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출처: 샬롬채플 원문보기 글쓴이: 파이랑
균명 품종명 |
흥진 BF 1호 청고병저항성 (%) |
신교 1호 위조병저항성 (%) |
페니실리움 아스페르질러스 크리소스폴리움 트리코데르마 아크레모니움 후자리움 칸지다 무콜 |
25.0 15.2 12.0 9.8 4.3 5.4 5.4 + |
36.6 9.8 +
15.2 9.8 4.5 5.4 |
<표 20> 품종간의 근권 미생물수의 변화 (스즈끼․히가, 1988)
미생물수 공시품종 |
흥진 BF 1호 청고병저항성 |
신교 1호 위조병 J1 J3 저항성 |
호기성세균(B) ×108 방성균(R) ×106 사상균(F) ×105 혐기성세균 ×107 B/F값 R/F값 |
1.35 2.05 1.59 1.83 849 13 |
1.83 1.55 1.17 1.98 1,564 13 |
암모니아산화세균 ×10 아질산산화세균 ×106 질산염이용세균 ×105 대장균군 ×103 색소내성균 ×107 셀룰로즈분해균 ×103 분해성사상균 아조토박터 유산환원균 ×102 후자리움균 ×104 리그닌점유율(%) |
1.88 >106 1.07 1.36 3.97 1.80 -- >103 3.75 1.36 8.6 |
1.06 106< 3.38 1.01 4.00 >3.35 -- >103 3.97 2.66 22.7 |
※낮 온도 25℃, 밤 온도 18℃ 의 조건에서 재배
또 사상균상으로 보아도 매우 특징적인 차이가 있음을 알 수 있다. 즉 홍진 BF1호는 신교 1호와 비교하면 분명히 크리소스폴리움, 트리코데르마(항균성 미생물)와 공생 관계가 있고, 신교 1호는 무콜 및 페니실리움과 밀접한 관계가 있다.
품종 사상균명 |
대조구 (%) |
멀칭훠스트 (%) (비저항성) |
BF-101 + 훠스트(%) (저항성) |
신광 1+ 파스트(%) (저항성) |
페니실리움 아스페르질러스 트리코데마 아크레모니움 무콜 칸지다 스페드니움 드라토마이세스 바티실리움 후자리움 크라드스포리움 제오마이세스 차트미움 아스리니움 피포랄리스 |
16.0 12.0 4.0 - 4.0 28.0 - - - 16.0 - 4.0 8.0 4.0 4.0 |
16.0 36.0 4.0 4.0 8.0 4.0 12.0 - - 12.0 - - - - - |
32.0 12.0 20.0 8.0 8.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 - - - - - |
40.0 12.0 24.0 8.0 8.0 - - - - - 4.0 4.0 - - - |
분리빈도(%)와 총분리주수(주) |
100.0 25 |
100.0 25 |
100.0 25 |
100.0 25 |
이처럼 육종상 우량한 병해 저항성 품종은 뒤집어 보면 미생물과의 공생 관계를 결정하는 유전자를 도입한 것으로도 파악할 수 있다.
표 21은 토마토의 후자리움 저항성 대목 BF101 및 신광 1호에 멀칭훠스트를 혼식하여 그 양자의 영향을 본적이다. 단독의 결과에 대해서는 앞에서 말한 바와 같으며, 혼식의 결과는 단독의 경우와 마찬가지로 토양 중의 사상균에서 저항성 대목의 영향이 강하게 나타난다.
그 특징을 품종 특성과 관련하여 요약하면, 저항성 품종은 항생 물질을 만들어내는 페니실리움이나 트리코데르마의 밀도가 높고, 또 당도가 높은 멀칭훠스트는 발효 미생물의 부류인 아스페르질러스의 밀도가 특이하게 높다. 이것은 각 품종의 특성과 밀접한 관계가 있음을 나타내고 있다.
또 그림 18에서 근권의 pH를 보면, 저항성 품종은 혼식에도 불구하고 근권 토양을 알칼리성으로 만드는데 대해 비저항성인 멀칭훠스트는 산성화로 나아가고 있다. 상식적으로 생각하면 토양에서 양이온의 무기 양분이 흡수되고 그 보충이 충분하지 않은 경우는 산성으로 변하고 산성으로 변하면 후자리움 활성이 높아지는 조건이 된다.
이에 비해서 후자리움 저항성 품종은 후자리움에 대항하는 미생물을 근권에 활성화시킬 뿐만 아니라 후자리움이 증식하기 어렵게 알칼리성으로 변화시키는 이중의 방벽을 구축하고 있다.
이러한 성질도 모두 DNA의 지령에 근거한 것이며, 한계 돌파 품종의 대부분이 토양 미생물과의 공생 관계에서 매우 특징적인 성질을 가지고 있다.
당도가 높은 품종들은 셀룰로오즈 분해균과 발효균 및 광합성 세균 그룹과 관련이 깊고, 비료 요구가 작고 다수확하는 품종들은 질소 고정 미생물과 공생 관계가 강하며, 병해 저항성이 있는 품종들은 항생 물질을 중심으로 저항성 물질을 분비하는 미생물과 특이한 공생 관계를 가지고 있다.
이와 같이 식물은 근권 미생물이 만들어내는 다양한 물질에 따라 그 가능성의 폭이 결정된다고 해도 과언이 아니다. 따라서 바람직한 토양 상태란 재배하는 작물에 대해 가장 바람직한 미생물상을 유지하는 것이고 토양 개량에 있어서는 이 점에 특히 유의할 필요가 있다.
(4) 저항성 대목과 항균성을 가진 식물의 혼식 효과
표 22는 무균 상태의 퍼미스 샌드(경석을 모래 모양으로 만든 것)에 심은 토마토 뿌리 성분의 항균성 검정 결과인데, 저항성이 있는 품종도 뿌리 그 자체에는 항균 물질을 포함하고 있지 않다. 이에 대해 표 23은 그 품종의 근권 토양 희석액의 푸자리움 균사 신장의 억제효과에 대해 조사한 것인데 어느 것이나 유의차가 확인되고 있다.
이러한 결과들은 앞의 표 19와 표 20의 결과를 뒤집는 것으로 저항성은 근권 미생물과 결부되어 나타난다는 점이 분명하다. 그 효과는 대목의 혼식구에 대해서도 명확히 나타나고 있다.
표 24는 그 토마토 근권의 모래를 부영양 조건에서 배양하고 항균성을 검정한 것이다. 일반적으로 부영양 조건이 되면 증식이 빠른 부패균의 우점하게 되는데, 대목만 심거나 대목을 혼식한 토양(근권토양)의 항균성 미생물은 착실하게 증식하여 항균성을 지속하고 있는 것이 분명하며 저항성 품종과 항균성 근권 미생물의 결합이 아주 강하다는 것을 나타내는 것이다.
미생물수 |
대조구 |
EM처리구 |
부추혼식구 |
당파혼식구 |
호기성세균 ×107 혐기성세균 ×106 방선균 ×105 사상균 ×104 암모니아산화세균 ×103 아질산산화세균 ×105 질산환원 ×105 탈질균 ×104 대장균군 ×102 색소내성균 ×106 셀룰로즈분해균 ×103 질소고정균 ×104 유산환원균 ×103 후자리움 ×103 |
1.12 1.26 1.47 5.25 0.70 0.47 0.47 1.13 0.52 0.91 3.15 1.12 3.36 1.72 |
1.16 2.31 2.66 6.02 1.00 1.33 0.66 1.13 1.02 1.61 3.15 5.46 2.08 1.00 |
2.15 1.93 2.50 9.15 1.79 1.93 3.31 4.83 1.17 1.43 1.52 2.86 1.93 1.02 |
1.40 1.36 1.69 5.15 0.92 2.52 2.24 6.07 0.59 1.03 2.38 2.84 1.85 1.01 |
B/F값 R/F값 후자리움점유율(%) |
213 2.3 3.3 |
267 4.4 1.7 |
234 2.7 1.1 |
271 3.3 2.0 |
<표 25> 오이의 처리구별 근권 미생물상 ( 옥의․히가, 1989)
※ 배지는 무균 상태의 퍼미스 샌드를 사용
사상균 속명 |
대조구 |
EM처리구 |
부추혼식구 |
파혼식구 |
Aspergillus Acremonium Penicillim Trichoderma Mucor Monacrosporium Fusarium |
18 3 - - 3 - 1 |
17 3 - 3 1 - 1 |
12 8 2 - - 2 1 |
16 1 3 2 3 - - |
총분리주수 |
25 |
25 |
25 |
25 |
<표 26> 오이의 처리구별 사상균상 (옥의․히가, 1989)
※ EM처리 : 정균 발효 합성 미생물을 혼성한 미생물 자재(방선균, 효모,
사상균, 유산균, 광합성세균
<표 27> 오이 뿌리의 성분에 의한 항균성 검정
(옥의․히가, 1989)
시험구 |
총배양수 |
유효수z |
저지원직경(mm) |
대조구 EM 처리구 부추 혼식구 파 혼식구 |
25 25 25 25 |
0 0 15 2 |
0.00 0.00 13.06 8.15 |
<표 28> 푸자리움의 균사 신장에 미치는 오이 근권의 토양 희석액의 영향
시험구 |
균사의 길이(mm) | ||
24시간 |
48시간 |
72시간 | |
대조구 EM 처리구 부추 혼식구 파 혼식구 |
9.50 8.90* 8.73* 8.98* |
13.05 11.86* 11.60 12.12 |
15.98 14.69* 14.47* 14.75* |
※ p<0.05에 유의. Mann Whitney의 U-TEST
<표 29> 오의 근권의 토양 배양액에 의한 항균성 검정
시험구 |
총배양수 |
유효수z |
저지원직경(mm) |
대조구 EM 처리구 부추 혼식구 파 혼식구 |
25 25 25 25 |
0 2 8 8 |
0.00 7. 7.6 7.48 |
※ z 저지원직경 8mm 이상
박과류의 입고병에 대한 파나 부추의 혼식 효과는 옛날부터 알려진 사실이다. 표 25, 26은 토마토와 마찬가지로 퍼미스 샌드를 배지로 하여 부추와 실파의 혼식과 항균성 미생물 처리가 근권의 미생물상에 미치는 영향을 조사한 것이다.
부추와 실파의 혼식구에서는 질산 환원균과 탈질균이 특징적으로 눈에 띄고 있으며, 항균성 미생물 처리구에서는 질소 고정균의 증대가 확인되는데 어느 구나 후자리움 점유율이 낮고 사상균 중에서 항균성균이 증가하여 그들이 병해 억제력을 나타낸 것으로 볼 수 있다.
