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영양주기이론이란?영양주기 이론과 실제① - 자연농업연구소 제공 -
영양주기이론은 일본에서 거봉을 처음으로 만들어 낸 오이노 우에야스(大井山康) 선생이 창시한 것이다. 자연농업에서는 작물의 시비 및 재배관리 방법에 있어 이 영양주기이론에 근거를 두고 있다. 작물의 발육생리에 맞춘 영양주기 적용은 이미 수많은 시험과 재배경험을 통해 타당성이 입증되고 있다.

과연 영양주기란 무엇이고, 어떻게 작물을 재배 관리해야 하는지 기초부터 연재한다. <편집자 주>

□ 발육 생리의 이해에서 출발한 영양주기

영양주기이론의 가장 큰 장점은 재배 식물의 자연스런 성장법칙을 이해하고, 그 성장 법칙에 맞춘 시비 관리를 통해 작물이 기후 등 여건의 변화에 대응할 수 있도록 하는 것이다.

대표적 1년생 작물인 벼를 예로 들면 벼는 성장하면서 가지치기의 단계, 화수 분화(花穗分化)의 단계, 개화 결실의 단계를 거친다. 따라서 이러한 단계적 발육 생리를 따라 시비 관리를 하면 만족스런 수확의 결과를 얻을 수 있다.

하지만 현재 지도되고 있는 화학농법이나 유기농법은 이러한 벼의 생리를 중요하게 생각하고 있지 않다. 즉, 벼가 성장하면서 각각 다른 단계를 거치는 것이 아니라 처음부터 끝까지 똑같은 생리가 끊임없이 반복해서 펼쳐지고 있다고 여기고 있는 것이다.

모든 작물에 똑같은 화학성분(3요소)을 강요하고 있는 화학농법이나, 작물은 언제든 쉴새없이 유기물을 흡수하고 있다고 치부해 버리는 유기농법의 경우 식물의 생리를 정확히 이해하고 있지 않은 것만은 확실하다. 이와 같은 사고방식은 자연스런 벼의 성장법, 즉 작물의 생리를 거의 무시한 견해로서, 벼에 대한 ‘폭군적인 행동과 같은 사고’라고 할 수 있을 것이다.

벼를 재배하고 키우는 사람이라면 우선 벼의 성장 생리가 끊임없이 똑같은 생리적 조건을 요구하고 있는 것이 아니라, 작물의 단계적 역사적인 변화, 즉 시간이 지남에 따라 일정한 방향으로 변화하며, 계속해서 새로운 생리적, 화학적 조건을 요구하고 있다는 것을 알아야 한다.

또한 거기에 올바로 대응하는 것이 우수한 쌀을 안정적으로 다수확할 수 있는 길이며, 동시에 생산비를 낮출 수 있는 길이 되기도 한다는 사실을 명심해야 한다.

□ 발육 시기마다 식물 생리는 다르다

영양주기이론이 식물의 자연스런 성장을 관찰하고 연구한 결과에서 얻은 이론이라는 사실은 이미 분명하다. 식물의 성장(발육·생리)을 역사적으로 3단계로 나누어 생각한 것이 영양주기이론의 핵심이자, 큰 장점이라 할 수 있다. 이에 따르면 이른바 식물의 생활에도 역사가 있다. 사람으로 치면 어린아이 시절부터 청년 시대를 거쳐 어른의 시대로 들어가듯이 식물에게도 그에 어울리는 시대가 있을 뿐 아니라,

그것은 일정 방향을 향하여 나아가고 있으며 퇴보하지 않는다는 것이다.

최근 식물학자들은 이 이론을 어느 정도까지 인정하는 경향이다. 예를 들면 영양주기이론에서 말하는 ‘교대기(交代期)’는 식물학자들이 이야기하는 ‘화기분화(花器分化)의 시기’에 해당하는 것으로, 표현에는 다소 차이가 있다 하더라도 과도기적 인정을 하고 있는 셈이다.

갑자기 영양생장에서 생식생장으로 곧바로 돌입하지는 않으며, 교대기를 거치지 않으면 성숙기로 이행해 갈 수 없다는 것이다.

□ 발육단계에 따라 시비조절 필요하다

한편 농학자들은 이 점에 대해 그다지 긍정적이 아니다. 농학이 식물을 대상으로 연구를 하는 학문이라면 식물의 생리 생태를 기본으로 생각해야 하는데도 대부분은 그렇지 않다.

예컨대 첫째, 영양생장기, 생식생장기는 일단 인정하지만, 아직까지 한 번도 교대기를 순순히 인정하려고 하지 않았다. 일본 동경대학의 야마구치(野口 吉) 교수는 교대기를 전환기(轉換期)라는 말로 바꾸고 마지못해 인정했으며, 동북대(東北大)의 오카지마 교수는 천이기(遷移期)라는 말로 바꾸고서 인정했다.

