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미생물이야기 토양미생물의 농업적 활용에 따른 주요기능
2013-08-07 15:01:49
이엠생명과학연구원

미생물이란

 

 

  미생물이란 보통 육안으로 볼 수 없는 0.1mm이하인 미세한 생물로서 세균, 사상균, 방선균, 효모 등으로 분류되고 있으며 토양 중에는 수십만 종의 미생물이 서식하면서 작물생육에 직접적인 영향을 주고 있다. 이와 같은 미생물은 크기가 대단히 작기 때문에 한 개의 개체로부터 그 성질을 조사한다는 것은 거의 불가능하다. 그러므로 이것을 수 백만개의 개체로된 하나의 집단(colony)으로 취급해야하는데 이때 목적으로 하는 유용미생물 이외의 다른 미생물이 오염되면 순수하게 한가지 미생물만을 분리, 배양하기는 대단히 곤란하다.

 

가. 토양과 미생물

<토양중 미생물의 수> ( 농기연)

미생물의 종류

흙 1g당 수(개)

세 균

방  선  균

혐기성 세균

곰  팡  이

조 류

원 생 동 물

38,000,000

2,900,000

3,200,000

702,000

560

79

 

<토양별, 층위별 미생물상>

미생물

논  토  양

밭 토 양

갈이흙

쟁기바닥

심토

갈이흙

쟁기바닥

심토

호기성 세균

방선균

사상균

질산화성균

3,200만

220

8.4

1.1

1,310만

88

1.6

-

837만

38

0.6

-

2,185만

477

23.1

7.1

628만

172

4.3

5.3

164만

35

1.1

0.1

혐기성 세균

탈질세균

질산 환원균

232만

30

8

112만

16

2

22만

12

1

147만

5

0.0

57만

3

0.0

16만

-

0.0

 

나. 토양의 유효미생물

토양중의 미생물은 보통 육안으로는 보이지 않는다. 현미경으로 확대했을 때 비로소 개개의 세포를 관찰할 수가 있는데 가끔 토양중에 군데군데 하얗게 보이는 것은 토양미생물이 집단적으로 번식되어 있는 현상인 것이다.

토양중에는 조류(藻類),사상균(絲狀菌), 방선균(放線菌), 박테리아(Bacteria), 곰팡이, 효모 (酵母)외에 바이러스 등 1천 여종이 공생하고 있으며, 이중 900여종이 유효 미생물, 100여종이 유해 미생물로 분류되고 있다. 이들은 좋은 방향이든 나쁜방향 이든 상호 영향을 끼치며 번식, 생존해 가면서 탄소, 질소, 각종 미네랄(미량원소)의 순환에 관여하며 고등식물의 뿌리에 많은 영향을 미치고 있는 것이다. 이러한 미생물의 번식 속도는 대단히 빨라서 우리가 잘아는 유산균(乳酸菌)의 경우 세포 분열로 2배가 되는데 38분정도 걸리며, 24시간 후에는 1마리가 2천5백억마리로 증식 된다. 따라서 토양중에 식물의 뿌리생장에 유해한 미생물이 많이 증식 될 경우에는 그 악영향이 얼마나 크겠는가에 대해서 각별히 깊은 관 심을 기울여야 되는 것이다.

  식물의 뿌리는 지상의 엽경부(葉莖部)에 비교해서 조듬도 손색이 없을 만큼 토양중에 뻗어있으며, 토양의 공극을 따라 신장을 계속하면서 영 양분을 흡수, 줄기와 잎의 생장에 기여하고 있다. 그 뿌리의 모세근 (毛細根) 주변에는 무수한 미생물이 생존하면서 생성과 사멸을 계속하 고 있는데, 식물에 유용한 물질을 공급해 주는 유효 미생물이 근권  미생물(根圈微生物)로서 충분히 번식되어 있을 때에는 그 식물은 건전 하게 생육되어 우리에게 다수확을 안겨주게 되는 것이다. 이들 유익한 미생물은 식물에게 중요한 아미노산, 저분자 핵산, 비타민, 호르몬 등 을 분비하여 식물의 뿌리에 직, 간접적으로 흡수시켜 다수확에 기여함 과 동시에 수확물의 맛, 색택, 향기, 저장성 증대 등 품질향상과 양분 함량 증대에도 크게 공헌하는 것이다. 그러나 이와 반대로 뿌리 주변에 유해 미생물이 우세하게 되면 뿌리는 괴사(壞死) 하고 줄기와 잎이 말 라 버림으로써 수확에 큰 피해를 보게 되는 것이다.

