@農자료창고

토양은 대기와 모든 식물을 합친 것보다 더 많은 탄소를 보유하고 있다. 그런데 누가 더 많은 농민이 탄소를 염두에 두고 농사를 짓게 할지 설득할 것인가?

우리는 경고하지 않았다고 할 수 없다. 몇 년 동안 과학자들은 인류 문명이 지구의 연평균 기온을 섭씨2도 이상 올라가지 않도록 해야 한다고 주장했다. 기후변화에 대한 정부간 패널에 의하면, 우리가 그 임계점을 지나면 지구에서의 삶은 훨씬 재미가 없을 것이다. 가뭄, 홍수, 강력한 태풍, 식량 부족, 광범위한 멸종을 생각해 보라. 

현재 숲이 불타고 델라웨어Delaware 크기의 빙산이 남극 대륙에서 떨어져 나가고 있으며, 과학자들은 더 무서운 소식을 전한다: 이번 세기 말까지 2도가 오를 것이다. 탄소 배출을 크게 줄일 수 있더라도 너무 늦었다고 큰 경고가 있었다. 우리가 초과된 온실가스를 대기에서 빨아들일 수 있는 방법을 찾으면 아직 최악의 재앙을 피할 수는 있다. 

이를 수행할 가장 좋은 방법은 무엇인가? 여전히 논쟁의 여기는 있다. 예를 들어, 빌 게이츠가 후원하는 스타트업은 대기에 배출되는 이산화탄소를 지하에 매장하거나 연료로 사용할 수 있는 탄소 팰릿으로 만드는 공장 같은 시설을 실험하고 있다. 그러나 오랜 시간 존경을 받은 저차원 기술의 해결책이 더 실용적일 수 있다. 그건 "탄소 농법"이라 불리는데, 문자 그대로 농장을 이용해 식량을 재배할 뿐만 아니라 토양에 탄소를 안전하게 격리시킨다.  

어떤 면에서, 농민들은 생각치도 못한 기후의 영웅이 된다. 농업은 그 산업이 산림 벌채를 가속화하고, 화석연료로 운영되는 농기계에 크게 의존하며, 수십 억에 이르는 가축이 배출하는 메탄가스 때문에  기후변화의 주범이다. 그러나 농장은 적절히 관리되면 강력한 탄소 흡수원이 될 수 있다.

생물 시간을 다시 떠올려보자. 식물은 광합성을 통해 대기 중의 이산화탄소를 흡수하고 그 대신 산소를 배출한다. 작물이 자라면서 탄소는 땅 위와 속에서 식물의 조직을 만드는 데 사용된다. 줄기와 잎부터 씨앗과 뿌리, 그리고 뿌리털과 뿌리의 삼출물까지 말이다. 더 많은 나무를 심어서 더 많은 탄소를 격리시키는 일은 기후변화에 대응하기 위한 전략으로 널리 알려져 있다. 그런데 땅속에서 일어나는 일이 중요하다. 토양에서 축적되고 서서히 분해되는 식물의 물질은 오랜 시간 동안 토양에 탄소를 저장하는 방법인 토양의 유기물 형성에 기여한다.  

탄소 격리

이를 고려하면, 탄소 농법은 오래된 발상에 대한 새로운 관점이라 할 수 있다. 텃밭 농부부터 대규모 관행농의 무경운 농민까지 지속가능한 농업을 지지하는 사람들은 수십 년 동안 토양 유기물의 중요성을 강조해 왔다. 유기물 함량이 높은 토양은 좋은 토양이 되곤 한다. 가뭄에 더 강하고, 침식이 일어나지 않으며, 유기한 토양생물을 보유하고, 일반적으로 적은 합성 투입재로 작물을 건강하게 재배하는 데 좋다. 그런데 토양 유기물은 약 58%가 탄소 이기도 하기에, 토양에 유기물을 만들고 보호하는 일은 완전히 새로운 차원에서 중요성을 인정받게 되었다. 

세계의 기후변화라는 관점에서 볼 때, 토양은 대기와 모든 식물을 합친 것보다 더 많은 탄소를 보유하고 있어, 지구의 탄소 순화에서 바다 다음으로 두 번째로 큰 주요 구획이다. 토양은 관리하기에 따라 반드시 기후 중립적이지만은 않다. 과도한 방목이나 지나친 경운 같은 관행을 통해 대기로 추가의 탄소를 배출하거나, 혼농임업과 보존농업 같은 방법을 통해 대기의 탄소를 흡수할 수도 있다. 그러나 제대로 운영하면 농장은 기후변화에 대응하는 강력한 도구가 될 수도 있다. 

