바이오스티뮬런트란 무엇입니까?
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식물 바이오스티뮬런트는 종자, 식물 또는 근권에 처리했을 때 자연적 과정을 자극하여 양분 흡수와 이용 효율, 비생물적 스트레스 내성, 작물 품질과 수확량을 개선하는 물질 또는 미생물입니다.1,5 비료처럼 식물에 양분을 공급하는 것을 목적으로 하지 않습니다.5 주요 유형은 부식 물질, 해조류 추출물, 단백질 가수분해물, 키토산, 규소, 유익 세균과 유익 진균입니다.1
바이오스티뮬런트는 어떻게 정의됩니까?
이 정의는 수년간 논쟁의 대상이었고, 발표된 정의들도 매우 다양합니다.2,4 대부분은 바이오스티뮬런트를 한쪽으로는 비료와, 다른 한쪽으로는 농약 및 생물적 방제제와 구분하려 하는데, 일부 제품은 바이오스티뮬런트이자 생물적 방제제로 작용하기 때문에 구분이 복잡합니다.1
미국에서는 2018년 Farm Bill이 처음으로 법률상의 설명을 제시했습니다. 종자, 식물 또는 근권에 처리했을 때 자연적 과정을 자극하여 양분 흡수, 양분 효율, 비생물적 스트레스 내성, 또는 작물 품질과 수확량을 향상시키거나 이롭게 하는 물질 또는 미생물이라는 것입니다.1,5 유럽연합에서는 Regulation (EU) 2019/1009이 식물 바이오스티뮬런트를 양분 함량과 무관하게 식물 영양 과정을 자극하는 비료 제품으로 정의하며, 그 유일한 목적은 양분 이용 효율, 비생물적 스트레스 내성, 품질 특성, 또는 토양이나 근권에 묶여 있는 양분의 이용 가능성을 개선하는 것입니다.2 널리 인용되는 한 학술 리뷰는 세 번째 틀을 제안했습니다. 알려진 양분, 식물 생장 조절제 또는 보호 화합물만이 아니라 구성 성분 혼합물의 창발적 특성을 통해 식물 생산성을 개선하는, 생물 유래의 제제화된 제품이라는 것입니다.4
| 출처 | 핵심 개념 | 제외하거나 강조하는 내용 |
|---|---|---|
| 2018년 Farm Bill(미국) | 종자, 식물 또는 근권에서 자연적 과정을 자극하는 물질 또는 미생물 | 양분 흡수와 효율, 비생물적 스트레스 내성, 품질과 수확량에 대한 효과 |
| Regulation (EU) 2019/1009 | 식물 영양 과정을 자극하는 비료 제품 | 제품의 양분 함량과 무관하게 작용 |
| Yakhin 등의 2017년 리뷰 | 생물 유래의 제제화된 제품 | 이점이 양분, 생장 조절제 또는 보호 화합물만으로 인한 것이 아님 |
바이오스티뮬런트의 주요 유형은 무엇입니까?
가장 널리 쓰이는 성분은 부식 물질, 해조류 추출물, 유익 세균, 유익 진균이며, 그 밖에 키토산, 단백질 가수분해물 또는 규소 같은 무기 화합물을 함유한 제품도 있습니다.1 시장에서는 산 기반 소재의 점유율이 가장 높고 해조류 기반 소재가 그 뒤를 잇습니다.1 연구자들은 이를 비미생물 바이오스티뮬런트와 미생물 바이오스티뮬런트로 분류하며, EU 규정은 수지상 균근균과 Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum 속의 질소 고정 세균을 미생물 바이오스티뮬런트로 열거합니다.2
| 범주 | 개요 | 보고된 효과 |
|---|---|---|
| 부식산 및 풀빅산 | 이탄, 레오나르다이트, 퇴비 또는 지렁이 분변토에서 얻은 유기물 성분 | 토양 특성, 뿌리의 양분 흡수, 곁뿌리 생장 개선 |
| 해조류 추출물 | 주로 Ascophyllum, Fucus, Laminaria 같은 갈조류 | 생장 촉진 다당류, 방어 반응 유도, 수분 보유 |
| 단백질 가수분해물 | 식물성 또는 동물성 단백질에서 얻은 펩타이드와 아미노산 | 특히 스트레스 조건에서의 발아, 생장, 품질 |
| 키토산 | 진균, 곤충, 갑각류에서 얻은 탈아세틸화 키틴 | 식물의 방어 반응을 유도합니다 |
| 규소 | 규산 형태로 흡수되는 무기 원소 | 비생물적 스트레스 내성, 더 튼튼한 잎 |
| 유익 세균 | Bacillus, Rhizobium, Pseudomonas, Azospirillum 등 | 질소 고정, 시데로포어, 식물 호르몬 |
| 유익 진균 | 수지상 균근균과 Trichoderma | 뿌리 도달 범위 확대, 인과 수분의 흡수, 뿌리 분지 |
바이오스티뮬런트는 식물에서 어떻게 작용합니까?