 

다. 농용 제제로서의 미생물

  토양에 서식하는 미생물중 많은 종류는 식물생육촉진, 물질순환 및 환경정화 등의 측면에서 중요한 역할을 수행하고 있다. 이중에서 식물과 공생채를 만들어 공기중의 질소를 고정하는 뿌리혹박테리아, 식물의 인산흡수를 촉진하는 균근균과 인용해균, 식물생육촉진을 돕는 근권세 균이나, 병해충억제에 관련된 미생물에 관한 연구가 수행되어 이들을 미생물제제로 활용하고자 하는 시도가 여러 분야에서 이루어지고 있다. 한편 식물과 직접적인 관계는 없지만 농약이나 환경오염물질의 분해에 관여하는 미생물이 바이오레머디에이션(Bioremediation)의 방법으로써 주목을 받고 있다. 이와 같이 미생물을 농용 제제로 사용하고자 하는 의도는 많지만, 일부에서는 부정확한 의미로 미생물을 이해하고 있어 제조나 사용할 때 여러 가지 문제점이 야기되고 있는 실정이다.

  자연생태계가 건전한 지역에서는 일부러 인공적인 방법으로 미생물 제제를 시용할 필요는 없다. 그러나 집약재배나 오염물질 과다집적 지역과 같이 투입과 산출이 평형을 이루지 못하는 지역에서 환경농업을 추진 하기 위해서는, 토양미생물 뿐만 아니라 생태계가 가지고 잇는 모든 기능을 최대로 활용할 필요가 있는데 그 하나의 방법으로 미생물제제에 대한 관심이 높아 가고 있는 실정이다.

  미생물을 농업에 이용할 수 있는 영역은 토양개량, 병해방제, 유기 물분해촉진, 양수분흡수촉진, 생육촉진, 병해충방제 및 제초 등이다. 용도별 사용되고 있는 미생물은 <표 1>과 같이 대략적으로 분류할 수 있지만, 이들 미생물에 의한 효과는 중복적으로 나타나는 경우가 많아 정확히 구분 할 수는 없다. 바로 이러한 점이 미생물제제를 불확실하게 만드는 요인이 되므로 미생물제제를 사용할 때는 미생물에 의한 특성 및 기능에 따른 효과를 정확히 이해하고 접근하여야 한다.

 

<표 1> 용도별 관련 미생물 종류

용 도

관  련  미  생  물

토양개량

 Bacillus속, Clostridium속, Trichoderma속, Azotobacter속,

 Rhizobium속 등

병해방제

 Pseudomonas속, Bacillus속, Gliocladium속, Trichoderma속,

 비병원성 Fusarium속, 비병원성 Erwinia속, Streptomyces속,

 Xanthomonas속, VA균근균, Azotobacter속, Verticillium속 등

유기물분해촉진

 Streptomyces속, Pseudomonas속, Bacillus속, Clostridium속,

 Thermus속 등

양수분흡수촉진

 VA균근균, Azotobacter속, Bacillus속, Rhizobium속, Trichoderma속,

 Candida속, Frankia속, Azospirillum속, Bradyrhizobium속 등

생육촉진

 광합성세균, 내열성방선균, Rhizoctonia속, Pseudomonas속 등

병해충 방제

 Bacillus속, Pasteuria속 등

제 초

 Epicoccosorus속, Dendryphiella속 등

 

라. 미생물제제란 무엇인가

  미생물제제란 토양 등에 시용하는 경우 표시된 특정 함유 유용미생 물의 활성에 의해 용도에 기재된 효과를 가지며 최종적으로 식물재배에 도움이 되는 효과를 나타내는 제제라고 할 수 있다.