농경지 토양은 20-30년 동안 연간 3-8기가톤(10억 메트릭톤)의 탄소를 흡수할 수 있다고 "기술적 잠재력"을 추정하는데, 이는 배출량 감축으로 달성할 수 있는 것과 기후를 안정시키는 데 필요한 것 사이의 격차를 좁히기에 충분하다. 토양의 유기물을 증가시키는 것이 농사에 좋은 방법처럼 보이기만 한다면, 다시 말해 토양에 탄소를 구축하는 일이 이제 지구의 생존을 위한 열쇠처럼 보인다.   

그러나 과학적, 정치적, 경제적 이유 등으로 그를 달성하기란 복잡하다. 탄소 농법은 광범위한 개요에서는 단순한 발상 가운데 하나이지만, 상세히 들어가면 매우 복잡하다. Soil Solutions나 Kiss the Ground 같은 대중적 홍보가 전체의 논의를 잘 표현해 주고 있지만, 탄소 농법의 성공은 전 세계의 크고 작은 수억 개의 농장 차원에서 이루어진다. 농민들이 올바른 종류의 실천법을 시행하도록 장려하는, 그리고 그러한 실천법이 무엇인지 정확한 정보를 제공하는 일은 농장의 유형, 토양의 유형, 지역의 기후 조건 및 기타 여러 요인에 따라 구체적 윤곽이 달라지는 다각적 과제이며, 모든 것이 완벽하게 이해되는 것은 아니다. 

그럼에도 불구하고 문제의 촉박함과 잠재적 해결책의 중요성은 어떻게 하면 그 일을 실행시킬지에 관여하도록 농민은 말할 것도 없고, 과학자와 국회의원부터 기업의 임원과 투자자에 이르기까지 다양한 개개인을 집결시키고 있다. 

농업은 환경에서 탄소를 격리시키는 나무를 베어내는 산림 벌채를 가속화하고 있다.

탄소 농법에 대한 새로운 발상은 인간과 가축을 위한 식량과 섬유를 계속 생산하는 동시에, 토양의 탄소를 증가시키는 다양한 실천법을 포용한다. 그것은 기후변화 완화 농업(대기에서 탄소를 흡수하는 방법)과 적응 전략(농민들이 가뭄 같은 기후변화와 관련된 문제에 적응하는 걸 돕기 위한 방법)으로 기능할 수 있기 때문에, 기후에 똑똑한(climate-smart) 농업이라고도 불린다. 탄소 농법은 탄소를 격리시키는 방법으로 권장하는 게 많다. 여러 숲 조성 프로젝트와 달리, 탄소 농법은 농업 생산에서 토지를 제거하지 않는다. 대신 토양의 질을 향상시켜 실질적으로 수확량을 증가시킬 수 있다. 그리고 깊은 땅속의 탄소를 퍼올리는 첨단기술의 제안들과 달리, 탄소 농법은 유익하다고 알려진 곳으로 탄소를 되돌려 놓는 비교적 저렴하고 검증된 방법에 의거한다. 

탄소 농법에 대한 관심은 오래전부터 있었지만, 그 개념은 2015년 11월 파리에서 개최된 COP21 회의 이후 뚜렷하게 드러났다. 국제 기후변화 협상에 대한 가까운 관측통은 최근까지 농업은 토론에서 아예 제외되어 있었다고 지적한다. 일부는 과학의 지체 때문이고, 또 일부는 식량 공급을 관리하는 방법에 대해 강요를 받은 국가들이 있기 때문이다. 파리 협상에서 채택된 자발적 접근법 -각국이 유해한 온실가스를 줄이기 위한 자체적 제안을 제공하도록 함- 으로의 전환은 농업의 해결책을 앞당길 수 있게 했다. 또한 프랑스의 개최자들은 전 세계의 농경지 토양에 연간 0.4% 정도 탄소를 증가시키는 것이 지구의 기후변화를 막는 데 크게 기여할 것이라 제안하는  1000당 4(Four per Thousand)라는 캠페인을 시작해, 2015년 대화를 시작하는 데 도움을 주었다.

그런데 누가 더 많은 농민들이 탄소를 염두에 두고 농사짓도록 설득할 것인가? 최근 사례는 이렇다. 올해 마이크로 소프트는 알칸사스와 캘리포니아, 미시시피 주의 벼농사 농민 7명에게서 처음으로 생긴 탄소배출권을 구입하기로 합의했다. 몇 년 동안 Terra Global Capital, American Carbon Registry, 미국 농무부 Natural Resources Conservation Service (NRCS), 캘리포니아 벼 위원회, White River Irrigation District, Environmental Defense Fund 등을 포함해 여러 협력체의 참여를 통해 이루어졌다.

