(해외환경뉴스) 현대 농업의 두 가지 딜레마..효율적 생산과 환경피해 최소화
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(해외환경뉴스) 현대 농업의 두 가지 딜레마..효율적 생산과 환경피해 최소화
  • 이상현 객원기자
  • 승인 2021.05.30 22:32
  • 댓글 0
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Princeton University, "토양이 더 많은 암모늄을 보유하면 오염은 줄이고 작물은 늘릴 수 있다"

본 기사는 ENN이 전하는 최신 환경뉴스입니다. 앞으로 본지는 ENN은 물론 전세계 환경전문 언론에서 전하는 세계 환경문제도 함께 전달, 보도할 예정입니다. (편집자주)

 

토양이 더 많은 암모늄을 보유하면 오염을 줄이고 작물을 늘릴 수 있다: 오염을 일으키는 질산 비료 대신 질산염과 암모늄의 혼합물을 사용하여 오염을 줄이고 생산량을 증가시킨다.

 

사진: Princeton SPIA가 공동 저술한 새로운 논문에 따르면 토양에 더 많은 질소와 암모늄으로 유지하는 것이 충분한 식량 생산과 환경 피해 문제를 모두 해결하는 핵심 방법이 될 수 있다. (사진 출처 : Egan Jimenez)

 

[2021년 5월27일 = ENN] 현대 농업은 두 가지 주요 딜레마에 직면해 있다: 증가하는 인구를 위해 충분한 식량을 생산하는 방법과 이에 따른 집약적인 농업으로 인한 환경 피해를 최소화하는 방법이다.

National Academy of Sciences (PNAS)의 새로운 논문에 따르면 토양에 더 많은 질소와 암모늄으로 토양을 유지하면 두 가지 문제를 해결하는 핵심 방법일 수 있다고 밝혔다.

오늘날 농업은 질소 비료를 사용하면서 온실 가스 배출, 대기 오염 및 수질 오염에 크게 문제가 되고 있지만 작물 재배에는 필수적인 요소이다.

이와 같은 오염을 줄이는 것도 중요하지만 질소의 사용은 식량 생산 증가와 함께 계속 증가할 가능성이 높다.

동시에 전 세계 인구도 증가하고 있어 농업을 위해 더 많은 산림을 개간하지 않고도 모든 사람이 먹을 수 있는 충분한 식량을 효율적으로 생산해야 한다.

과거에는 농부들이 더 많은 질소 비료를 농경지에 사용하여 식량 생산을 늘렸지만 이 방법은 더 이상 실행 가능하거나 수용 가능한 해결책이 아니다.

대신 농부들은 질산염과 암모늄의 혼합물을 사용하는 것을 고려해야 하며 이것은 오염을 줄이고 식량 생산을 증가시킬 수 있다고 연구자들은 주장한다. 질소의 한 형태인 암모늄은 토양에 결합하기 때문에 수로로 침출될 가능성이 낮다.

논문 공동 저자인 일본 농업 과학 연구 센터 (JIRCAS)의 선임 연구원인 Guntur Subbarao는 "현재 비료 시스템은 생태계를 오염시키고 비효율적이며 생태계 건강에 해를 끼치고 있다." 며, "농업을 토양의 질산염에 전적으로 의존하는 것에서 질산염과 암모늄이 혼합된 시스템으로 전환될 수 있다면 농작물의 수확량을 높이고 질소의 오염을 제한하는 데 광범위한 영향을 끼칠 수 있다." 고 말했다.

프린스턴 대학교의 공공 및 국제 정세 학부에 기반을 둔 에너지 및 환경 정책 연구 센터의 선임 연구 학자인 공동 저자 Tim Searchinger는 "기존 토양 질소를 암모늄 형태로 유지하기 위한 이 새로운 도구는 질소 형태의 혼합을 통해 더 높은 수확량을 달성하는 다양한 작물 품종을 선택할 수 있도록 한다." 며, “온실 가스 배출과 질소 오염을 줄이고 같은 땅에서 훨씬 더 많은 식량을 생산함으로써 세계가 삼림을 보호하는데 도움이 되는 이중 혜택을 전망 할 수 있다.” 고 밝혔다.

