광범이가 살아가는 이야기

미생물로 인하여 흙이발효되어 토양이 비옥해지는과정

흙이 발효한다는 것이 어떤 것인가’ 하는 과제로 또 한 번 흙과 함께 발효라는 것과 미생물의 관계에 대해서 기술하고자 한다.


흙 속의 원소를 미생물이 먹는다

그런데 ‘흙이 발효한다’라고 하는 것은 구체적으로 어떤 것인지. 그 메커니즘은 매우 복잡하나 간단하게 말하면 흙 속의 원소를 미생물이 먹는다는 것이다.
생물이 필요로 하는 원소(미네랄)는 탄소, 수소, 산소, 질소, 인산, 유황, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 철, 염소, 아연, 규소, 동, 망간, 바나지움, 모리브덴, 세렌, 옥소, 주석, 크롬, 코발트, 붕소, 니켈, 스트론튬, 텅스텐 등으로서 합계 27개의 원소가 필수원소로 알려져 있다.
이들 원소는  모두가 토양 중에 포함되어 있다. 그러나 그 대부분은 물에는 잘 녹지 않으며 불용성의 형태로 존재하고 있다.


미생물이 내는 강한 유기산

이 용해되기 어려운 원소를 용해 시키는 방법이 ‘흙과 함께 발효’라는 것이다. 미생물은 강한 유기산을 내어서 딱딱한 토양입자를 용해시켜 체내로 흡수한다. 토양의 중요한 구성요소인 점토광물도 미생물은 규소와 알루미늄으로 분해해서 흡수할 수가 있다. 작물은 스스로의 뿌리로는 잘 흡수할 수 없는 토양 중의 원소를 미생물의 몸을 통하여 흡수하게 된다.
그 증거로 흙과 함께 발효시켜 흐물흐물한 층이 발달된 논의 벼에서는 규산의 효과가 나타나서 잎이 단단하고 뻣뻣하게 서서 병에 걸리지 않는 생육을 하게 된다.


미생물 생체의 성분

흙의 발효에 관여하는 미생물은 유기 영양균(종속 영양균)으로 사상균(곰팡이), 매주균(세균), 유산균, 효모균, 초산균 등이다. 이들 미생물체를 구성하고 있는 원소는 다른 동식물(인간 포함)과 같으며 수분 외에 탄수화물, 단백질, 지방 등의 유기성분과 미네랄 등의 무기양분으로 되어 있다. 그러나 발효에 관여하는 미생물은 탄수화물이나 단백질이나 지방 등을 스스로 만들 수는 없다. 식물이나 독립 영양 미생물이 만든 것을 먹고 자기의 균체를 만든다. 그러나 식물 등이 직접 이용할 수 없는 토양 중의 원소를 강한 유기산을 방출해서 녹이고 발효시켜서 이용하는 힘이 있다는 것이다.


잔사나 잡초+쌀겨는 완전영양,

흙과 함께 발효를 시작하는 최적자재는 농작물의 잔사나 잡초로 이를 건조시켜서 잘게 자르고 쌀겨 등과 함께 얕게 경운하면 잘 발효되어서 흙이 부드럽게 되며 그 후작이 매우 잘 된다. 건강하게 생육된 농작물의 생체에는 탄수화물이나 단백질, 지방이 잔뜩함유되어 있다. 또한 필수원소와 생물활성소(핵산, 호르몬)가 균형 있게 전부 갖추어져 있다. 더욱이 식물체에 흡수되어 있는 것은 원소를 비롯하여 영양소는 모두 가용성이다. 잔사나 잡초를 이용, 이것을 발효 분해 및 흡수 이용하기 때문에 미생물에 힘이 붙게 된다. 또한 모든 영양소가 동시에 흡수되므로 이 방법은 미생물에 대해서는 매우 좋은 조건이다.


미네랄을 체내에 흡수하여 균이 활성화

발효에 관여하는 미생물은 그 수가 많으며 순서 있게 옮겨 가면서 나아간다. 어느 미생물이나 양분을 흡수하여 체내에서 대사하여 배출하는 과정으로 아미노산, 지방산, 구연산, 호박산, 사과산 등의 많은 유기산류를 방출한다. 미생물의 활동이 활발하면 할수록 유기산은 대량으로 만들어진다. 이 때 유기물이 분해되어 용출된 미네랄은 유기산에 의해서 킬레이트화(錯體化)되어 그것이 식물과 미생물에 의해서 흡수 이용된다.

흡수된 원소는 식물과 미생물의 단백질 중에 흡착되어 무독화되어 킬레이트화된다. 금속원소, 중금속원소는 그대로는 강한 독성이 있으나 메타로치오네인(유기금속화합물)이라고 불리는 단백질은 중금속과 같은 독물을 무독화시키는 효소로서 작용하며 환경의 정화 보전에 기여한다.

금속을 흡착한 효소는 흡착하지 못한 효소에 비해서 수천 배의 활력을갖는다고 알려져 있다. 실제로 킬레이트화된 효모균 등은 아무것도 하지 않는데도 꿈틀꿈틀 움직이거나 깡충깡충하고 2cm나 튀어오르는 현상을 보일 정도다.

이와 같이 하여 칼슘이나 마그네슘, 아연, 동, 철 등의 미네랄을 먹고 킬레이트화하여 활성화된 미생물은 강한 분해효소 등을 방출하여 토양까지도 발효 분해하게 한다고 하는 것이다.토양의 미네랄까지 흡착한 미생물은 더욱 더 활성화되어 토양을 경운 해 나간다. 미생물이 방출하는 끈적끈적한 물질에 의해서 단립화 및 흐물흐물한 층으로 발달하며 영양이 가득찬 미생물이 세대교체를 반복함으로서 토양은 점점 비옥화되어 간다. 특히 효모균이 사멸하면 토양은 한꺼번에 비옥화 된다.


목초액이나 해수라면 곧바로 파워 업

또한 근년에 벼에 목초액이나 해수(또는 천일염)를 이용하는 사람이 증가하고 있다. 목초액은 유기산이므로 토양 중의 구용성 원소가 가용화해서 미생물이 이용하기 쉽게 하는 효과가 있다.
해수(천일염)의 경우에는 원소가 가용성 형태이므로 미생물이 곧바로 이용할 수 있으며 분해효소가 활성화된다. 그 외에 해수에는 모든 필수원소가 갖추어져 있다. 해수와 쌀겨를 논에 살포해 주면 눈에 띄게 흐물흐물한 층이 생성된다. 해수를 사용시 적정희석배수로 사용하는 것이 중요하다.

지렁이도 원소를 가용화시킨다
또한 흙과 함께 발효의 과정은 지렁이의 체내에서도 이루어진다. 지렁이가 섭취한 흙 속에 함유되어 있는 원소가 체내 소화효소(유기산)에 의해서 용출되어 킬레이트화된 상태로 배출되기 때문에 원소가 작물에 흡수 이용되기 쉽게 되며 토양의 단립화도 진행된다. 잘못된 자재를 사용하면 흙이 부패되어 버리는 일은 없을 것인지, 라는 질문이 있다. 쌀겨나 퇴비나 작물잔사나 생것을 흙 속 깊이 넣지 않을 것. 그리고 흙을 밟거나 하여 딴딴하게 하지 않도록 주의하면 부패는 일어나지 않는다. 요컨대 띄움비 만들기와 같으며 수분을 과다하게 하지 말고 산소 결핍상태로 하지 않으면 흙의 부패는 좀체 일어나지 않을 것으로 생각된다.


흙과 함께 발효로 토양이 비옥해지는 과정

- 논의 흙과 함께 발효 순서

① 벼 예취 후 : 석회와 쌀겨를 살포해 주면 좋다. 메주균 활동 시작

② 방선균이 분해 시작 : 벼를 예취한 뒤 될 수 있는 대로 빨리 볏짚 위로 쌀겨와 석회를 뿌려 주면 메주균과 방선균이 번식한다. 볏짚을 분해하여 힘을 얻은 방선균은 이번에는 흙을 먹기 시작한다. 강력한 분해효소와 끈끈한 물질로 흙을 단립화. 겨울 논은 푹신푹신한 흙으로 변해가고 봄에 물을 대면 이것이 흐물흐물한 층으로 변한다. 습답인 경우는 메주균과 같은 종류인 저온성 세균류가 활동

③ 흙과 함께 발효 : 흙을 분해하며 미생물이 미네랄을 섭취

④ 미생물이 분비하는 끈끈한 물질로 토양이 단립화 : 산소와 끈끈한 물질을 낸다.

⑤ 담수 쓰레질하면 : 물이 들어가면 흐물흐물한 층의 완성. 6월중에 담수를 시키면 미생물이 사멸하게 되고 이것이 분해할 때에 방출하는 물질로 토양이 한꺼번에 비옥화된다. 미네랄, 비타민, 아미노산, 지방산, 단당류, 호르몬, 핵산이 풍부한 논 토양으로 바뀌는 것이다.


- 밭의 흙과 함께 발효 순서

① 잎갈이 할 때 : 잔사와 쌀겨 활용이 중요. 계절마다 쌀겨를 지표면에 뿌린다.
지표면에 각종 미생물이 활동을 하고 있다.

② 성하기(盛夏期) : 고초균(메주균)이 흙을 분해한다.

③ 가을 : 고초균이 흙을 분해하면서 아래로 잠입해 들어간다. 흙 속에 미네랄은 미생물의 좋은 먹이가 된다.

④ 겨울 : 미생물이 사멸화되면서 한꺼번에 토양이 비옥화된다. 겨울에는 방선균도 증식되어 흙냄새가 강하게 난다.

표층에 쌀겨와 잎갈이 한 잎 들이 있어서 균들이 모여든다. 한 여름에는 분해력이 강한 고초균이 증식하여 잎을 분해하면 이번에는 흙 속으로 들어가서 흙을 왕창왕창 먹기 시작한다. 흙 속에는 100종의 미네랄이 있으므로 균의 힘만 강하면 힘차게 흙을 발효시켜 나간다. 초가을에는 뭉게뭉게 푸슬푸슬한 단립토로 된다. 그 뒤 시원해지게 되면 유산균, 효모균이 증식되고 영양이 풍부한 효모균이 사멸하면 토양은 한꺼번에 비옥화 한다.


미생물은 흙 속의 원소를 어떻게 용해시키고 흡수하는가 ?

① 모래와 흙의 입자 및 유기물 등이 혼재된 흙 속에 균이 다가와서 유기산을 방출한다.

② Fe, Mg, Na, Si, Ca, Al, Al, Al, Mg, Na, Si, Ca, Ca, Si, Si 등은 균이 방출한 유기산으로 토양입자의 금속원소가 용출된다. 규소나 알미늄, 칼슘, 철, 마그네슘 등도 용출된다.

③ Ca, Na 등의 원소가 유기산에 킬레이트(錯體)화 되어 미생물의 단백질 중에 포함된다.

④ 금속원소가 흡수되면 미생물 체내에 효소가 활성화된다. 이 효소를 가진 균은 더욱 강력하게 된다.

⑤ 유기산 분비로 끈적끈적한 물질이 만들어 지고 토양에 호르몬, 비타민, 지방산, 아미노산이 풍부해 진다. 활성화된 균은 계속 토양을 용해 시켜 흙과 함께 발효를 진행시키고 끈적끈적한 점착 물질을 방출하면서 토양을 단립화시킨다. 사멸시에는 아미노산이나 호르몬, 비타민 등을 방출하여 토양을 급격히 비옥화시킨다.


출처 : 우즈카미 히데오 씨 , <현대농업>지 2001년 10월호에서 인용

2011년 텃밭 농사- 4

Ofica    

빨리 키우고 많이 수확하는 농사가 아니라 흙에 오래 자라도록 하는 농사를 지향합니다.

작물이 자연 숲과 식물들이 서로 경쟁하는 환경과 같이 자라도록 하여 많은 뿌리와 깊고 멀리 뻗은 뿌리을 갖추는 작물로 키우는 기다림과 인내의 농사를 지향합니다.

고추와 토종옥수수가 심어져 여름을 기다리고, 수확이 가까워진 마늘과 씨앗 채취가 될 배추, 무 등등...

멀칭 속에 숨겨진듯 토종 옥수수가 활착을 보이고 있습니다.

담벼락에 심어진 울타리 콩...도로가에 푸른 옷을 입혀 담벼락을 아름답게 덮기 위하여 경관용으로 일찍 심었습니다.

야콘도 멀칭 속에 자라는 모습으로 양 옆으로는 토종 옥수수가 심어졌습니다.

가운데는 고추가, 양쪽으로는 토종 옥수수가 수확을 앞둔 마늘 사이에 심어졌습니다. 적당한 양분 경쟁은 어릴 때에 뿌리를 많이 갖추게 됩니다.

호박과 토종 오이가 풀과 멀칭 속에서 자라는 모습...풀은 대부분이 겨울 동안 자라 꽃을 피우면서 날이 뜨거우면 말라 죽을 것입니다.

풀과 작물이 양분을 두고 경쟁을 하다보니 아직도 색이 누렇습니다. 풀이 죽으면 작물은 많이 확보된 뿌리로 인하여 단 숨에 빨리 자랄 것입니다.

야콘과 옥수수도 겨울 풀 속에 양분 경쟁을 하며 자라는 모습입니다. 어릴 때에는 적당한 양분 경쟁이 많은 뿌리을 갖추게 됩니다.

풀을 없애는 노력이 아니라 그대로 두어 기다리는 것도 농사의 경험이 아닌가 싶습니다. 겨울 동안 자란 풀이 경쟁을 마티고 더워지면서 풀이 없어지면 양분을 얻지 못한 그동안 많이 갖춘 뿌리는 양분을 얻기 위하여 깊게 멀리 뻗어 나갈 것입니다. 충분한 뿌리을 갖춘 작물의 맛과 향, 영양은 다를 것입니다.

밑 비료와 밭갈이로 양분이 충분한 어린 작물은 빨리 활착은 되겠지만, 양분이 충분하여 뿌리을 더 많이 갖추려 하지는 않을 것입니다.

적은 뿌리로 어릴 동안은 성장하는 데에 아무런 문제가 없을 것입니다만, 열매가 맽는 후반기에 길고 많은 뿌리을 갖춘 작물이 가진 맛과 향, 영양은 다릅니다. 자연 숲과 같은 환경에서 작물이 경쟁에서 갖추는 뿌리...

곧 수확될 양파와 8월 쯤에 수확될 작년 가을에 심어진 양배추 사이에 고추와 토종 옥수수가 자라는 모습입니다.

봄이 되어도 꽃대가 없이 결구가 되는 양배추 모습입니다. 1년 흙에서 자라는 양배추가 있습니다.

꽃을 얼마나 키우는 가에 따라 곤충과 벌레, 미생물을 키우는 농사의 시작이라 봅니다.

씨앗이 맽히기 준비을 하는 사탕 무 모습...

봄이 되면서 읺어버린 입맛을 살려주는 왕고들빼기가 벌써 입맛을 살려주고 있습니다.

여름내내 입맛을 읺지 않으려면 왕고들빼기을 매일 식탁에 올려보면 어떨까 싶습니다. 지난주 부터 거의 매일 왕고들빼기을 하루 한번의 식사에 된장을 곁드려 쌈으로 먹고 있습니다.

오늘은 제주 씨앗 도서관 설립에 대한 번개가 있어 많은 분들과 같이 공화국 양념된장에 왕고들빼기 쌈과 채소효소와 갖가지 씨앗을 넣어 만든 샐러드을 선보일 것입니다. 밥을 하는 동안 터지지 않고 씹을 때마다 터져 나오는 현미 통곡식밥도 내놓을 예정입니다.

번개 모임에 집에서 들고 오시는 음식이 벌써 기대되고 차려질 점심 만찬이 기다려 집니다. 모임은 각자 집에서 음식을 들고와 다 같이 나누는 만찬 번개입니다.

벌거벗은공화국         

올해는 봄농사 시기를 놓쳐 작물들을 늦게 심어 풀과의 타협이 만만치 않습니다.

풀과 타협하는 기본룰은 첫째, 풀 보다 작물을 크게 키우는 겁니다. 그럴려면 파종보다 미리 키운 모종을 심는것이 훨씬 유리 합니다. 둘째, 내 작물과 양분경쟁을 하거나 그늘을 드리우는등 작물의 성장을 방해 하면 최소한의 공생을 염두해 두고 일정부분을 제거해줘야 합니다. 셋째, 풀은 내작물과 공생을 하는것이 토양관리나 해충방지에 유리하다는 개념을 갖고 있어야 합니다. 아래 사진을 보시죠~ 왼쪽이랑에는 조선오이 두줄이 양쪽으로 자라고 있고 이랑 가운데에는 옥수수가 자라고 있습니다. 한쪽오이는 지주를 타고 자라고있고 반대편쪽은 땅을 기며 옥수수를 타고 올라가며 자라고 있습니다. 한쪽귀퉁이 그늘진곳에는 미나리줄기를 심어 뿌리를 내리고 있습니다. 풀밭처럼 보이는 오른쪽 두 이랑에는 감자가 양쪽가로 자라고 있고 가운데에는 사과참외가 자라고 있습니다.  

먼저 왼쪽 이랑을 자세히 들여다 보겠습니다. 땅을 기는것을 좋아하는 조선오이가 땅을 기다 옥수수를 만나 옥수수를 타고 올라가고 있습니다. 물론 풀도 있습니다. 그런데 풀보다 작물들이 월등하게 키가커서 성장에는 전혀 지장을 받지 않습니다. 굳이 저 풀들을 제거해야할 이유가 있을까요? 

