[논문]버섯수확후배지의 퇴비화에 따른 물리 화학적 변화 및 식물 생육 효과

송지민; 김자윤; 강대선; 유정연; 강희완

doi:10.14480/jm.2020.18.3.268

초록
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표고(Lentinula edodes), 노루궁뎅이(Hericium erinaceus), 느타리(Pleurotus ostreatus)의 버섯수확후배지(spent mushroom substrate, SMS)를 퇴비화에 활용하였다. 퇴비화 온도변화는 50℃ 이상에서 7일에서 10일 동안 지속되어 30일에 부숙이 완료되었다. 퇴비화 된 LeCSMS, HeCSMS는 130%, 80% 무종자에 대한 종자 발아지수를 보여 부숙 도에 대한 종자 발아지수를 충족하였다. 퇴비화에 따른 물리 화학적 변화를 조사 한 바 pH 범위가 4-5에서 6-7로 증가 되었고 EC는 1-1.4 dS/m로 소폭 감소되었으며 유기질 함량은 LeCSMS에서 36.9%로 SMS에 비하여 60% 이상 가장 큰 폭으로 감소 되었다. LeCSMS를 기준으로 N (1.2%), P(2.3%), K(0.77%)함량이 조사되었으며 중금속은 모든 CSMS에서 기준치 이하였으며 Ca, Mg는 30%에서 60%이상 증가하였다. C/N비는 LeCSMS, HeCSMS에서 15% 낮았으나 PoSMS에서 32%로 높게 나타났다. LeCSMS 처리에 따른 고추 유묘 생육효과는 시판 유기퇴비 처리구 등 대조 구에 비하여 초장이 60%이상 높게 성장했으며 옆폭, 옆장, 옆수에서 다른 대조 구에 비하여 모두 우수한 생육 효과를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to assess the feasibility of composting spent mushroom substrate (SMS) materials of Lentinula edodes (Le), Hericium erinaceus (He), and Pleurotus ostreatus (Po). The different SMSs were composted for 7 to 10 days at high temperatures over 50℃; the composting procedure was com...

This study aimed to assess the feasibility of composting spent mushroom substrate (SMS) materials of Lentinula edodes (Le), Hericium erinaceus (He), and Pleurotus ostreatus (Po). The different SMSs were composted for 7 to 10 days at high temperatures over 50℃; the composting procedure was completed in 30 days. A maturity test was conducted using the radish seed germination index and CoMMe-100. The composted SMS (CSMS) from Le and He showed gemination indices of 130% and 81%, respectively, that satisfied the criteria of maturity standard (gemination index over 70%) and the CoMMe-100 analysis. The physicochemical changes of CSMSs included an increase in the pH range from 4-5 to 6-7, slight reduction in the EC to 1-1.4 dS/m, and an organic content of 36.9% in LeCSMS. In LeCSMS, the contents of N, P, and K were 1.2%, 2.3%, and 0.77%, respectively, and heavy metals were detected below the standard value in all CSMSs; the Ca and Mg contents in the CSMSs were increased from 30% to 60% when compared to those in the SMSs. The C/N ratio (from 26-33) in LeSMS and HeSMS decreased to 15.3-15.9 in CSMSs. The growth effect of LeCSMS treatment on pepper seedlings was 60% higher than that in the control groups, one of which was treated with commercial organic compost; the former showed a superior growth effect on the leaf width, leaf length, and leaf number compared to other control groups. In conclusion, LeCSMS and HeCSMS could be utilized as compost resources capable of efficient soil amendment and plant growth promotion.

Keyword

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Temperature profile on composting spent mushroom substrates
표 Table 1. Germination Index of composted spent mushroom substrate
표 Table 2. Physicochemical changes on composting of spent mushroom substrates
그림 Fig. 2. Growth effect of pepper seedlings on composted spent mushroom substrate of Lentinula edodes (Le-CSMS). Control (Peatmoss 65:Pearlite 35), CC(Commercial compost, N company).
표 Table 3. Growth promotion of pepper plants treated with composted spent mushroom substrate substrate (CSMS).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 표고, 노루궁뎅이, 느타리버섯 버섯 수확 후 배지(SMS)를 활용하여 부숙에 의한 퇴비화를 수행하였으며 퇴비화된 SMS의 물리 화학적 변화와 식물생육효과를 구명하여 보고 하고자 한다.

