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흙이란? 물, 바람, 기온 등에 의한 풍화작용으로 바위가 부서져 가루가 된 것으로, 여기에 동식물에서 유래한 유기물이 합쳐져 탄생된다. 흙 1cm가 생성되는 데에 걸리는 시간은 대략 200년 정도이다. 여기에 인간의 노동력이 더해져 작물의 생육에 적합하도록 토양이 숙전화되며 농지가 만들어지고 식량을 생산하는 기능을 갖는다.

하지만 최근 들어 쓰레기, 산업폐수, PVC 비닐, 방사능 등 각종 폐기물과 산성비 등으로 토양의 오염이 날로 심각해지고 있다. 또한 토양의 유실과 악화로 인해 앞으로 겉흙을 이용할 수 있는 기간이 약 60년 밖에 남지 않았다는 보고도 있는 등 흙이 죽어가고 있다는 우려의 목소리가 커지고 있다.

그러면 지금 우리가 작물을 생산하고 있는 토양의 현주소는 어떠한가?

첫째는 항생제이다. 육류 1kg을 생산하는데 0.72g의 항생제가 쓰이고 있는 우리나라는 미국의 3배, 영국의 5배, 스웨덴의 24배가 되는 양을 가축의 사료에 또 질병 치료에 쓰고 있는 실정인데, 항생제는 축분을 통해 토양에 유입되어 흙 1g에 100억 마리 이상이 살고 있는 미생물의 숫자를 급격하게 낮추는 영향을 주고 있다. 토양에 잔류하는 항생제는 토양 미생물을 죽이거나 활동을 억제하고, 이는 유기물 분해를 지연시켜 화학비료의 사용량을 늘리는 요인이 될 수 있다.

셋째, 화학비료의 사용량도 만만치 않다. 화학비료의 사용량은 1ha당 242kg으로 세계 8위이다.

이렇게 농업에 항생제나 농약, 화학비료를 많이 쓰고 있는 실정이다. 이런 현실에서는 우리의 농산물이 세계 최고라고 소리칠 수도 없고, 외국으로 수출할 수도 없는 건 아닌지, 또 국내 소비자의 건강에 어떤 영향을 미칠지 생각해야 한다. 그리고 가장 큰 문제는 작물을 생산하는 흙이 숨쉬지 못하고 죽어가고 있다는 현실이다. 토양의 환경을 악화시키는 행위를 근절하지 못하면 고품질의  안전한 농산물을 생산하겠다는 말이 성립될 수 없다. 또 토양이 병든만큼 인간도 병들 수밖에 없다는 것도 명심해야 할 일이다.

이렇게 병들어 가는 흙을 살릴 수 있는 방법은 무엇일까?

첫째는 토양에 항생제, 농약, 화학비료 등의 투입량을 최소화하거나 중단하는 적극적인 노력이 필요하다. 박정희 정부에서 추진했던 식량자급을 위한 다수확 정책의 실천으로 밀식과 밀파(같은 면적에 종자를 많이 뿌리는 농법)를 하고 화학비료와 농약을 많이 사용하여 수확량을 높이겠다고 했던 지난 시절의 농법이 주류를 이루고 있는 현실에서, 항생제와 농약, 화학비료를 투입하지 않고 농사를 짓는다는 것은 상상할 수도 없는 일로서 그 실천을 주저하고 있는 것이다.

농약뿐만 아니라 비료나 퇴비조차 사용하지 않고 작물을 재배하는 자연농법의 창시자 일본 “기무라 아키노라” 씨는 산속의 식물들은 비료가 없어도 풍성하게 잘 자라고, 농약을 하지 않아도 가지가 휠 정도로 열매를 맺으며 해거리도 없다고 얘기한다. 또 우리나라에서 자연농법을 실천하고 있는 조영상 씨는 "도법자연(道法自然) : 자연에게 물어보고 자연을 따라야 된다." "자타일체(自他一體) : 몸과 땅(흙)은 둘이 아니라 하나"라는 뜻으로 자기가 사는 땅에서 생산되는 농산물이 좋다는 것을 의미(로컬푸드), "성속일여(聖俗一如) : 약도 과하면 독이 되고 독도 적당하면 약이 된다"는 의미로 토양 미생물 등을 잘 활용하면 좋은 역할을 기대할 수 있다는 뜻이다. "산야초 공생(山野草 共生) : 풀과 공생을 적극적으로 모색 할 때가 자연농법이 실천된다"고 주장하고 있다.

둘째, 녹비작물, 산야초와 공생공존을 통한 지구온난화 방지와 흙을 살리는 노력이 필요하다. 녹비작물을 재배하면 토양의 보습효과가 극대화되고, 토양의 비옥도가 상승하면서 병의 발생이 현저히 줄어든다는 연구결과가 많다. 이렇게 녹비작물을 이용한 초생재배를 하면 기후온난화로 새롭게 제기되고 있는 과수의 ‘조기개화’ 또는 기온 급강하로 인한 ‘동해나 냉해’ 및 여름철 초고온기에 지속적으로 발생하는 ‘토양 초고온화’로 인한 피해 등을 예방할 수 있다. 그뿐만 아니라 흙을 살릴 수 있는 일석삼조 이상의 효과를 거둘 수도 있다.

셋째, 흙(토양)을 자원 차원에서 다루는 정책의 전환이 요구된다. 흙은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있기 때문에 자원이라는 인식이 매우 부족하다. 흙은 생물과 같이 생겼다가 성숙하며 병들고 죽는 생명이 있는 자원이라는 인식이 매우 중요하다. 토양은 경관을 이루는 바탕이 될 뿐만 아니라, 생태계의 물질순환에서도 근본이 되며, 현재는 주말농장, 도시농업 등이 활발해지면서 토양에 대한 중요성을 알리고 공감대를 형성할 수 있도록 지원하고 홍보하는 정책이 필요한 때이다. 10~15cm의 겉흙에 세균, 곰팡이, 원생동물과 같은 토양 미생물과 선형동물(선충류), 땅강아지 등의 절지동물, 환형동물인 지렁이, 두더지 같은 척추동물 등 흙속에도 먹이그물이 존재한다는 사실을 잊어서는 안된다.

안전한 농산물을 소비자의 식탁위에 올려놓기 위해서, 즉 유기농업을 실천하기 위해서는 항생제, 화학농약, 비료 등을 사용하지 않아 흙속에 미생물 등을 기반으로 하는 먹이그물을 만들어 주어야 하고, 식물의 영양분을 공급해주기 위해 녹비작물을 재배해야 하며, 흙을 자원으로 보고 지원하는 정책의 전환이 필요한 시기가 지금이라고 판단된다. 

유기농업의 실천을 위해 흙을 살려야 하는데 가장 쉽게 해결할 수 있는 것은 녹비작물을 재배하여 화학비료를 대체하고 병충해나 잡초로부터 약간의 자유로움을 얻을 수 있을 것이다. 유기농업에 꼭 필요한 녹비작물이란 무엇인가?

녹비작물이란 일종의 비료식물로서, 작물이 필요로 하는 영양분을 토양에 넣어줄 목적으로 작물재배 전 또는 재배중에 심어서 이용하는 것을 말한다. 녹비작물은 코와, 화본과, 경관 겸용 작물로 나뉘며, 각자가 지닌 장점에 따라 달리 이용하고 있다. 질소비료 대체효과가 뛰어난 콩과 작물에는 우리가 잘 알고 있는 자운영, 헤어리베치, 크림손클로버, 살갈퀴, 완두콩 등이 있으며, 양분의 흡수력이나 보수력이 뛰어나 토양개량에 탁월한 화본과 작물에는 호밀, 보리, 수단그라스, 옥수수, 이탈리안 라이그라스 등이 있다. 아름다운 꽃을 즐길 수 있는 경관 겸용 녹비작물은 크림손클로버, 메밀, 황화초, 파셀리아, 꽃양귀비, 수레국화 등이 대표적인 녹비작물로 재배되고 있다.

또 다른 녹비작물의 효과를 살펴보면,

첫째 지구를 살리기 위한 온실가스 배출 감축에 대한 녹비작물의 관심이 높아지고 있습니다. 좋은 녹비작물은 생육이 왕성하고 재배가 쉬워야 하며, 뿌리가 깊어 땅 속의 양분을 잘 활용하여야 하고 또한, 양분함량이 풍부하여 화학비료를 가능한 많이 대체할 수 있고, 줄기나 잎이 부드러워 토양 중에서 분해가 빨라야합니다.

둘째 비료 그 이상의 다양한 가치를 제공하고 있습니다. 녹비작물은 기본적으로 천연비료로서 높은 가치를 가지고 있으며, 그 외에도 농업생태계 보호와 생물다양성 증진, 도시민에게 아름다움과 여유를 제공하는 농촌경관 조성, 토양유실 예방과 염류제거, 수자원 보호, 미세먼지 제거 등 공기정화, 이산화탄소 흡수능력이 높아 농업분야의 온실가스 저감, 그리고 부수적으로 친환경농산물 인증, 밀원(꿀벌 생산에 필요한 식물)식물로 이용, 종자생산 등에 따른 농가소득 증대에도 기여하고 있습니다.

그러면 유기농업에서 가장 많이 활용되고 있는 헤어리베치에 대해 살펴보도록 하겠다. 헤어리베치는 두과작물로 공기중의 질소를 고정해 작물에 필요한 질소비료를 공급하며 잡초 억제효과가 좋아 피복작물로도 활용하고 있다. 헤어리베치는 9월 상순에서 10월 상순 사이에 파종하여 다음해 6월까지 생육하는데 그 이후에

크롬숀크로버.

크롬숀크로버 하고현상(여름에 풀이 죽는 현상)이 일어나 일생을 마감한다. 이 헤어리베치 2,000~2,500kg을 베어 토양에 넣으면 질소 20.2, 인산 5.5, 가리14.3kg/10a 함유하고 있어 인산질 비료만 조금 보충하면 화학비료를 하지 않고도 유기농업을 실천할 수 있는 천연비료라 생각하면 되겠다.

우리가 어렸을 때 자주 봐왔던 자운영은 화학비료가 없던 시절의 대표적인 비료를 공급할 수 있는 녹비작물이었다. 자운영도 두과작물로서 공기중의 질소를 고정해 10a당 15kg의 질소를 공급할 수 있어 수천년 전부터 아시아 지역에서 녹비작물로 흙과 혼합하여 거름을 만들어 썼다.

이렇게 유기농업에서 활용하고 있는 녹비작물의 기능성은 다양하다. 수단그라스, 네마장황 등은 토양선충을 방제하는 효과가 탁월해 하우스 재배농가들이 선호하고 있으며, 헤어리베치, 호맥 등은 잡초발생을 억제하는 효과가 있고, 자운영, 크롬숀크로버 등은 밀원식물 및 경관조성으로 녹비작물의 특성을 충분히 활용하면 화학비료, 농약을 대체할 수 있는 다양한 유기농업을 실천할 수 있다.

녹비작물이 흙을 살리는 이유는 무엇일까? 녹비작물은 유기물(짚, 산야초, 분뇨 등)이 주성분으로 흙 속에서 천천히 분해되면서 토양내 유기물 함량을 높인다. 흙(토양) 속에 녹비작물은 넣고 갈거나 잘게 부수면 분해과정에서 흙 입자의 결합력을 증가시켜 통기성(通氣性)과 보수성(保守性)을 향상시키며, 또한 퇴비를 분해하는데 관여하는 미생물들이 많아지면서 토양생태계를 건강하게 만드는 기능을 하게 된다.

