염류토양과 소딕토양의 지속적인 농업적 이용을 위한 관개수와 작물의 활용전략
전문연구위원 홍종운
1. 염류토양과 소딕토양의 이용과 관련된 문제들
□ 농업에 있어서 관개는 매우 중요한 몫을 차지한다. 염류토양과 소딕토양의 경우에는 더욱 그렇다. 왜냐하면 이들 토양이 여분농도가 낮은 물로 적절히 씻겨지지 않거나 적셔져 있지 않으면 작물이 거기에서 적절히 자랄 수 없기 때문이다.
□ 농업에 쓸 수 있는 물은 그리 흔하지 않다. 특히 공업과 도시가 발달
사회에서는 물이 농업 이이의 용도로 많이 쓰이기 때문에 더 그렇다.
따라서 염류토양과 소딕토양에서 농사를 짓기 위해 공급할 수 있는
은 더 제한적이다.
□ 염류토양과 소딕토양에는 관개를 부적절하게 하면 토양의 성질을 악화시킬 수도 있다. 관개를 부적절하게 할 때 농업용수에 들어 있는 염분과 소디움이온이 토양에 축적될 수도 있고 심토층에 있는 염분과 소디움이온을 표토층으로 올라오게 할 수도 있기 때문이다.
□ 농영류토나 소직토양이 있는 곳에서는 물이 귀한 점을 고려하여 한번 관개를 위해 쓴 물을 재활용하는 것이 매우 중요한 뜻을 지니며 그 런 토양과 관개법에 알맞은 작물의 종류 또는 품종을 선발하고 그 재배법을 확립하는 것도 중요한 뜻을 지닌다.
２. 작물을 이용한 염류토양과 소딕토양의 생물적 복원
□ 염류토양의 경우 과잉을 있는 염분은 물로 씻어내면 되지만 소딕토양의 경우에는 토양교질의 표면에 적기적으로 끌어당겨진 소디움이온을 칼슘이온으로 치환(置換)해내야 한다.
□ 염류토양과 소딕토양을 개량하기 위한 칼슘이온은 대체로 석고나 탄산칼슘 같은 자재를 써서 공급하는 것이 일반적인 방법이지만 개발도상국의 가난한 농가의 경우에는 쉽게 선택할만한 대안이 아니다. 양질의 자재를 확보하는 것도 쉽지 않고 무엇보다도 그들에게는 그런 자재를 구입할 재정적 능력이 없다.
□ 경제적으로 취약한 농가들이 택할 수 있는 염류토양과 소딕토양의 개량을 위한 기술적 대안으로 작물을 이용하는 방법 즉, 생물적 토양개량방법이 제안되고 있다. 이 방법은 토양 중에 탄산석회 또는 그 유사물질이 천연적으로 들어 있는 소딕토양 (Calcareous sodic soil)의 경우에 더 효과가 있다. 이 방법의 논거는 세 가지다.
○ 첫째, 작물의 뿌리는 스스로 토양에 탄산가스를 방출하거나, 식물 뿌리가 방출한 유기물이 미생물에 의해 분해 되게 함으로써 토양 중의 탄산가스 분압을 높여 토양의 pH를 낮춤으로써 토양 중에 있는 칼슘화합물을 더 잘 녹게 한다. 그렇게 생성된 칼슘이온은 토양교질의 표면에 끌어당겨져 있는 소디움이온을 치환해낼 수 있다.
○ 둘째, 작물의 뿌리는 토양 중에 뚫고 들어감으로써 토양에 구멍을 남겨 토양의 물바빠짐성을 좋게 하여 염분과 소디움이온이 더 잘 씻겨나가게 할 수 있다.
○ 셋째, 작물이 자라면서 토양 중에 있는 소디움이온을 흡수함으로써 토양 중의 소디움이온의 양을 줄일 수 있다. 물론 이것은 작물이 자란 다음 작물을 수확하여 그 토양으로부터 제거할 때의 이야기이다.
□ 염류토양과 소딕토양의 작물을 이용한 생물적 개량은 늘 실용적으로 의미가 있을 만큼 효과적인 것은 아니다. 그 효과가 실용적인 수준이 되게 하려면 고려해야 할 점이 몇 가지 있다.
○ 첫째, 작물의 종류 또는 품종을 적절히 선택해야 한다. 예컨대 어느 정도 내염성이 강하며 작물체 생산량이 어느 정도 높은 작물 또는 품종을 택해야 한다. 그렇지 않은 작물 또는 품종들은 염류토양과 소딕토양에서는 아예 자라지 못하거나, 자라더라도 작물체 생산량이 매우 적어 그 효과가 미미할 수 있기 때문이다.
○ 둘째, 작물을 재배할 때 어느 정도의 물을 대어줄 수 있어야 한다. 그렇지 않으면 내염성이 비교적 높은 작물도 염류토양이나 소딕토양에서 자랄 수 없기 때문이다.
