EM(Effective Microorganisms) 이홍빛열무에미치는영향 멘티 : 박재현, 서예원, 이윤재 분당영덕여자고등학교 멘토 : 김혜진, 배지연 이화여자대학교식품공학과, 분자생명과학부 학교연못수질개선활동을통해 EM( Effective Microorganisms) 이라는미생물이있음을알게되었다. EM이식물의생장에는어떤영향을미치며, 어느정도의농도가가장큰영향을미치는지알아보고싶었다. 연구는, EM농도를다르게하여홍빛열무를기르며관찰하는것을기록하였다. 결과적으로가설과다르게대조군이가장잘자랐는데, 그이유는 EM의미생물이토양을필요로하기때문일거라추측된다. 또한토양을개량하며식물의성장에필요한물질을생성하는데, 실험에서는흙은없고물만있어서대조군이제일길이가길어진것이라고생각된다. 키워드 : EM(Effective Microorganisms), 홍빛열무 1. 도입 1) 연구배경현재분당영덕여자고등학교 ECO-D( 생태환경과학동아리 ) 에서는학교연못수질오염정도를측정하고 EM(Effective Microorganisms, 이하 EM) 을이용해수질개선에힘쓰고있다. 이를통해 EM이다양한분야에서유용한효과를나타내는획기적인미생물임을알게되었고, 특히친환경적작물재배를하는데자주쓰이는것을알게되었다. EM 사용시물에대한 EM의희석률이 200배일때잘자란다는연구를접하고 EM의농도를달리하여그영향을조사하기로했다. 2) 연구목적 EM용액의농도의차이가홍빛열무의생장에미치는영향을알아본다. 또한 EM 의존재유무가홍빛열무의생장에미치는영향을알아본다. 3) 기존연구유용미생물이자연농업에미치는경제적효과에관한분석 ( 이복남,1999), 친환경농업 ( 親環境農業 ) 상추재배의 EM( 유효미생물군 ( 有效微生物群 )) 미생물제제시용효과 ( 施用效果 ) 에관한연구 ( 硏究 )( 안승원, 2005), 토양활성제 (EM) 벼재배효과구명시험 ( 김정곤외 3명,1993), EM과쌀겨처리시기에따른벼의초기생육및잡초방제효과 ( 이순계외 2명, 2005), 키토산, 목초액및 EM 처리가토양미생물상의변화및토마토의초기생육에미치는영향 ( 정순재외 5명, 2005), EM 활성액, 키토산및목
초액처리가토양미생물상의변화및잎상추의생육에미치는영향 ( 석운영외 4명, 2004) 등 EM에관한연구가있다. 4) 이론적배경 EM은유용미생물군의약자로자연계에존재하는 80여종의미생물을조합, 배양하여만든것으로서, 항산화력, 소생력, 정화력이탁월하다. EM은광합성세균, 유산균, 효모가결합되어있는형태로존재한다. EM 은농업, 축산업, 식품, 환경, 수질정화, 수산, 의료, 가정, 공업, 건축등에쓰인다. 또한, 토양속에서는좋은미생물상을만들어내기위한먹이가된다. 효모나유산균과는달리폭발적인번식력은없지만, 이 2종류와공존함으로서빠른합성, 발효력을발휘한다. EM의핵심미생물에는광합성균, 효모균, 유산균, 방선균, 사상균등이있다. 광합성균은유기물이많은곳에다량존재하며오물을분해하여자체영양분으로흡수하면서산소를배출하고아미노산을합성하는환경정화균의역할을한다. 또, 환원력이강한상태에서는유기물 ( 아미노산등 ) 을생성하고산화력이강한상태에서는유기물의저분자화를통해항산화물질을만들어내는생태계의핵심적미생물이다. 두번째로, 효모균은발효력을살려서작물의뿌리에서나오는분비물, 광합성세균이만들어내는아미노산과당류, 토양속의유기물을재료로하여작물에유효한물질을합성하고, 효모균이만들어내는호르몬등의생리활성물질은뿌리와세포의분열을활성화한다. 또, 다른유용한미생물 ( 유산균, 방선균 ) 을증식하기위해필요한기질을만들어낸다. 세번째로, 유산균은광합성세균, 효모균으로부터받은당류 (glucose) 등을기질로하여유산을만들어내고, 혐기상태에서는단백질을, 아미노산까지분해한다. 유산균에는강한정균력 (bacteristasis) 이있으며, 특 히유해한미생물의번식과유기물의급격한부패분해를억제하고유기물을발효분해시키는중요한활동을한다. EM속의유산균은유해균을억제하고좋은균을증식시키는역할을한다. 네번째로, 방선균은광합성세균과공존하기때문에방선균단독보다도광합성세균과혼재하는상황을만들면, 정균작용은배가된다. 현재 5,000여종의방선균이확인되고있는데, 2/3이상이 Streptomyces 생성균이다. 토양중에다수존재하는것으로 EM속에서는항생물질등생리활성화물질을만든다. 마지막으로, 사람의눈으로쉽게볼수있는곰팡이균으로효모와달리균사와포자를다량만들어낸다. 