2000년대 이후 국민들의 소득이 높아지고 건강에 대한 관심이 높아지면서 친환경농산물에 대한 선호도가 높아지고 healing, wellbeing 등 소비 트랜드 열풍과 맞물리면서 친환경농산물에 대한 수요는 계속적으로 증가하여 최근에는 곡물, 채소, 과일 중심에서 가공식품, 산업소재까지 확장되고 있어 유기농산물 생산을 위한 녹비작물에 대한 관심도 높아져 가고 있다.

선진국에서는 유기농법과 연계한 녹비작물의 효과와 이용연구를 통해 자연순환 농업 실천, 생물다양성 유지를 추구해 나가고 있고 개도국에서도 화학비료를 대체하고, 토양침식을 방지하며, 잡초의 과대한 생장을 억제하기 위한 차원에서 녹비작물의 연구와 현장적용 범위를 넓혀가고 있는 추세이다.

유기농업의 실천 차원에서 또 환경보전 및 농가경영비 절감 등의 목적으로 녹비작물을 전략적으로 육성해야 할 것으로 판단된다.

농업분야에서 온실가스 저감에 기여할 수 있어 탄소거래제 시행에 기여할 수 있으며, 토양, 수질보호 및 농업생태계 보호 등 1석 3조 이상의 효과가 내재되어 있고, 농가 입장에서는 비료구입 비용절감으로 비료용 원자재 가격상승에 따른 완충작용이 가능할 것이다.

지자체 중심으로 보급이 이루워질 경우, 경관자원 확보, 환경보전, 농촌지역의 관광농업화 등 지역경제 활성화 가능성이 매우 높아 행정당국에서는 지속적으로 관심을 갖고 지원정책을 펼쳐야 할 것으로 생각된다.

우리시에서도 전년에 친환경농업단지에 녹비작물을 심었으나 작년 겨울 이상기온과 잦은 강우로 녹비작물이 겨울에 언 피해를 입은 결과를 초래하여 생육상태가 불량한 곳이 많다. 이렇게 동사피해를 입지 않으려면 행정에서는 파종시기를 앞당겨 9월 중순까지는 파종이 완료되어야 하겠고, 농업인들도 배수구(물빠짐 도랑)을 잘 만들어 습해를 입지 않도록 노력 유기농업 인증면적 확대에 힘을 모아야 할 것으로 생각한다. 

An increasing number of urbanites are becoming leisure farmers and renting plots of land to pursue their agricultural passions. (Courtesy of Songshan District Farmers’ Association)

Xinyi District is considered the Manhattan of Taipei City given it is home to Taipei City Government, the headquarters of financial companies, various shopping malls and luxury apartments priced at over NT$400,000 (US$13,361) per square meter.

In such an urbanized and modern area, many might be surprised to know that numerous rural activities are taking place in the surrounding hillside suburbs, with Taipei City Government even publishing a guide to local leisure agriculture.

One such example is Songshan First Citizen’s Farm located in the Four Beasts Mountain. It is less than a 10-minute drive from Taipei 101 or 40 minutes hiking from Yongchun metro station, and visitors are sure to find the effort worthwhile as the farm has a stunning panoramic view of the ROC capital.

The leisure farm’s operator Kuo Rong-long owns 2,310 square meters of land, which he rents out in lots measuring 33 square meters for NT$1,000 a month.

“I often get approached to develop my land into the second Taipei 101 or luxury apartments, but I just want to offer a place for people to relax and get away from the hustle and bustle of the city and urban life,” Kuo told Taiwan Today May 11 in an interview.

“I don’t see this as a business but rather a good opportunity for families to bond and enjoy each other’s company in a rural setting.”

Kuo Rong-long, a former cook, is committed to preserving farmland in the center of Taipei City. (Staff photo/Rachel Chan)

Kuo, 60, said his father and uncle used to run the farm but after they passed away in 1995, he took over and five years later changed cultivation methods from traditional to organic under the supervision of Songshan District Farmers’ Association.

According to Kuo, he offers plots with four-month leases and all 60 are occupied with a long list of potential farmers waiting to move onto the land.

“This is a seller’s market,” he said. “The rotation rate is low and I cannot tell those interested in renting how long they would have to wait because I really don’t know.”

For Kuo, who beat oral cancer 20 years ago, the biggest pleasure in running the leisure farm is that he has the luxury of enjoying a simple existence and making friends with people from all walks of life.

“I find it extremely satisfying to stroll around my farm and pick fresh vegetables for my noodles,” Kuo said. “Perhaps I am a fool for not selling up, but I am a proud and happy farmer.”

Lu Shi-ting, 43, who visited the farm during a torrential downpour the same day, said she spends at least two hours every morning taking care of her plants in the mountains before going to work.

Employed by an electronic company, Lu said she finds leisure farming a good way to relax and growing vegetables not difficult at all.

An urban farmer displays the fruits of her labor, an organically grown radish. (Courtesy of Songshan District Farmers’ Association)

“Kuo and his manager Chan Feng-yu teach you everything about organic farming, and there are also lessons to attend organized by Songshan farmers’ association,” Lu said.

“It certainly gives me a great sense of satisfaction watching my plants grow. I even worry about them whenever it rains.”

“The city government is pulling out all stops in promoting leisure agriculture through offering training courses and upgrading local sewage systems and paving roads,” Wang said, adding that although the activity is relatively new, it is rapidly growing in popularity.

“Some people I know rent Kuo’s land but do not farm,” Wang said. “They just come here to enjoy the sun and fresh air.”

Xinyi Community College is playing its part in catering for the needs of Taipei’s urban organic farmers. In 2008, the college started offering farm management course and continues experiencing semester-on-semester increases in student enrolments.

Based in Xinyi Junior High School, the college’s rooftop was spectacularly transformed into an organic garden and farm with the assistance of teachers and students.

The rooftop of Xinyi Community College boasts a green lawn and organic vegetable garden. (Courtesy of the Xinyi Community College)

“I teach my pupils about the relationship between plants and soil,” said Bai Yi-sin, who conducts a beginner’s organic farming class. “Without the foundations, you cannot appreciate nature and understand organic farming.”

Weeds and worms are not necessarily bad and fertilizers are not always good for plants, Bai said, adding that they are all closely linked to creating a healthy farming environment.

“The key is to understand how nature works and strike a balance among the environment, plants and human beings,” he said. “People often wrongfully apply excessive fertilizer to help plants grow and pesticides or herbicides to destroy ‘harmful’ pests.”

For example, Bai said, the presence of worms might indicate that a plant is unhealthy. “What growers should do in this instance is try and create healthy plants instead of killing all the worms.”

A variety of vegetables are grown on the rooftop organic farm of Xinyi Community College in Taipei City. (Courtesy of the Xinyi Community College)

Huang Yi-ting, 30, a student at the college, said she is taking classes to learn about growing vegetables. “This experience has been invaluable in instructing me on the finer points of applying microbial and organic fertilizers.”

Echoing Huang’s remarks, Lin Chiu-ling, 60, said she joined the class because she has no confidence in the quality of vegetables sold in supermarkets.

“I learned that farmers must use a lot of fertilizer and pesticides so as to make their produce appealing to the eye. Now I will think twice about beautiful vegetables and only buy seasonal offerings as they may well be healthier,” Lin said.

Lin said organic farming is no easy task and farmers deserve full credit for their hard work and commitment. “Despite the pouring rain, I took a leaf out of their book and attended class so I could understand how to protect plants from such conditions.” (JSM)

N. 질소. 원자번호 7. 무색무취이지만 인간의 위장을 가득 채운다. 농업의 동력이자, 많은 이가 굶주리는 세계에서 풍요의 핵심이다. 

이 독립적인 요소 없이, 그리고 다른 가스와 결합하지 않으면, 광합성 조직은 제대로 기능하지 못한다. 단백질을 형성할 수 없고, 식물이 자랄 수 없다. 옥수수, 밀, 벼 등 인류가 생존을 위해 의존하는 빠르게 자라는 작물은 모든 식물 가운데 가장 질소에 굶주려 있다. 사실 그러한 작물은 자연이 제공하는 양보다 더 많이 요구한다.

현대화학으로 들어가자. 거대한 공장들이 대기 중에서 불활성 질소가스를 붙들어 천연가스의 수수와 화학적 결합을 시켜 식물들이 갈구하는 화합물을 만든다. 1년에 수억 톤 이상이 사용되는 질소비료는 풍성한 수확을 만들어낸다. 그것 없이 인간의 문명은 지금과 같은 모습으로 존재할 수 없다. 지구의 토양만으로는 70억 명이 늘 그렇듯이 먹는 충분한 식량을 기를 수 없다. 사실, 인간 육체의 근육과 장기 조직에서 발견되는 질소의 거의 절반이 비료공장에서 시작된 것이다. 

그러나 이 현대의 기적은 대가를 요구했다. 호수와 하천으로 유출된 질소가 야생동물의 숨통을 막고 있으며, 지하수를 오염시키고, 심지어 지구의 기후를 따뜻하게 만들고 있다. 굶주린 세계에서 수억 명의 입이 질소가 풍부한 단백질을 바라고 있는 지금, 비옥한 농지에 대한 우리의 수요를 이기고 깨끗한 물과 공기가 얼마나 살아남을 것인가?

질소의 딜레마는 음식을 사랑하지만 공급이 부족해질까 걱정하는 중국에서 가장 생생히 볼 수 있다. 일상적 관광객에게 그러한 우려는 이상해 보였다. 겉보기에는 모든 거리에 진수성찬이 마련되어 있다. 나는 난징 외곽의 식당에서 찐 생선, 튀긴 양갈비, 국화잎과 달걀국, 고구마로 만든 국수, 튀긴 브로콜리,  쌀밥 등 경이로운 음식의 행렬을 보았다. 

“늘 이렇게 잘 먹습니까?”라고 농학자 Liu Tianlong 씨에게 물었다.

소년처럼 미소를 띠다가 잠시 어두운 얼굴이 되었다. “아니요.” “내가 어렸을 때는 하루 세 끼만 먹어도 족했지요.”

Liu 씨는 1959~1961년 3000만 명이 굶어죽었다고 추산되는 중국의 대기근이 있었던 무렵에 어린 시절을 보냈다. 가뭄의 탓도 있었지만, 마오쩌둥의 변덕 때문에 대참사가 일어났다. 마오쩌둥의 대약진 정책은 농업을 집단화하고 농민들이 중앙집권적인 관청에 자신의 수확을 넘기도록 강제했다.

기근은 지나갔지만, 식량난은 농민이 다시 자기의 수확물에 대한 통제권을 되찾은 1970년대까지 이어졌다. “겨우 2년 만에 식량이 남게 되었다”고 장쑤성의 작은 마을에서 어린 시절을 보내며 당시 상황을 지켜본 Deli Chen 씨가 회상한다. Chen 씨는 현재 호주 멜버른 대학의 토양학자이다. 

하지만 중국의 새로운 농업 경영인들에게 또 다른 장벽이 생겼다. 농지의 제한이 그것이다. 중국의 인구는 1970~1990년 사이 3억 명이 증가했고, 중국의 전통적인 농업은 이들을 부양하려고 애썼다. 

난징 북서부 마을의 나이가 들었지만 기운찬 농부 Song Linyuan 씨는 예전에 1500평의 농지를 최대한 비옥하게 만들고자 집에서 나오는 쓰레기는 물론 돼지와 닭의 똥도 모아서 퇴비를 만들었다고 기억한다. 이러한 노력으로 아마 매년 농지에 수백 킬로그램의 질소를 넣었을 것이다. 그는 1200평당 1200~1500kg의 벼를 수확했다. 

