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지난 7월, 프랑스 브르타뉴의 본 마브리Bon Abri 해안에 널린 조류.

2017년 봄, 유럽연합의 환경운동가, 학자, 로비스트 단체가 친환경 농업 관행에 대해 기술적인 토론을 하고 있을 때, 화면에 지도가 나타났다. 순간, 방 안은 쥐죽은 듯이 조용해졌다.

농업 로비스트가 반대했다. 관료들은 그에 투덜거렸다. 

그 지도는 유럽연합에서 이탈리아 북부 지방의 농민들에게 지불하는 보조금과 오염을 나란히 보여주었다. 서로 겹치는 걸 부정할 수 없었고, 근본적 질문을 불러일으켰다. 유럽연합이 해결하고자 하는 환경 문제에 제대로 자금이 조달되고 있는 건가?

참석자들은 그 지도가 단체의 최종 보고서에서 삭제되었다고 한다. 하지만 뉴욕타임즈는 유럽연합의 자체 경제 모델을 이용해, 유럽의 관료들이 보고 싶어하지 않는 것을 확인시켜주는 근사치를 작성했다. 보조금이 가장 많이지급된 지역의 오염이 가장 심했다.

유럽연합의 농업보조금                                        질산염 오염

Sources: Common Agricultural Policy Regionalised Impact (CAPRI) modelling system; data extracted by Torbjorn Jansson, at the Swedish University of Agricultural Sciences

유럽연합의 지도자들은 자신의 친환경 보증서를 으스대는데, 그렇게 함으로써 사실과 낙관적 정책 입안 사이의 부인할 수 없는 긴장을 회피한다. 이번 달, 유럽의 지도자들은 기후변화에 맞서고, 멸종으로부터 생물종을 구하기 위한 야심찬 목표를 세웠다. 그러나 가장 큰 장애물 가운데 하나는 농민들을 지원하기 위한 연간 650억 달러(한화 약 75조 5040억 원)의 농업보조금 프로그램이다.  

유럽은 예산의 약 40%를 이 프로그램에 소비하는데, 뉴욕타임즈의 최근 조사에 의하면 유럽 전역에서 반민주주의 세력이 인수하고 있으며 그로부터 혜택을 얻는 관료들이 관리하고 있었다. 이에 대응해 유럽의 새로운 농업 장관은 체계를 강화하는 방법을 강구하고 있다. 

농업보조금은 환경에 심각한 영향을 미쳤으며, 유럽 전역에 상처를 남겼다. 썩고 있는 조류가 프랑스 북서부의 해안에서 치명적인 가스를 방출한다. 점점 줄고 있는 조류의 개체수는 전체 생태계의 균형을 위협한다. 농업에서배출하는 온실가스가 증가하고 있다. 

발트해에는 수십 년 동안 농장에서 유출된 오염원으로 거대한 죽음의 구역이 형성되었다. 

매일 대폴란드Greater Poland 지방의 이러한 농장들은 분뇨를 생산하며, 이중 많은 양이 과도한 비료와 함께 토양으로 들어간다. 

폴란드는 발트해에 접한 다른 어느 나라보다 농지가 더 많다. 대부분의 대규모 축산 농장은 생산을 장려하는 유럽연합의 보조금을 받는다. 

폴란드의 수로 대부분은 인근 농장의 토양에서 침출되는 질산염에 오염되어 있다.

이 수로는 두 개의 큰 강 -비스툴라Vistula 강과 오데르Oder 강- 으로 흘러간다. 폴란드에서 가장 긴 강인 비스툴라강은 질산염을 북쪽의 발트해로 나른다. 

발트해의 과도한 질소와 인의 존재는 조류의 성장을 촉진한다. 그들이 일으키는 녹조와 적조는 너무 방대해 위와 아래의 사진처럼 우주에서도 볼 수 있을 정도이다. 

조류가 분해되면 해저의 물속에 있는 산소가 고갈된다. 거대한 띠 모양의 발트해는 생물이 살 수 없는 죽음의 구역이 되었다. 

폴란드만 문제가 아니다. 빨간선 모두는 근처의 농장에 의해 오염된 수로를 나타낸다. 유럽의 보조금은 상황을 악화시킨다. 

이번 달 유럽 위원회의 우르줄라 폰 데어 라이엔 위원장은 2050년까지 유럽을 최초의 기후 중립적(climate-neutral) 대륙으로 만들기 위한 "친환경 거래(그린 딜green deal)"를 발표했다.  

그녀는 "이는 유럽의 인류가 달에 발을 내딛은 순간이다"라고 이야기했다. 

그러나, 그 달에 도달하려면 유럽은 농장을 지나가야 한다. - 그리고 보조금 프로그램의 혜택을 받는 수십 년에 걸친 강력한 이해당사자들이 현상을 유지하기 위해 노력해 왔다. 

반대는 이미 폭넓은 계획으로 모이고 있다. 전력 생산을 위해 석탄에 크게 의존하는 폴란드는 기후 중립적이 되기 위한 기한을 선정하지 않았다.

유럽의 관료들은 농업 예산을 "친환경화"하면 배출량을 줄이고, 초원을 보존하며, 야생 생물을 구하는 데 도움이 될 것이라고 했다. 그러한 노력이 너무 모호하고 미흡하다는 내부의 감사는 무시하고 있다. 수년간의 과학적 연구와 내부 문서는 그러한 개혁이 실패했음을 밝혀 왔다. 

최근까지 유럽의 농업 위원이었던 필 호건Phil Hogan은 많은 사람들이 친환경화를 "우리 모두의 기도에 대한 응답"으로 간주했다고 이야기한다. 

호간 씨는 "우린 이제 그게 작동하지 않았다는 걸 알게 되었다."고 한다.

이제 질문은 유럽의 정책입안자들이 농업 프로그램의 모순에 직면할 준비가 되어 있는지, 아니면 2017년에 삭제된 지도에서 일어났듯이 대중에게 공개하지 않고 숨길지의 여부이다. 

"그 지도는 '문제가 있다. 문제를 해결할 방법을 찾아보자.'라고 이야기했다."고 유럽 환경국을 대신하여 지도가 발표된 회의에 참석한 환경운동가 파우스틴 바데포세Faustine Bas-Defossez 씨는 말한다. "하지만 그들은 그에 관해 이야기하고 싶어하지 않았다." 

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네덜란드 노르트 브라반트- 증가하고 있는 유럽의 생물다양성 위기를 평가하려면, 회색 부분을 확인하라. 여러분이 하나를 찾을 수 있다면 말이다. 

땅딸막하고 부끄러움이 많은 농지의 새(farmland bird)는 과학자들이 지표 종이라 부르는 것으로, 인류와 자연 사이의 건강한 균형을 대표한다. 예를 들어 자고새(partridge)의 개체군이 20% 감소하면, 과학자들은 우려를 표할 것이다. 

그러나 네덜란드에서 30년이 되지 않아 자고새의 개체수가 90% 이상 감소했다. 영국도 비슷한 감소세를 겪었다. 

네덜란드에서 사라지고 있는 새들. 

Sources: Institute for Water and Wetland Research, Radboud University; Getty Images | Note: Bird populations before 1990 were estimated in 1950 and in 1975.

야생 생물 보호단체 버드라이프 네덜란드BirdLife Netherlands의 생태학자 프란스 판 알레비크Frans van Alebeek 씨는 "우린 붕괴에 관해이야기하고 있다."고 한다. "생태학에는 전체 체계가 갑자기 붕괴되는 티핑 포인트가 있다. 우리가 얼마나 더 멀리 갈 수 있는지 모르겠다."

오늘날 유럽의 농장은 카펫을 깔아놓은 것처럼 지평선으로 펼쳐져 있다. 하지만 광대한 아름다움은 잘못된 것이다. 나비가 사라지고, 곤충이 죽어가 생물을 지원하는 먹이그물을 풀어 헤치겠다고 위협하고 있다. 

자고새는 한때 도처에 존재하며 새끼가 씨앗과 곤충을 먹는 높은 생울타리에 둥지를 틀었다. 하지만 몇 년 동안 농민들은 이윤을 극대화하고, 많은 보조금을 받고자 더 많은 토지를 개간해 생울타리와 꽃 및 키가 큰 풀들을 작물로 대체했다. 비료와 농약을 많이 사용해 토양 오염이 악화되어 자고새나 기타 조류를 위한 먹이가 남아나지않게 되었다. 

생태학자들이 야생 생물을 되살리기 위해 실험을 진행하고 있는 네덜란드의 Almkerk 마을에서 관찰되는 왜가리.

버드라이프 네덜란드의 생태학자 프란스 판 알레비크 씨. 그와 동료들은 네덜란드에서 가장 집약적인 농업 지대 가운데 하나에 작은 농지를 임대해 생울타리와 꽃, 기타 특징을 추가한다. 

유럽연합 관료들은 야생생물에 대한 농업 정책의 끔찍한 결과를 약 209년 전부터 알고 있었다. 2004년, 과학자들은 조류의 개체수 감소와 "농경지 생물다양성에 미치는 심각한 악영향"에 대하여 농업보조금을 비난하는 두 개의 보고서를 발표했다. 