탄소배출권을 창출하기 위해, 농민들은 논에서 관개용수 관리와 관련된 일련의 실천을 시행하기로 합의했다. 일반적으로 관리되는 논은 이산화탄소보다 몇 배나 강한 온실가스인 메탄가스를 배출한다. 그들의 논에 단기간만 물을 대고 기타 조정을 함으로써, 재배자는 메탄가스의 배출량을 줄이는 동시에 관개용 펌프를 가동하는 연료의 소비를 줄이는 등 여러 절약법을 실현할 수 있다.  

이 프로젝트의 바탕에 있는 연구와 코디네이션은  NRCS와 주요 전력업체인 Entergy Corporation의 후원을 받았다. 중요한 첫 단계는 탄소배출에 대한 기준을 설정하는 비영리법인 American Carbon Registry와 북아메리카에서 가장 중요한 탄소시장을 창출한 캘리포니아 cap-and-trade 프로그램을 감독하는 캘리포니아 Air Resource Board가 승인한 감소-배출 벼 재배법을 인정받는 일이었다. 농업은 "무제한적인" 부문이지만, 북미 어느 곳의 농민이나 "검증된 온실가스 배출 감소 또는 제거 향상"(즉, 격리)을 생산하기 위한 승인된 프로토콜을 따르는 한 배출권을 생성하고 판매할 수 있다고 Air Resources Board 는 명기했다.

이 사례는 미국의 톤소 농법이란 새로 일어난 경관을 형성하는 몇 가지 주요한 역학을 보여준다. 첫 번째는 2013년부터 운영하고 있는 캘리포니아 탄소 시장의 중요성이다. 규제 시설(주로 에너지 공급업체 및 대규모 제조업체)은 어디서나 온실가스를 줄이거나 흡수하기 위한 약속인 이른바 탄소배출권으로 자신의 "준수 의무" 가운데 약 8%까지 충당할 수 있다. 2013년부터 2020년은 20억 달러에 상당하는 8%, 2억 메트릭톤 이상의 탄소배출권을 추가하려는 프로그램을 만든 캘리포니아 법률(2020년까지 캘리포니아의 온실가스 배출량을 1990년 수준으로 줄이겠다고 약속한 2006년의 지구온난화 해결 법안) 초기 기간이다. 지금까지 대부분의 탄소배출권은 임업 프로젝트나 오존층 고갈 물질의 포획과 파괴에 대한 프로젝트를 통해 창출되었는데, 가축과 농경지 프로젝트의 수가 점점 증가하기 시작했다. 

Environmental Defense Fund(EDF)는 탄소 시장과 탄소 농법을 더 잘 연결하기 위해 이 잠재성을 확장하고자 노력해 온 소수의 비영리단체 가운데 하나이다. 핵심 요소는 믿을 수 있는 자료의 가용성이다. EDF의 농업 온실가스 시장 책임자인 Robert Parkhurst 씨는 "온실가스 배출량을 줄이기 위한 농법을 계산할 수 있는 방정식이 필요하다. 사용하기 편해야 한다. 과학을 신뢰해야 한다... 고도의 정확성이 필요하다.  x, y를 하면 일어난다고 말할 수 있어야 한다."고 지적한다. 그리고 농민에게 가치를 돌려줄 수 있도록 가격을 정할 필요가 있다.  현재 탄소배출권은 톤당 약 10달러로 평가되는데, 대부분의 경우 농민의 비용만이 아니라 모니터링과 검증 비용도 포함되지 않을 것이다. EDF 같은 단체는 정량화 체계를 개발하여, 궁극적으로 탄소 농법을 위한 탄소 시장이 스스로 기능할 수 있도록 도움을 주는 것이 자신의 역할이라 본다.  

"농업에서의 일들은 반드시 그렇게 빠른 속도로 움직이는 게 아니다"라고 Parkhurst 씨는 지적한다. "산업에서는 1년에 여러 번 생산라인을 바꿀 수 있다. 하지만 농민은 1년에 한 번만 할 수 있다. 우리는 더 많이, 그리고 빨리 할 수 있도록 시장 신호를 제공하고자 노력하고 있다." 

