Driving factors, decoupling effects and trend Prediction of Carbon Footprint in the production of major grain Crops in the Yellow River Basin

지구의 대기가 온난화되고 있으며, 그 열기의 상당 부분은 인간 활동으로 배출된 가스에서 기인합니다. 화석 연료를 태우는 것이 가장 많은 주목을 받곤 하지만, 우리가 식량을 재배하는 방식 또한 중요한 역할을 합니다. 농업은 화학 비료의 생산과 사용, 수확 후 남은 짚과 같은 작물 잔해의 소각, 관개를 위해 물을 퍼 올리는 데 필요한 에너지, 그리고 침수된 논에서 발생하는 자연적인 가스 방출 등 여러 경로를 통해 온실가스를 배출합니다. 과학자들은 특정 활동에 의해 생성되는 가스의 총량을 '탄소 발자국'이라고 측정합니다. 중국에서 황하 유역은 국가 곡물의 3분의 1 이상을 생산하는 핵심적인 식량 생산 지역입니다. 그러나 이 지역은 물이 부족하고 토양 침식이 쉬운 생태학적으로 취약한 환경에 처해 있으면서도, 수백만 명을 먹여 살리기 위해 집약적인 농법에 의존하고 있다는 어려운 과제에 직면해 있습니다. 중국이 2030년까지 전체 탄소 배출량을 정점에 도달하게 하고 2060년까지 중립에 도달하는 것을 목표로 함에 따라, 이 중요한 곡물 생산이 정확히 얼마만큼의 탄소를 생성하며 무엇이 그 수치를 주도하는지 이해하는 것이 시급해졌습니다.

바오터우 사범대학교 연구진은 황하를 따라 있는 9개 성의 복잡한 그림을 그려내기 위해 착수했습니다. 그들은 지역의 주식인 밀, 옥수수, 쌀이라는 세 가지 주요 작물에 집중했습니다. 단일 연도만을 보는 대신, 그들은 2004년부터 2024년까지 20년간의 데이터를 조사하여 이 곡물들의 탄소 발자국이 시간이 흐름에 따라 어떻게 변했는지 살펴보았습니다. 그들은 종자와 비료의 제조부터 수확 후 짚을 태우는 단계에 이르기까지 농사 과정의 모든 단계에서 발생하는 배출량을 계산했습니다. 분석 결과, 이 곡물들을 재배하며 발생하는 총 탄소 배출량이 꾸준히 상승하고 있다는 명확한 추세가 드러났습니다. 20년 동안 총 배출량은 약 6,300만 톤에서 거의 9,400만 톤으로 증가했습니다. 이러한 증가는 지역 전체에서 균일하게 나타나지 않았습니다. 이는 주로 유역 북부 지역, 특히 옥수수 재배 면적이 급격히 늘어나 해당 작물과 관련된 탄소 배출량을 두 배로 만든 내몽골 지역의 대규모 옥수수 농사 확장에 의해 주도되었습니다. 밀 배출량도 증가했으나 더 느린 속도로 상승했으며, 쌀 배출량은 큰 변화 없이 비교적 안정적인 상태를 유지했습니다.

연구진이 단위 면적당 배출량을 살펴보았을 때, 다른 이야기가 나타났습니다. 농민들이 더 많은 면적을 경작함에 따라 총 오염량은 증가했지만, 각 특정 헥타르의 토지에서 발생하는 오염은 매우 느리게 성장했습니다. 이는 증가하는 총 배출량의 주요 동인이 개별 농장의 오염도가 갑자기 높아진 것이 아니라, 순수하게 재배 규모가 커진 데 있음을 시사합니다. 그러나 오염의 지형은 모든 곳에서 동일하지 않습니다. 연구는 유역 내 위치에 따라 탄소 발자국의 원천이 달라진다는 것을 발견했습니다. 기후가 더 건조하고 특정 조건에서 쌀이 재배되는 상류 지역에서는 쌀 논 자체와 관개용수로 인한 배출이 주를 이루었습니다. 반면, 밀과 옥수수가 주를 이루는 중·하류 지역에서는 남겨진 짚을 태우는 것이 가장 큰 배출원이었습니다. 실제로 쌀 재배와 짚 소각을 합치면 유역 전체 탄소 발자국의 60% 이상을 차지합니다.

이 수치들이 왜 변하는지 이해하기 위해 연구팀은 그 이면에 있는 인간적, 경제적 요인들을 분석했습니다. 그들은 1인당 농업 경제 가치가 높아질수록 농민들이 비료와 기계 같은 투입재를 더 많이 사용하는 경향이 있으며, 이것이 배출량을 높인다는 것을 발견했습니다. 반대로, 농촌 인구가 감소하고 토지에 거주하는 사람이 줄어들면서 남은 농장들이 더 커지고 효율적이게 되면, 이는 오히려 생산량 단위당 탄소 발자국을 낮추는 데 도움이 됩니다. 연구는 또한 농업을 통해 벌어들이는 수익과 배출되는 탄소 사이의 관계를 조사했습니다. 20년의 기간 대부분 동안 이 둘은 함께 움직였습니다. 즉, 경제가 성장함에 따라 배출량도 늘어났지만, 배출량은 더 느린 속도로 성장했습니다. 이를 '약한 탈동조화(weak decoupling)'라고 하는데, 이는 진전이 이루어지고는 있지만 여전히 두 요소가 연결되어 있음을 의미합니다. 그러나 최근 몇 년 동안 경제는 성장하면서도 배출량은 실제로 감소하는 '강한 탈동조화(strong decoupling)'의 순간들이 있었으며, 이는 가능한 미래의 모습을 보여주었습니다.

앞을 내다보며, 연구진은 2025년에서 2060년 사이에 어떤 일이 일어날지 예측하는 모델을 사용했습니다. 모델에 따르면 농업이 더 효율적으로 변함에 따라 생산된 곡물 1톤당 탄소 발자국은 계속 감소하겠지만, 단위 면적당 탄소 발자국은 계속 약간씩 상승할 가능성이 높습니다. 여기에는 긴장이 존재합니다. 농민들이 더 효율적이 되더라도, 재배 면적이 계속 확장되거나 에이커당 투입되는 투입재의 강도가 높아진다면 총 배출량은 여전히 증가할 수 있기 때문입니다. 2030년까지 배출량을 정점에 도달하게 하고 2060년까지 중립에 도달하려는 국가적 목표를 달 수 있도록, 이 연구는 구체적인 목표치를 설정합니다. 단위 면적당 탄소 발자국은 특정 한계치 아래로 유지되어야 하며, 곡물 1톤당 배출량은 2060년까지 특정 수준까지 떨어져야 합니다. 이를 달기 위해서는 농사 방식의 변화가 필요합니다. 연구진은 앞으로의 길은 화학 비료의 과도한 사용을 줄이고, 짚을 태우지 않고 활용할 수 있는 더 나은 방법을 찾으며, 더 에너지 효율적인 기계를 장려하는 방향으로 가야 한다고 제안합니다. 북부의 건조한 지역에서의 관개 관리나 남부의 비옥한 지역에서의 짚 처리와 같이 각 성의 구체적인 조건에 맞춘 전략을 수립함으로써, 황하 유역은 더 깨끗하고 낮은 탄소의 미래를 향해 나아가면서도 국가를 계속 먹여 살릴 수 있을 것입니다.