친환경농업은 자연환경 보존 등 여러 가지 다원적 기능을 통해 국민에게 안정적인 농산물을 생산해 식량의 가치를 높게 창출하는데 의의가 있다. 농산물의 수량 증수 목적으로 이용된 화학비료들은 환경오염을 가중시켜 토양의 수질오염뿐만 아니라 인간의 건강과 생태계를 교란시키는 심각한 문제점을 내포하고 있다. 이러한 화학비료를 대처하기 위해 유기농업에서는 여러 목적의 유기농업자재를 사용하고 있다. 자가제조 유기농업 자재는 자원순환의 측면에서 의의가 있으며, 환경적인 측면에서도 화학농약 대비 긍정적인 영향을 기대할 수 있다. 월간 친환경에서는 작물 생육에 활용할 수 있는 자가제조 유기농업자재에 대해 소개한다.
| 자료: 국립농업과학원 유기농기술서 ‘자가제조 유기농업자재의 제조와 활용’•김경호·이경민·김경윤·엄정식 기자 |
작물 생육증진용 유기농업자재 제조 및 활용기술
1. 생육증진용 자재 원료 특성
농산 부산물
① 유박
유박은 면식·깨·낙화생(땅콩)·해바라기씨·대두 등 유지의 원료가 되는 많은 종자에서 유지를 추출한 나머지를 말하며 깻묵이라고도 한다. 유기질 비료로 등록된 유박 비료는 참깨, 들깨를 비롯해 콩, 채종, 면실, 땅콩 등 10여 종에 이른다. 유박은 그 원재료에 따라서 성분과 특징에 차이가 있으며 유기질 비료의 원료로 활용되고 있다.
② 쌀겨
쌀겨는 현미에서 백미로 도정하는 과정에서 생기는 과피, 종피, 호분층 등의 분쇄 혼합물로 미강이라고도 한다. 쌀겨는 백미의 부산물이지만 영양에 관해서는 상당히 우수하며 비타민 A를 비롯해 B1, B6, 철분, 인, 미네랄 등 다양한 영양소들이 함유되어 있다.
③ 청초(산야초)
산과 들에 자생하는 풀들을 청초라고 부르며 청초 속에 있는 각종 영양원을 작물 재배에 이용하는 것이다. 꽃, 줄기, 뿌리 및 열매 등 여러 부위를 한꺼번에 이용할 수 있으며 여러 종류의 산야초를 동시에 채취해 사용할 수도 있다.
④ 당밀
당밀은 사탕수수와 사탕무에서 설탕을 제조하는 과정에서 만들어지며 제당 과정에서 설탕을 뽑아내고 남는 검은 빛을 띠는 수분 20~30%의 시럽상의 액체로, 주성분은 당밀이다. 당밀은 미생물 발효 시 에너지원으로 사용되며 각종 미네랄 및 비타민 등이 포함되어 미생물의 발효를 촉진하고 당밀의 향미는 발효 시 발생되는 냄새를 경감하는 역할을 한다.
기타산업 부산물
① 골분
골분은 가축의 뼈를 파쇄한 후 끓인 다음 기름 성분을 제거해 건조한 것으로 만드는 법에 따라 생골분, 중제 골분, 탈교 골분, 침출 골분으로 구분된다. 비료 공정 규격에서는 위와 같이 구분하지 않고 모두 골분으로 규정한다. 골분은 지효성 비료이고 인산과 칼슘이 다량 함유되어 있으며 다년생 작물에 효과가 높다.
② 어분
어분은 생선과 물을 함께 끓인 후 압착해 유분과 수분을 제거한 것으로 다획성 어류나 가공하기에 부적합한 잡어, 부산물인 뼈, 머리, 껍질, 꼬리, 내장 등을 주로 이용한다. 성분 함량은 질소 7~10%, 인산 4~9%, 칼륨 1% 내외이며 뼈가 많이 들어갈 경우 인산 함량이 높아진다.