표 27은 토마토와 마찬가지로 뿌리 성분의 항균성 검정 결과인데, 대조구와 항균성 미생물 처리구는 항균성이 확인되지 않는데 대해 혼식구는 뿌리의 성분에도 그 효과가 옮아가 있고 특히 부추 혼식구는 현저하다. 다른 식물로부터 항균 물질 이동에 대해서는 앞으로 더 상세한 검토가 필요한데 공생 식물을 이용한 병해충 대책에는 같은 원리가 작용하고 있다고 봐도 될 것이다.
표 28은 오이의 근권 토양 희석액이 후자리움 균사의 신장에 미치는 영향에 대해서 조사한 것으로, 처리구에서는 어느 것이나 그 억제 효과가 확인되고 있다.
표 29는 표 24와 같이 부영양 조건에서 근권의 모래를 배양한 후에 항균성 검정을 한 것으로 부추, 실파 혼식구에서 현저한 효과가 확인되고 있다. 항균 미생물 처리구에서도 그 효과가 확인되는데 장기적으로 연속적인 사용을 하는 등의 방법에 의해 처리 효과를 높이는 연구가 요망된다.
그림 19는 근권 토양의 pH에 미치는 각 처리의 영향을 조사한 것인데 항균력이 강한 순서로 토양의 pH를 높이는 성질이 확인되고 있다. 부추와 실파 혼식구에서의 그러한 효과는 질산 환원균과 탈질균 등의 작용에 따른 것으로 볼 수 있는데, 후자리움의 대부분이 호산성이라는 점을 고려하면 근권의 pH 상승은 토양 병해에 대해 커다란 억제력이 되고 있는 것으로 판단된다.
이상과 같은 결과를 생각하면 저항성의 대목과 항균성을 가지는 식물의 혼식은 앞으로의 무농약 기술로서 효과적인 수단이 될 수 있는데, 실제로는 정균, 발효 합성력이 있는 미생물을 토양에 정착시키는 것이 선결이다.
5. 수질의 중요성과 발효 합성형의 정화 작용
(1) 유기(有機)와 무기(無機)를 연결하는 물
노자의 도덕경에 "상선(上善)은 물과 같다"라는 말이 있다. 물의 본질적인 작용은 무기의 세계와 유기의 세계를 연결하는 역할이다. 즉 무기체와 생명체를 연결하는 모든 분야에서 물의 존재가 필요하다. 태양 에너지를 유기 에너지로 전환하는 장(場)에서 활동하는 전자(電子)는 기본적으로는 모두 물에서 유래하는 것으로 이 작용을 빼고는 생명체의 에너지 전달은 불가능하다. 또 물은 환경 적응력에 대한 DNA의 정보 전달에도 관여하고 있다고 한다.
그 다음으로 중요한 것은 물질의 분해와 용해 및 흡수에 관여하는 여러 작용이다. 따라서 물이 갖는 수소 결합력과 산화 환원 반응의 정도는 물질의 유해, 무해, 유용화의 정도를 결정하고 소생과 붕괴의 방향을 결정하는 근원적인 것과 결부되어 있다. 지금까지 말한 미생물의 활동도 모두 수소를 주고받는 방법에 따라 부패나 발효나 합성으로 변화하며 수소나 산소와의 관계에 있어서 고유한 성질을 가지고 있다.
세 번째는 열수지에 관여하는 환경 보전 효과로서, 물의 존재는 극단적인 환경 압력으로부터 생명체를 지키는 역할이 있다. 그 외에 pH의 조절 기능이나 물질의 전류 등 물의 중요성은 모든 생명 활동에 관여하고 있다고 해도 과언이 아니다.
불순물을 포함하지 않은 순수(純水)는 반도체의 제조 과정에서도 매우 중요하고 화학 약품의 제조는 물론 물질의 열화(劣化) 방지 등 그 응용 범위가 점점 확대되고 있다. 그 이유는 물의 순도가 높으면 높을수록 물이 갖는 다양한 장점이 강하게 나타나기 때문이다.
(2) 물의 공명 구조
물질의 정의에서 가장 곤란한 것은 물이다. 물은 자연계의 모든 반응에 관여하는데 그 능력은 물이 갖는 산화 환원력 외에 수소가 갖는 특유한 수소 결합에 의한 것이다. 수소 결합이란 일반적인 화학 반응에서는 결합 등이 일어날 여지가 없는 수소 원자에 결합력이 있는 경우를 의미하며, 산소 원자나 질소 원자가 관계되어 있는 공유 결합에 극성이 생겨 약한 플러스 전기를 띤 수소 원자와 역으로 약한 마이너스 전기를 띤 다른 원자 사이에 정전기적인 인력이 작용하여 결합하는 반응이다.
물 분자는 그림 20과 같이 두 개의 수소 결합을 갖는데 산소 원자는 결국 4개의 수소 원자와 결합한 형태로 되어 있다. 물 분자의 화학 기호는 H2O로 표시되는데, 실제로는 그림 21과 같이 다양한 형태의 수소 결합을 가진 물분자의 집합체로 (H2O)n의 회합(수소 결합에 의해 결합된 분자) 분자이다.
핵자기 공명장치에 의해 물분자의 회합 구조도 밝혀지고 있는데 이 회합 방식에 따라 물의 화학성과 물리성에 큰 차이가 생긴다. 예를 들면 순수는 180℃까지 끓지 않고, 또 회합의 단위가 극단적으로 큰 경우는 그 물에서 이온 반응이 일어나지 않는다는 일반적인 상식을 넘는 분자 형태를 취하게 된다.
그 수소 결합은 연에는 매우 안정되어 600℃ 정도에서 해리한다고 하는데 자외선과 자장, 정전기, 약한 방사선, 원적외선 등에 의해 쉽게 변화한다. 또 반도체 물질이나 초전도 물질이 작용하는 경우도 마찬가지 현상이 일어나는데, 그 강약과 그 후의 구조 변화에 대해서는 그림 21과 같이 모두 상상할 수 있는 범위에 있다.
물질은 무기, 유기에 관계없이 분자상으로 되면 고유의 공명 구조를 복사하는 능력이 있다. 물은 순도를 계속 올리면 수소 결합의 레벨도 높아지고 보통의 물과는 다른 물리화학성을 가지게 된다. 극단적으로 말하면 이러한 물은 다른 물질이 갖는 모든 공명 구조, 즉 물질 고유의 성질을 그 진동(공명)을 통해서 기록하고 보존하여 다른 데로 전달하는 능력이 있다고 하는 것이다.
물이 만물로 변화한다는 것은 적절한 표현이라 할 수 있는데, 100℃에서 끓는 물은 이러한 능력을 약간 가지고 있는데 지나지 않으며, 보통 그 레벨이 수질의 좋고 나쁨에 결부되어 있다. 예를 들면 암모니아나 황화수소, 메탄가스 등이 발생한 물을 여과하거나 증류하여 그러한 유해 물질을 제거하여도 결코 맛있는 좋은 물로 되는 것은 아니라는 사실이다. 같은 물이라도 강한 자외선과 오존에 접촉된 빗물은 또 다르다.
그 차이는 물의 공명자의 전사 형성과 그 파괴의 관계로서 파악 할 수도 있으며, 겉으로는 같은 물이라도 그 성질이 전혀 다른 경우가 있는 것을 이해할 필요가 있다.
맛있는 물은 그림 20의 모델에 나타난 바와 같이 회합의 최소 단위로 되어 있는 (H2O)5의 물이라고 하며, 맛없는 물은 그림 21의 (2) 또는 (3)의 상태에 있는 것이라고 한다. 제오라이트나 이온수 제조기 등 수질을 좋게 하는 물질은 보통 물의 회합 단위를 작게하는 공명역을 갖거나 물리화학적으로 그 결합을 자르는 힘을 가지고 있다.
또 한편 물의 회합 레벨이 높을수록 좋은 물이라는 설도 있다. 이 경우는 그림 21의 (1)과같은 구조를 취하는 것으로 생각된다. 어느 것이든 좋은 물이란 다양한 물질의 공명 구조를 전사하는 능력이 높은 물이라 할 수 있다.
(3) 물의 오염과 토양의 부패
이상의 기본적인 원리는 재배에 있어서도 똑같다. 사용하는 수질의 좋고 나쁨이 뿌리의 활성, 양분의 용출과 흡수, 병해충의 발생과 억제 그리고 환경 적응성 등에 깊이 관여되어 있음을 이해할 필요가 있다.
순도를 잃은 물이란 물 본래의 활성을 잃는 상태를 가리키는데, 그 순도의 저하는 물이 오염된 결과 일어나는 것이다. 물의 오염의 방향은 유기 오염과 무기 오염으로 대별되는데 구조적인 것도 포함된다.
유기 오염의 경우는 일반적으로 BOD 값, 즉 생물학적 산소 요구도에 의해 표시되며, 그 수치가 높을수록 오염도가 강하고, 유기물의 분해 과정에서 환원 물질(수소 화합물)의 양을 기준으로 한다.
따라서 BOD 값이 높은 물은 겉으로는 깨끗해도 그 가운데 포함된 환원 물질이 높기 때문에 악취가 나는 물이 된다. 이러한 물은 뿌리의 호흡을 저해할 뿐만 아니라 뿌리의 산소 활성을 억제하고 그 기능을 현저히 저하시켜 각종 미량요소의 결핍이나 원인 불명의 생리적 장해를 불러일으키는 원인이 되고 있다. 또 BOD 값이 높은 물은 유해 혐기성균의 증식에는 호적한 환경이 되고 병해 다발 환경으로도 된다. 생활 폐수의 유입 장소나 유기물이 혼입하는 수원(水源)은 세심한 주의가 필요하다.
무기 오염에 대해서는 점토 입자에 의한 혼탁이 일반적이며, 무기 염류도 큰 원인이 되어 있다. 점토에 의한 오염은 토양의 이화학성에 직접적인 관계가 있는데, 근모의 전자 활성과 반응하여 호흡 및 양분의 흡수 저해를 불러일으키고 있다.
무기 염류에 의한 오염은 하우스의 염류 집적에서도 볼 수 있듯이 일종의 농도 장해라 할 수 있는데, 이온적으로 활성이 저하된 물은 새로운 양분의 용출력을 잃고 정화력이 저하된다. 그러한 정화력의 저하는 물질을 환원 분해, 즉 부패로 유도하는 성질을 갖게 된다.
