Changes in Physicochemical Properties and Microbial Population during Fermenting Process of Organic Fertilizer

혼합발효 유기질비료의 발효과정 중 이화학성 및 미생물밀도 변화

This study was conducted to investigate the changes in physicochemical and microbiological properties during fermenting process of organic fertilizer which was made from the mixture of organic materials such as sesame oil cake, fish meal, blood meal, rice bran, ground bone meal, and natural minerals such as illite, crusted oyster shell and loess. They were mixed and fermented for 70 days. The sesame oil cake and rice bran, major ingredients for organic fertilizers, consisted of 7.6 and 2.6% total nitrogen, 3.6 and 4.6% $P_2O_5$, 1.4 and 2.2% $K_2O$, respectively. The ground bone meal included 29.2% $P_2O_5$ and illite included 3.8% $K_2O$. Temperature of organic fertilizer during the fermentation rapidly increased over $50^{\circ}C$ within 2 days after mixing and stabilized similar to outdoor temperature after 40 days. Moisture content decreased from 36.3 to 16.0% after 1 month. C/N ratio of organic fertilizer slightly increased until 30 days and thereafter, it slowly decreased, It resulted from the faster decrease of total nitrogen concentration compared with organic matter. Concentration of $NH_4-N$ in organic fertilizer rapidly increased from 1,504 to $5,530mg\;kg^{-1}$, the highest concentration after 10 days. Meantime, $NO_3-N$ concentration was low and constant about $150mg\;kg^{-1}$ over the whole fermenting period. This result seemed to be due to the high pH. The organic ferfilizer fermented for 70 days was composed of 2.7% N, 2.8% $P_2O_5$, 1.8% $K_2O$, and 35.9% organic matter. Total populations of aerobic bacteria, Bacillus sp. and actinomycetes, after fermenting process, were $12.5{\times}10^{10}$, $45.5{\times}10^{5}$ and $13.6{\times}10^{5}cfu\;g^{-1}$ respectively. Pseudomonas sp. was $71.9{\times}10^{7}cfu\;g^{-1}$ at first, but it rapidly decreased according to the rise of temperature. Yeasts played an important role in the early stage of fermentation and molds did in the late stage.

유기재배를 위한 화학비료 대체 혼합발효 유기질비료를 개발하기 위하여 깻묵, 어박, 쌀겨, 골분 등의 유기질 자재와 일라이트, 패화석 등을 배합하여 제조하였으며 70일간의 제조과정 중 이화학적 특성 및 미생물 밀도 변화를 조사하였다. 유기질비료의 주요 성분인 깻묵과 쌀겨는 각각 7.6%와 2.6%의 질소와 3.6%와 4.6%의 인산, 1.4%와 2.2%의 칼륨을 함유하였다. 골분은 29.2%의 인산을 함유하였으며 일라이트의 칼륨 농도는 3.8%이였다. 유기질비료의 온도는 혼합 2일후 $50^{\circ}C$ 이상으로 상승하였으며 발효 40일 경과 후 상온과 비슷한 온도로 내려갔다. 발효 초기 수분 함량은 36.3%였으며 1개월 후 16.0%로 감소하였고 그 후 변화가 거의 없었다. 발효 초기에 유기물 함량에 비해 질소의 손실이 커서 탄질비가 증가하였다가 발효 10일 경과 후 서서히 감소하였다. 암모니아태 질소 함량은 혼합 시 $1,504mg\;kg^{-1}$이었으며 10일 후 최고 농도인 $5,530mg\;kg^{-1}$까지 증가하였다가 서서히 감소하였다. 그 반면에 질산태질소 함량은 발효 전 기간 동안 저농도로 유지되었는데 이러한 경향은 높은 pH와 관련이 있다고 판단되었다. 약 2개월간의 발효 후 유기질비료의 질소, 인산, 칼리 및 유기물 함량은 각각 2.7%, 2.8%, 1.8% 및 35.9%이었다. 발효과정 중 유기질비료내 생존하는 호기성세균, Bacillus sp. 및 방선균의 총균수는 각각 $12.5{\times}10^{10}$, $45.5{\times}10^5$와 $13.6{\times}10^5cfu\;g^{-1}$이었다. Pseudomoaas sp.는 발효초기에 $71.9{\times}10^7cfu\;g^{-1}$이었으나 발효 20일 후에는 온도 상승으로 급격히 감소하여 거의 나타나지 않았다. 균류 중 효모는 발효 초기에 많이 검출되었으며 사상균수은 발효 후기에 많았다.