사상균중에는나쁜것도있으나, Aspergillus Glaucus 등과같은유용한것도많다. EM속에서는효모처럼아미노산, 다당류등여러가지생리활성물질을생성하고아울러효모를증식을돕는역할도한다. EM이식물의생장에필요한이유 EM은유해물질이존재하는토양에존재할때유해물질자체는없어지지않더라도그것을무해화하는불가사의한능력이있다. 예컨대토양에유해한화학물질과중금속이존재해도 EM을살포하면작물에그물질이흡수되지않으므로안전한농작물의재배가가능하다. 당초 EM의특이점은혐기성과호기성이라는전적으로성질이다른 80여종의미생물을약체상태, 즉혐기상태에서공존배양시킨것으로반드시 80여종이필요하지는않으나광합성세균, 유산균및효모균은필수적이다. 5) 가설 EM의희석률에따라식물의생장속도가다르다는기존의연구를토대로좀더미세한농도차이의영향을알아보기위해
스프레이로 EM을뿌리는횟수를다르게하여실험한다. 또한 EM을 50배희석했을때보다 100배희석했을때가더효과적이었으므로 ( 석운영, 2004) 스프레이로 20번뿌릴때가장잘자랄것이다. EM을뿌리는횟수를다르게하여식물의길이, 무게등을비교한다. 2. 실험 1) 실험준비도구새싹채소재배용기 6개, 스포이트, 분무기, 홍빛열무씨앗, EM발효액, 증류수, 비커, 삼각플라스크, 그림 1 실험준비물 2) 실험방법 1 재배용기 6개에각각홍빛열무씨앗 100개를넣었다. 2 각재배용기에물은 300ml를넣어주었다. 재배용기를 A부터 F까지표기하였고, A는대조군, B는 EM발효액 10번분무, C는 EM발효액 20번분무, D는 EM발효액 30번분무, E는 EM발효액 40번분무, F는 EM발효액 50번분무하였다. 3 발효액을물에분무한후에는유리막대로저어주었다. 4 싹이트기전까지는햇볕이들지않는서늘한곳에서재배하였다. 싹이튼후햇볕이잘드는창가위에서재배하였다. 5 재배기간동안매일물을갈아주고썩은식물들을제거해줬다. 매일식물의길이와무게를측정해기록하였다. 그림 2 재배전의홍빛열무씨앗 그림 3 재배후다자란홍빛열무 3) 실험결과 (Result)
1 홍빛열무길이 EM 원액을 10 번분무한재배용기에서 자라는홍빛열무는길이는대조군인물보 다길지않았다. 또, 2 일째에는 10 번과대 조군을제외하고분무한횟수가적을수록 길이는길었다. 4 일째까지는물과 10 번분 무한것의길이차이가얼마나지않았다. 5 일째에대조군이월등히자라여 10 번분무 한것과도차이가나게되었고, 또그외의 20 번부터 50 번까지분무한것에는여전히 분무한횟수가적을수록길이가길어짐을 알수있었다. 홍빛열무의길이측정치를다음표 1 에 제시하였다. 또한표 1 의자료를그래프 1 에제시하였다. 길이 (cm) 10번 20번 30번 40번 50번 물 1일 0 0 0 0 0 0 2일 1.5 1.1 0.7 0.2 0.2 1.6 3일 2.38 1.38 1.15 0.9 1.32 2.2 4일 5.5 3.5 3.5 2 1.5 6 5일 8.5 4.8 4.5 3 2.8 12 6일 11 6 5 4 3.3 15.5 7일 13 6.8 6.8 4.2 3.34 17 8 일 13.38 7.13 7.25 4.5 3.5 19.1 표 1 2 홍빛열무무게 무게 (g) 10번 20번 30번 40번 50번 물 1일 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2일 5.02 4.1 3.55 3.41 2.99 5.45 3일 8.41 9.03 7.21 6.7 7.55 7.82 4일 10.75 9.16 7.38 6.87 8.67 10.79 5일 14.74 9.82 7.45 7.21 9.12 13.17 6일 19.8 10.55 8.75 12.17 11.82 17.1 7일 23.63 11.69 11.15 12.82 13.38 20.49 8일 28.84 12.72 14.14 13.51 14.18 24.99 표 2 대조군의홍빛열무무게에서는 10 번 분무한것과대조군, 20 번과 50 번, 30 번과 40 번이각각비슷한무게를보였으며 6 일 째에물보다 10 번분무한것이, 20 번보다 50 번분무한것이, 30 번보다 40 번분무한 것이무게가더나가게되었다. 홍빛열무의무게측정치를다음표 2 에 제시하였다. 또한표 2 의자료를그래프 2 에제시하였다. 홍빛열무무게 * 재배용기무게 : 20.46g 그래프 1 그래프 2 홍빛열무무게는재배용기를빼고측정하였다. 2 기타관찰사항 기타관찰사항으로는 20번부터 50번분무한용액의홍빛열무는뿌리가넝쿨처럼꼬불거렸으며, 하늘을향해자랐다. 하지만