이번에는 풀밭처럼 보이는 오른쪽 이랑을 살펴보죠~ 멀리서보면 풀밭 이지만 가까이서 보면 기본룰이 잘 지켜지고 있습니다. 바닥으로 기는 사과참외와 양쪽의 감자는 풀속에서도 햇빛을 방해받지 않습니다. 만약 군데군데 풀이 방해를 하는곳이 있으면 방해받지 않을정도로 제거를 해줍니다. 피해도 안주는 저풀들을 굳이 뽑아 깔끔한 모양을 만들어야 직성이 풀리는 분들도 계십니다. 그런데 그러면 벌레들이 갈곳은 한군데 밖에 안남습니다...남아 있는 작물로 가겠죠...풀속의 작물들을 보십시요. 충 피해를 전혀 받지 않습니다! 감자잎에 그 흔한 무당벌레도 잘 안보입니다. 

이웃집형님네 하우스에서 모종을 낸 옥수수는 수확을 제일 먼저 할것 같습니다. 키가 2미터가 넘었네요. 이 옥수수와 경쟁해서 이길풀은 없습니다! 풀과 함꼐 건강하게 자라는 옥수수를 보십시요. 밭가의 키가큰 개망초도 감히 옥수수의 위용앞에서는 꼬리를 내릴수밖에 없습니다^&^ 

  가까이서 볼까요? 보다싶이 풀들이 많지만 대세에는 전혀 지장이 없습니다. 이곳은 3년차 반경운 밭입니다. 반경운이란 퇴비를 주기위해 이랑을 최대한 얕게 로타리를 치기 때문에 무경운이라 할수없어 제가 만든 용어(?) 입니다^&^ 전 밭을 전부 갈지 않고 작년두둑모양을 그대로 살린채 다비성작물인 옥수수같은경우 퇴비는 고랑에는 안주고 이랑에만 조금 줍니다. 제가 초생재배를 신뢰하는 이유는 풀을키움으로 충피해를 줄일수 있고 풀들이 건강한 토양을 만들어 주기 때문 입니다. 전 사실 친환경농약도 거부감이 좀 있어서 잘 사용하지 않습니다. 현재로는 유일한 방법인 비닐멀칭도 너무 싫습니다...그러다보니 초생재배를 굳게 믿고 있습니다. 저 풀들을 굳이 베서 흙만 보이는 깔끔한 모습의 밭을 만들어야 직성이 풀리는 농부는 부지런한 농부가 아니고... 미련한 농부라 생각 합니다....저 많은 유기물들은 다시 흙으로 돌아가 건강한 토양을 만드는데 일조를 할테니까요~ 부지런한 농부의 밭은 온갖 유기물로 멀칭이 밭이 아닌가 싶습니다^&^

그런데 키작은 작물들은 문제가 됩니다. 키가 작아서 풀들을 그냥 두면 풀속에 갇혀 버리죠. 아래사진에서

보이는 땅콩같은 경우는 풀을 부지런히 매줘야 합니다. 메준풀은 다시 그자리에 둬야 합니다. 키가 작거나

성장이 느린 작물들은 풀과 타협하며 키우기가 힘듭니다. 남들은 쉽다는데 전 그래서 파종해서 키우는 부추랑 파가 제일 키우기 힘든것 같습니다......ㅠㅠ... 하지만!! 조만간 방법을 찾아 낼 것 같습니다^&^ 

 스물한번째 이야기

풀을 잡기위하여 풀을 없애려는 사고가 아닌 풀을 키우면서 상생의 길로 찾는 것이 마음편하고 제일쉬운 경험 이었습니다.

벌래을 잡기 위하여 살충재나 천연농약을 찾아 헤매는 것보다 차라리 벌래을 키우는 농사을 생각하면서 공존공생이 제일쉬운 경험 이었다봅니다.

풀과 상생을 원하거나 벌래와 공생공존하는 농사을 하기 위하여서는 밭갈이는 안해야 가능 하다고 하는 것이 지금까지의 결과이며 더 나은 대안을 찾아 여러님들과 교류의 시작으로 저의 결과을 먼저 남깁니다.

토종 옥수수을 몇 개월에 걸쳐 수확을 하기 위하여 일찍키워 심는 모습입니다.

심는 시기을 2~3개월 나누어 생각 날때마다 심거나 파종을 하고, 몸이 지치거나 한 동작을 오래하여 몸이 다치지 않도록 길어도 몇 시간이내로 하게되며, 마음이 넉넉하게 베풀고 싶을 때에만 심습니다.

그러면 수확도 몇 개월에 걸쳐 필요량만 큼씩 나누어 수확이 되어 소비하는 데에 아주 좋은 것 같습니다.

토종 옥수수을 심는 모습입니다.

가을에 태워없애 버리는 참께대등을 마을에서 수거하였다가 흙에서 수확하고 가져가 버린 야콘 수확한 량의 5배 이상의 참께대등 유기물을 흙으로 돌려 줍니다.

흙에서 사람이 농작물이라는 유기물을 뺏어 감만 큼 동량 이상의 자연 유기울을 흙으로 다시 환원하여 흙으로 채워 주는 것입니다.

토종 옥수수 묘의 모습입니다.

씨앗을 파종 후에 정식하는 시기가 조금 늦어졌습니다, 얼마전에 추운 날씨로 이른 아침에는 겨울 잠바을 입어야 하는 날씨로 기온차가 적은 지금이 파종과 정식의 시작이라 봅니다.

유기물을 옆으로 헤치고 호미로 흙을 일구고 심으면 됩니다.

유기물 멀칭으로 인하여 수분 증발을 막아주고 언제나 수분을 유지하여 성장에 좋은 조건이 되어지며, 벌래와 소동물, 미생물들의 최적 환경으로 동물성 고 영양분이 계속 생산이 이루어져 식물성 유기물과 더불어 작물들이 별도의 비료 영양분 없이도 작물들이 모자람이 없이 풍족하게 자라게 됩니다.

유기물 멀칭으로 인하여 벌래들의 살아가기에 좋은 최적의 환경이 조성이 되어져 작물을 공격하는 일은 현저히 줄어들게 됩니다.

흙에서 사람들은 작물을 수확이라는 사고로 흙에서 착취와 키울 작물에게만 비료을 살포하지만, 자연순환 농사에서는 작물을 위한 비료가 아닌 흙에서 받은 만큼 돌려주는 것을 제일 우선으로 하여 자연 유기물 그대로 돌려주어 벌래등 생명들의 환경을 보호해주는 순환의 공존공생하는 농사입니다.

작물이 안자라는 휴경 시기에는 풀이 자라도록 작물 수확시기부터 배려을 해주는 것이 중요하다 봅니다.

작물을 심는 지금 시기에는 전 편에서 말씀 드렸듯이 풀이 힘이 약한 시기로 잘라버리거나 뽑아 낸 후에 멀칭하여 준후에 작물을 심어 나가면 됩니다.

* 풀에 대하여서는 전편 스무번째 이야기을 참고 바랍니다.

풀이 하나 없는 깨끗한 밭,

벌래 한마리 살아가지 못하는 밭,

언제나 풀은 존재해서는 안되고 죽어야하며,

벌래는 사람에게 보여서는 안되고 보이는 즉시 죽어야 하는,

농토에 사람과 비료 그리고 작물만이 있는 다른 생명이 없는 황량한 흙을 바라보며 사람들은 부지런히 잘 가꾼 밭이라 합니다.

                                                                        벌거벗은 공화국    지 기     김 윤 수

고 김치홍님 자연농업.doc

미생물 이용의 새로운 관점

1. 미생물 이용에 의한 농약의 비약

(1) 에너지 이용의 효율화와 재이용

미생물이용만이 아니라 사물의 이용에는 개념(concept) 설계가 중요하다. 개념 설계의 기본은 우선 이상을 설정하고 그 이상을 실현하기 위한 다양한 방법을 세우게 되는데 그 수법을 구성하는 재료와 환경 및 기술을 고도한 레벨에서 연동시킬 필요가 있다. 따라서 미생물을 응용하는데 있어서는 우선은 농업에 대한 철학이 있고 그 농업을 실현하기 위한 수단으로서 미생물을 응용하는 순서가 된다.

이상적인 농업이라고 하면 논의가 분분하겠지만 안정적이고 또 건강의 유지 증진에 적극적인 역할을 하는 먹거리의 생산이고 생산자, 소비자 모두 경제적, 정신적인 메리트가 있는 것이고 나아가서는 환경을 적극적으로 보전하고 영속성이 있으며 자기 완결적이고 자기 증식적이며 인구증대에 대한 먹거리의 책임을 다하는 등이 대부분 연동되어 있는 모습이 되는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

농업생산은 태양 에너지와 물과 탄산가스를 기본으로 하는 광합성에서 시작하여 그 에너지를 질소 대사에 연동시킴으로써 성립하고 있고 그들의 원재료는 본래 공짜인 것이다. "무에서 유를 만드는 것이 농업"이라고 하면 듣기는 좋지만 경제행위로서 보면 극히 효율이 나쁘다. 그 효율이 나쁜 원인이 태양 에너지의 낮은 이용율에 있고 이 문제의 해결에는 종합적인 수단으로 대응할 필요가 있다.

태양 에너지의 이용율은 이론적으로 10∼20%의 범위라고 하고 있으나 실제로는 1%이하이다. 사탕수수와 같이 광합성의 효율이 높은 C4식물에서도 그 생육 최성기의 레벨에서 1시간에 6∼7%를 넘기는 것이 고작이고 통상의 다수확이라고 하는 레벨에서도 3%이하의 이용율로 되어 있다. 지금까지의 연구에서는 엽록체에 의한 광합성의 한계는 명확하게 되어있다. 따라서 물질생산의 레벨을 올리는 남은 방법은 엽록체에서 사용되지 않은 가시 광선과 태양 에너지의 80% 가까이를 차지하는 적외선(열로 되어 있는 부분)의 이용, 그리고 이미 유기물로서 고정된 동식물의 잔사를 유기 에너지로서 재이용하는 등의 길밖에 남아있지 않다.

 광합성 세균과 남조류는 유기물의 존재 하에서 녹색 식물이 이용할 수 없는 700∼1100 나노메타까지의 파장을 그 활동원으로 이용하는 능력이 있다. 그 때문에 가스나 열로 되어 소멸해야 하는 유기물을 가스와 열로 되지 않는 레벨에서 식물에 재이용시키는 능력을 가지고 있는 것이다. 또 유기물을 가용화하는 발효균군도 식물이 유기물을 직접적으로 이용할 수 있는 상황을 만들어 내는 능력이 있다. 이렇게 태양 에너지의 직접, 간접적 이용은 물론이고 유기물의 유기 에너지(아미노산과 당류, 각종 활성물질)로서의 유효이용이 달성되지 않는 한 이제까지의 한계를 돌파하기는 곤란하다.

또 농약, 화학비료의 오용과 과용에 의한 환경오염과 파괴문제에 대한 근본적인 해결에는 그들의 원인이 되는 농약과 화학비료를 사용하지 않아도 코스트적으로 그것을 상회하는 효과를 내는 새로운 기술의 개발도 바람직하다. 경운이나 나지화에 의한 표토의 유출도 토양의 열화는 물론, 수계오염에도 결부되어 있고, 나아가서는 축산 및 농수산 폐기물과 하수, 생쓰레기 등도 먹거리에 관련된 큰 오염원으로 되어있다. 게다가 논의 메탄가스의 다발이나 유기물의 분해로 발생하는 탄산가스도 대기권에 악영향을 미치는 등의 지적이 있다.

어느 것이든 현재의 농업 생산은 직접 간접으로 대량의 오염원을 만들어내고 많은 자기모순과 자기 파괴적 상황을 추가하고 있는데 그들의 오염을 파워로 하여 농업생산에 끌어들이지 않는 한 근본적인 해결은 불가능한 것이다. 이러한 배경을 생각하면 이제부터의 농업기술의 존재양식은 지구 레벨의 에코시스템(생태계)을 전제로 이 문제의 해결책을 종래와는 다른 새로운 분야에서 구할 필요가 있다. 그 중에서 가장 유망시 되는 것이 미생물의 세계이고 그러한 눈으로 미생물의 응용을 생각하면 저절로 길이 보일 것이다.

(2)무농약, 고품질, 다수확을 위하여

다시 말할 나위도 없이 농업은 자연 방임이 아니라 자연과 대응하는 경제행위이다. 따라서 포장의 조성은 물론, 각종 기반 정비와 재배 작물도 대부분 인위의 수준이다. 이러한 견해에 서면 재배 환경의 구성요소인 미생물의 세계도 인위적인 레벨에서 제어되어도 이상한 것은 아니나, 그러한 생각은 자연주의자나 자연농법 및 유기농업을 지향하는 사람들은 거부감 반감이 강하다. 그 뒤에는 미생물은 어디에도 있다는 단순한 생각에 서 있고 유기물만 주면 좋은 미생물이 자연적으로 증식한다는 안심감이 있기 때문이다.

확실히 그러한 예도 있기는 어느 것이나 유기물의 입수가 용이하거나 규모가 적은 경우에 한정되어 있고, 일반화 하는데 특별한 조치가 필요하다. 이제까지의 실적을 보는 한 원칙은 적지적작에 합치된 경우이고 무농약이라는 희소가치 적인 조건 위에 경제성이 성립하고 있는 것이 대부분이다. 또 현상은 품질, 수량에 대해서 비약적인 향상은 바람직하다. 여기서 의도적인 미생물상의 관리가 구해지는 까닭이 있다. 적지 전작이 농업의 기본적인 구성요인 것은 부정할 생각은 털끝만큼도 없으나 시장원리를 전제로 하는 경제적인 관점과 먹거리의 안정적인 공급이라는 입장에서 생각하면 주년을 통하여 경제적으로 농지를 이용할 필요가 있다.

작물의 품종 계량은 이러한 기본에 입각하여 행해지고 있으며 남방원산의 가지나 호박, 기타 다수의 작물이 품종계량을 주축으로 재배기술과 연동하여 상당한 레벨로 전에는 부적지로 된 지역으로 확대되고 있다. 그들의 결과가 식량의 안정 공급에 크게 공헌하고 있는 것은 어떠한 자연주의자도 부정할 수 없는 현실이다. 뒤에 말하는 바와 같이 품종의 특성과 토양 미생물, 특히 근권 미생물의 양태와는 불가분의 관계에 있고 토양 미생물의 관리 내지는 이제까지의 농업기술의 한계를 돌파하는 것은 곤란하다.

왜냐하면 지구의 생물의 생명유지에는 유기적으로 기능하는 생명의 최소단위인 미생물에 의해 지탱되고 있고, 대부분은 그 눈으로 보이지 않는 생명의 최소 단위의 존재가 기본으로 되어있기 때문이다. 이치를 계속 파 들어가면 나아가 그 독립 생명체의 최소 단위에 강한 영향을 미치는 바이러스와 마이코플라스마의 세계, 그 다음으로는 무기의 세계, 물의 세계 나아가서는 광의 세계로 한정되지 않으나 비약적인 생산기술의 발전을 생각하는 경우는 작물이 갖는 표면적인 유전적 능력만으로는 안되고 그 잠재능력까지도 끌어낼 필요가 있다.

이러한 생산력에 대한 개념이 확립되면 작물재배에 있어서는 광의 세계, 무기(흙)의 세계, 생명과 무생명을 연결하는 물의 세계, 바이러스의 세계, 미생물의 세계 등 동물의 세계로 연동한다. 즉 진화학적인 조립을 전제로 하는 새로운 생물생산기술이 출현하는 것이 된다. 농업에 있어서 생산성의 저율은 에너지 전환에 있어서 연결이 나쁨에 관련되어 있고, 그 연결의 나쁨은 작물의 생리적 요인과 그것을 둘러싼 환경 및 다른 생물적 요인에 의해 일어나고 있다.

그 중에서 미생물이 하는 역할은 천변만화이고 생리활성물질의 생성에 의한 생육 촉진과 병해충 저항성의 강화, 생육환경의 보전효과, 품질에 관여하는 다수의 부차 효과 등 그 존재, 즉 관리의 방법에 따라 상상을 초월하는 차이가 난다. 그 결과에 있어 무농약, 무화학비료, 저 코스트로 고품질, 초 다수라는 종래의 농업기술로는 불가능하다고 된 세계도 보이기 시작하고 있다. 재배의 요는 우선 보이지 않는 부분의 토대를 구성하는 미생물을 강하게 해야 할 것임을 깊이 이해할 필요가 있다.

2. 미생물 관리의 가능성과 필요성

(1) 자연 생태계 원리와 미생물 이용

농약과 화학비료의 과용과 오용은 농업 생산 환경을 파괴할 뿐이 아니고, 생산물에 대한 안전성은 물론이고 보건성에 대해서도 많은 문제를 일으키고 있다. 자연농법과 유기농업 운동의 급격한 확대도 근대농법에 의한 자기모순, 또 자기 파괴적인 역할에 대한 경종이고 자연생태계의 원리에 합치하는 농업의 존재가 추구되고 있다.

이런 배경에서 최근 자연생태계를 중시한 농업의 존재에 대해서 논술된 저서가 많이 출판되고 윤작 체계의 재인식, 천적의 이용과 미생물의 응용 등이 주목을 받게 되었다. 어느 것이든 그 나름의 성과를 거두고 있으면서도 일반화 할 수 없는 장애를 포함하고 있다. 미생물 이용에 대해서 말하면 그 장애의 대부분은 재현성의 문제와 동시에 미생물 자재를 공급하는 측의 자기주장이 너무 강하기 때문에 생기는 자기 순인 경우가 적지 않다.