○ 셋째, 작물을 기르려 할 때에는 어떤 경우에나 다 그렇듯이 염류토양이나 소딕토양에 비교적 잘 견디는 작물을 재배할 때에도 작물에게 적절한 수준의 양분을 공급해주어야 한다. 즉 적절한 비료 사용이 보장되어야 한다. 그렇게 하지 않으면 작물의 생장양이 너무 적어 작물을 통해 제거되는 염류 또는 소디움이온의 양이 미미해지기 때문이다.
□ 염류토양이나 소딕토양에서 작물을 잘 기르면 이들 토양의 개량에 도움이 되기도 하지만 대기 중의 탄산가스를 고정함으로써 지구온난화를 완화하는 데에도 기여한다는 사실도 환경적으로 매우 중요한 뜻을 지닌다. 지구상의 농경지 중 10% 정도는 염류토양이거나 소딕토양인 점과 그런 토양을 적절히 관리했을 때 한 해에 1 ha 당 0.17-0.77 Mg (또는 ton)의 탄소를 고정한다는 사실을 생각하면 염류토양이나 소딕토양에서 작물을 잘 재배할 때 전 지구 차원에서 고정되는 탄소의 양은 한 해에 17-77 Tg (Tg는 100만 ton) 정도라고 추정할 수 있다.
３. 관개수의 재활용
□ 장차 관개에 쓰일 수 있는 물의 양은 증가하는 하지 않고 감소할 가능성이 크다. 따라서 물의 효율적 사용을 위해 한번 사용된 관개수를 다시 관개수로 이용하는 문제를 심각하게 고려해야 할 것이다. 물론 이것은 쉽지 않은 문제다. 이 개념의 구현을 위해서는 무엇보다도 많은 설비투자가 따라야 한다는 점이 문제다. 그러나 장차 이것은 선택이 아니라 필수적일 것이다. 사용된 관개수를 다시 관개수로 활용하는 데에는 크게 새 가지 방법이 있다. 순환관개(循環灌漑), 혼합수 사용, 질적으로 다른 물의 단계적 관개 등이 그것이다.
○ 순환과개: 이 방법은 어떤 농지에 염류토양이나 소딕토양에 관개했던 물과 깨끗한 물을 순차적으로 대어 주는 방법을 뜻한다. 즉 염류나 소지움이온에 비교적 잘 견디는 작물일지라도 발아할 때와 어렸을 때에는 염류나 소디움이온에 대한 내성이 적기 때문에 파종하기 전과 작물이 어릴 때에는 깨끗한 물을 대어주어 작물이 어느 정도 자란 뒤에는 염류토양이나 소딕토양에 대어주었던 물을 대어준다. 이런 경우에는 파종하기 전에 또는 비가 오기 전에 토양의 표면에 황산칼슘(석고)을 뿌려주면 토양 중 소디움이온을 제거하는 데에 도움이 된다. 석고가 녹을 때 생기는 칼슘이온이 토양교질에 끌려 있는 소디움이온을 치환할 수 있기 때문이다. 이 방법의 효과가 처음 확인된 곳은 미국 캘리포니아 Westside San Joaquin Valley이었다. 인도의 연구자들도 모래함량이 비교적 높은 토양의 경우 염류토양이나 소딕토양에 대었던 물을 7년 동안 재활용해도 토양의 성질이 나빠지지 않았다는 사례를 보고한 바 있다. 염분농도가 농도가 높거나 소디움이온 농도가 높은 물을 성공적으로 관개수로 사용하는 예는 스페인, 파키스탄, 이스라엘 등지에서도 관찰된다.
○ 염분이나 소디움으로 오염된 물과 깨끗한 물의 혼합사용: 염류토양이나 소딕토양에서 배수된 물에는 경우에 따라서는 염분 또는 소디움이온의 양이 너무 많아 그대로 관개수로 쓸 수 없다. 이런 물에는 관개 전 또는 관개과정 중에 깨끗한 물을 어느 정도 섞어주어야 한다. 이 때에 께끗한 물을 얼마나 섞어주어야 할지는 재활용하려는 물의 염분농도, 또는 소디움이온의 농도에 따라 달라지며 재배하는 작물의 내염성 정도에 따라서도 달라진다.
○ 질적으로 다른 물의 단계적 관개: 이 방법은 작물의 내염성 정도를 고려하여 다른 수질의 물을 관개하는 것이다. 즉 내염성이 약한 작물에는 깨끗한 물을 대어주고, 그 포장에서 배수된 물을 내염성이 비교적 강한 작물에 관수하고 그 포장에서 배수된 물은 내염성이 더 강한 작물에 관수하는 방법이다. 이 방법은 한 농가단위로는 효과적으로 실천하기 어렵고 지역단위로 실천할 때 더 효과적일 수 있다. 왜냐하면 한 농가가 제한된 면적에서 내염성정도가 서로 다른 작물을 재배한다는 것이 비현실적이기 때문이다. 내염성 정도가 광범하게 다른 작물을 선택하는 것이 이 방법의 효율성을 높이는데 꼭 필요하다. 곡류, 초지, 관목, 수목 같은 것을 다양하게 포함시킬 때 내염성의 폭을 넓힐 수 있다.
