토양 미생물은 식물이 질병에 저항하도록 돕는 일 말고도 성장을 촉진하기도 한다. 오른쪽의 두 화분은 서로 다른 이로운 균류가 들어 있고, 가장 왼쪽의 화분은 아무 균류도 없다. 

 

 

식물은 질병이 발생하면 자가격리를 할 수 없지만, 친구의 도움을 받을 수는 있다. 이로운 토양 미생물이 여러 질병을 예방하는 데 도움이 되기 때문이다. 미국 텍사스 A&M AgriLife의 과학자들은 옥수수가 병원균을 방어하는 데 이로운 균류가 어떻게 도움을 주는지 밝혔다.

 

그 결과가 The Plant Cell 1월호에 발표되었다.  연구를 주도한 것은 텍사스 A&M 대학 농생명과학의 식물병리학 및 미생물학 박사 Michael Kolomiets 씨이다. 연구비는 미국 농무부 국립 식량농업원(National Institute for Food and Agriculture)에서 제공했다. 결과적으로, 식물 면역의 신비한 측면을 밝히고 더 생산적인 곡식 작물의 연구를 가능하게 한다.

 

신중히 작물을 선발, 육종하면 수확량과 내성, 질병 저항성이 높아져 전 세계의 작물이 크게 개량된다. 하지만 Kolomiets 씨는 오늘날 유전자 선발만으로는 작물의 생산성을 크게 개선시키기 힘들다고 한다.  

 

그는 "현재 가장 중요한 다음 전략으로 여겨지는 건 우리가 '갈색 혁명'이라 부르는 것입니다. 토양에 서식하는 이로운 미생물에게서 도움을 받을 수 있어요."라고 한다. 

 

 

 

토양 미생물은 '침투성 저항성'을 유발한다

 

토양 미생물은 놀라운 방식으로 식물에 영향을 미친다. 예를 들어, 식물이 질병과 싸우면 성장이 둔화된다. 하지만 식물의 뿌리에 이로운 균류가 있으면 정상적으로 성장하면서 질병과 맞설 수 있다. 

 

 

페트리에 배양된 토양 균류 트리코데르마.

 

 

이들 토양 미생물은 식물을 질병에서 보호하는 특별한 역할을 한다. 토양 미생물이 존재하면 식물은 광범위한 병원균으로부터 면역력을 높이는 "유도된 침투성 저항성(Induced systemic resistance)"이라 부르는 걸 받는다.

 

Kolomiets 씨는 "병원균에 저항성을 가진 작물을 설계할 때, 우린 보통 각각의 특정한 균주나 병원균 집단에 대한 저항성을 식별해야 합니다."라고 한다. "유도된 침투성 저항성은 다양한 병원균에 효과적이기에 훨씬 좋은 전략이죠."

 

이러한 이유로 식물과 미생물의 상승 효과를 이해하면 작물의 건강과 수확량을 향상시킬 수 있는 가능성이 있다.

 

 

미생물은 정확히 어떤 일을 하는가?

 

과학자들은 미생물이 식물에 미치는 영향이 재스몬산이라 부르는 식물 호르몬과 관련되어 있다는 걸 알고 있었지만, Kolomiets 씨에게 그 그림은 이치에 맞지 않았다. 호르몬은 방어력을 높이는 반면 성장을 늦춘다. 이 때문에 식물은 식물의 조직에 이 호르몬이 지속적으로 존재하면 성장에 불리해지기에 스트레스를 감지하는 짧은 시간 동안에만 재스몬산을 생산한다.

 

그는 식물이 생존하는 동안 뿌리에 상주하는 이로운 균류가 식물이 늘 재스몬산을 생산하게 하는데, "균류가 어떻게 식물의 성장도 촉진하는지 늘 궁금했습니다. 이해가 되지 않았죠."라고 한다. 

 

재스몬산의 화학 구조

 

수액에 관한 모든 것

 

균류가 있든 없든, 옥수수 내부에서 무슨 일이 일어나는지 확인하기 위해 연구진은 뿌리에 트리코데르마균이 있는 옥수수에서 수액을 채취했다. 그 다음 연구진은 이 "강력한" 수액을 트리코데르마균과 접촉하지 않은 옥수수에 주입했다. 

 

또한 연구진은 이전 연구에서 발견된 두 가지 이상의 옥수수 품종으로 이 실험을 반복했다. 첫번째 품종은 트리코데르마균이 없어도 자연적으로 더 강한 면역력을 가지고 있었다. 이와 반대로 두번째 품종은 면역력이 약했다. 마지막으로 연구진은 이전에 발견된 두 가지 트리코데르마균의 돌연변이로 실험을 반복했다. 한 돌연변이는 옥수수의 면역력을 향상시키지 못했고, 다른 하나는 야생형 조상보다 더 높은 수준의 면역력을 유도했다.

 

면역력이 강한 식물에서 채취한 수액을 면역력이 정상 또는 약한 식물에 주입한 모든 사례에서 수액은 백신과 유사하게 작용해 면역력이 약한 식물이 질병에 저항성을 갖도록 만들었다. 그리고 면역력이 약한 식물의 수액이 향상된 식물에 주입되면 면역력이 약해졌다.

 

 

부분의 합과 다른 물질

 

다음으로, 연구진은 각각의 실험에서 식물 내의 완전한 대사 산물들을 분석했다. 최종 분석에서, 두 가지 화합물이 트리코데르마균의 효과를 해명했다. 12-OPDA라는 한 화합물은 재스몬산과 친숙한 구성요소이다. 그러나 재스몬산과 달리 이 화합물은 식물의 성장을 방해하지 않는 듯하다. 

 

12-OPDA의 화학 구조

 

또한, 분석 결과 트리코르데마균은 식물이 12-OPDA를 생산하도록 장려하고 12-OPDA를 활용하며 재스몬산을 만들지 않도록 하는 화학 신호를 보낸다는 것이 밝혀졌다.

 

Kolomiets 씨는 "사람들은 이러한 다단계의 경로를 단일한 사건이라 생각합니다. 하지만 중간 과정이 마지막 결과만큼 중요하단 사실이 밝혀졌습니다."라고 한다. 그 결과는 더 튼튼한 식물을 육종하려는 식물 육종가들이 이러한 중간 과정이 변경된 옥수수 품종을 구할 수 있단 것을 시사한다.

 

 

 

옥수수와 미생물이 함께 더 잘 작용할 수 있는가? 

 

연구진의 목표 가운데 하나는 현재 이용되는 트리코르데마균보다 훨씬 더 유용한 자연적 변형을 찾는 일이다. Kolomiets 씨는 "자연에는 광범위한 다양성이 있으며, 우린 그 다양성을 이용해야 합니다."라고 한다. 

 

또한 Kolomiets 씨는 연구진이 "이러한 이로운 미생물과 더 잘 상호작용하는 옥수수 품종을 찾을 수 있습니다."라고 한다. "우리가 그들이 어떻게 작용하는지만 안다면, 미생물에게 더 나은 옥수수를 생산하고 옥수수에게는 더 나은 미생물을 생산할 수 있어서 현장에 더 건강한 옥수수를 내놓게 됩니다."

 

 

https://phys.org/news/2020-04-soil-microbes-resist-disease.html

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아뿔싸, 손에 지지가 묻었다



향긋한 흙내음을 맡으며 호미를 쥐고 정신없이 풀을 뽑다보면 머리를 어지럽히던 잡념도 사라지고 화도 가라앉는 경험은 농사를 짓는 분이라면 누구나 한 번쯤 해보셨을 겁니다.그래서 농사가 갖는 이런 매력을 요양원 등에서 이용하는 일이 10여 년 전부터 시작되고 있었습니다. 최근에는 ‘치유 농업’이라 하며 농촌진흥청에서 생활습관성 질환자를 대상으로 시험한 결과, 스트레스 호르몬이 약 28% 감소하고, 인슐린 분비능이 약 47%가 증가하는 효과가 나타나는 것으로 확인되었다고 합니다.

그런데 이러한 결과가 단순히 땀을 흘리며 열심히 육체 활동을 하는 데에서 온 효과일까요? 어떤 일을 하든지 다 그러한 결과가 나타나는 것일까요? 저는 이유가 없는 일은 없다고 생각합니다.

이와 관련해, 얼마전 한 가지 주목할 만한 연구결과가 미국 연구진에 의해 발표되었습니다. 바로 흙에 서식하는 세균에 항염증 및 면역 조절, 스트레스 내성 등의 성질이 있다는 내용입니다. 현대 사회는 인구의 대부분이 도시에 몰려 살고 있습니다. 한국도 도시화율이 약 82%에 달합니다. 인구의 10명 중 8명은 도시에 살고 있다는 뜻입니다. 이렇게 대부분의 사람들이 도시에 살다보니 자연스럽게 흙과 접촉할 기회가 줄어들고 있습니다. 심지어 아이들에겐 “흙=지지”라며 만지지도 못하게 하거나, 만져도 금방 손을 닦이는 일이 흔하지요.

하지만 현대 도시인은 흙을 접하지 못하게 되면서 흙에 사는 균류 같은 다양한 미생물과 상호작용할 기회도 차단되었습니다. 일각에선 그 결과, 알러지와 천식, 자기염증성 질환 및 스트레스 관련 정신건강 등의 문제가 심해졌다고 지적하기도 합니다. 미국 연구진이 발견한 건, 이러한 각종 질환 등을 완화시키거나 막는 데에 흙에 살고 있는 부생성 세균인 마이코박테리움 박케Mycobacterium vaccae가 큰 역할을 한다는 겁니다. 이 세균에는 특수한 지질脂質이 있어 인간의 항염증, 면역 조절, 스트레스 내성 등에 영향을 준다는 사실이 밝혀졌습니다.

이러한 사실을 밝히기 전인 2016년, 연구진에서 쥐를 이용한 동물실험을 수행한 적이 있습니다. 먼저 한 쥐에게는 스트레스를 주는 사건 이전에 마이코박테리움 박케를 이용해 만든 백신을 주사하고, 대조군에는 아무 조치를 취하지 않고 두 쥐에게 스트레스를 주었습니다. 그러나 백신을 맞은 쥐는 그렇지 않은 쥐와 비교해 외상후 스트레스성 장애와 스트레스 유발성 대장염이 예방되었습니다. 그런 다음, 그 쥐를 다시 똑같은 스트레스 상황에 노출시켰지만 그들에게선 불안이 경감된 것 같은 행동이 발견되었다고 합니다. 즉, 백신을 맞은 이후 장기간 항우울제를 투여한 것처럼 바뀌었다는 겁니다.

이때 발견한 사실을 바탕으로 계속 실험을 거듭한 결과, 마이코박테리움 박케에 있는 10(Z)-헥사데센산hexadecenoic acid이라 부르는 지방산만 추출해 면역 세포에 도입하면, 이것이 세포 안에서 퍼옥시좀peroxisome 증식인자 활성화 수용체(PPAR)와 결합해 여러 연쇄적 염증 반응을 차단하는 지질을 방출한다는 사실을 알아냅니다. 결국 연구진은 이 연구를 통해 스트레스 내성 백신이나 약을 개발할 수 있다는 결론에 도달합니다.

물론 농사를 지으며 흙과 함께하지 못하는 사람에게는 유용한 치료제가 되겠습니다. 하지만 그냥 미생물과 여러 토양 생물이 풍부한 건강한 흙에서 땀 흘리며 농사를 지으면 해결될 일이지요. 더구나 직접 농사를 지으면 스트레스를 해소하는 일 말고도 얻을 수 있는 효과가 얼마나 많습니까! 그러니 제발, 우리를 그냥 농사지을 수 있게 땅을 내어주세요.