내부 보고서도 마찬가지로 우울했다. 2004년 문서는 새로운 유럽연합 회원국이 보조금을 받을 수 있게 되면 농경지의 야생생물이 감소할 것이라 예측했다. 연구에 의하면 그 예측은 정확한 것으로 밝혀졌다.

그 이후 보존 노력이 번번히 약화되었다. 2006년 유럽연합 대부분의 국가들이 야생생물에게 혜택을 줄 수 있는 토양법을 승인했다. 하지만 영국과 프랑스, 독일은 소수당의 연합을 주도해 이를 막았다. 

2011년, 유럽연합은 2020년까지 종의 감소를 멈추게 하고 복원시키자는 목표를 세웠다. 이를 위해 유럽의 관료들은 농민들이 초원이나 생울타리를 위한 작은 구역을 따로 마련하게 하는 정책을 승인했다. 

하지만 로비스트들의 압력으로 농민들이 이 구역에 특정한 작물을 재배할 수 있도록 법안이 변경되었다. 과학자들은 이 허점이 농민들이 보존 토지에서 계속 농사짓게 하기 때문에 정책을 파괴하고 있다고 한다. - 하지만 유럽의 관료들은 정책의 잠재력을 강조하며 그것을 성공이라며 환영했다. 

판 알레비크 씨는 "여기에 새가 있다고 상상해 보라. 여기에 나비가 있다고 상상해 보라."라고 이야기했다. "먹이도 없고, 숨을 곳도 없다." 

농업보조금과 지역의 조류 및 곤충의 감소 사이의 연관성을 조사하는 네덜란드 바허닝언Wageningen 대학의 생태학자 앤 판 둔 씨는 "이론적으로는 많은 성과를 거두었다."고 한다. "실제로는 너무 실망스럽다."

몇몇 실험은 희망을 보여준다. 

네덜란드의 생태학자 판 알레비크 씨는 평야가 펼쳐진 네덜란드에서 가장 집약적인 농업 지대 가운데 하나인 노르트 브라반트North Brabant 주에서 작은 농지를 임대하기 위해 동료 및 지방정부의 관료들과 협력하고 있다. 그들은 생울타리와 꽃, 기타 특징을 추가한다. 

여름철, 이 농장은 단조로운 작물의 대열을 깨뜨리는 빛깔과 질감으로 구별된다. 겨울철에 가장 눈에 띄는 차이점은 조류이다. 까마귀와 비둘기, 갈매기들이 하늘을 가로질러 날거나 생울타리를 부리로 쫀다. 

판 알레비크 씨는 이 농장의 자고새 개체수가 매우 안정된 한편, 곤충도 크게 증가했다고 말한다. 

그는 유럽 전역에 이러한 변화를 일으키기 위해 농업 예산을 책정하는 데 약간의 시간이 걸릴 것이라 한다. 그렇다 하더라도, 유럽연합은 내년도 생물다양성 목표에 미치지 못할 것으로 예상된다. 

최근 "큰 진전은 없었다"고 적힌 자체 보고서가 발견되었다. 

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브뤼셀- 지난해 말, 유럽의 관료들은 친환경 초강대국이 되고자 하는 야심을 보여주고자 기후변화에 맞서기 위해 미래의 예산 가운데 25% 할당하겠다고 제안했다. 그것이 환경운동가들이 환경에 가장 해롭다고 이야기하는 농업보조금을 진지하게 재고하도록 만들었을 것이다. 

하지만 상황은 그다지 좋지 않다. 

프랑스 브르타뉴의 돼지 농장.

10월, 농지에 분뇨 슬러리를 살포하는 폴란드의 농민.

유럽의 관료들은 보조금의 일부에 기후변화를 해결하도록 자동으로 꼬리표를 다는 농업 예산을 작성했다. 감사들은 이 회계안이 부적절하고 비현실적이라고 비판했다.

유럽의 지도자들은 그 방안을 지지하지만, 환경운동가들은 그걸 정치적으로 어려운 변화를 피하기 위한 "녹색세탁"이라 부른다. 

유럽연합의 자료에 의하면, 몇 년 동안 감소했지만 농업에서 온실가스의 배출량이 증가하고 있다는 것은 부인할 수 없다. 

농업은 유럽의 온실가스 배출량 가운데 약 10%를 차지한다. 배출량의 상당 부분은 먹이를 소화하며 강력한 온실가스인 메탄을 방출하는 농장의 가축이 담당한다. 비료는 아산화질소를 배출해 기여한다. 썩고 있는 분뇨는 메탄과 암모니아를 배출한다. 

유럽의 온실가스 배출

Source: Annual European Union greenhouse gas inventory 1990–2017 and inventory report 2019, European Environment Agency.

유럽연합 집행위원회에서 마련된 보고서에 의하면, 축산업을 직접 지원하는 것과 같은 일부 보조금이 상황을 악화시키고 있다. 농업 예산의 환경 조치가 배출량을 크게 감소시키지는 않을 것 같다고 한다. 

이는 유럽연합이 아마 2050년의 배출 목표를 달성하지 못할 것이라 밝힌 이번 달에 발표된 끔찍한 진행 보고서에서 울려 퍼졌다.

유럽 환경청은 "추세를 누그러뜨릴 만큼 믿을 만한 대응을 내놓을 시간이 촉박하다"고 했다. 

폴란드 북부의 농촌 숩코비Subkowy. 지난해 이 지역 전체가 "질산염 취약지"로 지정되었다.

발트해로 연결되는 폴란드 비스툴라 강의 하구.

농업의 배출량을 줄이려고 노력하는 국가들은 심한 저항에 부딪치고 있다. 올해, 네덜란드 국회의원들은 배출량을 줄이고자 가축의 수를 절반으로 줄이자고 제안했다. 농민들이 트랙터로 헤이그의 거리를 점거해 네덜란드 역사상 최악의 교통난이라 표현하는 사태가 일어났다.

메탄과 기타 오염물질에 대한 엄격한 규제에 실패했다고 밝힌 전 유럽 환경청장 야네즈 포토치닉Janez Potocnik 씨는 "나는 변화를 시도했지만, 언제나 '당신은 이 일을 수행할 수 없다'는 이야기만 들었다."고 한다.

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프랑스 일리언Hillion- 피에르 필립Pierre Philippe의 투쟁은 프랑스 북서부 해변에서 인간과 동물들이 죽기 시작하며 비롯되었다. 

녹색의 점액덩어리에서 사람의 시체를 건졌다. 승마자는 그의 죽은 말 옆에서 무의식상태로 발견되었다. 해변의 노동자가 혼수상태에 빠지고, 조깅하던 사람이 쓰러졌다.

응급의인 필립 씨는 그 이유를 분명히 알았다. 여름마다 조류가 브르타뉴 해변에 푸르른 점액을 뒤덮는다. 그것이 분해되면서 황화수소, 즉 몇 초 안에 죽을 수도 있는 유독 가스를 방출한다. 

필립 씨는 몇 년 동안 정부의 보건당국자들에게 위협을 인정하도록, 아니면 최소한 협의에 나서도록 설득하고자 노력했다. 그들은 거절했다. "그들이 문제를 인식하면, 간접적으로 책임도 인정하는 것이다"라고 그는 말한다. "그리고 그들도 그걸 알고 있다."

조류에 관해 이야기하는 건 농업에 관한 이야기이기 때문이다.

7월, 프랑스 브르타뉴 해변에서 하루에 수집한 녹색의 조류.

앙드레 올리브로André Ollivro 씨는 10년 전 지역의 보건당국에 조류에 대해 문의한 일을 기억한다. 

브르타뉴 지역은 프랑스 돼지고기의 절반 이상과 젖소 1/4을 사육한다. 가축 분뇨는 밀과 옥수수 밭에 살포되고,이는 오로지 가축의 먹이로만 쓰인다. 이 덕에 브르타뉴 지역은 프랑스에서 최대의 질소 농도를 기록하고 있다. 

그 질산염은 녹조류의 먹이가 된다. 지역의 농장에서 유출되는 관개용수는 바닷물을 오염시키고, 조류가 번성하도록 기여한다. 

해변 오두막을 소유한 앙드레 올리브로 씨는 10년 전 보건당국에 문의한 일을 기억한다. 74세인 올리브로 씨는 "아이들이 조류 근처에서 놀고 있다가 몸이 아프다고 했다."고 한다. "그 아이들은 어지럽고 메스꺼워 했다." 이윽고 썩은 조류더미가 너무 높아져 해변에 접근하지 못하도록 차단되었다. 

정부 관료들은 그와 이웃들이 책임져야 한다고 했다. "그들은 세탁기와 세탁물의 인산염에서 나왔다고 했다."

브르타뉴 농업국 대표 에드위지Edwige Kerbouriou 씨는 몇 년 동안 관료와 농민들이 농업 관행과 해변의 녹색 찐득이 사이의 연관성을 받아들이지 않았다는 사실을 인정했다.

몇 년 동안 소송과 정치적 압력이 계속되며 국회의원과 업계 지도자들이 그 관계를 인정하게 되었다. 질산염 법안이 엄격해지면서 비료 살포 관행에 변화가 일어나 질산염 유출이 감소했다. 하지만 관련 관료는 오염 수준은 여전히 높으며, 그 지방의 해안 대부분은 환경 목표를 충족시키기 위한 궤도에 오르지 못했다고 했다.