그 양은 세계 어느 곳보다도 뛰어난 수확량이다. 그러나 현재 그는 그보다 2배 이상인 1200평당 3260kg을 수확한다. 많은 농민들이 꿈만 꾸던 수확량이다. 

차이는 무엇인가? 그는 “더 나은 비료이다”라고 한다. 우린 농민들에 둘러싸여 가게에 앉아 있었다. Song 씨의 대답에 사람들이 웅성거렸다. 일부는 비료가 핵심이라는 말에 동의했지만, 다른 사람들은 종자가 더 중요하다고 이야기했다. 실제로 두 가지 기술은 서로 얽혀 있다. 1950~1960년대 육종가들이 개발한 다수확 벼와 밀 품종이 더 많은 질소를 사용할 수 있게 만들었다. 

중국 정부는 그 작물들이 잘 자란다는 것을 확인했다. 1975~1995 사이 수백 개의 질소공장을 세웠고, 화학비료의 생산이 4배로 늘어 중국은 세계 최대의 생산자가 되었다. Song 씨는 현재 요소비료의 형태로 자신의 농지를 채워 예전보다 약 5배 많은 질소를 사용한다. 이는 1200평당 약 240kg의 질소를 넣는다는 것을 의미한다. 채소를 재배하는 농민들은 이보다 더 많이 사용한다. 일부 농민은 3000평당 1~2톤까지 질소를 넣는다. 그들 중 이것이 해롭다고 생각하는 사람은 거의 없다. 화학비료의 환경에 대한 영향을 묻자, “아니요, 오염은 없어요”라고 Song 씨는 말한다.

과학자들은 다르게 이야기한다. 집약적으로 관리되는 농지에서 “질소비료는 30~60% 정도 남용되고 있다”고 베이징 중국농업대학의 Xiaotang Ju 씨는 말한다. “오용입니다!” 농지에 뿌려진 질소 화합물은 달갑지 않은 방식으로 우리의 환경을 바꾸고 있다.  질소의 일부는 농지에서 직접적으로 씻겨가 하천으로 들어가거나 공기 중으로 달아난다. 일부는 곡물의 형태로 인간이나 가축이 섭취하지만, 하수나 세계의 농장에서 사육하는 돼지와 닭의 분뇨로 환경으로 배출되기도 한다. 

Deli Chen 씨는 어린 시절 물고기를 잡던 때를 회상한다. “강이 아주 맑았다. 강바닥까지 그대로 보였지.” 1980년쯤에는 “어디에서도 물고기를 볼 수 없었다.” 부영양화 현상으로 인하여 식물성 플랑크톤이 급증하면서 물이 뿌옇게 변했다. 최근 중국에서 전국의 40곳의 호수를 조사한 바에 따르면, 그 절반 이상이 지나친 질소나 인으로 문제가 발생하는 것으로 나타났다. (인 성분을 함유하고 있는 화학비료는 호수에서 조류의 성장에 책임이 있다고 지적되곤 한다.) 중국에서 세 번째로 큰 담수호인 타이 호는 가장 잘 알려진 사례이다. 이곳에서는 정기적으로 유해 남조류가 발생한다. 2007년 장쑤성 우시 인근의 도시에 사는 200만 명이 이로 오염된 물을 공급받기도 했다. 미시시피 강에서 흘러간 비료 성분이 멕시코만의 어업을 파괴하는 것과 같은 식으로 과도한 영양분이 중국 연안 지역의 어업에 피해를 주고 있다. 조류와 식물성 플랑크톤이 발생하여 죽어 분해되면서 산소를 너무 사용하여 만들어진 죽음의 구역으로 인해 물고기들이 질식하고 있다.

물론 먹을거리에 대한 우리의 수요에게만 책임이 있는 것은 아니다. 자동차와 발전기를 가동할 때 산화하여 대기 중으로 질소산화물이 방출되고, 그 화합물은 빗방울과 함께 땅으로 돌아와 화학비료와 똑같은 작용을 일으킨다. (이는 타이 호의 질수 부하 가운데 약 1/4을 차지한다.) 그러나 전 세계적으로 판매되는 화학비료가 매년 인간 활동이 생산하는 질소의 약 70%를 담당한다. 

토양에서 질산염을 먹는 박테리아는 이러한 파괴적인 형태의 질소를 대기의 약 80%를 구성하고 있는 원래의 상태로 전환시킬 수 있다. 하지만 이 과정에서 박테리아가 강력한 온실가스인 아산화질소를 소량 방출하기에 양날의 검이다. “영양분의 과부하 문제를 해결하는 것이 나의 꿈이다”라고 헤라클레스의 과제에 전념하는 과학자 네트워크의 일원인 Xiaotang Ju 씨는 말한다. Zhu Zhaoliang 씨는 1998년 중국의 공산당 대회에서 농업의 오염 문제가 지닌 심각성에 관해 강의하여 모두를 놀라게 했다. 당시 중국 공산당의 대표 장쩌민은 농업이 그렇게 심각한 오염을 일으킬 수 있는지 전혀 몰랐다고 응답했다. 

이러한 과학자들이 농민들과 함께 더 적은 화학비료로 수확량을 감소시키지 않고 생산비도 아끼면서 농사지을 수 있다는 것을 입증하기 위하여 작업을 시작했다. 그들은 퇴비의 사용을 홍보하고, 식물이 실제로 필요로 하는 양의 합성 화학비료를 주도록 농민을 교육하고 있다. 하지만 그들은 거의 진전되지 않았다고 인정한다. 가장 큰 장애물은 대부분의 중국 농민들이 비정규직이라는 점이다. 그들은 화학비료의 사용을 줄임으로써 돈을 절약하는 데에 별 관심이 없다. 그보다 더 중요한 일은 시간을 절약하고 일자리를 유지하는 것이어서, 효과는 신속하지만 비효율적으로 화학비료를 준다. 

식량난에 대한 공포가 여전히 중국인의 머릿속에 남아 환경에 대한 우려를 씻어내고 있다.  중국 농업정책센터의 이사 Huang Jikun 씨는 정부 관료에게 그들의 우려가 잘못이라고 설득하고자 여러 번 시도했다. “난 그들에게 중국은 어느 때보다 더 많은 식량을 확보하고 있다고 이야기했다.” 그러나 관료와 농민들은 더 적은 비료를 사용하면 수확량이 떨어지는 위험이 있다고 생각하는 듯하다. 

중국은 —그리고 다른 나라들도— 앞으로 더 많은 질소를 사용할 가능성이 높다. 인구는 계속해서 늘어나고 있으며, 더 많은 사람들이 육식을 즐기고 있다. 돼지나 소를 먹이기 위해서는 지금의 몇 배나 되는 농업 생산이 사람들을 직접적으로 먹이는 것보다 가축에게 사용되어야 한다. “중국인들이 서구 사회처럼 식습관을 바꾼다면, 환경 압력은 훨씬 높아질 것이다”라고 Xiaotang Ju 씨는 음침하게 말한다. “우린 이 문제를 해결해야 한다. 그렇지 않으면 정말로 큰일이 날 것이다.”

아이오와 주 서부의 작은 마을 Harlan 외곽에 있는 농장에서 해결의 단초를 엿볼 수 있다. 여기에서는 90마리의 소를 방목하고, 수백 마리의 돼지가 땅을 헤집으며, 알팔파와 옥수수, 콩, 귀리, 보리를 심는 농지로 둘러싸여 있다.

Ron과 Maria Rosmann 씨는 적어도 공장에서 생산되는 질소비료는 자신들의 농지에 뿌리지 않는다. 그 대신 대두와 알팔파, 클로버 같은 질소를 고정시키는 뿌리혹박테리아가 있는 콩과식물을 덮개작물로 가을에 심어서 생물학적으로 질소를 공급한다. 이 덮개작물은 봄철 옥수수를 심기 전에 갈아엎어 토양으로 집어넣는다. 그 질소의 일부는 옥수수가 이용하고, 그걸 돼지들에게 먹인다. 그 대부분은 결국 분뇨가 되어 다시 농지로 돌려주고 모든 것이 다시 순환된다. 다른 많은 유기농업 농민들과 달리 Rosmann 씨는 이웃에서 퇴비를 사들이지 않는다. 

“우리의 목표 가운데 하나는 닫힌체계를 유지하는 것입니다.” “우리는 유기농업이 해야 하는 일에 대한 모델입니다.”

우린 옥수수밭으로 걸어갔다. 옥수수가 우리 머리 위로 자라 있었다.  “이 옥수수를 보세요” Rosmann 씨가 기뻐했다. “우린 여기에서 5100kg의 옥수수를 수확했습니다.  많은 반대자들이 유기농업으로는 세계를 먹여 살리지 못한다고 말했지요. 난 그것이 거짓이라고 봅니다. 이 작물들을 보세요!”

그러나 Rosmann 씨의 방법은 그들 자신의 희생으로 수행된다. 이러한 방식의 농법은 더 많은 일을 해야 한다. 생물학적 효과는 질소공장보다 훨씬 느리게 작동한다. 알팔파처럼 토양의 질소 저장을 강화하는 작물은 많은 돈을 벌거나 질소에 굶주린 옥수수처럼 많은 사람들을 먹이지 못한다. 

이는 비단 미국만의 문제가 아니다. 중국보다 1인당 농지가 6배 이상인 미국은 사람들이 기꺼이 그에 대해 지불하려 한다면 환경을 보호하기 위해 덜 생산적인 작물을 심는 사치를 부릴 수 있다. 이 방법은 Rosmann 씨가 하는 것처럼 작동한다. 그는 정부에서 환경 보조금의 일부로 적은 직불금을 받고 자신의 유기농산물을 비싼 가격에 판매한다. 

그러나 모든 사람이 그 가격을 지불할 것인가? 그의 방법이 세계에서 가장 인구가 많은 국가를 먹여 살릴 수 있을까? 난징의 토양학 연구소에 있는 사무실에서 Zhu Zhaoliang 씨는 이 질문을 받고 크게 웃었다. “유기농업은 중국을 위한 해결책이 아니다”라고 단호하게 말한다. 

그러나 질소 오염을 줄이면서 뛰어난 수확을 올리는 것은 중도일 수 있고, 세계의 가장 활발한 연구 분야 가운데 일부는 그 방향으로 나아가는 길을 가리키고 있다. 정확히 3000평 크기의 농지들이 미시간 주립대학의 Kellogg 생물실험소의 일부를 구성한다. 20년 동안 이 농지에서는 관행농부터 유기농까지 네 가지 방식을 나란히 놓고 비교하기 위하여 옥수수와 콩, 밀을 매년 똑같은 주기로 재배하고 있다. 농지에 들어가거나 나가는 모든 것을 세심하게 측정한다. 강우량, 비료, 토양에서 방출되는 아산화질소, 지하수로 침출되는 물, 마지막으로 수확량까지. 

이 장기 실험의 설정을 도운 미시간 주립대학의 Phil Robertson 씨는 이 농지를 안내해 주었다. 그는 새롭고 “매우 놀라운” 자료를 공개하고 싶어 좀이 쑤셔 했다. 표준적인 경운과 시비 권장량에 따라 작물을 심은 각 농지는 지난 11년에 걸쳐 미시간 주의 지하수로 1200평당 210kg의 질소를 방출했다. “그래서 우리가 넣은 비료의 약 절반이 손실되었다”고 Robertson 씨는 말한다. 이 손실은 중국의 일반적인 양보다 훨씬 적다. 그러나 이보다 수억 평에 이르는 미국의 농지를 감안하면, 부영양화된 미시시피 강과 지하수로 인해 멕시코만에 엄청난 죽음의 구역을 만드는 오염을 발생시키기에 충분한 양이다. 