③ 혈분
혈분은 도축장에서 나오는 가축의 피에 열을 가해 응고시킨 다음 건조해 분쇄한 것으로 건혈이라고도 부른다. 총질소 중 단백태 질소는 80% 정도로 대부분 피브린, 알부민 형태로 존재하며 각종 아미노산의 좋은 공급원이다. 수용성이어서 액비를 만드는데 중요한 자원이며 속효성으로 질소 성분이 높으며 아미노산 구성이 우수한 자재이다.
자연에서 유래한 유기물
① 구아노
구아노(Guano)는 남아메리카, 아프리카, 오스트레일리아의 해안에서 바닷새의 배설물, 사체가 퇴적한 것이다. 우리나라에서는 생산되지 않으며 외국에서 주로 생산, 이용되고 있으나 현재는 부존량이 많지 않은 것으로 알려져 있다.
② 해조류 및 해조류 제품
해조류는 미역, 다시마, 톳 등 갈조류와 파래, 청각 등 녹조류, 우뭇가사리, 김 등 홍조류가 해양에 서식하며, 남조류는 담수에서 서식한다. 질소, 인산, 칼륨의 함유량은 적지만 미량 원소, 아미노산, 비타민, 다양한 호르몬 등을 함유하고 있다. 해조류 추출물은 베타인의 작용으로 뿌리의 양분 흡수를 높여 주고 건조, 과습, 염기 및 온도장애 등의 스트레스에 대한 저항성을 높여 주는 기능을 한다.
자연에서 유래한 무기물
① 천연 인광석
인광석은 풍화된 산성 토양의 개량 효과가 높은 인과 칼슘의 공급원이다.
유기농업에 사용할 수 있는 천연 인광석은 물리적 공정으로 제조된 것이어야 하고 카드뮴 함량은 90ppm이며 인산질 비료로 공급할 수 있다.
② 석회고토
석회고토는 백운석을 분쇄해 만든다. 탄산칼슘과 탄산마그네슘이 1:1로 마름모 형태의 결정을 이루고 있다.
③ 패화석
패화석은 조개껍데기가 퇴적되어 화석화된 것으로 채취한 원석을 체로 친 후 700~800℃의 온도에서 가열해 건조, 분말화 시킨 것이다. 순도가 높은 것은 색상이 밝지만, 풍화가 덜 진행되었거나 토양 등의 이물질이 많은 것은 어두운 색을 띤다. 패화석의 주성분은 탄산칼슘이며 이 중에 약 10%는 규산을 함유하고 있다. 산도는 처리하기 전에 pH 8.5이고 건조 상태의 것은 pH 8.8 정도로 알칼리성이다.
주요 액비 종류와 특성
① 생선액비
농가에서 자가 제조하는 생선액비는 상품 가치가 없는 잡어, 생선 부산물과 당밀을 1:1로 혼합해 상온에서 1년 이상 발효시켜 사용한다. 재료로 사용되는 고등어, 꽁치 등의 생선은 단백질, 인산, 칼슘이 풍부하다.
② 골분액비
골분은 성분 함량이 질소 1~4%, 인산 22%로 인산 성분이 높은 것이 특징이다. 골분 액비를 처리했을 때 마디가 짧아지고, 잎이 두껍게 되면서 면적이 작아지며, 과실의 당도가 증가한다고 알려져 있다.
③ 천연 칼슘 액비(난각 칼슘)
난각(계란껍데기)과 굴·게 껍데기를 직접 작물에게 줄 경우 흡수가 더디므로 수용성 칼슘을 만들어 작물이 쉽게 흡수할 수 있도록 한다. 농가에서는 쉽게 계란껍데기를 현미식초에 녹이면 칼슘과 다양한 무기영양소가 추출되어 식물 영양제로 이용할 수 있다.