건강한 흙이 보약이다



마이코박테리움 박케의 효능에 대한 연구논문: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00213-019-05253-9

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Daphne Miller 씨가 2장의 팬티를 들고 있다. 왼쪽의 것은 오래 사용한 정원의 통로에 묻었다. 오른쪽의 것은 미생물이 풍부한 퍼머컬쳐 정원의 토양에 묻었다. 미생물이 팬티의 섬유질을 부수었는데, 비옥하지 않은 흙은 그러지 못했다.  (사진: Philip B Stark)



아칸소 대학의 토양학자 Bill Robertson 씨가 농지가 건강한지 확인하려 할 때, 그는 첨단기계장치에 손을 뻗지 않았다. 그는 100% 면으로 된 남자 팬티 2장을 쥐었다. 

“난 그걸 ‘팬티 파묻기’ 실험이라 부르죠.” 라며 허리띠가 보이게 5-10cm 깊이로 묻고 5주 뒤에 캐내는 것이라 설명한다. 

“토양 생물 —박테리아, 균류, 선충류— 들이 섬유소를 먹는데, 그 팬티들은 기본적으로 섬유소입니다.”라고 Robertson 씨는 설명했다. “그 토양이 살아 있다면, 5주 뒤에 (속옷들은) 젖은 신문지처럼 갈갈이 떨어져야 합니다.” 반면, 토양이 비옥하지 않으면 팬티가 더러워지긴 하지만 훼손되지는 않는다. 

Robertson 씨는 최근까지도 대부분의 농업 전문가들은 토양을 식물과 무기질을 보유하기 위한 모체에 불과하다고 생각했다고 이야기한다. 하지만 우리는 미생물 군집을 구성하는 박테리아와 균류를 더 잘 이해할 수 있게 한 똑같은 기술들 덕에 토양학 분야에서 획기적으로 발전하게 되었다. 


그리고 그들이 보여주는 바는 그 속옷을 우적우적 먹는 미생물들이 토양침식을 방지하고, 물을 보존하며, 환경 오염물질을 분해하는 데 중요한 역할을 한다는 것이다. 또한 그들은 기후변화와 맞서는 데 도움이 되도록 대기의 탄소를 포획하고 저장한다. 

이것이 모두 토양 미생물이 하는 일이라면, 그들은 분명 이 지구에서 우리의 복지와 생존의 핵심이 될 것이다. 하지만 최근 연구에 의하면, 토양 미생물 군집은 우리의 세포와 직접적으로 소통하고, 우리 먹을거리의 양분 함량을 높여서 우리의 건강에 더 직접적인 영향을 줄 수 있다고 한다.  

샌디에고의 캘리포니아 대학 미생물학자 Rob Knight 씨는 “오랫동안 (과학자들은) 토양에 우리를 죽이려 하는 것들이 있다는 생각에 사로잡혀 있었습니다.”라고 한다. 그는 일반적으로 토양에 사는 미생물과 우리 몸에 서식하는 미생물을 포함한 미생물 군집을 연구하고 있다.  그는 파상풍을 포함해 토양이 위험한 장소라는 증거로 제시되곤 하는 여러 질병을 유발하는 토양 서식자들을 언급했다. 


하지만 Knight 씨에 의하면, 최근 과학자들은  “전쟁 비유”를 폐기하기 시작했다.  그 대신 토양의 미생물이 우리를 보호할 수 있는 방식을 탐구하고 있다.  

그는 1970년대 우간다의 키오가 호숫가에서 처음 발견된 양성의 토양 서식 박테리아인 마이코박테리움 박케Mycobacterium vaccae의 예를 들었다. 콜로라도 대학 볼더 캠퍼스의 연구진은 열로 죽인 마이코박테리움 박케가 실험용 쥐에 주입되면 면역 조절 및 기분 조절의 특성을 갖는다는 걸 관찰했다. 이 연구는 아직 인간에게 적용되지 않았지만, 마이코박테리움 박케가 토양과 자연 환경에 사는 다른 미생물들과 함께 인간과 공진화해 우리의 세포와 소통할 힘이 있다고 생각하게 만든다. 



'올바른 미생물'을 찾아서 


애리조나 대학의 세포와 분자 의학 교수 Donata Vercelli 씨도 이러한 고대의 미생물들이어떻게 우리의 건강에 영향을 미치는지 연구한다. 


그녀는 독일의 농장의 아이들이 도시에서 자란 아이들보다 알러지와 천식 비율이 낮다는사실을 알게 된 약 10년 전부터 이 문제에 관심을 갖게 되었다. 그녀는 이 현상의 원인을 알아내고자 다국적 연구진에 합류했다. 

Vercelli  씨는 “우리가 발견한 건 이러한 전통적인 농업 환경에서 생활한다는 사실은 미생물이 매우 풍부한 곳 —올바른 미생물이 우리의 면역계와 함께 진화하고 살아가는— 에 산다는 걸 의미한다는 점입니다.”라고 한다. 

그녀는 토양과 농장의 동물들에서 발견된 유기체들의 배치가 아이의 일생 동안 알러지 항원에 어떻게 반응하는지 설명했다. 이러한 일은 아마 자궁에서부터 시작되어 처음 몇 년 동안 계속 면역계를 형성할 것이다.  

토양 미생물은 우리의 감정과 면역 반응을 조절하는 데 도움이 된다. 또한 먹을거리의 양분 함량을 조정하는 데에도 중요한 역할을 한다. 


코넬 대학 식물학자 Jenny Kao-Kniffin 씨는 “몇 백 년 동안 사람들은 '좋은 흙'에 대한 생각을 가지고 있었죠.”라고 한다. 그녀는 토양 미생물과 식물의 뿌리 사이에 발생하는 지하의 상호작용을 연구하는데, 그녀는 그 구역을 피토바이옴phytobiome이라 지칭한다.

Kao-Kniffin 씨는 식물이 어떻게 주변의 미생물을 부양하기 위해 화합물을 분비하고, 미생물은 식물이 필수 양분(질소 등)을 포획하고 식물영양소(phytonutrients) 또는 항산화제라고 부르는 일련의 화학물질을 제조할 수 있게 하는지 설명하면서 “이것이 영양학의 차세대 분야가 될 수 있어요.”라고 한다.  

이런 화학물질은 해충 및 기타 스트레스 요인으로부터 식물을 보호한다. 또한 과일과 채소에 빛깔과 향 및 독특한 맛을 갖게 한다. 연구에 의하면, 이러한 동일한 화학물질이 면역계를 자국하고 호르몬을 조절해 인간의 암 세포가 성장하는 걸 늦추어 우리에게 직접적인 이익이 된다고 한다. 


Kao-Kniffin 씨가 가장 최근에 발견한 건 다양한 미생물 군집이 있는 토양은 식물의 성장을 촉진하는 반면, 균일한 미생물로 구성된 토양은 그 성장을 억제한다는 사실이다. 

Robert Beelman 씨는 자신의 경력 대부분 동안 식물의 항산화 성분을 정량화하고, 이런 양분이 어떻게 우리의 세포에 영향을 미치는지 설명하는 연구에 집중했다.  하지만 펜실베니아 주립대학의 식품학 명예교수인 Beelman 씨는 최근 토양까지 포함되도록 자신의 연구를 확장함으로써 영양 연구자로서는 특이한 단계를 밟고 있다. 

Beelman 씨는 “우린 모두 건강한 토양과 건강한 사람이 똑같다고 이야기합니다. 하지만 진실은 우린 여전히 쓸데없는 이야기를 하고 있으며 이 아이디어를 조사하기 위해선 더 많은 연구가 이루어져야 한다는 겁니다.”라고 한다.  

“난 궁금했어요.”라고 덧붙인다. “현대의 농법이 우리 먹을거리에 있는 (영양소의) 양에 누가 될 정도로 토양에 있는 균류와 박테리아 개체군을 망치고 있는 걸까?”


이 질문에 답을 찾기 위해 Beelman 씨는 항산화제의 하나인  l-에르고티오네인ergothioneine에 집중하기로 결정했다. 그는 이를 “에르고Ergo”라 부른다. 

이것은 토양 균류와 특정한 토양 매개 박테리아에 의해서만 생성되기에 흥미로운 영양소이다. 한편, 에르고가 인간에게 중요한 영양소라는 몇 가지 증거가 있다. 에르고가 결핍되면 염증과 조기 노화를 유발할 수 있다. 균류의 열매인 버섯은 지금까지 최고의 에르고 공급원인데, 귀리를 포함한 여러 식물에서도 발견된다. 


경운으로 생기는 골칫거리


Beelman 씨는 펜실베니아 커츠 타운에 있는 농업 연구센터인 로데일 연구소와 손을 잡고, 농지부터 식탁까지 에르고를 추적했다. 먼저, 그들은 여러 밭에다 귀리를 심고, 각각의 밭은 여러 실험적인 농법으로 관리했다. 그런 다음 곡물을 수확해 Beelman 씨의 실험실로 보내 에르고의 수준을 측정했다. 


“경운이 가장 큰 차이를 만들었습니다.”라고 Beelman 씨는 강조한다.  경운은 본질적으로 토양을 뒤집지 않는 쟁기질이다. 수천 년 동안 농민들은 잡초를 제거하고, 이전 작물의잔여물을 묻으며, 파종할 땅을 마련하느라 경운을 해 왔다. 하지만 최신 연구에 의하면, 토양의 최상층을 교란시키면 미생물 개체군이 파괴되고 토양침식에 기여한다.  

실제로, "무경운"으로 재배한 귀리는 경운한 토양에서 재배한 것보다 에르고가 약 25% 더 많았고, 무경운 토양에도 에르고가 더 많았다.  Beelman 씨는 경운이 박테리아와 균류의 연결망을 훼방하기 때문이라 믿는다. 

로데일의 수석 과학자 Andrew Smith 씨는 에르고 연구가 겉흙을 보호하는 농법이 토양 미생물의 다양성과 밀도를 증가시키며 항상화제의 농도가 높은 식물을 생산하게 한다는 다른 연구결과와도 일치한다고 이야기한다. 


“일리가 있죠.”라고 덧붙이며,  식물이 미생물과 함께 이러한 화합물을 생성한다는 Kao-Kniffin 씨의 연구결과를 상기시킨다. 

“건강”과 토양 미생물을 연결시키는 유망한 연구에 반응하여, 예상대로 토양에서 영감을 얻은 프로바이오틱스가 시장에넘쳐나고 있다. 이들 제품은 질병으로부터 우리를 보호하고 성장과 발달을 향상시킬 수 있는 토양의 유기체를 함유하고 있다고 주장한다. 

Vercelli 씨는 인간의 건강을 위한 제품을 선전하기에는 아직 너무 이르다고 믿는다. 우린 이 무척추동물들이 어떤 역할을 하고, 어떻게 환경과 상호작용하는지 이해하기 시작한 단계이다. 게다가 그녀는 교향곡에서 다른 연주자들보다 더 중요한 건지 궁금하다. 

“이런 것이나 저런 것에 중요한 역할을 하는 개별 미생물을 찾아내려 합니다.”고 그녀는 말한다.  “난 이게 현실적인 방법이라 생각하지는 않아요. 미생물은 군집들과 함께 활동하며 작용합니다.”

식물 건강이란 영역에서, Kao-Kniffin 씨도 특정 미생물의 영향보다 군집의 역할이 더 중요하다고 생각한다.   “현재 업계가 식물 특성에 대한 단일한 미생물의 효과를 분리해 조사하는 데 중점을 두는데,  여러 참가자가 참여하는 복잡한 상호작용에 더 초점을 맞추는 쪽으로 대체될 것입니다. ”

그에 따라, Knight 씨는 고대의 토양을 저장해 놓으려  —고대의 씨앗을 저장하듯이— 애쓰고 있다. 이러한 미생물들의 조합이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해할 수있는 미래의 어느날을 위해 보호하려는 것이다. 

그는 그동안 “토양에 나쁜 농법을 멈추고, 겉흙을 보존하며, 무척추동물의 생물다양성을 보전한다고 알려진 모든 걸 시작합시다.”라고 한다. 

