2017년 유엔식량농업기구(FAO) 통계에 따르면 전 세계 식량 생산량은 26억2700만톤으로 그 중 중국이 6억1800만톤을 생산해 같은 기간 전 세계 식량 생산량의 23.5%를 차지했다. . 이러한 높은 수확량을 유지하기 위해 중국의 농업 생산은 매년 많은 양의 농경지와 담수 자원을 소비해야 합니다. 그러나 앞서 언급한 중국의 자원 부족은 매우 명백합니다. 통계에 따르면 1인당 경작 가능 면적은 0.1hm2 미만으로 세계 1인당 경작지 면적의 3분의 1에 불과하고 미국의 7분의 1에도 미치지 못합니다. 중국의 1인당 담수 자원량은 2200m3 미만으로 세계 평균의 1/4에 불과해 세계에서 1인당 수자원이 가장 부족한 국가 중 하나입니다. 따라서 중국의 농업생산에는 대량의 화학비료를 사용하여 전체적인 수확량을 보장해야 합니다.

그러나 중국의 농업생산에 있어서 비료의 이용률은 만족스럽지 못하다. 질소비료를 예로 들면, 2017년 중국의 질소비료 총량은 2,206만 톤에 달해 세계 총량의 35%를 차지했다. 그러나 그해 중국의 질소비료 종합이용률은 35%에도 미치지 못해 막대한 낭비를 초래했다. 따라서 중국의 농업 과학 기술 종사자들은 점차적으로 물비료 통합 과정에 적응하기 위해 고급 수용성 비료를 연구하기 시작하고 있습니다[1-2]. 국가농업기술진흥센터가 실시한 연구에 따르면, 현재 중국에는 물과 비료의 통합에 적합한 경작지가 3천만 헥타르가 넘는 반면, 현재 중국의 적용 비율은 3.2%에 불과합니다. 그러므로 우리나라의 수용성 비료 개발 잠재력은 매우 크며 미래 비료 개발의 핵심 초점이다.

수용성 비료는 물에 완전히 용해되는 다원소 화합물이자 속효성 비료입니다. 수용성이 좋고 잔류물이 없는 특성을 가지며 작물의 뿌리와 잎에 직접 흡수되어 활용될 수 있습니다. 수용성 비료는 물 비료 통합의 중요한 구성 요소로서 분명한 이점을 가지고 있습니다. 첫째, 비료의 이용률을 대폭 향상시킬 수 있습니다. 통계에 따르면 우리나라 기존 비료의 이용률은 약 30%이고, 수용성 비료의 이용률은 70~80%이다. 또한 시비 총량을 줄일 수 있어 국가 이중 탄소 순환의 기본 요구 사항을 충족합니다. 둘째, 수용성 비료는 영양 함량이 높고 영양이 종합적이어서 작물 수확량과 품질을 크게 향상시킬 수 있어 미래 비료 산업의 핵심 발전 방향 중 하나입니다. 마지막으로 수용성 비료의 보급과 사용은 물과 비료의 통합을 동반하여 대량의 담수 자원을 절약하고 중국 주민의 삶의 질을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 

현재 우리나라 수용성비료의 생산과 이용에는 아직도 해결해야 할 문제가 많다. 수용성이 낮고 불용성 물질 함량이 높으면 파이프라인, 특히 관개수에 칼슘 및 마그네슘 이온 농도가 높은 지역에서 스케일이 쉽게 막힐 수 있습니다. 현재 중국의 수용성 비료 중 수불용성 물질에 대한 요구 사항은 0.5%입니다. 반면 통합형 물 비료 시스템은 일반적으로 고정식 또는 반고정식이며 매우 미세하고 청소하기 어려운 물 배출구가 있어 수불용성 물질에 의해 쉽게 차단됩니다. 비료에 포함된 소금의 일부가 파이프라인을 부식시킵니다. 현재, 물과 비료 통합 시스템의 파이프는 대부분 탄소강 또는 플라스틱으로 만들어지며, 그 중 탄소강으로 만들어진 파이프는 산소, 물, 산 및 알칼리에 의해 부식되기 쉽기 때문에 시스템의 수명이 단축됩니다. 그리고 사용 비용이 증가합니다. 수용성 비료의 주성분은 화학비료인데, 이는 장기간 사용 시 토양의 압축과 토양 미생물 군집의 불균형을 쉽게 유발하여 궁극적으로 토양 비옥도 저하를 초래할 수 있습니다. 위와 같은 이유를 바탕으로 물비료 일체화의 발전과 함께 국내외 주요 화학회사에서는 수용성 비료 생산 및 사용상의 문제점을 해결하기 위해 스케일 및 부식억제 효과를 갖는 화학물질을 잇달아 개발하고 있다. 그 중 폴리아스파르트산과 그 유도체는 가장 널리 연구된 물질이다. 

