흙속에 양분을 재투입함

당신은 곡식이 자라는 지역에 살고 있는가? 그렇다면 사막과 기근 상태는 천리 타국 아니, 만리 타국의 일로 보일지 모른다. 그러나 그렇지 않다.

사실, 식량 부족은 지상 어디에서나 수‘센티미터’ 밖에 떨어져 있지 않다.

그것은 단지 흙의 깊이만큼 떨어져 있다. 지면으로부터 수‘센티미터’의 표토를 제거한다면 지상의 모든 생물은 결국 죽고 말 것이기 때문이다.

사실 토양의 침식으로 전세계에서 귀중한 표토가 많이 상실되고 있다. 예를 들면, ‘아프리카’의 여러 나라는 토양의 침식이 큰 문제임을 시인하고 있다. 「이디오피아 헤럴드」지는 이렇게 말하고 있다. “매일 막대한 양의 흙이 우리나라 고지대에서 이웃 나라로 씻겨내려가기 때문에 우리 국토가 점차 불모지화하고 있다. 토지가 비옥하지 않으므로 수확이 적다.”

그러나 흙의 효력은 또 다른 방법으로도 파괴될 수 있다. 즉, 양분을 뽑아내고 대신 넣어 주지 않으면 소출력이 크게 감소된다는 것이다. 어떻게 그러한 일이 발생할 수 있는가를 이해하기 위하여는 먼저 흙의 구성을 알아야 한다.

흙이란 무엇인가?

한가지 간단한 정의에 의하면, 흙이란 곡식이 자라는 곳이다. 전문가들은 모든 흙이 같지는 않으며, 각기 고유한 역사와 독특한 가치를 지니고 있음을 알고 있다.

보통, 지질학자들은, 바위가 수천년간에 걸쳐 부숴져서 흙이 되었으며 그 과정에서 흙속에 중요한 무기물이 조성되었다고 주장한다. 물론 어떠한 사람도 이러한 긴 과정을 목격한 사람은 없다. 바위가 물과 기후와 기타 영향을 받아 서서히 부숴진다고 한다. 분명히 그러한 일은 매우 단단한 바위에도 영향을 미친다. 그러나 흙이 만들어지는 데는 지질학자들이 말하는 그러한 장구한 기간이 참으로 필요한가?

모든 지질학자가 다 그렇게 생각하는 것은 아니다. 일례로, 1963년에 대서양에 ‘서어트세이’ 섬이 생겨났을 때에, 「내셔널 지오그래픽」지는 이렇게 보도하였다. “거센 파도가 단기간에 들쭉날쭉한 용암을 갈아서 둥근 표석을 만들었기 때문에, ‘서어트세이’ 섬의 탄생에 유의한 지질학자들은 그 신속함에 놀랐다.” 경과된 기간은 무수한 시대가 아니라 기껏해야 수년이었다. 또한 화산재가 ‘인도네시아’와 기타 지역의 비옥한 흙의 대부분을 이루고 있으며, 그것도 또한 속히 퇴적된다.

가장 중요한 사실로, 성서는 지구의 토양이 속히 형성되었음을 시사하고 있다. 성서는 육지와 식물이 창조의 하루—성서에서 칠천년이라고 알려주는 기간—안에 나타났다고 말하고 있다. (창세 1:9-13) 적절하게도, 「아메리카나 백과 사전」은 이렇게 질문한다. “1‘인치’의 흙 즉, 식물을 지탱해 주는 1‘인치’의 암석 가루가 형성되는 데 얼마나 걸리는가? 수분이라고 할 수도 있고 수백만년이라고 할 수도 있을 것이다. 그것은 장소에 따라 그리고 순환의 어느 단계로부터 계산하느냐에 따라 다르다.”

물론, 흙에 단순한 암석 가루 이상이 있다. 그것 뿐이라면 그것은 모래와 같아 어떠한 식물도 거기서 살지 못할 것이다. 식물이 자라려면 부식토가 있어야 한다. 부식토는 동식물이 죽고 썩어서 생긴다. 다음 시대의 동식물을 살찌게 할 가치있는 양분이 이러한 사망과 부패 과정에 의해서 생긴다. 동물의 배설물도 양분이 된다.

양분이 생기는 방법

식물이 살아가기 위해서는 적어도 열 여섯 가지 원소가 필요한 것 같다. 이들 열 여섯가지 가운데 세가지 즉 탄소, 수소, 산소는 공기중에서 취한다.

그러나 다른 열 세가지 즉 인, ‘칼륨’, 질소, ‘칼슘’, ‘마그네슘’, 철, 유황, 그리고 미량의 붕소, 망간, 구리, 아연, 염소, ‘몰리브덴’은 흙에서 나온다. 이들 열 세가지 중 처음 세가지는 “기본 원소”로 간주된다. 이들 열 세가지 원소를 흙에서 많이 빼어 낸다면, 그러한 원소를 보충해 주어야 후에 식물이 건강하게 자랄 수 있다.

