2007년 초지학 비출석온라인 강좌

[佳飛 주재석(농학과 3학년)]

초지학

★ 일러두기 ★

작물-가축체계에서 사초의 역할

2003년에서 2020년 사이에 반추가축은 세계육류소비의 27%증가를 점유하며 이것은 지난20년에 비하여 23%가 증가한 것이다. 개도국의 국민은 2003-4년 사이에 1인당 29kg의 육류와 45kg의 우유를 섭취하였다.

이러한 경향은 저렴한 곡류가격에서 기인하지만, 그러나 여러 가지 전후 사정을 고려할 때 일시적 현상이 될 것으로 보인다. 반추동물은 농가가 작물과 가축의 집중화를 진작시킬 수 있다. 지난 20년 동안 단위동물분야의 급증은 차기 20년 동안에는 이러한 현상을 감소될 것으로 생각된다.

우리 나라에서는 반추가축은 주로 농후사료에 의존하여 사육하고 있으며 사초는 옥수수 사일리지, 수수, 유채 그리고 수단그래스와 수수교잡종과 같은 청예작물을 주로 이용한다. 다만 제주도나 대관령 지방에는 목초를 위주로 하여 가축을 사육하고 있다. 본고에서는 우리 나라 사초생산과 양분의 재순환이라는 측면에서 살펴보고자 한다.

◈ 목 차 ◈

1. 반추동물에서 조사료의 역할

2. 우리나라의 조사료 공급과 필요량

(1) 작부체계별 수량

(2) 각기 다른 작부체계에서의 사초생산량

(3) 논에서의 사료작물생산

(4) 분뇨시용장소로서 사료작물포의 역할

3. 영양소의 재순환과 적정한 양의 분뇨 사용

(1) 질소순환

(2) 인산순환

4. 균형적인 영양소 순환을 위한 작물-가축과의 연계

(1) 중부지방 답작포에서 사료생산을 위한 질소의 균형

(2) 건전한 영양소 재순환을 위한 작물과 가축의 연계

작물과 가축생산체계에서 조사료의 기능

1. 반추동물에서 조사료의 역할

·

조사료의 이점은 두 가지 측면에서 조명할 수 있는 데 하나는 반추동물에서 조사료는 완전사료라는 점이다. 그리하여 영양소의 가용성을 증대시키고 매트를 형성하며, 반추위 내의 산도를 조정하는 역할을 하고 있다. 또 다른 하나는 죽은 박테리아는 똥으로 체외로 배출되지 않고 영양원을 흡수되어 양분 순환에서 주요 영양원의 하나가 된다는 것이다. <그림 1>은 젖소에서 조사료가 산도에 어떤 영향을 미치는 가를 보여주고 있다. 체중의 2%의 농후사료는 미생물에 영향을 주어 산도를 저하시키는 데 영향을 미쳤으나 조사료는 같은 양을 주어도 그리 큰 영향을 주지 않는다는 것을 보여주고 있다.

2. 우리 나라의 조사료 공급과 필요량

2004년 우리 나라의 조사료 공급량은 4,084MT이었고 국내에서 생산할 수 있는 목초나 사료작물 그리고 볏짚은 전체 공급의 83%를 차지하였고 나머지 17%는 외국에서 수입한 것으로 충당하였다. 국내 조달 조사료 중 사료작물이 차지하는 비율은 23%였던 반면, 볏짚이 주종을 차지하였다. 이러한 데이터는 공급된 대부분의 조사료가 볏짚이고 이는 질이 나뿐 조사료가 대종을 이루었다는 것을 말해준다. 따라서 외국 축산물과 경쟁을 하기 위해서는 양질의 조사료 공급이 필요하다는 것을 시사하는 결과다.

<표 1> 연도별 조사료의 공급과 소요량

<그림 1> 사료급여수준과 질이 반추위에서 산도에 미치는 영향

<그림 2> 1999년부터 2004년까지 사료작물 재배면적의 변화추이

<그림2>는 초지와 사료작물포의 변화추이를 나타낸 것이다. 이 그림에서 보는 바와 같이 사료작물의 수량은 거의 비슷하지만 초지의 면적은 1999에서 2000년에 급격히 감소하였지만 사료작물포의 면적은 50천 ha를 유지하고 있음을 보여준다. 현재 초지는 대부분 제주도와 대관령에만 남아있는 정도다. 제주도에서도 조차 최근에 초지가 골프장으로 전환되면서 그 면적이 점차 줄어들 것으로 예상된다.