20번,30번분무한용액에서자라는홍빛열무는 7일째부터는제대로자라기시작했다. 40번분무한물이담겨있는재배용기의홍빛열무는뒤집어져서잎이썩기도하였으며, 50번분무한홍빛열무는잘자라지않았다. 3. 실험분석 홍빛열무에 EM용액을 10번뿌린것은하루에약 2~3cm 씩자라마지막으로젠길이가 13.38cm으로두번째로길었으며무게는하루에 3~4g씩늘어나마지막으로 28.84g로가장무게가무거웠다. EM용액을 20번뿌린것은하루에약 1.4cm씩자라마지막으로잰길이가 7.13 으로 4번째로길이가길고무게는하루에약 1g씩늘어나마지막으로 12.72g로무게가가장낮았다. EM용액을 30번뿌린것은하루에약1.2cm 씩자라마지막으로잰길이가 7.25cm로세번째로길었고무게는하루에약 2g씩늘어나마지막으로 14.14g로 4번째로무거웠다. EM용액을 40번뿌린것은하루에약 0.8cm씩자라마지막으로잰길이가 4.5cm로 5번째로길었고무게는 1.2g씩늘어나마지막으로 13.81g로 5번째로무거웠다. EM용액으로 50번뿌린것은하루에약 0.4cm씩자라마지막으로잰길이가 3.5cm로가장길이가짧았고무게는하루에약 2.1g씩늘어나마지막으로 14.18g로 3번째로무거웠다. 대조군물은하루에약3~4cm씩자라마지막으로잰길이가 19.1cm로가장길이가길었고무게는하루에약 2~3g씩늘어나마지막으로 24.99g로두번째로무게가무거웠다. 실험결과를보면무게는 EM용액을 10번뿌린것이가장무거웠으나, 길이는대조군 이월등히길게나왔다. 기존연구에서는 EM이흙에서자라는식물에실험한연구는있었지만물에서자라는새싹채소에관해실험한연구의자료는없었다. 흙에서자라는식물에서는 EM을분무한것이더잘자랐지만, 물에서자라는새싹채소의경우에는확인된바가없다. EM도살아있는생물체 ( 미생물 ) 인만큼먹이가있어야증식할수있다. 또한 EM은토양을개량하며식물의성장에필요한물질을생성하는작용을하는것으로알려져있다. 이번실험에서는토양에배양하지않고수중재배를하였기때문에예상한것과는다르게대조군의길이생장이가장크게나왔음을알수있다. 4. 결론및추후연구계획 (Conclusion) 1) 가설증명 물에 EM을 20번뿌린열무가제일잘자랄것이라는가설과달리 EM을 10번뿌린열무가제일잘자랐다. 대조군보다길이가짧지만줄기의두께, 잎의크기, 열무의무게가다른열무들보다더컸다. EM을물에희석시키는것과직접뿌리는방법에따라결과가달랐다. 2) 연구및결과의중요성 EM은유용한미생물들이란뜻인데, EM의효과로는악취를없애고, 물을깨끗이하고, 좋은환경과먹거리를제공한다고알려져있다. 따라서우리는세번째의좋은환경과먹거리를제공하는것을중요하게여겨, EM이식물의생장에도움이된다는사실을통해친환경적으로질좋은식물을재배할수있다고여겼다. EM을이용한모든생산물은항산화작용이증가하므
로, 항산화효과의정도를가지고여타의생산물과구별하여 EM이실질적으로다른생산물에비해어떤면에서더친환경적인지알수있다. http://en.wikipedia.org/wiki/effective_micr oorganism http://www.emgood.co.kr/front/php/newpa ge.php?code=7 추후연구계획 200배에서제일잘자란다는가설에부합하지않은이유를알아보고, 정확한연구결과를얻기위해직접 EM을스프레이로뿌려처음에실험했던 200배와추후다시실험한 200배에서어느것이더잘자라는지, 전과비교했을때무엇이달라졌는지알아본다. 또한열무가아닌브로콜리, 무순등의다양한종류를실험하여식물의종류에따라연구결과가달라지는지비교해보고, EM을스프레이로뿌리지않고물에희석시켰을때는어떤실험결과가나오게되는지줄기의두께, 잎의크기, 맛, 냄새, 길이, 무게등을측정해비교해본다. 또한실험에서대조군의식물의길이가더커서실험이제대로되지못했기때문에다시이전실험을참고하여이번에는흙에다가식물을심어조건을같게하여 EM원액에의해식물이대조군보다잘자란다는사실을심화시킨다. 5. 참고문헌 구자덕 (2008). 복합유용미생물제시용이촉성부추생육및수량에미치는영향. 진주산업대학교산업대학원석사학위논문, 미간행. 석운영 (2004). 미생물제제처리에따른토양미생물상의변화와배추및잎상추의생육에미치는영향. 동아대학교교육대학원석사학위논문, 미간행. 한승현 (2005). EM처리가여름쪽파의생육및항산화물질생성에미치는영향. 공주대학교대학원석사학위논문, 미간행. http://emproducts.co.uk/downloads/em.pdf