Knight 씨는 Smith 씨가로데일 연구소에서 연구하고 있는 “유기농”이라 표시된 농법인 토양 보존형 농법을 목록화했는데, 더 정확하게는  “재생형(regenerative)” 또는 “유기농 너머(beyond organic)”라고 표현되어야 한다. 유기농에 대한 농무부의 정의(항생제, 합성 살충제, 제초제를 쓰지 않음)를 준수하는 데다가 작물 돌려짓기와 동물의 방목 및 덮개작물 -휴한기에 토양을 덮도록 재배- 을 통한 토양 비옥화 및 퇴비, 물 보존, 경운 최소화까지 포함하기 때문이다. 

Robertson 씨는 “토양의 건강은 공중 보건입니다.”라고 적확하게 요약한다. 

그는 소비자와 정책입안자들이 토양 보존형 농법을 지원하고, 농민들은 이러한 관행을 채택하길 바란다. 그는 토양 건강 운동이 전국적으로 확대되고 있긴 하지만 여전히 개선의 여지가 많다고 한다.  (예를 들어, 내 고향 캘리포니아에서는 4% 미만의 농지만 덮개작물과 함께 관리된다.)

“변화를 주려고 할 때, 미주리 출신인 우리 대부분은 '나한테 보여줘야 한다'고 한다”며 Robertson 씨는 이야기한다. 

그래서 이때 “팬티 파묻기” 실험이 시작된다. 

눈에 보이지 않는 지하의 생물들이 몇 주 안에 팬티를 분해한다는 걸 보게 되면 아마 그들을 보호해야 한다는 영감을 얻을 것이다. 



https://www.washingtonpost.com/science/uncovering-how-microbes-in-the-soil-influence-our-health-and-our-food/2019/09/27/81634f54-a4ba-11e9-bd56-eac6bb02d01d_story.html

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2017년에 발표된 이런 논문도 잘 읽으면 도움이 많이 되겠다.

<식물의 무기 양분에 대한 토양 미생물의 역할 -현행 지식과 앞으로의 방향>  


The Role of Soil Microorganisms in Plant Mineral Nutrition—Current Knowledge and Future Directions.pdf

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5610682/


요약; 토양의 수많은 다양한 미생물들을 포함하여 식물도 자연 환경 안에서 풍부한 생태계의 일원이다. 균근균과 질소 고정 공생 박테리아 같은 일부 미생물은 무기 양분을 향상시켜 식물의 성과에 중요한 역할을 수행한다는 사실이 오랫동안 인정되어 왔다. 그러나 식물과 연관된 모든 미생물과 합성 농자재를 대체할 수 있는 그들의 잠재력은 최근에야 밝혀지기 시작했다. 지난 몇 년 동안 근권의 미생물 구성과 그들의 역학에 대한 지식이 매우 발전했다. 식물이 아마도 뿌리 분비물로 미생물의 구조를 형성하고, 또 박테리아는 근권의 생태적 지위 안에서 번성하기 위한 다양한 적응법을 개발해 왔다는 명백한 증거가 있다. 그러나 이러한 상호작용의 메커니즘과 미생물에게서 변화를 추동하는 과정에 대해서는 거의 알려지지 않았다. 이번 검토에서 우리는 이러한 현상을 뒷받침하는 분자 수준의 메커니즘에 대한 이해를 향상시키기 위해 수렴할 수 있는 여러 연구 분야의 현행 지식을 요약하여, 식물의 무기 양분을 향상시키는 뿌리와 관련된 박테리아와 식물의 상호작용에 초점을 맞춘다. 




독일의 유스투스 폰 리비히가 1830년대에 식물의 성장에는 질소 성분이 중요하다는 사실을 발견하고, 그로부터 70여 년 뒤에는 하버와 보슈가 대기 중의 질소를 암모니아로 전환시키는 방법을 개발했다. 이렇게 하여 인간은 인공적으로 질소비료를 생산하면서 100년 가까이 주로 그에 의존해 농업을 운영해 왔고, 몇몇 중요한 발견이 이어지며 크게 성공하여 현재 80억 명에 가까운 인구를 부양하고 있다. 


하지만 그 과정에서 이외의 여러 요소들의 존재와 역할이 무시되거나 간과되었고, 그로 인해 농업 생산기반마저 위협을 받게 되었다. 하지만 이제는 그렇게 무시되고 간과되었던 존재들이 재조명을 받고 있다. 토양과 그 생태계 안에 살고 있는 미생물들이 그러한 존재들 같다.


뭐 그렇다고 질소의 역할과 질소비료의 힘을 깡그리 무시하거나 부정할 필요는 없을 것 같고, 이 모든 복잡한 요소들의 조합과 그 상호작용을 어떻게 하면 더욱 잘 이해하고 활용할지를 고민하는 편이 좋을 것 같다. 그렇지 않다면, 현재 인구 가운데 수많은 사람들이 사라진 상태에서야 부양할 여력이 생길 테니 말이다. 그런 일은 또 너무 극단적이지 않은가?


The Role of Soil Microorganisms in Plant Mineral Nutrition—Current Knowledge and Future Directions.pdf
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시에라 믹스 지역의 실험용 옥수수밭을 살펴보는 공동 저자 Javier Lopez 씨.


 


멕시코에서 공기 중의 질소를 고정하는 토종 옥수수가 발견되었답니다. 100년 이상 재배된 것으로 추정되는 이 토종 옥수수가 지닌 특성을 미국의  연구진이 규명했다네요. 다비성 작물로 알려진 옥수수에게 이런 능력이 있다니, 놀랍네요.

미국 위스콘신 대학의 앨런 반 데인즈Allen Van Deynze 씨 외의 연구진은 최근 발표한 논문에서, 멕시코 시에라믹스Sierra Mixe 지역의 한 외딴 마을에서 재배되는 토종 옥수수가 발뿌리에서 끈끈한 점액질을 분비해 공기 중의 질소를 고정시킨다는 사실을 밝혔다고 합니다. 옥수수의 조상이라 하는 테오신트에서 진화해 온 이 옥수수는 아마도 양분이 부족한 환경에서 자라다 보니 그런 특성이 발달했을 것이라 추정한답니다. 연구진은 이 토종 옥수수가 생육에 필요한 질소의 약 30~80% 공기 중에서 흡수한다고 이야기합니다.  

연구진은 10년 전 이 토종 옥수수를 처음 발견한 뒤 최근까지 연구를 진행했습니다. 논문에 의하면, 이 옥수수는 최대 5m까지도 자라며, 파종을 하고 3개월이 지나면 줄기의 마디에서 손가락처럼 가는 발뿌리가 뻗어 나옵니다. 그리고 이 뿌리의 끝부분에서 점액질이 분비되는데, 여기에는 많은 당분이 포함되어 미생물이 서식하기 좋은 환경이 조성된다네요. 그리고 이 점액질에 공생하는 미생물들이 공기 중에 있는 질소를 고정시켜 옥수수가 이용하기 좋은 형태로 변형시킨다는 것입니다.







그러니까 수수나 옥수수, 사탕수수는 줄기를 쭉쭉 빨면 달달한 물이 나오지 않습니까? 그걸 발뿌리를 통해 점액질의 액체로 내보내 미생물에게 먹이를 제공하고,  그 대가로 양분을 공급받는 원리라고 할 수 있겠네요.


그러나, 이 옥수수 품종은 열매가 커다랗게 달리지는 않는 것 같습니다. 여러 갈래의 길 중 척박한 환경에서 스스로 살아남는 법을 발달시키는 쪽으로 진화했지 열매를 커다랗게 맺는 쪽으로 가지는 않았나 봅니다.


하지만 이렇게 척박한 환경에서도 살아남는 방법을, 다른 열매가 크게 달리는 품종과의 교배 육종 등을 통해 전해주게 된다면 옥수수 농사에 큰 변화가 일어날 것임이 틀림없습니다. 언젠가 그런 날이 올 수도 있고, 실패할 수도 있겠지요. 아무튼 재미납니다.




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석종욱 선생님은 <땅심 살리는 퇴비 만들기>만이 아니라 강연에서도 늘 섬유질을 강조하신다. 그래서 리그닌이라는 목질이 풍부한 재료로 퇴비를 만들면 좋다고 하신다. 그래야 거름발이 오래 가고 좋다면서 말이다.

그러한 섬유질이 흙에 들어가면 무엇이 좋은가? 다름 아니라 여러 미생물이 거처할 곳을 제공한다는 점에서 좋을 것이다. 질소질은 미생물의 밥이 되고, 탄소질(섬유질)은 미생물의 집이 된다는 이야기를 들은 적 있다. 밥만 많고 집이 없어도 안 되고, 집만 많고 밥이 없어도 안 된다. 밥과 집이 균형을 이루어야 미생물들도 건강하고 활발하게 살아갈 수 있고, 그들의 활동으로 토양도 건강해지고 거기에 뿌리를 내리고 사는 작물에게도 좋다고 한다.

그런데, 섬유질이 풍부한 거름은 비단 흙에게만 중요한 것이 아니다. 나는 거름은 흙이 먹는 밥이라고 비유하곤 했다. 사람이 먹는 밥에서도 섬유질이 중요한 이유가 과학적으로 규명되고 있다는 소식이 들린다. 대충 내용을 훑어보면, 섬유질 자체가 사람의 몸에 이롭다기보다는 장내 미생물이 그를 이용하기에 사람의 몸에 이로운 효과를 가져온다고 한다. 이것은 무언가 흙과 비슷하지 않은가? 하나님이 흙으로 사람을 빚었기 때문이라고 하면 저기 창조론으로 기어들어가겠지만, 참 재미나다. 서양에서도 하나님이 흙으로 사람을 만들고, 동양에서도 사람이 죽으면 흙으로 돌아간다고 하는 말이 있으니 말이다. 동양이나 서양이나, 사람이 죽어서 썩어가는 과정을 지켜보면서 알아낸 바를 표현한 말이겠지.

아무튼 섬유질은 흙에게나 사람에게나 중요한 성분임에 틀림없는데, 그 자체가 엄청난 효과를 가지고 있다기보다는 미생물이 풍부해지고 활발해지는 데 도움이 되기 때문에 중요하단다. 요즘은 장내 미생물 때문에 건강한 사람의 똥을 그렇지 않은 사람의 장에 이식하기도 하는 세상이라지.




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식물의 질병은 어떻게 비나 물을 주는 일을 통해 전파되는가?

<네이처 커뮤니케이션스>에 게재된 미국 MIT 기계공학과의 정영수 연구원과 컬런 뷰이 조교수의 연구 결과가 그에 대한 답을 제공할 수 있다. 


그들의 연구에 의하면, 아래의 사진처럼 빗방울이나 물방울이 다공성 표면(지표면)에 떨어지면 납작해지는 동시에 그 안에서 무수한 공기방울이 생성된다. 그리고 곧이어 공기방울이 솟구쳐 올라 물방울 표면에서 터지면서 많은 물알갱이(에어로졸)를 발산한다. 바로 이때 지표면에 있던 미생물은 물론, 식물의 질병균까지 대기중으로 확산되는 것이다. 그러니까 비가 오거나 아니면 조리개 등으로 물을 줄 때, 이러한 현상을 통해 지표면에 있던 질병균이 밭 여기저기로 퍼질 수 있다는 뜻이다.




그렇다면 이러한 방식으로 확산되는 질병을 막으려면 어떻게 해야 하는가? 당연히 이러한 현상이 일어나지 않도록 하든지, 아니면 짚이나 풀, 낙엽 등으로 맨흙이 그대로 노출되지 않도록 해야 한다. 그렇게 하는 방법이 이 현상을 통해 식물의 질병이 확산되는 걸 막거나 줄일 수 있다.


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매우 흥미로운 인터뷰가 있어서 우리말로 옮겼다.

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건강한 토양 운동은 최근 뉴스에 실렸는데, 미국 농무부의 연구자 Rick Haney 씨는 그 주요 지지자 가운데 한 명이다. 정부기관과 농산업은 오랫동안 작물의 최대수확량이란 성배를 추구해 왔지만, Haney 씨는 그와는 좀 다른 이야기를 피력한다. 화학비료와 제초제, 살충제 및 기타 화학물질을 사용하여 역대 최고의 생산성을 추구하는 건 우리의 토양을 죽이고 농장을 위협한다는 것이다.



