초록 ▼

과수재배에 유용한 미생물을 선정하여 이들이 과수원에 비료로 사용될때 그 기능을 다할 수 있는 방법을 완성하였다. 미생물 선정 기준은 식물 뿌리 외부에 정착하여 토양에 있는 질소와 인산 분을 토양 고체로부터 용해시켜 식물에 무기 영양원을 제공하는 황소비단 무늬버섯 균사 일명 Suillus bovinus 균사와, 또한 낙엽과 같은 식물성 섬유소를 분해하며 다른 미생물들이 발생하는 것을 강력히 억제하는 것으로 입증된 Streptomyces griseoviridis등 기능성 미생물을 위주로 선정하였다. 본 연구에서 사용한 미생물들과 이들을

과수재배에 유용한 미생물을 선정하여 이들이 과수원에 비료로 사용될때 그 기능을 다할 수 있는 방법을 완성하였다. 미생물 선정 기준은 식물 뿌리 외부에 정착하여 토양에 있는 질소와 인산 분을 토양 고체로부터 용해시켜 식물에 무기 영양원을 제공하는 황소비단 무늬버섯 균사 일명 Suillus bovinus 균사와, 또한 낙엽과 같은 식물성 섬유소를 분해하며 다른 미생물들이 발생하는 것을 강력히 억제하는 것으로 입증된 Streptomyces griseoviridis등 기능성 미생물을 위주로 선정하였다. 본 연구에서 사용한 미생물들과 이들을 선정한 이유를 다음에 설명하였다.

가) 미생물 선정 배경
？ Pseudomonas sp. : pyrroloquinoline quinone이 존재하면 PVA(폴리비닐 알코올)나 분해하기 어려운 유기물을 분해하여 탄소 자원으로 이용한다.
？ Bacillus subtilis : 광합성 관련 유전자 protox를 가진 이것은 biosurfactant(미생물 계면활성제)를 생산하여 중금속 독작용을 억제하고, 알칼리성 프로테아제를 생산하여 토양속의 고분자 단백질을 작은 분자 아미노산으로 분해한다.
？ Trichoderma harzianum : 겨울철 채소작물 온실재배에서 살균제에 대헤 저항성이 큰 잿빛 곰팡이 병에 탁월한 효과를 보이고 있으며 마늘 독병. 탄저병. 잎 곰팡이 병. 벼 문고병 등에도 살균제 효과를 보인다. 또한 토양 속에서 유해세균이 번식하는 것을 억제한다.
？ Aspergillus oryzae var oryzae : 볏짚에서 발견된 이것은 대두나 콩과 식물에 기생하여 항산화 물질을 생산한다. tyrosinase(티로시나아제), protyrosinase, urease(우레아제), protease(프로테아제)등 효소를 분해한다.
？ Streptomyces griseoviridis : 항균 작용이 뛰어난 방선균으로서 대부분의 Bacillus와 유사하게 항생물질 생산에 의해 목적하는 병원균을 억제한다. 이 미생물은 초기에 보리밭에서 발견되었고, 김정우(1984) 외 2명에 의해 유기물분해를 촉진하고 항균물질을 생성한다고 증명되었으며 토양속의 유해세균의 번식을 억제한다.
？ Suillus bovinus(Suillus bovinus KCTC 6360) : 소나무나 침엽수 숲에 자라서 탄소 자원을 공급하는 버섯 균. Jan V.등에 의해 Suillus bovinus KCTC 6360은 너도밤나무 잎 쓰레기를 분해하여 질소와 인을 방출하고, 다른 균에 비하여 너도밤나무 잎 쓰레기의 높은 분해율을 가진다고 증명되었고 또한 포스파타아제(인산가수분해효소), 프로테아제(단백질 분해효소), 셀룰라아제(섬유소 분해 효소) 등의 효소도 생산되고 특히 포스파타아제 생산량이 제일 많다고 증명된 이 미생물을 섬유소, 단백질, 인산가수분해용 시험대상으로 선정하였다

위 6가지 미생물들이 혼합되어 배나무 밑거름으로 사용될 때 이들이 살아남아 제 역할을 다하려면 이들을 충분히 배양하여 활발한 상태로 과수원 토양 속에서 살수 있게 해야 한다.