상업적인 화학비료나 퇴비를 넣지 않은 Robertson씨의 유기농 실험 농지는 그 양의 1/3만 손실되었다. 하지만 이 농지에서는 곡물이 20% 덜 생산되었다. 매우 흥미롭게도 적은 양의 화학비료를 넣었지만 겨울철 덮개작물을 심은 “저투입” 농지가 최고의 결과를 낳았다. 평균 수확량은 관행농 농지만큼 높지만 질소 유출은 유기농 농지 수준으로 매우 감소되었다. Robertson 씨는 미국의 농민들이 이 정도 수준으로 질소 손실을 줄일 수 있다면 습지와 하천을 깨끗하게 복원할 수 있을 것이라고 생각한다. 하지만 중국에서는 많은 농민들이 변화하기 어려울 수 있다. 가족의 생계가 걸려 있기에 적은 양보다 많은 양의 화학비료를 사용하는 것이 더 안전해 보일 수 있다. “현재로서 좋은 청지기가 되는 일은 불공평한 경제적 결과를 가져온다”고 Robertson 씨는 말한다.

아프리카의 경우에는 상업적 화학비료의 남용 문제가 사치스러워 보인다. 아프리카의 농민들은 평균적으로 1200평당 3kg이라는 아주 적은 양의 화학비료만 사용한다. 퇴비나 콩과작물 같은 대안적인 방법도 부족한 실정이다. 

아프리카 농촌 마을의 대부분은 악순환의 고리에 빠져 있다. 기아에 대한 두려움으로 그들은 최대의 열량을 제공하지만 토양에서 영양분을 앗아가는 경향이 있는 벼나 옥수수 같은 작물에 집중한다. 악화된 토지는 점점 수확량이 줄어들게 되고, 그로 인해 농민들은 화학비료 같은 어떠한 자원을 살 만한 재정적 여유도 없는 상태가 되고 있다. 그리고 상업적 화학비료에 대한 수요가 매우 적다 보니까 아무도 지역에서 그것을 생산하려 하지 않기에, 수입하여 매우 비싸다. 

많은 전문가들에 따르면, 아프리카의 토양은 채굴되고 있다.  자연적인 비옥함의 저장고 —지난 세월에 걸쳐 분해된 뿌리와 잎이란 유기물에 저장된 영양분— 가 그것을 대체하기보다 해마다 더 많은 질소와 인, 칼륨을 농업으로 추출함으로써 줄어들고 있다. 이는 땅의 의존하여 먹고 사는 사람들을 서서히 떠나게 만든다. 세계은행에 따르면, “장기적으로 재앙의 시나리오”라고 한다. 

사하라 사막 이남의 아프리카에서 평균 곡물 수확량은 1200평당 약 408kg으로, 중국 평균의 1/5 수준이다. 이 상황을 지켜보는 거의 모든 사람들이 아프리카의 농민들이 그 수확량과 생활을 개선하기 위해서는 더 많은 질소가 필요하다는 데에 동의한다. 그러나 그와 관련하여 격렬한 논쟁이 일어나고 있다. 

콜럼비아 대학 지구연구소의 Jeffrey Sachs 같은 사람들은 농업 생산을 증가시키려면 더 많은 상업적 화학비료가 필요하고, 가난한 아프리카의 농민들이 그것을 살 여유가 없다면 부유한 나라에서 그것을 제공해야 한다고 믿는다. 여러 아프리카 국가의 80곳의 마을에서 Sachs의 새천년 마을 프로젝트로 개량종 종자와 화학비료가 전달되었다. 그리고 그들의 자료에 따르면, 이 프로젝트는 큰 영향을 미치고 있다. 탄자니아와 케냐, 말라위의 새천년 마을에서 곡물 생산이 단숨에 2배가 되었다. 

2006년 말라위 정부는 전국 농민의 약 절반에게 값싼 화학비료를 제공하기 시작했다. 비록 많은 이가 부채를 안게 되었지만, 옥수수 생산량이 2배가 되었다. 그러나 이 프로그램은 미래에 대한 불안을 낳고 있다. 화학비료 보조금은 1970~1980년대 많은 아프리카 국가에서 시도되었지만 부정부패로 값비싼 대가를 치렀기에 그다지 호의적이지 않다. 말라위의 현형 보조금 프로그램은 이미 위기에 봉착했다. 그에 대한 정부의 재정이 고갈되고 있다. (아프리카에서 확산되고 있는 화학비료를 활용하는 '녹색혁명' 이야기와 그 문제점에 대해서는 르완다의 사례도 흥미롭다 http://blog.daum.net/stonehinge/8724800 )

“아프리카는 막대한 양의 화학비료를 살 여유가 없다”고 미시간 주립대학의 작물학자 Sieglinde Snapp 씨는 말한다. 그녀는 더욱 지속가능한 방법은 질소고정 식물을 활용하는 것이라 한다. 말라위에서 수천 가구의 가족농이 그들의 농지에소 일부 옥수수를 대체하여 질소를 고정하는 비둘기콩과 땅콩 등을 재배하기 시작했다. 이는 지역의 병원, 농민, 농업연구자들에 의해 시작된 10년의 역사를 지닌 실험의 일부이다. (말라위에서 실시되고 있는 보존농업에 대한 영상 http://blog.daum.net/stonehinge/8726441)

비둘기콩이 토양을 더 비옥하기 만들기에, 다음 농사철의 옥수수 수확량이 더 늘어났다. 더 적은 땅에 옥수수를 심어도 그것이 보상되었다. “더 적은 옥수수가 곧 더 많은 옥수수이다”라고 Snapp 씨는 말한다. 또한 비둘기콩이 영양가와 단백질이 더욱 풍부한 식사를 제공한 것은 덤이었다. “그러나 이것이 하루아침에 이루어진 것은 아니다”라고 Snapp 씨는 말한다. “콩과작물을 어떻게 활용하는지에 대한 교육이 이루어졌다. 병원이 함께 참여하여 그에 20년이 걸렸다. 사람들이 자신의 요리법을 바꾸었다.” (이와 비슷한 사례로 아프리카의 건조지역에서 콩과식물인 '무군가'라는 나무를 활용하여 혼농임업의 방식으로 농업 생산량을 증진시킨 실험이 존재한다 http://blog.daum.net/stonehinge/8723812)

Snapp 씨의 의견은 이 전 세계적인 과제에 몰두하는 많은 사람들에게 반향을 일으켰다. 중국 농업에 가장 필요한 일이 무엇이냐고 묻자 토양학자인 Zhu Zhaoliang 씨가 곧바로 “더욱 규모화”하는 것이라 대답했다. 이는 더 크고, 더 능숙하게 농장을 관리하는 것을 의미한다. 아이오와에서 Ron Rosmann 씨는 질소를 넣지 않는 농사는 “더 많은 관리와 노동력, 세세한 부분에 대한 관심이 필요하다. 우리는 일종의 광신자이다”라고 표현한다. (이러한 대안적인 농법 또는 전통농업의 사례를 발굴하여 활용함으로써 지역 공동체와 농업을 부활시킨 사레들은 <농업이 문명을 움직인다>에 다양하게 소개되어 있다 http://blog.daum.net/stonehinge/8728255)

100년 전 화학자 프리츠 하버가 처음으로 공기에서 질소를 포착하는 방법을 알아냈을 때, 합성 화학비료는 농업의 가장 중요한 영양분을 무한정으로 공급하여 식량난을 해결하는 지름길 같아 보였다. 그러나 질소에 대한 새로운 한계가 나타나고 있다. 이 시간 인류와 지구를 구하기 위한 혁신은 화학 실험실에서 발명되지 않을 수 있다. 세계 곳곳에 있는 농민들과 농지에서 시작되고 있을지 모른다. 

출처 http://ngm.nationalgeographic.com/2013/05/fertilized-world/charles-text

반다나 시바 씨가 대표로 있나, 

아무튼 인도의 나브단야라는 단체에서 조사한 바에 따르면, 대규모 단작 방식의 농업과 섞어짓기를 활용한 유기농업에서 생산된 산물의 영양가에서 차이를 보인다. 

아주 흥미로운 결과가 아닐 수 없다.

머리로는 이해하지만 실제로는 어떤지 확인할 길이 없었는데, 이를 통해서나마 대략적으로 그 차이를 살펴볼 수 있게 되었다.

자세한 사항은 그 부분을 아래에 인용하겠다.

단지 쌀, 옥수수, 대두, 감자, 몇몇 작물의 생산량만으로 식량을 판단하는 것은 잘못이다. 우리는 두 가지 농법에서 1200평당 생산되는 영양가에 대한 비교를 하나의 비교기준으로 제시한다. 사례 연구에서 사용된 실례를 설명하기 위하여, 관행적으로 5.7리터의 옥수수를 대규모 단작으로 심는 농지와 유기농으로 4.56리터의 옥수수, 2.28리터의 순무, 100단의 갓, 2.28리터의 완두콩을 심는 농지 1200평의 산물을 비교하는 것은 어렵다. 수확량 자료에서 모호성을 없애기 위하여 우리는 두 가지 농법에서 농지 1200평당 생산하는 영양가를 비교하는 방법론을 고안했다. Sikkim의 이러한 특정한 사례연구에서, 관행농의 옥수수 대규모 단작이 이루어지는 1200평의 농지에서 생산되는 다량영양소는 단백질 55.5kg, 탄수화물 331kg, 지방 18kg이었다. 한편 섞어짓기를 활용한 유기농업에서 생산되는 다량영양소는 단백질 64.2kg, 탄수화물 304kg, 지방 17.2kg이었다. 이 특정한 사례연구에서 모든 영양소에 대한 비교는 아래와 같다. 

http://www.fairobserver.com/article/health-per-acre-the-real-wealth-of-farmers-part1?utm_source=Health+per+Acre+2&utm_campaign=53248cd3be-Health_per_Acre4_3_2013&utm_medium=email

Abstract

Mulches contribute to weed management in organic crops by reducing weed seed germination, blocking weed growth, and favoring the crop by conserving soil moisture and sometimes by moderating soil temperature. Opaque synthetic mulches like black plastic provide an effective barrier to most weeds and are amenable to mechanized application, but they must be removed at the end of the season. Organic mulches like straw suppress annual weed seedlings, conserve moisture, and add organic matter as they break down, but they are more labor-intensive to apply. This article examines uses, advantages, and limitations of different mulching systems for weed control in organic vegetable production. Two companion articles provide additional information onorganic mulches and synthetic mulches.

Introduction

Mulching can reduce weed competition against vegetable crops, and save fuel and labor costs for weed control. Covering the soil surface with a suitable mulch can:

• Reduce weed seed germination.
• Shade and physically hinder emerging weeds.
• Enhance crop growth and competitiveness by conserving soil moisture and sometimes by modifying soil temperature.

Synthetic mulches like black polyethylene film (the most widely used plastic mulch) or landscape fabric are laid on a prepared seedbed just before transplanting or seeding a vegetable crop through holes or slits cut into the mulch. In-row drip irrigation lines under the mulch provide water and liquid fertilizers to the crop. Mechanization, with equipment such as tractor-drawn bed shapers, mulch layers, and planters, allows the farmer to mulch and plant a multi-acre field within a single day (Fig. 1). Black plastic, other opaque materials, and infrared-transmitting (IRT) mulch effectively block weed emergence, and promote soil warming and early crop growth. Weeds emerging through planting holes may require manual removal, and alleys between mulched beds generally need cultivation or other weed control measures.

