토착 미생물 배양 체 효과 구명 김상효 ․ 권 장식 ․ 서장선 서 언 토양 미생물 은 토양 중 에서 유 ․ 무기물 의 분해 와 생산 , 즉 물질 순환 에 밀접히 관련 되 어 있 는 자연 생태 계 의 중요 한 구성원 이 기 때문 에 토양 미생물 의 공중 질소 고정 , 광합성 , 항생 물질 생산 등 의 기능 을 농업용 자재 로 이용 하 고자 하 는 시도 가 여러 분야 에서 활발 하 게 이루어지 고 있 다 ( Sylvia 등 1998 ) . 다만 , 이 들 미생물 에 의한 가시 적 인 효과 가 화학 물질 의 속도 감 을 따를 수 없 다는 이유 때문 에 그동안 소홀히 취급 되 어 온 것 도 사실 이 다 . 최근 정부 의 친환경 농업 정책 추진 과 안전 농산물 에 대한 소비자 의 욕구 에 부응 하 여 환경 농업 실천 민간단체 를 중심 으로 미생물 자재 의 사용 이 급격히 증가 하 고 있 는 실정 이 다 ( 농촌 진 흥청 1999 , 2000 ) . 현재 농가 에서 사용 되 고 있 는 미생물 자재 는 크 게 두 가지 로 구분 할 수 있 는데 , 비료 관리법 에 의해 공인 된 시험 연구 기관 에서 작물 재배 시험 을 거처 생산 등록 또는 수입 신고 된 부산물 비료 로서 시중 에서 판매 되 고 있 는 미생물 제 와 민간 환경 농업 단체 에서 회원 농가 를 대상 으로 교육 과 기술 지도 하 에 자 가 제조 하 여 소비 되 고 있 는 토착 미생물 배양 체 주 ) 1 ) 이 다 ( 조한규 1998 ) . 그 동안 자 가 제조 미생물 제 에 대한 효과 검정 등 과학 적 인 접근 을 위해 부분 적 으로 연구 가 이루 어 졌 지만 화학 비료 의 대체 또는 절감 효과 구명 에 치중 되 어 있 어 자 가 제조 미생물 제 를 미생물 자재 로서 보다 는 유기 자재 로 취급 한 감 이 없 지 않 았 다 ( 임정연 등 1996 , 황재 종 등 1997 , 김종수 등 1999 ) . 미생물 자재 란 토양 등 에 사용 하 는 경우 표시 된 특정 함유 미생물 의 활성 에 의해 용도 에 기재 된 효과 를 나타내 는 자재 로 정의 하 고 있 다 ( 藤 原 俊 六郞 1996 ) . 따라서 본 연구 는 특성 에 맞 는 품질 관리 로 양질 의 친환 경농 자재 의 공급 을 위하 여 미생물 자재 의 효과 검정 체계 를 확립 코자 수행 하 였 다 . 재료 및 방법 미생물 자재 에 대한 효과 검정 은 대상 자재 에 함유 된 특정 미생물 의 기능 에 의한 효과 인지 의 여부 를 먼저 평가 하 여야 하 다 . 즉 멸균제 를 대 조구 로 한 작물 재배 시험 을 통하 여 비 멸균제 가 멸균제 에 비해 통계 적 인 유의성 이 인정 되 는가 를 먼저 확인 하 고 나 서 , 인정 된 자재 에 한하 여 그 효과 가 작물 에 대한 미생물 의 직접 적 인 효과 인지 간접 적 인 효과 인지 를 평가 하 여야 하 는 것 이 다 . 그리고 나 서 , 직접 적 인 효과 가 인정 되 는 자재 에 대해서 는 환경영향평가 를 거쳐 적합 성 이 인정 되 는 경우 에 한해 이 를 미생물 자재 로 분류 하 는 검정 체계 를 적용 하 는 것 이 다 ( 그림 1 ) Fig 1 . Flowchart of testing system to eval ! uate the effect of microbial materials . 본 연구 는 1999 부터 2000 년 까지 2 개년 에 걸쳐 수행 하 였 는데 공시 한 자 가 제조 미생물 제 는 한국 자연 농업 협회 로부터 추천 받 은 18 농가 를 대상 으로 ‘ 99 . 3 . 23 ～ 4 . 20 일 동안 현지 방문 하 여 이용실 태 를 조사 하 는 한편 , 영농 에 사용 하 기 위해 직접 제조 한 미생물 제 시료 10 점 을 분양 받 았 으며 이 들 의 특성 은 표 2 및 표 3 과 같 다 . Table 1 . General characteristics of farm - made microbial products used in experiment ( total number of farmhouse investigated : 18 ) Method and MaterialsCrops Province Collecting place of microbes