제안 방법

버섯 수확 후 배지(SMS) 퇴비화 시험을 위하여 버섯농가에서 수거한 표고SMS, 노루궁뎅이 SMS, 느타리 SMS를 사용하였다. SMS는 약 1톤을 판넬로 제작한 트레이(넓이 2m× 길이 2m× 높이 1 m)에 투입하고 자동 온도 센서(Yokogawa, Japan)를 3곳에 설치하여 SMS부숙 과정에서 나타나는 온도변화를 시간별로 자동 기록하였다.
퇴비화된 버섯수확후배지 시료(CSMS)는 국립농산물품질관리원 유기농업자재 시험기관으로 지정된 에이티 분석 센터에 의뢰하여 분석하였다. 총질소 함량(Kjeldahl method; Bremner, 1965), 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+(1 N NH4-acetate pH 7.
CSMS의 식물성장효과를 조사하기 위하여 고추종자를 plug tray에 상토(피트모스 65:펄라이트 35, v/v)를 투입하고 고추종자를 파종 후 3주 동안 유묘로 성장시켰다. CSMS 조성물은 CSMS 20: 상토 80 v/v비율로 혼합하여 Pot(직경 10 cm)투입 하였으며 고추 유묘를 이식하여 4주간 생육 후 초장, 엽장, 엽폭, 엽수를 측정하여 고추유묘 생육효과를 조사하였다.
CSMS의 식물성장효과를 조사하기 위하여 고추종자를 plug tray에 상토(피트모스 65:펄라이트 35, v/v)를 투입하고 고추종자를 파종 후 3주 동안 유묘로 성장시켰다. CSMS 조성물은 CSMS 20: 상토 80 v/v비율로 혼합하여 Pot(직경 10 cm)투입 하였으며 고추 유묘를 이식하여 4주간 생육 후 초장, 엽장, 엽폭, 엽수를 측정하여 고추유묘 생육효과를 조사하였다. 대조 구로서는 상토(Control), 시판 원예상토 (Commercial Soil Bed, CSB)를 사용하였으며 시판되는 퇴비 (Commecial compost, N 사)는 CSMS의 혼합 비율과 동등하게 상토와 혼합하여 사용하였다.
표고, 노루궁뎅이, 느타리 SMS의 퇴비화를 고온 발열과정 후 온도 하강이 지속적으로 유지 되어 부숙과정이 끝난 시점을 30일로 하여 부숙도를 조사 하였다. 부숙도는 CoMMe-100방법으로 하였으며 모든 SMS에서 부숙도 80% 이상으로 비료공정규격을 충족 하였다.
표고, 노루궁뎅이, 느타리 SMS와 부숙화 퇴비 LeCSMS, HeCSMS, PoCSMS 간의 물리 화학적 변화를 조사하였다(Table 2). 주요 조사항목은 pH, EC, 중금속, NPK와 Mg 및 Ca 함량으로 하였다.

이론/모형

퇴비 부숙도 평가는비료의 품질검사방법 및 시료 채취 기준에 명시되어 있는 부숙도 측정법(콤백법)과 종자발아 시험을 적용하였다. 부숙한 SMS퇴비의 수분을 50%내외로 조절한 후 24-48시간 방치 후 반응용 용기에 투입하고 퇴비 부숙도 Kit (Kit A, Kit B)를 뚜껑에 고정시켜 닫고 상온에서 30분간 반응시켰다.
LeCSMS, HeCSMS, PoCSMS의 종자발아율검정은 Kim 등 (2016)에 의하여 보고한 방법에 준하여 실시하였다. 각각의 CSMS시료 10 g에 증류수 50 ml을 가하여 80℃에서 2시간 열수 추출된 용액을 3 M paper에 여과하여 불순물을 제거한 추출용액 10 ml를 2매의 여과지가 깔린 90 mm petri dish에 첨가하고 무종자(Raphanus sativus L.
퇴비화된 버섯수확후배지 시료(CSMS)는 국립농산물품질관리원 유기농업자재 시험기관으로 지정된 에이티 분석 센터에 의뢰하여 분석하였다. 총질소 함량(Kjeldahl method; Bremner, 1965), 치환성 양이온 K+, Ca2+, Mg2+(1 N NH4-acetate pH 7.0, AAS, atomic absorption spectroscopy), 유효인산의 함량은 Lancaster 법(을 이용하여 분석하였다. 중금속 농도는 nitric–hydrochloric acid 처리 후 ICP(Inductively coupled plasma spectrometer)로 측정하였다.
pH와 전기전도도(EC)는 시료와 증류수를 각각 1 : 10(w/v)으로 혼합하여 1시간 교반 후 측정하였다. 유기물 측정은 회화법(Ben-Dor and Banin, 1989)을 이용하였으며 600℃에서 약 2시간 가열한 후 수분의 양을 제한 양으로 계산하였다.
표고, 노루궁뎅이, 느타리 SMS의 퇴비화를 고온 발열과정 후 온도 하강이 지속적으로 유지 되어 부숙과정이 끝난 시점을 30일로 하여 부숙도를 조사 하였다. 부숙도는 CoMMe-100방법으로 하였으며 모든 SMS에서 부숙도 80% 이상으로 비료공정규격을 충족 하였다. 부숙도 검정을 위하여 무 종자 발아지수를 조사한 결과 Table 1과 같다.