벼농사의 사례는 "탄소 농법"의 아이디어가 토양의 탄소 격리만이 아니라 다른 두 가지 주요 온실가스인 메탄과 이산화질소의 감소와도 관련될 수 있다는 사실을 강조한다. 역설적이게도, 토양의 탄소 격리를 문서화하고 검증하는 게 메탄이나 아산화질소의 배출량을 줄이는 일보다 훨씬 어렵다. 벼농사 프로토콜은 메탄 배출의 감소를 포함한다. 농업에서 메탄의 배출을 줄이고자 잘 정립한 또 다른 접근법은 낙농장에서 저장된 분뇨에서 탈출하는 메탈을 포획하고 이용하기 위해 분뇨 저장시설에 뚜껑을 설치해 에너지 생산에 활용하는 것이다. (뉴욕주는 2015년 Climate Resilient Farming Program을 세워 여러 시설에 자금을 지원하고 있다.)  EDF도 최근 옥수수 농민이 질소비료를 유의해서 사용하도록 해 질소산화물 배출을 감소시킴에 따라 탄소배출권을 창출할 자격을 얻도록 하는 시범 프로젝트를 발표했다. 트랙터에 탑재해 자료 수집 체계에 연결할 수 있는 비료 장치가 있기에, 이 요소 가운데 일부는 이미 존재한다. 

Parkhurst 씨는 토양에 탄소를 저장하는 걸 예측하고 문서화하는 게 더 어렵다고 지적한다. 지금까지 사용된 주요 메커니즘은 농민이나 목축업자가 상당량의 탄소를 저장하는 초원을 영구적으로 보호하는 일에 보상을 주는 협약인 "회피 보존(avoided conversion)"이다. 이 유형의 협약은 최근 대기로 방출되는 것으로 추정되는 약 5만5천 톤의 탄소배출을 확보한다며 Climate Trust Capital과 오레건 동부의 목장 사이에서 발표되었다. 캘리포니아주 마린 카운티의 Marin Carbon 프로젝트는 탄소 저장 용량을 높이려는 목적으로, 캘리포니아 북부의 방목장에 퇴비를 적용시키는 프로토콜을 제안하며 또 다른 접근법을 추구해 왔다. 그러나 현재로선 이러한 실천에 대한 비용이 잠재적 탄소배출권으로 충당되지는 않는다. 방목지의 과학자들은 초원 토양의 탄소 격리 가능성이 강우량과 토양의 유형에 따라 크게 달라질 수 있다고도 경고한다. 

미국에서 새로이 떠오르는 탄소 농법 경관의 세 번째 주요 특징은 NRCS가 수행하는 중요한 역할이다. NRCS는 농민들이 온실가스 배출량을 계산하고 잠재적 개선 효과를 얻을 수 있도록 돕기 위해 설계된 이른바 COMET-Farm이란 무료 온라인 도구를 만드는 외에도, "보존 재정"을 Conservation Innovation Grants 프로그램 안의 우선순위로 지정했다.  American Farmland Trust와 Nature Conservancy는 물론 EDF를 포함하는 수령자들은 환경 이니셔티브와 탄소 농법에 대한 민간의 투자를 촉진하기 위해 다양한 전략을 추구해 왔다. 이런 사업의 일부는 계량 측정법의 개발을 포함하며, 그 일부는 환경 문제에 대한 새로운 접근법을 파악하고자 여러 단체를 모으는 것이다. 

논은 이산화탄소보다 몇 배나 강력한 온실가스인 메탄을 배출한다. 

그러나 탄소 농법의 지지자들은 탄소 시장이 토양에 탄소 저장을 구축하는 여러 길 가운데 하나 -토양에 탄소를 격리하는 건 지구의 기후변화를 해결하기 위한 필수 전략 가운데 일부일 뿐이다. 현재 탄소 농법의 주요 과제가 토양에 추가된 탄소의 양을 정확히 정량화하는 능력과 관계된다면, 토양의 탄소가 증가함으로 인한 혜택은 명백하다- 일 뿐이고, 경우에 따라서 충분한 인센티브를 제공할 수 있다는 데 동의한다. 

"서로 이득이 되는 큰 기회가 있다"고 COMET-Farm tool과 기타 기후변화 이니셔티브에 참여한 NRCS의 대기과학자 Adam Chambers 씨는 말한다. "토양의 탄소 격리를 개선하면 보수력이 향상되어 가뭄에 대한 저항력이 높아진다. 이것이 바로 캘리포니아의 관심사이다." 탄소 농법에 대한 캘리포니아의 지원은 cap-and trade 프로그램만이 아니라 토양의 탄소 저장과 농업의 온실가스 배출 감소를 줄이기 위해 첫해에 750만 달러가 할당된 새로운 건강한 토양 이니셔티브에서도 나타난다. 다른 주들도 이러한 방향으로 가고 있다. 예를 들어 메릴랜드는 최근  토양의 건강, 탄소 격리 및 2030년까지 온실가스를 4% 감축하기 위한 국가의 약속(2016년 법안에 서명)을 충족시키고자 농업부에서 새로운 건강한 토양 프로그램을 수립하도록 하는 법안을 통과시켰다.