두 번째, 영양주기이론은 식물이 역사적인 단계를 거칠 뿐 아니라 내부의 생리화학적인 변화도 동시에 진행되므로, 시비 관리도 그에 따라 조절해 주는 것이 중요하다는 이론이다.

하지만 일반 농학자나 농업 기술자들은 반드시 밑거름을 주어야 한다는 사고를 가지고 있고, 그것이 잘못된 생각이라고 깨닫지 못하고 있다.

바로 여기서 많은 문제가 발생하고 있다. 예를 들면 생리장해나 병충해의 피해가 있을 경우 농약을 과다사용하여 저항성을 떨어뜨리는 것 등도 잘못된 사고에서 발생되는 문제이다.

이렇게 생각하는 근본원인은 밑거름을 뿌려 두기만 하면 언제든 작물이 알아서 적기에 흡수하며 그것은 작물에게 선택 흡수하는 능력이 있기 때문이라고 생각하는 데에 있다.

반면 영양주기이론에서는 밑거름을 많이 사용하면 할수록 작물이 과다흡수를 하게 되고, 이것이 근군 발생(根群發生)을 빈약하게 하는 원인이며, 비료에 길들여져 평생 비료를 많이 주지 않으면 제대로 성장하지 않는 결함을 만든다고 보고 있다. 이러한 점들은 식물생리와 생화학의 입장에서 비교 실험해 보면 분명해진다.

벼를 예로 들어 살펴보았지만 보리 역시 다를 바 없으며, 야채나 과수 또한 원칙적으로는 같다.

그 까다로운 포도, 거봉도 영양주기설에 입각하여 재배하면 밑거름을 주고 키운 일반 포도보다 당분 함량이 3~5도나 올라간다.

이것을 와인용 품종에 적용하면, 당분을 첨가하지 않고도 와인의 질을 높일 수 있는 것이다.

작물의 생리적 불균형을 조정한다

식물의 몸 속에는 건강을 유지하기 위해 운영되는 생리작용이 있다. 탄소동화(C), 질소동화(N), 영양분 흡수, 호흡, 증산 등이 그것인데, 이러한 생리작용의 조화가 깨졌을 때 식물에 문제가 발생해 생리적 장애가 오고 결국에 가서는 병충해가 발생하게 된다. 몇 가지 예를 들어보자.

□ 탄소동화와 질소동화의 불균형

탄소동화와 질소동화의 불균형을 초래하는 데는 몇 가지 원인이 있다.

우선 기후가 불순하여 C(탄수화물 : 당, 전분)의 생성이 파괴되면 C/Nm이 낮아지고, 작물은 결국 힘없이 키만 삐죽하게 자라 병원균, 해충이 발생하기 좋은 조건을 만든다.

또 비가 많이 오는 기후에는 탄소동화를 방해하고 흙 속의 유기물, 잠재 질소 등 질소의 흡수를 재촉한다. 따라서 이 같은 상태는 탄수화물과 질소의 비율인 C/N의 N(아미노산, 단백)합성에는 좋은 조건이지만, C(탄수화물)는 반드시 적어지게 된다.

만약 개화 전에 C/N이 저하되면 꽃이 떨어지고, 단위 결과, 즉 개화 생리를 나쁘게 만들어 결실이 불량해진다. 또 C/N 저하가 착색 성숙기 전에 일어나면 성숙 불량을 초래하여 품질을 떨어뜨린다.

□ N, P, K의 불균형

발육 시기마다 N, P, K 3요소 사이에는 대략 일정한 비율이 있고, 그 비율이 깨지는 즉시 성장은 불량해진다. 영양생장의 초기~중기에는 N : P : K가 대략 소~중량으로 대충 균형을 이루고 있다.

만일 이것이 다(多)N 〉중(中)K 〉소(少)P가 되면, 힘없이 키만 자라는 생리장애에 빠지게 된다. 이렇게 되었을 때는 빠른 시일내에 바로잡아야 한다. 이 때는 N은 적게, K와 P는 중간정도, 혹은 P만 많이 2~3회 뿌려주되, B(붕소)를 미량 첨가한다.

또 교대기 초기에는 P가 많이 필요하다. 다N, 소P, 중K 등은 부적합하며 개화나 착색의 생리를 방해한다.

교대 중기의 경우 K(中)→Ca(多)로 균형을 이루고 있지만, N+K의 기계적인 시비는 착색 성숙을 방해한다. 특히 기후가 불순할 때일수록 큰 피해를 초래한다.