(4) 오염수의 정화법
① 관개수의 정화
이제까지 말한 물의 작용을 생각하면 생활 폐수나 오염된 물이 얼마나 유해한 것인가를 이해할 수 있을 것이다. 오염된 물을 사용하고 있는 동안은 병해충의 다발이나 품질, 수량에도 악영향이 나타나고, 농약을 많이 사용하는 패턴이 정착하게 된다 병해충이 다발하기 쉬운 하우스나 포장은 예외 없이 불결하고 악취가 나는 경우도 적지 않다. 또 염류 집적은 물론 쓰레기장의 매립지나 그 침투수가 오염의 원인이 되는 일도 있다.
어느 경우든 수질의 문제를 고려하면 토양을 오염시키지 않는 것이 중요하고, 그 오염원을 제거하는 것부터 시작할 필요가 있다. 단 양질의 맑은 물이 얻어지는 곳에서는 그러한 대책으로도 상당히 효과적이지만, 수질이 나쁜 장소에서는 폐수의 조건을 개량하면서 하우스의 경우는 빗물의 유효 이용도 적극적으로 고려하지 않으면 안된다.
오염된 물밖에 얻을 수 없는 경우는 물을 가두어 두고 칼키 등으로 살균한 다음 모래로 여과하고 그 후 더 나아가 목탄이나 이온 교환력이 있는 물질로 다시 재여과한 후 사용할 정도의 세심한 주의가 필요하다. 이러한 수질 관리를 행하면 병은 틀림없이 반감될 수 있다. 수질을 더 높이려고 생각하면 자외선, 오존, 과산화수소 처리, 또는 고전압의 정전기나 마이너스 이온의 방전이나 2가, 3가철염의 이용 등이 있는데 이 경우에도 수원(水原)의 수질이 정화 효과의 수준을 결정하는 것은 말할 나위도 없다.
② 토양수의 정화
토양 자체의 정화력 강화도 병행하여 추진하는 것이 재배에 있어 불가결하다. 토양 자체의 정화력 향상을 꾀하는 소재로는 무기적인 물질에서 유기적인 것까지 있는데 일반적인 사례는 다음과 같다.
무기적인 것은 이온 교환력이 높은 다공질 물질, 또는 단립 형성 능력이 있는 물질인 목탄이나 제오라이트, 몬모릴나이트 등이 그 대표적인 것이다. 이들은 수소 이온이 갖는 마이너스 작용을 이온교환 능력에 의해 제거하기 때문에 유해 물질의 생성이 억제되는 토양이 된다. 또 원적외선이나 자장 및 매우 약한 방사선 물질, 반도체나 초전도 물질도 촉매적으로 수소 이온의 마이너스 작용을 억제하는 작용이 있다.
따라서 토양 개량에 있어서는 지금까지의 개량에서 더 나아가 이러한 물리화학적인 개량에 유의할 필요가 있고, pH나 무기 양분 등의 화학성과 보수성, 투수성 등의 물리성 개량은 그 다음이라고 생각하는 것이 타당하다.
유기적인 것은 논이온(특정의 이온을 가지지 않은 활성 물질로, 대응하는 조건에 따라 플러스 또는 마이너스 이온으로 가게 된다), 또는 양이온의 유기 제염제나 단립 형성 능력이 있는 폴리아크릴 아마이드계 및 폴리우레노이드계의 고분자 토양 개량재로 불리고 있는 것도 있다. 이 경우는 토양 콜로이드의 안정화, 염류 제거에는 매우 효과적이지만, 이온 교환 능력이 떨어지기 때문에 정기적인 사용이나 무기적인 것과의 병용의 바람직하다고 할 수 있다.
(5) 발효 합성형 토양의 자정 작용
발효 합성형 토양에서는 미분해 유기물이 발하는 악취가 사라지고 내수성(耐水性)의 단립과 미생물의 균사로 연결된 복합 단립 구조가 발달한다. 그 결과 거센 비에도 유수가 흐려지지 않고 토양중의 물은 청정하게 된다. 눈 가운데서도 정화되어, 가스 발생이 정지한다. 또 악취를 발생하는 축사의 배수나 하수에서도 같은 현상이 확인된다(표 30). 악취가 사라지고 수질이 정화된 토양은 병해충의 발생은 적고, 생산성은 매우 높은 토양으로 전환된다.
<표 30> 정균, 발효 합성 미생물의 냄새 제거 효과 (단위 : ppm)
측정항목 |
미생물 처리 양돈장 |
오끼나와현 환경백서 |
나패시공해조사보고서 |
비고 (정량한계 N․D) | ||||
A 양돈장 |
B 양돈장 |
C 양돈장 |
천기 양돈장 |
오원 양돈장 |
고도 양돈장 | |||
NH3 H2S MM MS TMA |
0.12 N․D N․D N․D N․D |
3.3 0.139 0.007 N․D
|
3.1 N․D 0.024 N․D
|
5.4 0.082 0.036 N․D
|
0.61~0.2 0.0386 0.0031 N․D 0.0073 |
0.73~0.15 0.0137 0.0026 N․D 0.0017 |
0.31~0.11 0.0016 0.0064 N․D 0.005 |
0.05이하 0.001이하 0.005이하 0.008이하 0.0008이하
|
※ 측정항목은 악취물질이다.
악취는 대부분이 환원형의 수소가 원인이다.
정균 발효 합성형의 미생물은 그러한 것을 발생시키지 않으며,
발생한 것을 합성적으로 소화하는 능력이 있다.
MM : 메틸메르캡탄 MS : 황화메틸 TMA: 트리메틸아민
토양의 정균, 발효 합성의 기능이 향상되면 토양 자체가 마치 생명을 부여받은 것처럼 되어 지렁이를 비롯한 유용 동물도 증가하여 현저한 자정 작용을 발휘하게 된다. 이러한 정균, 발효 합성 등의 종합력을 갖는 토양은 방선균 등에 의한 다른 유해한 미생물의 작용을 억제하고 발효 합성 과정에서 발생하는 마이너스 이온과 유해한 효소가 물을 보다 순화하는 방향으로 기능하도록 작용하게 된다.
이러한 토양은 담수하거나 유기물을 혼합한 경우에도 악취가 나지 않고, 물은 항상 깨끗한 상태가 된다. 다라서 담수한 채로도 병해가 발생하지 않고 폭기없이 작물을 재배할 수도 있게 된다(그림 16).
제 3 장 발효 합성형을 향한 토양 관리, 재배법
1. 유기물 이용과 미생물 강화 자재
(1) 토양 관리의 요점
지금까지 정균, 발효 합성형의 미생물들이 균형있게 공생하도록 하는 토양 미생물 관리가 토양 관리의 요점이라고 설명해 왔다. 이 원칙대로 관리하게 되면 토양은 토양의 화학성과 물리성, 물리화학성에 관계없이, 또 강산, 강알칼리 토양이나 사질토, 중점토 등 본래 전혀 성질이 다른 토양이라도 몇 년 지나면 큰 차이가 없어진다.
그 원리는 시용된 유기물이 유기 에너지로서 재순환되고, 부식의 생성율도 높으며, 토양 중의 균형이 파괴된 이온, 특히 수소 이온(H+)이나 수산 이온(OH+)이 광합성 세균에 의하여(유기산에 의해), 중화되기 때문이다, 따라서 유기물을 충분히 시용하고 토양 미생물상이 발효 합성형으로 안정된 경우는 특별히 토양 개량을 할 필요는 없다.
이렇게 말하면 토양 관계자들이 총반격할지도 모르지만 원칙적으로는 지금까지의 토양학의 기본과 다른 것은 아니고 단지 방법론이 다르다는 것뿐이다. 그러면 종래의 방법이 틀렸냐 하면 그렇지는 않다. 토양의 성질이 치우쳐 있는 경우 종래의 방법에다 추가하여 토양 미생물상을 개선함으로써 빠른 시간 내에 안정적 효과가 나타나게 된다.
지금까지의 토양 화학성과 물리성의 연구는 극한에 달한 감이 있다. 응용면에서도 상당히 상식화되어 지금까지의 방법은 이미 한계에 가까워지고 있다. 그 때문에 우기질 사용과 미생물의 응용 분야를 재인식하게 되었는데, 토양이 갖는 본래의 실력은 물리화학성에 있다는 것을 깊이 인식할 필요가 있다.
물리화학성이라고 하면 물리성과 화학성 사이에 존재하는 성질이다. 양이온 치환능력(비료의 보유력)은 그 대표격이며 산화환원 전위, 자장, 방사선, 반도체, 초전도의 분야도 그 영역이다. 다른 관점에서 보면 물리적 현상과 화학적 현상을 접속하여, 새로운 활동의 장을 만들어 내는 영역인데, 전자의 교환이나 에너지의 전환과 변환에 관계되고 있어 그 작용은 생명체와 비생명체를 연결하는 접점도 가지고 있다. 생물의 활동도 넓은 의미에서는 물을 매개로 한 전자의 교환, 에너지의 전환인 것이다.
근권에 자석을 매립하면 생육이 현저하게 촉진된다거나, 라듐이나 라돈 등의 아주 낮은 수준의 방사선 물질을 시용하거나 또는 약한 방사선을 조사한 물을 식물에 주면 생육이 왕성하게 되는 현상이 확인된다. 이 외에 제오라이트와 몬모릴로나이트, 목탄 등 이온 치환 능력과 결합자(다른 것과 결합하는 것)의 자유도가 높은 물질을 토양에 시용하면 시간이 경과하면서 지력이 증강되는 것도 밝혀지고 있다.
현재의 이론으로는 토양의 양이온 치환 능력(비료 유지력,CEC)의 강화에 의한 것으로 설명되는데, 뒤에 말하는 제오라이트가 갖는 자기 촉매적 작용이나 pH의 교정 능력도 매우 중요하며, 넓은 관점에서 그 역할을 직시할 필요가 있다.
(2) 퇴비의 이용
유기물 이용이라고 하면 지금까지 완숙 퇴비를 시용하는 것이 원칙으로 되어 있는데, 이것은 미숙 유기물의 분해 과정에서 발생하는 유해한 작용을 피하기 위한 것이다. 일반적으로는 부패 과정을 거쳐 부숙시킨 것이 많다.