성능/효과

본 연구에서 사용된 표고, 노루궁뎅이, 느타리 SMS는 선행 기초조사에서 다른 버섯류의 SMS보다 NPK함량과 식물 유효 성분이 비교적 우수하여 선발하였다. Fig.
부숙도 검정을 위하여 무 종자 발아지수를 조사한 결과 Table 1과 같다. LeCSMS는 131%, HeCSMS는 80.3%의 발아지수를 보여, 비료 공정규격의 부숙도 발아지수 70% 이상을 충족하였다. 반면에 PoCSMS는 69%의 낮은 발아지수로 종 자발아에 장해가 되어 퇴비화에 따른 물리 화학적 변화가 종자 발아에 영향을 끼친 것으로 사료 된다.
LeCSMS와 HeCSMS의 C/N비는 15로 Kim (2016)등의 퇴비 시료와 유사한 결과를 얻었다. LeCSMS, HeCSMS, PoCSMS의 중금속(As,Cd, Hg, Pb, Cr, Cu, Ni, Zn)함량을 조사한 결과 대부분 검출되지 않았 으며 시료에 따라 몇 종류의 중금속이 검출 되었지만 기준치 이하로 문제가 없는 것으로 나타났다(Table 2). 그 밖에 Ca과 Mg함량은 SMS시료 보다 LeCSMS, HeCSMS, PoCSMS시료에서 60% 이상 증가 되었다.
Table 3은 CSMS처리에 따른 고추 유묘의 성장효과를 조사한 것으로 표고 LeCSMS 노루궁뎅이 HeCSMS와 느타리 PoCSMS를 비롯한 다른 처리구에 비하여 초장, 옆장, 엽폭, 잎 수에서 모두 우수한 생육효과를 보였다. 표고 LeCSMS처리 구는 초장이 41 cm로 노루궁뎅이 HeCSMS 처리 구 24 cm와 PoCSMS처리 구 8.2 cm보다 월등히 높은 식물성장률을 보였으며 특히 시판용 퇴비 처리구(CC, N사)와 시판용 상토 처리 구보다 고추 유묘 생육에 우수 효과를 보였다. Fig.
결론적으로 본 연구에서 퇴비화 한 표고 LeCSMS와 HeCSMS는 NPK성분의 증가 등 물리 화학적으로 퇴비에 적합하게 변환되어 식물생육에 매우 우수한 효과를 보여 유용한 퇴비자원으로 활용 가능한 것으로 전망된다. 향후 표고 SMS를 중심으로 국내 주요 버섯인 팽이, 큰느타리, 느타리 SMS와의 혼합처리와 부숙 화 보완을 통하여 체계적인 SMS퇴비 생산에 유용한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