1.1수용성비료에 폴리아스파르트산의 응용

폴리아스파르트산(PASP)은 굴 등 해양 조개류의 점액에 자연적으로 존재하는 인공적으로 합성된 수용성 단백질이다. 해양 조개류가 영양분을 풍부하게 하고 껍질을 만들기 위해 사용하는 활성 물질입니다. 새로운 유형의 비료 상승제인 폴리아스파르트산은 작물의 질소, 인, 칼륨 및 미량 원소의 흡수를 향상시킬 수 있습니다. 또한 폴리아스파르트산은 무독성, 무해하며 완전히 생분해되므로 세계적으로 인정받는 녹색 화학물질입니다. 국내외 연구 및 응용 결과에 따르면 수용성 비료의 상승제인 폴리아스파르트산은 다음과 같은 측면에서 주요 효과를 나타냅니다.

1.1 폴리아스파르트산의 분산 효과

수용성 비료 사용 시 배관 막힘의 주요 원인으로는 비료 간의 화학반응으로 인한 침전, 물 pH로 인한 용해도 감소, 비료 내 수불용성 물질 등이 있습니다. 서로 다른 경로를 통해 형성된 이들 수불용성 물질은 점차적으로 파이프라인의 내부나 출구에 부착되며, 특히 칼슘, 마그네슘과 같은 수불용성 염류는 전체 시스템을 차단합니다. 

새로운 유형의 녹색 분산제인 폴리아스파르트산은 점적(분무) 관개 시스템에 적용할 때 무기염 스케일의 형성 및 응집을 방지하고 완화할 수 있습니다. 형성된 스케일을 물 시스템에 부유하는 작은 입자로 분산시켜 사용 중에 시스템에서 수용성 비료의 막힘 문제를 줄일 수 있습니다. 연구에 따르면 폴리아스파르트산은 물 순환 시스템의 킬레이트 분산제로서 산화철, 탄산칼슘, 이산화티타늄, 수산화아연, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 이산화망간 등에 대해 우수한 킬레이트화 및 분산 효과를 나타냅니다. Koskan et al. 폴리아스파르트산이 열 전달 표면과 물 시스템 파이프라인에 스케일이 쌓이는 것을 방지할 수 있다고 믿습니다. 

한편, 폴리아스파르트산의 분자량과 시스템 온도가 스케일 억제에 미치는 영향에 대한 연구를 통해 폴리아스파르트산의 스케일 억제 효과는 시스템 온도가 아닌 분자량과 밀접한 관련이 있음이 확인되었습니다. 일반적으로 다양한 방법으로 합성된 폴리아스파르트산의 규모 억제 효과는 해당 규모와 밀접하게 관련되어 있다고 믿어집니다. 예를 들어, 아스파르트산을 원료로 사용하는 폴리아스파르트산은 CaF2에 대한 스케일 억제 효과가 더 좋고, 무수 말레산 및 그 유도체를 사용하는 폴리아스파르트산은 BaSO4, SrSO4, CaSO4 등에 대해 더 나은 스케일 억제 효과를 나타냅니다. Ross et al. 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨 등 폴리아스파르트산을 분산시키기 위한 최적의 중량평균분자량 범위는 10000~4000임을 확인했다. Quan Zhenhua 등은 수온이 60℃ 이하일 때 온도 변화가 거의 없음을 발견했다. 폴리아스파르트산의 규모 억제율에 대한 효과; Ca2+가 800mg/L이고 폴리아스파르트산의 투여량이 3mg/L일 때 스케일 억제율은 여전히 ​​90% 이상에 도달할 수 있습니다. 20℃에서 폴리아스파르트산은 탄산칼슘의 핵생성을 최소 150분 정도 지연시킨다. 이들 연구는 모두 온도에 대한 폴리아스파르트산 스케일 억제 성능의 보편성을 나타냅니다. 