브르타뉴에서 계속된 소송과 정치적 압력으로 국회의원과 업계 지도자들이 농업과 독성 조류의 연관성을 인정하게 되었다.

브르타뉴의 농업 발전을 목격한 농민 앙드레 포숑André Pochon 씨는 지속가능한 농업의 접근법을 위한 탄원을 시작했다.

유럽의 환경 관료들은 질산염 오염 문제를 해결하기 위해서는 농민들이 새로운 투자를 하고, 생산 수준을 더 낮추어야 한다고 주장한다. 농민들은 자신의 이윤을 감소시키는 규제를 받아들이지 않을 것이라 이야기한다. 

현재 브르타뉴의 관료들은 조류가 썩어서 독성을 띠기 전에 굴삭기를 보내 조류를 걷어내고 있다. 올여름처럼 문제가 여느 해보다 심각해지면, 관료들은 해변을 차단하고 경고 표지를 게시한다. 

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발트해에서- 11월 어느날 아침, 배멀미가 난 해양학자 다니엘 락Daniel Rak 씨는 연구선 오세아니아의 동료들이 카메라와 센서를 발트해 바닥으로 내리는 것을 지켜보았다. 

장비가 다시 수면으로 떠올라, 실험실에 들어간 락 씨는 자신의 눈을 의심했다. 해저에는 생물이 살기에 충분한 산소가 없었다. 그의 배는 죽음의 구역에 있었다.

카메라는 황폐한 경관을 드러냈다. 벌레도, 조개도, 연체동물도 아무것도 없었다.

"모두 산소가 필요해 사라졌다."고 그는 말한다.

발트해의 황폐한 경관을 드러낸 수중카메라. 박테리아 군집만이 산소 없이 생존할 수 있다.

유일한 생물은 산소 없이도 번성하는 야광의 박테리아 군집뿐이었다. 해저에서 푼 흙에서는 썩은 달걀에서 나는 냄새가 났다. 

오래된 물이 담긴 욕조와 비교되곤 하는 발트해는 세계에서 가장 오염된 바다 가운데 하나이다. 1970년대 상트 페테르부르크 같은 도시에서 폐수를 직접 버렸을 때 상황은 더 나빠졌다. 그렇더라도 최근 몇 년 동안 바다의 일부 유역에서 질소와 인의 농도가 높아졌다.

유럽 환경청에 의하면, 발트해의 일부가 정상으로 회복되려면 200년 정도 걸릴 수 있다. 

발트해의 가장 큰 오염원인 폴란드는 프랑스와 스페인, 독일, 이탈리아에 이어 다섯 번째로 많은 보조금을 받는 국가이기도 하다. 폴란드 관료들은 어떠한 상관관계도 부정하며, 국가의 농업부 차관 흐르자르드 자루즈키Ryszard Zarudzki 씨는 보조금이 "농민들에게 환경 기준을 준수하게 하는 법적 의무를 부과한다"고 했다.

6년 전, 유럽 위원회는 질산염 오염을 제한하는 데 충분하지 않다면서 폴란드를 법정에 세웠다. 폴란드 관료들은자신의 국가가 불공정하게 선정되었으며, 덴마크와 스웨덴 같은 부유한 국가보다 단위면적당 비료 사용량이 더 적다고 강조한다.

폴란드 그단스크Gdansk 근처의 발트해에 접한 카크자Kacza 강 어귀.

연구선 오세아니아에서 수중카메라를 작동하고 있는 케저탄 데자Kajetan Deja 씨. 

하지만 최근 폴란드 정부가 조치를 취하기 시작했다. 지난해, 정부는 전국이 "질산염 취약지"라고 선언하고, 농장이 폴란드의 물을 오염시키고 있다고 인정했다. 

새로운 지침은 농민이 사용할 수 있는 비료의 양과 사용시기를 제한했다. 농민들은 이제 반 년 동안 분뇨와 슬러리의 누출을 방지하고자 사일로에 저장해야 한다. 

새로운 정책은 폴란드의 대폴란드 평야에 있는 대다수의 축산농장에는 영향을 미치지 않았다. 몇몇은 브뤼셀의 관료주의적인 침범이라며 그 요구를 비판했다. -그리고 폴란드의 경쟁 우위를 약화시키려는 음모라고.

"우리가 생산자가 아닌 소비자가 되어야 했기에 브뤼셀을 놀라게 했다고 생각한다."고 젖소를 사육하며 새로운 규정이 폴란드의 생산성을 하락시킬까 염려하는 60세의 농민 엘즈비에타 바그로우스카Elzbieta Bagrowska 씨는 말한다. 그녀는 "그 규정은 폴란드 사람들이 아르헨티나산 소고기를 먹고 아일랜드산 우유를 마시게 할 수도 있다."고 한다.

수십 년 동안, 유럽연합은 더 많은 먹을거리와 이윤을 생산하길 원했다. 오늘날에는 그것이 환경 개혁을 장려하게 한다. 지금까지 두 가지를 동시에 수행하는 건 불가능하다고 판명되었다.  

전 유럽 환경청장 포토크닉Potocnik 씨는 "환경을 파괴한 것에 대해 보상을 받는다면, 우리는 환경을 파괴할 것이다."라고 한다. "왜 안 그러겠는가." 

세계에서 가장 오염된 바다의 하나인 발트해.

https://www.nytimes.com/interactive/2019/12/25/world/europe/farms-environment.html

뉴욕타임즈에 농업이 녹조 발생에 미치는 영향에 관련된 기사가 실려서, 내용에도 나오듯이 한국도 이 문제에서 자유로울 수 없는 현실이니 옮겨 보았다. 해마다 반복되는 녹조 문제, 해결할 방안은 없는 것인가?

2014년 비료 유실로 인해 이리호에서 발생한 녹조.  오하이오 주의 톨레도 시는 그 독성 때문에 상수도를 폐쇄했다.

2차대전 이후 널리 쓰이게 된 질소 기반의 화학비료는 70억이 넘는 인구를 부양할 만큼 농업에 혁명을 일으켰다.  하지만 그 혁명에는 비용이 따랐다.  작물을 성장시키는 데 필요한 양을 초과하여 살포된 인공화학비료는 농지에서 유실되어 하천과 호수, 바다로 흘러들었다. 새로운 연구에서는 기후변화가 이러한 형태의 오염을 매우 증가시켜, 미국 연안 해역의 녹조와 죽음의 구역으로 피해를 입힐 것이라 한다. 

사이언스 지에 지난 목요일 발표된 연구에서는  과도한 양분으로 인한 부영양화가 기후변화로 인한 강수 양식의 변화 때문에 미국 대륙에서 더욱 증가할 것으로 예측했다. 따뜻해진 기온으로 인한 폭우가 농경지에서 유실을 촉발하고, 더 많은 양분이 강과 호수, 바다로 흘러간다. 

저자들은 앞으로 기후변화에 의해 미국의 강수량이 증가하여 이번 세기 말까지 질소 유실을 20%까지 증가시킬 것이란 사실을 밝혔다. 

저자 가운데 한 명인 스탠포드의 카네기과학연구소 지구생태학 교수 Anna Michalak 씨는 “기후변화라고 하면 가뭄과 홍수, 폭우 등과 같은 물의 양만 생각하곤 합니다.”라고  말한다.  “기후변화는 수질과도 밀접한 연관이 있으며, 현재 거기에 있는 물만으로는 충분하지 않고 지속가능해야 한다.”

화학비료의 과도한 질소는 바다에서 부영양화를 일으켜 해로운 해조류가 번성하게 하거나 생물이 생존할 수 없는 상태로 산소의 양을 감소시키는 저산소증을 유발할 수 있다. 

이 연구의 저자들은 미국 대륙 2100곳 이상의 소유역과 분수계에서 가까운 미래와 먼 미래에 일어날 3가지 배출 시나리오 -높아짐, 변동없음, 낮아짐- 를 조사했다.

옥수수밭에 화학비료를 살포하고 있는 트랙터. 질소에 기반한 화학비료는 농지에서 유실되어 수계로 흘러 들어간다. 새로운 연구에 의하면, 미국에서는 이러한 현상이 기후변화와 맞물려 녹조를 증가시키는 결과를 낳고 있다. 

그들의 결론은, 미래의 온실가스 배출 추세가 과거와 같은 증가세라고 가정할 때 높아지는 배출 시나리오에서 강수량만 증가해도 특히 미시시피 주 아차팔라야강 상류와 북동부와 5대호 연안의 분수계에서는질소의 양이 “대단히 많이 증가”할 것이란 사실을 밝혔다. 

산업화 이전 시기로부터 지구 표면의 온도가 2도씨 상승한 변동없는 배출 모델에서 북동부는 질소의 부하가 여전히 증가할 가능성이 높았다. 

연구에서는 이 지역에서 이미 질소가 집적되는 일이 발생하고 있으며, 질소로 오염된 연안 지역으로 흘러가는 북동부와 다른 곳의 분수계가 이미 수질에 영향을 주고 있기 때문이라고 한다. 

예를 들어, 체서피크만Chesapeake Bay은  1950년 이후 저산소증의 결과인 “죽음의 구역”이 주기적으로 발생하고 있다.  올해 여름 초에 국립해양대기국은 유실되는 양분을 저감하려는 노력에도 불구하고 죽음의 구역이 평균 이상으로 발생할 것이라 예측했다.