  미생물제제는 살아있는 미생물과 경우에 따라서는 접종균을 흡착한 담체(carrier), 접종균 활성화를 위한 유기영양원, 그 외의 보조제로 구성 되어 있지만, 효과를 가지는 주된 성분은 제제 원료에 표시된 미생물 즉 원료에 들어있는 미생물의 기능에 의한다는 것이다.

 

마. 미생물제제가 갖추어야 할 조건

  미생물제제에 표시되어 있는 대부분의 내용은 애매하고 제품에 따라 표기 방법이 다르지만, 표시된 미생물제제 효과는 유기물분해촉진, 연작장해억제, 토양의 이화학성 개선, 토양미생물성개선, 작물의 생산성 향상, 작물의 품질향상, 오염물질 정화 등이다.

  미생물 중에는 균근균(vesicular arbuscular Mycorrhizae)이나 뿌리 혹박테리아(Rhizobium)처럼 기능이 명확한 것도 있지만, 대부분의 미생물제제는 효과를 명시하지 않고 유용미생물이라는 포괄적인 말을 사용하는 경우가 많다. 이 유용미생물이란 말은 이용자 측면에서는 매력적인 표현이고 생산자 측면에서는 만능적인 용어이지만 과학적인 방법으로 입증되지 않은 기작을 애매모호하게 나타내는 것이므로 미생물제제 효과 표현방법으로는 적합하지 않다. 그러므로 미생물제제도 다른 종류의 제제 처럼 그 효과 및 평가방법을 정확히 규정하며 접근하여야 할 것 이다. 그렇다면 미생물제제가 갖추어야 할 조건은 무엇이고 미생물제제를 평가하는 방법은 어떻게 해야하는가 하는 문제가 제기된다.

  미생물제제를 올바르게 활용하기 위해서, 소비자는 사용용도가 무엇 이며 용도에 적합한 제제가 무엇인지를 과학적인 입장에서 이해하고 평가하는 절차를 반드시 거쳐야 한다. 이와 같은 절차는 생산과 소비에 있어서 제품의 균일성과 효과의 재현성을 보장할 수 있게 되므로, 미생물제제 생산자나 소비자 모두의 권리이며 의무가 되는 것이다. 또한 미생물제제란 완성품인 일반 제품과는 달리 소비되는 순간까지 생명력이 유지되어 살아있는 기능을 발휘하여야 하는 진행성 제품이므로, 생산과 소비 등 모든 면에 새로운 각도로 접근하여야 한다. 즉 생산자는 생산으로써 끝나는 것이 아니라 소비에 이르기까지 살아있는 기능을 유지 하게 하여야 하며, 소비자는 생산에서부터 파생될 수 있는 문제점을 사전에 인지하여 생명력이 있는 제품을 공급받을 수 있게 항상 주지 하고 있어야 한다. 또한 생산자와 소비자는 미생물제제를 이용한다는 단순한 입장에서 벗어나, 자연환경을 구성하는 일원으로서 사용 후에  발생될 수 있는 생태계 변이에 대한 적극적인 이해와 관심을 가져야 한다.

 

바. 미생물의 농업적 활용에 따른 주요기능

주요기능

활용 및 대표적인 미생물

   · 생물질소고정

 

 

   · 불용양분 가용화

 

 

 

   · 작물생육촉진

 

 

   · 유기물 분해촉진

 

 

   · 토양환경 정화

 

 

   · 생물학적 방제

 

   · 두과, 수도재배시 질소 비료 시용절감

     - 근류균, Azolla, Azotobacter, Azospirillum, Bacillus

 

   · 불용성 인산, 아연, 철 등의 작물 이용성 향상

     - VA-mycorrhizae

     - Penicillium, Aspergillus속 등 사상균

 

   · IAA유사 물질, 비타민 공급

     - Bacillus, Pseudomonas, 효모

 

   · 유기물 시용효과 증진

     - 섬유소 분해효소 생성균

 

   · 유해중금속, 잔류농약, 유류, 폐비닐 등 오염원 분해

     - Pseudomonas, Mycobacterium, Tricothecium 등

 

   · 병원성 미생물, 선충 생육억제 및 사멸

     - 항생물질 생성균 :방선균, 사상균, 세균 등 다양




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