부패 과정에서는 다량의 가스와 에너지가 방출되기 때문에 부숙 종류 후는 부식 등의 분해 곤란한 저칼로리의 유기물밖에 남아 있지 않다. 따라서 에너지를 유효하게 이용하려는 입장에서 생각하면 완전히 부숙한 퇴비는 탄 찌꺼기와 같이 아주 쓸모 없다. 그 때문에 퇴비를 시용하여 비효를 높이려면 다량 투여할 필요가 있다.
이러한 점에서 보면 유기물은 미숙한 쪽이 좋다고 할 수 있는데, 토양이 발효 합성형으로 되어 있으면 생 유기물이라도 해는 없으며, 오히려 효과가 크게 나타나게 된다(그림 2 참조). 또 앞에서 말한 바처럼 유기물은 양보다 종류가 많은 것이 더 중요하다.
※ 초기에는 발효균강 + 미숙퇴비 + 태활성액으로 흙살리기를 함 ( 별첨 유인물 참조)
(3) 발효 비료에서 본 발효와 합성
발효를 시키는 방법과 발효 비료를 예로 들면 다음과 같다.
호기성 발효균으로 발효 비료를 만드는 경우 발효와 부패의 경계선에서 뒤집기를 하는 것이 일반적인 요령이다. 즉 고온이 되어 부패가 시작하기 직전에 뒤집어 온도를 낮추고 산소를 공급함으로써 부패균의 활동을 억제하여 발효균을 우점시키는 것이, 호기성 발효균에 의한 발효 비료 만들기의 기본이다.
고온이 되어도 뒤집어 주지 않고 방치하면 급속히 부패로 이행하여 암모니아, 황화수소, 메칠메르캡탄, 메탄 가스 등의 유해한 악취나는 가스를 방출한다. 이와 같이 발효에서 부패로 옮아가는 시점의 고온을 발효열이라고 하며, 이 고온의 정체는 발효균에 의한 것이 아니고 부패균에 의한 것이다.
발효의 속도를 빠르게 하고 유기물의 가용화 수준을 올리기 위해서는 부패균에 의한 어느 정도의 고온이나 무기화 작용은 전처리적인 의의가 있다. 이 때문에 발효 식품 가공에서 기술의 우열은 그 분기점 관리(부패가 시작되기 바로 전까지 온도를 올려 열처리 관점에서 그 온도를 이용하고 그 후에 급속히 발효균이 우점하게 하는 온도 관리)에 따라 결정된다.
혐기성 발효균의 경우는 이미 말한 바와 같이 유산균이 중심이다. 유산에 의한 부패균의 억제와 유기물의 가용화가 동시에 진행하기 때문에 상온에서도 상당한 속도로 반응이 진행한다. 그 때문에 부패균이 우점할 가능성은 매우 낮고, 가용화된 유기물도 안정되어 앞서 말한 바와 같이 부식의 생성률도 매우 높아진다. 정균력 또한 강화된다.
※ 혐기 발효 방법은 별첨 유인물 참조
부패, 발효의 계를 물문하고 유기물이 완숙하면 방선균이 출현하게 된다. 이 과정에서 보면 병해 억제 기능을 하는 방선균은 적극파는 아니고 소극적인 존재이다. 이 방선균이 부패, 분해의 뒤에 나타나는가, 부패 합성 뒤에 나타나는가, 그리고 발효 합성의 뒤에 나타나는가에 따라 그 힘은 극단적으로 달라진다.
(4) 발효 합성형 발효 비료 만드는 법
보통 쌀겨 10에 대해 깻묵과 어분은 각각 1의 비율이다. 게껍질등이 있으면 전체의 1할 정도를 기준으로 혼합한다. 사용하는 미생물은 앞서 말한 바와 같이 광합성 세곤, 스트렙토마이세스 속을 중심으로 한 방선균, 각종 효모 유산 발효균, 트리코데르마균 등으로, 가능한 한 다양하게 하는 쪽이 바람직하다.
더 욕심 부리자면 당밀을 500배로 추가하여 수분 조절에 이용하면 보다 효과적이다. 혼합한 재료는 비닐로 피복을 하여 여름은 24시간 후에 첫 번째 뒤집기를 한다. 그후는 40~45℃가 되는 시점에서 뒤집기를 하여 3~4일에 완성한다. 뒤집은 후 약 2시간만에 40℃가 되는 경우도 있어 온도가 올라가는 방식에는 주의할 필요가 있다.
뒤집기할 때 이외는 비닐로 피복하여 수분을 안정화한다. 악취가 나는 것은 부패하기 시작했기 때문인데 뒤집기를 하루 5~6회 잘 하면 발효형으로 변하며 악취가 사라진다. 그래도 악취가 남는 경우는 비닐을 씌우지 말고 다시 미생물제를 가용하고 뒤집기를 2시간 간격으로 하여 약간 건조한 듯하게 해 준다.
저온기는 여름의 거의 2~3배의 시간을 필요로 하는데, 온도가 45~50℃ 이상으로 되기 전에 뒤집는 것이 대전제이다. 완성 시에는 거의 보슬보슬한 상태가 된다. 종이 봉지에 보존하는 경우는 그대로도 무방하지만 비닐 포대에는 약간 건조시켜 보관한다.
이렇게 해서 만들어진 발효 비료는 3~6개월 정도면 거의 변질하는 일이 없다. 또 변질하는 것은 수분 과잉이 그 원인이다.
(5) 제오라이트의 가치
미생물상을 개선, 강화하는 자재에는 제오라이트, 목탄 등이 있다. 여기서는 제오라이트의 가치와 이용법에 대해서 기술한다.
제오라이트는 분의(紛衣)에 이용하면 수확물을 부패시키지 않고 장기 보존이 가능하며, 또 농약이나 의약품의 변질을 방지하기 위한 보존 안정제로서 효과가 있기 때문에 다량으로 사용되고 있다. 최근에는 건재나 중성 세제, 유지 제품 등의 품질 저하를 방지하기 위하여 공업 분야에서도 다량으로 사용되고 있다. 그 때문에 점토와 암석을 고온으로 가공한 인공 제오라이트도 다량으로 만들어지게 되었다.
제오라이트의 주된 역할은 그 탁월한 양이온 치환 능력과 원적외선 방사인데, 구체적으로는 유기물의 분해에 의해 방출되는 수소 이온이 작용하여 그 수소 이온이 끌어내는 다양한 붕괴 및 부패 촉진 작용을 방지하는 것이다.
그 효과의 지속성에 대해서는 앞으로 더 검토해야 하고, 최종적으로는 산화철 등의 금속 산화물과 반응하여, 수소가 물로 돌아가는 계가 작용하고 있다. 그 반응을 다른 관점으로 보면 토양이 부패화하는 것을 방지하는 것인데, 문제는 토양에는 시비에 의해 다량의 양이온이 존재하여 제오라이트의 양이온 치환 능력이 포화 상태가 된 경우이다.
금속과 기타 산화물이 존재하는 경우는 수소 이온에서 유래하는 양이온은 물로 돌아가고 칼슘과 칼리, 마그네슘, 암모니아 등은 식물에 흡수되기 때문에 그 발란스가 취해지는 동안은 자기 촉매적으로 기능하게 된다.
그러한 의미에서는 제오라이트가 토양의 자정 작용과 비료 보유력에 의한 비옥화의 기초적 조건을 강화하는 것이라 할 수 있다. 제오라이트를 중심으로 하는 물리화학성의 개량이야말로 토양의 무기질 분야의 능력 향상으로 연결되는 것이고 토양 내에서 에너지 효율을 높이는 것이다.
이상에서 말한 바와 같은 제오라이트의 작용이 정상적으로 기능하는 조건에서는 유해한 부패와 병원성 미생물의 활동이 현저히 억제되고 예상 밖의 개량 효과가 나타나게 된다. 호기적인 미생물의 활동도 활발해지고 유효 미생물상이 강화되며 토양은 비옥해지게 된다.
이 작용이 반영구적으로 지속하면 아무 문제없겠지만, 자연계에 존재하는 모든 것은 질이 떨어진다느 엄격한 룰이 있다. 제오라이트가 아무리 자기 촉매적 작용이 있다고는 하지만 그 양이온 처리 능력은 유기물의 증대와 오염 물질, 또는 토양 중의 산소 부족으로 수소의 처리가 불가능하게 된 경우에는 아무 소용도 없게 된다.
건토(乾土) 효과나 심경에 의한 토양의 산소 공급량의 증대 등도 그 대책의 하나인데, 제오라이트에도 새로운 에너지를 부가하지 않는 한 구조적인 붕괴가 일어나게 된다. 제오라이트의 분체는 화산 또는 인공적으로 고온 처리된 입체 구조로 된 점토와 같은 것이다. 따라서 그 기능이 저하된 만큼 보충하는 것이 원칙인데, 토양의 미생물상이 발효 합성형이라면 그 저하는 상당한 수준으로 방지할 수 있다.
그 첫째는 유기물의 발효 과정이 유기산이나 알콜 단계에서 끝나기 때문에 불안정한 수소가 발생하지 않아 제오라이트를 쓸데없이 작용시키지 않는 점이다. 그 다음은 광합성 세균 등에 의해 제오라이트가 치환한 수소를 토양 중의 광합성의 수소원으로서 이용하기 때문에 여력으로 새로운 에너지의 수수(授受)가 가능해진다는 점이다(그림 22).
이러한 분야에 대해서는 화학 합성균의 역할까지 포함하여 새로운 각도에서의 검토가 필요하다. 발효 합성에 의한 유기 에너지의 순환은 토양에서 무기 에너지의 유효화와 토양 기능의 소생에도 연결되고 있다는 것을 특별히 인식할 필요가 있다.
2. 미생물 자재의 효과적인 이용법
(1) 효과의 판정
상품화된 미생물 토양 개량제의 설명서를 보면 균의 분류도 대충이고, 그 중에는 과명이나 속명을 혼동하거나 효과와 작용을 혼동한 것도 많으며, 기업 비밀로서 빠뜨리는 예가 흔히 있다. 한편 균의 종명까지를 명확히 하여 믿을 수 있는 경우도 있으나, 설명서 내용은 대동소이하여 그것만으로는 우열 판정을 할 수 없게 되어 있다.
특히 방선균의 경우는 극단적이다. 모든 방선균은 유효하다고 생각되는 설명이 많은데, 병원성 방선균도 있다. 특히 항생 물질을 생성할 수 없는 방선균은 병해 억제에 직접적인 효과는 없다. 사상균의 경우도 마찬가지이다. 항생 물질을 생성하는 페니실리움 속과 트리코데르마 속에서도 그 능력이 낮은 균주의 경우는 병해 억제 효과가 없고, 생태적인 예방이라는 간접적인 역할을 하는데 지나지 않는다.