예를 들면 어느 미생물이 어느 병에 유효하다고 하는 한정적인 전제조건이 모든 병해에 효과가 있는 것처럼 착각하거나, 어느 조건하에서 극적인 효과가 확인되기 때문에 그 결과가 널리 적용할 수 있다고 하는 지레짐작을 초래하거나 하는 것이다. 또 영업상 타사와의 차이를 강조하기 위하여 어느 특정 미생물의 밀도만 높여 농약적 발상으로 시종하고 있는 경우도 같은 걸음을 걷게 된다. 저자는 전부터 국내에서 시판되고 있는 미생물 자재를 전부 모아 계속 시용하면 반드시 효과가 있고 그 효과도 일정 수준에 달하면 반드시 장기간 안정할 것이라고 말해 왔다.

이러한 짬뽕식의 방법은 우선 학자나 연구 기관으로부터는 상대가 되지 않을 운명을 가지고 있다. 왜냐하면 어느 미생물의 작용으로 그러한 효과가 나오는 가 또 미생물 상호의 영향은 어떻게 되어 성립하는가를 개개에 걸쳐 증명하는 것이 곤란하기 때문이다. 요컨데 학문으로 될 수 없다는 이유로 어떠한 경이적인 성과도 학문적이라는 형용사 앞에 분쇄되는 운명에 있다. 현재의 실적있는 시판 미생물도 전부 같은 눈으로 보면서 효과를 눈앞에 내고, 개개의 책임으로 개척한 역사가 있다. 이 짬뽕식의 배경에는 자연생태계의 원리가 있다. 자연생태계는 그 구성요소인 정보량, 즉 모균의 질과 양에 의해 성립되고 있고 그 구성요소의 종류가 많고 수가 많을수록 상호작용을 고차적으로 형성하기 때문에 고토로 안정된 상

태를 유지하게 된다. 이러한 극히 상식적인 생각을 토양 미생물 상에 적용하면 전술한 바와 같이 되는데 미생물이 눈에 보이지 않기 때문만으로 이러한 간단한 것도 상당히 이해되지 않는 것이 실정이다. 한 입으로 미생물이라고 하여도 천변만화이고 유해한 것에서 유용한 것까지 다양한대, 지력이 높게 안정된 밭은 유기질의 함유량이 많고 미생물 상은 그 종류나 수에 있어서 발군이라는 것이 보통이다.

(2) 토양 미생물상의 관리는 가능하다

일반적으로 토양의 미생물 상은 인위적으로 관리하는 것이 곤란하다고 하고 있다. 지상부의 눈에 보이는 분야에 대해서는 제초, 솎음, 중경, 시비, 관수 등의 재배 관리에 의해 비교적 용이하다. 이에 대해 지하부에서 게다가 눈에 보이지 않는 미생물로 되면 가시적인 방법으로는 곤란하다. 하물며 방대한 종류와 그 천문학적 수와 그 증가력을 생각하는 것  만으로도 관리는커녕 하고 체념이 앞서는 것이 보통이다.

실제 쉽게 미생물이라고 하여도 그 종류는 천문학적 수치이고 지구상의 식물을 단순히 식물로 보고 있는 이상으로 모호한 것이다. 왜냐하면 식물은 광합성 기능이라는 공동항이 있음에 대해 미생물은 다양한 합성, 분해에 관여하고 있고 호기, 혐기, 호광, 혐광, pH와 온도에 대한 변동의 범위는 서두에서 부영양소 조건을 싫어하는 미생물도 다수 있고 그 다양함은 식물은 비할 바가 아니다.

미생물의 응용에서 가장 장애가 되는 것은 이러한 것에서 오는 보이지 않고 천문학적이라는 맹신이다. 그 때문에 인간이 배양한 미생물을 토양에 사용하여도 이미 현존하고 있는 토양중의 미생물의 수로 하면 알려진 것이고 선주 미생물에 이실 수가 없다고 생각한다. 따라서 실험실의 한정된 조건에서 성공하여도 그 결과를 토양에 응용하는 것은 곤란하다고 하는 것이 이제까지의 대중의 인식으로 되어있다.

이러한 생각은 현재도 뿌리깊이 남아있고 미생물의 응용에서 커다란 장애로 되어있다. 그리고 그 장해에 의해 수많은 유용한 미생물 자재가 햇빛을 보지 못하고 사라지고 있는 것도 사실이다. 토양의 미생물상의 관리가 불가능하다고 하는 근거에는 토양중의 미생물은 외래의 미생물에 대해 대부분 적대적으로 작용한다는 오해가 있다. 또 밭은 삼림의 토양과 달리 유기질도 적고 항상 불안정한 상태에 있고 삼림의 정균토양과 같이는 될 수 없다고 하는 전제도 가미되어 있다. 확실히 대증요법적으로 미생물을 끌어들이는 것만으로는 바로 효과가 나오지 않는 것이 많다.

일반적으로 토양중의 미생물의 대부분은 무해한 것으로 점유되어 있고 유해한 것은 극히 일부이다. 그러나 어떠한 순간에 유해한 것이 급증하는 조건이 만들어질 때 유해균이 돌출하는 것이고 그들 조건이 소실되면 또 원래의 상태로 돌아가는 성질이 있다. 화학비료와 농약을 중심으로 하는 기술체계에는 그러한 구조적인 약점이 있고 나아가서는 시장경제의 배경에서 연작을 하지 않을 수 없는 사정도 겹치고 유해균의 돌출조건을 강화하기 쉬운 형으로 되어 있다. 이러한 토양에 대증요법적으로 유해한 미생물을 투입하여도 그 미생물의 증식조건과 역으로 되어 있는 경우가 많고 효과를 내기 위해서는 유해 미생물에게는 불리하고 유용미생물에 유용한 토양 및 시비 관리로 바꿀 필요가 있다.

예를 들면 토양 미생물상은 사계를 통하여 변화하고 있고 그 변화가 지상부의 생태를 지배하고 있다. 온대 채소의 대부분은 아무리 여름형으로 육종되어 있어도 여름의 고온기에는 병해충이 다발하고 농약 없이는 재배가 불가능하게 된다. 이 경우의 토양 미생물의 상황을 보면 고온기에는 미생물의 절대량이 현저히 증가하는 것만이 아니고 부패균의 주체를 이루는 푸자리움의 점유율이 높고 저온기에는 그 반대의 경향이 있다. 이 원리에 착안하여 여름의 지온을 약간만 낮추어 미생물의 활동을 어느 정도 억제시키거나 길항성이 있는 미생물을 다용하여 푸자리움의 점유율을 저하시키거나 하면 여름의 고온기에도 무농약으로 재배가 가능해 진다. 이러한 사례를 생각하면 토양중 미생물 관리의 중요성과 가능성이 이해되는데 엽면에 있어서 미생물도 토양에 연동하고 있는 경우가 보통이다.

(3) 인위적인 미생물 사용의 필요성

대다수의 사람은 자연계에는 유용한 미생물이 존재하고 있으므로 인공적으로 배양한 미생물을 사용하지 않아도 유기물의 사용방법에 따라서는 토양중에서 증식하는 것은 아닌가 하는 의문을 가지고 있다. 확실히 해초나 어분 등 해산의 것이나 게껍질 등 키틴질이 많은 물질을 연속적으로 사용하면 미량요소의 발란스가 파괴됨과 동시에 유용한 방선균이 증대하고 비교적 단기에 병해 억지 토양으로 되는 것이 경험적으로 이론적으로도 알려져 있다. 그러나 토양 미생물의 세계는 지상부의 식물의 세계보다도 한층 복잡하다. 유용한 미생물의 발생의 찬스는 삼림의 생태계와 같이 우연적으로 지배되고 있다. 식물에도 다양한 종류가 있고 그들의 종류가 제로에서 완전한 생태계를 형성하는데 수백 년의 세월을 필요로 한다. 그 위에 나아가 그 식물이 식용으로서 이용할 수 있는가 아닌가는 또 다른 선택의 문제이다.

미생물의 세계도 그것과 유사한 것이다 다종 다양한 미생물이 번식하여도 그것이 유용한가 아닌가는 또 다른 차원의 과제이다. 결론적으로 말하면 시간의 제약을 생각 치 않고 유기물을 계속 시용하면 어느 것은 유용한 미생물이 증가할 가능성도 있으나 그것은 어디까지나 우연성에 지배되고 있고 일반적으로 생각되고 있는 정도로 확률이 높은 것은 아니다. 특히 공중 비례의 극히 적은 유용 혐기성 균으로 되면 그 집적의 확률은 극단적으로 낮아진다. 이러한 배경에서 인공적으로 배양한 유용 미생물을 작물의 종자로 뿌리듯이 토양에 시용하고 잘 정착시키는 방법을 강구할 필요가 있는 것이다.

(4) 미생물 이용 기술의 기준

농업에서 미생물의 응용은 토양 개량, 병해충의 억제, 품질과 수량의 증대, 생력화 등 다방면에 걸치는데 어느 것이나 연동된 것으로 되어 있다. 따라서 그 상호효과를 어떻게 높이는가 하는 것이 미생물 유효이용의 기본이고 농약, 화학비료와 같이 단순하고 대증요법적인 생각으로 그 성과를 끌어내리는 것은 곤란하다. 미생물이용의 기본적인 조건은 기대되는 역할까지는 어느 정도 레벨 이상의 밀도가 되고 그 생성물이 생산에 플러스로 작용하는 레벨에 달해야 시작되고 그 효과가 나타난다고 하는 전제가 있다. 따라서 어떠한 유효 미생물이라도 이 조건을 무시하면 효과가 전혀 없고 특히 화학비료, 농약과 같이 기계적인 시험방법에는 전혀 어울리지 않는다.

다른 표현을 하자면 미생물도 의지를 갖고있는 살아있는 생물이다. 그 살아있는 것의 작용이 최대로 발휘될 수 있도록 준비하는 것이 미생물을 이용하는 측의 책무이고 그러한 기본개념이 없는 한 미생물을 훌륭하게 활용하는 것은 곤란하다. 미생물이용의 기본은 자연생태계에서 배우는데  있다는 것은 이미 서술한 바와 같은데 식물의 종류, 기질(먹이)이 많으면 많을수록 미생물의 종류도 많아진다는 특질이 있다.

이러한 배경을 생각하면 시용하는 유기질의 종류가 다양하지 않으면 안되고, 또 토양의 구성인자도 복잡하게 되면 될수록 좋은 결과가 된다. 따라서 바크면 바크, 볏짚이면 볏짚이라는 방식이 아니라 100분의 1, 또는 1000분의 1이라도 다른 유기물이 하나라도 많이 섞여 있는 것이 좋다. 따라서 토양 개량에 있어서도 다양한 토양의 객토와 물리 화학성이 다른 것을 보다 많이 시용하고, 다양한 미생물이 증식할 수 있는 조건을 구비할 필요가 있다.

3. 미생물상을 중심으로 한 토양의 분류

지금까지의 토양의 연구는 주로 물리성과 화학성이 중심이 되어왔고, 물리화학성과 생물성에대한 분야는 대폭 뒤져 있다. 특히 미생물의 분야에 대해서는 상대가 눈에 보이지 않을 만큼 암중모색 적이고 재현성을 확인하려면 노력이 많은데 비해 성과는 적고 그 다양성에 혼란되어 자신을 잃는 결과가 된다. 이러한 경우는 단순히 큰 틀을 정하여 유별하거나, 미생물 내의 생태계 형성 방법에 주의하여 작물에 대한 영향을 확인하는 것에서 시작하여, 많은 사실을 집약하고 유형화하여 하나의 방향성을 정지하지 않으면 안 된다.

토양 미생물의 동정, 분류에 대해서는 아직 모르는 분야가 엄청나게 많다. 이러한 상황에서 토양 미생물 상으로 토양을 분류하는 것은 폭거라고 생각되는 면도 있으나 작물의 생산이라는 입장에서 토양 미생물상을 관리한다면 하나의 기준이 필요하게 된다. 이 경우의 기본적인 생각은 미생물 측에 선 것이 아니고 인간의 측에 선 관리상의 분류라는 점이다. 이러한 개념이 성립하면 미생물은 지상부의 작물과 같은 관점에서 관리할 필요가 있고 어느 수준에서 관리가 가능한가 아닌가에 따라 그 성과가 달라진다. 이러한 시점에서 미생물의 기능과 그에 기초한 토양의 분류를 과거 10여년의 응용 연구와 재현성을 가미하여 정리하면 다음과 같다.

미생물의 기능 - 부패, 발효, 합성

토양 중에는 다양한 미생물이 있는데 대부분은 분해와 합성의 계로 나누어진다. 분해의 계는 산화 분해와 발효 분해로 대별되고 발효 분해는 나아가 유용 발효(단순히 발효라고 부른다)와 유해 발효(부패라고 부른다)로 나누어진다. 한편 합성의 계는 질소 동화와 탄소 동화로 나누어진다. 일반적으로는 발효와 부숙과 부패를 혼동하고 있는 경향이 적지 않다. "퇴비를 자연 발효시킨다"고 하는 말에서 보듯이 본래는 부숙으로 해야 할 것을 발효라고 표현하고 있는 예가 많기 때문이다.

부패란 유기물의 분해 과정에서 미생물 활동에 의한 다량의 에너지를 가스나 열로 방출하고 식물과 동물에 대해 유해한 중간물질과 효소 저해 물질을 생성하고 급속히 무기화 하는 계를 말하는데 무해하게 될 때까지 장시간 숙성시키는 것도 부패로 칭하고 있다. 이에 대해 발효란 미생물 활동에 의한 에너지의 방출은 극히 적고 산화 분해의 20분의 1정도의 에너지로 불용성의 유기물을 비교적 단기간에 가용화(흡수되는 상태)하는 유기물의 유효화(가공)의 계이다.

한편 합성이란 이들 분해물을 먹이로 하여 질소고정이나 광합성 등을 통해 외부의 에너지를 끌어들이는 것이다. 광합성에 관해서는 남조류와 녹조류와 같이 호기적으로 완전 광합성을 하는 것이 있는가 하면 광합성 세균과 같이 혐기 조건에서 불완전 광합성을 영위하는 것까지 다종다양하다. 질소 합성을 하는 미생물도 호기성의 아조토박터나 근류균, 남조류 등 다종다양하다.

부패, 발효, 합성의 상호 관계

부패, 발효, 합성의 계는 토양 중에서 동시 진행의 형태를 띠는데 어느 계의 비율이 높으냐에 따라 토양의 좋고 나쁨이 결정된다. 유기물의 생성은 극단적으로 말하자면 플러스 전자를 끌어들이는 것이고 붕괴는 플러스 전자를 방출하는 것이다. 그 주도적인 역할을 하고 있는 것이 수소 이온이다. 그 수소이온과 결합하여 물로 돌아가면 특별한 문제는 없으나 황화수소와 탄화수소, 기타 악취를 발하는 부패물질(환원물질)로 변하는데 문제의 근원이 있다.

이에 대해 예를 들면 토양이 수소이온을 흡착하고 나아가 광합성 세균 등 합성형 미생물이 우세하게 작용하여 이들 부패물질을 당 등으로 합성하는 계가 강하게 작용하면 생산성이 높은 토양이 된다. 토양관리와 유기물의 유효 이용, 지력의 유지 증진을 위해서는 환원상의 수소 즉 식물에 대해 유해한 탄화수소와 황화수소를 혐기적으로 끌어들여 식물에 유용한 물질을 합성하고 뿌리 등에 산소를 제공하는 광합성 세균과 같은 불완전 광합성균 쪽이 좋다.

한편 유기물의 분해도중에 발생하는 메탄가스나 황화수소 등의 환원물질은 질소 합성 미생물의 활동을 현저히 억제한다. 이 경우 광합성 세균과 같이 환원물질을 이용하는 합성균이 존재하면 산소 부족은 일어나지 않는다. 따라서 혐기적 환경에 있어서도 그 능력을 충분히 발휘할 뿐만 아니라 단독의 경우에 비해 수배의 질소 고정을 하게 된다. 광합성 세균은 광합성만이 아니고 질소도 고정하는 것으로 알려져 있는데 토양 중에서 아조토박터와 공존하면 질소 고정 능력이 더욱 강화되는 것도 알려져 있다. 따라서 토양을 합성형으로 하기 위해서는 광합성 세균과 질소 고정균의 역할을 충분히 인식할 필요가 있다. 가장 이상적인 것은 부패에 대해 발효가 우위로 되고 그것과 합성 계가 강하게 연관되는 발효합성형이다.

미생물의 기능으로 본 토양의 분류

이상의 부패, 발효, 합성의 상호 관계의 방식, 어떠한 미생물이 주체로 되는가에 따라 토양을 이하와 같이 나눌 수 있다.

① 부패형 토양

토양중의 사상균 중에서 푸자리움 점유율이 높고(15∼20%이상), 질소분이 높은 생유기물을 시용하면 악취를 발하고 구더기가 발생하거나 다양한 해충이 모인다. 병해충이 다발하기 쉽고, 생 유기물의 시용은 유해하게 된다. 일반 토양의 90% 이상이 부패형 토양이다. 무기 양분이 불용화하여 토양은 굳고 물리성도 나쁘다. 논에서는 가스의 발생이 현저하다.