Neighbor hill Rolling mountain Bamboo forest Fruit vegetables ( 9 places ) Gyeonggi : 5 Chungnam : 5 Production method By the society of natural agriculture Orchard ( 8 places ) Jeonbug : 1 Jeonnam : 2 Material Rice bran Leaf mold Waste - feeds etc Green vegetables ( 1 place ) Gyeongbug : 1 Gyeongnam : 4 Table 2 . Microbial number of Farm - made microbial products ( n = 10 ) ( cfu / g dry soil ) B a c t e r i a F u n g i A c t i nomycetesYeastFluorescent Pseudomonas spp . Bacillus spp . 761 . 2 × 106 ( 1 . 3 ～ 3 , 976 ) 6 , 208 . 8 × 104 ( 8 kinds , 10 ～ 23 . 320 ) 19 , 610 . 7 × 105 ( 3 kinds , 16 ～ 58 , 800 ) 1 , 482 . 2 × 106 ( 8 kinds , 0 . 7 ～ 5 , 5976 ) 42 . 5 × 104 ( 4 kinds , 10 ～ 80 ) 1 , 373 × 104 ( 10 ～ 4 , 660 ) 세균 과 Bacillus 속 은 모든 시료 에서 검출 되 었 으나 , 사상 균 , 방선균 , 효모 및 형광 성 Psudomonas 속 은 검출 되 지 않 은 시료 도 있 었 다 . 그리고 , 일부 지역 의 자 가 제조 미생물 제 의 미생물 밀도 는 우리 나라 일반 밭 토양 의 평균치 에 이르 지 못하 는 경우 도 있 었 다 ( 서장선 등 1997 ) . Table 3 . Chemical characteristics of farm - made microbial products ( n = 10 ) ( unit : %) T - NP 2 O 5 K 2 OCaOMgO 2 . 14 ( 0 . 84 ～ 3 . 01 ) 4 . 86 ( 2 . 84 ～ 6 . 89 ) 2 . 36 ( 1 . 16 ～ 3 . 18 ) 1 . 20 ( 0 . 24 ～ 3 . 64 ) 1 . 44 ( 0 . 82 ～ 2 . 24 ) 자 가 제조 미생물 제 의 화학 적 특성 을 보 면 그 제조 방법 이 다양 하 기 때문 에 채취 지역 간 에 함량 차이 가 컸 을 뿐 만 아니 라 동일 시료 에서 도 성분 간 에 일정 한 패턴 이 없 었 다 . 한편 , 임의 적 으로 수집 한 시판 미생물 제 의 보증 미생물 은 Pseudomonas 속 , Bacillus 속 , Brevibacillus 속 및 Cellulomonas 속 균 이 었 다 . 작물 재배 시험 은 잠사 곤 충부 시험 포장 에서 사양토 로 충 진 된 1 / 2038 a 무 저 pot 를 사용 하 였 는데 , 시험 토양 의 화학 적 특성 과 토양 미생물상 은 표 4 및 표 5 와 같 았 다 . Table 4 . Chemical characteristics of soils used in experiment PH ( 1 : 5 ) T - N ( %) Available P 2 O 5 ( ㎎㎏- 1 ) O . M ( g ㎏- 1 ) Exch . Cation ( cmol +㎏- 1 ) KCaMg 4 . 90 . 04231 . 290 . 243 . 20 . 56 Table 5 . Microbial characteristics of soils used in experiment ( cfu / g dry soil ) B a c t e r i a F u n g i A c t i n o m y c e t e s Y eastFuorescentPseudomonas spp . Bacillus spp . 6 . 8 × 1063 . 4 × 10410 . 1 × 105 ndnd 175 . 8 × 104 시험 토양 의 화학 적 인 특성 은 유효 인산 , 유기물 및 치환 성양 이온 의 함량 이 우리 나라 일반 밭 토양 에 비해 적 었 다 . 