④ 퇴비차
퇴비차(Compost tea)란 완전히 부숙된 유기물 퇴비를 재료로 해 공기를 불어넣어 퇴비로부터 물에 잘 녹는 수용성 양분과 유용한 미생물을 액상으로 발효시켜 만드는 것을 말한다. 퇴비차는 작물의 양분 관리와 병해 관리를 동시에 할 수 있는 아주 유익한 기술이다. 일반적인 액비는 골분, 어분(생선) 등과 같은 유기물과 여러 유기물을 목적에 따라 혼합해 효모나 바실루스속 세균 등의 기능성 미생물 또는 토착 미생물을 접종해 장시간 발효시켜 작물에 양분을 공급하는 것에 중점을 둔 기술이다. 이에 비해 퇴비차는 식물 영양분 공급뿐만 아니라 토양이나 식물체에 유용한 미생물 및 생성 물질을 공급해 주어 토양을 건전하게 만들고 식물의 생장을 촉진하며 식물 병원균의 생육을 억제하는 다양한 기능을 가지고 있다.
작물생육을 위한 양분공급용으로 다양한 자재가 사용되나 유기농업에서는 주로 퇴비와 액비를 사용한다. 작물생육용 액비는 다양한 제조방법이 있는데 농가에서는 발효액비를 주로 사용한다. 농가에서 흔히 사용되는 발효액비와 빠르고 간편하게 활용할 수 있게 개발된 다양한 액비를 소개한다
생선(고등어)액비 제조 및 활용(발효액비)
•재료 고등어 부산물 1kg, 당밀 300g
① 액비통에 고등어 부산물을 담는다.
② 흑설탕 혹은 당밀을 생물 대비 30%를 첨가한다.
③ 용기 입구를 비닐로 잘 밀봉한 후 비닐에 작은 구멍을 여러 곳 뚫어준다.
④ 제조한 액비는 뚜껑을 덮고 6개월 이상 발효시킨다.
사용방법은 정식 2주 후부터 생육 기간 동안 일주일 간격으로 100~1,000배 희석해 관주 처리한다. 풍부한 양분과 다양한 아미노산 성분이 함유되어 있기 때문에 작물 생육을 촉진하는 역할을 한다. 각종 생선 부산물을 주원료로 사용해 제조된 생선 액비는 질소, 인산, 칼리 등 비료 성분이 다른 액비에 비해 많은 경향으로 나타난다. 제조 후 햇볕이 닿지 않는 서늘한 곳에 보관한다.
어분 액비 제조 및 활용
1) 어분 발효액비
•재료 어분 4kg, 건조 효모 400g, 당밀 200g
① 액비통에 어분, 당밀, 건조 효모를 차례로 혼합 한다.
② 물 20ℓ를 넣고 재료가 잘 섞일 수 있도록 잘저어 준다.
③ 용기 입구를 비닐로 잘 밀봉한 후 비닐에 작은 구멍을 여러 곳 뚫어준다.
④ 제조한 액비는 뚜껑을 덮고 3개월 발효시켜 사용한다.
사용방법은(예시:오이) 어분액비 200배액을 정식 2주 후부터 생육 전 기간 동안 공급한다. 제조 후 질소 함량이 낮아지므로 가능한 빨리 사용하며, 햇볕이 닿지 않는 서늘한 곳에 보관한다.
2) 어분물 추출물
재료는 어분가루 50g으로 어분을 물 1ℓ에 넣고 잘 섞일 수 있도록 저어준다. 교반기를 사용해 24시간 동안 교반한 후 24시간 후 4겹의 Miracholth에 여과한다. 추출량은 960㎖정도이고, 골분농도는 5.2%이다. 오이, 토마토 20일묘에 1% 토양관주 및 경엽처리 시 생육이 증가하며, 오이, 토마토 이식 후 20일 간격으로 수확기까지 4~5회 처리 시 수량이 증가한다.
3) 골분 열수 추출물
골분 가루를 50g 준비하고 골분을 물 1ℓ에 넣고 잘 섞일 수 있도록 저어준다. 가스버너를 사용해 끓인 후 20분간 가열해 준다. 20분 후 4겹의 Miracholth에 여과하며, 추출량은 800㎖, 골분농도는 6.2%이다. 오이, 토마토 20일묘에 1% 토양관주 및 경엽처리 시 생육이 증가하며, 오이와 토마토 이식 후 20일 간격으로 수확기까지 4~5회 처리 시 수량이 증가한다.