The National Organic Program (NOP) final rule (United States Department of Agriculture [USDA], 2000) requires removal of plastic mulches from the field at the end of the growing season, and tractor-drawn mulch lifters are now commercially available to facilitate this chore. Despite the costs of capital equipment, the plastic itself, application, and removal, many organic vegetable farmers consider black plastic their most economical weed management option (John Britton, Appalachian Harvest, 35-member marketing co-op in Abingdon, VA, pers. comm.; Ellen Polishuk, Potomac Vegetable Farms, Purcellville, VA, pers. comm.).

Figure 1. Black polyethylene film mulch gives these tomato transplants a head start by blocking weeds, retaining moisture, and warming the soil. Figure credit: Becky Crouse, Marketing Manager, Potomac Vegetable Farms in Purcellville, VA.

Organic mulches such as hay (Fig. 2a), straw (Fig. 2b), leaves, and chipped brush, are usually applied when the vegetable crop is well established and the soil has warmed to near-optimum temperatures. They are most effective on weeds emerging from seed, and least effective on aggressive perennial weeds emerging from rootstocks, rhizomes, or tubers. Organic mulch applied immediately after a final cultivation often suppresses later-emerging weeds until the crop has passed through its minimum weed-free period. Organic mulches generally lower soil temperatures and conserve soil moisture by slowing evaporation while allowing rainfall to penetrate. Normally, organic mulch is left in the field after harvest and, as it breaks down, it helps build soil organic matter.

Figure 2. Organic mulches. (a) About 3 inches of hay mulch have suppressed emergence from a large weed seed bank of galinsoga (Galinsoga spp.) and other annual broadleaf weeds in broccoli, onion, and garlic in the Appalachian region of Virginia. (b) Pepper thrives in a straw mulch in the Tidewater region of Virginia. At both sites, a few grasses and perennial weeds are beginning to break through, but the vegetables have benefited from soil moisture conservation as well as weed suppression by the mulch. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Manual application of hay and other organic mulches is labor intensive, and is practical only on a small scale. A few growers use bale choppers to mechanize application of hay or straw from small rectangular bales.

Many vegetable farmers apply straw or other organic mulches in alleys between plastic-mulched beds, either at planting or after cultivation (Fig. 3). In addition to suppressing alley weeds, this system adds organic matter, helps conserve soil moisture and soil quality, and prevents excessive soil heating during summer, thereby realizing many of the benefits of both organic and synthetic mulches. The organic mulch can also improve fruit quality in pumpkin and other vine crops by preventing fruit-soil contact in alleys.

Figure 3. Alleys between plastic mulched beds are covered with a thick layer of hay to suppress alley weeds in this pepper crop at Wheatland Vegetable Farms in Purcelle, VA. The organic mulch adds organic matter, conserves soil moisture, and prevents soil erosion in alleys. When hot summer weather arrives, the hay is pulled over the black film to prevent excessive soil heating, as shown here. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Mulches and Weed Seed Germination and Emergence

Light promotes seed germination in many agricultural weeds (Egley, 1996), including common lambsquarters (Chenopodium album), hairy galinsoga (Galinsoga ciliata), common chickweed (Stellaria media), common ragweed (Ambrosia artemesiifolia), common purslane (Portulaca oleracea), some pigweeds (Amaranthus spp.), black nightshade (Solanum nigrum), and annual bluegrass (Poa annua) (Mohler and DiTommaso, unpublished). Any opaque mulch, such as black plastic or several inches of hay, straw, or leaves, blocks the light stimulus, thereby reducing seed germination in these weeds after mulch application.

Seeds of an even wider range of common weeds respond to wide daily soil temperature fluctuations, including some that do not respond to light, such as horsenettle (Solanum carolinense), common cocklebur (Xanthium strumarium), and foxtails (Setaria spp.). Many summer annuals, including pigweeds, galinsoga, and purslane, germinate in response to high soil temperatures (85–100°F). Organic mulches and white or reflective plastic films lower soil temperature and dampen daily fluctuations, thereby deterring weed seed germination.

Even with light and temperature stimuli blocked, a percentage of the weed seed population will germinate. However, the mulch intercepts light essential for photosynthesis and physically hinders seedling emergence. Dicot (broadleaf) seedlings are fairly delicate and easily suppressed by this mulch effect. Hay, straw, or cover crop residues at 3–5 tons per acre (2–4 inches, loosely packed) can prevent emergence of small-seeded broadleaf weed seedlings for at least several weeks, whereas a heavier mulch (7–10 tons per acre) may be required to block larger seeded species like common cocklebur or velvetleaf (Abutilon theophrasti), and some grasses, whose shoots are protected by a pointed sheath (coleoptile). Perennial weed shoots emerging from rootstocks, tubers, rhizomes, or bulbs can penetrate most organic mulches, and a few weeds, such as nutsedges, can puncture plastic film.

Dark colored synthetic mulches and IRT mulches increase soil temperatures and daily temperature fluctuations, which may stimulate weed germination. Since these mulches also block seedling growth, the net result is to draw down the weed seed bank.

Mulch Effects on Crop and Weed Growth

In addition to reducing weed seed germination and emergence, mulch can improve the growth and competitiveness of established crops by conserving soil moisture and modifying soil temperatures (Schonbeck and Evanylo, 1998; Swaider et al., 1992) (Fig. 4). Soil warming under black or IRT plastic can enhance early season growth and maturation in heat-loving crops, while the soil cooling effect of organic and reflective film mulches benefits cool-weather vegetables like potato, and can help most crops thrive during hot summer weather.

Some organic mulches, such as hay, provide slow-release nutrients, or reduce certain pests by harboring their natural enemies. Reflective or colored synthetic mulches have been found to enhance the yields of certain crops by repelling pests or modifying the light environment around the crop (Orzolek and Lamont, 2000).

It is important to note that, once a weed manages to emerge through the mulch, or emerges through a planting hole in plastic film, it enjoys the same soil moisture conservation and other mulch benefits as does the established crop. Conversely, any crop seedlings emerging beneath a mulch will be suppressed. Thus, it is common practice to spread straw or other organic mulches only after the crop is well established, and immediately after cultivation or manual removal of existing weeds.

Figure 4. Tomato grown in a non-irrigated field in the Tidewater region of Virginia thrived in hay mulch (right), and grew poorly without mulch (left). In addition to reducing weed emergence, the organic mulch conserved soil moisture and moderated soil temperatures. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Mulching Limitations and Pitfalls

In some circumstances, mulching can aggravate weed problems. Organic mulches, especially hay from off-farm sources, may carry seeds of new weed species into the field (Fig. 5). An organic mulch that is too thin to suppress weeds (e.g., 1–2 tons per acre, or an inch or so of material) may allow weed emergence, then enhance weed growth by conserving soil moisture (Mohler and Teasdale, 1993). Legume residues have also been reported to release enough nitrate-N to trigger germination of nitrate-responsive weeds such as redroot pigweed (Amaranthus retroflexus) (Teasdale and Mohler, 2000). Aggressive perennial weeds can emerge through a heavy (6 inch) organic mulch, thrive, and steal moisture and nutrients intended for the crop. Weeds growing through mulch are more difficult to control mechanically, and may require special high-residue cultivators.

Figure 5. Wild buckwheat (Polygonum convolvulus), a new weed in this garden, arrived in the mulch hay. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Untimely mulching, or using the wrong mulch for a particular crop, can slow its growth and leave it more vulnerable to weed competition. For example, fresh (“bright”) grain straw can lower soil temperatures by as much as 10°F. Spreading straw or other soil-cooling mulches around newly-transplanted tomato or melon can set the crop back several weeks and give the weeds a head start.

Mulch materials with a high ratio of carbon to nitrogen (C:N ratio) have the potential to slow crop growth by immobilizing soil N. This is most likely to occur with finely divided materials (e.g., sawdust) or materials rich in soluble carbohydrates that can leach into the soil (e.g., sorghum–sudan greenchop). Coarse, dry materials like grain straw or chipped brush rarely tie up soil N unless they are incorporated into the soil.

Applying organic mulch around small, succulent lettuce, brassica, or other vegetable seedlings can result in defoliation by slugs or insects, leading to poor stands or delayed establishment. However, these organisms have been observed to attack weed seedlings as well, and can reduce weed populations without seriously impacting well-established crops (Mohler, 1996; Mohler and Teasdale, 1993). In addition, many organic mulch materials, especially freshly cut immature cereal grains, hay, or forage crops, may release substances that inhibit germination and seedling growth in both weeds and crops (allelopathy). Mulches applied when crops are well established will minimize these risks to crop production, and can provide mid- and late-season weed suppression.

Generally, organic mulches enhance moisture infiltration and reduce runoff. However, in situations where moisture is limiting, applying a thick, organic mulch on dry soil can prevent light rainfalls from reaching the soil and crop roots. In this situation, farmers can irrigate the soil thoroughly (to near field capacity), or install in-row drip irrigation lines prior to mulching.

Non-porous plastic mulches can hinder infiltration of rainfall or overhead irrigation into the crop root zone. Some water runs into planting holes, but much of it runs off the mulch into alleys and may not reach crop roots. Thus, almost all growers who use plastic install drip irrigation under the mulch to deliver water to the crop.

Other disadvantages of synthetic mulches include the labor of end-of-season removal, the petroleum embodied in the mulch, generation of non-biodegradable waste, and the fact that synthetic mulches do not add organic matter or nutrients to the soil. Compost or other solid organic fertilizers and amendments must be applied to crop rows prior to laying the mulch, and sidedressing the crop is limited to liquid fertilizers via the drip line and foliar feeding.

Even black plastic mulch will not give 100% weed control. Weeds, especially fast-growing viny species like morning glories (Ipomoea spp.) can emerge through crop planting holes, and require manual removal. A few aggressive perennial weeds like nutsedges (Cyperus spp.) can pierce synthetic mulches (Webster, 2005), compete with the crop, and complicate mulch removal.

Integrating Mulch with Other Weed Management Practices

Mulching cannot alone provide sufficient weed control, and works most effectively in conjunction with other practices. For example, market gardeners often spread hay or straw after cultivating one or more times during crop establishment (Fig. 6). Because organic mulches rarely block 100% of weed emergence, they give best results when used in conjunction with good crop rotation and measures to prevent or limit weed propagation. Similarly, measures to reduce populations of nutsedge, morning glory, and other aggressive weeds may be needed before synthetic mulches can be used successfully.

Figure 6. Weeds were successfully managed in carrot in this Floyd, VA garden through a combination of cultivation and mulching. Sown at the end of June, 2009, hoed twice during establishment, then mulched in early August (a), the crop remained mostly weed-free and closed canopy by early September (b). Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

References Cited

• Egley, G. H. 1996. Stimulation of weed seed germination in soil. Reviews of Weed Science 2: 67–89.
• Mohler, C. L. 1996. Ecological bases for the cultural control of annual weeds. Journal of Production Agriculture 9: 468–474.
• Mohler, C. L., and A. DiTommaso. Unpublished. Manage weeds on your farm: A guide to ecological strategies; version 5.1 (Cornell University, Dec. 4, 2008).
• Mohler, C. L., and J. R. Teasdale. 1993. Response of weed emergence to rate of Vicia villosa Roth and Secale cereale L. residue. Weed Research 33: 487–499. (Available online at: http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-3180.1993.tb01965.x) (verified 20 Dec 2011).
• Orzolek, M. D., and W. J. Lamont, Jr. 2000. Summary and recommendations for the use of mulch color in vegetable production. (Available online at:http://extension.psu.edu/plasticulture/technologies/plastic-mulches/summary-and-recommendations-for-the-use-of-mulch-color-in-vegetable-production) (verified 20 Dec 2011).
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Introduction

Weed prevention begins at the planning stage of any cropping system. Plan the crop rotation and cropping system to keep the soil fully occupied by desired living vegetation, or at least covered by organic residues, as much of the year as possible.