보고된 효과로는 생산성 향상, 병과 기타 스트레스에 대한 내성 향상, 물과 양분의 흡수 및 이용 효율 개선, 뿌리 구조와 곁뿌리 생장 개선, 유도 전신 저항성이 있습니다.1 바이오스티뮬런트는 식물의 일차 대사와 이차 대사를 모두 변화시킬 수 있습니다.2 과학적 근거는 잘 문서화되어 있지만 정확한 기작이 항상 이해되어 있는 것은 아닙니다.1 이 때문에 한 리뷰는 단일하게 규정된 작용 기작을 요구하기보다 효능의 입증과 포괄적인 작용 메커니즘에 연구를 집중해야 한다고 주장했습니다.4
범주마다 작용 방식이 다릅니다. 부식 물질은 다가 음이온 특성을 통해 작용하여 토양의 양이온 교환 용량을 높이고 뿌리 막 수송체와 상호작용합니다.1 해조류 다당류는 추출물 건물중의 30~40퍼센트를 차지할 수 있으며, 생장을 촉진하고 방어 반응을 유도합니다.1 수지상 균근균은 뿌리계를 양분 고갈 영역 너머로 확장하여 인과 수분의 흡수를 개선하고, 식물 생장 촉진 세균은 질소를 고정하며 철 킬레이트 작용을 하는 시데로포어를 생성하고 옥신과 사이토키닌 같은 호르몬을 만듭니다.1
바이오스티뮬런트는 비료와 같은 것입니까?
아닙니다. 바이오스티뮬런트는 물과 양분의 이용 효율을 높일 수 있지만, 영양적으로 의미 있는 비료 효과를 제공하기 위한 것은 아닙니다.5 여러 정의가 이를 직접 밝히고 있습니다. EU 정의는 양분 함량과 무관한 작용을 요구하고, 2017년 리뷰는 알려진 필수 양분에서만 비롯되는 이점을 제외합니다.2,4 바이오스티뮬런트 비료로 판매되는 제품은 일반적으로 이 둘을 결합한 것이며, 바이오스티뮬런트는 비료와의 혼합 제품을 포함해 다양한 제제로 공급됩니다.1
규제는 제품이 내세우는 표시 문구에 따라 결정됩니다. 2019년 기준 미국에서 바이오스티뮬런트는 주 차원에서 비료, 토양 접종제 또는 토양개량제로 규제되었습니다.1 연방 농약법은 이 용어를 정의하지 않지만, EPA의 2020년 지침 초안에 따르면 라벨에 생리적 작용을 통해 식물의 생장 또는 성숙을 촉진하거나 지연시키거나 식물의 행동을 달리 변화시킨다고 표시된 제품은 식물 조절제에 해당하며 Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act의 적용을 받습니다.5 양분 흡수, 양분 이용 효율 또는 비생물적 스트레스 내성의 개선과 같은 표시 문구는 일반적으로 비농약성으로 취급됩니다.5
바이오스티뮬런트는 농업에서 실제로 효과가 있습니까?