□ 증산(蒸散)의 불균형

식물은 뿌리로부터 수분을 흡수하여 잎으로 발산한다. 이러한 증산작용은 양분과 수분의 흡수에 직접적인 영향을 끼치며 특히 광합성의 강약을 좌우한다.

또한 체온이나 비열(比熱)에도 일정하게 관계한다. 만일 증산이 나쁘면 이들 작용이 둔해지고 생리 활동에도 영향을 미친다.

건조기의 과잉발산이나 우기의 과소발산 등은 작물이 시들거나 웃자라는 것과 관련이 있으므로 증산작용의 진단과 조절을 배울 필요가 있다.

□ 호흡의 불균형

호흡은 다른 모든 생물과 마찬가지로 식물에 있어서도 생활 에너지 발생의 근원이다. 그러나 호흡이 과도한 상태에 놓이게 되면 낮 동안 광합성으로 만든 탄수화물(당)이 소비되어 과실의 열매맺음이나, 야채의 당분 저장이 나빠져 품질과 수량을 떨어뜨린다.

이상에서 보았듯이 이러한 작물의 발육 생리를 파악해 각 단계마다 최적 조건에 놓이도록 기후 이상이나 잘못된 시비 관리의 부작용에 빠르게 대응하여 지나침이나 부족을 보충하는 것이 필요하다.

잘못이 있는데도 내버려 두는 것은 생산의 질을 높이는 데 전혀 도움이 되지 못하며 단계적으로 영양의 균형을 조절하고 그 과부족을 보충할 필요가 있다. 영양주기이론은 바로 이점을 역설하고 그에 따른 대책을 가르치고 있는 것이다.

□ 환경변화에 신속한 대응이 가능하다

자연상태에서는 기후나 지형, 토양이 항상 일정하지 않다.

예를 들면 보리의 경우 겨울철에 성장을 해서 봄에 결실한다고 이야기하지만 그 겨울철이라는 것도 추운 겨울이 있는가 하면 따뜻한 겨울이 있고, 봄도 빠른 봄이 있는가 하면 늦은 봄이 있다. 즉 커다란 계절의 흐름은 일정하지만 각 계절의 기온, 지형, 작물의 생장 방법 등이 모두 한결같지는 않다.

이렇듯 일정하지 않은 자연상태에서 인간은 보다 좋은 수확량과 품질을 낮은 비용으로 얻기를 원하고 있다. 그러므로 각 시기에 따른 작물의 발육 상황, 즉 생리적 활동을 확실히 파악해서 거기에 예측할 수 없는 상황이 발생하거나 이변이 일어났을 때 제대로 대처해 좋은 방향으로 이끌어 주는 것이 필요하다.

□ 밑거름 과다시비는 발육장애의 원인

그렇다면 식물 생리의 불균형은 어떤 경우에 일어나기 쉬울까. 이 점을 확실히 파악해 두어야 한다.

먼저 시비는 필요하다. 그러나 자연의 야생 식물과 너무 동떨어진 환경에서 자란 것일수록 생리적 장해가 많이 일어난다. 특히 밑거름과 유기질을 과다하게 투입할 경우 발육장애의 가장 큰 원인이 된다. 관리도 필요하지만 여기에는 일정한 법칙이 있다.

심경(深耕)이나 불시중경(不時中耕)은 작물의 발육을 부자연스럽게 한다. 또한 전정(剪定)이나 정지강화(整枝强化)의 경우 절단은 강한 생장을 재촉하지만, 거기서 나온 가지는 C/Nm값이 낮고 개화 결실을 나쁘게 한다. 이렇게 식물을 재배하는 방법을 배우고 그 방법의 강약을 올바로 진단, 과부족을 빨리 고쳐 주어 작물이 일정한 단계로 성장하는 데 이상이 없도록 힘써야 할 것이다. 그러기 위해서는 영양주기이론이 몸에 배어 있어야 한다.

□ C/Nm값을 생각지 않는 화학농법

식물의 C/N 관계를 연구한 것은 그로스와 그레빌 두 사람이었다. 이들은 이 값이 낮으냐 높으냐에 따라 식물 생장, 그리고 화아분화(花芽分化)가 달라지고, 또 이 값이 수량이나 품질과도 큰 관련이 있음을 제창했다 (1918년, 탄수화물 질소 관계설).

오오이노 우에야스(大井上康) 선생은 C/N이라는 단순한 분수식으로 C(탄수화물)와 N(질소)의 비율을 나타냈을 경우 단순한 수량적 비율이 되기 쉬우므로, 각 발육 단계의 C/N을 나타내기 위해서는 한쪽을 최적 필요량으로 놓고 다른 쪽 상대량의 많고 적음을 나타내는 C/Nm으로 해야 한다는 새로운 견해를 발표했다. 전 동경대(東京大) 교수 아사미(淺見) 박사도 이 이론을 지지했다.