선정된 미생물들은 인산공장 부산물인 인산으로 중화시킨 알루미늄 공장 부산물(일명 홍진, red mud)과 함께 과수원에 시비하면 미생물제재는 과수 생리활성을 촉진시켰다,.이 부산물은 미생물이 번식하는 영양원이 없으므로 가지치기에서 남은 배나무 가지를 분쇄한 것과 톱밥 그리고 미강유 폐기물과 함께 혼합되어 온도 20도에서 30도 사이인 상온에서 충분히 숙성시킨 후에 과수원에 밑거름으로 사용할 미생물 제재를 제조하였다.

나) 기능세라믹분말
한국 종합화학 부산물 홍진(red mud) 10g을 1L 증류수에 넣어 수소이온농도를 측정하면 pH가 10 근처로 나온다. 이 홍진은 그대로는 강한 알칼리성이므로 그대로 사용할 수 없다. 따라서 남해화학 요소 비료 부산물인 인산용액을 사용하여 pH가 6.5로 약 산성이 될 때까지 중화한 다음 증류수로 씻어 건조하였다. 이 건조물에 2산화망간 산화아연 그리고 산화마그네슘을 조성비를 달리하여 1,350℃에서 4시간 소성하면 검붉은 빛을 띤 덩어리가 생성되는데 이것을 볼밀 분쇄기로 분쇄하여 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 분말을 기능세라믹분말,functional ceramic powder,라 명명하였다. 이 세라믹은 소성할 때 넣는 산화망간 산화아연 그리고 산화 마그네슘함량에 따라 그 생리활성 기능이 차이가 난다. 그러나 그 생리활성 기능을 현지 과수원에서 확인하려면 오랜 기간이 걸리고 또한 그 현지 실험을 하더라도 계절에 따라 작물 재배시험을 해야하므로 본 연구에서는 계절을 비슷하게 재현할 수 있는 인공 재배시험장을 만들었다.

다) 영양톱밥
미생물제재를 현장에 직접 적용하려면 생산량을 늘려야한다. 많은 양을 고체배양 하기 위해 사용한 배지는, 과수원에서 가지치기에서 나온 가지를 분쇄한 것과 재재소의 폐 톱밥을 대략 1:1 용량비율로 혼합한 것에 무게비로 이 톱밥 100: 수분 60: 미강 20을 잘 섞어서 멸균기로 혼입한 후 60℃에서 5시간 고압증기멸균기(AUTO Clave, KMC 1221, Vision CO. LTD. Korea, 사진 1 참조)로 상압살균하고, 일부는 온도121℃에서 60분 고압스팀 살균하여 미생물 제재용 영양원 재료로 사용하였다. 이것을 영양톱밥이라 명명하였다.

라) 미생물제재 제형화
미생물제제는 위 영양톱밥 100그램에 기능세라믹분말을 0.5g을 넣고 60℃에서 3시간 상압 살균한 다음 여기에 활성이 왕성한 순수 미생물 Suillus bovinus와 Pseudomonas sp, Trichoderma harzianum, Streptomyces griseoviridis 배양액 각 50㎖를 동시에 넣어 혼합하고 25℃ 정도 실온에서 이 제재 20kg을 통기성 포대에 넣어 15일간 배양하였다. 이렇게 포대채로 배양한 포대는 그대로 과수원 밑거름 재료로 사용하였다.