포장 데이터에 따르면 효과가 있는 경우가 많지만 편차가 큽니다.3 비미생물 바이오스티뮬런트에 관한 180건의 연구와 1,087건의 노지 쌍대 비교를 분석한 2022년 메타분석에서는 평균 17.9퍼센트의 수확량 증가가 나타났으며, 범위는 아인산염의 8.6퍼센트부터 모링가 잎 추출물의 30.8퍼센트까지였습니다.3 부식산과 풀빅산, 단백질 가수분해물, 해조류 추출물, 키토산은 중간인 14.8~17.1퍼센트에 해당했습니다.3 토양 처리는 엽면 처리나 종자 처리보다 증가 폭이 컸고, 반응은 건조 기후, 채소 작물, 그리고 유기물이 적거나 염분이 많거나 사질이거나 양분이 부족하거나 pH가 중성에서 먼 토양에서 가장 강했습니다.3
저자들은 출판 편향 때문에 이 평균이 상업적 사용에서 얻는 결과를 과대평가했을 가능성이 높다고 경고하며, 비상업용 제품이 상업용 제품보다 우수했다고 지적합니다.3 미생물 접종제에 관한 별도의 메타분석에서는 수확량 증가가 건조 기후에서 20.0퍼센트, 열대 기후에서 14.9퍼센트, 해양성 기후에서 10.0퍼센트, 대륙성 기후에서 8.5퍼센트로 나타났으며, 균근균은 유기물이 적고 pH가 중성에 가까운 토양에서 가장 좋은 성능을 보였습니다.6 농촌 지도 전문가들은 긍정적인 효과가 주로 통제된 실험실이나 온실 조건과 특정 작물에서 보고되며, 밭작물과 곡류가 가장 널리 연구되었다고 덧붙입니다.1
| 연구 및 그룹 | 평균 수확량 변화 | 가장 효과가 좋았던 조건 |
|---|---|---|
| 비미생물 바이오스티뮬런트, 전 범주(2022) | +17.9% | 건조 기후, 채소, 척박하거나 염분이 많은 토양 |
| 해조류, 부식산, 단백질 가수분해물, 키토산 제품(2022) | +14.8% ~ +17.1% | 범주 범위의 중간 |
| 아인산염(2022) | +8.6% | 가장 작은 데이터 세트, 세 건의 연구 |
| 건조 기후의 미생물 접종제(2018) | +20.0% | 건조 기후와 열대 기후 |
| 대륙성 기후의 미생물 접종제(2018) | +8.5% | 기후 그룹 중 가장 낮은 반응 |
재배자는 바이오스티뮬런트를 어떻게 선택하고 사용해야 합니까?
문제에 맞는 제품을 선택하십시오. 포장 시험에서 이점은 최적이 아닌 조건, 특히 물이 제한된 조건에서 가장 컸으므로, 바이오스티뮬런트는 스트레스, 척박한 토양 또는 낮은 유기물이 작물을 제한하는 곳에서 수확량 반응을 보일 가능성이 가장 높습니다.3 작물마다 반응이 다르며, 여러 유형의 바이오스티뮬런트를 섞거나 양분을 첨가하는 경우가 많은 제품 제제와 관리 방법, 환경이 모두 결과를 바꿉니다.1
구매 전에 성분 목록을 읽고 재배 관리와의 적합성을 확인하며, 더 넓게 사용하기 전에 소규모로 시험하십시오.1 살아 있는 제품은 주의가 필요합니다. 균근균은 경운, 나지 휴경 기간, 높은 수준의 비료와 살균제에 민감합니다.1 사용량과 시기는 제품 라벨을 따르고, 라벨의 표시 문구는 위에서 설명한 규제상의 구분을 염두에 두고 읽으십시오.5
핵심 요약
- 바이오스티뮬런트는 식물의 자연적 과정을 자극하여 양분 흡수와 효율, 스트레스 내성, 품질과 수확량을 개선합니다.
- 비료가 아닙니다. 그 이점은 함유된 양분에서 비롯되도록 의도된 것이 아닙니다.
- 주요 유형은 부식 물질, 해조류 추출물, 단백질 가수분해물, 키토산, 규소, 유익 세균과 유익 진균입니다.
- 포장 메타분석에 따르면 범주별 평균 수확량 증가는 대략 9~31퍼센트이며, 가뭄과 척박한 토양, 채소에서 가장 컸습니다.
- 결과는 작물, 제품, 조건에 따라 다르므로 소규모로 시험하고 제품 라벨을 따르십시오.
참고 문헌
- Plant Biostimulants: Definition and Overview of Categories and Effects (HS1330)
- Editorial: Biostimulants in Agriculture
- A Meta-Analysis of Biostimulant Yield Effectiveness in Field Trials
- Biostimulants in Plant Science: A Global Perspective
- Draft Guidance for Plant Regulator Products and Claims, Including Plant Biostimulants
- Improving Crop Yield and Nutrient Use Efficiency via Biofertilization: A Global Meta-analysis