1.2 폴리아스파르트산의 부식 억제

일반적으로 폴리아스파르트산의 극성기(N 및 O 그룹 포함)는 금속 파이프라인에 흡착되어 금속 이온화 과정의 활성화 에너지를 크게 향상시키는 것으로 알려져 있습니다. 동시에 비극성 그룹(알킬 R)은 금속에서 멀어지는 방향으로 배열되어 소수성 필름을 형성하여 수용액에 의한 금속 파이프라인의 부식을 방지하고 통합된 점적 관개 시스템을 효과적으로 보호합니다. 물과 비료를 절약하고 장비의 수명을 연장하며 생산 비용을 절감합니다. 폴리아스파르트산은 다양한 시스템에서 탄소강, 구리, 황동, 백동과 같은 다양한 금속 재료에 부식 억제 효과가 있습니다. 폴리아스파르트산의 농도가 100mg/L일 때 탄소강의 부식 억제율은 93%에 도달할 수 있으며, 이 농도에서 폴리아스파르트산은 탄소강의 부식 속도를 90% 늦추어 수명을 효과적으로 연장할 수 있습니다. 파이프라인. 

관련 연구에서 연구자들은 폴리아스파르트산이 다양한 pH 조건에서 물 시스템의 파이프라인 부식에 대한 우수한 억제 효과를 가지고 있음을 발견했습니다. Benton의 연구는 pH 4.0~6.6의 부식성 염 용액 매질에서 분자량 1000~5000, 농도 25mg/L의 폴리아스파르트산과 그 염을 사용하면 이산화탄소에 의한 탄소강의 부식을 효과적으로 억제할 수 있음을 시사합니다. . Kalota et al. 및 Silvermanet al. [30]은 다양한 pH, 온도 및 수분 조건에서 철에 대한 폴리아스파르트산의 부식 억제 성능을 연구했으며, 폴리아스파르트산은 pH가 10보다 높을 때 부식 억제 성능이 우수하다는 것을 발견했습니다. Mansfeld et al. [31]은 pH 8~9 범위에서도 좋은 결과를 얻을 수 있음을 발견했습니다. 따라서 폴리아스파르트산은 다양한 제형의 수용성 비료를 사용하는 동안 파이프라인의 부식을 해결할 수 있으며, 이는 고정 비료 또는 비료 적용에 도움이 됩니다. 반 고정 파이프라인 시스템. 

1.3 폴리아스파르트산의 시너지 효과 및 품질 향상 효과

비료 상승제 또는 영양 강화제인 폴리아스파르트산은 느린 방출 및 효율성 향상, 비료 활용 증가, 작물 품질 개선, 수확량 및 소득 증가 측면에서 보고되었습니다. 연구에 따르면 수용성 비료에 폴리아스파르트산을 첨가하면 비료의 효과가 연장되고, 작물이 전체 성장 과정에서 영양분을 고르게 흡수하여 비료의 효과적인 활용이 보장되는 것으로 나타났습니다. Lei Quankui 등이 수행한 실험. 폴리아스파르트산을 적용한 후 땅콩의 N, P 및 K 비료의 활용 효율이 다양한 정도로 증가했으며 땅콩은 전체 성장 기간 동안 영양 결핍 증상이 덜 발생하는 것으로 나타났습니다. Cao Danet al. 폴리아스파르트산의 지속성을 연구한 결과 폴리아스파르트산을 1년에 한 번 사용하면 두 작물 모두에 수확량 증가 효과가 있음이 입증되었습니다. 