게다가 탄소 농법에 대한 지원은 기업 부문에서도 구체화되고 있다. 월마트는 최근 2030년까지 자사의 유통망에서 온실가스 배출량을 10억 메트릭톤까지 줄인다는 이른바 프로젝트 기가톤을 발표했다. 이러한 감축량 가운데 일부는 농장의 차원으로 돌아갈 것으로 예상된다. Ben&Jerry's는 2015년 회사 전체의 온실가스 감사를 의뢰했다. 그 결과, 아이스크림 파인트당 2파운드의 이산화탄소를 배출하는 것으로 나타났다 -그중 41%는 우유와 크림을 생산하면서. 이 기업은 자신의 탄소 발자국을 개선하기 위한 기금을 마련하고자, 10달러/메트릭톤의 탄소 "세금"을 부과했다. 또한 여러 요소와 함께 온실가스 배출 모니터링을 포함해 생산자들을 위한 품질-인센티브 프로그램을 제공했다. 

이렇게 서로 이질적인 노력들을 결합시킨 건 농업이 엄청난 잠재력을 지니고 있으면서 독특한 과제이기도 한, 기후변화 논의의 새로운 영역을 대표한다는 뜻이다. "한 부문으로서, 농업은 탄소 경제의 다른 부분과 매우 다르다."고 Carbon Cycle Institute의 이사이자 Marin Carbon 프로젝트의 대변인인 Torri Estrade 씨는 말한다. 지금까지 한 가지 차이점은 친환경 에너지나 운송 부문이 누리는 보조금 및 인센티브 지급 수준 등과 같은 걸 제대로 받지 못했다는 것이다. 또 다른 차이점은 서로 다른 접근법이 필요한 생물학적 체계만이 아니라 기술적 체계와 프로세스에 의존한다는 것이다. 

<탄소 농법 해결책(Carbon Farming Solution)>(Chealsea Green, 2016)의 저자이자 Project Drawdown의 연구원인 Eric Toensmeier 씨는 고위급 국제 회의부터 보전 재정에 대한 관심, 바이오플라스틱을 위한 재생원료의 조달까지 자신의 책이 출간된 이후 새로운 분야의 발전에 감명을 받았다고 한다. 트럼프 대통령이 파리 협약에서 미국은 철수하겠다고 발표하며 코끼리를 냉장고에 넣는 일은 이미 긴급한 상황에 놓여 있다. "농민 없이 그곳에 이를 수 없다"고 Toensmeier 씨는 말한다. "5년 전엔 아니었지만, 모든 중요한 사람들이 서로 대화를 시작했다. 매우 흥미롭지만, 이를 바로잡기 위해선 10-15년밖에 남지 않았다."

https://newfoodeconomy.org/how-carbon-farming-could-halt-climate-change/

1900년대 초반 수원에 권업모범장이 생긴 뒤, 일본인 농학자들이 이러저러한 실험을 한 기록을 보다 흥미로운 내용을 읽었다.

화학비료가 없던 그 시절, 그래서 질소거름이 절대적으로 필요했기에 자운영 같은 풋거름(녹비)작물을 조선에 도입하는 연구를 수행했다. 그런데 이상하게 한국의 토양에서는 자운영 등의 콩과식물에 공생균이 생기지 않더라는 것이다. 그래서 봤더니, 한국에는 그런 종류의 공생균이 존재하지 않아서 그렇다는 결론에 이르른 일본인 농학자들이 아예 일본에서 공생균이 살고 있는 토양까지 가져와서 함께 심었다고 한다.

그외에도 조선의 토양에는 유기물 함량이 너무 부족했다고 한다. 그 이유인즉, 작물의 부산물까지 몽땅 땔감으로 쓰고 그 재나 똥오줌과 섞어서 거름으로 쓰다보니 정작 토양에는 유기물이 너무 부족한 상황이라고 하는 기록이 나왔다. 

유기물이 부족한 흙과 유기물이 풍부한 흙은 이런 차이가 있다.

가까운 일본에서는 녹조가 생기는 논에 소나무 가지를 꺾어다 꽂아 놓는 방법을 이용해 문제를 해결하는 움직임이 널리 퍼지고 있단다.

일본의 농민들이 이야기하기를, 녹조가 생기면 가장 큰 문제는 제초제가 통하지 않아 피와 같은 풀 문제가 심각해진다는 점이다. 그를 해결하기 위해서라도 녹조의 발생을 줄이는 것이 중요하단다.