미국 농무부 토양학자 Rick Haney 씨.



텍사스의 미국 농무부 농업연구서비스에서 근무하는 Haney 씨는 인터넷 세미나를 열고, 농민들에게 건강한 토양을 만드는 방법을 가르치며 다닌다.  그의 이야기는 간단하다. 미국은 세계에서 가장 풍요로운 토양을 가지고 있지만, 수십 년에 걸친 농업 학대로 인해 식물에 필수적인 유기물을 만드는 박테리아와 균류를 죽이고 토양의 양분을 고갈시켰다는 것이다. “현재 우리의 사고방식은 화학비료를 주지 않으면 아무것도 자라지 않는다고 생각한다."고 건강한 토양을 검증하는 방법을 개발한 Haney 씨는 말한다. “그러나 그건 사실이 아니며, 결코 그렇지 않다.” 

Yale Environment 360와의 인터뷰에서, Haney 씨는 경운을 덜 하고, 덮개작물을 재배하며, 생물학적 통제로 해충을 억제하는 등의 자연농법을 검증한 연구방법을 설명한다. 트럼프 행정부가 미국 농무부의 예산을 21% 삭감할 것으로 결정한 이때, Haney 씨는 화학비료와 화학물질의 남용으로 이익을 보는 기업들이 지배하는 분야에서 정부 연구의 공평성이 중요하다고 강조했다. 그는 “우린 더 많은 독립적 연구가 필요하다”고 주장한다. “우리가 토양의 기능과 그 생물학에 대해 아는 건 빙산의 일각일 뿐이다.”


Yale Environment 360(이하 문): 토양을 향상시키기 위해 농민들과 일해 왔는가?

Rick Haney(이하 답): 그렇다. 우린 지난 50년 동안 유기물 수치 -토양의 건강과 비옥도 측정의 기준가 줄어들어 왔음을 밝혔다.  그건 시급한 일이다. 일부 농지에서는 1% 이하로 나타나기도 하는데, 바로 옆의 목초지에서는 유기물 수치가 5-6%에 이르기도 한다. 이건 우리가 이 체계를 얼마나 급격하게 변경시켰는지 보여준다. 우리가 토양의 유기물을 파괴하고 있으며, 이 지구상에 생명을 유지하려면 이를 되돌려야 한다.  

좋은 소식은, 기회가 주어지면 토양이 회복된다는 점이다. 토양은 매우 활기차고 탄력적이다. 우리가 고칠 수 없는 지점까지 파괴한 것 같지만 그렇지 않다. 건강한 토양 운동은 그러한 유기물 수치를 회복하여 토양을 더 건강한 상태로 만들고자 한다.

: 토양의 질이 이렇게 나빠진 건 왜인가

답: 많은 경운에 덮개작물도 없고, 집약적(화학물질 의존적) 농법으로 토양이 제대로 기능하지 못하는 것이라 생각한다. 생물학이 별로 할일이 없다. 우리가 필요로 하는 만큼 이행되지 않는다. 우린 근본적으로 토양의 기능을 파괴하고 있어서, 이 작물을 계속 재배하려면 점점 더 많은 합성비료를 주어야만 한다.  


문: 그럼 그건 마치 마약중독 같아서 해마다 더 많은 양이 필요한가?

답: 바로 그렇다. 지난 50년 동안 수확량이 많이 늘었지만, 그건 점점 더 많은 외부투입재를 사용해서이다. 그건 지속가능하지 않으며, 장기적으로는 효과가 없을 것이다.  

: 농민들은 토양이 고갈되어 화학비료가 필요하다고 한다. 

: 우리가 화학비료를 살포하여 이러한 많은 수확량을 올리고 있기에 체계가 작동하는 것처럼 보였다. 우리가 멕시코만의 죽음의 구역을 목격하면서부터, 그것이 정말 제대로 작동하고 있는 건지 의심하기 시작했다.  우리가 너무 많은 화학비료를 주는 게 아닐까? 그 답은 “그렇다”이다. 그건 마치 아이들에게 균형 잡힌 식단을 제공하는 대신 비타민만 먹이는 것과 같다. 그게 효과가 있을까?

현재 우리의 사고방식은 화학비료를 주지 않으면 아무것도 자라지 않는다는 것이다. 그러나 그건 사실이 아니다. 결코 그렇지 않다. 이들 가운데 가장 큰 문제는 계속해서 더 많은 수확량을 바란다는 점이다. 그러나 현실은 자기 무덤을 파고 있다는 것이다.  

: 왜 그런가?

: 자, 만약 우리가 가격을 보며 옥수수, 밀, 대두, 수수 등을 과잉생산한다고 하자. 왜 가격이떨어지는가? 지금 당장, 이 주변의 사람들이 옥수수를 재배하고 있어, 내가 그들 몇 명과 이야기를 나누었더니 올해는 수익이 별로 없을 거라 한다. 그들은 손해를 보고 있다. 말도 안 된다.농산물을 과잉생산하면 가격이 하락한다. 그래서 우린 무얼 하고 있는가? 

지난주에 이야기를 나눈 사람이 있는데, “건강한 토양의 원리를 적용하면 수확량이 떨어질 것이다”라고 하더라. 그래서 내가 “그래요, 그렇겠죠. 난 모든 사람들의 수확량이 떨어지길 바라요.” 했다. 수확량을 높이고, 높이고, 높여야 한다고만 생각한다. 계속 그렇게 할 수는 없다.  

문: 그럼 수확량 증가에 대한 집착이 농민의 수익을 파괴했으며, 궁극적으로 농업이 의존하는토양을 고갈시켰다는 것인가?

: 두말하면 잔소리다. 이런 농상품을 적당히 생산했다고 치자. 그럼 가격이 오를 것이고, 농민들은 실제로 이를 통해 수익을 낼 수 있다. 농민들은 매출 가운데 수익이 적다. 그래서 우리가 화학비료를 더 효율적으로 사용해 똑같은 양의 농산물을 생산할 수 있다면, 모두에게 이롭다. 화학비료를 많이 뿌릴 필요가 없는 건강한 토양을 회복시켜 자연에 맞서는 대신 그와 함께일해야 한다. 


: 농약은 어떤가. 토양의 생물학적 활성에 해가 되는가?

: 그렇다. 그건 마치 항암요법 같다. 그건 대상이 있는 게 아니라 모조리 죽인다. 우리가 살균제와 살충제를 사용하면 토양에서도 비슷한 일이 발생한다. 살충제는 해충만이 아니라 익충도 죽인다. 살균제는 유익한 미생물을 포함해 모든 균류를 죽인다. 그러나 균류는 매우 중요하다. 우린 균류를 다시 데려와야 한다. 우리가 전에 보지 못한 가장 비옥한 숲에 들어가면, 낙엽들을 걷어내면 어디에서는 균류를 볼 수 있다.

: 자연을 통제하려는 노력이 종종 역효과를 낸다.

: 우리의 접근방식은 많은 화학물질을 넣고 경운하여 그곳에서 일어나는 일을 조작하는 것이다.  자연은 언제나 결국엔 승리한다. 우리는 풀이나 곤충을 죽이기 위한 방안을 생각해 낼 수 있지만, 자연은 그 주변에서 방법을 찾아내기에 결국 무언가 다른 걸 찾아야만 한다.  요즘 글리포세이트 계통 제초제에 내성을 개발한 풀들이 나타나는 걸 보라. 

일반적인 프로그램에서는 “우리가 바라는 걸 더 효율적으로 재배하도록 돕는 많은 다양한 것을 기르자.”고 하는 대신, “모든 걸 죽이고 우리가 원하는 걸 재배하자”고 한다. 그건 매우 다른 사고방식이다. 우린 자연계와 맞서 싸우지 말고 그와 협력해야 한다.  

: 너무 많은 화학비료가 토양의 생물을 교란시키는가?

: 난 그렇다고 믿는다. 우린 그걸 본다. 그러한 농지에서 미생물의 활성은 떨어지고, 유기물은 적다. 많은 질소 투입재가 토양의 탄소를 파괴한다는 걸 밝힌 연구가 있다. 미생물은 여분의 질소를 활용하여 탄소를 뜯어내기에, 토양에 탄소를 격리시키기보단 많은 양의 이산화탄소를 방출시킨다.  그래서 과도한 질소가 실제로 더 많은 탄소를 체계 밖으로 방출시킨다는 증거가 있다. 하지만 우린 토양에 더 많은 탄소가 필요하다. 

: 파리 기후협약은 토양의 탄소를 매년 0.4%씩 증가시킬 것을 요구했다. 그러면 우린 어떻게 해야 하는가?

: 우린 열대우림을 베어내지 말고 나무를 심어야 한다는 이야기를 많이 들었다. 그건 중요하다. 그러나 우린 -전 세계에- 아무것도 놓여 있지 않은 흙이란 거대한 자원을 가지고 있다. 우리가 거기에 식물을 심으면, 그들이 대기에서 탄소를 빨아들여 토양에 넣기 시작한다. 그건자연적인 과정이다. 

우린 토양을 절대로 벌거벗겨 놓으면 안 된다. 당장 농민들은 자신의 농지를 일 년 중 대부분 벌거벗겨 놓는다. 그들이 다양한 작물만이 아니라 많은 종류의 덮개작물 등을 심는다면, 미국에서 옥수수와 밀을 재배하는 1억5000만 에이커의 토양에다 대기에서 탄소를 격리시켜 넣을 수 있다. 우린 엄청난 양의 탄소를 토양에 되돌릴 수 있을 것이다. 

: 덮개작물도 많은 양분을 토양에 되돌려준다. 예를 들어, 콩과식물은 토양에 질소를 풍부하게 만든다. 

: 그렇다. 그리고 탄소도 마찬가지다. 이는 농민들이 화학비료를 갖기 전에 하던 일이다. 내가 박사학위를 받을 때, 1910-1930년대 논문을 많이 인용했다. 그때 이미 토양의 생물학적 구성을 연구했고, 그것이 얼마나 중요한지 알고 있었다. 그 이후 합성비료가 나왔고, 우린 그 모든 것을 잊어버렸다. 그냥 무시했다. 

현재 우린 농민들이 농작물 생산에서 제외시키도록 하여 그대로 보존하면 보조금을 지불하는 체계가 있다. 수확한 뒤 덮개작물과 함께 이를 재배하여 모든 것이 얼 때까지 그걸 자라게 두어 겨울을 나도록 해야 한다. 그리고 다른 농민들이 그 땅에서 방목을 하도록 계약할 수 있는데, 그곳에 덮개작물을 심고 가축을 넣으면 예전 버팔로가 살던 대초원이었을 때처럼 중서부 지역이 재생되기 때문이다. 가축을 거기에 넣으면 실제로 토양의 건강이 증진된다. 


: 토양을 검증하는 새로운 방식을 개발하는 일을 도왔다. 왜 그게 필요한가?

: 지금까지 우린 올바른 구성요소들을 검증하지 않았다. 우린 기본적으로, 예를 들어 질소와 인산의 생물학적 기여를 무시해 왔다. 문헌의 추산에 따르면, 1그램의 흙에는 600-1000만개의 유기체가 있다. 그들 없이는 아무것도 자라지 않을 것이다. 미생물은 탄소 이후이다. 식물의 뿌리는 미생물을 끌어당기는 탄소화합물을 유출할 것이다. 그와 함께 미생물은 식물이 이용할 수 있는 형태의 질소와 인산을 제공하는 유기물을 분해한다. 그래서 식물 뿌리의 주변에 이상적인 양분 순환이 일어난다. 그걸 우리가 새로운 검증 방식으로 실험실에서 재현하려고 시도한 것이다.   

