환경 ‘귀찮은 식물’을 교묘히 활용해 산불로 인한 토양 악화를 해결한 훌륭한 방법은 무엇일까

[お持て成し]

‘귀찮은 식물’을 교묘히 활용해 산불로 인한 토양 악화를 해결한 훌륭한 방법은 무엇일까 / 2/12(목) / 내셔널 지오그래픽 일본판

◇ 삽을 한 손에 들고 세계를 누비며, 고대부터 미래까지, 발밑부터 우주까지 펼쳐진 흙의 거대한 미스터리에 도전하는 후지이 카즈미치 씨에게, 작가이자 과학 저널리스트인 카와바타 히로토 씨가 인터뷰한 연재의 제4회

마칼랑가의 잎. (사진 제공: 후지이 카즈미치)

일본 연구에서 숲의 식물과 토양의 관계가 ‘조율’되고 있음을 발견한 후지이 씨는 인도네시아 숲에서도 그 관계에 보편성이 있음을 확인했다. 동시에 인도네시아 농지에서 발생하는 토양 악화 문제를 어떻게 해결할 수 있을지에 대한 ‘응용 문제’에도 착수했다.

그때, 먼저 후지이 씨가 주목한 것은 인도네시아에서 일본 선인들이 진행해 온 연구였다.

“우리 조사 지역 주변은 오래전부터 산불이 문제였어요. 자연적으로 산불이 발생한 것이 아니라, 원인은 사람에게 있습니다. 밭이 3년 만에 악화되면 다시 숲을 개간하게 되니, 모두가 건기마다 무계획으로 불을 붙이게 됩니다. 엘니뇨가 심할 때, 그 규모가 커져서 산불이 되곤 합니다. 원인은 각 선량한 농민들이 내일의 식사를 먹고 싶어 하는 마음에서 비롯된다고 한다……. 그 산불 현장에서 현지 대학, 일본 JICA(국제협력기구), 산림종합연구소, 교토대가 각각 연구를 진행했으며, 조사 결과와 토양 시료를 수집해 토지 이용을 이렇게 바꾸면 토양도 이렇게 변한다는 것을 실증할 수 있게 되었습니다"

후지이 씨의 연구 핵심은 지금까지 토양 용액 같은 시료를 직접 채취하는 것에서 시작되었다. 하지만 여기서는 선인들의 연구 성과를 빌려, 산불 이후 토지 이용 시 토양이 어떻게 변했는지를 시간 순서대로 보여줄 수 있었다. 그리고 ‘이렇게 하면 토양이 좋아진다’는 식으로 제안할 수 있었다.

그 방법은 다음과 같다.

우선 전제로, 산불이나 화전 후에 버려진 토지는 그 뒤에 몇 개의 길을 따라 남는다. 완전히 아브라야시 농장으로 재개발되는 것이 하나 있다. 또한, 황무지에 처음 자라나는 선구자 식물로서 마카랑가 숲이나 치가야 초원 등이 되기도 하며, 외래 식물 중에서도 성장 속도가 빠른 아카시아가 조림되는 경우도 있다. 그 중에서 후지이 씨가 주목한 것은 마카랑가, 치가야, 아카시아이다.

왜일까. 먼저 마카랑가(Macaranga)에 대해.

◇ ‘지역 주민들이 실천하기 쉽고, 설득력이 있으며, 실제로 좋은 결과가’

"마카랑가는 개미와 공생 관계에 있는, 이른바 개미 식물로 유명합니다. 큰 잎을 달고 있는데, 그 잎은 개미에 의해 보호받고 있습니다. 근처에서 흙을 파고 있으면, 그 자체만으로도 개미가 공격해 옵니다. 꽤 방해꾼 취급을 받는 식물인데, 뿌리에서 다량의 유기산을 내뿜어 토양 속 점토에 포획된 인산을 녹여낼 수 있습니다. 그래서 잎에는 인이 많이 함유되어 있습니다"

다음은 치가야(Imperata cylindrica)의 경우.

“대규모 산불이 난 뒤에는 마카랑가조차 자라지 못하고, 벼과 식물인 치가야의 초원으로 변하기도 합니다. 현지 사람들은 이를 불모의 초원이라고 생각했지만, 지하에는 대량의 말라 죽은 뿌리가 있었고 토양 유기물이 급속히 회복되고 있었습니다. 인과 질소는 부족하지만, 칼륨은 풍부하게 함유하고 있습니다. 건조해서 다시 산불에 타버리는 경우가 많지만, 그 후에도 다시 치가야가 자랍니다"

게다가 아카시아(Acacia)는 어떨까.

