토양도 건강진단을 받아야 한다

생물비료, 생물농약, 생물학적 자원 재활용 등 대부분의 산업생산 활동이 환경을 고려하여 수행되고 있지만,

현재 우리가 직면하고 있는 환경오염 문제는 어떤 하나의 방법만으로는 해결할 수 없습니다.

특히 오염물질의 집적지가 되고 있는 토양에 대한 생물학적 관리의 필요성이 대두되고 있는 최근에는

생물학적 치유라는 기법이 적용되고 있는 실정입니다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 먼저 토양환경을 진단하고 평가하는 방법이 확립되어야 할 것입니다.

이는 동물의 병을 치료할 때 처방을 위해 진단방법을 개발하는 것과 같습니다.

토양에 대해서는 보통 토양건전성평가라 하는데 토양건전성에는 토양의 질이라는 의미가 포함되어 있지만 이들 의미는 약간 다르다는 것을 기억할 필요가 있습니다<농경과 원예 1999. 2>.

 

예를 들어 봅니다. 여기 말이 있네!

병에 걸리지 않았군요.

건강합니다. 건전하군요. 그런데 건강한 말 가운데 저 말이 훨씬 잘 달리는 것 같군요.

경마용으로 적합하다고 생각합니다.

달리기에 소질이 있어요.

질이 참 좋군요.

이렇게 토양 건전성과 토양질의 개념을 이해하면 어떨까요.

 

 

1-3-2 토양도 건강 진단을 받아야 한다.

 

 

현대를 살아가는 우리는 건강진단을 받고 있지만, 때로는 불시에 찾아든 병에 의해 치료를 받아야 한다. 이 때 의사는 일정한 순서에 의해 진단을 실시한 다음 처방과 치료를 한다. 이 과정은 일반적으로 증상확인, 중요한 징후 확인과 검사, 1차 진단, 진단입증시험, 예후 설정 그리고 치료와 같은 여러 단계를 거친다.

 

토양도 건전성 평가라는 건강진단을 받아야 하는데, 특히 시설재배지와 같이 폐쇄적인 조건이나 오염물질이 유입된 곳 일수록 자주 받아야 한다. 왜냐하면 동물이 스트레스를 받으면 병에 걸릴 확률이 높아지는 바와 같이, 토양도 자정적인 순환과정을 거칠 수 없는 조건에서는 오염물질 집적ㆍ물의 오염 등이 발생하여 그 곳에 사는 모든 생물은 저해적인 작용을 받아 먹이사슬 관계 즉 생태계 질서가 심각하게 훼손되기 때문이다. 그러므로 예방의학적 차원에서 생태계의 구성원으로서 인류의 생활과 밀접하게 관련되어 있는 토양을 정기적으로 진단하고 때로는 치료를 하여야 한다. 이와 같이 토양을 대상으로 하는 진단을 토양검점, 토양평가 혹은 토양건전성평가라 부른다.

 

 

 

1-3-2-1 건전한 토양이란 무엇인가?

토양은 침식, 대기오염, 과도한 경작 및 목축, 산림남벌, 염류화, 사막화 등에 의해 심각하게 위협받고 있을 뿐만 아니라, 지표수 및 지하수질도 오염물질 유입에 의해 악화되고 있어, 깨끗한 환경 유지와 식량생산에 부합한 토양관리가 필요하다.

 

토양건전성은 <그림>처럼 환경보전, 인간과 동물의 건강, 토양생태계, 작물생산성 등 생태계의 모든 영역에 직접적인 영향을 주고 있기 때문이다. 그렇다면 건전한 토양이란 무엇일까? 흙냄새 상큼한 아침공기를 가르며, 이슬 젖은 꼴을 뜯어 오물거리는 소를 몰고 가는 목동을 생각하면 그 의미가 저절로 이해될 것이다. 이처럼 신선하고 건전한 토양은 모든 생명체가 여유로움과 풍요로움을 가질 수 있도록 소리 없는 역할을 수행하고 있는 것이다.