우린 토양을 건조시키고 난 뒤 그걸 다시 적시어 24시간 동안 나오는 이산화탄소(박테리아의 활동으로 생산됨)의 양을 측정한다. 그 이산화탄소의 양이 건강한 토양의 상태와 직접적으로 비례한다.아주 아주 간단하다. 

: 농민들이 자기 농지의 생물학적 기능이 저조한 걸 본다면, 당신이 말한 농법을 실천하도록 할 수 있겠는가? 

: 우리의 일은 농민들이 이러한 변화를 만들도록 자신감을 주는 것이다. 우린 “12만 평만 실험해 보라고 한다. 이걸 240만 평 전체에 하라고 권하지 않는다. 걸음마 단계를 활용한다. 그리고 그게 효과가 있으면 채택하라고 이야기한다.” 나에게 이렇게 말한 사람들이 있다. 당신 덕에 작년에 6만 달러의 비료값을 절약했다고 말이다. 그래서 난 이렇게 답했다. “아니요, 당신이 자료를 믿고 선택했기에 돈을 절약했지요.” 우린 그런 전화를 많이 받는다. 그 사람들은 충격을 받는다.  

: 결과가 빨리 나타나는가?

: 늘 그렇지는 않다. 건강한 토양 운동은 이제 막 시작되었는데, 사람들은 2-3년 안에 토양을 변형시킬 것이라 말하고 있다. 음, 기본적으로 토양을 파괴하는 데 50년 걸렸으니 그걸 회복시키는 데에는 2-3년 이상 걸릴 것이다. 그래서 우린 길게 보며 이 일을 해야 한다. 그러나 방향은 분명하다.

: 우린 어디로 가야 하는가?

: 우린 더 독립적인 연구가 필요하다. 우리가 토양의 기능과 생물학에 대해 이해하는 건 빙산의 일각일 뿐이다. 이제 시작단계이며, 토양에서 일어나는 일이 무엇인지 안다고 말하는 사람이 있다면 거짓말이거나 무언가를 판매하려는 사람일 것이다. 토양은 역동적인 살아 있는 체계이기 때문에 그 모든 상호작용을 이해하는 건 매우 복잡하다. 

: 새로운 정부는 여러 기관에서 과학연구 예산을 대폭 삭감하겠다고 했다. 이 프로그램에 영향을 줄 것이라 보는가? 

: 나의 연구 예산은 삭감, 삭감, 또 삭감되었다. 정부에게 엄청난 돈을 달라고 하는 게 아니다. 단지 우리가 제대로 일할 수 있도록 해달라. 우리가 민간기업에서 하는 모든 연구를 할 수는 없다. 기업의 자금을 지원받는 연구는 공평성을 보장할 수 없기에 정부에서 그 간극을 메워야 한다.

: 농업계는 살충제와 화학비료를 판매하는 데 큰 관심이 있다. 그들이 그 제품을 덜 사용하는 방법을 연구하는 일에 자금을 투입할 가능성은 없다. 

: 바로 그렇다. 나의 우려는, 요즘 정치가 진보적이지 않다는 것이다. 모두 즉각적 만족이다. 장기적인 정책 목표가 없다. 그건 현명하지 않다. 그건 미국 창립자들의 사고방식이 아니다. 그들은 길을 내려다보았다. 어떻게 된 것인가? 


http://e360.yale.edu/features/why-its-time-to-stop-punishing-our-soils-with-fertilizers-and-chemicals

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요약

병해충 관리는 서로를 지원하는 일련의 활동으로 구성된다. 대부분의 관리법은 병해충이 작물에 영향을 주는 것을 막기 위한 목적으로 장기간에 걸쳐 행해진다. 관리는기존 해충의 개체군과 병균의 밀도를 낮게 유지하는 데 초점을 맞춘다. 다른 걸 통제하는 건 단기적이며 병해충을 죽이는 데 초점을 맞춘다. 유기농업의 일반적인 접근법은 증상을 처리하기보다 오히려 문제의 원인을 다루는 데 집중한다. 그래서 관리가 통제보다 훨씬 더 우선시된다. 이 자료는 예방법만이 아니라 생물학적, 기계적 통제 및 천연농약을 활용하여 통제하는 방법을 다루고 있다.

설명

건강한 식물은 병해충에 강한 편이다. 그래서 유기농부의 주요 목표는 식물을 건강하게 하는 상태를 만드는 것이다. 


식물의 건강에 영향을 미치는 요소들. 빛, 온도, 물, 영양.



살아 있는 유기체와 그 환경 사이의 상호작용은 식물의 건강에 중요하다. 식물의 건강은 대규모 단작 방식에서 더 취약하고, 다양성이 풍부한 농장에서는 여러 식물과 해충, 천적의 균형 잡힌 상호작용이 이루어진다. 이것이 잘 관리된 생태계가 해충이나 병균의 개체수를 성공적으로 줄이는 이유이다. 특정한 작물 품종은 환경에 더 잘 적응하는 특성으로 인하여 다른 작물보다 더 효과적인 메커니즘을 가지고 있어 감염의 위험이 더 낮아지기도 한다.


식물의 건강 상태는 토양의 비옥도에 크게 좌우된다. 영양과 산도가 균형을 잘 이루면 식물은 더 강해져 잘 감염되지도 않는다. 적절한 온도 같은 기후 조건과 충분한 물 공급은 건강한 식물을 위한 중요한 요소이다. 이런 조건들 중 하나라도 적당하지 않으면 식물은 스트레스를 받는다. 스트레스는 식물의 방어 메커니즘을 약하게 만들어 그들이 병해충의 목표가 되도록 한다. 유기농민에게 가장 중요한 점 가운데 하나는 다양하고 건강한 식물을 재배하는 것이다. 이것이 여러 병해충 문제를 예방한다. 



유기적인 병해충 관리의 기본. 흙을 건강하게, 작물을 건강하게, 천연농약을 활용, 적합한 품종을 활용, 작물을 정기적으로 관찰, 천적을 장려.




I.  예방법과 관찰

식물의 건강과 병해충의 생태학에 관한 지식은 농민이 효과적인 작물 보호법을 선택하는 데 도움이 된다. 여러 요소가 병해충의 발생에 영향을 주기 때문에 가장 민감한 지점에 개입하는 것이 중요하다. 이는 적기 관리, 여러 방법의 적절한 조합, 또는 선택법의 채택을 통해 이루어질 수 있다. 몇 가지 중요한 예방적 작물 보호조치는 다음과 같다.


1)  적응되고 저항성 있는 품종의 선택


지역의 환경 조건(기온, 영양 공급, 병해충 압박)에 잘 적응된 품종을 선택하면, 건강하게 자라 병해충의 감염에 강해진다.


2) 깨끗한 씨앗과 농자재의 선택

  • 생산의 모든 단게에서 병원균과 풀에 대해 검사한 씨앗을 활용
  • 안전한 재료로 만든 농자재를 활용

3) 적합한 작부체계의 활용(작물의 계획과 관리 참조)

  • 섞어짓기 작부체계는 다양한 식물로 해충의 먹이가 되는 숙주 식물을 줄이고 익충이 살기에 좋아 병해충의 압박을 제한할 수 있다.
  • 돌려짓기: 토양 매개 질병을 줄이고, 토양의 비옥도를 높인다.
  • 풋거름과 덮개작물: 토양의 생물학적 활동을 증가시키고, 이로운 생물의 존재도 늘릴 수 있다(해충도 포함되기에 적절한 종을 신중히 선택해야 함).

4) 균형 잡힌 영양 관리법을 활용

  • 적당한 거름주기: 꾸준한 성장은 식물이 감염에 덜 취약해지도록 한다. 과도한 거름주기는 뿌리에 염해가 생겨 2차 감염을 유발한다.
  • 균형 잡힌 칼륨 공급은 곰팡이 및 세균의 감염을 예방한다.

5) 유기물의 투입

  • 토양 미생물의 밀도와 활동이 증가하여, 병원균의 개체군 밀도와 토양 매개 곰팡이를 감소시킨다.
  • 토양의 구조를 안정화시켜 통기성과 투수성을 향상시킨다.
  • 식물의 자가방어력을 강화시키는 물질을 공급한다.

6) 적절한 경운법의 적용

  • 감염된 식물 부분의 분해를 촉진한다.
  • 병해충의 숙주가 되는 풀을 억제한다.
  • 토양 매개 질병을 억제하는 미생물을 보호한다.

7) 물 관리의 중요성

  • 물에 잠기지 않게 한다: 식물에게 스트레스를 주어 병원균 감염을 일으킨다.
  • 물에서 발생하는 세균성 질병과 수인성 질병이 물방울과 함께 확산되기에 잎에 물 주기를 피한다.

8) 천적의 보존과 촉진

  • 천적이 성장하고 재생산하기에 이상적인 서식지를 제공한다.
  • 천적에게 해로운 제품을 활용하지 않는다.

9) 최적의 파종 시기와 간격의 선택

  • 대부분의 해충이나 질병은 특정한 성장 단계에서만 식물을 공격한다. 따라서 이 취약한 성장 단계가 해충의 밀도가 가장 높은 시기와 겹치지 않게 하는 것이 중요하다. 그래서 최적의 파종 시기를 선택하도록 한다.
  • 식물 사이의 충분한 거리가 질병의 확산을 줄인다.
  • 식물들 사이로 공기가 잘 통하면 잎이 더 빨리 말라서 병원균이 발생하고 감염되는 걸 막을 수 있다.

10) 적절한 위생 조치의 활용

  • 감염된 식물의 부분(잎, 과실)을 땅에서 제거해 질병이 확산되는 걸 막는다. 
  • 수확한 뒤 감염된 식물의 부산물을 제거한다. 

 

##  관찰:

병해충과 잡풀을 정기적으로 관찰하는 일은 효율적인 관리의 기본이다. 해충과 질병, 풀을 관리하려면, 해당 지역과 마을 이나 농경지의 특정한 해충과 질병, 풀에 대한정보와 그와 관련되어 발생하는 피해 등을 알아야 한다.

a) 해충이 작물을 공격하는 전형적인 신호 

대부분의 작물 해충은 곤충과 진드기, 선충류에 속한다. 그러나 아프리카에서는 포유류(코끼리, 원숭이, 들쥐 같은)와 조류(참새, 찌르레기, 까마귀 같은)도 작물에 해를 끼친다.

충해는 물기와 씹기(예: 애벌레와 바구미), 찌르기와 빨기(예: 진딧물, 나무이), 구멍 뚫기(예: 천공충, 잎나방벌레) 종류이다. 일부는 천천히 움직이고(예: 애벌레), 빨리 움직이고(예: 초파리), 숨거나(예: 명밤나방) 쉽게 관찰된다(예: 애벌레, 바구미).

병해는 종에 따라 다르다. 구멍이 나거나 잘려 있는 잎은 애벌레나 바구미 피해를 나타낸다. 꼬불꼬불 말린 잎은 진딧물 피해이다. 상하거나 썩은 과실은 초파리의 애벌레에 의한 피해이곤 하다. 활기를 잃은 식물은 야행성 애벌레나 명밤나방 애벌레가 줄기에 구멍을 뚫어 그럴 수 있다. 가지나 줄기의 구멍은 식목성 곤충이 공격해서 그럴 수 있다.

진드기는 매우 작고 맨눈으로 보기 어렵다. 그러나 일부 진드기 종류(잎진드기)는 공격받은 식물의 부분에 전형적인 조직이 드러나 쉽게 발견되기도 한다. 진드기가 식물에 나타나면 잎과 과실이 누렇게 된다. 

선충류도 매우 작아서 맨눈으로 보기 어렵다. 그들은 주로 식물의 뿌리를 공격하여, 식물이 누렇게 되거나 시들고 죽는다. 

 

b) 질병이 작물을 공격하는 전형적인 신호 

대부분의 작물 질병을 곰팡이와 박테리아나 바이러스에 의한 것이다.

