Combined biochar and perlite amendments improve soil physicochemical properties and cassava yield in tropical sandy soil
이 현장 연구는 바이오차와 퍼라이트 개량제를 혼합하는 것이 열대 사질 토양에서 토양 물리화학적 성질을 유의미하게 개선하고, 처리하지 않은 대조군에 비해 카사바 수확량을 57.17% 증가시킨다는 것을 입증한다.
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동남아시아의 열대 저지대에서는 광활한 농경지가 정원이라기보다는 해변에 더 가까운 토양 위에 세워져 있습니다. 이 거칠고 모래가 많은 흙은 물을 너무 빨리 배수시켜서 작물들이 강우 사이에 자주 목마르게 만들며, 농부들이 더해주는 영양분을 붙잡아 두지 못하고 식물이 사용하기도 전에 씻겨 내려가게 만듭니다. 수백만 명을 먹여 살리는 녹말로 가득 찬 뿌리 작물인 카사바와 같은 작물에게, 이러한 빠른 배수와 낮은 영양분 보유력의 조합은 성장이 종종 저해되는 어려운 환경을 조성합니다. 과학자들은 유기물을 추가하는 것이 모래 토양의 수분 보유력을 높이는 데 도움이 되고, 특정 미네멀이 토양의 영양분 보유 능력을 개선할 수 있다는 것을 오래전부터 알고 있었지만, 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있는 실용적이고 현장에서 검증된 해결책을 찾는 것은 여전히 과제로 남아 있었습니다.
태국의 한 연구팀은 매우 다른 두 가지 재료를 결합하여 수분과 영양분 문제를 동시에 해결할 수 있을지라는 구체적인 아이디어를 테스트하기 위해 나섰습니다. 한 가지 재료인 바이오차(biochar)는 산소 없이 식물 폐기물을 가열하여 만든 숯과 같은 물질로, 영양분을 가둘 수 있는 미세한 구멍과 화학적 부위가 가득한 것으로 알려져 있습니다. 다른 하나인 퍼라이트(perlite)는 화분용 흙의 통기성과 수분 분포를 개선하기 위해 흔히 사용되는 가볍고 팽창된 화산 유리입니다. 바이오차는 화학적으로 활성화되어 있고 퍼라이트는 물리적으로 활성화되어 있는데, 연구진은 이 둘을 함께 사용하는 것이 단독으로 사용할 때보다 실제 농지에서 작물에 더 나은 환경을 만들어 줄 수 있는지 확인하고자 했습니다.
실험은 모래가 지배적이며 토양의 수분을 유지하는 데 도움을 주는 미세한 점토 입자가 부족한 지역인 롭부리(Lop Buri) 주의 모래 평원에서 진행되었습니다. 연구진은 21개의 별도 구획(각 구획은 6미터 x 6미터 크기)으로 구성된 대규모 필드 시험을 구축했습니다. 모든 구획에 카사바를 심었으나 토양 처리는 다르게 했습니다. 어떤 구획은 아무런 첨가물을 받지 않은 대조군 역할을 했습니다. 다른 구획은 바이오차만, 혹은 퍼라이트만 받았으며, 혹은 두 재료를 서로 다른 비율로 혼합하여 적용받았습니다. 가장 높은 적용률은 헥타르당 6,250킬로그램의 바이오차와 동일한 양의 퍼라이트를 투입하는 것이었습니다. 10개월 동안 연구팀은 토양이 보유할 수 있는 수분량, 영양분 보유 능력, 그리고 시간이 지남에 따라 변화하는 화학적 균형을 면밀히 모니터링했습니다.
결과는 첨가물에 따라 토양이 다르게 반응했음을 보여주었습니다. 첨가물을 넣지 않은 구획은 가장 건조했고 영양분도 가장 적게 보유했습니다. 바이오차나 퍼라이트만 추가해도 도움이 되었지만, 가장 극적인 개선은 두 재료를 최고 비율로 혼합하여 투입한 구획에서 나타났습니다. 이 혼합 구획에서 토양의 식물 이용 가능 수분 보유 능력은 처리되지 않은 토양의 약 6.75%에서 10% 이상으로 크게 증가했습니다. 이는 토양이 가뭄 기간 동안 카사바 식물이 마실 수 있도록 뿌리 영역에 더 많은 물을 유지할 수 있음을 의미합니다. 동시에 토양의 화학적 건강도 개선되었습니다. 결합 처리는 토양의 pH를 약간 높였고, 식물이 흡수할 수 있는 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 인과 같은 필수 영양분의 양을 증가시켰습니다.
아마도 가장 중요한 것은, 이러한 토양의 변화가 직접적으로 더 나은 수확으로 이어졌다는 점입니다. 연구진이 300일 후에 카사바를 수확했을 때, 바이오차와 퍼라이트의 고율 혼합물을 사용한 구획이 가장 많은 뿌리를 생산했습니다. 이 구획의 수확량은 헥타르당 20.28 메트릭 톤에 달했으며, 이는 아무런 처리를 하지 않은 대조 구획의 수확량보다 57% 이상 높은 수치였습니다. 연구진은 퍼라이트가 수분 보유를 위한 중노동을 수행하는 듯 보였던 반면, 바이오차는 토양 내 영양분을 유지하는 데 결정적인 역할을 했다고 언급했습니다. 두 재료 중 어느 것도 결합했을 때와 같은 수준의 성공을 단독으로는 만들어내지 못했습니다. 이 연구는 모래가 많은 열대 토양에서 농사를 짓는 농부들에게 이 두 가지 첨가물을 혼합하는 것이 가뭄과 낮은 비옥도라는 두 가지 문제를 해결할 수 있는 실용적인 방법임을 시사합니다.
이 결과는 단 한 번의 재배 시즌과 이 특정한 종류의 모래 토양에 국한된 것이므로, 효과의 장기적인 지속 가능성은 더 지켜봐야 합니다. 그러나 현장 데이터는 수분이라는 물리적 제한과 영양분이라는 화학적 제한을 동시에 다루는 것이 각각 따로 처리하는 것보다 더 나은 결과를 낸다는 명확한 증거를 제공합니다. 물과 영양분을 모두 더 효과적으로 보유하는 뿌리 영역을 만듦으로써, 바이오차와 퍼라이트의 결합은 세계에서 가장 도전적인 토양 중 일부에서 농업을 위한 유망한 길을 제시합니다.
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