미생물상 에서 세균 과 방선균 의 밀도 는 우리 나라 밭 토양 평균치 와 비슷 한 수준 인 반면 사상 균 의 밀도 는 낮 았 고 Bacillus 속 의 밀도 는 높 았 으며 효모 와 형광 성 Pseudomonas 속 세균 은 검출 되 지 않 았 다 . 시험 작물 로 상추 ( 잎 상추 : 적 치마 , 결구 상추 : 하이볼 ) 와 고추 ( 마니 따 ) 를 재배 하 였으며 시비 및 미생물 자재 처리 방법 은 표 6 과 같 다 . Table 6 . Application methods of fertilizer and microbial Products CropsFertilizerMicrobial ProductAmount of Application ( N - P 205 - K 20 , ㎏/ 10 a ) Application methodManufactureAmount of application ( ㎏/ 10 a ) Application methodLettuce 20 . 0 - 5 . 9 - 12 . 8 N , K 2 O : 2 split ( 50 - 50 %) P 2 O 5 : whole as basal farm - made 500 strew with basal fertilizer before a week of plantingRed pepper 19 . 0 - 11 . 2 - 14 . 9 N : 4 split ( 30 - 25 - 25 - 20 %) P 2 O 5 : whole as basal K 2 O : 2 split ( 50 - 50 %) Commercial By the Prescription for products soil - improving materials are same way with farm - made 처리 내용 은 미생물 자재 비 멸균 처리 와 대 조구 로서 멸균 처리 및 미생물 자재 무 처리 구 로 하 였 다 . 작물 별 시비량 은 미생물 자재 처리 유무 와 상관없이 전시 험구 를 대상 으로 동일 한 양 과 방법 으로 표준 시비 하 였으며 , 시험 재료 에 대한 화학 성분 및 미생물상 분석 은 농업 과학 기술원 상법 ( 농업 기술 연구소 1988 ) 에 준하 였 다 . 결과 및 고찰 자 가 제조 미생물 제 의 작물 처리 효과 를 검정 하 기 위하 여 1 년 차 에 는 상추 를 시험 작물 로 하 여 봄 재배 는 잎 상추 , 가을 재배 는 결구 상추 로 하 였으며 수량 은 표 7 과 같 았 다 . * Cultivation period : Spring culture type ' 99 . 5 . 4 ～' 99 . 6 . 22 Autumn culture type ' 99 . 9 . 7 ～' 99 . 11 . 1 Table 7 . Yield of lettuce by farm - made microbial products ( n = 10 ) ( g / plant ) CropsTreatmentF - Valueun - sterilizedsterilized un - treatment Leaf lettuce 417 a 423 a 418 a 0 . 19 nsHeading lettuce 510 a 503 a 341 b 0 . 11 ns 잎 상추 및 결구 상추 모두 자 가 제조 미생물 제 비 멸균 처리 와 멸균 처리 간 에 수량 의 통계 적 인 유의성 이 인정 되 지 않 았 으나 , 결구 상추 에서 는 자 가 제조 미생물 제 처리 와 무 처리 간 수량 의 차이 가 있 었 다 . 2 년 차 에 는 고추 를 시험 작물 로 하 여 자 가 제조 미생물 제 와 시판 미생물 제제 를 공시 하 였 는데 자 가 제조 미생물 제 는 1 년 차 에서 비 멸균 처리 와 멸균 처리 간 에 상추 수량 의 차이 가 있 는 시료 를 선택 하 였 다 . 자 가 제조 미생물 제 및 시판 미생물 제 처리 에 의한 고추 수량 은 표 8 과 같 았 다 . * cultivation period : 2000 . 5 . 6 ～ 10 . 5 Table 8 . Yield of red pepper by farm - made and / or commercial microbial products ( n = 5 ) ( g dry weight / plant ) Microbial productsTreatmentF - Valueun - sterilizedsterilized un - treatedfarm - made 152 . 