마) 인공재배시험실 축조 및 운전
미생물제제를 개발하는 기간을 단축하기위한 설비로 인공재재시험실을 축조하였다. 이 시험실은 크기가 가로 세로 높이 각각 3.65, 2, 2.5m이고 입구는 이중으로 문을 만들어 열고 닫을 때의 열손실을 되도록 적게 하도록 하였다. 이 시험실은 1.5마력(CRAQ-0150, COPELAND, USA) 압축기와 증발기로 온도가 내려가게 하였고, 6kW(3kW×2) 가열 능력을 가진 SiC 발열체로 가열하였으며, 물 분무량이 시간당 400cc(H-656, LG, Korea)인 것을 가습기 두 대로 가습하였다. 냉각기와 가열기는 한 틀 속에 있고 이틀과 시험실 공간 사이에는 공기 순환용 팬이 있어서 온도나 습도 조절을 하도록 운전하면 팬이 돌아서 이 시험실내 공기가 강제로 대류 된다. 온도, 습도, 그리고 조도를 조절하는데 핵심이 되는 제어판은 실험실 외부에 설치하여 시험실에 들어가지 않고도 시험실 내부의 온습도와 밝기를 제어판을 조절하는 컴퓨터로 조정하였다.

바) 인공재배시험실내 속성 미생물제재 효과시험
산화망간 산화아연 그리고 산화 마그네슘함량에 따라 그 생리활성 기능이 차이가 나는 여러 가지 기능세라믹분말 원료 중에서 미생물 제재용으로 제일 좋은 것을 고르기 위해 이 인공재재시험실에서 오습도와 빛의 세기를 조절하면서 토마토와 고추 그리고 오이를 이 시험실에서 재배하고 그 결과를 감안하여 최적 기능세라믹분말 원료함량을 구하였다. 여기서 결정된 기능세라믹조성은 재배포트에 첨가되어 이 시험실에서 시험하였다. 이 시험에서 선정되었던 6개 미생물이 이들 과채류생장에 미치는 영향을 조사하고 그 결과를 기반으로 미생물제제에 참가할 미생물을 선발하여 결정하였다.

사) 미생물제재 현지과수원 적용시험 및 생육조사
위와 같이 결정되어 선발된 순수 미생물은 기본 미생물 Suillus bovinus에 첨가될 미생물로서
① pyrroloquinoline quinone이 존재하면 PVA(폴리 비닐 알코올)나 분해하기 어려운 유기물을 분해하여 탄소 자원으로 이용하는 Pseudomonas sp,
② 겨울철 채소작물의 온실재배에서 살균제에 대한 저항성 발생으로 심각한 문제가 되고 있는 잿빛 곰팡이 병에 탁월한 효과를 보이고 있는 Trichoderma harzianum
③항균 작용이 뛰어난 방선균으로서 대부분의 Bacillus와 유사하게 항생물질 생산하여 목적하는 병원균을 억제하는 Streptomyces griseoviridis들이었다.
따라서 Suillus bovinus를 비릇한 이들 3가지 배양액 각 50㎖를 영양톱밥 1000g에 기능세라믹 5g 혼합한 비료 기제에 첨가하여 현지과수원 2곳에 밑거름으로 사용하고 배나무 과중 초장 등 생육 상태와 병충해 발생 실태를 이 제재 없이 재재한 과수와 비교 분석하였다, 그 결과로부터 이 미생물 제재가 배나무 재배에 탁월한 효과를 나타낸다는 결론을 도출하였다.

Abstract ▼

II. Objectives and importance of the project
Microbial fertilizing is available everywhere on our nature but the utilization of the resource by plants is restricted. The pear tree needs nutrients from nature, beneath ground soil air and sunlight etc. The objectives of this work are to provide the