이러한 상태에서는 카탈로그에 의해 판정하는 것은 곤란하기 때문에 결론적으로 말하면 작은 면적에서 사용서 대로 사용해 보고 효과의 유무를 확인하는 것이 바람직하다. 이 경우 농약과 화학 비료처럼 무기적으로 취급하는 것은 금물이다. 미생물이 왕성하게 활동할 수 있는 유기물을 시용하고, 토양 중에서 미생물을 배양하고 있다는 기분으로 취급하는 것이 중요하다.
그 결과, 왠지 모르게 좋다고 생각되면 일단 효과가 있다고 판정되며, 토양이 부드러워지거나 투수성이 좋아지거나 작물의 잎이 두꺼워지고 똑바로 서는 느낌이 들고 광택이 난다면 더욱 좋고, 세근이 하얗게 빽빽히 뻗으면 당연히 좋은 것이다.
같은 계통의 균이라도 제조 회사에 따라 차이가 생기는 것은 작물의 품종간 차이와 마찬가지인데, 적응 범위가 한정된 것에서부터 올라운드형까지 다양하기 때문이다.
(2) 발효 합성형 미생물은 불가결
제조 회사에 따라서는 혐기성균은 나쁜 것뿐이고 호기성균은 좋은 것뿐이라는 식으로 단순히 설명하고 있는 예도 있는데, 토양에 발효 합성 능력을 부여하는 유산균과 광합성 세균 등은 일반적으로 혐기성 그룹에 속하는 것이다. 따라서 다습 토양이나 토양의 심층부에서는 유효 혐기성균은 유효 호기성균보다도 훨씬 병원 억제 효과가 높다.
또 직접적인 병해 억제 효과를 갖고 있지 않는 미생물이라도 식물에게 유효한 아미노산이나 당류, 생리 활성 물질을 생성하는 것은 토양을 발효 합성형으로 유도하는 중요한 역할을 한다. 또 유효한 미생물과 동반 관계에 있는 미생물도 유효균의 증식과 DNA(유전자)의 안정화에 뛰어난 효과가 있다.
이러한 배경을 생각하면 미생물을 다양화시키는 것이 중요하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 발효 합성형 토양으로 만들기 위해서는 발효 미생물 외에 광합성 미생물과 질소 고정 미생물 등과 같이 외부의 에너지를 적극적으로 끌어들이는 능력이 있는 미생물은 필요 불가결한 존재이다.
(3) 다양한 미생물을 유기질과 함께
현재의 미생물 배양 기술 수준으로 보면 각종 유효한 미생물을 일반적으로 균형잡힌 상태로 배양하는 것은 곤란하다. 따라서 현실적으로는 별도로 배양된 것을 혼용하여 제품화하는 점을 고려할 때, 의식적으로 성질이 다른 미생물을 병용할 필요가 있다.
미생물 자재 이용의 요점은, 사용하는 재료는 작물과 마찬가지로 살아 있는 것이라는 인식과 함께 이 미생물의 활동에 의해 생성되는 각종 유효 물질이 작물에 흡수되기 시작해야 효과가 나타난다는 점을 숙지해야 한다. 그러한 생각으로 시판 미생물 중에서 정균력이 있는 것, 발효력 및 합성력이 있는 미생물을 양질의 유기 비료(깻묵, 어분, 쌀겨 등)와 미숙 유기질, 게껍질 등과 함께 지속적으로 시용하면 사용 횟수와 시간에 차이는 있지만 효과는 반드시 나타난다.
이와 같이 자연 생태계의 균형과 유사한 사용 방법으로 상호 보완 효과를 높이지 않는 한 효과가 있기를 바라는 것은 무리이다. 특히 균의 종류와 시용하는 유기질 재료가 단순한 경우는 효과를 전혀 확인할 수 없는 예도 종종 있다.
이미 말한 바와 같이 토양 중의 미생물은 아주 다양하며 수적인 면에서 보면 천문학적이다. 그러한 현실이 인공적으로 배양한 미생물의 참여를 거부하는 것으로 오해되기 쉬운데, 부패․정균․발효 합성의 각 그룹 내에서 경합하는 예는 무척 드물다. 구태여 말하자면 부패형 가운데의 병원성 그룹 대 그 외의 그룹이 대결이 있다. 정균․발효․합성의 그룹은 오히려 서로 제휴하는 것이 많고, 그 성과가 안정적으로 된 토양이 정균력이 강한 발효 합성형 토양이다.
구체적으로는 미생물 자재를 양질의 유기질 비료와 퇴비 또는 퇴비 재료와 혼합하여 제오라이트나 목탄과 같이 다공질이면서 이온치환력이 있는 무기질 개량재와 병용하여 발효 비료로 만들어 시용하는 일부러 시작하는 쪽이 좋다. 그 중에는 발효 비료화할 필요가 없는 미생물 자재도 있지만 어느 것이나 제조 회사의 사용량을 기준으로 하여 효율화의 연구를 거듭할 필요가 있다.
(4) 혐기성균과 호기성균을 적절히 사용
제조 회사에 따라 혐기성균을 위주로 한 것과 호기성균을 위주로 한 것이 있는데, 설명서의 내용도 유사한 경우가 많다. 그 때문에 미생물 지식이 없는 사람은 혼란을 일으키기 쉽다. 토양 표층은 물에 잠기지 않는 한 항상 호기적인 조건에 있고 밑으로 내려 감에 다라 혐기적인 조건이 강해지는 구조로 되어 있다.
가지 청고병의 예를 보면 작물의 뿌리가 호기적인 조건에 있는 경우는 병해의 발생이 전혀 나타나지 않지만 고온 다습기에 들어 지하부의 호흡량이 급격하게 증대하여 근권이 혐기 상태로 되거나 하층의 혐기대에 뿌리가 도달한 경우에는 많이 발생한다.
이러한 토양에는 아무리 유효한 호기성균을 시용하여도 생육 후반기에는 효과가 급감하는 것이 보통이다. 이것을 뒤집어 보면 일반의 호기성균이 심층까지 생육할 수 있는 토양에서는 병해 발생이 드물다는 것이다. 따라서 호기성균을 사용하는 경우는 투수성과 통기성의 개량이 전제 조건으로 된다. 이러한 방법은 현재의 토양 개량의 기본적인 방법인데, 토양의 구조를 생각해 보면 한계가 있는 것은 분명하다.
(5) 안정적인 효과를 얻으려면
결론적으로 말하면 미생물의 먹이와 번식 조건이 좋으면 효과가 높고, 단순히 미생물만 살포하면 된다는 정도로는 안된다. 시용하는 미생물의 양도 많을수록 효과적이라고 생각되고 있지만 그 분열 속도를 고려하면 시용량보다는 시용된 후에 증가하는 조건 쪽이 보다 더 중요하다.
따라서 유기물이 적어 지력이 낮은 토양에서는 효과가 나타나지 않는 경우가 있다. 더 나아가 토양이 건조하면 미생물상의 잠재력이 강화될지는 몰라도 눈에 보이는 효과가 없어 미생물에 대한 불신감을 강화할 수도 있다.
미생물에 대한 과잉 기대감이나 미생물을 단순히 농약이나 비료처럼 무기물로 취급하는 경우는 시용 효과에 안정성도 없고, 재현성도 낮아진다. 그래도 끈기있게 계속 시용하여 토양이 발효 합성형으로 바뀌면 결과적으로는 효과가 나타나게 된다.
화학 비료와의 병용에 대해서도 다양한 논의가 있는데, 토양과 그 관련 환경에 악영향을 미치지 않는 허용 범위라면 시용한 쪽이 효과적이다. 특히 토양의 전기 전도도(EC)가 0.2 미만인 경우는 요소를 중심으로 한 질소원을 시비하여 EC 0.2 이상 0.3 이내가 되도록 시용하면 유기물이 부족한 척박한 토양에서도 효과가 나타나게 된다.
수분에 대해서는 더 말할 나위도 없는데, 발효 합성형 미생물의 중심이 되는 종류는 상대적 혐기성균이고 수분이 충분히 있는 경우에 그 힘을 발휘하는 성질이 강하다. 따라서 토양 수분이 안정되어 있는 하층에 정착하기까지는 효과가 불안정하기 쉽다. 그 때문에 시용에 있어서는 비온 후나 살수에 의해 토양 수분을 충분히 유지하는 것이 전제 조건이다.
유기물에 대해서는 퇴비보다도 생 유기물이 효과적이다. 생 유기물은 퇴비와 비교하면 수분도 많고 함유 질소나 에너지도 훨씬 높다. 수확물 이외의 잔사, 잡초, 그 외에 입수하기 쉬운 가축이 분뇨 등도 효과적으로 활용할 수 있다.
욕심을 부리자면 유기질의 종류를 다양하게 하고 기반 정비 등으로 지력이 저하된 포장에서는 녹비를 만들어 10아르 당 총 100kg 정도의 어박, 쌀겨, 깻묵, 등의 양질 유기 비료를 동시에 집어넣으면 발효 합성형 미생물의 증식이 현저하게 촉진된다.
3. 시비의 기본과 염류 장해 대책
(1) 제악의 근원 - 뿌리 상함(根燒)
토마토 배꼽썩음증의 원인이 칼슘 부족이라는 것은 이미 정설로 되어 있는데, 칼슘이 충분한 석회질의 모래를 배지로 한 경우에도 배지의 전기전도도(EC)가 높아 뿌리에 장해가 있을 때는 고온에서 쉽게 발생한다.
비슷한 예는 칼리, 마그네슘, 망간, 아연, 철 등에서도 보이며 토양 중에서 그러한 무기 양분이 충분히 있어도 수많은 결핍증이 생기는 것을 확인할 수 있다. 과수원에서 칼리와 인, 붕소 과잉증은 물론이고 하우스에서 염류 집적 문제는 시비 과잉에 의한 장해의 대표적인 예인데, 과잉증 대책은 결핍증 대책보다 더 어렵다는 것은 다시 말할 필요도 없다.
과잉증과 다른 요소의 과잉에 의해 일어나는 결핍증의 근본적인 원인은 비료 만능 사상에 의한 시비 과잉이다. 즉 토양의 허용량을 넘는 요소가 증가하면 증가할수록 중증이 된다. 토양에 잔류하고 있는 무기 양분을 고려하지 않고 기계적으로 규정대로 시비하는 경우에 과잉증이 되기 쉽다. 특히 앞 그루가 부진하여 토양 중에 다량의 비료분이 남아 있음에도 불구하고 시용량을 바꾸지 않은 경우는 치명적이 된다.