9 a 155 . 7 a 117 . 5 b 2 . 17 nscommercial 144 . 0 a 145 . 2 a 117 . 5 a 1 . 52 ns 고추 수량 은 자 가 제조 미생물 제 및 시판 미생물 제 모두 비 멸균 처리 와 멸균 처리 간 에 통계 적 인 유의성 이 인정 되 지 않 았 으며 , 결구 상추 에서 와 마찬가지 로 자 가 제조 미생물 제 처리 와 무 처리 간 에 는 수량 의 차이 가 있 었 다 . 미생물 자재 처리 가 토양 의 화학 성 에 미치 는 영향 을 구명 하 기 위하 여 조사 한 시험 후 토양 의 화학 성 을 표 9 에 나타냈 다 . Table 9 . Chemical characteristics of soil after red pepper cultivation with microbial materials . Microbial productTreatmentPH ( 1 : 5 ) T - N ( %) Av . P 2 O 5 ( ㎎㎏- 1 ) O . M ( g ㎏- 1 ) Ex . Cation ( cmol +㎏- 1 ) KCaMgFarm - made un - sterilized 5 . 50 . 08354 . 2110 . 472 . 30 . 70 sterilized 5 . 50 . 07322 . 0110 . 492 . 30 . 71 Commercial un - sterilized 5 . 40 . 07236 . 5110 . 472 . 00 . 52 sterilized 5 . 40 . 07254 . 8100 . 451090 . 48 Non 5 . 40 . 06194 . 190 . 571090 . 49 시험 후 토양 의 화학 성 을 보 면 자 가 제조 미생물 제 및 시판 미생물 제 처리 모두 무 처리 에 비해 토양 중 의 T - N , 유효 인산 , 유기물 , 칼슘 및 마그네슘 함량 이 증가 하 는 경향 이 었 는데 자 가 제조 미생물 제 처리 구 에서 그 증가 폭 이 컸 다 . 이 는 자 가 제조 미생물 제 가 시판 미생물 제 에 비해 단위 면적 당 시 용량 이 많 을 뿐 만 아니 라 자 가 제조 미생물 제 제조 시 첨가 되 는 배양 재료 중 의 각종 영양물질 에 의한 것 으로 생각 되 며 자 가 제조 미생물 제 처리 와 무 처리 간 결구 상추 및 고추 수량 에 차이 가 있 는 것 은 바로 여기 에 기인 한 것 으로 판단 된다 . 자 가 제조 미생물 제 처리 후 토양 미생물 밀도 의 경시 적 인 변화 를 보 면 표 10 과 같 았 다 . 시험 전 토양 과 자 가 제조 미생물 제 에 공통 적 으로 함유 되 어 있 는 세균 , 사상 균 및 Bacillus 속 의 토양 중 밀도 를 보 면 세균 과 사상 균 의 밀도 는 처리 후 15 일 에 급격히 증가 하 다가 처리 후 30 일 에 는 급격히 감소 하 였 다 . 증가 및 감소 하 는 폭 은 사상 균 이 훨씬 컸으며 처리 후 100 일 에 는 세균 은 평형 을 유지 하 는 데 비해 사상 균 은 계속 하 여 감소 하 는 추세 를 보였 다 . 반면 Bacillus 속 은 자 가 제조 미생물 제 를 시용 하 여도 토양 중 의 밀도 가 증가 하 지 않 고 오히려 시험 전 에 비해 시간 이 경과 함 에 따라 완만 하 게 감소 하 는 경향 을 나타내 었 다 . 토양 중 세균 , 사상 균 및 Bacillus 속 의 밀도 는 자 가 제조 미생물 제 처리 구 가 무 처리 구 에 비해 증가 하 였으나 자 가 제조 미생물 제 비 멸균 처리 구 와 대 조구 인 멸균 처리 구 간 에 는 일정 한 경향 을 보이 지 않 았 다 . Table 10 . Changes in microbial number of the soils on the treatment of farm - made microbial products ( n = 5 ) . ( cfu / g dry soil ) Organismbefore experi - ment 15 days after treatment 30 days after treatment 100 days after treatmentun - sterilizedsterilizedun - treatedun - sterilizedsterilizedun - treatedun - sterilizedsterilizedun - treatedBacteria ( × 106 ) 6 . 