루이지애나 주립대학에 의하면, 미국에서 가장 악명 높은 죽음의 구역인 미시시피강 하구의 멕시코만에서는 버몬트 주 크기만 한 죽음의구역이 발생할 것으로 예측되었다. 

연구진은 질소 부하에 기후변화의 지구적 영향을 구체적으로 연관시키지 않는 세계의 다른 지역에도 이 모델을 적용시켜 살펴보았다. 그들은 동아시아와 남아시아, 동남아시아의 대규모 지역에서 미국과 유사한 수준으로 질소가 증가할 수 있다는 사실을 밝혔다.  

저자들은 이들 지역에는 세계 인구의 절반 이상이 살고 있고 표층수에 크게 의존하기 때문에 녹색혁명이 갈색으로 뒤바뀔 가능성이 뚜렷하다고 지적한다. 

농민과 농업 당국은 기후변화와 강수량이 증가할 가능성을 고려하여 양분 오염의 영향을 완화시키는 방향으로 전략을 수립해야 한다. Michalak 씨는 그렇지 않으면 “그들은 실패할 것입니다.”라고 한다. 

출처 https://www.nytimes.com/2017/07/27/climate/nitrogen-fertilizers-climate-change-pollution-waterways-global-warming.html

2011년 인간의 먹을거리는 조용히 중요한 지점에 도달했다. 현대사에서 최초로 세계의 양식 어류 생산이 소고기 생산을 앞질렀다. 2012년 양식업의 생산이 6600만 톤에 이르는 데 비교하여 소고기 생산은 6300만 톤으로 그 격차가 더욱 벌어졌다. 그리고 2013년은 사람들이 야생에서 잡는 어류보다 양식업의 어류를 더 많이 먹는 첫 해가 될 것이다. 단순한 그래프를 넘어, 이러한 경향은 식량 생산의 역사적 변화에 최신 단계를 보여준다. 그 핵심적 변화는 자연의 한계에 대한 이야기이다. 

동물성 단백질에 대한 세계적 수요는 20세기 후반 5배 이상 상승했고, 인간은 세계의 방목지와 바다의 생산성 억제에 압박을 받기 시작했다. 연간 소고기 생산은 1950년 1900만 톤에서 1980년대 말 5000만 톤 이상으로 급증했다. 같은 기간, 야생 어류의 어업(http://bit.ly/17LqdrQ)은 1700만 톤에서 9000만 톤 가까이 늘어났다. 그러나 1980년대 말부터 소고기 생산의 성장은 느려졌고, 야생 어류 어업은 일정한 수준을 유지했다. 아래의 자료를 참조.

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요점은 자연계에서 더 많은 식량을 얻는 일은 불가능할 것이라는 점이다. 세계 초지의 대부분은 한계에 이르렀고, 세계 어업의 대부분은 이미 한계를 넘어섰다. 과잉 방목지는 토양을 보호하는 식생이 파괴되며 토양 악화로 이어지고 있으며, 심할 경우 황진과 모래폭풍이 일어날 수 있다(http://bit.ly/UbkUcP). 어류의 남획은 쉽게 눈에 띄지는 않지만, 시간이 지남에 따라 과거와 같은 양의 물고기를 잡으려면 더 많은 노력을 들여야만 하게 되었다. 어선은 더 많은 연료를 사용하고 더 먼 바다로 나가며, 더 깊은 물이 그물을 드리운다. 어부들은 더 작은 물고기를 끌어올리며, 일부 사람들이 좋아하는 어군은 붕괴되었다. 

역사적으로 동물성 단백질을 먹는 사람들의 취향은 주로 그들이 사는 지역에 따라 형성되었다. 미국, 브라질, 아르헨티나, 호주와 같이 광대한 초지가 있는 지역의 사람들은 방목한 가축을 즐겨 먹었다. 일본 같은 해변이나 섬 지역에서는 야생 어류가 주요 단백질 공급원이었다. 오늘날, 방목지와 바다에서 생산을 확대하기 위한 공간이 부족해짐과 함께 점점 성장하는 인구를 위해 더 많은 소고기와 어류를 생산한다는 것은 가축을 살찌우는 사육장과 물고기를 사육하는 양식장에 의존하게 된다는 것을 뜻한다. 

주의깊게 관리한다면 개방된 물과 초지에서 자급할 수 있겠지만, 어류와 가축을 밀집사육하는 데에는 투입재가 필요하다. 곡물과 대두가 단백질 생산으로 들어간다. 가축은 450g의 소고기를 생산하기 위해 3kg 이상의 곡물을 소비한다. 이는 돼지의 2배에 해당하는 수치이고, 가금류의 3배에 이르는 양이다. 어류는 훨씬 효율적이어서, 보통 450g을 얻기 위해 900g 미만의 사료가 든다. 돼지와 가금류는 세계에서 가장 널리 먹는 동물성 단백질인데, 양식 어류의 생산이 가장 빠르게 증가하고 있다. 지난 5년 동안 연간 평균 성장률은 사료 이용의 상대적인 효율성을 반영하듯, 세계의 양식 어류 생산은 1년에 거의 6%씩 늘어나 가금류의 4%, 돼지의 1.7%를 넘어선다. 이제는 약간의 성장률만 보이는 소고기 생산을 앞질렀다. 

곡물과 대두의 가격이 최근 몇 년 동안 사상 최고의 수준으로 오르면서(http://bit.ly/W8RNFd) 곡물을 먹이는 가축의 생산비도 급증했다. 비싸진 가격은 가장 덜 효율적인 가축에서 소비자들을 슬쩍 밀어냈다. 이는 소고기 대신 더 많은 양식 어류를 먹게 되었다는 것을 뜻한다. 세계에서 소고기를 가장 많이 먹는 미국에서 1인당 평균 소고기 소비율이 2004년부터 떨어지기 시작하여(http://bit.ly/znskSN), 닭이 5% 감소한 반면 소고기는 13%까지 감소했다. 미국의 어류 소비도 떨어졌지만, 겨우 2% 수준이다. 

경제적 측면 이외에도 건강과 환경에 대한 관심도 선진국의 많은 사람들이 소고기 섭취를 줄이도록 만들고 있다. 한편 어류는 건강한 대안으로 떠오르고 있다(환경오염으로 축적된 수은이 가장 많이 저장되지만). 붉은 육류를 많이 섭취하는 식단은 여러 질병 가운데 심장병과 대장암의 위험을 높이는 것과 연관된다. 소고기 생산은 커다란 탄소발자국을 남기고 특히 브라질의 아마존 같은 열대우림을 파괴하는 주범으로 악명을 떨치고 있다. 그리고 질소비료를 남용하며 사료가 되는 옥수수를 재배하여, 그 성분이 하천과 호수 등으로 유실되어 때때로 해안 지역에 아무 생물도 살지 못하는 "죽음의 구역"(http://bit.ly/13G6dmj)을 만드는 것으로 알려져 있다.

최근 자연계의 한계가 세계적 규모로 부상한 반면, 양식업의 방법은 천년을 거슬러 올라간다. 세계의 양식한 어류 가운데 62%를 먹는 중국은 서로 다른 먹이 -식물성플랑크톤, 동물성플랑크톤, 풀 또는 폐기물- 를 먹는 여러 유형의 잉어를 작은 생태계 안에서 함께 오랫동안 사육해왔다. 오늘날에도 잉어와 근연종이 여전히 중국의 양식업에서 주류를 이루고, 국가의 생산 가운데 약 절반을 차지한다. 조개와 굴 같은 여과섭식 연체동물이 1/3 가까이 차지한다. 잉어와 메기, 기타 종들이 또한 중국의 논에서 자라면서 그들의 똥이 논을 비옥하게 한다. 이러한 방법은 인도네시아, 태국, 이집트에서도 활용된다. (기타 주요 양식업 생산자는 인도, 베트남, 방글라데시가 포함된다.)

안타깝게도 모든 양식업이 이와 같지는 않다. 연어와 새우처럼 빠르게 인기를 얻고 있는 양식 어류의 일부는 야생의 사료가 되는 물고기에서 생산된 어분이나 어유를 먹는 육식종이다. 그러나 보통 세계 해양의 어획량 가운데 1/3을 차지하는 사료용 물고기(멸치, 정어리, 청어) 재고의 대부분은 남획되는 위험에 처해 있다(http://bit.ly/11famK9). 양식업자들은 사료에서 어분과 어유의 양을 줄이기 위해 노력하고 있지만, 신속히 시장 규모에 대응할 수 있기 때문에 끝없는 세계의 수요를 충족시키고자 사료로 키우는 양식 어류의 몫을 증가시키고 있다. 세계 최고의 연어 생산자인 노르웨이는 현재 다른 어떤 나라보다 많은 어유를 수입하고 있다. 세계 최고의 새우 생산자인 중국은 해마다 어분의 약 30%를 거래한다. 

축산업자들이 생물다양성이 풍부한 열대우림을 파괴하는 것과 함께, 양식장은 중요한 물고기의 서식지를 제공하고 폭풍우로부터 해변을 보호하는 망그로부 숲을 파괴했다. 세계적으로 양식업, 주로 새우 양식은 망그로브숲의 파괴에 절반 이상의 책임이 있다고 여겨진다. 필리핀에서 전체 망그로부숲의 약 2/3 —10만 헥타르 이상— 가 지난 40년 동안 새우 양식엄으로 파괴되었다. 

