바이오차의 놀라운 효과! 토양 개량과 생육 향상, 농업의 미래를 열다

▲ 가을 억새 풍경

 

농촌진흥청 연구 결과, 억새 유래 바이오차가 토양의 유기물 함량과 유효인산 함량을 증가시켜 토양 건전성을 증진하고, 작물의 뿌리 생육 및 지상부 생육을 증진하는 것으로 나타났다.

억새 유래 바이오차, 토양 건전성 증진 효과 확인

농촌진흥청은 억새 유래 바이오차가 흙의 성질을 개선해 작물 뿌리 생육 및 지상부 생육 증진에 긍정적인 영향을 준다는 사실을 밝히고 연구 결과를 국제 학술지에 게재했다.

바이오차는 식물, 미생물 등의 생물 유기체를 뜻하는 ‘바이오매스(biomass)’와 ‘숯(charcoal)’의 합성어로, 산소가 제한된 조건에서 바이오매스를 350도 이상의 온도로 열분해해 제조한 물질이다. 억새는 대표적인 바이오매스 작물로 오염된 토양의 중금속을 고정해 토양 내 중금속 축적을 억제하고 토양을 정화하는 효과가 있다고 알려져 있다.

 

▲ 원료인 억새 바이오매스(왼쪽)를 탄화하여 바이오차(오른쪽)를 제조

농촌진흥청 바이오에너지작물연구소는 지속 가능한 농업 기반을 구축하기 위해 억새 유래 바이오차를 농도별로 처리해 토양의 양분과 미생물 군집 및 콩의 뿌리 생육 등을 살펴보았다.

 

농촌진흥청의 연구 결과

억새 유래 바이오차를 밭 토양에 10아르(a)당 0.3톤과 1톤으로 처리했을 때, 처리하지 않은 토양(무처리구)과 비교해 유기물이 각각 18%, 61%, 유효인산은 64%, 99% 증가해 작물이 이용할 수 있는 양분이 많아진 것으로 확인됐다.

 

▲ 토양 유기물(왼쪽) 및 유효인산(오른쪽) 함량

또한, 토양의 미생물 군집 변화를 분석했을 때, 무처리구보다 애시도박테리아(Acidobacteria)와 클로로플렉시(Chloroflexi) 등 토양 내 탄소순환을 돕는 미생물들이 각각 최대 20%, 35% 증가했다. 미생물종의 다양성을 나타내는 지수(Shannon 지수)와 토양의 건전성을 나타내는 생물학적 지표(탈수소효소)도 각각 최대 7.6%, 71% 증가하는 것으로 나타났다.

 

▲ 미생물 문(phylum)의 풍부도(왼쪽), 미생물 군집 다양성지수 비교(오른쪽)

 

▲ 탈수소효소 활성

 

작물의 생육 증진은 10아르당 1톤을 처리했을 때 효과가 나타나는 것으로 확인됐다. 무처리구와 비교해 콩 뿌리의 말린 무게가 24% 늘었으며, 뿌리혹 수는 27%, 콩 개체당 꼬투리 수는 32% 증가했다.

 

▲ 바이오차 처리에 따른 뿌리의 생육 비교

 

 

▲ 뿌리 건중량(왼쪽), 뿌리혹(nodule) 개수(중간), 개체당 착협수(오른쪽)

바이오차는 탄소를 고정하는 특성이 있어 2019년 ‘기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)’에서 이산화탄소 감축 수단으로 인정됐다. 다공성 구조와 높은 양분 흡착력 등으로 토양의 비옥도를 높이는 데에도 효과가 있다고 알려져 있다.

농촌진흥청은 이번 연구를 통해 억새 바이오매스의 농업적 활용 가능성을 제시했으며, 농업 분야 국제 학술지 ‘농업(Agriculture)’(IF=3.6)에 연구 결과를 게재했다.

 

▲ 게재 논문 표지

 

억새 바이오차, 지속 가능한 농업 위한 대안 제시

농촌진흥청 바이오에너지작물연구소 송연상 소장은 “억새는 유휴부지를 활용할 수 있으며 헥타르당 15∼20톤가량의 바이오매스를 생산할 수 있는 유용 자원이다. 이는 볏짚의 6.3톤에 비해 2.4~3.2배 많은 수준이다.”라며 “억새를 활용한 바이오차 개발로 지속 가능한 농업 실현에 이바지할 수 있도록 노력하겠다”라고 전했다.

억새 유래 바이오차는 토양의 유기물 함량과 유효인산 함량을 증가시켜 토양 건전성을 증진하고, 작물의 뿌리 생육 및 지상부 생육을 증진하는 것으로 나타났다. 또한, 탄소를 고정하는 특성을 가지고 있어 지속 가능한 농업 실현을 위한 대안으로 제시되고 있다.

이번 연구 결과는 억새 유래 바이오차의 농업적 활용 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 있다. 향후 억새 유래 바이오차의 효능을 보다 구체적으로 규명하고, 농업 현장에 적용하기 위한 연구가 필요할 것으로 보인다.

 

 

출처 : 농촌진흥청

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