이러한 녹조가 발생하는 이유는 역시 풍부한 유기물 때문이겠다. 농사를 지어야 하니 논에 거름을 넣어야 하고, 그 거름이 양분이 되어 녹조가 쉬이 발생하는 원인을 제공하는 것이다. 이 농민들도 매년 논에 유기물을 많이 넣고 있는데, 이렇게 소나무 가지를 꽂은 다음부터 녹조가 발생하지 않거나 덜하다고 한다. 

또한 녹조의 발생이 물의 흐름과 수온과도 관계가 있는 것 같다는 이야기도 나온다.

물이 가로세로로 넓게 퍼지는 곳에서는 아무래도 소나무 가지의 효과가 더 좋은데, 그렇지 않고 한 방향으로만 흐르는 곳에서는 수온도 높고 효과가 덜하다는 증언이 이어진다. 즉, 논에 댄 물의 온도차가 높으면 높을수록 녹조가 훨씬 더 잘 발생한다고 한다. 논의 수평을 잘 잡는 것이 녹조의 발생을 줄이는 데에도 중요하다는 말씀이시겠다.

아무튼 그 원리가 무엇 때문인지 밝혀 보겠다는데 나까지도 궁금하다. 

동네 어르신에게 들은 이야기 중에는 논의 물꼬에다 밤나무 가지를 가져다 꽂아놓으면 해충이 죽어 병에 덜 걸린다는 말도 들은 적이 있다. 왜 그런지 밝히지 못하여 아직은 믿거나 말거나 수준이지만, 언젠가 그러한 옛 농사법들의 원리가 꼭 밝혀지면 좋겠다. 

자세한 내용은 아래의 주소로 들어가 보시길 바란다.

http://lib.ruralnet.or.jp/cgi-bin/ruralhtml.php?DSP=video!gn!201408_1.html

Imagine if someone invented machines to suck carbon out of the atmosphere — machines that were absurdly cheap, autonomous, and solar powered, too. Wouldn’t that be great? But we already have these gadgets! They’re called plants.

The problem is, plants die. So there’s one hurdle remaining: We have to figure out how to lock away the carbon in dead plants so that it doesn’t just return to the atmosphere. The obvious place to put that carbon is into the ground. And so, for years, scientists and governments have been urging farmers to leave their crop residue — the stalks and leaves — on the ground, so it would be incorporated into the soil. The trouble is, sometimes this doesn’t work: Farmers will leave residues on a field and they won’t turn into carbon-rich soil — they’ll just sit there. Sometimes, the whole process ends up releasing more greenhouse gasses than it locks away.

This has left people scratching their heads. But now a simple idea is spreading that could allow farmers to begin reliably pulling carbon out of the atmosphere and into their soil.

Clive Kirkby was one of those government agents urging farmers to leave dead plant residues in their fields. He was working in New South Wales, Australia, where farmers traditionally have burnt off their wheat stubble after harvest. Kirkby implored farmers to stop. Instead of torching all that plant residue and releasing the carbon into the air, he told them, let it stay on the ground. It seemed like a win-win: The carbon was harmful in the air, where it contributed to the greenhouse effect, and beneficial in the ground, where it made the soil rich.

As he was proselytizing, Kirkby began to bump heads with an agronomist named John Kirkegaard. “Look, Clive,” Kirkegaard would say, “the best treatment here is burn and cultivate — that’s the one that’s growing the best crops.”

This made Kirkby crazy. Burning was bad enough, and cultivation, which essentially means plowing, was also exactly the opposite of what he wanted. When farmers break up the soil with cultivation it releases some of the carbon stored there, according to conventional wisdom. But Kirkby had to admit that Kirkegaard had data on his side. The agronomist would show him the numbers, and it was clear that the soil organic matter (which holds the carbon) wasn’t increasing. In some cases, it was decreasing.

“I’ve been returning the stubble to the ground now for six years, and it’s just not going into the soil,” Kirkegaard told him.

The way that soil locks up greenhouse gas has been frustratingly mysterious, but the basics are clear: After plants suck up the carbon, the critters (microbes and fungi and insects) swarming in the topsoil chew up plant molecules, subjecting them to one chemical reaction after another as they pass through a fantastically complex food web. If everything goes right, the end result is microscopic bricks of stable carbon, which form the foundation of rich black soil.

Kirkby knew that there must be some mysterious quirk of this topsoil ecosystem that was thwarting him. But how do you investigate a complex, microscopic community that lives underground? There are just so many different organisms eating each other, and cooperating, and parasitizing one another, that we have no clue what’s going on there. People are studying it — but mostly they are reporting that the soil microbiome, as it’s called, is far more confusing than anyone suspected.