특히 토양이 부패형으로 되어 유해한 혐기성균이 활발하면 질소의 무기화가 급속히 진행하여 암모니아나 질산 가스가 발생하고 그 가스 장해는 지하부만이 아니라 지상부에까지 눈에 띄게 나쁜 영향을 준다. 생육이 나쁜 것은 식물체에 흡수된 비료의 부족도 원인이라는 것은 틀림없는 사실이지만, 이 경우 흡수된 결과가 문제이며 토양에 시용된 비료의 양과를 무관하다.
한편 "비료를 충분히 주었으나 성과가 좋지 않다", "지도한 대로하였으나 생육이 불량하다"는 경우는 예외없이 시비 과잉에 의한 뿌리의 손상에 원인이 있다. 즉 비료에 의한 뿌리 탐이다.
뿌리가 타는 것은 제악(諸惡)의 근원이다. 뿌리의 기능은 단지 양수분의 흡수에만 있는 것이 아니다. 뿌리 자신 또는 유효한 근권 미생물과의 공생으로 생육에 필요한 다양한 생리적 활성 물질을 생성하거나 공급하는 역할을 한다. 따라서 뿌리의 기능 장해는 생육과 수량, 품질의 모든 면에서 나쁜 영향을 끼치는 것이다. 뿌리가 타는 정도는 뿌리의 재생이 불가능하여 고사하는 것에서부터 근모의 발달 저해까지 다양하다. 엄밀한 의미에서 판단하면 균근균과 합성형 근권 미생물의 활동을 손상시키는 경우도 포함되어 있다.
토양의 전기 전도도(EC)를 기준으로 하여 생각하면 0.2~0.3 정도가 정상 상태의 기준이고, 1.0을 넘는 시점에서는 유해 혐기성균이 우점하기 시작하여 균근균의 소실, 합성 미생물의 활동이 둔화한다. 이 때 엽록의 퇴색, 새순의 농색(濃色) 위축화, 잎의 늘어짐, 색채의 저하 등 구체적인 장해가 나타나기 시작한다.
(2) 보비력의 강화
시용된 비료(주로 질소)가 같아도 토양에 따라 과잉 장해가 발생하는 경우와 역으로 양호한 생육을 나타내는 경우가 있다. 사토와 점토질 토양이 그 대표적인 예로 볼 수 있는데 시용된 비료가 어느 정도 토양에 흡착되고 또 어느 정도가 이온 상태, 즉 가용 상태에 있는지가 문제이다. 전기 전도도는 가용성 양분(부로 질소)의 지표가 되는 것이고 기술한 바와 같이 항상 0.2~0.3정도의 범위라면 매우 바람직한 생육 상태를 유지할 수 있다.
따라서 과잉 대책의 기본은 토양의 전기전도도가 0.2 이하로 떨어질 때까지는 시용을 억제하는 데 있다. 그러나 전기전도도 0.2라는 수치는 양분의 공급이 떨어지면 바로 부족하게 되는 한계점이기도 하다. 따라서 생장이 왕성한 경우는 토양 용액이 항상 0.2가 되도록 공급할 준비가 필요하다.
사경 재배와 같이 붉은 배양액을 항상 관수와 동시에 시용하는 방식은 그러한 이유 때문이고, 본래의 시비 방법, 즉 무기 양분을 묽고 풍부하게 주는 것이 비료의 이용율과 효율을 높이며 동시에 뿌리의 기능을 높이게 된다.
관수 시비 시설이 충분한 경우는 사경 재배의 시비 이론이 바람직한데, 일반 토양에서는 토양의 염기 치환 용량, 즉 비료의 보유력을 강화하는 것이 우선이고 몬모릴로나이트나 제오라이트, 목탄, 피트 등의 시용에 의해 들어오는 비료의 허용량을 증대시키는 것이 기본적인 기술로 되어 있다.
(3) 생육량을 기존으로 한 시비
비료의 흡수는 최종적으로 지상부의 수용 능력에 따라 결정된다. 지상부에 축적되어 있는 당류가 많은 경우는 상당한 고농도의 질소에서도 뿌리가 타지 않는다. 이에 비해 지상부의 당류가 적은 생육 초기에서 중기까지는 뿌리가 타기 쉽고 또 도장하기 쉬운 조건이 되어 기비에 의한 실패 예가 많다.
그러한 관점에서 보면 기비를 사용하지 않고 생육 중․후기에 추비를 주는 방식이 매우 합리적이라 할 수 있다. 또 초기에 관수를 억제하고 건조한 듯이 하여 질소 비료의 흡수를 억제하여 지상부를 충실하게 하고 뿌리 뻗음을 확대시켜, 식물의 질소 허용량이 커진 후기에 비료가 효과를 나타내는 심층 시비, 높은 이랑, 점적 관수 방식 등도 이 관점에서 생각해 보면 이유가 있는 것이다.
기비 방식은 초~중기까지는 서서히 효과를 내고 지상부의 질소 효용량이 커진 시점, 즉 다량의 질소를 필요로 할 때 충분히 공급할 수 있는 비료 형태와 시용법이 아니면 오히려 역효과가 난다.
(4) 가용성 유기 에너지의 수준을 높인다
자연 농법과 유기 농업에서의 질소원은 시용된 유기물과 토양 중의 질소 고정균의 작용, 기타 빗물과 관수에 포함된 양에 의존하고 있다. 어느 것이나 완효성으로 토양의 미생물상이 발효 합성형으로 되어 있는 경우는 시비에 관해 특별히 유의할 필요는 없다. 질소의 공급량을 늘리고 싶은 경우는 관수를 많이 하거나 깻묵과 어분, 쌀겨를 유산 발효시켜 악취가 완전히 없어진 시점에서 적절히 매설 시용하는 정도이다.
유기질에 의해 토양 개량을 철저히 하여 다수확하고 있는 경우를 조사하면 어느 경우나 예외 없이 비료 시비량이 보통 예상되는 수치의 반 이하 정도로 적다. 이러한 토양의 대부분은 발효 합성형 방향으로 이동하고 있으며 토양의 유효 바이오매스의 총량이 현저하게 높아져 있다. 즉 예상 공급량의 절반 이하에서 바람직한 성과가 얻어진다는 것은 예상외의 질소 공급이 있거나 흡수된 질소와 다른 무기 양분의 대사가 매우 완만하게 진행된 결과로 볼 수 있다. 앞의 그림 23은 그 일례를 나타낸 것으로 발효 합성형 미생물 처리구의 광합성 능력은 분명히 높아져 있다.
발효 합성형 토양에서 공급된 질소는 아미노산 형태로 되어 있는 경우가 많다. 그리고 유기 탄소는 당류로 변화하여 흡수되는 율이 매우 높다. 그러한 레벨은 토양 중에서 가용성 유기 에너지로 되어 있는 모습이고 뿌리에 장해를 일으키는 무기 질소가 다량으로 존재하는 토양과는 근본적으로 다르다. 이 생각을 더 진전시켜 보면 탄소원으로서의 유기물과 질소원으로서의 무기 질소를 동시에 시용하고 토양의 바이오매스를 발효 합성형으로 하면 토양 중에서 무기 질소가 유기화되고 작물은 질소와 당의 대사를 절반 이하의 에너지로도 완성시킬 수 있게 된다.
식물의 건물 중에서 점하는 질소의 비율은 1% 내외이다. 상당한 다수확이라고 해도 흡수된 질소의 총량이 10아르 당 20kg을 넘는 일은 무척 드물다. 관수와 비에 의한 유실과 토양 고정, 가스화 등으로 소실되는 양을 고려하여 그 2배 정도는 더 주는 것이 사람 심리인데 이것이 시비 과잉, 토양 열악화의 원인이 된다.
대책으로는 앞서 말한 무기질 개량제(몬모릴로나이트, 제오라이트, 목탄 등)를 시용하고 탄소원으로서 유기질을 시용하여 토양을 발효 합성형으로 하고, 토양 중의 가용성 유기 에너지(아미노산, 당류)의 레벨을 높여 식물체내에서 이루어지는 각종 대사를 원활하게 하는 것이 가장 기본적이다. 그 결과에 있어서 지금까지 행해진 무기적 사상에 의한 시비 체계와 흡수 이론의 근본적인 수정이 시작되는 것이다.
(5) 염류 장해 및 중금속 대책
염류 장해 대책의 기본은 이미 말한 바와 같이 과잉 시비를 하지 않는 것이다. 그러나 이미 염류 집적의 피해가 현저한 토양이나 사용하는 물에 염분이 포함되어 있어 구조적으로 염류 장해를 일으키는 토양에 대해서는 발효 미생물에 의한 내수성의 단립 형성이 효과적이다.
이미 말한 바와 같이 유용 미생물이 생성하는 저분자 아미노산이나 유기산은 토양의 점토 입자나 이온화된 무기질을 분산시키기 때문에 분자간에 일정 이상의 거리를 유지하여 무기 화학 반응이 진행할 수 없는 상태를 만들어내는 힘이 있다. 다른 표현을 하면 킬레이트 작용이라고도 할 수 있는데, 작물에 필요한 무기 영양이 이러한 상태가 되면 아주 완만하게 흡수되기 쉽게 된다. 또 무기 화학 반응이 억제되기 때문에 염류의 집적은 일어나기 어렵고, 완충 능력이 매우 높은 토양이 되어 염류 장해가 발생하기 어렵게 된다.
납두균(納豆菌) 등의 작용에 의해 생기는 연쇄상의 고분자는 논이온의 활성력이 있고, 저분자의 아미노산과 유기산으로 분산되어, 논이온 상태가 점토 입자와 무기 영양, 기타 유해 무기 물질과 반응하여 단립을 형성한다. 이 단립이 증대하면 토양 그 자체의 단립화를 촉진하고, 강우에 의해서도 파괴되지 않는 내수성의 유효 단립이 된다. 그 때문에 유해한 무기 이온의 용출은 봉쇄되고 특히 분자량이 많은 중금속의 불용화에도 큰 효과가 확인된다.
내수성 단립이 형성되면 보수성, 투수성도 좋아지고 토양 환경은 안정된다. 여기에다 토양 내의 합성과 발효의 계에서 매우 활성이 높은 음 이온과 효소가 공급되기 때문에 토양수는 항상 깨끗하게 유지된다. 그 결과 뿌리의 활성 효과가 한층 높아지고 토양의 종합력의 기능이 향상되어 종래의 토양학의 상식을 넘어서는 힘을 발휘하게 된다.