사료작물 생산모형은 크게 네 지역으로 나눌 수 있다. 이것은 <그림 3>에 제시되어 있는 데 여기에서 볼 수 있는 바와 같이 첫째는 강원도와 제주도를 위시한 초지위주의 지역이다. 둘째는 사초생산지역으로 주로 수단그래스나 옥수수를 위시한 지역이며 이곳은 서울, 충청, 경북과 전북의 일부가 이에 속한다. 마지막으로 광주전남 지역의 답리작 위주의 사료작물생산지대로 나눌 수 있다. 전남․광주지역의 총채보리를 재배면적이 점차 증가추세에 있으며, 농민들의 관심은 점점 높아지고 있다.

(1) 작부체계별 수량

작부체계는 어떤 작물을 어떤 배열하에 재배하는냐를 나타내는 하나의 작물재배순서라고 할 수 있는 데 크게 두 가지로 대별할 수 있다.하나는 옥수수를 재배하고 그 후에 호밀 등을 재배하는 형이고 다른 하나는 수단그래스나 수단그래스 교잡종을 재배한 후 가을철에 호밀이나 이탈리안 라이그래스 등을 재배하는 것이다. 다른 형이 있다면 답리작으로 보리를 재배하여 총채보리 사일리지를 만들어 사용하는 것으로 대별할 수 있을 것이다. 이와 같은 형태는 <그림4>에 제시되어있다.

<그림 3> 지역별 조사료생산 체계

옥수수 중심형은 4월 중순에 파종하고 8월 중순에 수확하여 사일리지를 담아 동기의 젖소사료로 이용한다. 그 후에 호밀을 재배하여 이듬해 봄에 이용한다. 두 번째인 수단수수 중짐은 소위 청예형 사료작물 작부체계라고 할 수 있다. 즉 4월 중순에 수단수수를 식재한 후에 그 후 10월 초까지 3-4회 예취하여 이용한 후 다시 호밀을 재배하거나 또는 유채나 연맥 등을 이어서 재배․이용한다.

<그림 4> 중부지방 사료작물의 작부체계

(2) 각기 다른 작부체계에서의 사초생산량

밭에서의 생산량은 호밀과 옥수수를 포함했을 때 약 22톤에서 24톤 정도의 생산량을 나타내는 것으로 되어있다 <그림4>. 물론 토질이나 그 해의 작부상황에 따라서 약간 다른 경향을 나타날 것으로 예상되나 그 범위를 크게 벗어나지 못할 것으로 보인다.

<표 3> 답리작에서 사초생산 (ton/ha) (김 등, 2002)

항목	호밀	보리	이탈리안 라이그래스
			1차	2차	총계
예취시기 수량	유숙기 12.16	황숙기 11.95	출수 7.25	초장 60cm 5.81	13.12

논에서 답리작으로 사료작물을 재배할 때의 생산량은 대체로 호밀을 재배했을 때는 12톤내외이다. 보리에서 11.95 톤 밒 호밀에서 12.16톤을 나타내고 있다. 그러나 이탈리안 라이그래스에서는 1차는 7.25톤 2차는 5.81톤으로 약 13.12톤을 보여주고 있다.

(3) 논에서의 사료작물생산

지금까지의 조사료 생산은 밭이나 답리작이었으나 앞으로는 논이 주요한 조사료 생산기지로 사용될 것이다. 우리와 사정이 비슷한 일본의 경우만 하더라도 40년 전에는 3.3만정보의 논이 있었으나 현재는 1.66만정보가 되었다. 약 100만ha가 다른 목적으로 전용되었다고 한다. 우리 나라는 약 100만 ha의 논이 있으나 첫째는 쌀값이 고가로 외국의 수입쌀과 경쟁할 수 없으며 또 농토가 기계가 도입되기 부적한 곳이 많이 이런 곳은 자연히 유휴지가 될 것으로 보인다. 앞으로 2013년까지 80만 정보 그리고 종국가서는 약 70만 정보로 감소할 것으로 예상하고 있다.