균류는 감염성 식물 질병의 대다수인 2/3를 차지하는 것으로 추정된다. 거기에는 모든 흰곰팡이병, 녹병, 누룩병, 잎떨림, 오갈병, 백분병, 그을음병, 탄저병 등이 포함된다. 또한 그들은 대부분의 잎, 과실, 꽃의 궤양, 마름병, 시듦병, 붉은곰팡이병과 기타 뿌리와 줄기, 과실의 썩음병을 일으킨다. 식물의 부분이나 작물의 전체가 시들고 죽을 수 있다. 

박테리아는 다음과 같은 네 가지 주요한 문제를 일으킨다. 일부 박테리아는 식물의 세포벽을 파괴하는 효소를 생산한다. 이는 식물의 부분을 썩게 만들기 시작한다. 일부 박테리아는 일반적으로 식물의 조직에 유해한 독성을 생산하여 식물이 일찍 죽도록 만든다. 또 다른 종류는 매우 끈적거리는 당분을 대량으로 생산한다. 그것이 식물의 체관과 수관 등을 막아 식물의 뿌리에서 잎과 싹으로 물이 이동하는 것을 방해하여 식물이 급속히 죽도록 만든다. 마지막으로, 또 다른 박테리아는 식물의 호르몬을 모방한 단백질을 생산한다. 이것이 식물 조직의 과증식으로 이어져 종양을 형성한다. 

바이러스는 주로 전신병을 일으킨다. 일반적으로 잎은 엽록소를 나타내거나 잎과 다른 초록색 부분의 색이 변한다. 그 영향을 받은 잎에는 다양한 음영, 모양, 여러 크기의 녹색이나 노란색 얼룩이 나타난다. 이러한 얼룩은 모자이크 모양을 형성해 식물의 성장과 활력을 전반적으로 감소시킨다. 

작물의 중요한 성장 시기 동안 병해충에 대한 주의 깊고 지속적인 관찰은 성공적인 관리의 핵심이다. 이는 농부가 농경지를 정기적으로 정찰해야 이룰 수 있다. 이를 통해병해충으로 심각한 피해를 입기 전 농부가 일찍 개입할 수 있다. 


농경지에서 지그재그로 다니며 병해충이 나타나는지를 정찰하는 방법




정찰은 불필요하게 천연 식물추출물을 사용하는 걸 막는다. 이러한 물질들(예: 담배, 제충국, 데리스)과 오일도 천적에게 부정적인 영향을 미치기에 사용을 제한하는 것이 좋다. 이러한 물질의 적용을 규제하지 않으면 많은 해충 포식자와 포식 기생충도 죽을 수 있다. 이러한 물질을 지나치게 사용해 해충이 내성을 발달시킬 수도 있다. 따라서 정찰은 조직적으로 계획되고 이루어져야 한다. 농경지의 전반적인 상황을 대표하는 무작위 표본을 얻는 것이 중요하다. 그러므로 정찰 농민은 더 나은 의사결정을 위하여 조사 결과를 관찰하고 기록해야 한다.


병해충 정찰 프로그램에서 가장 흔한 패턴은 농경지의 미리 정해 놓은 길을 지그재그나 M 자로 걷는 것이다. 이 패턴은 가르치기 쉽고, 이용하기 편리하며, 농경지의 구석구석을 살피기 좋기 때문에 흔히 사용된다. 해충을 관찰하기 위해 함정도 사용할 수 있다. 간단한 발상으로 농경지의 해충, 특히 빠르게 이동하는 해충(예: 초파리, 나비목 해충)이 존재하는지 더 잘 알 수 있다.  

>>> 초파리는 미끼 함정을 사용해 잡을 수 있다. 예를 들어, 입구가 작은 페트병에 물을 절반쯤 채우고 소의 오줌 약간, 과일이나 죽은 작은 물고기와 세제나 비눗물 한 방울을 떨어뜨린다. 이러한 병들을 나무에 매달아 3일마다 점검한다.  

>>> 접착제가 발라진 노란색 플라스틱 카드는 진딧물과 매미충을 잡는 데에도 좋다. 노랑-주황 플라스틱 판은 가루이에 적합한 한편,파랑 카드는 총채벌레목을 관찰하는 데 적합하다. 

>>> 빛 함정은 특히 밤나방과(예: 나방, 거세미, 조밤나방, 목화다래벌레)가 문제인 곳에 좋다. 거세미에게 공격을 받은 작물은 새벽까지 애벌레를 육안으로 점검해야 한다.


해충 관찰용 함정들



초파리 함정 만드는 방법



##  식물의 저항성 높이기

질병의 유기적 관리와 통제는 자기방어력을 향상시키는 걸 목적으로 식물을 강화하는 데 기반하고 있으며 이를 통해 질병의 발생을 예방한다. 높아진 저항성의 대표적 발현의 하나는 식물체의 세포벽을 두텁게 하여 세포에 병원균이 들어가는 걸 방해하는 것이다. 또 다른 건 감염된 세포벽이 죽으며 병원균도 죽여 그것이 확산되는 걸 줄이는 것이다. 

농부가 준비할 수 있는 몇 가지 저항성 향상 물질이 있다. 그것은 담쟁이덩굴(Hedera helix), 대황(Rheum rhabarbarum) 또는 왕호장근(Reynoutria sachalinensis) 등으로 만든 식물 추출물이다. 

퇴비차와 허브티는 작물의 건강과 비옥도를 향상시키기 위해, 그리고 유익한 미생물과 대사산물(식물의 성장과 발달을 돕는 제품)은 잎과 뿌리가 이용할 수 있는 영양분을 접종하기 위해 농장에서 만들 수 있는 도구이다.

퇴비 추출물은 거름이면서 작물의 저항성을 높일 수도 있다. 그걸 준비하기 위해, 부숙퇴비를 물과 1:5-1:8 비율(퇴비 1리터에 물 5-8리터)로 섞은 뒤 잘 저어주고 3-7일 정도 발효시킨다. 미생물이 잘 번식하도록 1리터에 당분 1숟가락 정도 첨가할 수도 있다. 발효 장소는 햇빛을 가리고 비를 맞지 않아야 한다. 발효시킨 이후 사용하기 전에 추출물을 잘 저어준 뒤, 여과하고 1:5-1:10으로 희석시킨다.

식물 추출물은 쐐기풀, 쇠뜨기, 속새, 컴프리, 토끼풀, 해초 및 기타 등등을 이용하거나 물고기 부산물이나 어분 같은 해산 부산물을 섞어서 얻는다. Dilution of 1:10이나 or 1:5로 희석하여 잎에 뿌리거나 토양에 흠뻑 준다.

일반적으로 질병의 발생을 예방하고 미생물을 증진시키는 방법으로는 7-10일마다 퇴비 추출물이나 퇴비차를 사용하는 것이 좋다.

 

II.  치료법

## 천적의 촉진과 관리

해충의 천적은 해충을 죽이는 또 다른 유기체(균류, 박테리아, 바이러스, 포식 곤충과 기생충)이다. 그래서 유기농부는 이미 농경지에 존재하는 천적을 보전하고 그 영향력을 강화시키려 노력해야 한다. 이는 다음과 같은 방법으로 달성할 수 있다.

· 천연농약의 사용을 최소화(어떠한 화학농약도 유기농업에서는 허용하지 않음) 

· 천적의 먹이나 숙주가 되도록 농지에 어느 정도 해충이 살도록 허용

· 다양한 작부체계를 확립(예: 섞어짓기) 

· 천적의 먹이나 서식처가 되는 숙주 식물을 포함시키기(예: 다 자란 익충의 먹이가 되는 꽃)  

 

농경지 안이나 그 경계에 꽃의 다양성을 향상시킬 수 있는 여러 가능성이 있다.

 >>> 생울타리 - 꿀과 꽃가루, 숙주나 먹이의 대안이 되어 해충 포식자와 기생충을 끌어오는 걸로 알려진 토착 떨기나무를 활용하라. 대부분의 꽃이 피는 떨기나무 종류는 이런 특성을 갖는다. 그러나 해충이나 질병이 숙주의 대안으로 삼는 것으로 알려진 식물의 종은 활용하지 않도록 주의해야 한다. 

 >>> 딱정벌레 은행 - 농경지에 이웃한 곳의 풀숲에는 딱정벌레과, 반날개과, 거미과 등의 여러 천적이 숨어 있다. 작물 병해충의 숙주로 알려진 풀들이 번성할 위험을 줄이기 위하여, 1-3가지 토종 풀들을 1-3미터의 너비로 뿌릴 수 있다. 

 >>> 꽃 줄 - 꿀과 꽃가루, 숙주나 먹이의 대안을 제공해 포식 곤충과 기생충을 끌어들인다는 꽃이 피는 토종 식물을 활용한다. 꽃이 피는 식물종의 대부분은 이러한 특성이 있다. 그러나 병해충에게 숙주의 대안이 되는 걸 활용하는 건 주의를 요한다. 3-5가지의 꽃이 피는 식물종을 잘 준비한 두둑에 뿌리고, 농경지 주변에 1-3미터 너비의 줄로 배치한다. 꽃이 핀 뒤 씨앗을 받아서 갱신하거나 새로운줄을 만들 때 쓴다.

>>> 동료 식물 - 작물 안에 동료 식물을 이용해 천적을 끌어들일 수도 있다. 이러한 동료 식물종은 꽃 줄에서도 활용할 수 있다. 작물 안 작은 면적(3평쯤)의 꽃이 피는 식물은 천적들에게 휴게소로 활용된다.


생물학적 통제의 강화. 토착 떨기나무로 천적을 끌어들이고, 꽃줄로 천적에게 먹을거리를 제공하며, 동료 식물로 천적을 끌어들일 뿐만 아니라 해충에게 먹이로 제공한다.




## 기계적 통제

해충을 대량으로 포획하는 건 추가적 조치이다. 값싼 재료로 쉽게 만들 수 있기도 하다. 몇 가지 사례를 들어보자.

Ø  빛 함정은 조밤나방, 거세미, 줄기좀벌레, 기타 야행성 곤충을 잡는 데 쓰일 수 있다. 빛 함정은 다 자란 나방이 나타나기 시작하자마자, 그들이 알을 낳기 전에 설치하면 더 효과적이다. 그러나 빛 함정은 여러 종류의 곤충을 유인하는 데는 불리하다. 유인되는 곤충의 대부분은 해충이 아니다. 또한 빛 함정 주변지역(때로는 상당한 거리에서)에서 유인되는 많은 곤충은 함정으로 날아들지 않는다. 대신 그 주변에 머물러 인접 지역의 곤충 숫자를 증가시킨다.

Ø  빛깔과 물 함정은 다 자란 총채벌레목을 관찰하는 데 사용할 수 있다. 일부 사례에서 빛깔(파랑, 노랑, 하양)을 띤 끈적끈적한 함정이나 물 함정을 육묘장이나 농경지에 설치해 많은 양의 총채벌레목을 잡을 수 있었다. 판지의 빛깔 종류는 끈적이 함정의 효율을 결정한다. 밝은 빛깔이 어두운 것보다 더 많은 총채벌레목을 유인한다. 원통형 끈적이 함정은 평평한 것보다 더 효율적이다.이걸 작물 근처에 두는 것이 가장 좋다. 함정을 농경지의 경계 근처나 바람막이 근처에 두어서는 안 된다. 

Ø  물 함정은 표면적 250-500제곱센티미터에 적어도 6cm 깊이여야 하고, 둥근 것이 좋으며 수위는 입구에서 2cm 아래가 적당하다. 물에 세제 몇 방울 떨어뜨리면 총채벌래목이 가라앉고 가장자리를 기어오르거나 탈출하지 못한다. 정기적으로 교체하거나 물을 추가한다.