어떻게 흙이 죽은 유기물에 작용하여 식물이 사용할 수 있도록 하는가? 살아 있는 미생물들이 그것을 식물이 이용할 수 있는 형태로 변화시킨다.

한줌의 흙속에도 수십억의 미생물이 들어 있으며, 미생물은 흙의 활력 혹은 산출력에 기여한다. 이들 유기물들이 가장 잘 번성하는 곳은 맨 윗층의 흙이다.

비교적 큰 것으로는 흙속의 무척추 동물 중 가장 가치있다고 간주되는 지렁이가 있다. 지렁이는 지구 표면에 있는 많은 부수러기를 파괴시킬 뿐 아니라 흙을 뒤집어 공기를 유통시키는 일을 한다.

비옥한 흙에 일반적으로 ‘박테리아’, 곰팡이, 방사선균, 마름, 및 원생동물 등 미생물이 많이 들어있다. 이러한 미생물은 동식물이 죽을 때에, 거기에 들어있던 당분, 전분, 섬유소, 및 그와 비슷한 화합물을 먹는다. 그 대신 흙 속에 이산화탄소를 내놓으며, 죽은 물질을 식물이 사용할 수 있는 형태로 만든다. 이산화탄소는 습기와 합하여 탄산이 된다. 그것은 다시 토양 속의 무기물을 분해하는 일의 얼마를 수행한다.

질소는 식물이 자라는데 절대 필요하다. ‘테네시’ 강 유역 개발 공사 직원 ‘해리 에이. 커티스’의 추산에 의하면, 땅 위에는 매 ‘에이커’ 당 약 34,500‘톤’의 대기 질소가 있으며, 그것이 대기의 약 5분의 4를 이루고 있다. 그러나 식물은 기체 상태의 질소를 직접 사용하지 못한다.

그것은 다른 원소와 결합하여 “고정”되어야 한다. 식물이 사용할 수 있도록 질소가 고정되는 한 가지 방법은 콩류와 같은 어떤 식물의 뿌리에 붙어 사는 현미경적 식물을 통하는 것이다.

그러나, 사람들이 많은 양의 작물을 재배할 때 거대한 양의 양분이 흙에서 빠져 나온다. ‘메인’ 주 (미국) 농사 시험장에서의 한 실험으로, 1‘에이커’의 감자에 143‘파운드’의 질소, 26‘파운드’의 인산, 232‘파운드’의 ‘칼륨’, 56‘파운드’의 산화‘칼륨’, 30‘파운드’의 산화‘마그네슘’, 11‘파운드’의 유황이 있음이 나타났다.

분명히, 이러한 양분을 회복하는 데는 단순히 물질이 “자연적으로” 해결해 가도록 방치하는 것 이상이 필요하다. 손을 쓰지 않으면 토질은 약화되고 얼마 후에는 실제 불모지가 된다. 흙을 기술적으로 돌보아야 땅이 계속 비옥할 뿐 아니라 최대의 수확을 올리게 된다. 어떻게 농토에 양분을 회복시켜 줄 수 있는가?

경작지에 양분을 회복시켜 주는 일

토질 전문가들은 제일 먼저 ‘토양의 ‘페에하아’(pH)는 어떠한가?’를 질문한다. 그러면 “pH”란 무엇인가?

흙은 기본적으로 두가지로 즉 산성과 ‘알칼리’성으로 구분된다. 0-14 눈금에서 0에서 6까지는 산성 토질이고, 7을 넘어 14까지는 ‘알칼리’성으로 간주된다. 7인 토양은 산성도 ‘알칼리’성도 아닌 중성으로 간주된다.

어떤 작물은 약간 산성인 흙을 더 좋아하고, 어떤 작물은 약간 ‘알칼리’성인 흙을 더 좋아한다. 흙에 석회를 넣으면, 석회는 흙을 ‘알칼리’성으로 만든다. 즉 pH를 높여 준다.

식물에 필요한 열 세가지 양분이 모두 흙속에 있더라도 산과 ‘알칼리’의 적절한 균형이 필요하다. 이렇게 해야만 식물은 흙 속의 양분을 온전히 사용할 수 있다.

흙에 석회를 넣으면 적어도 세가지 작용을 한다. 그것은 산화‘칼슘’을 공급한다. 둘째로, 그것은 어떤 원소를 억제하여 이러한 것들이 작물을 해치지 못하게 한다. 그러므로 석회를 넣어서 산성 토질의 pH가 증가되면, ‘알루미늄’, 철, ‘망간’, 구리, 아연 등의 원소가 덜 녹는다. 산성의 흙속에 이러한 원소가 너무 많으면 작물에 해로울 것이지만 흙의 pH가 증가하면 그러한 원소가 비활성적으로 된다. 세째로, 석회는 식물이 유익하게 사용할 수 있는 다른 원소를 방출하며, 흙 속의 절대 필요한 ‘박테리아’의 성장을 촉진한다.