따라서 이러한 유휴지를 사료작물을 재배하는 법경쟁력이 없는 쌀이나 기타의 작목 대신 지금까지 가장 경쟁력이 있을 것으로 예상되는 사료작물로 대체될 가능성이 가장 높다. 이런 의미에서 논에서 사료작물 생산은 그 당위성이 있고 또 경쟁력이 있는 작목이 될 것임에 틀림없다.

<표 4> 답작포에서 잠재생산량(김, 2002)

항목	벼		옥수수	수단.수수 교잡종
	추정벼	사초벼
예취시기 수량(kg/ha)	성숙 11,368	성숙 11,345	성숙 19.3(?)*	- 16.9(?)

<표 4>를 보면 추정벼를 재배했을 때 약 11.3톤 정도의 사초가 생산되며 옥수수는 19.3톤 그리고 수단 교잡종은 16.9톤이 생산되는 것으로 조사되었다. 여기서 옥수수의 수량은 토양 비옥도나 토질 그리고 물빠짐에 따라 수량 차이가 많은 것으로 생각된다.

생볏짚은 사일리지 등으로 제조하여 이용할 수 있을 것이다. 다음 <표 5 >는 옥수수와 총채벼를 이용한 TMR(Total Mixed Ratio;완전배합사료)제조시의 우유생산량과 그 질에 관한 내용이다.이 표에서 보는 바와 같이 두 처리간에 차이가 거의 없기 때문에 총채벼를 이용한 젖소의 사육은 가능하다고 할 수 있다.

<표 5> 옥수수 사일리지와 총체벼 사일리지 완전배합사료 시험(김,2005)

처리	옥수수 사일리지	총체벼 사일리
유생산량 (kg/head/day) 유지방(%) 유단백질(%) 총고형분(%)	26.1(100) 3.47 4.83 12.46	25.6(98) 2.95 4.80 13.30

다음에 제시하는 것은 볏짚과 총채보리를 사용하여 비육시켰을 때의 결과를 나타낸 것이다. 이 표에서 보는 바와 같이 총체벼를 사육한 처리가 볏짚은 사용한 구보다 월등한 효과가 있다는 것을 나타내고 있다.

<표 6> 거세 한우의 볏짚 및 볏짚 사일리지급여 효과

종류	기간,체중
기간	7 개월	28개월	전기간
볏짚(kg)	200.1	634.2	0.68
볏짚 총체볏질 사일리지(kg)	192.6	669.2	0.74

28개월령의 체중비교에서 총체보리가 약 35kg 더 증체되었고 실험기간 중의 일당 증체량에 있어서도 총체보리 처리구가 0.74kg으로 0.68kg에 비하여 월등 높다는 것을 보여준다.

(4) 분뇨시용장소로서 사료작물포의 역할

초지나 사료작물포가 단지 사초생산에만 국한되는 것이 아니고 기타 분뇨시용포장으로서의 역할을 할 수 있다는 점에 주목해야 한다. 그간 젖소와 한우수는 210만두에서 280만두 사이였고 이들 가축을 사육시의 부수적인 문제점은 이들이 배설하는 분뇨를 여하히 처리하느냐이다. 이들은 전체 가축수는 적지만 우리 나라 가축분뇨의 약 60%를 차지하는 것으로 보며 그 생산량은 연간 27,918MT로 보고 있다.

<표 7> 연도별 가축수의 변동

년도 가축	1990	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2015
한우 젖소 총계	1,622 504 2,126	1,590 544 2,134	1,406 548 1,954	1,410 544 1,954	1,480 519 1,999	1,666 497 2,163	1,819 479 2,298	2,370 448 2,818

다른 보고에 의하면 58%의 분과 38%의 오줌이 젖소와 한우로부터 유래된 것으로 조사되었다. 한편, 총분뇨중 62.7%는 분 그리고 37.3%는 요로 구성되어 있다. 이러한 막대한 양의 분뇨는 환경에 막대한 영향을 미치게 되고 특히 상수원에서의 사육이 문제점으로 대두된 바 있다.

지역에 따른 작물별 영양소 요구와 지역에서 생산되는 분뇨양을 비교하여 나타낸 것이 다음의 표이다.