Kirkby, however, came up with an idea, that in theory, might allow farmers to manipulate the soil microbiome without having to understand everything that was going on in that black box. He pursued this idea for years, and though he was already nearing retirement age, went back to school and earned a PhD as he assembled evidence. If he’d simply tried to win his original confrontation with Kirkegaard, they’d have remained locked in a stalemate. Instead, because they allowed their minds to be shifted by the evidence, that adversarial relationship was tremendously productive. Kirkby came full circle when Kirkegaard took him on as a post-doctoral fellow (at the age of 66, Kirkby had to be one of the oldest postdocs ever).

The idea that drove Kirkby was elegant in its simplicity. “The way you get carbon into the ground,” he said, “is to take plant residue and turn it into microorganisms.” To grow microorganisms you have to feed them.

They will eat corn stalks and wheat straw, but that, alone, is not a balanced diet. That’s like giving people nothing to eat but a mountain of sugar. There are certain elements that all creatures on earth need to build the bodies of the next generation: carbon, nitrogen, phosphorus, sulfur, oxygen, and hydrogen. These six elements are the basic ingredients of living organisms. By leaving stalks and stems on the fields they were providing a lot of carbon, and oxygen and hydrogen comes easily from the air, but the bugs were lacking in nitrogen, sulfur, and phosphorus. Provide enough of these missing building blocks, Kirkby figured, and the soil microbes would finally be able to consume the plant residue. He tried it. It worked.

One lab test provides a dramatic visual of how this works. The scientists added wheat straw to two pans of sandy soil, and fertilized one with nutrients. That pan looks like rich compost. The untreated control looks as lifeless as the surface of Mars.

I saw this picture recently when I met, via Skype, with Kirkby, Kirkegaard, and another collaborator named Alan Richardson. All work at the Australian government’s Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation. They crowded together in front of the computer in Kirkegaard’s Canberra office.

“That’s moist soil with chopped up wheat straw on the left,” Kirkegaard said. “There’s no reason why that shouldn’t have decomposed, except for the fact that nutrients are missing. When you give them the nutrients, all the wheat straw is gone, and you get the results of the microbial activity and their bodies and it creates a whole lot of…”

“Humus!” cried Kirkby. He spoke with enthusiastic, rapid-fire intensity, his accent pinching the vowels through the nose: “With the right balance of nutrients you get a population explosion. And that’s what you want. The carbon is in the soil’s organic matter, and that’s essentially dead bug bits. And live bugs. Humus!”

Richardson, who stood leaning against the far wall, chimed in, gruff and sedate compared to Kirkby. “Historically we’ve fertilized the crop,” he said. “We’ve been interested in the crop. The paradigm shift is in thinking that you have to fertilize the system, the microbes and all that. And through that you support the crop.”

Instead of simply trying to optimize for the plants, they’ve realized, you can optimize soil along with the plant – you can optimize the whole system.

The three men explained that, when they looked at soil organic matter from around the world, the proportions of nutrients — the ratio of carbon atoms to nitrogen, for instance — are stunningly consistent. The organic matter is microbes. And if you want to build more of it, you have to give the microbes the right ratios of nutrients to build more tiny, cellular bodies.

Instead of trying to identify every soil microbe and understand what it’s doing, they have hit upon a way of treating the whole mess like a super-organism that responds in predictable ways.

The scientist Richard Jefferson, who introduced me to this work, calls it breeding by feeding: We don’t actually know what these microbes are that we’re breeding; we only know that when we set out the right proportions of food, they click into high gear.

All this helps explain why organic farms often capture more carbon. In adding compost to amend the soil, organic farmers are adding the same ratios of nutrients. The organic claim that fertilizing with synthetic nitrogen kills off soil life actually makes sense, Kirkby said; it’s just that the problem has nothing to do with the nitrogen’s artificiality. The trouble is that farmers are applying the nitrogen without the other nutrients necessary to nurture the microbiome.

“As agronomists, we talk about nutrient-use efficiency,” Kirkegaard said. “Now, the best way to have high nutrient-use efficiency is to mine the organic matter, because that comes to you for free. You’re wanting to put on juuuust enough nutrients to feed the crop and not have any left over. And that just means the other crop, under the soil, the microbial crop, misses out. As a result, we’ve lost about half the organic matter in land we’ve been using for agriculture.”

I wanted to get a reality check from another scientist, because this all sounded almost too good to be true. So I got in touch with a true authority in the field, Rattan Lal, president elect of the International Union of Soil Sciences. Lal took a look at look some of the work and pronounced his judgment: “I agree,” he said. “This phenomenon is well understood.” A colleague of Lal’s was teaching students to applyexactly the same ratios of nutrients 50 years ago, he said.

