를 분석하였다. 토양습윤제는 비교적 빠르게 수분을 흡수하였고, 유용미생물을 분석한 결과 충분한 양의 유산균이 함유되어 있었다. 일반적으로 토양에 유기물질이 풍부하게 되면 토양미생물의 생육이 촉진된다.
후속연구
- 본 연구에서는 몇 가지 토양습윤제와 유용미생물을 혼합하여 토양에 첨가하였을 때 식물의 생장 차이를 측정하여, 유용미생물의 혼합을 통해 토질개량제의 효과를 증진시킬 수 있음을 확인하였고, 이는 도시의 옥상농업에서 효율을 높일 수 있는 한 방법으로 제안될 수 있다. 다만 향후 연구에서는 유용미생물의 조성이 토양의 상태에 미치는 영향 등이 다루어져야하고, 식물의 종류에 따라 나타나는 생육정도 등은 다양한 측정 실험을 통해 통계적으로 처리되어 보다 자세한 결과들이 필요할 것으로 사료된다.
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