② 정균형 토양

항균물질 등을 생성하는 미생물이 많고 토양 병충해가 나기 어려운 토양을 정균형 토양이라 한다. 페니실리움이나 트리코데르마, 스트렙토마이세스 등의 활동이 강하고 사상균중 푸자리움 점유율이 5% 이하로 된 토양에서 병해충의 발생이 극히 적다. 질소분이 높은 생 유기물을 넣어도 부패냄세가 적고 분해 후는 산흙 표토 냄새가 난다. 토양도 비교적 단립화가 촉진되어 투수성도 양호하게 된다. 병에는 걸리지 않지만 수량은 약간 낮다. 그러나 ④의 합성형이 연동되면 높은 생산력을 가지게 된다.

③ 발효형 토양

유산균과 효모 등을 위주로 한 발효 미생물이 우점되어 있는 토양으로 생 유기물을 시용하면 향긋한 발효냄새가 나고 누룩곰팡이가 많이 발생한다. 푸자리움 점유율도 5% 이하로 내수성 단립형성이 높고 토양은 팽윤해지거나 무기양분의 가용화가 촉진된다. 토양중의 아미노산, 당류, 비타민, 기타 생리 활성물질이 많아지거나 작물의 생육을 가속적으로 촉진한다. 논에서 가스 발생은 억제된다.

④ 합성형 토양

 광합성 세균과 조균류, 질소 고정균 등의 합성형 미생물이 우점하고 있는 토양으로 수분이 안정되어 있으며 소량의 유기물의 시용으로도 토양은 비옥화 한다. 푸자리움 점유율도 낮고 ②의 정균형 토양과 연결되는 경우가 많다. 논에서 가스발생은 억제된다. 그리고 발효계와 이 합성계가 강하게 연결되면 발효 합성형 토양이라는 가장 이상적인 토양이 된다.

이상 극히 개략적인 분류를 하였는데 각 토양간의 명확한 구분점은 없고 상호 겹치는 점도 있고 각각을 대표하는 미생물군의 돌출에 의해 편의상 분류한 데 지나지 않는다. 더 바란다면 정균력을 갖고 발효 합성 능력이 좋은 토양이 이상적이고 이것을 어떻게 실현하는가가 미생물상 관리의 중심 과제이다.

기능으로 본 미생물상 관리의 포인트

미생물상의 관리가 정확하다면 토양의 물리성이나 화학성도 자연적으로 개선되기 때문에 토양의 모재에 결점이 없다면 특별히 토양을 개선할 필요는 없다. 그러나 고품질에 의해 다수를 생각하는 경우는 종래의 상식적인 토양개량은 필요하다. 미생물상의 형성은 목적으로 하는 미생물이 토양에 정착한 경우에 일어나는데 어느 특정한 종류만을 돌출시키는 것은 곤란하고 생태적으로 무리로서 정착시키는 것이 요점이다. 예를 들면 정균형 토양이라고 하면 호기성, 혐기성, 호산, 호알칼리를 불문하고 항균 물질을 내는 그람 양성균군을 쌀겨와 유박, 어박 등으로 증식시켜 균의 밀도가 상당히 높은 시점에서 퇴비 등의 유기물과 동시에 시용하면 비교적 용이하게 정균형 미생물상의 형성이 가능하다.

토양의 종류는 다종 다양하기 때문에 효과가 크게 다르게 발현하는 경우가 있다. 일회 시용으로 완벽한 경우가 있는가 하면 수회 시용하여도 전혀 효과가 없는 토양도 있다. 후자의 경우 일반적으로는 효과가 없다고 판단하기 쉬운데 균의 소성에 차이가 없다면 수분을 충분히 주고 양질의 유기질(미강, 유박, 어박 등)을 10a당 100∼200kg정도 미생물 시용시에 시용하면 갑자기 효과를 나타내게 된다. 미생물의 응용시험은 화학비료나 농약처럼 결정된 패턴이 없기 때문에 편의상 화학비료, 농약 시험에 준하여 행해지며, 농도와 횟수가 기준이 된다. 그 결과는 재현성의 문제에서 결점이 있다고 하여 햇빛을 전혀 보지 못하는 경우가 많다.

다시 말할 나위도 없이 미생물의 시용 효과는 시용된 미생물이 우점적으로 정착하고 안정적으로 작용하는 경우 비로소 발휘되는 것도 있다. 극단적으로 말하면 농도와 횟수는 기준정도의 것이고 절대적인 의미를 갖는 것은 아니다. 요는 효과가 날 수 있도록 양질 유기물을 계속 시용하는 것이다. 계속 시용하여 효과가 있다면 그 토양은 틀림없이 바람직한 미생물상을 형성하게 된다.

이러한 과정을 거쳐 한번이라도 미생물상이 안정되면 유기질의 부족이나 극단적인 건조 또는 담수, 과다한 생 유기질의 시용 등이 없는 한, 그 효과는 극히 장기간 지속되고 관리에 따라서 반영구적인 것이 된다. 아무리 강력한 미생물이라도 단일종이 되면 토양조건에 따라 재현성에 결함이 생기게 된다. 그 대책은 각종 유용균이 보완적으로 되도록 가능한 한 종류를 많게 하고 무리로서 정착시키도록 하면 변이의 방지도 용이하고 효과도 안정적이 된다. 발효형 토양이나 합성형 토양에서도 그 원리는 같지만 처음부터 정균형, 발효형, 합성형 미생물을 썩어서 시용하면 비교적 빨리 정균력이 있는 발효 합성의 토양으로 전환할 수 있다.

4. 환경 보호를 위한 미생물 이용

표토의 유실방지, 농약과 화학비료에 의한 토양 및 수질오염, 농축수산 폐기물에 의한 수질 및 토양 오염, 하수 및 생 쓰레기에 의한 오염이 문제가 되고 그 외에 논의 메탄가스와 유기물분해에 의한 탄산가스의 증대는 대기권의 파괴에도 직접적으로 관계되어 있다. 그러한 오염은 자기 완결적인 순환이 곤란하기 때문에 인구의 집중과 인구의 증대에 따라 가속적으로 증가하는 성질이 있다.

화학비료와 농약에 대해서는 일부 오염원이 되지 않는 제품의 출현도 기대되는데, 유기물에 의한 오염은 유용한 자원으로서 회수하는 조직을 확립하지 않는 한 근본적인 해결은 곤란하다. 난분해의 화학 합성 물질(오염 물질)이 미생물에 의해 분해되는 예는 화제는 되지만 아직 실용단계에는 증식 조건이나 효과적인 이용법이 충분하지 않기 때문에 기대할만한 결과가 얻어진 예가 적다. 화학적으로 만들어져 자연계에서 분해가 곤란한 물질은 인위적으로 확실하게 회수하여 처리하는 것이 원칙이고, 만능의 미생물이 존재하는 것은 아니다. 따라서 난분해의 합성 물질에 의한 오염에 대해서는 엄격하게 대처하여 처리하는 수밖에 없을 것이다.

자연계에 있어서 정화력은 빛과 물과 미생물의 상호작용에 의한 경우가 많고 일반 화학물질의 분해도 이 관련 위에 성립하고 있다. 이 글은 작물생산에 대한 미생물의 응용을 주안점으로 하고 있다. 따라서 농업 또는 농약이 만들어낸 오염 물질 대책과 그것에 관련된 환경 파괴 대책을 범위로 하는데, 미생물의 세계에서 보면 이러한 문제에 대해 가능성 있는 해결책이 다수 존재하며, 또한 극히 생 에너지적인 것도 있다. 지구 환경의 진화도 미생물의 활동에 의해 지탱되고 있다.

석탄기 지구의 탄산가스 농도는 현재의 30여배나 되었고 기온도 3도 이상이나 높았으며 메탄가스나 황화수소 등의 농도도 극히 높아 현재의 생물 대부분이 살 수 없는 상황이었다. 현대적 감각으로 보면 태고의 지구는 오염 그 자체였던 것이다. 이러한 상황에서 과거에 대 활약하여 지구의 환경을 변화시키는데 공헌한 미생물 중에는 현재는 소수파가 되어 조용히 있는 것도 있다. 통성 혐기성의 광합성 세균이나 화학 합성 세균군, 남조류 등은 그 대표적인 예라 할 수 있다. 지구상의 유기물이 증대하고 산소가 증가함에 따라 호기적 분해균의 비중이 높아져서 현재는 미생물이라 하면 분해의 세계라는 생각이 상식으로 되어있다.

오염에는 두가지 유형이 있다. 현재의 탄산가스 문제처럼 유해하지는 않아도 어느 특정 물질의 분포가 변화함에 따라 결과적으로 환경이나 인간에 악영향을 미치는 것과 그 존재가 직접적으로 유해한 성질을 갖는 경우가 있다. 이러한 오염도 인간이나 생물을 빼고 지구라는 입장에서 생각하면 원래 지구에서 존재하던 물질이 다양한 형태로 존재하고 있는데 지나지 않고 진화의 흐름에서 생각하면 오염 그 자체는 분명히 환경의 퇴행현상이다. 이러한 흐름을 생각하면 현재의 호기적 분해균을 중심으로 한 오염대책에는 한계가 있고 또 새로운 오염물질을 만들어낼 위험성도 있다. 따라서 오염에 관한 대책은 혐기 및 호기 분해를 조합하고 또 분해와 재합성을 조합할 필요가 있고 그 조합이 안정적으로 되면 자기 완결형의 오염 대책이 가능해진다.

토양과 토양미생물에 대한 이야기

농업에 있어 토양 문제는 농업생산의 모체라고 할 수 있을 것이다. 본 센터에서는 국내외의 토양과 미생물, 비료문제에 대한 최싱 정보를 수집, 입수하여 심층분석, 연구 및 실천하여 우리의 기후 풍토에 적용, 실용화하고자 한다. 물론, 그 효율성이 발군의 성과로 나타나면서도 생력화 될 수 있는 방법이어야 할 것이다. 순환농법의 필연적인 수단이 되고 토양 미생물에게 절대 불가결한 유기물을 토양에 되돌려 준다는 대명제를 두고 새삼스레 법석을 떨고 있는 우리의 현실에서 이러한 시도가 앞으로 참신한 결과를 낼 것으로 생각된다.

더욱 한심한 것은 뜻이야 좋다고 하더라도 밑도 끝도 없는 것들을 내세워 신농법이라는 허울을 씌워 그것이 전부인 것처럼 주장하고 있는 것도 따간 일이 아닐 수 없다. 눈을 박으로 돌려보아도 마찬가지이다. 가까운 일본에서도 유기농법, 미생물 농법, 식초 농법, 목초 농법이라 해서 200여가지가 난립하고 있는데 오히려 당사자인 농가는 어리둥절하고 있는 꼴인 셈이다. 딸랑거리는 요령소리만 듣고 장에 간다는 속담이 있기는 하지만 최소한 자기만의 의지와 지식을 가지고 있어야 한다고 본다. 그래서 이 번호에서는 순환농법을 위해 지극히 당연한 흙의 정체를 어림으로나마 파악해 보고자 한다.

순환(자생) 농법을 위한 논밭의 흙과 땅심의 문제

부식, 성분, 유실, 미생물 등의 이야기는 눈으로 볼 수 없는 것들이라 등한하기 쉽고, 또 한편으로 맹목적이기 쉬운 것이 솔직한 현실이다. 여기서 혼란이 생기고 방법이 모호해 지기 시작한다. 이 틈을 비집고 자칭 신통한 비방들이라는 것들이 끼어들어 더욱 혼란을 가중시키고 있다. 땅심이란 무엇인가? 땅심에 영향을 미치는 것들의 정체는 무엇인가? 지금까지의 연구, 조사, 계측된 자료들의 수치를 들어 볼 필요가 있다. 여기서 말하는 숫자는 대략적인 것으로 논밭마다 다르다는 것을 밝혀둔다.

부식과 퇴비

경토 10cm의 흙량(10a 기준) 약 100t

100t 흙 중의 부식량(2~4%) 약 2~3t

부식의 연간소비량(약 3%) 약 90~150kg

퇴비 1.5t 투입했다면(약 10%의 부식생성) 약 150kg

위 숫자와 같은 상태라면 각종 장해가 억제될 만큼의 기본적 조건을 갖추었다고 해도 될 정도인데 작물의 양분흡수량 등과 함께 토양의 미생물의 균형 및 이온의 균형을 유지한다는 것도 중요한 조건이다.

전질소량 

경토 10cm의 흙량 약 100t

전질소량(0.1~0.5%) 약 100~500kg

전질소의 내용

무기태(1~5%) 약 1~5kg

유기태(잔량) 약 99~495kg

◎무기태질소란 NH₄+,NO₃-로 식물에 흡수된다.

◎유기태질소란 동물의 사체, 식물잔재, 원생동 등이 미생물에 의해 분해되어 무기태 질소로 바뀐다.

토양과 미생물, 작물간의 연계와 순환의 역사는 30억년의 지구역사와 함께 하지만 이는 차지하더라도 농경이 시작된 극히 최근의 수천년에 걸쳐서 뿐이 아니라 농업은 영원히 이어지는 것이라고 할 수 있을 것이다. 땅심이 무시된 경종밥법이나 수단은 수경재배와 다름없으며 이는 살아있는 토양이 지니는 포용력(완충력)이 없는 결손의 상황 속에서 작물재배는 매우 신경질적인 비배관리가 따라야 하고 따라서 안정적인 영농이 어렵게 된다는 것은 자명한 일이다. 수경재배만큼이나 까다로와 질 수밖에 없다고 본다.

광물성분의 토양 존재량

충적토층의 성분량(100t)

규산(SiO₂) 48.2 t

알루미늄(Al2O3) 24.0 t  -  인산흡착

철(Fe2O3) 11.4 t  -  인산흡착

티타늄(TiO2) 850 kg

칼슘(CaO) 1.49 t

칼리(K2O) 570 kg

나트륨(Na2O) 2.03 t

기타 미량요소도 상당량 함유하고 있다. 관계용수에서도 해마다 흘러들어 퇴적되고 작물의 잔재물에서도 녹아 나온다. 질소고정균(아조토박터)과 남조류 및 근균류 등도 질소를 끌어들이고 있으며 그 밖에 복잡한 과정을 통해 지구상의 성분은 순환되고 있다. 흙이 살아있는 한 돌고 돌아간다는 말이다.

흙 가꾸기의 3요소

1. 부식의 조성  2. 이온의 균형  3. 박테리아의 균형

위 3가지의 요소는 포장의 상태를 정확히 파악함으로서 균형을 유지 할 수 있다고 본다. 물론 자연의 혜택인 빛, 물, 공기 등을 충분히 얻을 수 있고 날씨가 급격히 변화하지 않는다면 더 이상 바랄 것이 없겠지만 10년 동안에 9년은 이상이 있었다고 생각하는 것이 좋을 것이다. 따라서 흙 가꾸기의 3요소는 항상 기본이 되는 확인사항이며 3요소의 영향은 아래와 같다.

1. 부식의 조성

◎모래(0), 흙(20), 점토(30), 부식(600). 괄호안의 숫자는 Ca, Mg, K, NH등의 염기를 흡착하는 힘을 숫자로     표현한 것입니다.

◎EC는 내리고 CEC는 오른다.

◎EC는 전기 전도율 즉 토양중에 여러 가지 성분이 녹아 있는 농도에 따라 전기가 전달되는 정도를 의미하며,    CEC는 각종 성분을 흡착 보존하는 힘으로 땅심을 나타내기도 한다.

◎미생물의 주택이 된다.

◎토양의 물리성이 좋아져서 떼알구조가 형성된다.

◎암모니아의 해가 줄어든다.

◎이점이 많아져서 이른바 지력을 지니게 된다.

2. 이온의 균형

◎양분의 무분별 섭취에서 선택적 섭취로 조절되고 식물체액의 산도(pH)를 4.8이하로 되지 않게 되며 병해균    의 침입이 어렵게 된다.

◎질산(NO3-)과 염기가 화합물을 생성하지 않으며 농도장해, 염류집적, 성분유실이 적어진다.

◎부식과의 관계로 인해 인산의 흡수가 쉬워진다.

◎식물체내에서 질산과 칼리의 결합을 막고 또 광합성산물의 에너지가 낭비되지 않게 된다.

◎pH가 중성으로 유지되어 질산의 해를 막는다. 질산화성균, 아질산화성균의 연동작용이 순조롭게 된다.

◎미생물의 유익균의 활동을 원활하게 하는 토양이 된다.

3. 미생물(박테리아)의 균형

◎토양의 미생물은 사상균, 세균, 방선균으로 대표되는데, 이들의 세력균형이 깨어지면 토양병해균에 의한 장해가 발생한다. 토양에는 수많은 유익균과 유해균이 있는데 평상시에는 약간의 경쟁을 하면서도 균형을 유지하고 있다. 그러나 pH가 급격히 변동하거나 토양 용액 농도의 변화 또는 부식의 격감에 의해 어떤 특정 단일균의 세력이 확장되거나 해서 장해가 나타난다. 특히 사상균의 80%는 해악의 요소를 지니고 있다. 당연히 질소고정균(아조토박터), 광합성세균 등의 유효균의 활동이 억제될 수밖에 없다.

◎사상균(10%), 세균(60%), 방선균(30%)의 비율이면 장애가 없는 바람직한 상황이라 할 수 있다. 특히 방선균은 부식의 생성이 이루어질 때부터 나타나는 소극적균에 속한다. 그러므로 유익균인 방선균이 활성화하기 위한 토양환경조성에 유산균이 중요한 작용을 하고 있다고 생각할 수 있다.