양식업이든 축산업이든 모든 종류의 집약적 밀집사육방식의 또 다른 문제점은 환경오염이다. 가축이 있는 소규모 농장에서 동물의 분뇨는 거름으로 작물에 활용할 수 있다. 그러나 대규모 농장에서는 분뇨가 폐기물로 처리된다. 엄청난 양의 분뇨와 함께 대규모 사육에서 쉽게 번질 수 있는 원치 않는 질병과 감염을 처리하기 위해 사용된 항생제와 기생충약 등이 결국 주변 생태계에 영향을 미칠 수 있다. 가축 사육에서 항생제의 남용은 항생제 내성 박테리아를 만들어 인간과 동물의 건강을 위협하고 있다. 예를 들어 미국에서는 항생제 사용의 80%가 농업에서 이루어진다. 이건 아픈 동물을 치료하는 것이 아니라 살을 빨리 찌우기 위해 사용되곤 한다. 

따라서 오랫동안 식량은 제공한 자연계의 한계와 충돌하는 우리를 위한 해결책은 스스로 만드는 수밖에 없다. 1인당 기준으로, 소고기 소비 —세계적으로 현재 1년에 평균 8.9kg 미만— 는 1970년대에 먹던 10.8kg으로 되돌아가지 않을 것 같다. 그러나 세계의 연간 1인당 어류 소비량인 19kg —1970년대 11.3kg— 은 계속 상승할 것이다. 바다보다 양식을 통해 어류를 공급해야 하기에 지속가능한 양식업을 만드는 일이 시급하다. 물고기 사료의 측면에서, 어분 생산자들은 그들의 제품에 더 많은 해산물을 혼합하고 있다. 오늘날 어분의 약 1/3이 물고기를 손질하고 버리는 부분이나 기타 부산물로 구성된다. 그리고 일부 양식업자들은 특별히 식욕을 돋구지는 못하지만 가축과 가금류의 가공과정에서 발생하는 폐기물과 식물성 사료로 어분과 어유를 대체하여 자연산에 대한 압력을 줄이고 있다. 그러나 지속가능성의 관점에서는 곡물과 유지종자, 기타 동물의 단백질에 기반한 사료 없이 어류를 양식하여 균형을 맞추기에 바람직한 일이다. 

1년에 약 8000만 명씩 늘어나고 있는 70억의 세계 인구는 자연의 한계를 벗어날 수 없다. 지구의 자연 안에서 살아가기 위하여 생태계와 관련하여 육류와 어류의 생산방법을 재고해야 한다. 인구 성장을 늦추고, 이미 먹이사슬의 최상에 살고 있는 사람들은 고기와 우유, 달걀, 어류를 덜 먹음으로써 수요를 줄여 나아가는 것이 가장 중요하다. 

http://www.earth-policy.org/plan_b_updates/2013/update114

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

농무부 장관 Vilsack 씨는 몇몇 최근 발표에서 기후변화가 작물 재배를 어렵게 할 것이란 인식을 확대시켜야 한다고 촉구했다. 옮은 방향으로 나아가는 것이지만, 필요한 변화를 일으키기 위해서는 돈과 인력에 중요한 전환이 있어야 한다. 

Vilsack 씨는 작물 사이에 덮개작물을 심는 등과 같은 사이짓기를 하고, 작부체계에 가축을 통합시키는 것을 지원하여  다양한 작부체계를 개발함으로써 농업을 더 탄력적으로 만들어야 한다고 경고했다. 그는 “다양한 작부체계와 이후 기후 위기를 관리하고 농업을 변화시킬 또 다른 방법들을 통해 얻을 보존 혜택에 관하여 우리의 소통을 개선하기 위해 더 나은 일을 할 수 있기를 바란다”고 말했다.

지난 여름의 끔찍한 가뭄이 기후의 영향을 훨씬 더 명백하게 만들었다. 그럼에도 불구하고 현재의 예산 부담에서는 필요한 변화 -미국 농무부가 앞으로 대규모 단작에서 벗어나겠다고 하는 약속- 를 만들기가 매우 어려울 것이다. 그러나 그러한 노력의 최종 결과는 환경과 농촌 공동체, 장기적 생산성, 자원의 보존을 향상시킬 것이다. 

역설적이게도 높은 옥수수 가격이 대규모 단작(한 농지에서 해마다 옥수수나 콩을 심는 방식)을 증가시켰다. 이는 Vilsack 씨가 바라는 다양한 작부체계와 정확히 반대되는 것이다. 

한편, 미국 농무부의 연구예산 가운데 비중이 매우 적은 더욱 다양하고 탄력적인 농생태적 작부체계를 지원하는 프로그램은 예산이 삭감될 위기에 처해 있다. 여기에는 유기농업 연구와 지도 계획(OREI)과 지속가능한 농업의 연구와 교육 프로그램(SARE)이 포함되어 있다..

장관이 지지하는 복합적 작부체계는 이미 수확량을 더 높인다고 알려져 있다. 그러나 세 가지 작물이나 그 이상의 작물을 더 길게 돌려짓기하는 것이 더 큰 이득을 가져오기에, 두 작물 체계 -중서부의 옥수수-콩과 같은- 에 대한 그의 지지는 여전히 지속가능하지 않은 체계에 너무 결속되어 있는 것이다. 

생산성 이상의 것

이미 알려졌듯이, 기후변화에 대한 적응만이 아니라 왜 우리의 농업을 고쳐야 하는지에 대한 많은 이유가 있다. 또 여기에는 Vilsack 씨가 강조하는 생산성 문제보다 더 많은 것이 포함되어 있다. 예를 들어 세계의 바다에 생기는 약 400개의 죽음의 구역은 주로 비효율적인 농법에서 발생하는 질소에 의한 것으로, 중요한 해산물 생산 지역을 손상시키고 있다. 

천연가스로 만드는 대부분의 인공 화학비료로 인해 과잉된 질소는 이산화탄소보다 300배나 지구온난화를 일으킨다는 아산화질소의 주범이다. 

미시시피강 유역에서 광범위한 측정과 모델링에 기반하여 수행한 코넬 대학 Blesh 씨와 Drinkwater 씨의 최근 중요한 논문 은 더욱 다양한 농업이 관행농의 옥수수나 콩 농업보다 질소를 덜 남용한다는 것을 밝혔다. 이러한 다양한 농업은 유기적으로 질소를 생산하는 콩과식물과 덮개작물, 그리고 작물을 살찌우기 위해 분뇨를 활용하여 영양분을 순환시키는 작물과 가축의 통합 등을 포함한 돌려짓기를 활용한다.

다양한 농업은 여러 이유로 수확량이 더 낮다. 대규모 단작 체계에서 최근에 전환했다든지(악화된 토양이 회복하는 데 시간이 걸리기에), 작물이 유기적 퇴비보다 인공 화학비료에 반응하도록 육종되었다든지, 다양한 작부체계에 최적화된 영양 대응에 대한 연구가 부족하다든지 하는 것 때문이다. 이는 이러한 부정적 측면에 대한 연구를 통해 크게 개선될 가능성이 높다는 것을 뜻한다. 

또한 우리는 다양한 농업이 관행농의 대규모 단작에 기반하는 농업만큼 생산적이고 수익성이 있다는 것을 밝힌 아이오와 주립대학의 훌륭한 장기, 농장 규모 연구가 있다. 그리고 다양한 농업은 단순한 농업보다 더 적은 양의 농약과 화학비료를 필요로 한다. 좀 더 많은 양의 노동력이 필요하지만, 농민은 농약과 화학비료 같은 값비싼 투입재에 대한 지불을 줄임으로써 재배면적당 더 많은 수익을 유지할 수 있다. 그리고 조작되지 않은 훨씬 값싼 작물 품종의 씨앗으로 이렇게 다양한 체게에서는 조작된 씨앗을 키우는 것만큼 생산적일 수 있다.

큰 상승효과 덕분에 농촌 공동체에 더 나은 것이다(더 많은 돈을 지역에서 순환시킴). 또한 농약에 덜 노출되기에 농민과 농업노동자만이 아니라 그걸 먹는 소비자에게도 더 낫다.

Vilsack 장관도 기후변화와 함께 작물 해충이 증가할 가능성을 지적했다. 다양한 체계는 적은 농약 요구량으로 실증되듯이 해층 피해에 훨씬 탄력적이다. 

이처럼 제안된 변화는 농업 투입재 시장을 장악하고 있는 대기업에게는 좋지 않을 것이다. 기후변화와 화석연료에 기반한 산업과 마찬가지로, 몬산토와 바이엘은 그들의 시장을 유지하고자 맞서 싸울 것이다. 그들은  Blesh와 Drinkwater 씨가 지적하듯이, 충분하지는 않으나 제한된 방식에서는 도움이 될 수 있는 제초제에 의존하는 무경운이나 정밀농업 같은 투입재에 기반하는 농법을 밀어붙일 것이다. 그리고 그들은 계속하여 농약 사용량을 증가시킬 유전자변형 제초제 저항성 작물을 밀어불일 것이다.

