1. 미생물 비료의 의미와 중요성
미생물 비료는 식물의 생장에 도움을 주는 미생물을 배양하고 조합하여 만들어진 비료로 친환경적입니다. 식물의 뿌리 부근에 살고 있는 이로운 미생물들은 화학비료 사용을 줄이고, 토양 영양소 순환, 유기물 분해, 토양 매개 질병 억제, 작물 성장, 식물 저항성 개선에 중요한 역할을 합니다.
자세하게는 생물학적 질소 고정, 토양에 누적된 인산 가용화 및 칼륨 가용화, 다양한 식물 호르몬 분비, 병원균 억제, 식물의 질병 및 환경에 대한 저항성 향상 등의 효과가 있습니다.
이하 자료 출처
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10856823/
2. 미생물 비료의 종류
(1) 생물 유기 비료(Bio-Organic Fertilizer)
생물 유기 비료는 주로 무해하게 처리된 가축 및 가금류 분뇨, 작물 잔류물, 도시 폐기물 및 기타 유기 폐기물로 구성됩니다. 이 비료는 특정 기능성 미생물로 강화되어 유기물에 대한 복합 비료로 사용됩니다.
생물 유기 비료는 높은 유기물 함량과 함께 고유한 기능을 가진 특정 미생물도 함유하고 있습니다. 화학 비료에 비해 생물 유기 비료는 한편으로는 전통적인 유기 비료의 효능을 가지고 있고 다른 한편으로는 유익한 미생물의 특별한 기능을 가지고 있습니다. 두 가지를 결합하여 최대 비료 효율의 역할을 합니다.
생물 유기 비료는 종종 유익한 토양 개량제 역할을 하여 토양 품질을 개선하고 토양의 응집을 촉진하며 작물에 대한 영양소 가용성을 향상시키는 것으로 밝혀졌습니다. 또한 생물 유기 비료는 화학 비료에 비해 토양 미생물 군집을 증가시키고 토양 탄소 및 질소 순환을 촉진하는 것으로 나타났습니다.
생물 유기 비료의 가장 중요한 기능은 포함된 유익한 미생물을 통해 더 많은 유익한 토양 미생물을 모집하고 대량으로 뿌리사이(근간)에 자리잡는 것입니다. 근간구역은 미생물, 토양 및 식물 뿌리가 서로 상호작용을 하는 곳이입니다.
(2) 미생물 제제(Microbial Agents) = 미생물 접종제(Microbial Inoculants)
미생물 접종제로도 알려진 미생물 제제는 다양한 살아있는 미생물 제품을 포함하는 생물 비료로 정의됩니다. 박테리아, 균류, 방선균 및 조류에서 특정 기능을 가진 유익한 박테리아를 분리하여 미생물 접종제를 개발합니다.
현재 PGPR로 대표되는 새로운 접종제가 널리 주목을 받고 있습니다. PGPR이란 식물생장촉진근권세균(plant growth-promoting rhizobacteria)을 말하는데, 식물의 뿌리에 정착하여 서식하면서 질소고정 등의 활동을 통해 식물의 생장을 촉진하는 세균을 말합니다.
연구에 따르면 미생물 접종제는 고유한 직접적인 메커니즘을 통해 호르몬 물질이 식물의 성장을 촉진하도록 유도하고 생물학적 또는 비생물적 스트레스 신호가 식물에 미치는 위협을 상쇄하는 특정 범위의 유익한 세균을 함유하고 있습니다.
이러한 접종제의 특징은 다음과 같습니다.
- 식물 유기체에 병원성을 나타내지 않는다
- 환경친화적이다
- 식물이 환경에 적응하도록 촉진한다
- 성장발육을 향상시킨다
- 토양의 영양소를 조화시킨다
- 다양한 식물생장조절제를 생성한다
- 토양 중금속, 살충제 및 살균제를 해독한다
- 생물학적 제어기술을 활용하여 토양복원을 진행한다
미생물 접종제에 대한 초기 연구에서는 주로 단일 균주에 대한 연구를 주로 진행했으나 최근에는 다양한 유익한 세균을 혼합한 복합접종제 쪽으로 방향이 바뀌었습니다.
(3) 복합 미생물 비료(Complex Microbial Fertilizer)
복합 미생물 비료는 바실루스 수브틸리스(Bacillus subtilis), 바실루스 리케니포르미스(Bacillus licheniformis), 아조스피릴룸 브라실렌세(Azospirillum brasilense), 스트렙토뮈세스(Streptomyces)와 같은 다양한 유익한 박테리아를 최적의 효과를 낼 수 있게 조합하여 인산과 칼륨을 용해시키고 질소고정을 활성화하는 등 유익한 미생물의 특성을 상승적으로 활성화합니다.
복합 미생물 비료는 주로 농업 잔류물(조류 배설물 및 짚)과 유익한 미생물을 주요 원료로 사용하여 새로운 종류의 비료를 생산합니다. 복합 미생물 비료는 화학비료, 유기비료 및 유익한 미생물을 통합합니다.