An idle soil is the weed devil’s playground! For example, growing continuous corn each summer with winter fallow leaves the entire field available for weeds from harvest in early fall until crop emergence late the following spring. Between-row spaces remain open for weed growth until crop canopy closure—which may take two months or more for corn. This is why continuous corn is economically feasible only for conventional producers who use synthetic herbicides—and many of them now strive to save soil, money, and chemicals by planting a winter rye cover crop after corn harvest.

Any plant or other organism requires a suitable habitat or niche in order to grow and reproduce. A niche is a site within which certain conditions exist, allowing the organism to thrive and complete its life cycle. For most weeds of vegetables and other annual cropping systems, any space or time in which the soil has been recently disturbed or is open and uncovered by other vegetation constitutes a suitable niche. Thus, a key step in ecological weed management is to reduce the number and size of these weed niches in the cropping system.

Most organic vegetable farms grow a diversity of crops throughout the season, and the nonuse of herbicides opens options for crop rotation, multicropping, and cover cropping to limit niches for weeds. However, open niches typically occur during early stages of crop growth (Fig. 1). Those vegetable crops that do not form a solid canopy or root mass pose the greatest challenge, in that they do not fully occupy the niche and are thus most likely to become weedy.

Figure 1. Morning glories and other weeds are just beginning to emerge in the wide expanses of bare soil between these rows of young winter squash. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

A few basic tips for minimizing weed niches include:

• Design tight crop rotations, including production and cover crops that keep fields covered by vegetation as much as possible throughout the calendar year. In regions with cold winters, provide winter cover in the form of dormant hardy cover crops, winter-killed high-biomass covers, or other mulch or crop residues.
• For each field, bed, or section, schedule crop planting to take place promptly after harvesting or terminating the previous crop.
• Schedule a cover crop whenever a field or bed is expected to come out of production for longer than 30 days during the growing season, or for the remainder of the fall and winter (Fig. 2).
• Choose planting patterns—row spacing and within-row spacing—that promote early canopy closure (foliage covers the ground so you can’t see soil surface when viewed from above), without compromising crop yield by crowding.
• When practical, plan to mulch bare soil between crop rows or beds (open niches in space). While mulch does not close off the weed niche as thoroughly as a closed canopy of living crops, it hinders most annual weeds, and conserves moisture and nutrients for the crop.

Figure 2. In the left side of this field, a cover crop of winter rye–hairy vetch was planted promptly after harvest of summer vegetables. Photographed at the beginning of December on a farm on Cape Cod, MA, a thick mat of cover crop has largely closed the niche for winter weeds. on the right, a delay in cover cropping has allowed a mat of common chickweed to grow. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Schedule bare soil periods for limited times only, and only with specific purposes. These could include a period of cultivated fallow to draw down weed seed banks, to weaken invasive perennial weeds, or to germinate and remove weeds in a stale seedbed and allow soil warming before planting a vegetable. Another strategic fallow technique is to mow promptly after vegetable harvest to stop weed seed formation, then delay tillage for a few weeks to give the farm's cleanup crew of ground beetles, crickets, field mice, and other weed seed predators a chance to consume a substantial percentage of any weed seeds formed and shed prior to harvest. In each of these examples, the weed niche has been deliberately opened in a way that facilitates the reduction of weed populations.

Advanced and Experimental Techniques for Closing Off Weed Niches

Innovative growers and researchers continue to explore and develop new ways to reduce niches for weeds. Whereas these methods have not performed consistently enough to be recommended for widespread application, they can give excellent results when used skillfully in certain circumstances. Some of these techniques include:

• Intercropping or companion planting
• Interseeding or overseeding cover crops into established vegetable crops
• No-till cover crop management prior to vegetable planting
• Living mulches—low-growing ground covers between crop rows or beds
• Self-seeding winter annual cover crops

Intercropping

Intercropping is the practice of growing two or more cash crops within a single bed or in alternating rows across the field, to optimize crop use of resources and to minimize space and other resources available to weeds. Vegetable crops grown together should differ in maturity date, plant architecture, rooting depth and structure, and nutrient demands in ways that reduce competition among the crops and increase total competition against weeds. Crop combinations should be chosen that have neutral or positive biochemical interactions with one another—that is, no adverse allelopathic effects—and complementary needs for light, moisture, and nutrients. This practice of companion planting is widely used in ancient traditional food gardening systems, as well as some intensively managed market gardens today.

Examples include: lettuce between rows of tomatoes, in which the lettuce shades out early-emerging weeds, and is harvested before it competes with the tomatoes (Fig. 3); spinach between Brussels sprouts (similar relationship); or quick-growing greens (heavy feeders for N, tolerant of partial shade) between widely spaced trellised rows of tall snow or snap peas, which fix their own N. The Native American “three sisters” system combines corn, runner beans, and squash, whose complementary architecture utilizes space and resources effectively, and usually yields more food per unit area than any one of the crops grown alone. The corn provides support for the beans, the beans fix nitrogen, and the squash vines rapidly cover ground between corn hills or rows and suppress weeds.

Figure 3. Charlie Maloney of Dayspring Farm in Cologne, VA (Tidewater region) intercrops lettuce and bok choy with his high-tunnel tomatoes, thus producing two crops while virtually eliminating niches for weeds in his production beds. The greens are ready to harvest just as the tomatoes enter their rapid growth phase and begin to occupy the whole bed. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Another form of intercropping alternates widely spaced rows of large vegetables like tomatoes or winter squash with swaths of cover crop such as buckwheat. The latter is allowed to grow and suppress weeds for several weeks, then cut before it begins to compete with the vegetables, and left on the soil surface as a mulch that retards later-emerging weeds.

Interseeding or Overseeding

Interseeding or overseeding of cover crops into a standing cash crop can eliminate the empty niche following harvest. Red, white, crimson, and subterranean clovers; Italian ryegrass; winter rye; and oats have sufficient shade- and traffic-tolerance to become established under the cash crop, then grow rapidly after it is harvested and cleared. Red clover is especially shade-tolerant with a “light compensation point” near 6% of full sun, so that its seedlings can become established even under a winter squash or pumpkin canopy. Combining a clover with a grass may fill the postharvest niche more thoroughly than either alone.

Some vegetable growers, especially those living in colder climates with short growing seasons, broadcast cover crops into established vegetables just before a final shallow cultivation to remove existing weeds and incorporate the cover crop seed. Essentially, this strategy utilizes the time after the vegetable crop’s minimum weed-free period to begin growing a cover crop in lieu of late-emerging weeds. Success depends on sufficient moisture and seed–soil contact to get the cover crop established.

Veteran vegetable grower and author Eliot Coleman has refined this approach, using a multirow push-seeder to drill cover crops between vegetable rows immediately after the final cultivation. Drilling can give better seed–soil contact, uniformity and stand establishment than broadcasting. Coleman (1995) developed an eight-year rotation for central Vermont (hardiness zone 4) that includes eight different vegetables, seven of them overseeded with various clovers and other cover crops (Fig. 4).

Figure 4. Eliot Coleman, author of The New Organic Grower, uses a five-row push seeder to plant cover crops between rows of vegetables when the latter are at midgrowth. After vegetables are harvested and cleared away, the young clover cover crop rapidly covers the ground, effectively closing the niche between the vegetable and subsequent cover crop, while fixing nitrogen. Figure credits: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Grubinger (2004) has documented other successful cover crop overseeding practices used by organic farmers. Hank Bissell of Lewis Creek Farm in Starksboro, VT interseeds rye manually into fall brassicas to obtain winter and spring cover after the vegetables are finished. In early July, Will Stevens of Golden Russet Farm in Shoreham, VT seeds hairy vetch into winter squash. The vetch becomes established under the squash, covers the ground when frost kills squash foliage, and grows until the following May, thereby shutting out weeds while fixing a lot of nitrogen.

No-till Cover Crop Management

No-till cover crop management entails mowing or rolling a mature cover crop to create an in situmulch, into which vegetable starts or large seeds can be planted. This eliminates the bare-soil period between a cover crop and the subsequent vegetable, as well as tillage-related stimuli to weed seed germination. Under favorable conditions, the mulch from a high-biomass cover crop can delay the onset of weed growth for four or more weeks after vegetable planting. However, results in terms of weed control and vegetable yield have been inconsistent. Additional research is needed to refine this technique and define circumstances in which it is most likely to succeed.

Living Mulch

Living mulch consists of one or more low-growing ground cover species—for example, low-growing legumes such as white Dutch clover; dwarf perennial ryegrass; and creeping red fescue—maintained between crop rows or beds by periodic mowing. The goal is to replace tall, competitive, hard-to-manage weeds with low-growing perennial vegetation that suppresses weeds and protects the soil, while having minimal impact on crop yield. This approach works well for woody perennial crops like blueberries, grapes, and orchard fruits. However, it has been found difficult to keep living mulches from reducing vegetable yields by competing for moisture or nutrients. Living mulch has been used successfully in alleys between plastic-mulched beds of either annual vegetables or perennial crops.

The living mulch and some of its variants remain subjects of experimentation by scientists and farmers. A dying mulch consists of a winter annual grain, such as rye, planted in early spring to suppress or supplant between-row or between-bed weeds in spring planted vegetables. As summer heat builds, the winter annual living mulch declines and dies back while the vegetables enter their rapid growth and maturation phases. Another form of dying mulch is a non-winter-hardy cover crop, such as oats or buckwheat, sown in mid to late summer ahead of fall garlic planting. When the cover crop frost-kills, it becomes mulch through which the garlic emerges at the end of winter. In Pennsylvania, organic vegetable farmers Anne and Eric Nordell plant garlic into standing oats + field peas in October, which later winter-kill to provide at least some of the mulch required to suppress spring weeds in the garlic.

Self-seeding Winter Annual Cover Crops

Certain varieties of winter annual cover crops like subterranean clover, crimson clover, bigflower vetch, and Italian ryegrass can be grown as self-seeding cover crops. The cover crop is allowed to set seed and die down naturally in late spring, then followed by warm-season vegetable crops. The seeds germinate in late summer under the vegetable, thus regenerating the cover crop for the following winter without the need for postharvest tillage and seedbed preparation. The cover crop seed must be sufficiently summer-dormant that it does not emerge too early and compete with the vegetable, yet must establish sufficient stands to outcompete fall weeds. Farmers Jean Mills and Carol Eichelberger use crimson clover and annual ryegrass as self-seeding cover crops for certain vegetables on their farm in Coker, Alabama (Fig. 5).

Figure 5. The crimson clover and Italian ryegrass growing beneath these fall broccoli emerged from seed shed by an earlier cover crop the preceding spring. Hot summer weather kept the seeds dormant until the onset of autumn, at which time the vegetable was sufficiently established so that the emerging ryegrss and clover did not compete significantly. The photo was taken November, 2005 at Jean Mills and Carol Eichelberger's Tuscaloosa CSA in Coker, AL. Figure credit: Mark Schonbeck, Virginia Association for Biological Farming.