이러한 기업들이 정부의 무상불하지에 연구시설을 세우는 데 엄청난 투자를 할 것이고, 의심의 여지없이 최대한 돈을 쏟아부을 것이다. 예전에 썼듯이, 농업 과학기술에 대한 대통령 위원회(PCAST)의 보고서는 농업 연구 방향에 대한 잠재적 악영향은 전혀 우려하지 않으며 이러한 "민관 협력"을 찬양하고 있다. 그 보고서에 대형 기업들이 개입되어 있다는 것은 놀라운 일이 아니다. 

그래서 농무부 장관이 추구하는 바를 확실하게 하도록 노력을 기울일 것이고, 그래야 점점 환경과 식량생산에 위협이 될 지속가능하지 않은 농업을 계속하려는 피할 수 없는 압력에 버틸 수 있다. 과학자들이 우리가 가진 진정한 대안을 대중과 정책결정자들이 이해하도록 돕는 데에 특히 중요한 역할을 수행할 수 있다. 

저자: Doug Gurian-Sherman(생명공학과 지속가능한 농업에 대한 전문가. 식물병리학 박사). Doug' 블로그

http://goo.gl/mVOax

By monoculture, I don’t just mean the production of one crop over vast quantities of land, with all the resultant havoc that such practice plays on the soil, water, native flora and fauna, and, to be perfectly clear, on the climate system, but I also mean the monomania that is incarnate in Big Ag.

Monomania is a serious disorder, characterized by, according to my dictionary, “excessive concentration on a single object or idea.” In the case of much of American farming, that single object is the production of as much corn as possible at the greatest possible return on investment. The monomania of corn production utterly disregards economic, environmental and social concerns.

The word itself is, to be sure, old-fashioned, but it is nevertheless manifest in how modern society goes about the business of growing our food, feed and, most wastefully of all, our fuel.

Does industrial agriculture stress our precious freshwater supplies?  You bet it does. You think the Aral Sea disaster can’t happen where you live? A new paper published in Nature reports that “…humans are overexploiting groundwater in many large aquifers that are critical to agriculture, especially in Asia and North America”.

Does the massive over-application of nitrogen fertilizer and subsequent runoff causemarine dead zones all over the world? Right again. Here’s an irony while we’re on the subject:  The drought this year in the American corn belt has minimized the amount of fertilizer runoff such that the dead zone in the Gulf of Mexico is the smallest it’s been in years.

Does the use of fertilizer exacerbate climate change? You got it. Do chemical fertilizers and manure threaten drinking water? Yes. By the way, for a really superb experience of documentary filmmaking that will open your eyes to the realities of industrial agriculture and the many, diverse and proven ways to farm sustainably — and more productively — see Dirt! The Movie .

So, to the heat and the drought. As you know well by now, July was the hottest month on record for the lower 48 US states.

“The average temperature for the contiguous US during July was 77.6°F [25°C], 3.3°F above the 20th century average, marking the warmest July and all-time warmest month on record for the nation in a period of record that dates back to 1895,” the US National Climatic Data Center reported.

Think this is all an aberration? Think again. The United States Department of Agriculture, will tell you, point blank, that climate change is here and it has consequences for agriculture, including that “increasing temperatures will increase the risk of crop failures, particularly if precipitation decreases or becomes more variable.”

There have been two eminently sane op-eds in the NY Times recently about corn, heat and the drought. The first, “Corn for Food, Not Fuel”, reminds us of the sobering fact that 40 percent of the US corn crop is simply feedstock for ethanol. The use of ethanol, maddeningly, is mandated by law.  It’s supposed to help reduce American dependence on foreign oil. But it exacerbates air pollution, reduces engine efficiency and is a net contributor to climate change, wrecks engines, crowds out farming of other food crops, and distorts prices for grains.

As the always excellent CSM reports here, the alarm bells are ringing all over the world now on food prices. We’ve seen this movie before. Over four years ago, we were warned about how biofuel production was driving up food prices.

Paul Krugman, among others, including ten of the country’s top environmental scientists, said then that our ethanol policies were folly. Krugman, eloquent and pithy,said in his column “…land used to grow biofuel feedstock is land not available to grow food, so subsidies to biofuels are a major factor in the food crisis. You might put it this way: people are starving in Africa so that American politicians can court votes in farm states.”

Some politicians — not from corn-producing states (surprise, surprise) — have called on EPA to waive the requirement for ethanol.  This would allow us to devote more of the corn that’s left from this year’s devastated crop to be used for food, alleviating the concerns over prices.

Beyond this simple, reasonable and rational measure, we can and should be doing more to reduce our dependence on the corn monoculture.  The other clear-headed NY Times op-ed, “ The Silver Lining in the Drought“, calls for us to change course in a number of other ways:  reduce farm subsidies (first and most importantly), recreate the diversity of American farming, and move to a “a rebalancing of the food system from a few megaproducers and lots of importers to a more decentralized mix”.

I would add that we need to reduce our use of corn for livestock — indeed radicallyreduce our consumption of meat — and stop sweetening virtually every processed food with high fructose corn syrup. We have an obesity epidemic in this country. We need to rethink what we eat altogether.

For much more on food and agriculture and how to do things sustainably and with human nutrition foremost in our thinking (not profits for Big Ag),  see the work of the Institute on the Environment at the University of Minnesota on this that I profiled here last year.

I tell people I’ve been a vegetarian for 41 of my 60 years and I’m going pretty darn strong. It’s not hard to do. It’s pretty easy. Get informed, in any event, about food and agriculture. It’s not only about your health but it’s about the future of the planet and our companions on Spaceship Earth. As Captain Picard would say:  “Make it so.”

The dead zones in the Gulf of Mexico, outlined in red, were far smaller than last summer’s when measured at the end of July.

In yet another display of the inexorable interdependence of Earth’s ecosystems, a bad summer for Midwestern farmland has turned out to be a good one for life in the Gulf of Mexico.

Researchers from the Louisiana Universities Marine Consortium have found that this summer’s hypoxic zone in the Gulf of Mexico – the oxygen-devoid area of water colloquially known as the dead zone – covers one of the smallest areas recorded since scientists began measuring the hypoxic zone in 1985.

According to researchers who study hypoxia in the gulf, extra-dry weather in the corn belt is responsible for the small size of the hypoxic zone, which measures a little under 3,000 square miles – roughly two times the size of Long Island.

“Because of the massive drought in the Midwest, there’s a whole lot less fertilizer being flushed into the rivers and whole lot less water being flushed into the gulf,” said Don Scavia, an aquatic ecologist with the University of Michigan.

Dr. Scavia has been using data about nitrate levels in the Mississippi to predict the size of the gulf’s hypoxic zone for 11 years, and his prediction for this year (3,100 square miles) was more or less right on the mark.

High levels of nitrates entering the gulf, mainly via the Mississippi and Atchafalaya Rivers, begin a series of biological processes that eventually lead to the creation of the Gulf of Mexico’s hypoxic zone. The nitrates find their way into the rivers after leaching off farmland, where farmers apply lots of nitrogen-rich fertilizer.

When the nitrates collect in the gulf, they act as a nutrient surplus, allowing the algae living in the seawater to bloom prolifically in warm spring weather. Soon huge amounts of the short-lived algae die and sink to the bottom of the gulf, where their decomposition uses up all the oxygen in the water. Since nearly everything in the ocean needs oxygen to survive, creatures living in these oxygen-free areas must either move or die.

The zone is reset, in a way, each winter, when seawater at the surface of the gulf gets cold and sinks, bringing oxygen-rich water back to the hypoxic bottom. But the following summer, the zone reforms. Its size varies from year to year, depending on how much nitrate-rich water is being funneled toward the sea from the Mississippi watershed, Dr. Scavia said. For example, because of last year’s Mississippi flooding, last summer’s hypoxic zone was one of the larger sizes recorded – more than two times this summer’s.

Dr. Scavia said the small size of this year’s hypoxic zone was especially interesting because a reduction in the amount of nitrates entering the gulf has an immediate effect. “If we could find some way to stop all that nitrate from going down the river, the problem would be solved in a year or two,” he said.

As people cannot control the amount of rain soaking the Midwest each year (and farmers and others are desperate for more of it), the best suggestions researchers and policymakers have for reducing the nitrate levels in the gulf are built around reducing the amount of nitrates entering gulf-bound rivers at the source.

Building wetlands around the rivers would encourage the natural denitrification that occurs in such ecosystems, and buffering rivers with grasses to absorb the nitrates would help a lot as well, Dr. Scavia said.

Last year, many Canadians had their summer holiday at the lake interrupted by the appearance of toxic dead zones caused by hazardous algae blooms. In Western Canada, Lake Winnipeg experienced record algae pollution which has doubled in the last decade. Across Quebec, at least 160 lakes were officially contaminated last year, with many declared to be unsafe for humans.

zoom

A tractor working in soya fields.

As temperatures soar again this summer, the problem will certainly recur. A new international report by Greenpeace, entitled Dead Zones: How Agricultural Fertilizers are Killing our Rivers, Lakes and Oceans warns that the problem is global, and that industrial agriculture is largely to blame.