This stopped me. If this is old news, why haven’t we been putting it to work? Why the confusion when no-till fails to capture carbon? Why the mystery surrounding the ability of organic farming to do so?

Sometimes good information simply doesn’t spread everywhere it should go, Lal said, with a note of weariness. This isn’t a exactly breakthrough, he said, but he welcomed the work and said he hoped people would pay attention this time. When he followed up with an email, he wrote: “The theme addressed is very important and it must be brought to the attention of general public and policy makers.”

When I initially spoke with Kirkby, Kirkegaard, and Richardson, they had been forthright in telling me that we’ve known about this golden ratio of nutrients for a long time. They also noted that there were other scientists like Sébastien Fontaine publishing similar papers. In a follow-up email, Richardson wrote, “What we think is new is the direct connection between the soil microbiome and the [soil organic matter], which is mediated by [the ratio of nutrients].  We think that our set of recent papers provides some of the first real evidence that underpins this connection and shows evidence that the dynamics can in fact be changed.”

Jefferson says the Australians are being modest, and conservative with their claims. Connecting the well-known nutrient ratios with the microbiome truly is a breakthrough, he said.

“Now they have a mechanism to explain how this works, which allows you to make predictions, so you can imagine experiments driving this forward. one of the things that’s exciting for me is that this really bridges empiricism and scholarly science nicely. There have been tens of thousands of anecdotes noted about the performance of small scale, traditional agriculture — empirical studies or stories of small farmers who do exciting things in terms of performance and resilience. It has been largely dismissed by the hard-core science community because it has not been scalable and replicable. We can’t take one farmer’s success and move it to the next farmer or the next ecosystem because we have no understanding of how it works — complex systems don’t extrapolate well, they don’t work out of context.”

In other words, when we see an organic farmer building up the soil and achieving amazing results, it’s hard to copy it because we don’t know what to imitate. What is it that makes this work? The type of fertilizer? The local microclimate? The prayer the farmer says before breakfast? The work coming out of Australia provides the traction to separate superstition from the stuff that gets results.

Both Lal and the Australian scientists agree that there’s still one more major hurdle, which may have kept this information from spreading: These nutrients cost money. If farmers were paid for locking up carbon, they would gladly buy the fertilizers, Lal said, but right now the reimbursements are far too low. Even at the high point of the carbon markets, when people were paying $30 per ton, it would not be enough to reimburse farmers. “It costs $800 a ton of CO2 to do geological sequestration, you know, pumping carbon underground,” he said. “If farmers could get even a tenth of that, $80 a ton, I know many soil-poor farmers would participate.”

Kirkby thinks that, by tinkering with the soil microbiome, farmers might see enough gains to pay for the extra inputs. There’s already evidence that the soil microbes can help suppress plant disease and improve dirt quality. Extending this concept of growing a healthy system, not just a healthy crop, could yield profits.

“We’re probably not going to increase yields incredibly, but we might be able to improve incrementally,” Kirkby said. “In a sandy soil we might improve water-holding capacity. In a heavy clay soil we might reduce diseases a little bit — added together it might pay for the nutrients at the end of the day.”

One thing is certain: If agriculture were able to switch from an emitter of carbon to an absorber of carbon, the effect would be huge. Plants, those cheap carbon-removal machines that nature has given us, work well. If we can get them to make our dinner while they are also sucking up greenhouse gas, what a coup that would be.

But it would be an even greater coup if we could begin, as these scientists have done, to understand how to manipulate whole ecological systems — rather than just systems that have been simplified and stripped down to easily controllable parts.

Further reading:

• Papers from Kirkby et al: Here and here.
• Papers from Rattan Lal noting the importance of nutrient ratios.
• And work by Sébastien Fontaine.

기사의 제목과 달리 석회 같은 중화제를 사용하여 토양의 산성도만 낮추었을 뿐, 정작 중요한 토양의 유기물 함량은 2%대로 좋은 토양이라고 부르는 5%대에 절반 수준밖에 안 된다. 이래서야 계속해서 화학비료에 의존할 수밖에 없지 않을까. 그런데도 토양 비옥도가 양호하다는 건 기자가 내용을 잘 모르고 불러주는 대로만 받아 적은 결과가 아닐까 한다.

---------

홍성·예산=뉴시스】유효상 기자 = 충남도 농업기술원(원장 김영수)은 도내 150곳의 밭토양을 채취해 토양분석 변화를 조사한 결과, 주요 토양성분이 대부분 적정수준을 보이는 등 토양비옥도가 양호해진 것으로 나타났다고 21일 밝혔다.

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.