이로 인해 이 비료는 화학비료의 즉각성과 유기비료의 완효성을 보유하면서도 강력한 식물 성장을 촉진합니다. 이를 통해 토양비옥도가 효과적으로 개선되고 건강하고 번성하는 작물이 유지됩니다.
이 경우 복합 미생물 비료에 포함된 유익한 박테리아는 미생물의 대사활동을 통해 2차 대사산물을 생성하여 토양의 미네랄 원소를 용해하고 작물 생장을 촉진합니다.
뿌리 관련 유익한 미생물이 모여 유익한 미생물 군집이 형성됩니다. 이는 유익한 미생물의 근권 분비물과 상호작용하여 식물에서 2차 대사산물 생산을 유도하고 식물의 방어 시스템에 참여하며 식물 생장을 촉진하고 작물 발달을 조절하는 성장 조절제를 생성합니다.
(4) 미생물 비료의 종류 – 작물 – 세균의 종류
| 번호 | 미생물 비료 종류 | 곡물 | 식물생장촉진 근권세균 (PGPR) |
| 1 | 생물 유기 비료 | 상추 | Actinobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi, Acidobacteria, Gemmatimonadota, Ascomycota, Basidiomycota |
| 2 | 생물 유기 비료 | 담배 | Actinobacteria, Chloroflexi, Proteobacteria, Acidobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadota, Streptomyce, Bacillus, Arthrobacter, Paenibacillus |
| 3 | 생물 유기 비료 | 비트, 감자, 밀, 보리, 귀리 | Actinobacteria, Proteobacteria, Acidobacteria, Arthrobacter, Paenibacillus |
| 4 | 생물 유기 비료 | 콜리플라워 | Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Gemmatimonadetes, Bacteroidetes, Chloroflexi |
| 5 | 생물 유기 비료 | 토마토 | Proteobacteria, Actinobacteriota, Bacteroidota, Firmicutes, Verrucomicrobiota |
| 6 | 미생물 접종제 | 수박 | Pseudomonas, Flavobacterium, Aspergillus, Myceliophthora, Trichoderma, Humicola, Neocosmospora |
| 7 | 미생물 접종제 | 무 | Proteobacteria, Bacterioidetes, Acidobacteria, Actinobacteria, Planctomycetes |
| 8 | 미생물 접종제 | 벼 | Proteobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes, Gemmatimonadetes, Actinobacteria, Planctomycetes, Ascomycota, Chytridiomycota |
| 9 | 미생물 접종제 | 오이 | Alphaproteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Gemmatimonadetes, Bacteroidetes, Chloroflexi, Planctomycetes, Firmicutes, Verrucomicrobia, Nitrospirae, Armatimonadetes, Cyanobacteria, TM7, Fibrobacteres, Chlorobi |
| 10 | 복합 미생물 비료 | 콩 | nitrogen-fixing bacteria, phosphorus-solubilizing bacteria |
| 11 | 복합 미생물 비료 | 사탕수수 | Trichoderma harzianum, Gluconcetobacter diazotrophicus, Pseudomonas fluorescents |
3. 미생물 비료의 효능
| 미생물 종류 | 곡물 | 작용기전 |
| 수도모나스 속Pseudomonas sp. | 옥수수, 카사바, 봄밀, 토마토 | 영양소 흡수 촉진, 호르몬 수치 조절, 유도 전신 저항성, ACC-탈아미나제 활성, 철 수송물질, 질소 고정, 인산가용화 |
| 바실루스 속 Bacillus sp. | 콩, 참외, 감자, 보리, 옥수수 | 휘발성 유기화합물, 항균 화합물, 유기산, 세포외다당류, 다양한 효소, 유도 전신 저항성 |
| 리조비움 속 Rhizobium sp. | 콩, 땅콩 | 질소고정, 세포외다당류, 인산가용화 |
| 아조토박터 속 Azotobacter sp. | 쌀, 토마토, 검은콩 | 질소 고정, 용존인산 및 칼륨, 인돌초산 생성, 철 수송물질 |
| 아조스피릴룸 속 Azospirillum sp. | 오이 | 철 수송물질, 인돌-3-아세트산, 유도 전신 저항성 |
| 수도모나스푸티다 Pseudomonasputida | 멜론 | 다양한 효소, 인의 용해, 철 수송물질 |
| 수도모나스아에루기노사 Pseudomonasaeruginosa | 담배 | 용존인산칼륨, 성장호르몬 |
| 바실루스아리아바타이 Bacillusaryabhattai | 토마토, 옥수수, 콩 | 성장호르몬, 인의 용해 |
4. 기타 미생물 비료의 효과
(1) 환경 스트레스에 대한 식물 저항력 증가
가뭄, 염분, 중금속 등에 대한 식물 저항력(내성)을 증가시킨다.
(2) 토양 정화
화학비료, 살충제를 흡수하고 분해하여 오염된 토양을 복구한다.
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