Download the report

The problem: fertilizers used by oil-based industrial agriculture

The report finds that fertilizer run-off from industrial agriculture is choking the planet's oceans, rivers and lakes. Too much artificial fertilizer and inappropriate storage of animal manure sends 27 million tonnes of nitrogen pollution into our waterways every year. This pollution feeds explosive growth of algae blooms that starve waters of essential oxygen, and foster conditions for harmful bacteria. These algae blooms result in dead zones that have become a recurrent feature in every ocean and on every continent.

As global warming heats our oceans and inland waters, these problems will only worsen. Unless measures are put in place to control fertilizer usage, losses to biodiversity will continue to mount, coastal and inland fisheries will suffer and summer beaches could become toxic no-go zones devoid of life.

Case study - Gulf of California

Excessive fertilizer use and algae blooms in the Gulf of California »

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So far, Canadian and provincial governments have fiddled with the problem by regulating dish soap, but that is only 1 per cent of the problem. It is the big polluters from industrial agriculture, livestock production, and fossil fuel burning that need attention. According to the report, the most rapidly increasing source of nitrogen in Canada is from agriculture. Since records began in 1950, nitrogen fertilizer production in Canada has increased about 75-fold. In Canada, the agricultural sector is responsible for about 82 per cent of the phosphorus and 49 per cent of the direct nitrogen pollution, mostly through run-off from fertilized soils and livestock farming.

Case study - Gulf of Mexico

Fertilized to Death

The Dead Zone in the Gulf of Mexico »

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Moreover, a June 2008 report by the OECD, finds that Canada is going in the wrong direction. Out of 28 member countries, Canada has the highest rate of increase in fertilizer usage in recent years.

The Solutions: Ecologically Sustainable Agriculture

Greenpeace is not alone in criticizing the environmental impact agriculture. The Greenpeace report echoes concerns raised by the recent United Nations and World Bank led assessment of global agriculture. The International Assessment of Agricultural Science and Technology for Development (IAASTD) argued that a key challenge in making agriculture ecologically sustainable will be "reducing pollution of land, air and waterways; maintaining soil health, in particular dealing with fertilizer run-off and animal waste from very large scale operations." The IAASTD was a five year study involving over 400 leading experts and scientists from 60 countries around the world, and modeled on the Intergovernmental Panel on Climate Change to provide a baseline assessment for a sustainable future for agriculture. Canada continues to stand on the sidelines by refusing to adopt the report's summary and recommendations.

The Greenpeace Dead Zones report suggests a way forward by promoting a sustainable agricultural revolution. It offers concrete suggestions which, if implemented, could end the problem of algae blooms in Canadian waters. Recommendations of the report include: eliminating fertilizer run-off by reducing fertilizer usage to a minimum and making use of year round cover crops; restoring natural vegetation along waterways to enhance nutrient retention; and providing better financing of research to understand the impacts of nutrients on the proliferation of dead zones.

Take Action

It's time to protect Canadian lakes, rivers and oceans from hazardous algae blooms.

Tell Prime Minister Stephen Harper to get Canada out of the dead zone and turn Canada towards more ecologically sustainable agricultural policies and practices by reducing the excessive use of agricultural fertilizer and adopting the recommendations of the UN/World Bank report on agriculture (IAASTD report).

Send Stephen Harper a clear message

Related Greenpeace documents and reports

You can read some Greenpeace documents and reports on the environmental impacts of agriculture and potential solutions.

Agriculture's climate change role demands urgent action 

08 January 2008

Genetically Engineered Rice: Not Sustainable Agriculture 

01 October 2004

The future of farming: Industrial Agriculture and the Growth of GM is adding to the problem of world hunger 

01 September 2003

The real green revolution

 01 February 2002

Recipes against hunger - success stories for the future of agriculture 

01 September 2001

Image: NASA Science Earth

HERMANN, Mo. – The Missouri River stretches more than a quarter-mile from shore to shore here, its muddy water the color of coffee with a shot of cream.

The river carved this valley hundreds of thousands of years ago, and in the 1830s, it deposited the German settlers who founded this city. Today, visitors who sip local wine in hillside gazebos can gaze down at the water and imagine being on the Rhine.

For two centuries, Hermann has been known for the Missouri River – and now the river is making Hermann known for an unexpected reason: It is a hot spot for nitrate.

Washing off farms and yards, nitrate is largely responsible for the Gulf of Mexico’s infamous “dead zone.” Nitrate and other nutrients from the vast Mississippi River basin funnel into the Gulf, sucking oxygen out of the water and killing almost everything in their path.

The pollution is one of America’s most widespread, costly and challenging environmental problems, according to the U.S. Environmental Protection Agency.  Sewage treatment plants along the rivers already have spent billions of dollars, and some farmers now use computers to apply fertilizer with pinpoint precision.

But after three decades of extensive efforts to clean it up, nitrate along the rivers is getting worse. In Hermann, the levels in the Missouri River have increased 75 percent since 1980, according to U.S. Geological Survey research published last year.

The pollutant continues to pour into the rivers, and ultimately the Gulf, at a growing pace. And no one – at least yet – has figured out exactly why.

1,247 miles downstream
Hermann is an ideal place to start unraveling the mystery. There are no big factories here, no major sewage treatment plants, and not even much of the intensive row-crop agriculture sometimes blamed for heavy runoff. Rather, this small city looks like something out of a German fairy tale. Churches, shops and red-brick houses line tidy streets. Vineyards dot the rolling hills. Tourists arrive via Amtrak train to hear oom-pah bands at Oktoberfest and dine on bratwurst with sauerkraut.

How could Hermann be responsible for increasing the pollution that creates a dead zone 1,247 miles downstream?

The answer is Hermann is merely a microcosm of an immense problem involving 31 states and more than 76 million people.

Hermann sits roughly in the center of the vast Mississippi River basin, which drains 1.24 million square miles stretching from the Rockies to the Appalachians.

The Missouri River, as it rushes past Hermann’s churches and shops, carries the residue of life upstream. Rain washes excess nitrogen and phosphorus, along with other pollutants, from farmers’ fields, cities, factories, cars and suburban lawns into ditches, streams and tributaries, and finally to the river itself. The “Big Muddy” joins the mighty Mississippi just north of St. Louis, then makes a sharp right turn and rushes past the soaring St. Louis Arch on its way to the sea off Louisiana.

When the nutrient-rich water empties into the Gulf far downstream, it triggers a biological phenomenon with deadly results. The nutrients serve as an all-you-can-eat buffet for hungry algae. The phytoplankton population booms and then dies, sinking to the bottom, where bacteria decompose the organisms and use up precious oxygen in the process. The resulting low-oxygen environment – also called hypoxia – is so toxic that all animals must flee or die. 

Hypoxia drives away shrimp, crabs and fish and kills creatures such as worms at the bottom of food chains.

“There is die-off, a loss of ecosystem diversity,” said Nancy Rabalais, a marine ecologist and director of the Louisiana Universities Marine Consortium in Chauvin, La. “If you have continuous year-after-year hypoxia, some animals won’t be able to recruit back into the area.”

Rabalais has been mapping hypoxia for almost 30 years. Her research helped spawn a state/federal task force, which set a goal of cutting the Gulf’s dead zone almost in half, to about 1,930 square miles, by 2015. 

Yet the dead zone keeps growing fatter, like an obese patient unable to shed weight. Last year it was 6,800 square miles – more than triple the goal.

“We’re a long way from the target now – a very long way,” she said. “When that target was set, it didn’t seem impossible, but it’s just getting harder and harder.”

In addition to the 75 percent increase at Hermann, nitrate levels have increased 76 percent since 1980 along the upper Mississippi River at Clinton, Iowa, according to the USGS research. In all, nitrate runoff in the entire basin increased 9 percent over the past 30 years, and much of that increase came from the watershed upstream of Hermann and Clinton.

“This the first time anyone has been able to show the actual concentrations have either not changed or actually increased when we’re supposed to be reducing the loads,” said Don Scavia, a professor of environmental sustainability at the University of Michigan in Ann Arbor who studies the dead zone.

 “Whatever conservation practices have been put in place are not enough,” he said.

The corn theory
One theory is that more fertilizer is washing into the watershed because corn acreage has skyrocketed. But urban runoff, livestock and other sources could play a role, too.

“These are really large watersheds with a lot of things happening – changes in crop patterns, livestock use, human population,” said Lori Sprague, a USGS hydrologist based in Denver who was lead author of the nitrate study. “All of those things changewater quality.”

Farm fertilizer and livestock manure are the two biggest sources of total nitrogen in the Missouri River watershed, together responsible for 70 percent, according to 2011 USGS data.  A 2008 study of the entire Mississippi River watershed had similar findings, with agriculture contributing 70 percent of the nitrogen and phosphorous that ended up in the Gulf.  Scientists in 2009 also reported a direct correlation between intensive crop production, particularly corn, and nitrate-nitrogen levels in rivers.

Nationally, consumption of nitrogen fertilizer has tripled since the 1960s, surging to 12.3 million tons in 2010, according to USDA data.  The amount of nitrogen applied as farm fertilizer grew 18 percent between 1987 and 1997, according to a 2006 USGS study.

It sounds clear-cut. Many farmers, however, tell a different story.