Minimizing Weed Niches in Small and Larger Scale Vegetable Production

Farmers and gardeners have developed many site-specific strategies for closing off weed niches in annual vegetable cropping systems. The details depend on climate, soil conditions, weed flora, crops grown, available equipment, and scale of operation. Growers who have limited land area tend to use more labor-intensive approaches aimed at maximum year round production of desired crop plants, and can afford to do some hand weeding during crop production. Farmers working larger acreages seek labor-efficient means to reduce weed pressure prior to planting the vegetable crop, thus minimizing weed control labor during crop production.

Over the past 40 years, Alan Chadwick and John Jeavons pioneered and developed the BioIntensive Minifarming method for sustainable food production in communities with limited land, machinery, and financial resources. Biointensive minifarming aims to make maximal use of every square foot of land to produce either food or biomass (grass–legume cover crops) to use for mulch or making compost. This system is characterized by very tight crop rotations with 60% of the time in cover crops, close plant spacings, companion planting, and multiple cropping (Jeavons, 2006). While labor intensive, this approach is highly productive and leaves little space for weeds to invade or compete. The few weeds that do emerge are pulled manually before they set seed, and composted.

Eric and Anne Nordell, who manage a six-acre vegetable farm in Pennsylvania primarily with draft horses, have developed an approach to weed management that they call bioextensive. Their strategy is to "weed the soil, not the crop", and their crop rotations include only one market crop every two years (Nordell and Nordell, 2006). The rest of the rotation is devoted to two high-biomass, weed-excluding cover crops, separated by a brief (4–6 week) cultivated fallow during the nonproduction season to draw down weed seed populations. Timing of fallow, cultivation implements (all horse-drawn), and methods are adjusted according to the existing weed flora—very shallow for small-seeded annuals; deeper for quack grass, dandelion, and other perennials. In the production year, the final cover crop is shallow-incorporated (minimizing tillage depth to reduce weed seed germination) a few weeks before vegetable planting. The Nordells find that this system greatly reduces weed control labor during vegetable production.

Another approach used on farms with sufficient land is to follow several years of intensive annual cropping with one to three full years under a perennial sod cover crop, such as red clover–timothy–orchardgrass. The perennial covers are planted, sometimes with a nurse crop of oats or other cereal grain, either after a vegetable harvest, or as an overseed into a standing vegetable crop. In addition to rebuilding the soil, the perennial cover effectively closes the niche for annual weeds-of-cultivation like lambsquarters and pigweeds, so that they cannot reproduce, and their weed seed bank declines through seed predation and decay. View the followng video clips for some ingenious and effective uses of perennial cover crops to build fertility and reduce weeds in organic vegetable production:

References and Citations

• Coleman, E. 1995. The new organic grower: A master's manual of tools and techniques for the home and market gardener. 2nd ed. Chelsea Green Publishing, White River Junction, VT.
• Grubinger, V. 2004. Farmers and their innovative cover cropping techniques [VHS tape/DVD]. University of Vermont Extension, Burlington, VT.
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• Schonbeck, M., and R. Morse. 2007. Reduced tillage and cover cropping systems for organic vegetable production. Virginia Association for Biological Farming information sheet No. 9-07. (Available online at: http://www.vabf.org/docman/information-sheets/reduced-tillage-and-cover-cropping-systems-for-organic-vegetable-production/view) (verified 23 March 2010).

출처: Adapted from: Clark, A. (ed.) 2007. Managing cover crops profitably. 3rd ed. National SARE Outreach Handbook Series Book 9. National Agricultural Laboratory, Beltsville, MD. (Available online at: http://www.sare.org/publications/covercrops.htm) (verified 24 March 2010). Note: For this article, all information from the source that does not comply with organic certification regulations has been removed.

메밀

유형: 마디풀과의 한해살이풀
역할: 빠르게 토양을 덮고, 잡초를 억제하며, 밀원이자 곤충의 서식지를 제공함. 겉흙을 부드럽게 하고, 척박한 땅을 되살림
섞어심기에 좋은 식물: 붉은토끼풀, 숙마

사진 1. 메밀은 1200평에 건초로 2~3톤을 생산할 수 있다 . 사진: 오레곤 주립대학 Alex Stone.

메밀은 빨리 자라는 덮개작물이다. 줄기가 자라 꽃이 피기까지 30~45일이면 충분하고, 그 잔류물도 빠르게 사라진다. 수확을 하려면 70~90일이면 모두 익는다. 메밀은 잡초를 압도하고, 익충과 벌 등에게 많은 꽃을 제공한다. 메밀은 죽이기도 쉽고, 알려진 바에 따르면 다른 덮개작물보다 토양에서 인을 더 잘 뽑아 먹는다. 메밀은 서늘하고 습도가 많은 조건에서도 버티지만, 서리에는 견디지 못한다. 미국의 5대호 지역에서 6~7월에 덮개작물로 애용된다. 메밀은 더위나 건조한 조건에 쉽게 죽지 않고, 특히 가뭄에 강하다. 

장점

빨리 덮는다

몇몇 덮개작물이 메밀만큼 빠르고 쉽게 자리를 잡는다. 그 둥근 삼각형의 씨앗에서 3~5일만에 싹이 튼다. 7cm 정도의 잎이 2주일 안에 전개되어 꽤 빽빽하게 토양에 그늘을 드리운다. 메밀은 보통 1200평에 2~3톤의 건초를 생산하는데, 매우 빠르다. 6~8주 정도 걸린다(Marshall and Pomeranz, 1982). 메밀의 부산물은 또한 빠르게 분해되어 다음 작물을 위한 영양분이 된다. 

잡초를 억제한다

메밀의 강한 잡초 억제력은 따뜻한 계절의 한해살이풀을 압도해 버린다. 또한 여러해살이풀이 무성해졌을 때 경운을 한 뒤 집중적으로 심는다. 경운에 이어서 메밀을 배게 심어 효과적으로 엉겅퀴, 방가지똥, 좀가시풀, 흰대극, 달구지국화, 다닥냉이 등을 억제할 수 있다(Marshall and Pomeranz, 1982). 개밀에도 매우 효과적이다(Björkman et al., 2008). 자라고 있는 메밀의 알레로파시가 잡초를 억제하는 효과를 내는 한편(Rice, 1974), 그늘과 경쟁을 통해 잡초에 주요한 영향을 미친다. 

토양의 인을 청소

메밀은 작물이 이용하지 못한 인을 가용성으로 만들어 취한 뒤, 분해되어 이후의 작물을 위해 인 성분을 토양에 돌려놓는다. 메밀의 뿌리는 토양으로부터 영양분을 배출해 약한 산을 생산한다. 이러한 산이 또한 천천히 방출되며 인산염 같은 유기비료를 활성화한다. 메밀은 천근성 뿌리를 뻗어 넓은 범위의 겉흙에서 영양분을 흡수한다. 

척박한 토양을 되살림

메밀은 다른 곡물보다 척박한 땅에서 잘 자란다. 그래서 숲 지역에 정착할 때 가장 처음 심는 작물로 활용되곤 했으며, 여전히 지나친 경작으로 망가진 땅을 되살리는 첫번째 작물로 이용된다. 그러나 메밀은 너무 딱딱하고 건조하거나 지나치게 축축한 흙에서는 제대로 자라지 못한다.

빠르게 재성장

메밀은 25% 정도 꽃이 피었을 때 베어내면 재성장한다. 또한 꽃이 피는 기간 동안 두번째 파종을 한 뒤 가볍게 사이갈이해도 된다. 일부 농민은 새로 개간한 땅에 이러한 방법으로 메밀을 3번이나 심기도 한다. 

토양을 부드럽게 함

메밀의 풍부한 뿌리는 겉흙을 부드럽게 하여 최소한의 경운만으로도 흙을 부들부들하게 만든다. 그래서 온대 지역에서 가을 작물을 심기 전에 한여름에 토양을 개량하는 좋은 방법이 된다. 

밀원

메밀의 작은 하얀 꽃은 진딧물과 응애 등의 해충을 잡아먹거나 그에 기생하는 익충을 끌어온다. 메밀의 꽃은 파종 후 3주 안에 피기 시작하여 10주까지 지속된다. 

보호 작물

빠르고 적극적으로 자라는 덕에 메밀은 드물게는 보호작물로도 쓰인다. 메밀은 영하의 온도에 확실히 죽기 때문에 때때로 늦가을에 심는 월동성 콩과작물을 보호하기 위해서도 쓰인다.

관리법

메밀은 물이 잘 빠지는 토양에 중간 정도의 빛을 좋아한다. 사양토, 양토, 미사질양토가 좋다. 중점토, 습토나 알칼리성 토양에서는 잘 자라지 않는다. 메밀은 서늘하고, 습한 조건에서도 잘 자란다. 그러나 서리에는 약하다. 가뭄 저항성도 떨어진다. 한낮의 열기는 시들시들하게 만들지만, 밤이 되면 다시 생생해진다.

정착

서리 위험이 없는 때 메밀을 심는다. 갈지 않거나 최소한만 갈거나 싹 갈아엎은 토양에 30평당 22~25kg을, 15~20cm 간격으로 2~4cm의 구멍을 파고 심는다. 특히 잡초가 많거나 건조한 땅에서는 씨앗을 30평당 2배 정도 더 심는다. 전반적으로 흩뿌리는 것보다 점뿌림을 하는 것이 더 활기차다. 흩뿌린다면 최대한 균일하게 뿌리고, 씨앗과 흙을 가볍게 밟아주는 편이 좋다. 늦여름이나 가을에 심는 월동성 콩과작물을 늦게 심기 위해 보호작물로 이용할 때에는 일반적인 양의 1/4~1/3 정도만 파종한다. 이렇게 심으면 한 그루당 더 많은 가지가 뻗고, 꽃 하나에 더 많은 씨가 맺힌다. 그러나 씨앗을 너무 아끼면 잡초를 억제할 만큼 제대로 그늘이 만들어지지 않는다. 새모이 등급의 씨앗을 사용하면 비용을 낮출 수 있다. 촘촘하게 심을수록 줄기가 가늘어져 바람이나 호우에 쓰러지기 쉽다. 

돌려짓기

메밀은 한여름 잡초를 억제하고 휴한지를 대체하는 덮개작물로 가장 흔하게 쓰인다. 미국의 북동부와 중서부에서 메밀은 채소 작물을 수확하고 심은 뒤에 다음으로 가을 채소, 겨울 곡물 또는 서늘한 계절의 덮개작물을 심는다. 늦게 심어 겨울에 죽은 부산물은 좋은 토양 덮개를 제공하고 무경운을 쉽게 만든다. 여러 지역에서 겨울 밀이나 카놀라를 수확한 다음 메밀을 심을 수 있다. 일부 포도 재배자들은 두둑에다 3발마다 메밀을 심어 수수와 수단그라스 같은 여름철 덮개작물을 대체하도록 한다. 

병해충 관리

메밀을 괴롭히는 해충이나 질병은 거의 없다. 메밀과 가장 크게 경쟁하는 잡초는 이전 작물에서 떨어진 씨앗이다. 마리화나, 명아주 등으로 문제가 될 수는 있다. 이런 상태에서는 덮개작물이 제대로 작용하지 않기에 문제가 발견되는 즉시 다시 심어야 한다. 잡초는 또한 잎을 떨어뜨릴 수도 있다. 질병은 Ramularia와 Rhizoctonia 같은 세균에 의해 야기되는 반점병이 있다. 