 

질소 오염을 완화하기 위한 전략은 비료를 보다 신중하게 적용하는 "준비 단계"에서 오염을 제한하는 데 의존한다.

그러나 저자들은 아무리 조심하여 비료를 사용해도 항상“마지막 단계”에서는 질소가 누출된다고 설명한다.

이 누출은 경작지의 토양 질소가 지하수와 수로로 쉽게 침출되고 강력한 온실 가스인 아산화 질소를 방출하는 질소 형태인 질산염으로 빠르게 변하기 때문에 발생한다.

저자들은 이 문제에서 암모늄이 등장한다고 말한다. 질산염으로 먼저 전환되지 않으면 온실 가스인 아산화 질소로 변화되지 않는다.

이 기사는 높은 수준의 암모늄이 대부분의 식물에는 독성이지만 다른 연구에 따르면 질산염과 암모늄의 혼합물이 오늘날 거의 모든 질산염인 일반적인 토양 조건에 비해 작물 수확량을 50% 이상 증가시키는 경향이 있음을 보여준다.

이 학문적 발견이 최근까지 관련성이 없었던 이유는 농경지의 미생물이 질산화로 알려진 과정에서 질소를 질산염으로 빠르게 전환 시키기 때문이였다.

그러나 저자는 토양에서 질소 형태의 균형을 더 잘 유지하는 두 가지 새로운 방법을 확인했다. 첫번째 방법은 코팅된 합성 질화 억제제를 사용하여 장기간에 걸쳐 질화작용을 제한하는 것이다.

다른 방법은 일부 식물의 자연적인 질화작용 제한하는 능력을 이용하여 질화작용을 방지하는 것이다.

미생물이 암모늄을 질산염으로 전환하는 것을 방지하는 식물 특성은 일반적인 열대 풀에서 처음 발견되었다. 그러나 연구자들은 최근에 이 특성을 가지는 밀과 같은 모든 주요 곡물의 품종을 육성하기 시작했다.

암모늄의 이점과 질산화를 억제하여 토양에서 암모늄 유지를 돕는 식물을 재배함으로써 농부, 과학자 및 정책 입안자는 환경 파괴를 최소화하면서 효과적으로 식량 생산을 늘릴 수 있다.

저자는 현재 이러한 노력에 대한 대규모 자금 지원이 없기 때문에 추가 연구를 권고한다. 이들은 또한 비료 보조금을 질산화를 억제하는 비료 형태 또는 작물 품종으로 사용하는 정책을 권장한다.

Subbarao는“이 연구의 주요 이점 중 하나는 일단 이와 같은 특성을 지닌 다양한 품종이 만들어지면 전 세계의 모든 농부가 추가 비용 없이도 더 높은 수확량을 가질 수 있다는 것이다.” 라고 말했다.

2021년 5월 26일 PNAS에 "질소 오염을 완화하고 작물 수확량을 늘리는 '더 많은 암모늄 솔루션'"이라는 논문이 발표되었다. 이 연구는 JIRCAS, CRP-WHEAT 및 Walton Family Foundation의 지원을 받았다.

By Liana Wait

 

 

다음은 ENN괴 프린스턴대학 연구자들이 전하는 뉴스링크입니다.

 

https://www.enn.com/articles/67907-keeping-more-ammonium-in-soil-could-decrease-pollution-boost-crops

 

https://spia.princeton.edu/news/keeping-more-ammonium-soil-could-decrease-pollution-boost-crops

 

 

본지 객원기자(외신) 이상현 소개

객원기자 이상현(지에프오엔엠㈜ 이사)

 

서울 영동고등학교를 거쳐 미국 Beverly Hills 고등학교를 졸업하고 Parks College of Aviation & Engineering,에서 항공우주공학 석사를 취득했다.

미국의 McDonnell Douglas (현 The Boeing Company)와 NASA와의 연구 협업 및 파견 근무 등 다양한 경력을 거친 후 현재 국내 지에프오엔엠㈜ / 총괄사업 이사로 근무중이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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