◎사상균, 방선균 모두가 호기성균으로 많은 산소가 요구되고 있는데 유산균은 혐기성균이다. 따라서 경쟁하지 않는 것으로 앞의 두 균과는 경쟁하지 않고 균형을 잘 유지하게 된다.

◎이 균형유지로 영구부식이 형성될 수 있다. 즉 토양에서 방대한 미생물의 양식(증식)으로 다량의 부식은 자체 배양 공급받고 있다.

◎유산균은 토양균의 균형유지 역할을 해 가면서 토양 3요소의 최적 상태를 유지하는 발효 합성형 토양을 조성한다.

유기균(혐기성 위주)의 화학적 특성

1. 저온발효분해성에 대해서

호기성부숙에 비해서 1/20의 에너지에 의한 혐기성 발효이기 때문에 발효 온도가 50℃정도 밖에 상승하지 않는다. 따라서 질소, 인산, 칼리 등의 중요성분의 손실이 없이 유기물의 성분 전환이 가능하다. 이 유산발효의 과정에서 부패균의 증식을 억제하면서 효모가 증식활동할 수 있는 환경 기반을 조성하는 역할을 한다. 이때 유산균과 상승작용으로 강력한 활성을 나타내는 것이 대표적 효모 사카로미세스(Saccharomyces)라는 것을 학자들은 발견하고 있다. 이 때문에 퇴비의 온도를 낮아지고 지온은 상승하는 현상을 볼 수 있게 된다.

 (예) 가축사료 저장제조의 한 수단인 담금먹이의 발효, 각종식품의 발효가공에 있어서의 기술

2. 부식의 생성율을 높인다.

보통 퇴비제조는 뒤엎기라는 막대한 노력을 요하는 호기성 부숙에 의한 것이 90% 이상이며 겉보기에 안전하고 역가높은 완숙상태에 이르면 포크나 쇠스랑에 걸리지 않는 정도로 보슬보슬한(성분은 다 날아가고 빠져버린다.) 상태에 까지 이르게 된다.

그러나 현실적으로는 시간과 노력 관계로 미숙한 상태이거나 또는 완숙과는 거리가 먼 것을 전답에 투입하게 된다. 이때 토양에 투입된 퇴비는 호기성균이 토양의 산소를 다량 요구하게 되어 토양은 혐기적 상태가 되며 부식의 생성은 중단되고 혐기성 부패균이 달라붙게 된다.(부패 분해형 토양) 대책으로는 토양내에서의 자연부숙을 기다릴 수밖에 없다. 이로 인해서 진성부식이 생성되기까지는 긴 시간이 걸리게 되는데 혐기성 토양의 안에서도 생리활성물질(각종 호르몬)의 생성과 유기물의 발효를 계속되지 않으면 안된다. 이러한 상태에서 유산균은 조건적 혐기성균의 특성 때문에 산소를 요구하지 않도록 부식의 생성과 각종 호르몬의 생성에 공헌하게 된다.(발효합성형 토양) 식품발효의 경우에서도 유산균이 작용하고 있을 때는 다른 부패균이 달라붙지 않는다는 특성을 이용하고 있는 것이다.

3. 발근작용이 왕성하다

가. 질소를 감싸고 지속적으로 방출한다.

미숙유기물 또는 가분해성 부식과 유리질소를 균체 단백질(아미노산태 질소)로서 끌어안고 증식하여 약 7시간에 10 (백만배)의 활성을 3∼5개월간 지속한다. 그 동안 질소의 동태는 증식(합성) 사멸(방출)을 반복함으로서 질소의 과도한 흡수가 방지된다. 정식초기에 유리되어 있는 무기태 질소가 줄어들기 때문에 지상부의 도장이 없고 인산우선형의 발근작용이 현저하다. 영양생장에서 생식생장으로 옮아가면서 부식의 생장율이 높아져 동시에 다른성분(Ca, Mg, K와 미량요소)도 가급태로 전환되어 선택 흡수가 된다. 주) 유산균군은 100% 유산을 분비한다고 알려져 있다. 그 때문에 그 유산이 지니고 있는(-COO-)와 (NH4+)가 결합하여 유산암모늄을 형성하고 이는 매우 안정적인 형태로 토양에 존재 이용된다.

나. 에칠렌의 발생이 적어진다.

일반적으로 호기성 퇴비는 시용 후 다량의 에칠렌이 발생하고 급격히 저하하는데 혐기성 퇴비(토양내 발효도 마찬가지)는 부드럽게 발생하면서 장기간 지속된다. 에칠렌 가스는 소량일 때는 발근 촉진과 활력을 주는데 과도하면 뿌리의 생장을 억제한다는 것이 알려져 있다.

다. 생리활성물질의 생성

유산균은 조건적 혐기성균의 특성으로 토양 내에서 산소 소비량이 적은 발효합성형 미생물이다. 그러므로 토양의 용존산소는 아미노산이나 호르몬, 비타민의 생리활성물질 합성에 공급되기 때문에 뿌리의 활성을 조장한다.

4. 장내 박테라아

유산균은 비피즈스균과 함께 인축의 장내에서 소화흡수, 감염방어, 면역자극(비타민합성) 등의 일을 하며 건강유지에 큰 역할을 하고 있다. 비피즈스균은 공기에 접하면 사멸하고 마는데 유산균은 공기가 있는 곳에서도 호흡작용(산소흡입 탄산가스 배출)으로 살아간다. 이로서 가축과 사람의 건강유지나 퇴비 만들기를 비롯 분뇨의 체내 정체 배설등에 크게 작용한다.

5. 내염성 박테리아

유산균군은 거의가 혐기성이면서도 내염성에 극히 강한 균종이 있다. 보통 세균은 염류농도 5∼20%에 이르면 생존이 불가능한 균이 많은데 유산균 중에도 유별나게 염류농도에 강한 것이 있음을 우리 주변에서 쉽게 볼 수있는데 된장을 숙성시키는 것들, 소금에 절인 짠 김치를 익히는 균들을 대표적으로 들 수 있겠지만 토양의 염류집적토, 연작토 등에서도 활발한 활동을 하는 균들이 있다. Micrococus acidolactis 같은 호기성 유산구균은 이런 점에서 크게 기대되는 균종들이다.

유효미생물 배양조건

각 분야에서 특출한 효과를 나타내고 있는 유효미생물들을 집중적으로 배양해서 토양에 투입하기 위해서는 미생물의 배양에 필요한 몇 가지의 조건을 최적의 상태로 맞추어 주어야 가장 효율적인 성과를 올릴 수 있게 된다.

(1) 수분(水分)의 조절

우리가 원하는 유효미생물을 왕성히 번식시키기 위해서는 미생물을 배양시키고자 하는 모든 재료의 수분함량을 70%로 맞추어 주어야 한다. 미생물을 배양시키고자 하는 재료가 흙이든 왕겨, 톱밥, 볏짚, 보리 짚이나 산야초이든 계분, 돈분, 우분 등 가축분뇨나 인분이든 간에 모든 혼합된 재료에 전체적인 평균수분이 70%로 맞아야 유효균의 번식이 왕성하여 양질의 토곡(土麴)이나 발효퇴비 또는 발효사료로써의 소기의 성과를 올릴 수 있는 것이다. 만일 수분이 70%이상으로 많았을 때는 유효균보다 유해균의 번식이 많아지며, 수분이 70%이하로 적었을 때는 유효균이나 유해균이 제대로 증식이 될 수가 없기 때문에 목적하는 균배양이 이루어 지지 못하게 되는 것이다.

(2) 공기(酸素)의 유통

대부분의 유효균은 호기성균(好氣性菌)으로 공기의 유통이 양호해야 번식이 왕성해지게 되며, 반대로 대부분의 유해균은 혐기성균(嫌氣性菌)으로 공기유통이 잘 안되는 곳에서 맹렬한 번식이 조장되는 것이다. 따라서 우리가 원하는 유효균을 이용하는 과정에서는 가능한대로 공기가 잘 통하도록 재료의 배합비율을 맞추어 주고 발효과정에서 뒤집기나 공기구멍 내주는 일 등을 잘 해주어야 하는 것이다.

「예외 없는 법칙은 없다」고 하듯이 유산균은 혐기성균이면서도 김치를 익혀주거나 우유를 이용한 발효음료제조 등에 널리 사용되고 있는 대단히 유익한 균으로 활용되고 있으며, 리그닌이나 섬유소를 분해하는 균들은 호기성균이면서 공기유통이 불량한 곳에서도 활동을 계속하기도 한다. 퇴비를 띄워주는 균은 세균류, 사상균류, 방사상균류로 대별할 수가 있는데 이들 중 절대적인 호기성균류가 있는가 하면 때로는 혐기성상태에서도 발육하는 균들이 있기 때문에 퇴비 퇴적 시 공기유통량의 조절여하는 분해 작용의 촉진·지연을 조절하거나 퇴비재료의 질소발산 및 유실을 억제하는 데에 필수적인 조건이 되는 것이다. 한편으로 논에서 활동하는 미생물은 호기·혐기의 양쪽 환경을 잘 조절하면서 생활하고 있어 획일적인 분류는 대단히 어려운 일이라 하겠다.

(3) 온도(溫度)의 분해작용

대부분의 미생물은 생육적온이 20∼40℃이나 유효미생물은 40℃이상의 고온에서 번식이 활발하여 고온균(高溫菌)으로, 유해미생물은 40℃이하의 저온에서 많이 활동하기 때문에 저온균(低溫菌)으로 각각 분류한다. 따라서 토곡이나 속성퇴비, 발효사료 등을 제조할 때는 온도를 가능한 한 40℃이상으로 높혀주는 노력이 필요한 것이며, 퇴적 후 2∼3일이 지나면 30∼40℃로 열이 오르기 시작하면서 이때에 전분, 단백질, 지방 등을 분해시키는 균의 활동이 있게 되는 것이다. 이와 같은 기본물질의 분해 최성기가 되면 미생물들의 호흡열의 축적으로 온도는 60℃이상으로 상승된다. 이때에 이르면 당분, 단백질, 지방질 등 분해되기 쉬운 물질들은 대부분 분해 완료되고 이후부터는 고온 하에서 활동하는 리그닌 분해균과 섬유소 분해균의 활동이 시작 되는 것이다. 이들 고온성균에는 세균과 방사상균이 있는데 이들은 먼저 볏짚의 세포를 둘러싸고 있는 리그닌과 헤미셀룰로오스를 분해한다. 이와 같이 리그닌과 헤미셀룰로오스가 분해되지 않으면 그 안에 존재하는 셀룰로오스는 분해되지 않는다.

이와 같은 원리는 볏짚에 세룰로오스 분해균만을 첨가해서 실험에 보니 분해가 잘되지 않았는데 헤미셀룰로오스 분해균을 먼저 첨가하고 후에 셀룰로오스 분해균을 첨가해 보니 그때에 비로소 셀룰로오스의 분해가 진행되었다는 결과에서 이러한 결론을 얻게 된 것이다. 셀룰로오스 분해의 최성기가 지나면 내부의 온도는 서서히 하락하게 된다. 이는 분해되기 어려운 리그닌과 섬유소가 호열성이며 호기성균의 작용으로 분해가 되어졌다는 신호인 것이다. 우리가 발효퇴비를 조제할 때 리그닌이나 섬유소를 분해 촉진하기 위해서 석회유를 첨가하는 일이 있다.

석회유를 공급하면서 알카리를 좋아하는 세균의 번식도 크게 돕는 일이 되겠지만 리그닌과 섬유소를 부드럽게 하고 고온성의 호기성균의 분해가 조장 되도륵 하는 방법이 되기 때문이다. 고온 하에서 섬유소 분해균은 섬유소를 분해하면서 유기산을 만들기도 하는데 이 유기산은 다시 호기성균에 이용되어 유기산에 의한 산도의 저하(酸性化)와 그에 의한 분해작용의 저하를 방지하는 역할을 한다. 이상에서 보듯이 섬유소는 고온성균에 의하여 분해되는 것임을 알 수 있으나 전술한바와 같이 섬유소 분해균(50℃이하에서는 활동하지 않음)은 단독으로 퇴비를 부숙 시킬 수 없고 여러 가지 균들이 공존, 공조하는 가운데 완숙시켜 내게 되는 것이다.

(4) 양분공급(養分共給)

퇴비가 발효될 때에는 당, 단백질, 지방 등과 같이 비교적 저온 하에서 분해되는 성분들이 제일 먼저 분해되고 다음으로 헤미셀룰로오스, 셀룰로오스, 리그닌순으로 분해되어 간다. 이와 같은 물질의 분해는 각각 다른 균류들이 작용하는데 그것을 분류해 보면 다음과 같다. 이들 미생물들은 그들이 필요로 하는 양분을 공급하여야만 활동이 가능하고 분해작용이 되는데 이들 미생물들이 필요로 하는 양분은 질소성분이다. 그러므로 볏짚이나 보리짚을 발효시킬 때는 반드시 동물성 분뇨 또는 요소, 유안 등의 질소를 공급하게 되는 것이다.

따라서 질소성분의 함량이 많은 재료는 질소 첨가량을 감소시켜도 발효가 잘되고 질소성분이 적은 재료는 질소성분을 증량 첨가해줘야 한다. 그러므로 자체의 질소함량이 높은 재료일수록 분해작용이 빠르고 적으면 분해가 잘되지 않는다. 예를 들면 가축류의 분 중에서 계분은 가장 잘 분해되고 돈분이 그 다음이요, 우분의 분해가 잘되지 않는데 이것은 질소성분의 함유율에 따라 그 작용에 차이가 있기 때문이다. 한편 실험실에서 셀룰로오스 분해균에 대하여 당분을 공급해 보았더니 그 균은 이것을 하나도 이용하지 않았다는 사실로 보아 분해미생물들의 양분은 질소성분임을 알 수 있는 것이다.

 열네번째

벌래을 잡는 노선이 아니라 벌래와 같이 공생공존하는 농사의 노선으로 가자고 하는 것입니다.

흙을 중심으로 살아가는 수 많은 자연의 생명체들과 싸움을 하기도 하지만 대부분의 생명들과 공생공존하는 자연순환의 메카니즘에 따라 순응하며 지금까지 멸종이 아닌 생존이 가능 했을 것이라 봅니다.

농사는 수 많은 생명들과의 싸움이라 할 정도로 영양분을 뺏어가고, 직접적인 피해을 준다고하는 생각으로 작물 이외에 어떠한 생명과도 공생을 철저히 외면해 왔다면 지금부터라도 한번 공생공존을 인정하며 같이 가보는 것은 어떨까 싶습니다.

벌래가 유독 많이 발생하여 상품성이 곤란 할 정도다 판단이 되어지면 사람들은 빠르게 제거하여 벌래들이 다른 배추에 옮겨가지 못하게 하는 것이 일반적인 사고입니다.

밭갈이 안하는 자연순환농사에서는 벌래가 많은 배추가 보이면 뽑아 없애는 것이 아니라 애지중지하여 벌래들이 더 증식이 되도록하여 벌래들의 천적이 발생하고 유입 되어지도록 환경을 조성하여 주는 사고의 노선입니다.

바이러스나 세균성 질병의 발생한 배추도 이와 같이 없애기 보다 더증식이 되어 지도록 극진히 배려하면서 지켜줍니다.

배추에 벌래나 미생물이 한쪽으로 강한 해위로 인하여 병충해 발생은 자연에서는 반드시 일어나는 자연행위이며 일어나지 않는다고 하는 것은 자연균형 생명이 깨어진 아주 위험한 상태에 다다랐다는 신호입니다.

바이러스나 세균성의 질병의 발생은 햇빛과 바람, 물의 균형과 비료 영양분의 균형의 깨지고 자연안배가 무너진 상태로 보고 균형을 바로 잡아주는 것이 다음 농사에서 꼭 같은 피해을 막는 첫 번째 대안이라 봅니다.

초기의 진행 상태에서 어느정도 자연안배로 균형을 잡아 피해을 최소화 시키고, 다음해 농사에서 꼭 같은 피해가 발생치 않고 자연적인 안배 대안을 찾기 위하여 병체가 제일 많이 전이 되어진 배추을 한 포기 수거 합니다.

* 채소등 작물들이 자라는 것을 관찰을 해보면 유독 벌래들이 좋아하는 작물도 있지만, 벌래들이 근접안하는 작물들이 있으며, 계절 날씨에 따라 꼭같은 작물이라도 같은 벌래들이라도 반응이 다르다는 것을 보게 됩니다. 

수거한 배추을  미생물배양 발효통(연재 열새번째)에 넣어 배양발효하거나 더 나은 대안을 찾기 위하여

따로 배양발효 한후에 두가지을 같이 섞어 배양발효하여 배추밭에 전면 살포하는 대안입니다.

세균 미생물을 배양하여 배양된 유익한 미생물들과 만나 미생물 한쪽이 강하게 행동하여 자연균형이 깨어진 것을 스스로 인지하여 안배가 되어지도록 한 후에 배추을 수거한 밭으로 다시 돌려 스스로 해결을 맡기는 것입니다.

미생물이 안정화 되어진 토양에서는 벌래들 또한 균형을 깨는 강한행동의 행위가 현저히 적으며 어느 한쪽의 벌래가 급격한 강한 행동으로 이어질 때에 균형적으로 배양 되어진 미생물 배양발효액 살포도 균형을 잡아 주는 데 상당한 효과적인 대안입니다.