4) 천연 칼슘 액비(난각 칼슘) 제조 및 활용(식초추출)
2일 이상 완전히 건조시킨 후 부셔서 가루로 만든 계란껍데기(1kg)와 식초 20ℓ를 준비한다.
① 현미 식초 1말(20ℓ)에 계란껍데기 1kg을 조금씩 저으면서 첨가한다. 현미 식초에 계란껍데기를 넣을 때 기포 발생으로 거품이 생기므로 충분히 큰 통을 사용한다.
② 20~25℃로 보관한다. 하루에 한 번씩 잘 저어준다. 보관 시 용기를 밀봉할 경우 내부에 가스가 차 터질 우려가 있으므로 뚜껑을 완전히 닫지 않는다.
③ 계란껍데기가 가라앉아 더 이상 기포 발생이 없으면 수용성칼슘이 완성된다(약 7일 경과).
④ 망사 자루로 걸러서 냉암소에 보관한다.
완성된 난각칼슘은 500배에서 200배로 희석해 작물의 옆면에 골고루 살포한다. 난황유 등과 같이 혼용해 작물에 사용하면 효과적이다. 고온기 칼슘 결핍 장애 해소, 무름병 등 각종 병해에 방제 효과가 있다.
5) 미강·참깨 액비 제조 및 활용(발효액비)
미강 2kg, 참깨 깻묵 2kg, 당밀 0.4kg, 건조 효모 0.2kg이 재료로 사용된다.
① 액비통에 미강, 참깨 깻묵, 당밀, 건조 효모를 차례로 혼합한다.
② 물 20ℓ를 넣고 재료가 잘 섞일 수 있도록 잘 저어 준다.
③ 용기 입구를 비닐로 잘 밀봉한 후 비닐에 작은 구멍을 여러 곳 뚫어준다.
④ 제조한 액비를 뚜껑을 덮고 3개월 발효시켜 사용한다.
액비가 환경에 미치는 영향
비료의 종류는 형태에 따라 지효성으로 낟알이나 알갱이의 형태로 되어 있는 입상비료를 주로 이용하거나 물질이 액체로 되어 있는 상태의 액상비료의 형태로 나눌 수 있다. 관비로 작물을 재배할 때에는 작물이 필요로 하는 영양분을 액비의 형태로 쉽게 공급해 양분을 효율적으로 이용해 수량이용효율을 극대화 시킬 수 있다.
따라서 작물의 생산성을 높이기 위해서 친환경을 실천하는 농가에서는 고품질의 유기농산물을 생산하기 위해서 깻묵, 불가사리, 유박, 생선부산물, 그리고 골분 등을 재료로 미생물을 혼합해 호기조건에서 몇 달간의 발효기간을 거쳐 얻어진 액비를 화학비료를 대신해 부족한 영양분을 공급하기 위해 이용하고 있다. 화학비료를 사용할 수 없는 친환경농가에서는 환경을 고려한 형태의 제제들을 토양에 주어야 한다. 국립농업과학원 유기농업과에서는 농가에서 사용하는 서로 다른 종류의 액비가 토마토의 생육에 어떠한 영향을 미치는 지를 조사해 산도와 전기전도도의 특성에 미치는 결과를 비교했다.
① pH, EC 변화
액비를 제조한 후 상온에서 보관하는 동안에 액비 속에 산도와 전기전도도의 특성을 무처리, 유박, 골분+어분, 생선아미노산, 깻묵, 불가사리 액비에서 조사를 실시했다. 자가제조 액비의 종류에 따라 상온 보관하는 동안에 산도의 차이는 보관 초기에는 변화의 차이가 없었지만, 45일 이후에는 불가사리 액비와 깻묵 액비에서 급격히 낮아지는 결과를 보였다. 따라서 액비에 포함되어 있는 다량의 무기성분들이 보관 기간에 따라 산도 등에 영향을 미치기 때문에 염류농도가 높은 액비들을 보관할 때는 이러한 부분을 고려해 시용해야 한다.