"산림 재생에는 시간이 걸리기 때문에 외래종 아카시아를 심는 경우가 있습니다. 아카시아는 콩과 식물로, 대기 중 질소 가스를 고정하는 능력이 있어 영양이 부족한 토양에서도 경쟁력이 매우 높습니다. 그렇게 해서 천연 수종을 몰아내고 숲속까지 들어가 버립니다"

이들 모두 산불 이후에 형성되는 식생으로, 인간 측의 활용 가치 측면에서는 까다로운 문제다. 하지만 이 세 식생에 대한 설명에는 각각 인, 칼륨, 질소라는 물질이 등장한다. 이것들은 이른바 ‘비료의 삼요소’이다.

"그래서 예를 들어 치가야 초원을 개간하고 마카랑가와 아카시아의 낙엽·떨어진 가지를 투입하면, 현지에서 구할 수 있는 자재만으로도 비료 성분을 보충할 수 있습니다. 또는 마카랑가 숲을 개간해 불을 피워 산성 토양을 중화한 뒤, 치가야와 아카시아 낙엽 등으로 칼륨과 질소를 공급해도 됩니다. 기본적으로는 꽤 원시적인 시도를 하고 있지만, 현지 주민들이 쉽게 참여할 수 있다는 점이 매력입니다. 기초적인 부분부터 응용 문제까지 해결할 수 있었던 점에서도 만족스러웠습니다"

기초 연구에서 축적한 것을 발전시켜 지역 주민들도 만족하고 실제로 좋은 결과를 얻었다는 점은 큰 성취였다. 아마도 현지 사람들은 연구 기반의 지식을 자신들의 경험 지식을 업데이트하려는 의식으로 자연스럽게 받아들였을 것이 아니다. 그 덕분에 자연림을 태우지 않고도 생활을 꾸릴 수 있다면 정말 멋진 일이다.

하지만 그렇다고 해서 인도네시아 농업 문제를 모두 해결할 수는 없다.

◇ 절망적으로 고민이 많은 현실에서, 더 큰 주제를 찾아낸다

“현지 모든 사람이 행복해졌는가 하면, 전혀 그렇지 않아요. 정말 크게 어려움을 겪는 사람들은 밭을 짓기보다 지하에 묻힌 석탄을 팔아버립니다. 업체는 토양을 벗겨 석탄을 채굴하고 떠납니다. 표토를 반환하겠다는 약속은 하지만, 지켜지지 않습니다. 결국 땅이 비게 되고, 그런 곳에서 다시 농사를 짓고자 하는 사람들도 있었다. 이제는 불가능하다고 생각하지만, 그렇다고 포기하라고 말할 수는 없잖아요. 그래서 현지 대학인 열대우림 연구소의 담당 부서는 어떻게든 숲을 되찾기 위해 나무를 심고 있습니다. 하지만 역시 시들어 버리네요. 그 이유는 흙이 없기 때문이다. 나무를 심어도 의미가 없다는 것이 잘 전달되지 않아서..." 

더 말하자면, 품질이 낮은 석탄에는 황분이 많이 함유돼 있어 지표면에서 산소와 물이 반응하면서 강산성 황산이 생성된다. 후지이 씨가 측정한 결과, 원래 pH4였던 산성 토양이 pH2의 강산성으로 변해버렸다. 강산성 토양에서는 식물에 해로운 알루미늄 이온이 많이 녹아 나와 대부분의 식물이 죽게 된다. 또한 토양에 있던 다양한 미생물 군집이 사라진다. 후지이 씨가 확인해 보니, 몇 종류의 곰팡이와 균만 남아 있었다. 

또한, 표토를 벗겨 석탄을 모두 채취한 뒤 남은 무거운 점토층 위에 황산수가 고여 호수가 되기도 한다. 그곳은 이미 죽음의 호수다. 한때 숲이었었다는 사실은 이제 상상도 할 수 없다. 그리고 그런 곳에서도 현지 아이들이 순수하게 헤엄치고 있다고 한다. 눈이나 피부가 괜찮은지 걱정이 된다.

