미생물의 환경에 대한 이해

각 분야에서 특출한 효과를 나타내고 있는 유효미생물들을 집중적으로 배양해서 토양에 투입하기 위해서는 미생물의 배양에 필요한 몇가지의 조건을 최적의 상태로 맞추어 주어야 가장 효율적인 성과를 올릴 수 있게 된다.

(1) 수분(水分)의 조절

우리가 원하는 유효미생물을 왕성히 번식시키기 위해서는 미생물을 배양시키고자 하는 모든 재료의 수분함량을 70%로 맞추어 주어야 한다.
미 생물을 배양시키고자 하는 재료가 흙이든 왕겨, 톱밥, 볏짚, 보리짚이나 산야초이든 계분, 돈분, 우분 등 가축분뇨나 인분이든간에 모든 혼합된 재료에 전체적인 평균수분이 70%로 맞아야 유효균의 번식이 왕성하여 양질의 토곡(土麴)이나 발효퇴비 또는 발효사료로써의 소기의 성과를 올릴 수 있는 것이다.
만일 수분이 70%이상으로 많았을 때는 유효균보다 유해균의 번식이 많아지며, 수분이 70%이하로 적었을 때는 유효균이나 유해균이 제대로 증식이 될 수가 없기때문에 목적하는 균배양이 이루어 지지 못하게 되는 것이다.

(2) 공기(酸素)의 유통

대부분의 유효균은 호기성균(好氣性菌)으로 공기의 유통이 양호해야 번식이 왕성해지게 되며, 반대로 대부분의 유해균은 혐기성균(嫌氣性菌)으로 공기유통이 잘 안되는 곳에서 맹열한 번식이 조장되는 것이다.
따라서 우리가 원하는 유효균을 이용하는 과정에서는 가능한대로 공기가 잘 통하도록 재료의 배합비율을 맞추어 주고 발효과정에서의 되집기나 공기구멍 내주는 일 등을 잘 해주어야 하는 것이다.
「예 외없는 법칙은 없다」고 하듯이 유산균은 혐기성균이면서도 김치를 익혀주거나 우유를 이용한 발효음료제조 등에 널리 사용되고 있는 대단히 유익한 균으로 활용되고 있으며, 리그닌이나 섬유소를 분해하는 균들은 호기성균이면서 공기유통이 불량한 곳에서도 활동을 계속하기도 한다.
퇴비를 띄워주는 균은 세균류, 사상균류, 방사상균류로 대별할 수가 있는데 이들중 절대적인 호기성균류가 있는가 하면 때로는 혐기성상태에서도 발육하는 균들이 있기때문에 퇴비퇴적시 공기유통량의 조절여하는 분해작용의 촉진·지연을 조절하거나 퇴비재료의 질소발산 및 유실을 억제하는 데에 필수적인 조건이 되는 것이다.
한편으로 논에서 활동하는 미생물은 호기·혐기의 양쪽 환경을 잘조절하면서 생활하고 있어 획일적인 분류는 대단히 어려운 일이라 하겠다.