기타 방법

주작물이 실패하거나 기후조건 등으로 새로운 작물을 심을 수 없을 때 토양을 보호하고 잡초를 억제하기 위하여 응급 덮개작물로 메밀을 심을 수 있다. 

사진 2. 메밀꽃은 다양한 익충을 풍부하게 만든다. 메밀은 환금작물로 심을 수도 있다.  사진: 오레곤 주립대학 Alex Stone.

익충의 서식지 역할을 보장하기 위해서는 최소 20일 정도 꽃이 피도록 해야 한다. 난방애꽃노린재가 알을 낳으려면 그 정도 시간이 필요하다. 

메밀은 미국의 북부에서는 7월 중순까지, 남부에서는 8월 초까지 심으면 곡물을 수확할 수 있다. 그 시기라면 여러 지역에서 채소를 수확한 뒤에 심을 수 있는 때이다. 꽃이 말라 시드는 걸 막기 위해 좀 서늘하고 습도가 있는 2개월이 필요하다. 미국에서 상업적 재배는 워싱턴, 노스다코다, 미네소타, 뉴욕, 펜실베이니아 등에서 이루어진다.  

주의사항

떨어진 씨앗에서 너무 일찍 싹이 틀 경우 메밀은 잡초가 될 수 있다. 꽃이 피기 시작한 뒤 약 10일 뒤에 벤다. 가장 처음 익은 씨앗이 마지막 꽃이 피기 전에 떨어질 수 있다. 일부 씨앗은 겨울을 나기도 한다. 충해는 거의 없는데, 일부 해충이 메밀에 잠복할 수 있다. 장님노린재나 진디가 문제가 되기도 한다. 메밀은 또한 뿌리의 성장에 상처를 주는 선충류(Pratylynchus penetrans)를 돕는다(Marks and Townsend, 1973).

비고

• 메밀은 전체 바이오매스의 약 절반 정도에 해당하는 뿌리를 지닌다(Robinson, 1980). 즙이 많은 줄기가 빠르게 분해되어 토양으로 들어간다.
• 토양을 붙드는 작물로 이용하려면 최대한 빨리 심는다. 메밀은 보리보다 3배, 호밀보다는 10배 정도 효과적으로 인을 흡수한다(Robinson, 1980). 환금작물로서 메밀은 콩의 절반 만큼만 토양 수분을 사용한다(Myers and Meinke, 1994).

참조 및 인용

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eOrganic author:

In organic farming systems, soil fertility means more than just providing plants with macro- and micronutrients. Effective fertility management considers plants, soil organic matter (SOM), andsoil biology. Ideally, organic farming systems are designed to enhance soil fertility to achieve multiple goals. Important goals include: the protection and, if possible, improvement of soil physical condition so that the soil supports healthy plants and soil-dwelling organisms and has the ability to resist and recover from stresses like flooding or aggressive tillage; the maintenance of soil buffering capacity to minimize environmental degradation caused by soil loss or soils' failure to filter nutrients or degrade harmful compounds; and increased water and nutrient use efficiency by increasing biological fixation and retention of needed nutrients while reducing their loss from the system to the extent possible. Organic farming systems are designed with the aim of maintaining nutrients in organic reservoirs or in bioavailable mineral forms instead of just supplying nutrients through frequent fertilizer additions. This is achieved by cycling nutrients through organic reservoirs. Soil fertility is improved by organic matter management and not through input substitution. The remainder of this article explains why.

Figure 1. This cartoon depicts idealized changes that occur where fast mineral nutrient cycling (depicted by red arrows) in depleted organic reservoirs (depicted by blue sphere) is altered by improved management to result in slower cycling rates (yellow arrow) within an enlarged reservoir. Figure credit: Michelle Wander, University of Illinois.

The intention of organic systems is to manage the full range of soil organic and inorganic nutrient reservoirs and prevent unwanted loss by retaining them in forms that can be accessed by crops through biological leveraging. one objective during transition is to enhance symbiotic associations between plants and their microbial partners, organic reserves, and the physical environment. For more on the role that microbes play in N cycling see Soil Microbial Nitrogen Cycling for Organic Farms.

This holistic view is the basis for the soil fertility management practices used in organic agriculture. There are four soil fertility management practices typically used in organic cropping systems that determine the cycling and availability of nutrients in the soil:

1. use of organic residues as soil amendments or sparingly soluble minerals;
2. use biological N-fixation as the major N source;
3. use of a rotation that includes active plant growth (cover crops, intercrops etc.) as much as possible and that minimizes bare fallow
4. plant species are diversified in space and time to fulfill a variety of functions (minimize weeds and pests, support below-ground processes, erosion control, N fixation, build SOM etc.).

Organic fertility is not a matter of input substitution

Organic farming systems cannot rely on use of soluble, inorganic nutrient sources. Conventional fertilizer management guidelines hinge upon assessments of plant-available N and P combined with empirical fertilizer addition studies that are able to provide estimates of the amount of fertilizer required to achieve yield goals. Although many organic producers do use soil testing to assess soil nutrient levels, they report that while these tests often indicate that plant-available N or P may be limiting, their yields do not reflect these soil test results. There are several reasons to expect that organic production systems require their own suite of management tools. First, organic soil amendments vary in quantity and quality. Second, the condition of the soil resource plays a large role because it supplies and recycles added nutrients. Results can vary greatly after organic materials are added for a variety of reasons, some of which, can be managed. Current research on organic fertility management is looking closely into avenues for soil testing and management of amendments and soil biology to optimize fertility by taking into account the synergisms that occur in biologically active soils.

Figure 2. The figures above depict changes in N cycling in systems where N is supplied in inorganic fertilizers to systems that rely on organic sources. The size of the blue sphere represents the active or labile fraction of soil organic matter and the thickness and coloration of the arrows reflect the size and cycling rates of nutrient reserves. Red arrows identify pools that cycle more rapidly than yellow. Figure credit: Michelle Wander, University of Illinois.

Avoiding problems of nutrient over-addition with biology

Loss of nutrients applied to agricultural soils causes environmental harm. Off-site problems caused by over-application of nutrients are better recognized than are problems caused on-site. Conventional agriculture is cited as the primary source of non-point source and P pollution that contributes to myriad environmental and health risks. Problems of over-application in organic systems vary; probably P over-additions are most widespread where manure is readily accessible. This is because the ratio of P to N in manure exceeds that required by the plant.

Over-addition of N, particularly in readily available forms, is a common problem in agriculture. Over-addition in organic systems can occur in situations where leaching is restricted (e.g. in greenhouses) or after N rich cover crops or manures are applied. The notion that N surplus promotes microbial activity that contributes to nitrate leaching and nitrous oxide emissions, two important environmental problems, which works against organic matter storage, is finally being recognized by main stream scientists.

Excess nutrients can also increase plant susceptibility to pathogens and arthropod pests and can also lead to increased weed competition. For current research results see the video presentation by Larry Phalen on Biological Buffering. Tendencies toward nutrient leaching and the ability to hold and retain nutrients vary with soil types and climate. Soil texture and CEC are related to this, with nutrient storage capacity increasing with soil clay and silt contents and cation exchange capacities.

These problems and those associated with herbicide and insecticide application can be avoided by managing soils biological activity to enhance:

1. Reliance on N-fixation as a source of N,
2. Mycorrhizal associations,
3. Plant-induced liberation of nutrients,
4. General suppression of soil borne disease, and
5. Decay of weed seed and inhibition of weed seed germination.

There is growing acceptance that maintenance of high levels of available nutrients works against these processes and accelerates organic matter decay. In addition, nutrient excess or imbalance can compromise plant and animal health. Excess tillage can have a similarly undesirable effect on soils and soil organisms. Of course tillage is an important tool for fertility management. Perennial sods are mechanically killed, cover crops are plowed in, and manures are incorporated. The figure below shows how tillage has been argued to alter the soil food web (Fig. 3). Heavy reliance on tillage in organic farming systems can only be maintained without harm in systems that include adequate plant cover and where tillage is timed to avoid compaction and erosion. Soil texture, slope, and climate all influence the degree to which tillage can or can not be safely tolerated.

Figure 3. The increased soil stratification and size and activity of soil organism populations under conservation tillage compared to conventional tillage lead to increased nutrient retention. Figure credit: Ed Zaborski, University of Illinois. Adapted from House and Parmelee (1985).

This is why organic strategies for fertility management focus as much or more on crop rotation and tillage practices than they do on nutrient dense soil amendments. The contributions of carbon-rich amendments and roots to soil fertility are recognized within organic systems.

References and Citations

• House, G. J., and R. W. Parmelee. 1985. Comparison of soil arthropods and earthworms from conventional and no-tillage agroecosystems. Soil and Tillage Research 5: 351–360.
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Additional Resources

Selected references that trace the historical origins of concept:

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• King, F. H. 1911. Farmers of forty centuries; or, Permanent agriculture in China, Korea, and Japan. Courier Dover Publications, New York.
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Selection of additional readings:

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이렇게 재미나고 좋은 농사법이 있습니다.

그런데도 농약에 의존하여 땅을 망가뜨리고, 생태계를 어지럽히겠습니까?

Fifty years ago, China’s most pressing problem was how to feed its people. Now, the big worry is whether its food will make people sick. A string of food-safety scandals in recent years — from chemically enhanced exploding watermelons to recycled “gutter oil” in restaurants — has shaken people’s confidence in conventional food supply networks all over the country and prompted many in the newly affluent middle class to turn to organics.

Tony’s Farm, on the outskirts of Shanghai, is one of the pioneers in this nascent organic farming industry. Founded by businessman Tony Zhang in 2005, the farm stretches across 288 acres on the eastern edge of the city. Before farming, Zhang owned a chain of restaurants and saw firsthand the need for safer food sources.

At the 288-acre farm, a group of female farmers leap over an irrigation ditch.

Inside a greenhouse, where unused vegetables are composted.

“There was a trend for many wealthy Chinese families living in big cities to ask their friends and relatives in the countryside to grow vegetables,” says Zhang. “When I visited local farmers, they had two planting areas: one they used for themselves, and one for market sales — all of which shows the bad situation of food safety in China.”

Finding a pollution-free place to farm in the factory-choked Yangtze River Delta was Zhang’s first challenge. After visiting organic farms in Germany and Britain, he spent four years rejuvenating the soil and invested nearly $10 million into building a water filtration and circulation system. Finally, in 2009, Zhang was ready to sell his produce, which includes everything from tomatoes and corn to Chinese greens.

The farm now sells vegetables to schools, hotels and restaurants, as well as individuals who order home-delivery boxes ranging in price from $250 for three months’ worth of weekly deliveries for two to three people, to $2,800 for a year of bi-weekly boxes for four to six people. His produce is more expensive than that found in street markets and grocery stores, but Zhang has seen demand increase every year and expects his business to grow 30 to 50 percent annually over the next few years.

Workers pack organic produce for home delivery, which can cost between $250 and $2,800.

He’s not alone. In fact, the industry is growing quickly across China, with many large-scale projects under way. The juice company Huiyuan has started growing organic fruit outside Beijing, while the real estate conglomerate DalianWanda invested roughly $75 million in a massive organic farm near the capital.

But Zhang isn’t worried about the competition from these food giants yet. “Even in Chinese tier-one cities such as Shanghai and Beijing, the organic food market represents less than one percent of the market,” he says. “So [there’s] room for all companies to fairly compete and develop together.”