<표8>경작지에 따른 분뇨로부터 생산되는 영양소와 필요한 영양소(kg/10a)

경작지	필요영양소				분뇨로 부터의 영양소 공급				비율
	N	P	K	계(A)	N	P	K	계(B)	(B/A)
수도권상수원	6.7	4.6	5.1	16.4	13.8	7.8	7.2	28.8	1.75
산간지대	11.2	7.8	9.1	28.1	25.1	15.7	13.9	54.7	0.94
대관령	13.5	9.9	11.7	35.1	6.6	8.1	4.8	19.5	0.55
평야지	11.7	7.8	9.1	28.6	7.4	4.0	4.3	15.7	0.55

이 표에서 보는 바와 같이 수도권에서는 분뇨로 공급되는 영양소가 지나치고 따라서 상수원이나 기타 수계를 오염시킬 가능성이 큰 것으로 사료된다.

3. 영양소의 재순환과 적정한 양의 분뇨 사용

가축의 분뇨를 토양에 투입하면 이 분뇨는 작물의 영양원으로 이용되고 이 작물은 다시 가축의 사료로 이용된다. 가축은 다시 분뇨를 생산하고 이것은 토양으로 돌아간다. 이 양분 순환이 바로 식물-동물 그리고 토양의 순환이다.

(1) 질소순환

영양소 중 가장 중요한 것은 공중 질소다. 이것은 공기 중의 약 80%를 차지하며 두과에 의한 소위 질소고정 과정을 거쳐서 암모니아도 되고 이것은 식물이 이용할 수 있는 귀중한 자원이 된다. 이것은 식물의 생물체가 되고 다시 고정된 질소는 토양의 저장분이 되어 식물체에 질산태질소로 흡수된다. 이 토양순환질소가 다시 가스상의 질소나 휘발성 암모니아 또는 일산화 질소가로 변하지 않는 한, 이것은 생태계 내에서 활발하게 순환된다.

<그림 5> 질소의 순환

(2) 인산순환

인산은 바위의 풍화작용에 의하여 서서히 토양에 가해진다. 그리고 한번 토양의 일부분이 되면 인산염의 형태로 식물에 흡수되고 그리하여 작물의 한 형태를 형성하거나 다시 분해나 부패에 의하여 토양으로 되돌려진다. 지하수로서 흘러가거나 대양으로 들어가지 않는 이상, 유기체와 토양간의 이러한 순환은 생태계 내에서 아주 국한적이다. 일단 바다로 유입된 인산이 다시 토양으로 되돌아오기는 사실상 어렵다.

앞에서 언급한 대로 34,918천톤의 가축분뇨가 생산되는 데 이러한 분뇨를 이용할 수 있는 작물이 많지 않다. 일반적으로 분은 적절히 처리만 되면 커다란 환경적 문제를 유발하지 않는다. 다만 뇨는 처리하는 데 문제가 있다.

<그림 6> 인산의 순환

<표 9> 작물에 최대 분뇨량 (Metric/10a) (ORD, 1995)

사료작물		과채		과수
작물	질소	작물	질소	작물		질소
벼 보리 옥수수 초지	7.7 5.0 10.0 28.0	오이 딸기 수박 호박	11.2 7.0 8.0 10.0	복숭아 감 귤		9.1 13.0 14.0

분뇨를 시용할 수 있는 작물은 이 표에서 보는 바와 같이 세 그룹으로 분류할 수 있다.즉 사료작물, 채소 그리고 과일이 그것이다. 그러나 위생적인 면을 고러할 때 사료작물과 과수에 시용하는 것이 더 좋을 것이다. 위에서 열거한 것 중에 가장 많이 시용할 수 있는 작목은 역시 초지로 약 28톤을 시용할 수 있다.반면 보리는 가장 낮은 수준인 5톤 그리고 과채류에서는 딸기나 수박이 가장 낮다는 것을 알 수 있다. 복숭아, 감, 귤도 우리의 예상보다는 사용량이 적다. 그러나 한국의 여러 농업현황을 고려할 때 가장 이상적인 시용장소는 사료작물포가 될 것임에 의심의 여지가 없다.