Ø  노란 끈적이 함정은 가루이, 진딧물, 잎나방벌레 등을 통제하는 데 쓸 수 있다. 자동차의 투명한 그리스나 엔진오일을 바른 노란 플라스틱 통을 막대기에 설치한 것이 이 함정의 하나이다. 이것들을 잎보다 10cm 정도 위에 설치해야 한다. 함정이 파리로 덮여 있으면 청소하고 다시 오일을 바른다. 노란 끈적이 판도 비슷한 효과가 있다. 농경지 500제곱미터마다 노란 끈적이 판 2-5개를 놓는다. 적어도 1주일에 한 번은 함정을 교체한다. 끈적이 함정을 만들기 위해서는 노랗게 칠해진 합판(30x30cm 크기)에 바셀린이나 사용한 엔진오일을 바른다. 식물 근처에 함정을 놓되, 끈적이 판에 잎이 붙지 않을 만큼 떨어뜨린다. 노란색은 해충만이아니라 익충 같은 여러 곤충을 유인하기에 꼭 필요할 때만 노란 함정을 사용하도록 한다.

Ø  과일 봉지 싸기는 과일에 초파리가 알을 낳는 걸 막는다. 또한 봉지는 흉터나 긁힘 같은 기계적 상처로부터 물리적으로 보호하기도 한다. 품은 들지만 값싸고, 안전하고 목표로 하는 수확량을 더 정확하게 예측할 수 있다. 봉지 싸기는 멜론, 여주, 망고, 구아바, 스타 프루트, 아보카도, 바나나(비닐봉지 사용) 같은 과일에 잘 어울린다.


과일 봉지 싸기


 
참고: 과일 봉지 싸기와 관련하여 농민에게 권장하는 사항: 한 겹으로는 쉽게 찢어지기 때문에 신문지를 과일 크기로 잘라 두 겹으로 싼다. 재단한 종이의 옆면과 하단을 접고 봉하거나 스테이플로 고정시켜, 직사각형의 봉지를 만든다. 그걸 부풀리려면 봉지에 바람을 불어넣어라. 과일 하나당 봉지 하나에 넣고서 봉지를 닫고, 끈 등으로 윗부분을 꼭 묶는다. 과일이 봉지에 닿지 않도록 봉지 바닥을 위로 밀어넣는다. 예를 들어, 꽃이 피고 55-60일이나 과일이 달걀 크기일 때 망고 과일을 봉지로 싸기 시작한다. 비닐봉지를 사용할 때(예: 바나나), 밑바닥을 뚫거나 작은 구멍 몇 개를 뚫어 습기가 마르도록 한다. 비닐봉지에 갇힌 습기가 균류와 박테리아의 성장을 촉진시켜 질병의 원인이 된다. 비닐은 또한 과일에 많은 열을 가한다. 마른 잎으로 만든 봉지는 비닐의 대안으로 좋다.

 

##  생물학적 통제

생물학적 통제는 해충과 질병의 개체수를 관리하기 위해 천적(무당벌레, 혹파리, 꽃등에 애벌레 등)을 활용하는 것이다. 이는 우리가 시간과 장소에 따라 복잡하고 다양해지는 살아 있는 체계를 다루고 있다는 것을 의미한다.



 


해충과 포식자의 개체수 역학

농경지에 존재하는 천적의 개체수가 너무 적어서 해충을 충분히 통제하지 못할 때는 실험실이나 양육장에서 사육할 수 있다. 사육한 천적을 농경지에 풀어서 천적의 개체수를 늘리고 해충의 개체수는 감소시킨다. 천적을 방출하는 생물학적 통제에는 두 가지 접근법이 있다.

  • 영농철의 시작마다 천적의 예방적 방출. 이는 천적이 부적절한 기후나 해충의 부재로 인하여 한 영농철에서 다른 영농철로 지속되지 않을 때 활용한다. 천적의 개체수가 영농철 동안 확립되어 성장한다.
  • 해충이 작물에 피해를 주기 시작할 때 방출. 병원균은 보통 숙주(해충)이 없으면 작물 환경에서 지속되고 확산될 수 없기 때문에 이런 방법을 활용한다. 그들은 또한 저렴하게 생산할 수도 있다.



천적을 방출하기

해충이나 질병을 죽이거나 억압하는 천적은 균류나 박테리아이기도 하다. 그들은 길항제나 미생물 살충제 또는 생물 살충제라고 불린다. 길항 미생물로 흔히 활용하는 건 다음과 같다. 

>>> Bacillus thuringiensis (Bt)와 같은 박테리아. Bt는 1960년대 이후부터 상업적 미생물 살충제로 이용되었다. 여러 유형의 Bt가 채소와 여러 종류의 농작물에 꼬이는 애벌레와 딱정벌레류 및 모기와 진디등에 등을 통제하는 데 이용된다. 작물에 활용되는 가장 잘 알려진 생물방어제는 다양한 나비목 해충에 쓰이는 bacteria Bacillus thuringiensis var. kurstaki 와 Bacillus thuringiensis. var. aizawai 라는 것과 모기류에 쓰이는 Bacillus thuringiensis var israeliensis 라는 박테리아이다. Bacillus thuringiensis var kurstaki는 여러 아프리카 국가(예: 남아프리카, 케냐, 모잠비크)에 있는 공장에서 생산되고, 여러 종류의 해충에 활용할 수 있다(아프리카 조밤나방, 아프리카 목화다래벌레, 파밤나방, 배추순나방, 도둑나방, 은무늬밤나방, 담배거세미나방, 배추좀나방, 네눈쑥가지나방, 자벌레, 분홍솜벌레, spiny bollworm, spotted bollworm, pod borers, tomato looper 등).

>>> NPV (nuclearpolyhedrosis virus) 같은 바이러스는 몇몇 해충 애벌레 종류의 통제에 효과적이다. 그러나 각각의 곤충 종마다 특정한 NPV-종이 필요하다. 예를 들어, armyworm Spodoptera exigua는 인도네시아 셜롯 생산에 주요한 문제를 일으킨다. 실험을 통해 SeNPV(S. exigua에 특정한 NPV)가 살충제보다 더 나은 통제력을 보여주어, 농민들이 통제법으로 이를 채택해 왔다. 수마트라 서부의 많은 농민들은 농장에서 현재 NPV를 생산하고 있다.

>>> Beauveria bassiana와 같은 곤충을 죽이는 균류. 이 균류의 여러 균주를 상업적으로 이용할 수 있다. 예를 들어, Bb147 균주는 옥수수의 조명충나방을 통제하는 데 활용되고, GHA 균주는 채소와 관상식물의 가루이, 총채벌레목, 진딧물, 가루깍지벌레 등에 활용된다. 몇몇 균류의 종은 생태계에서 자연적으로 발생할 수도 있다. 예를 들어, 진딧물은 습한 계절에 녹색이나 흰색의 균류에게 죽임을 당할 수도 있다.

>>> 식물 병원균에 대항해 작용하는 균류. 다음의 몇 가지 사례가 있다. 채소의 잘록병과 뿌리썩음병 같은 토양 매개 질병을 예방하고자 아시아에서 널리 사용되는 Trichoderma sp. 아프리카 목화다래벌레에 대한 몇몇 Trichogramma 종은 나비목 해충과 진딧물에게 쓰려고 아프리카의 실험실에서 육종되었다. 카사바의 가루깍지벌레(Phenacoccus manihoti)에 대한 신열대구의 기생충인 Apoanagyrus lopezi 의 성공적인 도입으로 아프리카 농민의 농경지 대부분에서 P. manihoti를 만족스럽게 감소시켰다. 이는 고전적인 생물통제의 성공 사례 가운데 하나이다. 



비병원성 균류를 이용한 식물 질병의 생물통제

>>> 여러 바구밋과에 대한 곤충병원성 선충(예: Steinernema carpocapsae, Heterorhabditis bacteriophora)과 채소에서 거세미(Agrotis spp.) 같은 토양 곤충을 통제하는 데 쓰인다.

 

##  천연농약

일부 식물은 곤충에게 독이 되는 성분을 함유하고 있다. 식물에서 추출하여 감염된 작물에 적용할 때, 이러한 성분을 이른바 식물성 농약 또는 식물성이라고 한다. 해충을 통제하기 위한 식물 추출물의 이용은 새로운 것이 아니다. 로테논(데리스), 니코틴(담배), 피레트린(제충국)이 소규모 자급농만이 아니라 상업농에서도 널리 사용되어 왔다.

식물성 농약의 대부분은 접촉, 호흡, 소화의 독이다. 그래서 그들은 선택적이 아니라 광범위한 곤충을 대상으로 한다. 이는 유익한 유기체도 영향을 받을 수 있음을 뜻한다. 하지만 식물성 농약의 독성은 대개 높지 않고, 유익한 유기체에 대한 악영향은 선택적 적용으로 상당히 감소시킬 수 있다. 더 나아가, 식물성 농약은 일반적으로 생물분해성이 높기 때문에 몇 시간이나 며칠만 지나면 비활성상태가 된다. 이는 유익한 유기체에 대한 악영향을 감소시키며, 화학농약에 비하여 상대적으로 환경친화적이다.


천적에 대한 화학농약의 영향




식물성을 준비하고 사용하려면 약간의 노하우가 필요하나, 재료나 기반시설은 그다지 필요없다. 여러 전통농업 체계에서 일반적으로 쓰였다. 흔히 사용된 식물성은 다음과 같다.

Ø  님Neem: 건조한 열대지방의 님나무에서 유래된 님은 몇 가지 살충 화합물을 함유한다. 주성분은 여러 종류의 애벌레, 총채벌레목, 가루이 등을 억제하고 죽인다. 씨앗과 잎 모두 님 용액을 준비하는 데 쓸 수 있다. 님 씨앗은 많은 양의 님 오일을 함유하고 있지만잎은 1년 내내 이용할 수 있다. 님 용액은 준비한 뒤 약 8시간 안에, 그리고 직사광선에 노출되면 효력이 사라진다. 저녁과 준비한 직후, 습한 조건이나 식물과 곤충이 축축할 때 최고의 효과를 보인다. 님 용액을 만드는 여러 조제법이 있다.

님 농약을 준비하는 농민에 대한 권장사항: 아프리카 가나에서 농민 교육 중 님 종자 추출물을 양배추에 시험하여, 배추좀나방을 쫓아내는 데 매우 효과적임이 드러났다. 그 조제법이다: 30파운드의 님 종자(꼬투리가 제거된 씨앗)를 물 1리터와 섞는다. 하룻밤 재운다. 다음날 아침, 고운 천으로 용액을 여과시키고 곧바로 뿌린다. 더 희석시키면 안 된다. 

님 케이크(님 종자나 알맹이를 간 분말)도 거름으로 쓸 수도 있고 작물(예: 토마토) 뿌리를 공격하는 선충을 방해한다. 구덩이에 님 케이크를 넣고(1제곱미터당 200g) 흙과 섞는다. 님 케이크는 선충과 기카 뿌리의 해충을 쫓아내거나 죽이기까지 할 것이다. 살충제(azadirachtin)가 식물의 지상부로 옮겨져 그곳의 해충을 쫓아내는 데 도움이 될 것이다.


님 용액의 준비



Ø  제충국: 제충국은 데이지 같은 국화이다. 열대지방에서 제충국은 꽃을 피우려면 서늘한 기온이어야 해서 산간 지역에서 자란다. 피레트린은 말린 제충국 꽃에서 추출한 살충 성분이다. 꽃 머리는 가루로 만들어 분말을 낸다. 이 가루를 직접 사용하거나 물에 섞어 뿌린다. 피레트린은 대부분의 곤충을 즉각적으로 마비시킨다. 복용량을 낮추어 죽이지는 않지만 "기절"시키는 효과가 있다. 더 강하게 하면 죽이기도 한다. 피레트린은 햇빛에 매우 빠르게 분해되기에, 어두운 곳에 저장해야 한다. 산도와 알칼리도가 높으면 모두 분해속도가 빨라지기에 라임이나 비눗물 용액과 섞으면 안 된다. 액체 제재는 안정적으로 저장이 되지만, 가루는 1년에 그 효과가 20%떨어진다. 