토양 개량 방법도 지금까지 말한 토양수의 정화력을 강화하는 무기 물질을 기초로 하여 정균, 발효 합성력이 강해지는 미생물상을 강화한다는 새로운 방향을 가미할 필요가 있다.
4. 병충해 대책
(1) 병충해 다발은 자기 중독증
자연계에서 병해충의 역할을 단적으로 말하면 생존에 부적당한 것을 급속히 배제 분배하여 무기화하는데 있다. 따라서 재배 중에 병해충이 다발하는 경우는 작물의 생육에 대해 부적합한 사태가 생기고 있는 것으로 받아들일 필요가 있다.
온도와 건습 효과는 물론이고 토양의 무기 영양과 유해 물질 등에 의한 스트레스 등, 생육 환경이 바람직하지 않은 상태로 된 경우에 병해충이 등장하게 된다. 적합한 품종을 적기에 재배하면 좋은 성과를 얻을 수 있으며, 과채류에서도 초기에 실패하는 예는 드물다.
재배 적기란 기온에 의해 토양 중의 미생물상이 정균적으로 조절되고 있는 시기이다. 과채류의 생육 후반에 병해충이 많이 발생하는 것도 토양의 물리성 악화와 뿌리 호흡량의 증대 및 기온 상승 등에 의해 호기적인 정균력이 저하하고, 혐기적인 부패성 미생물이 증가하기 때문이다.
적기 적작이라도 연작을 계속하거나 비료에 의해 뿌리가 타거나 과습 등의 생리적인 스트레스를 주면 병해충이 많이 발생하게 된다. 이 경우 특징적인 것은 아마이드를 비롯하여 불안정한 유해 환원 물질이 식물체내에 다양하게 생성되는 점이다.
식물은 각종 대사계가 정상으로 회전하고 있는 경우는 자기에게 유해한 환원 물질을 거의 생성하지 않고 병해충 저항성도 강하며 왕성한 생육을 나타낸다. 그러나 각종 스트레스로 대사계에 혼란이 생기는 경우, 대사의 정합성(整合性)이 파괴되고 다량의 중간적인 환원 물질을 생성하게 된다. 이러한 상황은 일종의 자가 중독증과 비슷한 것이며 생존 부적한 생리적 조건이다. 병해충의 대부분은 이러한 환원 물질에 의해 유인되며 그 물질을 먹이로 하여 증식하는 형태로 되어 있다. 자연계에서 환원 물질의 대부분은 악취가 나고 세포와 효소 활성을 현저히 저하시키는 작용을 한다.
부패형 토양에서는 유기물이 분해할 때 유해한 환원 물질을 생성하고 악취가 나게 되는데 토양에서 병해충의 집적도 근원을 더듬어 보면 악취나는 환원 물질 때문이다. 이러한 유해하고 불안정한 중간 물질은 식물은 물론 인간의 건강에 대해서도 유해하다. 따라서 농약을 사용하지 않는 작물이라면 벌레가 먹거나 병이 걸려도 안전하다는 생각은 완전히 틀린 것이다.
(2) 예방을 위한 관리의 기본
병해충 대책의 기본은 작물의 대사계를 혼란시키는 여러 요인을 배제하는 것이므로 그 인과 관계를 충분히 이해할 필요가 있다. 병해충 예방에서 가장 기본이 되는 것은 재배 환경의 정화이다. 수질편에서도 말한 바와 같이 악취가 나는 부패형 토양은 병원성 토양과 표리 일체의 관계에 있다. 따라서 토양을 발효 및 합성 미생물로 우점시켜 발효 합성형으로 전환하여 토양의 정화를 꾀하며 다양한 생태적 예방과 방제를 결합시키면 무농약 재배가 가능해진다.
종래의 재배 기술에서 토양의 정화 대책은 각종 토양 소독을 하고 완숙 퇴비를 시용하며, 통기성을 개량하여 유효한 호기성균이 정균 작용을 하게 하는 것이 중심이었다. 따라서 높은 이랑, 멀칭, 무관수 재배 등은 부패형 토양 관리 기술의 종착점이라고도 할 수 있는 것으로 근권에 다량의 산소가 공급될 수 없는 한 병해충 대책은 곤란하다.
또 정식 당시의 토양은 일반적으로 통기성도 좋고 또 지하부도 과밀하지 않기 때문에 호기적인 조건을 보유하며 유해한 혐기성균의 작용을 억제한다. 그 때문에 재배 초기에 실패하는 예는 드물다. 그러나 재배 후반이 되면 토양이 서서히 굳어지고 근권도 과밀해져 통기성의 악화와 뿌리의 호흡량 증대가 근권을 혐기 상태로 변화시키고, 혐기성균의 활동에 호적한 조건이 된다. 유효 혐기성균을 중심으로 하는 발효 합성형 토양에서는 이러한 조건은 미생물의 활동에 대해 호적한 조건이 되지만 부패형 토양에서는 최악의 조건이다.
대책으로는 포장에 부패의 원인이 되는 생 유기물을 남기지 않고 가능한 한 청결하게 하며, 피팅(통기공을 뚫는 것)하거나 목탄, 제오라이트 등의 개량재를 이용하는 방법이 중심이 된다.
병해충 예방책의 두 번째는 수질과 건습의 제어이다. 이 점에 대해서도 이미 말한 바와 같이 유해 혐기성균과 깊은 관계가 있다. 관수를 극력 억제하고 토양의 통기 조건을 개량해도 지상부의 증산 총면적이 확대되면 뿌리는 땅속 깊이 물을 찾게 되고 심층의 유해 혐기성균에 접하는 기회가 많아진다.
가지의 청고병은 그 전형적인 것이라 할 수 있는데, 이러한 심층 유해균에 대한 토양 소독은 매우 불안정하다. 이 경우의 대책으로는 일반적으로 윤작이 중심이 되며 더 근본적으로는 심층의 미생물상을 무해 또는 유효한 혐기성균으로 우점시키는 방법뿐이다. 머위 같은 작물의 담수 재배도 마찬가지이다(그림 24)
미생물수 온도처리 |
호적온도조건 신교1호 낮25℃ 밤18℃ |
부적온도조건 신교1호 밤낮 35℃ |
호기성세균(B) ×108 방선균(R) ×106 사상균(F) ×104 혐기성세균 ×107 B/F값 R/F값 |
1.83 1.55 11.7 1.98 1,564 13 |
1.37 4.96 8.19 4.87 1,673 61 |
암모니아산화세균 ×10 아질산산화세균 ×106 질산염이용세균 ×105 대장균군 ×103 색소내성균 ×107 셀룰로즈분해균 ×104 |
1.06 10< 3.38 1.01 4.00 >3.35 |
1.37 >10 12.7 3.68 5.21 6.38 |
리그닌분해성사상균 아조토박터 황산환원균 ×102 푸자리움균 ×104 푸자리움점유율 |
- >10 3.97 2.66 22.7% |
- >10 9.61 3.10 37.8% |
병해충 예방 대책의 세 번째 점은 온도 변화에 따라 토양 미생물상에서 생기는 변화에 대해 적절히 대처하는 것이다. 기온이 높아지면 뿌리 호흡량의 증대와 토양 미생물의 호흡량 증가와 관련하여 토양이 혐기 상태로 되어 다양한 장해가 발생한다.
<표 32> 각 온도 조건 하에서 사상균상의 비교 ( , 1988)
균명 온도조건 |
호적온도조건 (낮25℃ 밤18℃) (%) |
부적온도조건 (밤낮 35℃) (%) |
페니실리움 아스페르질러스 크리소스폴리움 아레레모니움 후자리움 칸지다 무콜 트리코크루시움 제오트리치움 에피코컴 그리오크리디움 피트미아세스 타라모마이세스 그리오마스티쿠 칼카리스폴리움 칸데라블레라 제오마이세스 |
26.7 20.0 12.0 + 6.7 4.4 8.9 4.4
6.7 + 4.4 + + 6.7
|
71.8 5.1 + + +
+
5.2 + +
+ + + |
분리빈도(%)와 총분리주수(주) |
100.0 (45) |
100.0 (39) |
표 31은 같은 토양을 사용하여 생유 온도를 변화시킨 경우의 토마토 근권 미생물의 차이를 본 것이다. 낮 25℃ 밤 18℃의 호적 온도 조건에 둔 것은 미생물의 전체 밀도가 낮고 병해의 유발 원인이 되는 후자리움 점유율도 낮아져 있다.
이에 비해 주야 모두 35℃의 고온에 둔 구는 미생물 전체의 밀도는 물론 혐기성균과 후자리움 점유율이 현저하게 높아져 있다. 또 표 32에 표시된 바와 같이 호적 온도 조건에서는 사상균상이 다양하게 나타나는데 비해 생육에 부적한 고온 조건에서는 균상이 극단적으로 치우쳐 있다. 이들의 차이는 시작한지 30일 쯤 되었을 때 나타난다. 그 사이에 토양 자체의 물리적 변화는 전혀 없었으며 배수가 양호한 매우 호기적인 토양을 사용한 결과이다.
토양 개량에 만전을 기했다고 생각해도 지금까지 말한 수분과 온도에 관계하는 뿌리의 호흡량과 미생물의 증감에 의한 호흡량의 변화는 예상외의 사태와 결부되게 된다. 그 변화가 부패형으로 되는가 발효 합성형에 연결되는가에 따라 명암이 엇갈리게 된다. 또 유해 선충과 후자리움은 항상 관련되어 있어, 후자리움의 점유율이 낮고 정균력이 강한 발효 합성형 토양에서는 선충의 피해는 전혀 없어진다.
외부에서 식물에 가해지는 물리적인 손상의 방지도 병해충 예방의 중요한 과제이다. 비가림 재배와 바람 가림 재배의 놀라운 성과는 물리적인 환경압의 방지에 있는 것은 더 말할 필요가 없다. 따라서 재배 환경의 청정화와 안정화는 어느 의미에서는 재배 이전의 상식으로 파악할 필요가 있다. 이와 같이 재배 이전의 모든 조건을 정비하여 토양을 심층까지 발효 합성형의 미생물로 우점시키는 것이 병해충 대책의 기본이라 할 수 있다. 이 대책 없이는 농약을 중심으로 한 대중요법적인 방제가 될 수밖에 없어 많은 모순을 만들어 내게 된다.