4. 균형적인 영양소 순환을 위한 작물-가축과의 연계

(1) 중부지방 답작포에서 사료생산을 위한 질소의 균형

아래의 표는 중부지방에서 가능한 답리작 사초생산 모형을 제시한 것이다. 즉 호밀+벼, 벼, 자운영+벼 그리고 헤어리벳치+벼의 네 조합이 가능하다. 뿌리, 줄기와 곡실, 유기질소, 질소고정을 감안한 경우 각 조합에 따라서 질소의 균형이 다르다는 것을 알 수 있다.네 조합 중 두과사료작물을 조합에 포함시킨 실험구가 질소고정으로 인한 질소투입이 가장 많다는 것을 알 수 있다.모자라는 질소는 퇴비, 구비 또는 화학비료로 보충해주어야 할 것이다.이 중에 가장 손쉬운 것은 화학비료를 투입하는 일이나 이것 화학질소로부터 발생하는 가스는 지구질소순환에 영향을 주고 궁극적으로 오존층을 파괴하여 바람직하지 않다. 따라서 가축퇴구비를 이용하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라 과도하게 질소는 지하에 침하되어 수질을 악화시키는 등의 문제점을 일으키고 있다.

<표 10> 답리작부체계에서 질소균형 (Jo, 2005)

작부체계	유기물(ton/ha) (stem +root)	유기질소 (kg/ha)	무기질소 (kg/ha)	질소고정 (kg/ha)	질소요구 (kg/ha)	질소균형 (kg/ha)
호밀+벼 벼 자운영+벼 헤어리+벼	11-12 7-9 4-7 5-9	280-300 64-100 100-155 120+230	3-15 0.7-5 1-8 2-12	33-65 31-55 80-150 80-150	110 110 110 110	∇40-△74 ∇50-△78 ∇30-△50 ∇30-△50

밭에서의 질소균형에 대한 연구는 그리 많지 않으나, 스위스의 유기농업에서 유축과 무축농업인 경우 두 가지 두과식물을 재배한 후의 질소균형에 대한 결과를 소개하면 다음의 표와 같다.

약간 복잡한 계산이긴 하지만 유축농업인 경우에는 질소균형에서 플러스이지만 가축이 없는 경우에는 특히 완두를 재배한 경우에 마이너스를 나타낸다는 것을 보여주고 있다. 물론 무축농업에서 혼파초지의 경우 +130을 나타내는 것은 이용하지 않고 휴한의 상태로 놔둔 결과라고 할 수 있을 것이다.

<표 11> 유기축산과 무유축 작부체계에서여러 두과의 식재시의 질소균형(Mayer, 2005)

항목 두과	유축체계			무축체계
	완두	화바콩 (faba bean)	혼파초지	완두	화바콩 (faba bean)	혼파초지
이용	사초	사초	사초	현금작물	현금작물	무이용
뿌리 등 (ha/kg)	250	250	400 (70%클로버)	250	350	400 (50%클로버)
공중질소고정 (%)	60	70	90	60	70	80
공중질소고정 (kg/ha)	150	245	252	150	245	160
수확 (kg/ha)	175	219	304	175	219	304
분뇨, 멀칯에 의한 질소순환 (%)	50	50	50	0	0	90
질소수출/손실 (kg/ha)	88	109	152	175	219	30
질소균형 (kg/ha)	+63	+136	+100	-25	+26	+130

(2) 건전한 영양소 재순환을 위한 작물과 가축의 연계

아래의 그림은 우리 나라 중부지방에서 사료작물로 사료용벼와 호밀을 재배하여 여기서 생산된 사초를 이용하여 젖소(체중 650kg,유지율 3.5%)를 사육할 때의 양분순환을 나타낸 것이다. 이 때 조사료를 12.4톤이 생산되고 조농비를 7:3으로 하여 젖소사료를 충족시켜주었을 때의 모델이다.ha당 생산되는 조사료로 5두의 젖소를 생산할 수 있고 연간 65톤의 분뇨가 생산되며 여기서 계산된 질소량과 다시 이들이 사료작물의 영양원으로 이용되는 순환구조를 나타내고 있다. 결론적으로 질소의 공급량은 214-258kg 정도이며, 이 때의 질소수지는 마이너스 15.2에서 플러스 28,8을 나타내고 있음을 보여준다. 이와 같은 모델은 산지나 답리작 등에서도 가능하다고 할 수 있는 데 결국 가축과 경종이 잘 결합된 영농이야 말로 영양물질의 순환이라는 면에서 가장 바람직하다고 할 수 있다.

<그림 7> 중부지방에서 작물, 가축 그리고 생산에 기초한 토양과 양분의 순환과의 관계