제충국 농약을 준비하려는 농민에 대한 권장사항 제충국 가루는 말린 꽃으로 만든다. 그것만 쓰거나 활석, 석회 또는 규조토 같은매개체와 섞어서 감염된 식물의 땅과 그 위에 뿌려서 사용한다. 액상 제충국 추출물(제충국 가루 20g에 물 10리터)을 만들려면, 비누를 추가해 더 효과적으로 만든다. 즉시 스프레이로 뿌린다. 최고 효과를 내려면 저녁에 사용한다. 제충국은 알코올로 추출할 수도 있다. 

 

Ø  고추: 고추와 캡사이신에는 기피와 살충 효과가 있다.

고추 농약을 준비하려는 농민에 대한 권장사항: 고추 추출물을 만들기 위하여 고추 200g을 곱게 갈고 물 4리터를 넣고 삶은 뒤, 물 4리터를 더 넣고 액체 비누 몇 방울을 더 떨어뜨린다. 이 혼합물은 진딧물, 개미, 작은 애벌레, 달팽이에게 사용할 수 있다.

 

Ø 마늘: 마늘은 섭식저해물질, 살충, 살선충, 기피 효과가 있다. 마늘은 다양한 곤충의 생애주기(알, 애벌레, 성충)에 광범위하게 효과적이다. 개미, 진딧물, 조밤나방, 배추좀나방, 가루이, 구렁방아벌레, 흰개미에게 효과가 있다. 마늘은 비선택적이고, 광범위한 효과가 있으며, 익충도 죽일 수 있다. 그래서 주의하여 사용해야 한다.  

마늘 농약을 준비하려는 농민에 대한 권장사항: 마늘 추출물을 만들려면, 마늘 100g을 갈거나 잘라 물 0.5리터를 넣는다. 24시간 재우고 물 0.5리터와 액체 비누를 추가한 뒤 저어준다. 물과 1:20으로 희석하고 저녁에 뿌린다. 효과를 향상시키려면 고추 추출물을 넣어도 된다.


벼멸구의 생애주기



아프리카에는 해충을 통제하기 위해 전통적으로 활용하던 담배(Nicotiana tabacum), 노란 뿌리(Xanthorhiza simplicissima),  물고기 콩(Tephrosia vogelii), 보라 나무(Securidaca longepedunculata), 한련(Nasturtium trapaeolum) 같은 살충효과가 알려진 다른 여러 식물 추출물들이 있다.

아니스, 고추, 쪽파, 마늘, 고수, 한련, 스피아민트, 메리골드는 여러 해충(진딧물, 나방, 뿌리파리 등)을 쫓아내는 효과로 알려져 있는 식물이며, 농경지 경계나 사이짓기로 재배할 수 있다. 메리골드는 특히 뿌리선충류를, 님 케이크는 쥐를 막는 걸로 알려져 있다.


함정 작물 - 사이짓기



##  식물 추출물의 사용하기 전 농민이 알아야 할 사항:

  • "천연"이고 농업에 널리 쓰이고 있지만, 일부 식물성 제재는 인간에게도 위험할 수도 있고, 천적에게 매우 독할 수도 있다. 예를 들어 담배에서 얻는 니코틴은 사람과 기타 온혈동물들에게 매우 유독한 유기독성 가운데 하나이다. 피레트린은 인간과 온혈동물에게는 유독한 물질이 아니다. 그러나 인간의 알러지 반응이 흔하다. 발진을 일으킬 수 있고, 가루를 마시면 두통과 병이 생길 수도 있다. 
  • 식물성 농약은 대규모로 적용하기 전에 그것이 생태계에 어떤 영향을 미치는지 작은 실험장에서 시험해야 한다. 앞뒤 살필 것도 없이 식물성 농약을 사용하지 마라! 우선 생태계와 그것이 식물에 어떻게 영향을 미치는지 이해하라!
  • 준비하고 살포할 때 추출물이 피부에 직접 닿게 하지 마라
  • 눈에 식물 추출물이 닿지 않게 하라.
  • 아이의 손이 닿지 않는 곳에 식물 추출물을 보관하라. ­ ­
  • 추출물을 뿌릴 때는 보호구(눈, 호흡기, 피부)를 착용하라.
  • 식물 추출물을 다룬 뒤에는 손을 닦아라.

 

식물 추출물 외에도 유기농업에서 허용되는 천연농약들이 있다. 이 제품들 중 일부는 선택성이 제한적이고 완전히 생분해되지는 않지만, 사용이 정당화되는 때가 있다. 그러나 대부분의 경우에는 예방적인 작물 보호법과 함께 원하는 효과를 얻는 것이 가장 좋다. 일부 사례를 들면 다음과 같다.

>>> 연성비누 용액; 진딧물과 기타 흡즙 곤충에게

>>> 경유; 다양한 해충에게(천적을 해침)

>>> 유황; 잎진드기에게(천적을 해침!). 유황의 살비작용은 12도 이상의 기온에서 가장 좋다. 그러나 유황은 건조하고 더운 날씨(32°C 이상)에서는 식물도 손상시킬 수 있다. 또한 다른 살충제와 함께 쓸 수 없다. 유황은 식물에게 약해를 주지 않기 위해 함께 사용하거나 기름으로 처리하면 안 된다.

>>> 식물의 재; 불이 난 곳에서 얻은 나무의 재는 개미와 잎나방벌레, 좀벌레, 흰개미, 감자나방에 효과적일 수 있다. 재는 해충들이나 감염된 식물의 부분에 직접 뿌려야 한다. 재는 연약한 몸의 해충을 말려죽인다. 나무의 재는 종종 바구미 같은 해충을 막기 위해 곡물을 저장할 때 쓰기도 한다. 또한, 재는 토양 매개 질병을 막는 데 쓰기도 한다. 



##  질병을 통제하기 위해 활용하는 기타 방법:

Ø  유황은 주로 백분병, 노균병 및 기타 식물의 질병에 사용한다. 효능의 핵심은 포자가 발아하는 걸 막는 것이다. 이 때문에 질병이 발달하기에 앞서 적용해야 효과적이다. 유황은 가루나 액상으로 적용할 수 있다. 다른 농약과 함께 사용해서는 안 된다. 석회황은 식물 조직에 침투하는 걸 돕기 위해 유황에 석회를 첨가한 것이다. 낮은 농도에서 황보다 더 효과적이다. 그러나 썩은 달걀 냄새 때문에 널리 쓰기에 꺼림칙하다.

 

Ø  보르도액(황산구리와 석회)은 150년 동안 채소와 화훼 식물에 성공적으로 사용되었다. 유황과 달리 보르도액은 균류와 박테리아에 효과적이다. 따라서 박테리아와 곰팡이에 의한 여러 질병에 효과적으로 대처하는 데 사용된다. 비가 내려도 식물에 고착되어 떨어지지 않는 보르도액의 성질 때문에 매우 효과적이다. 보르도액은 산성인 황산구리를 함유하는데 알칼리성인 석회가 그를 중화시킨다.

 

보르도액을 준비하려는 농민에 대한 권장사항: 보르도액에는 여러 형태가 있다. 가장 널리 사용되는 보편적이고 효과적이며 최소한의 식물 독성을 띠도록 만드는 방법 가운데 하나는 다음과 같다. 황산구리 90g에 물 4.5리터를 섞는다(비금속 용기에). 다른 비금속 용기에 125g의 소석회와 물 4.5리터를 섞는다. 둘 다 젓고, 둘을 섞은 뒤 또 저어준다. 이 방법은 유황처럼 구리가 식물에 독성을 띠고, 독성의 수준이 치료되는 식물 조직의 나이와 관련된다는 사실에 입각해 개발되었다. 더운 날씨(30°C 이상)에 보르도액을 살포하면 잎이 노랗게 되고 떨어지는 원인이 되기도 한다. 또한 보르도액을 살포한 뒤 바로 비가 내리면 잎이 탈 수도 있다. 어리고 부드러운 과실나무의 잎에 뿌릴 때는 조심해야 한다. 보르도액은 옥수수나 수수 같이 구리에 민감한 식물에 뿌리면 안된다. 매우 일반적이며 값싸게 이용할 수 있는 구리가 있다. 수산화구리와 옥시염화구리이다. 유기농업에서 모두 사용할 수 있는데, 토양에 구리가 축적되는 것을 막기 위하여 엄격하게 사용하고 토양을 잘 관찰해야 한다. 

 

Ø  산성 점토는 활성제로서 산화 알미늄이나 황화알미늄으로 인한 살균 효과를 띤다. 구리의 대안이지만, 효과는 덜하다.

 

Ø  우유도 마름병과 백분병, 모자이크병 바이러스와 기타 균류와 바이러스성 질병에 사용된다. 10일마다 우유 1리터에 물 10-15리터를 섞어서 뿌리는 게 효과적이다. 

 

Ø  베이킹소다는 식물의 마름병과 녹병을 통제하기 위해 사용된다. 베이킹소다 100g에 연성비누 50g을 섞은 걸 살포한다. 물 2리터에 희석을 시킨다. 한 번 뿌린 뒤 몇 개월 정도 기간을 두도록 한다. 더운 날씨에는 사용하지 말고, 식물에 대한 독성 때문에 가능하면 몇 가지 잎에 시험을 해보는 게 좋다. 

 

많은 식물 추출물들이 살균 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 양파와 마늘은 마름병과 균류와 박테리아성 질병 같은 여러 질병에 효과적이다. 멕시코와 아프리카의 메리골드는 감자와 콩, 토마토, 완두콩을 도와서 마름병 같은 세균성 질병에 저항하며 작물을 강화하는 역할을 한다. 포포나무(Carica papaya)의 잎과 스위트 바질은 일반적인 살균 효과가 있다. 많은 다른 식물 종들이 살균 효과가 있는것으로 알려져 있다. 전통지식은 각 지역에서 식물 추출물을 찾는 데 도움이 될 것이다. 

 

지금까지 유기농업 훈련 안내서의 일부였다. 다음과 같은 주제의 더 많은 읽을거리가 있다. 

  1. 유기농업의 소개
  2. 유기농업으로 전환하기 위한 고려사항
  3. 유기농업으로 전환하는 단계
  4. 유기농업의 덮개 농법
  5. 유기농업의 물 관리
  6. 유기농업의 작부 계획과 관리
  7. 유기농업의 양분 관리
  8. 유기농업의 병해충 관리
  9. 유기농업의 풀 관리
  10. 유기농업의 토양 경운
  11. Plant Propagation in Organic Agriculture
  12. Animal Husbandry in Organic Agriculture

All these techniques have been compiled by Ilka Gomez thanks to the collaboration of IFOAM, FiBL and Nadia Scialabba (Natural Resources Officer - FAO).

The full manual can be accessed here: Training Manual on Organic Agriculture

 

 

더 읽을거리

IFOAM. 2003. Pest and disease in organic management. A Latin American perspective. Compiled and edited by Dr. Dina Foguelman.

FiBL. 2011. African Organic Agriculture Training Manual – Pest, Disease and Weeds. Version 1.0 June 2011. Edited by Gilles Weidmann and Lukas Kilcher. Research Institute of Organic Agriculture FiBL, Frick

IFOAM. 2003. Training Manual for Organic Agriculture in the Tropics. Edited by Frank Eyhorn, Marlene Heeb, Gilles Weidmann, p 156-183, http://www.ifoam.bio/

작성일

Fri, 15/05/2015 - 14:58 

출처 

IFOAM - Organics International

‘IFOAM - Organics International’ has been leading, uniting and assisting the Organic Movement since 1972. 

As the only global organic umbrella organization, we are committed to advocating Organic Agriculture as a viable solution for many of the world’s pressing problems. With around 815 affiliates in over 120 countries, we campaign for the greater uptake of Organic Agriculture by proving its effectiveness in nourishing the world, preserving biodiversity, and fighting climate change. We also offer training courses, provide services to standard owners, certifiers, operators, and realize organic programs.


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흙에 대한 좋은 동영상 자료를 발견.


자막이 나오도록 할 수 있으니 영어를 읽을 수 있으면 더듬더듬 보실 수 있을 것 같습니다.

























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