 

토양 건전성의 영향을 받는 대상

 

 

1-3-2-2 토양 건전성 평가 지표

건강진단을 받을 대 우리는 1차 건강진단과 2차 건강진단을 나누어 받게 된다. 1차 건강진단에는 키ㆍ몸무게ㆍ시력ㆍ청력ㆍ혈압 등의 체위검사, 요당ㆍ요단백ㆍ요 pH 등의 요검사, 혈당ㆍ총콜레스테롤ㆍ혈청지오티ㆍ혈청지피티와 같은 혈액검사 외에 간염검사, 흉부 방사선 검사, 심전도 검사, 과거병력, 생활습관, 외상검사 등을 받게 된다. 그리고 1차 검사로 판단이 어렵거나 증상이 무거울 때는 질환검사라는 2차 건강진단을 받게 된다.

 

토양진단도 이러한 것이라 생각하면 되겠다. 체위검사와 같은 토성ㆍ토심ㆍ투수성 조사, 요검사와 같은 질산태질소ㆍ가용성 인산ㆍ칼리 등 양분조사, 혈액검사와 같은 식물독소ㆍ난분해성 화학물질ㆍ미생물성 조사를 들 수 있다. 토한 과거 이력검사와 같은 작물재배ㆍ퇴비시용 등의 조사도 아울러 실시한다. 이러한 기본적인 1차 토양진단 후에 병 발생 징후가 높거나 생리 이상 현상이 나타날 때는 병원성 미생물 분리 동정과 같은 2차 토양 진단을 실시하는 것이다.

 

이와 같은 토양진단에 필요한 평가요인을 물리, 화학 및 생물학적 특성으로 구분할 수 있다. 물리학적 평가요인이란 물과 토양간의 관계라 할 수 있는 토양의 구조적 특성ㆍ종류ㆍ표토량ㆍ가비중ㆍ용수량을 들 수 있다. 화학적 평가요인은 토양비옥도와 안전성 및 침식정도를 결정하는 유기물량과 생물화학적 활성을 결정하는 산도pH와 전기전도도, 식물 생육 필수양분의 함량을 예로 들 수 있다. 한편 생물학적 평가요인으로는 미생물의 활성, 물질 저장고로서의 미생물체량biomass 및 토양 호흡량 등을 적용할 수 있다.

 

 

 

1-3-2-2-1 물리화학적 토양평가 지표

토양평가에서 토양의 질이란 특정작물을 수량과 품질 등을 고려하여 재배할 때 토양을 어떻게 관리하는 것이 가장 효과적인가 하는 경제적인 측면에서의 평가이고 토양건전성이란 일반 식물의 자생력과 지속성의 관점 즉 자연적인 상태에서 환경의 유지 보존이라는 생태계 측면에서의 평가라는 점이다.

 

[표 1] 토양의 질과 건전성 평가 지표

특성	지표	토양의 질	토양 건전성
물리성	광물 조성	+	-
	구조	+	-
	토심	+	-
	용적 비중	+	+
	수분 보유력	+	+
	공극률	+	+
화학성	산도(pH)	+	+
	전기전도도(EC)	+	+
	양이온치환용량(CEC)	+	+
	유기물	+	+
	주요원소	+	+
	중금속	+	+
생물성	미생물체량	+	+
	토양호흡량	+	+
	가급화질소	+	+
	효소활성	+	+
	토양미생물수	+	+
	토양미소동물수	+	+
	뿌리병해	+	+
	식물생육상	+	+
	토양생물다양성	-	+
	먹이사슬구조	-	+
	식물다양성	-	+
주) - 관련성이 약하거나 없음, + 관련성이 있음

 

 

토양평가 방법에 적용되는 주요 지표는 [표 1]처럼 같이 물리성, 화학성, 그리고 생물성으로 구분하여 설명할 수 있다. 토양물리성에는 광물조성, 구조, 토심, 용적 비중, 수분 보유력과 공극률이 있다. 화학성에는 산도, 전기 전도도, 양이온 치환용량, 유기물, 주요 원소와 중금속 등이 지표요인이 되고 있다.

 

1-3-2-2-2 생물학적 토양평가 지표

생물성에는 미생물체량, 토양 호흡량, 가급화 질소, 효소 활성, 토양미생물수, 뿌리 병해, 식물 생육상, 토양생물 다양성, 먹이사슬 구조, 식물 다양성 등의 요인이 적용되고 있다. 이상과 같이 토양평가에는 여러 요인이 고려되고 있지만 토양환경의 다양성 때문에 평가된 지표 값을 일률적으로 적용할 수는 없다.