897 . 0148 . 124 . 814 . 314 . 28 . 522 . 919 . 63 . 4 Fungi ( × 104 ) 3 . 4596 . 9575 . 224 . 9150 . 5114 . 510 . 649 . 451 . 83 . 9 Bacillus spp . ( × 104 ) 175 . 8121 . 7100 . 172 . 1103 . 3102 . 395 . 070 . 279 . 739 . 9 이 는 자 가 제조 미생물 제 가 함유 하 고 있 던 미생물 이 토양 중 의 미생물 밀도 에 영향 을 주 지 못했 다는 증거 이 며 , 자 가 제조 미생물 제 시용 으로 토양 중 의 미생물 밀도 가 증가 하 는 것 은 자 가 제조 미생물 제 가 보유 하 고 있 는 미생물 에 의한 것 이 라 하 기 보다 는 자 가 제조 미생물 제 중 의 유기물 과 각종 영양 성분 의 영향 에 의한 시험 토양 에 서식 하 고 있 는 미생물 의 증식 에 의한 것 으로 판단 할 수 밖에 없 다 . 이상 의 결과 에서 보 는 바 와 같이 미생물 자재 의 효과 검정 에서 함유 미생물 이 없 는 자재 또는 멸균 처리 한 자재 를 대 조구 로 설치 하 여 시험 하 는 것 이 매우 중요 하 다 . 왜냐하면 대 조구 를 무엇 으로 하 였 는가 에 따라 전혀 다른 결과 가 나오 기 때문 이 다 . 즉 , 특정 기능 미생물 이 없 는 자재 나 멸균 처리 한 미생물 자재 를 대 조구 로 설치 하 지 않 은 시험 결과 로 는 미생물 고유 의 효과 를 알 수 없 게 되 는데 그 이유 는 미생물 자재 에 함유 되 어 있 는 각종 첨가제 에 의한 효과 가 미생물 의 효과 로 오인 될 수 있 기 때문 이 다 . 미생물 자재 란 함유 하 고 있 는 특정 기능 미생물 에 의한 효과 가 인정 되 어야 할 뿐 더러 재현 성 이 있 어야 하 며 또한 소비 하 는 순간 까지 미생물 의 활성 이 유지 되 어 기능 을 발휘 하 여야 하 는 진행 성 자재 이 다 . 다시 말 하 면 미생물 자재 가 가지 고 있 는 고유 의 기능 을 이용 하 지 않 는 미생물 자재 는 설혹 어느 정도 의 미생물 이 자재 내 에 함유 되 어 있 다 하 여도 그것 은 단순 한 유기 자재 에 불과 하 다는 점 을 유념 할 필요 가 있 다 . 적 요 토양 미생물 자재 에 대한 효과 검정 체계 를 확립 하 기 위하 여 농가 에서 직접 조제 하 여 사용 하 고 있 는 미생물 제 및 시중 에서 판매 하 고 있 는 미생물 제 를 공시 하 여 대 조구 비교 시험 을 수행 하 여 얻 은 결과 는 다음 과 같 다 . 1 . 잎 상추 및 결구 상추 수량 은 자 가 제조 미생물 제 비 멸균 처리 와 멸균 처리 간 통계 적 인 유의성 이 인정 되 지 않 았 으며 , 결구 상추 는 자 가 제조 미생물 제 처리 및 무 처리 간 수량 의 차이 가 있 었 다 . 2 . 건 고추 수량 은 자 가 제조 미생물 제 및 시판 미생물 제 모두 비 멸균 처리 와 멸균 처리 간 통계 적 유의 성 이 인정 되 지 않 았 으며 , 자 가 제조 미생물 제 처리 및 무 처리 간 에 는 수량 의 차이 가 있 었 다 . 3 . 자 가 제조 미생물 제 및 시판 미생물 제 처리 의 시험 후 토양 중 T - N , 유효 인산 , 유기물 , 칼슘 및 마그네슘 함량 이 무 처리 에 비해 증가 하 였 고 자 가 제조 미생물 제 처리 구 에서 그 증가 폭 이 컷 다 . 4 . 자 가 제조 미생물 제 처리 구 가 무 처리 구 에 비해 토양 중 세균 , 사상 균 , 및 Bacillus 속 의 밀도 가 증가 하 였으나 , 자 가 제조 미생물 제 비 멸균 처리 구와 멸균 처리 구간 에 는 일정 한 경향 을 보이 지 않 았 다 . 인용문 헌 Sylvia , D . 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