본 연구에서는 시판되는 유기퇴비의 농약 성분을 조사 한 결과 Cypermethrin, Piperonyl butoxide 등의 살충제가 기준치 이상 검출되었으나 본 연구의 CSMS에서는 농약성분이 검출 되지 않았다(Data not shown). 따라서 CSMS 퇴비는 친환경 농자재로 활용 가능하며 악취 없는 퇴비로 도시 배란다 농업에 유용하게 활용 가능할 것으로 전망된다.
2는 표고 LeCSMS에 식물 생장촉진 유도 물질이 존재 할 가능성을 시사한다. 반면에 PoCSMS처리 구는 고추 유묘생육 지표를 나타내는 초장, 옆폭, 옆장, 옆 수에서 다른 처리구에 비하여 현저하게 생육억제 효과를 보여 부숙 방법에 보완이 필요할 것으로 사료 되었다. 한편, 표고 SMS와 노루궁뎅이 SMS직접적으로 사용할 경우 잎이 떨어지고 잎이 누렇게 되는 생리장해가 동반되어 종국에는 생육장해로 이어져 퇴비로서 적절치 못한 것으로 확인 되었다(Data not shown).
결론적으로 본 연구에서 퇴비화 한 표고 LeCSMS와 HeCSMS는 NPK성분의 증가 등 물리 화학적으로 퇴비에 적합하게 변환되어 식물생육에 매우 우수한 효과를 보여 유용한 퇴비자원으로 활용 가능한 것으로 전망된다. 향후 표고 SMS를 중심으로 국내 주요 버섯인 팽이, 큰느타리, 느타리 SMS와의 혼합처리와 부숙 화 보완을 통하여 체계적인 SMS퇴비 생산에 유용한 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농산버섯이 연간 약 16만 톤이나 생산될 수 있게 된 배경은?	국내 버섯 생산량 중 농산버섯은 팽이, 큰느타리, 느타리버섯이 88%이상을 차지 하며 자동화 규모화에 힘입어 대량생산체계가 정립되어 약 16만톤/년이 생산되고 있다. 임산 버섯의 대표적인 표고버섯(Lentinula edodes)의 생산량은 31,000톤/년 내외가 되며 원목재배 에서 톱밥 봉지 재배로 급속히 전환되고 있는 것이 특징이라 볼 수 있다.
	임산 버섯의 대표적인 버섯은?	국내 버섯 생산량 중 농산버섯은 팽이, 큰느타리, 느타리버섯이 88%이상을 차지 하며 자동화 규모화에 힘입어 대량생산체계가 정립되어 약 16만톤/년이 생산되고 있다. 임산 버섯의 대표적인 표고버섯(Lentinula edodes)의 생산량은 31,000톤/년 내외가 되며 원목재배 에서 톱밥 봉지 재배로 급속히 전환되고 있는 것이 특징이라 볼 수 있다. 버섯 생산량이 증가함에 따라 부산물로 버섯수확후배지(spent mushroom substrate, SMS)도 동시에 증가 되고 있으며 대략 100 만톤 이상이 방출되고 있다.
	버섯수확후배지는 어떻게 활용되고 있는가	버섯 생산량이 증가함에 따라 부산물로 버섯수확후배지(spent mushroom substrate, SMS)도 동시에 증가 되고 있으며 대략 100 만톤 이상이 방출되고 있다. 느타리, 송이, 팽이, 양송이, 표고 등의 SMS는 퇴비로 직접 살포하거나 가축의 사료 첨가제, 토양개량제 및 bioremidation으로 활용되고 있으며 SMS 추출물을 이용하여 식물병원균 방제에 유용하게 활용 된 바 있다(Kang, 2019).

참고문헌 (16)

Ben-Dor E, Banin A. 1989. Determination of organic matter content in arid-zone soils using a simple "loss-on-ignition" method. Commun Soil Sci Plant Anal 20: 75-1695.

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Brady NC. 1990. The nature and properties of soils. Macmillan, New York, USA.
Bremner JM. 1965. Total nitrogen. In C. A. Black (ed.) Methods of Soil Analysis. American Society of Agronomy, Wisconsin, USA.
Gonzalez-Marcos A, et al. 2014. Composting of spent mushroom substrate and winery Sludge. Comp Sci Ultiliz 23: 58-65.
Jonathan SG, Lawal MM, Oyetunji OJ. 2011. Effect of spent mushroom compost of Pleurotus pulmonarius on growth performance of four Nigerian vegetables. Mycobiology 39: 164-169.

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Kang HW. 2019. Industrial utilization of spent mushroom substrate. J Mushrooms 17: 85-92.
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Paula FS, et al. 2017. Stabilisation of spent mushroom substrate for application as a plant growth-promoting organic amendment. J Environ Manage 196: 476-486.

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Suess A, Curtis J. 2006. Report: value-added strategies for spent mushroom substrate in BC. British Columbia Mushroom Industry, Columbia, UK. pp. 101.
Uzun I. 2004. Use of spent mushroom compost in sustainable fruit production. J Fruit Ornam Plant Res 12: 157-165.
Zhang L, Sun X. 2014. Changes in physical, chemical, and microbiological properties during the two-stage co-composting of green waste with spent mushroom compost and biochar. Bioresour Technol 171: 274-284.

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