 

생물학적 토양건전성평가에 적용되는 지표는 여러 종류가 있지만 여기서는 미생물의 기능을 [표 2]에 제시하였다. 특히 여기서 유의해야 할 점은 토양미생물의 종류는 세균, 방선균이라는 종류적인 의미가 아니라 토양환경과 밀접한 관계를 가지고 기질에 특이적인 기능을 수행하는 유연관계가 정확한 것이어야 한다는 점이다.

 

그 이유는 토양에 서식하는 미생물은 토양 종류에 따라 분포양상이 다르고 토양의 화학성 특히 산도, 전기전도도와 밀접한 관계를 가지고 있기 때문이다. 또한 미생물은 다른 생물과 상호작용을 하면서 항상 일정한 군락을 형성하려는 속성이 있다. 이러한 군락은 환경변화에

 

 

[표 2] 미생물성의 토양 평가 지표

특성	지표	토양의 질	토양 건전성
미생물체량	절대값	+++	+++
	미생물적 지수	+++	+++
미생물활성	토양호흡량	+++	++
	호흡량 지수	+++	+++
	질소무기화율	++	++
일반 미생물수	세균	+	+
	진균	+	+
	방선균	+	+
	조류	+	+
미생물 기능군	셀룰로오스분해균	++	+++
	질화세균	+	+
	탈질세균	+	+
	근류균	++	+++
	뿌리병원균	+++	+++
미생물군락	구성	+++	+++
	기능다양성	+++	+++
토양효소	탈수소효소	+++	+++
	인산가용화효소	++	+++
	단백질가수분해효소	++	+++
	효소지수	++	+++
주) + 낮음, ++ 중간, +++ 높음

 

큰 영향을 받기 때문에 환경에 적응한 균이 우점하게 된다. 그러므로 토양환경 평가에는 특정한 종의 밀도 외에도 얼마나 많은 종류의 미생물이 균일하게 분포되어 있는가 하는 것이 중요하다. 이는 종류가 다양할수록 생물학적 물질 순환에 필요한 많은 종류의 대사가 일어나 토양의 환경적응력을 높여주기 때문이다. 이러한 이유에 의해서 토양미생물의 다양성이라는 개념이 도입되고 있다.

 

토양미생물체량은 인공적인 방법으로 모든 미생물의 밀도를 측정할 수 없는 문제점을 어느 정도 보완해 주는 보정계수라 할 수 있다. 또한 미생물체량은 살아있는 유기물이기 때문에 양분을 보유하는 저장고라 할 수 있다. 그러므로 단위 면적당 미생물체량이 많은 지역의 생물학적 기능이 높다고 할 수 있다.

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토양건전성 평가를 위해 많은 미생물학적 특성이 적용되고 있지만

토양에 서식하는 미생물은

온도, 수분함량 등 외부환경에 의해 쉽게 변화되기 때문에

물리적 특성처럼 불변적으로 적용하기는 곤란합니다.

그러나 미생물특성은 생태계의 가변적인 변동상을 평가하는 중요한 자료가 될 수 있습니다.

미생물은 환경에 적응하는 속도가 빨라

생물적인 특성 변화를 생태계에서 가장 먼저 나타내므로

물리화학성이 유사한 토양이라도 이들 미생물의 서식 밀도가 달라지기 때문입니다.

그 이유는 토양이 가지고 있는 유입물질에 대한 부하율load factor 즉 생물학적 완충능buffering capacity이 다르기 때문입니다.

한편 토양에 서식하는 미생물은

외부로부터 가해지는 영향에 의해 생육이 제어되지만

토양의 종류에 따라 미생물의 생존율이 달라집니다.

왜냐하면 토양이 가지고 있는 생물학적 복원력restoring force이 다르기 때문입니다.

그러므로 같은 종류의 토양이라도 생물학적 완충능과 복원력이 높은 토양을 유지할 수 있게 하는 생물학적 평가방법이 필요합니다<농경과 원예 1999. 2>.

 

감기에 잘 걸리지 않는 다는 것은 면역력 즉 완충능이 높고,

감기에 걸렸지만 회복이 잘된다는 것은 회복력 즉 복원력이 높기 때문이라고 이해하면 되겠군요.

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미생물을 이용한 토양평가