(3) 온도(溫度)의 분해작용

대부분의 미생물은 생육적온이 20∼40℃이나 유효미생물은 40℃이상의 고온에서 번식이 활발하여 고온균(高溫菌)으로, 유해미생물은 40℃이하의 저온에서 많이 활동하기 때문에 저온균(低溫菌)으로 각각 분류한다.
따 라서 토곡이나 속성퇴비, 발효사료 등을 제조할 때는 온도를 가능한한 40℃이상으로 높혀주는 노력이 필요한 것이며, 퇴적후 2∼3일이 지나면 30∼40℃로 열이 오르기 시작하면서 이때에 전분, 단백질, 지방등을 분해시키는 균의 활동이 있게 되는 것이다.
이와같은 기본물질의 분해 최성기가 되면 미생물들의 호흡열의 축적으로 온도는 60℃이상으로 상승된다.
이때에 이르면 당분, 단백질, 지방질 등 분해되기 쉬운 물질들은 대부분 분해 완료되고 이후부터는 고온하에서 활동하는 리그닌 분해균과 섬유소 분해균의 활동이 시작 되는 것이다.
이들 고온성균에는 세균과 방사상균이 있는데 이들은 먼저 볏짚의 세포를 둘러싸고 있는 리그닌과 헤미셀룰로오스를 분해한다.
이와같이 리그닌과 헤미셀룰로오스가 분해되지 않으면 그안에 존재하는 셀룰로오스는 분해되지 않는다.
이 와같은 원리는 볏짚에 세룰로오스 분해균만을 첨가해서 실험에 보니 분해가 잘되지 않았는데 헤미셀룰로오스 분해균을 먼저 첨가하고 후에 셀룰로오스 분해균을 첨가해 보니 그때에 비로서 셀룰로오스의 분해가 진행되었다는 결과에서 이러한 결론을 얻게 된 것이다.
셀룰로오스 분해의 최성기가 지나면 내부의 온도는 서서히 하락하게 된다.
이는 분해되기 어려운 리그닌과 섬유소가 호열성이며 호기성균의 작용으로 분해가 되어졌다는 신호인 것이다.
우리가 발효퇴비를 조제할 때 리그닌이나 섬유소를 분해 촉진하기 위해서 석회유를 첨가하는 일이 있다.
석회유를 공급하면서 알카리를 좋아하는 세균의 번식도 크게 돕는 일이 되겠지만 리그닌과 섬유소를 부드럽게 하고 고온성의 호기성균의 분해가 조장되도륵 하는 방법이 되기 때문이다.
고온하에서 섬유소 분해균은 섬유소를 분해하면서 유기산을 만들기도 하는데 이 유기산은 다시 호기성균에 이용되어 유기산에 의한 산도의 저하(酸性化)와 그에 의한 분해작용의 저하를 방지하는 역할을 한다.
이 상에서 보듯이 섬유소는 고온성균에 의하여 분해되는 것임을 알 수 있으나 전술한바와 같이 섬유소 분해균(50℃이하에서는 활동하지 않음)은 단독으로 퇴비를 부숙시킬 수 없고 여러가지 균들이 공존, 공조하는 가운데 완숙시켜 내게 되는 것이다.

(4) 양분공급(養分共給)

퇴비가 발효될 때에는 당, 단백질, 지방 등과 같이 비교적 저온하에서 분해되는 성분들이 제일 먼저 분해되고 다음으로 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌순으로 분해되어 간다.
이와 같은 물질의 분해는 각각 다른 균류들이 작용하는데 그것을 분류해 보면 다음과 같다.
이들 미생물들은 그들이 필요로 하는 양분을 공급하여야만 활동이 가능하고 분해작용이 되는데 이들 미생물들이 필요로 하는 양분은 질소성분이다.
그러므로 볏짚이나 보리짚을 발효시킬 때는 반드시 동물성 분뇨 또는 요소, 유안 등의 질소를 공급하게 되는 것이다.
따라서 질소성분의 함량이 많은 재료는 질소 첨가량을 감소시켜도 발효가 잘되고 질소성분이 적은 재료는 질소성분을 증량 첨가해줘야 한다.
그러므로 자체의 질소함량이 높은 재료일수록 분해작용이 빠르고 적으면 분해가 잘되지 않는다.
예를들면 가축류의 분중에서 계분은 가장 잘 분해되고 돈분이 그 다음이요, 우분의 분해가 잘되지 않는데 이것은 질소성분의 함유율에 따라 그 작용에 차이가 있기 때문이다.
한편 실험실에서 셀룰로오스 분해균에 대하여 당분을 공급해 보았더니 그 균은 이것을 하나도 이용하지 않았다는 사실로 보아 분해미생물들의 양분은 질소성분임을 알 수 있는 것이다.