절망적으로 고민이 많은 현실 앞에서 잠시 멈출 수밖에 없다. 하지만 후지이 씨는 그 이후에 더욱 큰 주제를 찾아냈다.

"그래서, 어떻게 해야 할지 고민했어요. 그래서 인공적으로 토양을 만들어 보자는 연구를 시작했습니다"

흙은 지구 역사의 흐름 속에서 암석권과 생명권이 만나는 곳에 형성되어 우리를 지탱해 온 기반이다. 언제나 그곳에 있는 당연한 것처럼 보이지만, 실제로는 무섭게 복잡하고 오랫동안 블랙박스로 취급되어 왔다. 후지이 씨 자신도 ‘지구 마지막의 수수께끼’, ‘파이널 프론티어’와 같은 표현을 쓰기도 한다. 그렇게까지 미스터리로 둘러싸인, 인공적으로는 만들 실마리조차 부족한 토양을 어떤 방법으로 만들어내려는지. 다음에 다시 찾아가 보겠다.

글 = 카와바타 히로토

https://news.yahoo.co.jp/articles/76582261f5b3de825e045e0706f0baf8ea097bb2?page=1

「やっかいな植物」を巧みに利用、山火事による土の劣化を解決した見事な方法とは（ナショ

「やっかいな植物」を巧みに利用、山火事による土の劣化を解決した見事な方法とは / 2/12(木) / ナショナル ジオグラフィック日本版

スコップ片手に世界を飛び回り、太古から未来まで、足元から宇宙まで広がっている土の壮大な謎に挑み続ける藤井一至さんに、作家で科学ジャーナリストの川端裕人さんが取材した連載の第4回

マカランガの葉。（写真提供：藤井一至）

　日本での研究で、森林の植物と土の関係が「調律」されていることを見出した藤井さんは、インドネシアの森林でもその関係に普遍性が見られることを確認した。と同時に、インドネシアの畑で起きている土壌劣化の問題をどうしたら解決できるかという「応用問題」にも取り組み始めた。

ギャラリー：LA山火事、想像を絶する光景の写真15点

　その際、まず藤井さんが着目したのは、インドネシアで日本の先人たちが行ってきた研究だ。

「僕たちの調査地の近辺は、ずっと昔から山火事が問題だったんです。自然に山火事が起きたわけではなくて、原因は人にあります。畑が3年で劣化したら、また森を切り開くので、みんな乾期に無計画に火をつけてしまいます。エルニーニョがひどいとき、それが拡大して、山火事になってしまうんです。原因は、一人一人の善良なる農民たちの明日のご飯が食べたいっていう思いによって引き起こされているという……。その山火事の跡地で、現地の大学、日本のJICA（国際協力機構）、森林総合研究所、京都大学が個々に研究を行っていたので、調査結果や土壌試料をかき集め、こんなふうに土地利用を変えればこんなふうに土も変わるんだというのを実証できるようになりました」

　藤井さんの研究のまさに根幹の部分は、これまでは土壌溶液などの試料を自分でとるところから始まっていた。しかし、ここでは先人の研究成果を借り、山火事後の土地利用で土がどう変わっていったか時系列で示すことができた。そして、「こうしたら土がよくなるよ」というふうに提案できた。

　それは、次のような方法だ。

　まず前提として、山火事や焼畑の後で放棄された土地は、その後で、いくつかの道を歩む。まるまるアブラヤシ農園として再開発されるものがひとつ。また、荒れ地に最初に生えてくるパイオニア植物として、マカランガの林、チガヤの草原といったものになっていく場合があり、さらに外来植物でも成長が早いアカシアが植林される場合がある。その中で、藤井さんが着目したのは、マカランガ、チガヤ、アカシアだ。

　なぜだろうか。まずはマカランガについて。

「地元の人たちが実施しやすく、納得感があり、実際によい結果が」
「マカランガは、アリと共生関係にある、いわゆるアリ植物として有名なものです。大きな葉をつけていて、それがアリによって守られています。近くで土を掘っていると、それだけでアリが攻撃してきます。結構、邪魔者扱いされる植物なんですが、根から多量の有機酸を出して、土の中の粘土に捕獲されているリン酸を溶かし出すことができるんです。だから葉にはリンが多く含まれています」