미생물 농약이 따로 있는 것이 아니라 자연의 원원종의 미생물을 채취하여 농부가 배양하면 농민이 미생물 원종을 가지고 농사을 짓게되며, 미생물농약 또는 균형이 깨어진 자연을 복원하는 미생물원종이 되는 것입니다.

* 미생물의 문제는 미생물 안에서 해결이며, 자연에서 서로 견제하고 미생물들에 의한 자연안배가 되어지도록 환경을 만들어 주는 것이 대안으로 생각하고 있습니다.

바이러스나 세균성질병에 아직까지 약제는 없으며 대안은 작물 제식거리로 햇빛과 물, 바람과 비료의 적정시비을 찾아 안배을 시켜주는 것이 첫번재 이지만 미생물에 의한 해결이 미약하고 초보적인 두번째의 대안이라 봅니다.

* 미생물의 안정화 되어진 토양에서 세균성 질병이나 벌래등 병충해 발생은 부분적으로 발생도 하지만 초토화시키거나 다음해에 연속하여 피해가 없으며 몇년에 한번씩은 부분 발생은 분명 있다 봅니다.

* 병충해에 대하여서는 다시 더 연재 되어 질것이며, 텃밭 연재가 되다보면 필수적으로 많이 다르어 질 것입니다.

벌거벗은 공화국     1대 지기    김 윤 수

미생물 이용의 새로운 관점

1. 미생물 이용에 의한 농약의 비약

(1) 에너지 이용의 효율화와 재이용

미생물이용만이 아니라 사물의 이용에는 개념(concept) 설계가 중요하다. 개념 설계의 기본은 우선 이상을 설정하고 그 이상을 실현하기 위한 다양한 방법을 세우게 되는데 그 수법을 구성하는 재료와 환경 및 기술을 고도한 레벨에서 연동시킬 필요가 있다. 따라서 미생물을 응용하는데 있어서는 우선은 농업에 대한 철학이 있고 그 농업을 실현하기 위한 수단으로서 미생물을 응용하는 순서가 된다.

이상적인 농업이라고 하면 논의가 분분하겠지만 안정적이고 또 건강의 유지 증진에 적극적인 역할을 하는 먹거리의 생산이고 생산자, 소비자 모두 경제적, 정신적인 메리트가 있는 것이고 나아가서는 환경을 적극적으로 보전하고 영속성이 있으며 자기 완결적이고 자기 증식적이며 인구증대에 대한 먹거리의 책임을 다하는 등이 대부분 연동되어 있는 모습이 되는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

농업생산은 태양 에너지와 물과 탄산가스를 기본으로 하는 광합성에서 시작하여 그 에너지를 질소 대사에 연동시킴으로써 성립하고 있고 그들의 원재료는 본래 공짜인 것이다. "무에서 유를 만드는 것이 농업"이라고 하면 듣기는 좋지만 경제행위로서 보면 극히 효율이 나쁘다. 그 효율이 나쁜 원인이 태양 에너지의 낮은 이용율에 있고 이 문제의 해결에는 종합적인 수단으로 대응할 필요가 있다.

태양 에너지의 이용율은 이론적으로 10∼20%의 범위라고 하고 있으나 실제로는 1%이하이다. 사탕수수와 같이 광합성의 효율이 높은 C4식물에서도 그 생육 최성기의 레벨에서 1시간에 6∼7%를 넘기는 것이 고작이고 통상의 다수확이라고 하는 레벨에서도 3%이하의 이용율로 되어 있다. 지금까지의 연구에서는 엽록체에 의한 광합성의 한계는 명확하게 되어있다. 따라서 물질생산의 레벨을 올리는 남은 방법은 엽록체에서 사용되지 않은 가시 광선과 태양 에너지의 80% 가까이를 차지하는 적외선(열로 되어 있는 부분)의 이용, 그리고 이미 유기물로서 고정된 동식물의 잔사를 유기 에너지로서 재이용하는 등의 길밖에 남아있지 않다.

 광합성 세균과 남조류는 유기물의 존재 하에서 녹색 식물이 이용할 수 없는 700∼1100 나노메타까지의 파장을 그 활동원으로 이용하는 능력이 있다. 그 때문에 가스나 열로 되어 소멸해야 하는 유기물을 가스와 열로 되지 않는 레벨에서 식물에 재이용시키는 능력을 가지고 있는 것이다. 또 유기물을 가용화하는 발효균군도 식물이 유기물을 직접적으로 이용할 수 있는 상황을 만들어 내는 능력이 있다. 이렇게 태양 에너지의 직접, 간접적 이용은 물론이고 유기물의 유기 에너지(아미노산과 당류, 각종 활성물질)로서의 유효이용이 달성되지 않는 한 이제까지의 한계를 돌파하기는 곤란하다.

또 농약, 화학비료의 오용과 과용에 의한 환경오염과 파괴문제에 대한 근본적인 해결에는 그들의 원인이 되는 농약과 화학비료를 사용하지 않아도 코스트적으로 그것을 상회하는 효과를 내는 새로운 기술의 개발도 바람직하다. 경운이나 나지화에 의한 표토의 유출도 토양의 열화는 물론, 수계오염에도 결부되어 있고, 나아가서는 축산 및 농수산 폐기물과 하수, 생쓰레기 등도 먹거리에 관련된 큰 오염원으로 되어있다. 게다가 논의 메탄가스의 다발이나 유기물의 분해로 발생하는 탄산가스도 대기권에 악영향을 미치는 등의 지적이 있다.

어느 것이든 현재의 농업 생산은 직접 간접으로 대량의 오염원을 만들어내고 많은 자기모순과 자기 파괴적 상황을 추가하고 있는데 그들의 오염을 파워로 하여 농업생산에 끌어들이지 않는 한 근본적인 해결은 불가능한 것이다. 이러한 배경을 생각하면 이제부터의 농업기술의 존재양식은 지구 레벨의 에코시스템(생태계)을 전제로 이 문제의 해결책을 종래와는 다른 새로운 분야에서 구할 필요가 있다. 그 중에서 가장 유망시 되는 것이 미생물의 세계이고 그러한 눈으로 미생물의 응용을 생각하면 저절로 길이 보일 것이다.

(2)무농약, 고품질, 다수확을 위하여

다시 말할 나위도 없이 농업은 자연 방임이 아니라 자연과 대응하는 경제행위이다. 따라서 포장의 조성은 물론, 각종 기반 정비와 재배 작물도 대부분 인위의 수준이다. 이러한 견해에 서면 재배 환경의 구성요소인 미생물의 세계도 인위적인 레벨에서 제어되어도 이상한 것은 아니나, 그러한 생각은 자연주의자나 자연농법 및 유기농업을 지향하는 사람들은 거부감 반감이 강하다. 그 뒤에는 미생물은 어디에도 있다는 단순한 생각에 서 있고 유기물만 주면 좋은 미생물이 자연적으로 증식한다는 안심감이 있기 때문이다.

확실히 그러한 예도 있기는 어느 것이나 유기물의 입수가 용이하거나 규모가 적은 경우에 한정되어 있고, 일반화 하는데 특별한 조치가 필요하다. 이제까지의 실적을 보는 한 원칙은 적지적작에 합치된 경우이고 무농약이라는 희소가치 적인 조건 위에 경제성이 성립하고 있는 것이 대부분이다. 또 현상은 품질, 수량에 대해서 비약적인 향상은 바람직하다. 여기서 의도적인 미생물상의 관리가 구해지는 까닭이 있다. 적지 전작이 농업의 기본적인 구성요인 것은 부정할 생각은 털끝만큼도 없으나 시장원리를 전제로 하는 경제적인 관점과 먹거리의 안정적인 공급이라는 입장에서 생각하면 주년을 통하여 경제적으로 농지를 이용할 필요가 있다.

작물의 품종 계량은 이러한 기본에 입각하여 행해지고 있으며 남방원산의 가지나 호박, 기타 다수의 작물이 품종계량을 주축으로 재배기술과 연동하여 상당한 레벨로 전에는 부적지로 된 지역으로 확대되고 있다. 그들의 결과가 식량의 안정 공급에 크게 공헌하고 있는 것은 어떠한 자연주의자도 부정할 수 없는 현실이다. 뒤에 말하는 바와 같이 품종의 특성과 토양 미생물, 특히 근권 미생물의 양태와는 불가분의 관계에 있고 토양 미생물의 관리 내지는 이제까지의 농업기술의 한계를 돌파하는 것은 곤란하다.

왜냐하면 지구의 생물의 생명유지에는 유기적으로 기능하는 생명의 최소단위인 미생물에 의해 지탱되고 있고, 대부분은 그 눈으로 보이지 않는 생명의 최소 단위의 존재가 기본으로 되어있기 때문이다. 이치를 계속 파 들어가면 나아가 그 독립 생명체의 최소 단위에 강한 영향을 미치는 바이러스와 마이코플라스마의 세계, 그 다음으로는 무기의 세계, 물의 세계 나아가서는 광의 세계로 한정되지 않으나 비약적인 생산기술의 발전을 생각하는 경우는 작물이 갖는 표면적인 유전적 능력만으로는 안되고 그 잠재능력까지도 끌어낼 필요가 있다.

이러한 생산력에 대한 개념이 확립되면 작물재배에 있어서는 광의 세계, 무기(흙)의 세계, 생명과 무생명을 연결하는 물의 세계, 바이러스의 세계, 미생물의 세계 등 동물의 세계로 연동한다. 즉 진화학적인 조립을 전제로 하는 새로운 생물생산기술이 출현하는 것이 된다. 농업에 있어서 생산성의 저율은 에너지 전환에 있어서 연결이 나쁨에 관련되어 있고, 그 연결의 나쁨은 작물의 생리적 요인과 그것을 둘러싼 환경 및 다른 생물적 요인에 의해 일어나고 있다.

그 중에서 미생물이 하는 역할은 천변만화이고 생리활성물질의 생성에 의한 생육 촉진과 병해충 저항성의 강화, 생육환경의 보전효과, 품질에 관여하는 다수의 부차 효과 등 그 존재, 즉 관리의 방법에 따라 상상을 초월하는 차이가 난다. 그 결과에 있어 무농약, 무화학비료, 저 코스트로 고품질, 초 다수라는 종래의 농업기술로는 불가능하다고 된 세계도 보이기 시작하고 있다. 재배의 요는 우선 보이지 않는 부분의 토대를 구성하는 미생물을 강하게 해야 할 것임을 깊이 이해할 필요가 있다.

2. 미생물 관리의 가능성과 필요성

(1) 자연 생태계 원리와 미생물 이용

농약과 화학비료의 과용과 오용은 농업 생산 환경을 파괴할 뿐이 아니고, 생산물에 대한 안전성은 물론이고 보건성에 대해서도 많은 문제를 일으키고 있다. 자연농법과 유기농업 운동의 급격한 확대도 근대농법에 의한 자기모순, 또 자기 파괴적인 역할에 대한 경종이고 자연생태계의 원리에 합치하는 농업의 존재가 추구되고 있다.

이런 배경에서 최근 자연생태계를 중시한 농업의 존재에 대해서 논술된 저서가 많이 출판되고 윤작 체계의 재인식, 천적의 이용과 미생물의 응용 등이 주목을 받게 되었다. 어느 것이든 그 나름의 성과를 거두고 있으면서도 일반화 할 수 없는 장애를 포함하고 있다. 미생물 이용에 대해서 말하면 그 장애의 대부분은 재현성의 문제와 동시에 미생물 자재를 공급하는 측의 자기주장이 너무 강하기 때문에 생기는 자기 순인 경우가 적지 않다.

예를 들면 어느 미생물이 어느 병에 유효하다고 하는 한정적인 전제조건이 모든 병해에 효과가 있는 것처럼 착각하거나, 어느 조건하에서 극적인 효과가 확인되기 때문에 그 결과가 널리 적용할 수 있다고 하는 지레짐작을 초래하거나 하는 것이다. 또 영업상 타사와의 차이를 강조하기 위하여 어느 특정 미생물의 밀도만 높여 농약적 발상으로 시종하고 있는 경우도 같은 걸음을 걷게 된다. 저자는 전부터 국내에서 시판되고 있는 미생물 자재를 전부 모아 계속 시용하면 반드시 효과가 있고 그 효과도 일정 수준에 달하면 반드시 장기간 안정할 것이라고 말해 왔다.

이러한 짬뽕식의 방법은 우선 학자나 연구 기관으로부터는 상대가 되지 않을 운명을 가지고 있다. 왜냐하면 어느 미생물의 작용으로 그러한 효과가 나오는 가 또 미생물 상호의 영향은 어떻게 되어 성립하는가를 개개에 걸쳐 증명하는 것이 곤란하기 때문이다. 요컨데 학문으로 될 수 없다는 이유로 어떠한 경이적인 성과도 학문적이라는 형용사 앞에 분쇄되는 운명에 있다. 현재의 실적있는 시판 미생물도 전부 같은 눈으로 보면서 효과를 눈앞에 내고, 개개의 책임으로 개척한 역사가 있다. 이 짬뽕식의 배경에는 자연생태계의 원리가 있다. 자연생태계는 그 구성요소인 정보량, 즉 모균의 질과 양에 의해 성립되고 있고 그 구성요소의 종류가 많고 수가 많을수록 상호작용을 고차적으로 형성하기 때문에 고토로 안정된 상

태를 유지하게 된다. 이러한 극히 상식적인 생각을 토양 미생물 상에 적용하면 전술한 바와 같이 되는데 미생물이 눈에 보이지 않기 때문만으로 이러한 간단한 것도 상당히 이해되지 않는 것이 실정이다. 한 입으로 미생물이라고 하여도 천변만화이고 유해한 것에서 유용한 것까지 다양한대, 지력이 높게 안정된 밭은 유기질의 함유량이 많고 미생물 상은 그 종류나 수에 있어서 발군이라는 것이 보통이다.

(2) 토양 미생물상의 관리는 가능하다

일반적으로 토양의 미생물 상은 인위적으로 관리하는 것이 곤란하다고 하고 있다. 지상부의 눈에 보이는 분야에 대해서는 제초, 솎음, 중경, 시비, 관수 등의 재배 관리에 의해 비교적 용이하다. 이에 대해 지하부에서 게다가 눈에 보이지 않는 미생물로 되면 가시적인 방법으로는 곤란하다. 하물며 방대한 종류와 그 천문학적 수와 그 증가력을 생각하는 것  만으로도 관리는커녕 하고 체념이 앞서는 것이 보통이다.

실제 쉽게 미생물이라고 하여도 그 종류는 천문학적 수치이고 지구상의 식물을 단순히 식물로 보고 있는 이상으로 모호한 것이다. 왜냐하면 식물은 광합성 기능이라는 공동항이 있음에 대해 미생물은 다양한 합성, 분해에 관여하고 있고 호기, 혐기, 호광, 혐광, pH와 온도에 대한 변동의 범위는 서두에서 부영양소 조건을 싫어하는 미생물도 다수 있고 그 다양함은 식물은 비할 바가 아니다.

미생물의 응용에서 가장 장애가 되는 것은 이러한 것에서 오는 보이지 않고 천문학적이라는 맹신이다. 그 때문에 인간이 배양한 미생물을 토양에 사용하여도 이미 현존하고 있는 토양중의 미생물의 수로 하면 알려진 것이고 선주 미생물에 이실 수가 없다고 생각한다. 따라서 실험실의 한정된 조건에서 성공하여도 그 결과를 토양에 응용하는 것은 곤란하다고 하는 것이 이제까지의 대중의 인식으로 되어있다.

이러한 생각은 현재도 뿌리깊이 남아있고 미생물의 응용에서 커다란 장애로 되어있다. 그리고 그 장해에 의해 수많은 유용한 미생물 자재가 햇빛을 보지 못하고 사라지고 있는 것도 사실이다. 토양의 미생물상의 관리가 불가능하다고 하는 근거에는 토양중의 미생물은 외래의 미생물에 대해 대부분 적대적으로 작용한다는 오해가 있다. 또 밭은 삼림의 토양과 달리 유기질도 적고 항상 불안정한 상태에 있고 삼림의 정균토양과 같이는 될 수 없다고 하는 전제도 가미되어 있다. 확실히 대증요법적으로 미생물을 끌어들이는 것만으로는 바로 효과가 나오지 않는 것이 많다.

일반적으로 토양중의 미생물의 대부분은 무해한 것으로 점유되어 있고 유해한 것은 극히 일부이다. 그러나 어떠한 순간에 유해한 것이 급증하는 조건이 만들어질 때 유해균이 돌출하는 것이고 그들 조건이 소실되면 또 원래의 상태로 돌아가는 성질이 있다. 화학비료와 농약을 중심으로 하는 기술체계에는 그러한 구조적인 약점이 있고 나아가서는 시장경제의 배경에서 연작을 하지 않을 수 없는 사정도 겹치고 유해균의 돌출조건을 강화하기 쉬운 형으로 되어 있다. 이러한 토양에 대증요법적으로 유해한 미생물을 투입하여도 그 미생물의 증식조건과 역으로 되어 있는 경우가 많고 효과를 내기 위해서는 유해 미생물에게는 불리하고 유용미생물에 유용한 토양 및 시비 관리로 바꿀 필요가 있다.