(3) 식초와 목초(木酢)
병해충에 대해서도 작물이 왕성하게 대사 기능을 발휘하여 작물 자신의 저항성을 강화시키는 재배법에서는 큰 문제가 없고, 이미 일반화되어 있는 식초나 목초도 농약 나름의 효과가 인정되고 있다. 작물의 품질과 증수라는 면을 종합적으로 생각하면 농약의 2배정도 효과가 있고, 특히 토양의 미생물상이 발효 합성형으로 되어 있는 경우는 그 효과가 아주 뛰어나다.
식초와 목초는 정기적(5~7일 간격)으로 살포하면 잎의 왁스층이 두꺼워지고 큐티큘라층도 강화되기 때문에 병해충에 대한 저항성도 현저하게 강화된다. 이 경우 병해충이 발생한 후라도 고농도로 살포하면 상당한 효과가 확인되는데 종합 효과에 너무 욕심을 부려 농도 장해를 일으키는 예도 있기 때문에 예방 위주 이용을 기준으로 해야 할 것이다.
자가 제조나 시판을 불문하고 처음부터 예방 위주로 살포하면 토양이 부패형이라 해도 농약 나름 또는 그 이상의 효과가 확인된다. 특히 유묘기부터 계속 사용하여 토양에도 침투하도록 시용하면 토양의 발효 미생물 활동도 강화된다. 왁스층과 큐티큘라층의 변화는 초보자 눈에도 분명하게 재배 적기에 가용성 규산을 다른 미량 요소와 함께 충분히 흡수시킨 결과와 유사한 모습을 나타내게 된다.
알코올 가용에 대해서는 의견이 나누어지는데, 유기산과 반응하여 에스테르화되면 첨가 효과가 높아지는데 비해 단순한 가용으로는 농도가 높아지면(200~300배) 엽면의 왁스를 녹여 역효과가 나는 경우도 있다.
에스테르 반응은 당분을 가용하여 발효 미생물을 개재시키면 여름은 수일, 겨울은 온실에서 1주일 정도면 많이 진행한다. 방향(芳香)이 나기 시작하고 맛이 약간 시큼하게 된 시점이 기준이며, 그후는 냉장고에서 보존하여 액면이 공기에 접촉하지 않도록 하면 1이상 효과가 떨어지지 않는다.
식초나 목초 등의 예방 방제제의 공통점은 엽면 왁스층과 표피 큐티큘라층의 강화이다. 이 양자 모두 식물체의 보호막 및 보호층이다. 지금까지의 병해충 다발의 원인은 생리 대사의 혼란에 있다고 했으나, 장마와 강풍에 의해 그 보호층이 파괴된 경우는 아무리 양호한 생육 상태라도 병해충이 다발하는 예가 있다.
동물, 식물을 막론하고 상처에 병원균이 침입하는 것은 공통된 현상이다. 병해충 예방의 첫째는 지상부, 지하부의 어느 곳에도 상처를 만들지 않고 표층의 보호 조직을 강화하는데 있다. 비료와 가스에 의해 뿌리가 타는 것, 다습, 고온시의 단근, 강우와 바람에 의한 표층의 파괴, 농약 및 그 용매에 의한 표층 용해는 직접, 간접으로 병해충 다발의 원인이 되고 있다.
공중은 물론 식물의 엽면에도 무수한 미생물이 존재한다. 특히 엽면은 미생물 옷으로 싸여 있다고 해도 과언이 아니다. 표면의 보호층이 두껍게 강화되어 있는 경우는 아무리 유해한 미생물이 표면에 부착하여도 내부로 침입하기가 어렵다. 강우에 의한 엽면에서의 양분(당, 아미노산 및 미네랄) 용출은 예상외로 많다. 광합성 산물의 10% 정도가 엽면에서 소실되는 경우도 있다. 엽면 큐티큘라층의 강화는 그런 의미에서도 중요하다.
따라서 아비온이나 키틴질과 같이 엽면의 큐티큘라층을 강화하는 자재의 병용은 병해충의 예방과 생산의 강화에 효과가 있고, 앞으로는 이 종류의 예방제의 다목적 이용이 기대된다. 어느 것이든 병해충을 예방하려면 앞서 말한 바와 같이 정상적 생리 대사를 유지하는 것이 전제 조건이며 동시에 보호층을 강화하고 지상부, 지하부의 종합적인 대책을 세울 필요가 있다.
(4) 유기산의 효과
엽면 살포에 있어서 유기산의 종류에 대해서는 논의가 분분하지만 가용성이라면 어느 것이나 효과가 인정되고 있다. 유기산이 갖는 카르복실기의 작용은 공통된 것이고 탈취 효과는 물론 동식물에 흡수된 경우는 생리적 알칼리성을 나타내게 된다. 또 유기산 그 자체가 에너지 대사의 중간 산물이고 질소 과잉의 시정이나 축적 양분의 증가에 직접적으로 결부되는 효과가 있다.
그러한 작용이 유해 미생물의 활동을 억제하고 또 엽면의 당이나 아미노산과 결합하여 왁스층을 강화하기 때문에 앞서 말한 바와 같은 효과가 나타나게 되는데, 알콜d; 추가되거나 에스테르화한 경우나 유기산 가운데 유산이 존재하면 살충, 살균 효과도 보다 강화된다.
삼림욕으로 화제가 되고 있는 피톤치트는 에스테르의 부류이고 유산은 다른 유기산보다 강한 살충, 살균력을 갖고 있다. 유기산을 5~10% 정도 함유하고 있는 발효액을 300~500배로 살포하면 진딧물이나 응애, 깍지벌레는 물론 모충(毛蟲) 등이 곰팡이에 의해 전멸하는 경우가 있다.
어느 것이나 바실루스와 뮤콜, 아스페르질러스의 부류에 의한 것인데, 엽면을 유기산으로 산성화하고, 당분이 존재하게 되면 특별히 그러한 미생물을 가하지 않아도 자연 발생적으로 증가하여 병해충의 밀도가 현저하게 저하된다. 이 원리는 대부분의 병해충에 적용 할 수 있다. 따라서 극단적으로 말하면 초와 발효 미생물이 잘 번식하는 흑설탕 등을 혼합하여, 300~500배로 주 2회 정도 계속 살포하면 병해충의 피해를 크게 감소시킬 수 있다.
그래도 다발하는 경우 그 원인은 근권 미생물이 강한 부패형을 나타내는 경우이다. 유산을 중심으로 하는 유기산은 외부에서 날아오는 곤충에 대해서도 기피 효과가 있고 특별한 예외가 아닌 한 초보자라도 농약 없이 재배가 가능하다.
5. 품질 향상 대책
(1) 품질 향상 기술의 경과
건조에 의한 질소 흡수의 억제는 품질 대책의 초보적인 기술이다. 질소의 과잉 흡수는 작물체내에 질산염이나 아마이드 등의 불안정한 중간 물질을 집적하기 때문에 병해충의 유발 원인이 될 뿐 아니라 발암 물질의 생성과 부패 촉진 등 많은 피해를 일으킨다. 그 때문에 품질 향상 대책 자재도 질소의 과잉 흡수를 억제 또는 소화하는 인산이나 칼리, 칼슘, 마그네슘 등의 토양 시용으로부터 시작되었다.
그 후 종합적인 미량 요소 엽면 살포제가 등장하고 나아가 식물 호르몬을 중심으로 한 생장 조절 물질의 이용에 의해 품질 향상 대책 기술도 상당히 기대를 받게 되었다. 이 단계의 기술은 치우친 대사의 시정이나 효소 활성의 촉진, 수광 태세의 개선에 의한 광합성의 촉진이며 외부로부터의 적극적인 에너지 첨가까지는 이르지 못하고 있다.
당류나 아미노산이 엽면에서 흡수되는 것이 밝혀진 이래 미량 요소와 생장 조절제를 가미한 유기 엽면 살포제가 등장하여, 엽면 살포에 의한 품질 향상 대책은 성숙기에 접어들게 되었다.
지하부 대책에 대해서 보면 단순한 유기물의 시용에서 완숙 퇴비, 나아가서는 발효 퇴비로 진전되고 양질의 유기 비료를 병용한 고도의 발효 비료로 발전하여 외부로부터 시용한 유기질 자재의 모습도 거의 결론적인 방향이 시작되고 있다.
화학 비료의 과용에 의한 각종 장해의 시정에는 목탄, 제오라이트, 몬모릴로나이트 외에 가용성 규산, 자장, 이온, 저레벨의 방사선, 탈취 작용의 응용 등 물리화학성에 의한 효과가 확인되며, 품질 향상을 위한 토양 관리의 중요한 수단이 되고 있다. 토양 미생물에 대해서는 방선균이나 광합성 세균을 비롯하여 각종 효모와 발효 미생물의 응용이 실용화되어 발효 합성형 토양을 향한 발걸음을 내딛게 되었다.
(2) 유기질의 종류와 품질
발효 합성형 토양은 반추 동물의 소화 기관과 같은 기능을 가지고, 천연의 모든 유기물을 소화하여 영양화하는 능력을 가지고 있다. 그 때문에 시용된 유기질의 내용이 다양하면 할수록 품질이 강화되게 된다.
특히 해초나 해산 동물같이 미량 요소가 풍부하고 다양한 당류와 아미노산을 포함하며 겔화반응(콜로이드 용액이 젤리 모양으로 굳어지는 반응)이 강한 성분을 포함하는 것은 토양의 단립화, 병해충 억제와 품질 향상에 대해 매우 효과적이다. 일반적으로 양질의 유기 비료라 하는 깻묵, 쌀겨, 어박은 물론 골분과 구아노 등도 효과가 높고, 동시에 발효 합성 미생물의 활성을 높이기 위한 일거 양득의 자재이다.
인분뇨와 가축의 분뇨, 농수산 가공장의 폐기물 등의 부패성 유기물을 사용하는 경우는 볏짚이나 왕겨, 톱밥이나 잡초를 첨가하여 발효 합성 정균력이 있는 미생물제로 처리하여 발효시킨 후 시용하는 것이 무난하다. 유해 발효한 것이나 부패균이 다량으로 존재하는 물질을 토양에 시용하면 부패형으로 전환하기 쉬운 상황을 만들게 된다.
치우친 유기질 자재의 연용은 편식과 같아 노력에 비해서 성과가 나타나지 않는다. 흙이 살아 있는 것이라 한다면, 토양의 건강도 인간의 건강과 같이 생각할 필요가 있다.