자가제조 액비의 종류에 따라 염류의 변화를 측정한 결과 보관 초기와 비슷한 수준으로 보관 기간 90일까지는 비슷하게 유지가 되었다. 골분+어분, 깻묵, 그리고 불가사리 액비 속에 포함되어 있는 높은 염류농도는 과실생산성과 밀접하게 연관되었고, 이와 비슷한 패턴으로 골분+어분, 깻묵 그리고 불가사리에 다른 처리구보다 높은 과일 생산성을 보여주었다
② 곤충 수 변화
방울토마토 생육기간 중에 나타나는 곤충의 종류와 수를 파악하기 위해 핏폴트랩을 설치해 6월과 9월에 곤충수를 조사한 결과 골분+어분, 깻묵, 그리고 불가사리 액비 처리구에서 곤충의 개체수가 많은 것을 알 수 있었다. 이는 액비 속에 포함되어 있는 높은 무기성분이 곤충의 먹이원으로 이용되어 개체수가 증가한 것이다.
③ 지렁이 및 땅강아지 개체수 변화
지렁이와 땅강이지 개체수를 비교해 본 결과 지하수, 골분+어분, 그리고 생선+인산 액비 처리구에서는 비교적 낮은 발생밀도를 보여주었지만, 상대적으로 골분+어분과 깻묵, 그리고 불가사리 액비 처리구에서는 지렁이와 땅강아지의 발생밀도는 높게 나타났다. 골분+어분, 깻묵 액비, 그리고 불가사리와 같은 자가 유기자재를 지속적으로 웃거름용으로 시비하면 토양 내에 미소 동물들의 활동증가로 작토층의 자연 경운을 유발시켜 작물의 활착 뿐만 아니라 토양 미생물의 활동에 도움을 줄 수 있다.
모든 액비의 처리구 토양에서 유기물 전질소, 인산, 칼륨, 칼슘, 그리고 마그네슘의 함량에서 별차이를 보여주지 않았다. 엽의 질소와 인산 농도는 모든 처리에서 토마토의 생장에 필요한 적정 수준에 비해 낮게 나타났다. 엽건물중은 생육기간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 보여주었고, 액비 관주 후 105일에 무처리에서 0.24g으로 가장 낮은 건물중을 보였다. 반면에 액비 자재 처리에 따른 작물의 건조무게 차이는 크지 않았다. 토마토의 초장, 줄기 직경에 따른 차이는 관찰되지 않았으나 깻묵 액비의 줄기 직경이 16.8mm로 다른 처리에 비해 2.5mm 정도 굵은 경향을 보여줬다.
생선아미노산 액비, 유박 액비, 불가사리, 깻묵 액비, 골분+어분 액비 처리구에서 관주 후 74일의 과실수량은 0.66, 0.52, 0.50, 0.45, 0.40kg으로 무처리구 0.27kg보다 액비처리가 높게 나타났다. 생선아미노산 액비 처리구에서 액비 관주 후 75일에 낮은 수량을 보였지만, 다른 처리구에 비해 당도 및 과실 착색이 상대적으로 증가된 과실 특성을 보여주었다. 골분+어분, 깻묵 액비, 그리고 불가사리 액비 처리에서 높은 수량이 유지되었으며, 과실의 평균과중은 액비 처리에 따른 차이는 보여주지 않았다.
자가 제조액비의 사용은 화학비료의 남용으로 몸살을 앓고 있는 토양의 물리성, 화학성 및 미생물상을 개선해 작물의 생육에 좋은 환경을 만들어 지속가능한 유기농업의 토대를 마련할 것으로 보인다. 특히 자가 제조 액비는 안전하게 토양생태계를 보존하면서 작물을 재배할 수 있는 천연비료로서의 가치가 높을 것으로 기대된다
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