보고에 따르면, 폴리아스파르트산은 작물 성장을 위한 필수 배지와 미량 원소를 효과적으로 활성화하고, 다량의 원소의 흡수 효율을 향상시켜 비료 활용도를 높일 수 있습니다. 사용 후에는 작물의 스트레스 저항성을 강화하고 작물의 효소 활성을 조절하며 수확량을 늘리고 작물 품질을 향상시킬 수 있습니다. Li Jianganget al. 녹색 야채와 같은 작물에 폴리아스파르트산을 적용하면 비타민 C와 수용성 당 함량이 다양한 수준으로 증가하여 야채와 과일의 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 사실을 발견했습니다. Jiao Yongkang et al. 다양한 유형의 폴리아스파르트산 킬레이트를 엽면 살포를 통해 폴리아스파르트산을 사용하면 황관배의 수확량과 품질이 향상될 뿐만 아니라 황관 현상도 감소한다는 사실이 밝혀졌습니다. 배나무 까마귀발톱병으로 인한 손실. Tang Huihuiet al. 북동 봄 옥수수에 폴리아스파르트산 질소 비료를 적용한 연구를 통해 PASP N이 옥수수 수확량을 감소시키지 않고 총 질소를 1/3로 줄이는 조건에서 옥수수 재배에 사용되었으며 여러 단계에서 옥수수의 효소 활성을 효과적으로 조절한다는 사실을 발견했습니다. 체중 감량과 효율성 향상에 도움이 됩니다. Xu Yanweiet al. 폴리아스파르트산이 함유된 요소를 쌀에 적용한 후 비료의 효과가 크게 향상되었으며 성장기에도 비료가 제거되지 않는 것을 발견했습니다. Cao Danet al. 포플러 묘목 재배에 폴리아스파르트산을 적용하려면 높은 질소 이용 효율로 인한 높은 질소 스트레스를 완화하기 위해 질소 사용량을 적절하게 줄여야 한다는 사실을 발견했습니다.

1.4 폴리아스파르트산의 환경보호 특성

폴리아스파르트산(Polyaspartic acid)은 아미노산이 주성분인 고분자로, 환경 중의 미생물에 의해 완전히 분해되어 사용 가능한 저분자 아미노산, 물, 이산화탄소로 분해됩니다. 누군가 폴리아스파르트산의 생분해성을 연구하기 위해 OECD301A 방법을 사용했는데, 폴리아스파르트산 처리에 의해 방출되는 이산화탄소의 양이 기준 포도당에 가깝다는 사실을 발견했습니다. 또한 Xiong Rongchun 등은 폴리아스파르트산이 생분해성이 뛰어난 친환경 화학물질임을 입증했습니다. 

2 전망

중국 농업에서 "하나의 통제, 두 개의 감소, 세 가지 기본"이라는 목표가 점진적으로 실현됨에 따라 물과 비료의 통합 과정이 점점 더 빨라지고 수용성 비료, 특히 고급 수용성 비료에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 수용성 비료가 증가하고 있습니다. 친환경적이고 환경 친화적인 킬레이트화 분산제이자 비료 시너지제인 폴리아스파르트산은 화학 비료의 스케일링과 파이프라인 부식을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 효율성과 품질을 향상시켜 적용 가능성이 높습니다. 

폴리아스파르트산의 수용성 비료 적용 현황에 폴리아스파르트산의 뿌리 생성 촉진, 작물 효소 활성 조절, 영양분 흡수 강화, 분산된 금속 원소 킬레이트화 등의 특성이 결합된 폴리아스파르트산의 개발이 가능하다고 저자는 믿고 있다. 산성 기반 수용성 비료는 특수 수용성 비료와 고급 수용성 비료에 중점을 두어야 하며 특히 감자 및 기타 작물의 덩이줄기 수확에 적합하며 영양 흡수가 가능한 과일 및 채소용 특수 수용성 비료에 중점을 두어야 합니다. 배병, 닭발병과 같은 장벽.