예를 들면 토양 미생물상은 사계를 통하여 변화하고 있고 그 변화가 지상부의 생태를 지배하고 있다. 온대 채소의 대부분은 아무리 여름형으로 육종되어 있어도 여름의 고온기에는 병해충이 다발하고 농약 없이는 재배가 불가능하게 된다. 이 경우의 토양 미생물의 상황을 보면 고온기에는 미생물의 절대량이 현저히 증가하는 것만이 아니고 부패균의 주체를 이루는 푸자리움의 점유율이 높고 저온기에는 그 반대의 경향이 있다. 이 원리에 착안하여 여름의 지온을 약간만 낮추어 미생물의 활동을 어느 정도 억제시키거나 길항성이 있는 미생물을 다용하여 푸자리움의 점유율을 저하시키거나 하면 여름의 고온기에도 무농약으로 재배가 가능해 진다. 이러한 사례를 생각하면 토양중 미생물 관리의 중요성과 가능성이 이해되는데 엽면에 있어서 미생물도 토양에 연동하고 있는 경우가 보통이다.

(3) 인위적인 미생물 사용의 필요성

대다수의 사람은 자연계에는 유용한 미생물이 존재하고 있으므로 인공적으로 배양한 미생물을 사용하지 않아도 유기물의 사용방법에 따라서는 토양중에서 증식하는 것은 아닌가 하는 의문을 가지고 있다. 확실히 해초나 어분 등 해산의 것이나 게껍질 등 키틴질이 많은 물질을 연속적으로 사용하면 미량요소의 발란스가 파괴됨과 동시에 유용한 방선균이 증대하고 비교적 단기에 병해 억지 토양으로 되는 것이 경험적으로 이론적으로도 알려져 있다. 그러나 토양 미생물의 세계는 지상부의 식물의 세계보다도 한층 복잡하다. 유용한 미생물의 발생의 찬스는 삼림의 생태계와 같이 우연적으로 지배되고 있다. 식물에도 다양한 종류가 있고 그들의 종류가 제로에서 완전한 생태계를 형성하는데 수백 년의 세월을 필요로 한다. 그 위에 나아가 그 식물이 식용으로서 이용할 수 있는가 아닌가는 또 다른 선택의 문제이다.

미생물의 세계도 그것과 유사한 것이다 다종 다양한 미생물이 번식하여도 그것이 유용한가 아닌가는 또 다른 차원의 과제이다. 결론적으로 말하면 시간의 제약을 생각 치 않고 유기물을 계속 시용하면 어느 것은 유용한 미생물이 증가할 가능성도 있으나 그것은 어디까지나 우연성에 지배되고 있고 일반적으로 생각되고 있는 정도로 확률이 높은 것은 아니다. 특히 공중 비례의 극히 적은 유용 혐기성 균으로 되면 그 집적의 확률은 극단적으로 낮아진다. 이러한 배경에서 인공적으로 배양한 유용 미생물을 작물의 종자로 뿌리듯이 토양에 시용하고 잘 정착시키는 방법을 강구할 필요가 있는 것이다.

(4) 미생물 이용 기술의 기준

농업에서 미생물의 응용은 토양 개량, 병해충의 억제, 품질과 수량의 증대, 생력화 등 다방면에 걸치는데 어느 것이나 연동된 것으로 되어 있다. 따라서 그 상호효과를 어떻게 높이는가 하는 것이 미생물 유효이용의 기본이고 농약, 화학비료와 같이 단순하고 대증요법적인 생각으로 그 성과를 끌어내리는 것은 곤란하다. 미생물이용의 기본적인 조건은 기대되는 역할까지는 어느 정도 레벨 이상의 밀도가 되고 그 생성물이 생산에 플러스로 작용하는 레벨에 달해야 시작되고 그 효과가 나타난다고 하는 전제가 있다. 따라서 어떠한 유효 미생물이라도 이 조건을 무시하면 효과가 전혀 없고 특히 화학비료, 농약과 같이 기계적인 시험방법에는 전혀 어울리지 않는다.

다른 표현을 하자면 미생물도 의지를 갖고있는 살아있는 생물이다. 그 살아있는 것의 작용이 최대로 발휘될 수 있도록 준비하는 것이 미생물을 이용하는 측의 책무이고 그러한 기본개념이 없는 한 미생물을 훌륭하게 활용하는 것은 곤란하다. 미생물이용의 기본은 자연생태계에서 배우는데  있다는 것은 이미 서술한 바와 같은데 식물의 종류, 기질(먹이)이 많으면 많을수록 미생물의 종류도 많아진다는 특질이 있다.

이러한 배경을 생각하면 시용하는 유기질의 종류가 다양하지 않으면 안되고, 또 토양의 구성인자도 복잡하게 되면 될수록 좋은 결과가 된다. 따라서 바크면 바크, 볏짚이면 볏짚이라는 방식이 아니라 100분의 1, 또는 1000분의 1이라도 다른 유기물이 하나라도 많이 섞여 있는 것이 좋다. 따라서 토양 개량에 있어서도 다양한 토양의 객토와 물리 화학성이 다른 것을 보다 많이 시용하고, 다양한 미생물이 증식할 수 있는 조건을 구비할 필요가 있다.

3. 미생물상을 중심으로 한 토양의 분류

지금까지의 토양의 연구는 주로 물리성과 화학성이 중심이 되어왔고, 물리화학성과 생물성에대한 분야는 대폭 뒤져 있다. 특히 미생물의 분야에 대해서는 상대가 눈에 보이지 않을 만큼 암중모색 적이고 재현성을 확인하려면 노력이 많은데 비해 성과는 적고 그 다양성에 혼란되어 자신을 잃는 결과가 된다. 이러한 경우는 단순히 큰 틀을 정하여 유별하거나, 미생물 내의 생태계 형성 방법에 주의하여 작물에 대한 영향을 확인하는 것에서 시작하여, 많은 사실을 집약하고 유형화하여 하나의 방향성을 정지하지 않으면 안 된다.

토양 미생물의 동정, 분류에 대해서는 아직 모르는 분야가 엄청나게 많다. 이러한 상황에서 토양 미생물 상으로 토양을 분류하는 것은 폭거라고 생각되는 면도 있으나 작물의 생산이라는 입장에서 토양 미생물상을 관리한다면 하나의 기준이 필요하게 된다. 이 경우의 기본적인 생각은 미생물 측에 선 것이 아니고 인간의 측에 선 관리상의 분류라는 점이다. 이러한 개념이 성립하면 미생물은 지상부의 작물과 같은 관점에서 관리할 필요가 있고 어느 수준에서 관리가 가능한가 아닌가에 따라 그 성과가 달라진다. 이러한 시점에서 미생물의 기능과 그에 기초한 토양의 분류를 과거 10여년의 응용 연구와 재현성을 가미하여 정리하면 다음과 같다.

미생물의 기능 - 부패, 발효, 합성

토양 중에는 다양한 미생물이 있는데 대부분은 분해와 합성의 계로 나누어진다. 분해의 계는 산화 분해와 발효 분해로 대별되고 발효 분해는 나아가 유용 발효(단순히 발효라고 부른다)와 유해 발효(부패라고 부른다)로 나누어진다. 한편 합성의 계는 질소 동화와 탄소 동화로 나누어진다. 일반적으로는 발효와 부숙과 부패를 혼동하고 있는 경향이 적지 않다. "퇴비를 자연 발효시킨다"고 하는 말에서 보듯이 본래는 부숙으로 해야 할 것을 발효라고 표현하고 있는 예가 많기 때문이다.

부패란 유기물의 분해 과정에서 미생물 활동에 의한 다량의 에너지를 가스나 열로 방출하고 식물과 동물에 대해 유해한 중간물질과 효소 저해 물질을 생성하고 급속히 무기화 하는 계를 말하는데 무해하게 될 때까지 장시간 숙성시키는 것도 부패로 칭하고 있다. 이에 대해 발효란 미생물 활동에 의한 에너지의 방출은 극히 적고 산화 분해의 20분의 1정도의 에너지로 불용성의 유기물을 비교적 단기간에 가용화(흡수되는 상태)하는 유기물의 유효화(가공)의 계이다.

한편 합성이란 이들 분해물을 먹이로 하여 질소고정이나 광합성 등을 통해 외부의 에너지를 끌어들이는 것이다. 광합성에 관해서는 남조류와 녹조류와 같이 호기적으로 완전 광합성을 하는 것이 있는가 하면 광합성 세균과 같이 혐기 조건에서 불완전 광합성을 영위하는 것까지 다종다양하다. 질소 합성을 하는 미생물도 호기성의 아조토박터나 근류균, 남조류 등 다종다양하다.

부패, 발효, 합성의 상호 관계

부패, 발효, 합성의 계는 토양 중에서 동시 진행의 형태를 띠는데 어느 계의 비율이 높으냐에 따라 토양의 좋고 나쁨이 결정된다. 유기물의 생성은 극단적으로 말하자면 플러스 전자를 끌어들이는 것이고 붕괴는 플러스 전자를 방출하는 것이다. 그 주도적인 역할을 하고 있는 것이 수소 이온이다. 그 수소이온과 결합하여 물로 돌아가면 특별한 문제는 없으나 황화수소와 탄화수소, 기타 악취를 발하는 부패물질(환원물질)로 변하는데 문제의 근원이 있다.

이에 대해 예를 들면 토양이 수소이온을 흡착하고 나아가 광합성 세균 등 합성형 미생물이 우세하게 작용하여 이들 부패물질을 당 등으로 합성하는 계가 강하게 작용하면 생산성이 높은 토양이 된다. 토양관리와 유기물의 유효 이용, 지력의 유지 증진을 위해서는 환원상의 수소 즉 식물에 대해 유해한 탄화수소와 황화수소를 혐기적으로 끌어들여 식물에 유용한 물질을 합성하고 뿌리 등에 산소를 제공하는 광합성 세균과 같은 불완전 광합성균 쪽이 좋다.

한편 유기물의 분해도중에 발생하는 메탄가스나 황화수소 등의 환원물질은 질소 합성 미생물의 활동을 현저히 억제한다. 이 경우 광합성 세균과 같이 환원물질을 이용하는 합성균이 존재하면 산소 부족은 일어나지 않는다. 따라서 혐기적 환경에 있어서도 그 능력을 충분히 발휘할 뿐만 아니라 단독의 경우에 비해 수배의 질소 고정을 하게 된다. 광합성 세균은 광합성만이 아니고 질소도 고정하는 것으로 알려져 있는데 토양 중에서 아조토박터와 공존하면 질소 고정 능력이 더욱 강화되는 것도 알려져 있다. 따라서 토양을 합성형으로 하기 위해서는 광합성 세균과 질소 고정균의 역할을 충분히 인식할 필요가 있다. 가장 이상적인 것은 부패에 대해 발효가 우위로 되고 그것과 합성 계가 강하게 연관되는 발효합성형이다.

미생물의 기능으로 본 토양의 분류

이상의 부패, 발효, 합성의 상호 관계의 방식, 어떠한 미생물이 주체로 되는가에 따라 토양을 이하와 같이 나눌 수 있다.

① 부패형 토양

토양중의 사상균 중에서 푸자리움 점유율이 높고(15∼20%이상), 질소분이 높은 생유기물을 시용하면 악취를 발하고 구더기가 발생하거나 다양한 해충이 모인다. 병해충이 다발하기 쉽고, 생 유기물의 시용은 유해하게 된다. 일반 토양의 90% 이상이 부패형 토양이다. 무기 양분이 불용화하여 토양은 굳고 물리성도 나쁘다. 논에서는 가스의 발생이 현저하다.

② 정균형 토양

항균물질 등을 생성하는 미생물이 많고 토양 병충해가 나기 어려운 토양을 정균형 토양이라 한다. 페니실리움이나 트리코데르마, 스트렙토마이세스 등의 활동이 강하고 사상균중 푸자리움 점유율이 5% 이하로 된 토양에서 병해충의 발생이 극히 적다. 질소분이 높은 생 유기물을 넣어도 부패냄세가 적고 분해 후는 산흙 표토 냄새가 난다. 토양도 비교적 단립화가 촉진되어 투수성도 양호하게 된다. 병에는 걸리지 않지만 수량은 약간 낮다. 그러나 ④의 합성형이 연동되면 높은 생산력을 가지게 된다.

③ 발효형 토양

유산균과 효모 등을 위주로 한 발효 미생물이 우점되어 있는 토양으로 생 유기물을 시용하면 향긋한 발효냄새가 나고 누룩곰팡이가 많이 발생한다. 푸자리움 점유율도 5% 이하로 내수성 단립형성이 높고 토양은 팽윤해지거나 무기양분의 가용화가 촉진된다. 토양중의 아미노산, 당류, 비타민, 기타 생리 활성물질이 많아지거나 작물의 생육을 가속적으로 촉진한다. 논에서 가스 발생은 억제된다.

④ 합성형 토양

 광합성 세균과 조균류, 질소 고정균 등의 합성형 미생물이 우점하고 있는 토양으로 수분이 안정되어 있으며 소량의 유기물의 시용으로도 토양은 비옥화 한다. 푸자리움 점유율도 낮고 ②의 정균형 토양과 연결되는 경우가 많다. 논에서 가스발생은 억제된다. 그리고 발효계와 이 합성계가 강하게 연결되면 발효 합성형 토양이라는 가장 이상적인 토양이 된다.

이상 극히 개략적인 분류를 하였는데 각 토양간의 명확한 구분점은 없고 상호 겹치는 점도 있고 각각을 대표하는 미생물군의 돌출에 의해 편의상 분류한 데 지나지 않는다. 더 바란다면 정균력을 갖고 발효 합성 능력이 좋은 토양이 이상적이고 이것을 어떻게 실현하는가가 미생물상 관리의 중심 과제이다.

기능으로 본 미생물상 관리의 포인트

미생물상의 관리가 정확하다면 토양의 물리성이나 화학성도 자연적으로 개선되기 때문에 토양의 모재에 결점이 없다면 특별히 토양을 개선할 필요는 없다. 그러나 고품질에 의해 다수를 생각하는 경우는 종래의 상식적인 토양개량은 필요하다. 미생물상의 형성은 목적으로 하는 미생물이 토양에 정착한 경우에 일어나는데 어느 특정한 종류만을 돌출시키는 것은 곤란하고 생태적으로 무리로서 정착시키는 것이 요점이다. 예를 들면 정균형 토양이라고 하면 호기성, 혐기성, 호산, 호알칼리를 불문하고 항균 물질을 내는 그람 양성균군을 쌀겨와 유박, 어박 등으로 증식시켜 균의 밀도가 상당히 높은 시점에서 퇴비 등의 유기물과 동시에 시용하면 비교적 용이하게 정균형 미생물상의 형성이 가능하다.

토양의 종류는 다종 다양하기 때문에 효과가 크게 다르게 발현하는 경우가 있다. 일회 시용으로 완벽한 경우가 있는가 하면 수회 시용하여도 전혀 효과가 없는 토양도 있다. 후자의 경우 일반적으로는 효과가 없다고 판단하기 쉬운데 균의 소성에 차이가 없다면 수분을 충분히 주고 양질의 유기질(미강, 유박, 어박 등)을 10a당 100∼200kg정도 미생물 시용시에 시용하면 갑자기 효과를 나타내게 된다. 미생물의 응용시험은 화학비료나 농약처럼 결정된 패턴이 없기 때문에 편의상 화학비료, 농약 시험에 준하여 행해지며, 농도와 횟수가 기준이 된다. 그 결과는 재현성의 문제에서 결점이 있다고 하여 햇빛을 전혀 보지 못하는 경우가 많다.

다시 말할 나위도 없이 미생물의 시용 효과는 시용된 미생물이 우점적으로 정착하고 안정적으로 작용하는 경우 비로소 발휘되는 것도 있다. 극단적으로 말하면 농도와 횟수는 기준정도의 것이고 절대적인 의미를 갖는 것은 아니다. 요는 효과가 날 수 있도록 양질 유기물을 계속 시용하는 것이다. 계속 시용하여 효과가 있다면 그 토양은 틀림없이 바람직한 미생물상을 형성하게 된다.

이러한 과정을 거쳐 한번이라도 미생물상이 안정되면 유기질의 부족이나 극단적인 건조 또는 담수, 과다한 생 유기질의 시용 등이 없는 한, 그 효과는 극히 장기간 지속되고 관리에 따라서 반영구적인 것이 된다. 아무리 강력한 미생물이라도 단일종이 되면 토양조건에 따라 재현성에 결함이 생기게 된다. 그 대책은 각종 유용균이 보완적으로 되도록 가능한 한 종류를 많게 하고 무리로서 정착시키도록 하면 변이의 방지도 용이하고 효과도 안정적이 된다. 발효형 토양이나 합성형 토양에서도 그 원리는 같지만 처음부터 정균형, 발효형, 합성형 미생물을 썩어서 시용하면 비교적 빨리 정균력이 있는 발효 합성의 토양으로 전환할 수 있다.

4. 환경 보호를 위한 미생물 이용

표토의 유실방지, 농약과 화학비료에 의한 토양 및 수질오염, 농축수산 폐기물에 의한 수질 및 토양 오염, 하수 및 생 쓰레기에 의한 오염이 문제가 되고 그 외에 논의 메탄가스와 유기물분해에 의한 탄산가스의 증대는 대기권의 파괴에도 직접적으로 관계되어 있다. 그러한 오염은 자기 완결적인 순환이 곤란하기 때문에 인구의 집중과 인구의 증대에 따라 가속적으로 증가하는 성질이 있다.