　次に、チガヤの場合。

「大規模な山火事の後ではマカランガですら育たず、イネ科植物のチガヤの草原になることがあります。不毛な草原だと現地の人は思っていたのですが、地下には大量の枯死根があって、土壌有機物が急速に回復していたんです。リンと窒素は乏しいものの、カリウムは豊富に含みます。乾燥しているのでふたたび山火事で燃えてしまうことが多いのですが、その後でもまたチガヤが育ちます」

　さらに、アカシアはどうだろう。

「森林の再生には時間がかかるため、外来種のアカシアを植えることがあります。アカシアはマメ科植物で、大気中の窒素ガスを固定する能力があるので、栄養に乏しい土壌ではとても競争力が高いんです。それで、天然樹種を駆逐して、森の中にまで入り込んでしまいます」

　いずれも、山火事の後にできる植生で、人間側の利用価値という点では、やっかいなものだ。しかし、これら3つの植生についての説明の中には、それぞれ、リン、カリウム、窒素という物質が登場した。これらは、いわゆる「肥料の三要素」である。

「だから、例えば、チガヤ草原を切り開いて、マカランガ、アカシヤの落葉落枝を投入してあげれば、現地で手に入る資材だけで肥料成分を補給できます。あるいは、マカランガ林を切り開いて火入れをして酸性土壌を中和した後、チガヤとアカシヤの落ち葉などでカリウムと窒素を供給してもいいんです。基本的にはずいぶん原始的なことをやっているんですが、地元の人たちが実施しやすいのが魅力です。基礎的なことから応用の問題が解決できたという点でも、満足できるものでした」

　基礎研究から積み上げたことを発展させ、地元の人にも納得感があり、実際によい結果を得たというのは、大きな達成だった。たぶん、地元の人たちは、研究ベースの知見を、自分たちの経験知をアップデートするような意識で、自然に受け入れたのではないだろうか。それによって、自然林を焼かずに、やりくりしていくことができたならば本当に素晴らしい。

　しかし、だからといって、インドネシアの農業の問題が万事解決というわけにはいかない。

絶望的に悩み多き現実から、さらに大きなテーマを見出す
「すべての現地の人が幸せになったかというと、全然、そんなことはないんです。本当にものすごく困っている人たちは、畑を作るよりも、地下に埋まっている石炭を売っちゃうんですよ。業者は、土を剥いで石炭を採掘して、去っていきます。表土を返す約束はするんですが、守られません。結局は更地になって、そんなところでまた農業をしようとする人たちがいて。もう無理だって思うんですけど、だからといって、あきらめてくださいとは言えないですよね。それで、ぼくの現地のカウンターパート（現地大学の熱帯雨林研究所）は、なんとか森を取り戻そうと、木を植えるんです。でも、やっぱり枯れるんですね。なぜかというと、土がないから。植林しても意味がないってことがなかなか伝わらなくて……」

　さらに言うと、質の低い石炭には硫黄分が多く含まれていて、地表で酸素と水と反応することで強酸性の硫酸ができてしまう。藤井さんが測定したところ、もともとpH4だった酸性土壌が、pH2の強酸性に変わってしまっていた。強酸性の土壌では、植物にとって有害なアルミニウムイオンが多く溶け出して、ほとんどの植物が枯死してしまう。また、土壌にいた様々な微生物群集が消失する。藤井さんが確かめたところ、数種類のカビと菌しか残っていなかった。

　さらに、表土を剥いで石炭を採り尽くしたあとに残された重粘土層の上に、硫酸水がたまって湖になることがある。それはもう死の湖だ。かつて森林だったことなどもう想像もできない。そして、そんなところでも、地元の子どもたちが、無邪気に泳いでいたりするのだそうだ。目や皮膚は大丈夫なのかと心配になる。

　絶望的に悩み多き現実の前でしばし立ち止まらざるを得ない。しかし、藤井さんは、そこから先に、さらに大きなテーマを見出した。

「だから、どうしたらいいかと考えたんです。それで、人工的に土をつくってみようという研究を始めました」

　土は地球の歴史の中で、岩石圏と生命圏の交わるところに生まれ、わたしたちを支えてきた基盤だ。いつもそこにある当たり前のもののように見えつつ、実は、恐ろしく複雑で、長年ブラックボックスとして扱われてきた。藤井さん自身も、「地球最後の謎」「ファイナルフロンティア」というような表現をすることがある。そこまで謎に包まれ、人工的には作る手がかりも乏しい土というものを、どんな方法で作り出そうとしているのか。次回うかがっていく。

文＝川端裕人