4. 염류토양 또는 소딕토양의 생물적 개량 및 관개수 재활용체계에 쓰일 수 있는 작물들
□ 염류토양이나 소딕토양의 생물적 개량과 관개수 재활용을 위해 선택될 수 있는 작물들은 일차적으로 상당한 수준의 내염성을 갖춰야 한다. 그러나 그것이 전부는 아니다. 아무리 냉염성이 강할지라도 그 생산물을 판매할 수 없고 농장에서 유용하게 쓰일 수 없다면 농가의 입장에서는 그런 작물을 재배하는 것은 큰 의미가 없을 것이다. 작물의 내염성 또는 내 소딕성은 작물의 종류에 따라, 또 같은 작물에서도 그 품종에 따라, 그밖에 지형, 기후조건 등에 따라 다르기 때문에 어떤 지역에서의 작물의 내염성 또는 내 소딕성에 관한 정보는 다른 지역에 그대로 적용할 수 없다. 따라서 그 지역에 적합한 작물은 그 지역에서 시험을 통해 확보해야 한다.
□ 염류토양과 특히 소딕토양의 경우 작물재배에 문제가 되는 것은 염분함량과 소디움이온의 농도가 높다는 데에 국한하지 않는다. 토양이 과습상태에 있기 쉽기 때문에 작물의 근권(根圈)에 산소가 부족해지기 쉽다는 문제점도 갖는다. 따라서 염류토양과 소딕토양을 생물적으로 개량하기 위한 작물을 선택할 때에는 토양 중 산소부족현상에도 견디는 작물 또는 품종을 골라야 할 것이다. 여러 가지 초본과 식물들, 관목들, 수목들 가운데 염류토양과 소딕토양의 생물적 개량 또는 염류로 오염된 물의 재활용에 적합한 것이 알려진 것이 상당수 있다.
□ 염류토양과 소딕토양의 개량 또는 오염된 물의 재활용을 위해 작목을 선택할 때 경제성이란 측면을 간과할 수 없다. 예컨대 Karnal grass (Leptochloa fusca)는 내염성과 내 소딕성은 탁월하지만 농가가 재배하기를 꺼린다. 왜냐하면 이 작물이 시장수요가 벼로 없는 경우가 많기 때문이다. 어떤 작물은 염류토양과 소딕토양의 개량에도 효과가 있고 시장성도 좋은 경우가 있지만 작물의 경제성은 지역여건에 따라 변동하기 때문에 주의해야 할 것임을 시사하는 연구결과들이 있다.
5. 전망과 대응
□ 인구 증가, 공업화, 도시화에 따라 농업에 쓸 수 있는 양질의 물은 점점 줄어들 전망이다. 이런 현상은 수자원이 부족하면서 수자원개발을 위해 투지를 할 여력이 없는 개발도상국들에서 더 심각해질 것이다. 이 시나리오에 대응하기 위해 두 가지 전략이 필요하다.
○ 염분농도와 소디움포화도가 높고 과습한 토양에 적합한 작물재배체계를 확립해야 할 것이다. 이를 위해서는 적절한 작물과 품종을 선택하고 그에 상응하는 재배기술을 개발 보급해야 할 것이다.
○ 염분과 소디움 포화도가 높은 토양을 거쳐 배수되는 물을 관개용 물로 재활용하는 데에 필요한 물의 저장과 분배시스템을 개발하고 특히 개발도상국들의 농가들이 이 기술을 활용할 수 있도록 여러 가지 인센티브를 제공해야 할 것이다.
◃전문가 제언▹
1. 우리나라의 물 사정
□ 우리나라는 연강우량이 약 1300 mm로 비교적 풍부한 편이다. 지형, 강우의 계절적 집중성(集中性), 지형의 특수성, 밀도 높은 인구 등 때문에 인구 한 사람 당 돌아가는 물의 양은 강우량이 많은 나라 치고는 적은 편이다. 즉 우리나라에 내리는 비의 양은 많지만 한 해에 내리는 비의 60% 정도가 7월과 8월에 집중되고 경사가 급한 산이 국 토의 75% 나 되어 여름에 한꺼번에 많이 내리는 비의 많은 양이 하천 을 거쳐 바다로 빠져나간다. 상당량의 증발량까지 빼고 나면 총 강우량 중 여러 가지 목적으로 이용되는 물은 24% 정도다. 이 중 약 50%가 농업에 이용되고 있다.
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2. 우리나라 논농사에서 물 사용
□ 우리나라 논농사에서 물 사용은 매우 방만하다. 농업용수 사용료지불을 종량제로 하고 있지 않은 것도 그 한 원인일 것이다. 이런 상황에서 물 절약을 개별 농가에 기대하는 것은 현실 적이지 못하다 할 것이다.
□ 염류토양 또는 소딕토양에 관개한 뒤 배수되는 물을 관개수로 재활용한다는 말 자체가 우리에게는 생소할 정도다. 그러나 우리의 물 사정도
머지않아 이제까지처럼 여유롭지 못할 것으로 전망되고 있다. 농토로부터 배수된 물의 재활용에 대한 연구를 조속히 착수해야 할 것이다.
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