In the Bootheel area of southern Missouri, farmer Mike Geske grows about 2,000 acres of corn, cotton, rice and soybeans near Matthews, Mo. The land lies flat as a plate, the northernmost reaches of the fertile Mississippi delta.

Geske, a third-generation farmer, said when he first started farming in the 1970s, he would lay a thick dose of fertilizer on his fields in the spring. “Anhydrous ammonia was so cheap, we put on 80 to100 pounds extra,” he said.

Today, he applies fertilizer three or four times throughout the year so plants can use it as they need it. He said he uses 20 to 25 percent less fertilizer these days, yet he gets 25 to 30 percent more bushels of corn per acre. He credits better seed technology and careful management of nutrients in the soil.

Farther upstream, Ron Hardecke raises crops, hogs and cattle on 2,000 acres in Owensville, Mo., about 35 miles south of Hermann. He said he carefully monitors his nitrogen use.

“Sometimes it’s portrayed we’re out here dumping fertilizer for fun,” he said. “But if you pay the bill, why, you don’t use more than you need.”

Nationwide, farmers are getting more grain out of their fertilizer, according to the National Corn Growers Association. Nitrogen use has decreased 38 percent in terms of pounds per bushel of corn, said Rod Snyder, director of public policy for the trade group.

Nevertheless, corn farmers are using as much fertilizer per acre as ever on their high-yielding crops, according to federal data. on average, farmers applied 58 pounds of nitrogen per acre to corn crops in 1964.  By 1985, that number had grown to 140 pounds per acre, where it remained in 2010.

In addition, more acreage is being planted as corn prices boom, according to U.S. Department of Agriculture data.  In 2012, farmers planted 96 million acres of corn – the highest level in nearly 70 years, and up nearly 22 percent from a decade earlier.

“The primary cause [of nitrate pollution] is row crop agriculture, and the primary culprit of that is corn. That’s being exacerbated by the fact that corn is expensive right now. People are taking areas out of conservation and putting them into corn production,” said Matt Rota, science and water policy director for the New Orleans-based Gulf Restoration Network.

Farmers use many methods to reduce runoff: planting cover crops, adjusting the amount of fertilizer and when it’s applied. Such conservation practices in the Upper Mississippi River basin reduce nitrogen loss by an average of 18 percent per acre, according to a USDA report. 

But the same report found that only 14 percent of cropland consistently had good nitrogen management.

“What we are showing is how bad the problem would be if there were no conservation,” said Lee Norfleet, a USDA soil scientist. “If there is an uptick, it would be a lot worse if a lot of (conservation) practices had not occurred.

In addition, Norfleet said, it takes time for farmers to adapt to the changing genetics of corn, which needs less nitrogen now. Farmers who don’t adjust could end up over-applying nitrogen at the rate of 23 pounds per acre.

Other sources of nitrate also may have increased.

The Missouri River basin, which includes the cities of Denver, Omaha and Kansas City, grew by more than 1.3 million people between 1990 and 2000, now reaching more than 11 million people.

In addition to crops, “there’s also animal feeding operations, sewage treatment plants. Petrochemical industries discharge into water. And then urban runoff,” Rota said.

Home use of fertilizer for yards and gardens nearly doubled between 1987 and 1997, although it was just 1 percent of the total nitrogen, according to the USGS nationwide study. Nitrogen from manure increased almost 5 percent and nitrogen from the atmosphere, largely from the burning of fossil fuels, increased 13 percent.

Reliable data on another urban source of nitrate, sewage treatment plants, are not available. And while septic systems are responsible for about 12 percent of the nitrate in the Missouri River watershed, there is no data on whether it has increased.

None of this information provides definitive answers about what is driving the increased contamination of the river. Nitrogen applied to the ground may never reach the Gulf, depending on weather patterns, vegetation, waterway conditions and many other factors.

“There isn’t clear evidence to support the hypothesis that it’s ag or urban or wastewater treatment plants,” Sprague said. “We don’t have a good understanding of how these things have changed over time.”

A foot soldier in the war
The Missouri River has been monitored at Hermann since 1844, which makes it a good place to observe changes in the river.

USGS water quality technician Kelly Brady is a foot soldier in the war against hypoxia. He takes water samples once a month that end up being used in the recent USGS study.

On a recent trip, the Missouri River looked deceptively smooth, but Brady knew it could quickly turn deadly. on average, 88,500 cubic feet of water – enough to fill an Olympic-size swimming pool – slip past here every single second. If water were oil, the volume of the entire BP oil spill could pass by in five minutes.

Brady launched the work boat, a 26-foot sealed-hull aluminum skiff that he jokes looks like a gunboat out of “Apocalypse Now.” “It’s supposed to be unsinkable and self-righting, but I don’t want to try that out,” he said. “I like swimming, but I don’t want to do it on the job.”

The crew used a laptop, radar and high-precision GPS to find sampling locations. A crane hanging over the front of the boat dipped a Teflon-lined sampler into the water and hauled up several liters of water. Brady and his team processed the samples in mobile labs in the back of their trucks. These were put on ice and shipped to Denver for analysis.

Brady’s data are essential for keeping tabs on water quality. Dale Blevins, a USGS scientist emeritus who is an expert on the Missouri River, has studied historical nitrogen concentrations in the river in the past century. "It’s a cycle; it goes up and down," he said. "We’re in upward trend in one of those cycles and we’re about to bust out the top of where we’ve ever been before." Why? He’s not sure.

The total nitrogen concentration in the Missouri is not much different now than in the early 1900s, Blevins said. But most of that used to be organic nitrogen, whereas now, it's mostly nitrate, a form that many algae and other organisms can take in directly.

"It has reached almost its maximum concentration by time it reaches St. Joe," Mo., he said. "If you look at the location where the nitrate’s coming from, those are pretty much agricultural areas."

There is another possible explanation for the increasing nitrate numbers, a third view that blames neither today’s farms nor urban areas. The pollution could come from historic nitrogen deposits – the legacy of years of earlier excess that is just now showing up.

The USGS study found that a lot of nitrate poured into the river even when the water flow was low. one might expect heavy rain to wash nutrients off the land, but where did nitrate come from under dry conditions?

Sprague concluded groundwater was the source. Rain falls on the surface, percolates through the soil and drains out from days to decades later.

Norfleet, the USDA soil scientist, said nitrogen could stay in an aquifer for years before finally spilling into streams. “It’s kind of like having clogged arteries,” he said. “It’s going to take a while to clean those out.”

If groundwater really is responsible, it could take years for conservation measures to make a significant difference in the Gulf.

“Even if we stopped applying nitrogen now, the groundwater’s going to have a lot of nitrogen in it for 5 to10 years, or in some places, 20 to 30 years,” said Andrew Hug, an analyst with the Environmental Working Group who focuses on agriculture’s environmental impact. “It’s going to take a long time to fix this problem.”

Iowa farmers and Louisiana fishers
Up at the top of the watershed, Bill Northey spends a lot of time thinking about the Gulf’s dead zone. As secretary of the Iowa Department of Agriculture and Land Stewardship, he looks for science-based ways to maintain farm productivity while also reducing runoff to the waters below.

Iowa has 31 million acres in farmland, with 23 million of that planted to corn and soybeans, Northey said. Nine million acres of land is drained by tiles, underground drains that efficiently remove water from fields.

These drains also mainline nitrogen directly to streams. Underground nitrogen is “the most critical conservation concern” in the Upper Mississippi River Basin, said a 2010 USDA study of conservation practices.

Artificial wetlands can help get the nitrogen out. With the help of a federal conservation program, Iowa has built 70 shallow wetlands to filter tile-line water. “We’re seeing a 40 to 70 percent reduction in the amount of nitrogen coming out,” Northey said. “It’s pretty dramatic.”

The artificial wetlands are expensive, and they don’t work on every property. “We’re building five to 10 a year,” said Northey, a member of the federal-state hypoxia task force. “It would take building hundreds of years to get all of that.”

Scavia, with the University of Michigan, said significant changes are needed to shrink the dead zone – and quickly. The dead zone appears to be reaching a “tipping point” where the system is becoming increasingly sensitive to nutrient inputs, he said, and climate change exacerbates the problem as it warms water and increases intense storms.

Scavia’s solution? Fix the federal “farm bill,” which determines agriculture policy and subsidies. “It’s that difficult, and that simple,” he said. “It’s how much we incentivize producers. I believe farmers understand and do want to protect the environment.”

Voluntary methods are all well and good, said Rota, of the Gulf Restoration Network, but he wants to see enforceable standards as well. His group and others recently filed a lawsuit asking the EPA to set national criteria for nitrogen and phosphorus runoff.  “We need that minimum bar to start making progress,” he said, “because so far, we’ve only seen the dead zone trending bigger.”

The EPA has so far refused to set national criteria, saying the best approach is to work with states to develop their own standards and cleanup plans.

For his part, Northey said the first step is education. Through the task force, he has taken Iowa farmers down to the Gulf and brought people from Mississippi back up to see what Iowa farmers are doing.

The rivers forever link farmers in the Midwest and fishers in the Gulf.

“Maybe it doesn’t seem like it when you’re working on your farm on a cold November morning, but we are tied to those folks,” Northey said. “We are tied, up and down the river, all together.”

This article originally ran at Environmental Health News, a news source published by Environmental Health Sciences, a nonprofit media company.