토질이 각각 다르므로, 그 흙에는 무슨 양분을 넣어야 하는지를 고려하는 것이 절대 필요하다. 기본적인 것 즉 질소(N), 인(P), ‘칼륨’(K)은 비료 포장지에 수자로 나타나 있다. 이를테면, 10-12-8은 질소(10%), 인(12%), ‘칼륨’(8%)의 함량을 백분률로 나타낸 것이다.

이러한 비료의 출처는 어디인가?

오늘날 많은 농부들과 정원사들은 자기들이 퇴비, 하수 찌꺼기, 부패물과 같은 “천연적”인 유기 비료를 더 좋아한다고 말한다. 이러한 것을 사용하는 것이 토양에 양분을 복귀시키며 동시에 부식토를 부가하는 기본적인 방법으로 오랫 동안 인정되어 왔다. 그것은 아직도 ‘아시아’, ‘아프리카’ 및 ‘라틴 아메리카’에서 토질을 비옥하게 하는 매우 일반적인 방법이다.

그러나 오늘날 서방 세계에서는 대규모적으로 토지에 비료를 주고 있다. 이러한 거대한 농토에 유기질 비료를 충분히 공급한다는 것은 불가능하다. 1‘에이커’의 땅에도 가축에서 나온 거름 15‘톤’을 주어야 한다. 그만한 양을 마련한다는 것은 오늘날 대부분의 경우에 불가능하다. 그러면 대안이 무엇인가? “화확 비료”이다.

일부 사람들은 인간의 식품을 재배하는 데 화학 비료를 사용하면 해롭다고 주장한다. 그러나 미국 하원의 보고서는 이렇게 지적하였다. “화확 비료의 사용이 인간이나 동물의 건강에 해를 미쳤다는 믿을 만한 증거는 없다.” 그러한 화확물질을 적절히 사용할 때에 흙속의 생물을 해친다는 것도 확실히 입증되지 않았다. “유기질” 정원사들도 인광, ‘칼륨’ 암석, 석회석 가루 등 바위 가루를 사용하여 토양을 기름지게 한다.

화확 비료에 여러 해 동안 의존해 온 한 농부는 이렇게 말한다. “식물은 양분을 섭취하는 한 그 양분의 출처를 가리지 않는다.” 이와 비슷하게, 정직한 “유기질” 정원사들도 식물의 양분에 대해 균형잡힌 견해를 가져야 한다는 것을 알고 있다. 「유기질 원예와 농사」라는 책은 이렇게 말한다. “천연 비료의 상대적 가치에 대하여 (그리고 솔직히 말하여 화확 비료에 대하여도) 토질 전문가들 사이에 의견이 구구하다. 천연 비료 제조자들은 대학의 농학자들을 석유 화확 공업에 아첨하는 사람들이라고 부른다. ·⁠·⁠· 대학교의 과학자들은 토질 조절 판매인을 마술과 열풍이 가득 든 부대를 파는 행상인들이라고 부르면서 반박한다. 양쪽의 비평에 어느 정도 일리는 있다. ·⁠·⁠· 정직한 사람들은 중도적 입장을 취한다.”

그러면 사람들은 어떻게 화확 비료 속에 “기본 원소” 즉 질소, ‘칼륨’, 인을 생산하는가?

그들의 주된 질소원은 합성 ‘암모니아’이다. 이것은 질소와 수소를 결합하여 만든다. 순수한 ‘기체’ 질소를 얻는 것은 비교적 쉽다. 공기에서 산소와 기타 원소를 제거하면 되기 때문이다. 수소는 석유의 부산물이다. 두가지를 합성하면 필요한 ‘암모니아’가 생긴다. 일부 ‘암모니아’는 수용액으로 흙속에 직접 들어간다. 그러나 대부분은 고체로 만들어져 농부와 정원사들이 그 형태로 사용한다. 대부분의 인산염과 ‘칼륨’은 암석에서 나오며, 그것을 분쇄하여 적절한 농도로 만든다.

흙의 장래

많은 사람들은 어리석은 방법으로 땅을 다루어왔고 계속 그렇게 하고 있다. 그러나 적절히 관리한다면, 흙은 무한히 작물을 생산할 수 있다. 「파암 저어널」지 사설에서 이렇게 지적한 바와 같다. “비료를 적절히 공급하고 관리하면 토양은 언제까지라도 사용이 가능하다. 수천년간 계속 경작되어 온 ‘유럽’과 ‘아시아’의 농토가 증명한 바와 같이 그것은 갱신할 수 있는 자원이다.”

그렇다, 이 가치있는 “자원”—몇 ‘센티미터’의 토양—을 건전하게 유지해야 최대의 수확을 올릴 수 있다.