II. Objectives and importance of the project
Microbial fertilizing is available everywhere on our nature but the utilization of the resource by plants is restricted. The pear tree needs nutrients from nature, beneath ground soil air and sunlight etc. The objectives of this work are to provide the natural feeds to them the pear tree or plants in the farming field. In this work, the supplying the natural nutrients to the plants is from some microorganism. Some microbes aid the dissolution of the mineral materials. The material they can't absorb themselves some microbes can liquefy. Biological action underneath the soil is enormous but there are few microbes on the soil field, which act for the instructive metabolism to fruit tree. Nevertheless we can'tcall them the microbes where the tree wants when it wants the action. The present work searches the method to aid it. Searching the helper from the soil is so hard that this work assumes that the soil has its own helper if it's not enough.
The natural and friendly existence being searched is urgent because human being delivers too much artificial fertilizer that cause to catalyze the solidification of the soft ground soil. On top of it, man spreads unnecessary insecticides herbicides over the plants. The results of the over action of the man draw many malfunctioning in the soil mechanisms and the plant metabolism, particularly to the pear tree that we intend to manipulate.
The taste of the Korean pear is sweet delicious, aromatic when eating, soft and fibrous. For the preciousness the pear grows under over fertilized bactericides fungicides and herbicides. It is unavoidable to develop a clue to solve the pear tree's pain.

III. Work scope of the research being developed
The word 'Microbe involved culture' in the present work means the culture is kind of natural and environmentally friendly. The work scope of the present work is to develop the microbial fertilizer that can improve soil quality in culturing fruits trees especially the pear tree. To do this we selected few strains those can help in dissolving inorganic nitrous and phosphorous compound of the soil to fertilization use. The most important organism of them is Suillus bovinus -the mushroom mycelium. To work with the mycelium a deuteromycetes Trichoderma harzianum has to be added. Since Trichoderma species grow and proliferate best when there are abundant healthy roots, they have evolved numerous mechanisms for both attack of other fungi and for enhancing plant and root growth. The species possesses innate resistance to most agricultural chemicals, including fungicides, although individual strains differ in their resistance.
The other strains will be selected to help the action the main species Suillus bovinus does to plant. They are two fungi Streptomyces griseoviridis and Aspergillus oryzae, and two bacteria Pseudomonas spp. and Bacillus subtilis.
All of the above six kinds of strains shall be cultured together in a mixture of nutritional sawdust with functional ceramic powder. The functional ceramic powder must have a physiological activity to the plant.

IV. Results of the research with comments for practical application
The pear tree improved its root activity greatly by the aid of the microbial fertilizer developed in this work. The improve magnitude was 1.7 times of the untreated root. The best inclusion composition in this fertilizer enhanced the growth of tomato pepper and cucumber too. The preparation was easy to anyone do if we provide both the functional ceramic powder and the mixture of the strain

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 요약문 ...2
• SUMMARY ...14
• CONTENTS ...17
• 목차 ...19
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ...21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...23
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...25
• 제1절 미생물 비료 제재 원료 미생물 선발 및 그 결과 ...25
• 3.1.1. 균주 선발 배경 ...26
• 3.1.2. 균주 배양 그리고 활성화 ...28
• 3.1.3. 균주 Suillus bovinus 에 대한 다른 균주 간 성장 호환성 ...37
• 3.1.4. 각 균주별 미생물 제재용 기본배지 PDA 적응성 ...43
• 제2절 미생물 제재 실용화를 위한 기초 실험 ...52
• 3.2.1 미생물 제재 실용화를 위한 부재료 처리 ...52
• 3.2.2 미생물 성장에 미치는 기능성세라믹분말 효과시험 ...55
• 제3절 인공재배시험장 축조 운전 및 모의 재배시험 ...65
• 3.3.1 인공 재배 시험장과 그 운전 ...65
• 3.3.2 인공재배시험장 용 시료 준비 ...105
• 제4절 미생물제재 대량 생산방법 제안과 배 과수원 현지시비 ...119
• 3.4.1 미생물 제제 대량 생산 ...119
• 3.4.2 배 과수원 현지 시험 살포 및 병충해 발생 조사 ...134
• 제5절 미생물제재 현지 시비 시험 ...147
• 3.5.1 현지시험장소 환경과 배나무 관리 ...147
• 3.5.2 미생물 제재 시험 살포와 생육 조사 ...149
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...156
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...157
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...158
• 제 7 장 참고문헌 ...159