화학비료와 농약에 대해서는 일부 오염원이 되지 않는 제품의 출현도 기대되는데, 유기물에 의한 오염은 유용한 자원으로서 회수하는 조직을 확립하지 않는 한 근본적인 해결은 곤란하다. 난분해의 화학 합성 물질(오염 물질)이 미생물에 의해 분해되는 예는 화제는 되지만 아직 실용단계에는 증식 조건이나 효과적인 이용법이 충분하지 않기 때문에 기대할만한 결과가 얻어진 예가 적다. 화학적으로 만들어져 자연계에서 분해가 곤란한 물질은 인위적으로 확실하게 회수하여 처리하는 것이 원칙이고, 만능의 미생물이 존재하는 것은 아니다. 따라서 난분해의 합성 물질에 의한 오염에 대해서는 엄격하게 대처하여 처리하는 수밖에 없을 것이다.

자연계에 있어서 정화력은 빛과 물과 미생물의 상호작용에 의한 경우가 많고 일반 화학물질의 분해도 이 관련 위에 성립하고 있다. 이 글은 작물생산에 대한 미생물의 응용을 주안점으로 하고 있다. 따라서 농업 또는 농약이 만들어낸 오염 물질 대책과 그것에 관련된 환경 파괴 대책을 범위로 하는데, 미생물의 세계에서 보면 이러한 문제에 대해 가능성 있는 해결책이 다수 존재하며, 또한 극히 생 에너지적인 것도 있다. 지구 환경의 진화도 미생물의 활동에 의해 지탱되고 있다.

석탄기 지구의 탄산가스 농도는 현재의 30여배나 되었고 기온도 3도 이상이나 높았으며 메탄가스나 황화수소 등의 농도도 극히 높아 현재의 생물 대부분이 살 수 없는 상황이었다. 현대적 감각으로 보면 태고의 지구는 오염 그 자체였던 것이다. 이러한 상황에서 과거에 대 활약하여 지구의 환경을 변화시키는데 공헌한 미생물 중에는 현재는 소수파가 되어 조용히 있는 것도 있다. 통성 혐기성의 광합성 세균이나 화학 합성 세균군, 남조류 등은 그 대표적인 예라 할 수 있다. 지구상의 유기물이 증대하고 산소가 증가함에 따라 호기적 분해균의 비중이 높아져서 현재는 미생물이라 하면 분해의 세계라는 생각이 상식으로 되어있다.

오염에는 두가지 유형이 있다. 현재의 탄산가스 문제처럼 유해하지는 않아도 어느 특정 물질의 분포가 변화함에 따라 결과적으로 환경이나 인간에 악영향을 미치는 것과 그 존재가 직접적으로 유해한 성질을 갖는 경우가 있다. 이러한 오염도 인간이나 생물을 빼고 지구라는 입장에서 생각하면 원래 지구에서 존재하던 물질이 다양한 형태로 존재하고 있는데 지나지 않고 진화의 흐름에서 생각하면 오염 그 자체는 분명히 환경의 퇴행현상이다. 이러한 흐름을 생각하면 현재의 호기적 분해균을 중심으로 한 오염대책에는 한계가 있고 또 새로운 오염물질을 만들어낼 위험성도 있다. 따라서 오염에 관한 대책은 혐기 및 호기 분해를 조합하고 또 분해와 재합성을 조합할 필요가 있고 그 조합이 안정적으로 되면 자기 완결형의 오염 대책이 가능해진다.

토양과 토양미생물에 대한 이야기

농업에 있어 토양 문제는 농업생산의 모체라고 할 수 있을 것이다. 본 센터에서는 국내외의 토양과 미생물, 비료문제에 대한 최싱 정보를 수집, 입수하여 심층분석, 연구 및 실천하여 우리의 기후 풍토에 적용, 실용화하고자 한다. 물론, 그 효율성이 발군의 성과로 나타나면서도 생력화 될 수 있는 방법이어야 할 것이다. 순환농법의 필연적인 수단이 되고 토양 미생물에게 절대 불가결한 유기물을 토양에 되돌려 준다는 대명제를 두고 새삼스레 법석을 떨고 있는 우리의 현실에서 이러한 시도가 앞으로 참신한 결과를 낼 것으로 생각된다.

더욱 한심한 것은 뜻이야 좋다고 하더라도 밑도 끝도 없는 것들을 내세워 신농법이라는 허울을 씌워 그것이 전부인 것처럼 주장하고 있는 것도 따간 일이 아닐 수 없다. 눈을 박으로 돌려보아도 마찬가지이다. 가까운 일본에서도 유기농법, 미생물 농법, 식초 농법, 목초 농법이라 해서 200여가지가 난립하고 있는데 오히려 당사자인 농가는 어리둥절하고 있는 꼴인 셈이다. 딸랑거리는 요령소리만 듣고 장에 간다는 속담이 있기는 하지만 최소한 자기만의 의지와 지식을 가지고 있어야 한다고 본다. 그래서 이 번호에서는 순환농법을 위해 지극히 당연한 흙의 정체를 어림으로나마 파악해 보고자 한다.

순환(자생) 농법을 위한 논밭의 흙과 땅심의 문제

부식, 성분, 유실, 미생물 등의 이야기는 눈으로 볼 수 없는 것들이라 등한하기 쉽고, 또 한편으로 맹목적이기 쉬운 것이 솔직한 현실이다. 여기서 혼란이 생기고 방법이 모호해 지기 시작한다. 이 틈을 비집고 자칭 신통한 비방들이라는 것들이 끼어들어 더욱 혼란을 가중시키고 있다. 땅심이란 무엇인가? 땅심에 영향을 미치는 것들의 정체는 무엇인가? 지금까지의 연구, 조사, 계측된 자료들의 수치를 들어 볼 필요가 있다. 여기서 말하는 숫자는 대략적인 것으로 논밭마다 다르다는 것을 밝혀둔다.

부식과 퇴비

경토 10cm의 흙량(10a 기준) 약 100t

100t 흙 중의 부식량(2~4%) 약 2~3t

부식의 연간소비량(약 3%) 약 90~150kg

퇴비 1.5t 투입했다면(약 10%의 부식생성) 약 150kg

위 숫자와 같은 상태라면 각종 장해가 억제될 만큼의 기본적 조건을 갖추었다고 해도 될 정도인데 작물의 양분흡수량 등과 함께 토양의 미생물의 균형 및 이온의 균형을 유지한다는 것도 중요한 조건이다.

전질소량 

경토 10cm의 흙량 약 100t

전질소량(0.1~0.5%) 약 100~500kg

전질소의 내용

무기태(1~5%) 약 1~5kg

유기태(잔량) 약 99~495kg

◎무기태질소란 NH₄+,NO₃-로 식물에 흡수된다.

◎유기태질소란 동물의 사체, 식물잔재, 원생동 등이 미생물에 의해 분해되어 무기태 질소로 바뀐다.

토양과 미생물, 작물간의 연계와 순환의 역사는 30억년의 지구역사와 함께 하지만 이는 차지하더라도 농경이 시작된 극히 최근의 수천년에 걸쳐서 뿐이 아니라 농업은 영원히 이어지는 것이라고 할 수 있을 것이다. 땅심이 무시된 경종밥법이나 수단은 수경재배와 다름없으며 이는 살아있는 토양이 지니는 포용력(완충력)이 없는 결손의 상황 속에서 작물재배는 매우 신경질적인 비배관리가 따라야 하고 따라서 안정적인 영농이 어렵게 된다는 것은 자명한 일이다. 수경재배만큼이나 까다로와 질 수밖에 없다고 본다.

광물성분의 토양 존재량

충적토층의 성분량(100t)

규산(SiO₂) 48.2 t

알루미늄(Al2O3) 24.0 t  -  인산흡착

철(Fe2O3) 11.4 t  -  인산흡착

티타늄(TiO2) 850 kg

칼슘(CaO) 1.49 t

칼리(K2O) 570 kg

나트륨(Na2O) 2.03 t

기타 미량요소도 상당량 함유하고 있다. 관계용수에서도 해마다 흘러들어 퇴적되고 작물의 잔재물에서도 녹아 나온다. 질소고정균(아조토박터)과 남조류 및 근균류 등도 질소를 끌어들이고 있으며 그 밖에 복잡한 과정을 통해 지구상의 성분은 순환되고 있다. 흙이 살아있는 한 돌고 돌아간다는 말이다.

흙 가꾸기의 3요소

1. 부식의 조성  2. 이온의 균형  3. 박테리아의 균형

위 3가지의 요소는 포장의 상태를 정확히 파악함으로서 균형을 유지 할 수 있다고 본다. 물론 자연의 혜택인 빛, 물, 공기 등을 충분히 얻을 수 있고 날씨가 급격히 변화하지 않는다면 더 이상 바랄 것이 없겠지만 10년 동안에 9년은 이상이 있었다고 생각하는 것이 좋을 것이다. 따라서 흙 가꾸기의 3요소는 항상 기본이 되는 확인사항이며 3요소의 영향은 아래와 같다.

1. 부식의 조성

◎모래(0), 흙(20), 점토(30), 부식(600). 괄호안의 숫자는 Ca, Mg, K, NH등의 염기를 흡착하는 힘을 숫자로     표현한 것입니다.

◎EC는 내리고 CEC는 오른다.

◎EC는 전기 전도율 즉 토양중에 여러 가지 성분이 녹아 있는 농도에 따라 전기가 전달되는 정도를 의미하며,    CEC는 각종 성분을 흡착 보존하는 힘으로 땅심을 나타내기도 한다.

◎미생물의 주택이 된다.

◎토양의 물리성이 좋아져서 떼알구조가 형성된다.

◎암모니아의 해가 줄어든다.

◎이점이 많아져서 이른바 지력을 지니게 된다.

2. 이온의 균형

◎양분의 무분별 섭취에서 선택적 섭취로 조절되고 식물체액의 산도(pH)를 4.8이하로 되지 않게 되며 병해균    의 침입이 어렵게 된다.

◎질산(NO3-)과 염기가 화합물을 생성하지 않으며 농도장해, 염류집적, 성분유실이 적어진다.

◎부식과의 관계로 인해 인산의 흡수가 쉬워진다.

◎식물체내에서 질산과 칼리의 결합을 막고 또 광합성산물의 에너지가 낭비되지 않게 된다.

◎pH가 중성으로 유지되어 질산의 해를 막는다. 질산화성균, 아질산화성균의 연동작용이 순조롭게 된다.

◎미생물의 유익균의 활동을 원활하게 하는 토양이 된다.

3. 미생물(박테리아)의 균형

◎토양의 미생물은 사상균, 세균, 방선균으로 대표되는데, 이들의 세력균형이 깨어지면 토양병해균에 의한 장해가 발생한다. 토양에는 수많은 유익균과 유해균이 있는데 평상시에는 약간의 경쟁을 하면서도 균형을 유지하고 있다. 그러나 pH가 급격히 변동하거나 토양 용액 농도의 변화 또는 부식의 격감에 의해 어떤 특정 단일균의 세력이 확장되거나 해서 장해가 나타난다. 특히 사상균의 80%는 해악의 요소를 지니고 있다. 당연히 질소고정균(아조토박터), 광합성세균 등의 유효균의 활동이 억제될 수밖에 없다.

◎사상균(10%), 세균(60%), 방선균(30%)의 비율이면 장애가 없는 바람직한 상황이라 할 수 있다. 특히 방선균은 부식의 생성이 이루어질 때부터 나타나는 소극적균에 속한다. 그러므로 유익균인 방선균이 활성화하기 위한 토양환경조성에 유산균이 중요한 작용을 하고 있다고 생각할 수 있다.

◎사상균, 방선균 모두가 호기성균으로 많은 산소가 요구되고 있는데 유산균은 혐기성균이다. 따라서 경쟁하지 않는 것으로 앞의 두 균과는 경쟁하지 않고 균형을 잘 유지하게 된다.

◎이 균형유지로 영구부식이 형성될 수 있다. 즉 토양에서 방대한 미생물의 양식(증식)으로 다량의 부식은 자체 배양 공급받고 있다.

◎유산균은 토양균의 균형유지 역할을 해 가면서 토양 3요소의 최적 상태를 유지하는 발효 합성형 토양을 조성한다.

유기균(혐기성 위주)의 화학적 특성

1. 저온발효분해성에 대해서

호기성부숙에 비해서 1/20의 에너지에 의한 혐기성 발효이기 때문에 발효 온도가 50℃정도 밖에 상승하지 않는다. 따라서 질소, 인산, 칼리 등의 중요성분의 손실이 없이 유기물의 성분 전환이 가능하다. 이 유산발효의 과정에서 부패균의 증식을 억제하면서 효모가 증식활동할 수 있는 환경 기반을 조성하는 역할을 한다. 이때 유산균과 상승작용으로 강력한 활성을 나타내는 것이 대표적 효모 사카로미세스(Saccharomyces)라는 것을 학자들은 발견하고 있다. 이 때문에 퇴비의 온도를 낮아지고 지온은 상승하는 현상을 볼 수 있게 된다.

 (예) 가축사료 저장제조의 한 수단인 담금먹이의 발효, 각종식품의 발효가공에 있어서의 기술

2. 부식의 생성율을 높인다.

보통 퇴비제조는 뒤엎기라는 막대한 노력을 요하는 호기성 부숙에 의한 것이 90% 이상이며 겉보기에 안전하고 역가높은 완숙상태에 이르면 포크나 쇠스랑에 걸리지 않는 정도로 보슬보슬한(성분은 다 날아가고 빠져버린다.) 상태에 까지 이르게 된다.

그러나 현실적으로는 시간과 노력 관계로 미숙한 상태이거나 또는 완숙과는 거리가 먼 것을 전답에 투입하게 된다. 이때 토양에 투입된 퇴비는 호기성균이 토양의 산소를 다량 요구하게 되어 토양은 혐기적 상태가 되며 부식의 생성은 중단되고 혐기성 부패균이 달라붙게 된다.(부패 분해형 토양) 대책으로는 토양내에서의 자연부숙을 기다릴 수밖에 없다. 이로 인해서 진성부식이 생성되기까지는 긴 시간이 걸리게 되는데 혐기성 토양의 안에서도 생리활성물질(각종 호르몬)의 생성과 유기물의 발효를 계속되지 않으면 안된다. 이러한 상태에서 유산균은 조건적 혐기성균의 특성 때문에 산소를 요구하지 않도록 부식의 생성과 각종 호르몬의 생성에 공헌하게 된다.(발효합성형 토양) 식품발효의 경우에서도 유산균이 작용하고 있을 때는 다른 부패균이 달라붙지 않는다는 특성을 이용하고 있는 것이다.

3. 발근작용이 왕성하다

가. 질소를 감싸고 지속적으로 방출한다.

미숙유기물 또는 가분해성 부식과 유리질소를 균체 단백질(아미노산태 질소)로서 끌어안고 증식하여 약 7시간에 10 (백만배)의 활성을 3∼5개월간 지속한다. 그 동안 질소의 동태는 증식(합성) 사멸(방출)을 반복함으로서 질소의 과도한 흡수가 방지된다. 정식초기에 유리되어 있는 무기태 질소가 줄어들기 때문에 지상부의 도장이 없고 인산우선형의 발근작용이 현저하다. 영양생장에서 생식생장으로 옮아가면서 부식의 생장율이 높아져 동시에 다른성분(Ca, Mg, K와 미량요소)도 가급태로 전환되어 선택 흡수가 된다. 주) 유산균군은 100% 유산을 분비한다고 알려져 있다. 그 때문에 그 유산이 지니고 있는(-COO-)와 (NH4+)가 결합하여 유산암모늄을 형성하고 이는 매우 안정적인 형태로 토양에 존재 이용된다.

나. 에칠렌의 발생이 적어진다.

일반적으로 호기성 퇴비는 시용 후 다량의 에칠렌이 발생하고 급격히 저하하는데 혐기성 퇴비(토양내 발효도 마찬가지)는 부드럽게 발생하면서 장기간 지속된다. 에칠렌 가스는 소량일 때는 발근 촉진과 활력을 주는데 과도하면 뿌리의 생장을 억제한다는 것이 알려져 있다.

다. 생리활성물질의 생성

유산균은 조건적 혐기성균의 특성으로 토양 내에서 산소 소비량이 적은 발효합성형 미생물이다. 그러므로 토양의 용존산소는 아미노산이나 호르몬, 비타민의 생리활성물질 합성에 공급되기 때문에 뿌리의 활성을 조장한다.

4. 장내 박테라아

유산균은 비피즈스균과 함께 인축의 장내에서 소화흡수, 감염방어, 면역자극(비타민합성) 등의 일을 하며 건강유지에 큰 역할을 하고 있다. 비피즈스균은 공기에 접하면 사멸하고 마는데 유산균은 공기가 있는 곳에서도 호흡작용(산소흡입 탄산가스 배출)으로 살아간다. 이로서 가축과 사람의 건강유지나 퇴비 만들기를 비롯 분뇨의 체내 정체 배설등에 크게 작용한다.

5. 내염성 박테리아

유산균군은 거의가 혐기성이면서도 내염성에 극히 강한 균종이 있다. 보통 세균은 염류농도 5∼20%에 이르면 생존이 불가능한 균이 많은데 유산균 중에도 유별나게 염류농도에 강한 것이 있음을 우리 주변에서 쉽게 볼 수있는데 된장을 숙성시키는 것들, 소금에 절인 짠 김치를 익히는 균들을 대표적으로 들 수 있겠지만 토양의 염류집적토, 연작토 등에서도 활발한 활동을 하는 균들이 있다. Micrococus acidolactis 같은 호기성 유산구균은 이런 점에서 크게 기대되는 균종들이다.