예를 들면 C/N에서는 2/5과 4/10, 40/100, 10/25 등이 모두 수학적으로 같지만 생리학적으로는 같지 않다는 것이다.

조금 복잡한 예를 들었는데, 익숙해지면 C/Nm(질소의 최적 필요량)만큼 생장, 분화, 생산량의 좋고 나쁨을 잘 나타내는 것이 없다는 것을 알 것이다.

영양주기이론에서는 C/Nm의 값이 높을수록 C가 많고, N은 일정 한도까지는 적은 쪽이 좋다고 한다. 따라서 일정 한도까지 낮아지도록 시비 관리를 하는 것이 바람직하다.

그러나 식물이 생물인 한, 그리고 생장을 멈추지 않는 한 N(질소)의 최적 필요량을 소홀히 할 수는 없다. 따라서 C/Nm으로 나타내는 방법은 이것을 표시하는 데 가장 적합한 것이라고 생각한다.

C/Nm을 높인다는 것은 체내에 N의 최적 필요량을 가지고 있으면서 동시에 C의 양이 많다는 생리(화학)적 상황을 의미하고 있다.

만일 C/Nm값이 높아지면 작물체가 이상해진다고 생각하는 사람이 있다면 그것은 잘못 생각하고 있는 것이다. 무조건 C/Nm가 높을수록 좋다고 하는 것이 아니라 Nm(질소의 최적 필요량)을 염두에 두고 작물마다, 수확체마다 그 단계를 구성하는 생리 화학적인 균형을 고려하고 있는 것이기 때문이다.

예를 들면, 성숙 단계에서의 C의 양은 거봉 포도의 경우 19~23%를 최상품으로, 18~17%는 우수품, 16% 이하는 양품으로 본다면 하나의 생산 기준이 되지 않을까 본다.

C가 30%나 40%로 무턱대고 많을 필요는 없다. 사과는 15% 이상, 귤은 13~15%면 최상품으로 볼 수 있다.

벼의 경우에도 전분이 되는 C는 14%면 충분하고 두 배나 세 배로 무턱대고 높을 필요는 없다. 보리, 옥수수, 콩, 야채도 마찬가지로 C와 N 사이에 일정한 관계가 있다.

□ 영양 전조형에 따라 품질 다르다

영양주기 재배법에서는 영양의 전조(轉調)라는 것을 매우 중요하게 생각하고 있다.

영양생장의 초·중·말기의 C/Nm값은 각각 조금씩 다르며 교대기의 초·중·말기, 그리고 생식 생장(축적생장)의 초·중·말기의 C/Nm의 값도 똑같이 정해져 있는 것이 아니다. 즉 어린 시절, 중기, 말기에 C/Nm은 각각 작물과 단계마다 다르며 각기 일정한 값을 가지고 있다고 할 수 있다.

그러나 작물과 단계에 따라 각각 달라지는 그 변화에는 하나의 법칙이 있다. 물론 조건의 차이, 즉, 기후, 토양, 종자, 품종 등에 따라 다소의 차이가 있음은 말할 것도 없지만 하나의 원칙이 있어 마음대로 수치를 조정할 수는 없다.

□ 작물을 예로 들어 보면 대략 다음과 같이 말할 수 있다. [표1]

www.jadam.kr 2003-11-19

과일을 결실하는 작물의 성향은 대략 비슷한 경향을 가지고 있다. 만일 Ⅲ(3형)의 상태에서 수확하면 카로틴이 많아 건강에 매우 유리해지고, Ⅱ(2형)의 상태에서 수확하면 섬유가 적어 부드럽지만 카로틴이 적고 영양가가 높지 않다. 그러나 대체적으로 Ⅱ, Ⅲ→Ⅲ→Ⅳ의 방향으로 성장을 진행시키면, 작물체는 평균적으로 몸체는 작은 것 같아도 건강하며 그 뒤에 나온 수확물은 착색이나 성숙이 모두 양호하다. [표2]

www.jadam.kr 2003-11-19

만일 이것이 Ⅱ→Ⅱ, Ⅲ→Ⅱ, Ⅲ으로 자랐을 때는 몸체는 약간 크고 오래도록 푸른 색이 유지되며 수확물이 큰 것 같아도 병충해에 약하고 맛과 향이 떨어진다.

그러므로 그 작물의 C/Nm의 전조형을 잘 배워 머리에 그려 두고, 거기서 벗어나지 않도록 하는 것이 우수한 성과를 올리는 중요한 조건이다.

영양주기 습득으로 기후 변화 극복

영양주기이론은 이러한 것을 생각하고 실천해 가려고 한다는 점에서 매우 이론적이라고 할 수 있다. 이것은 그다지 연구하지 않아도 되었던 화학농법 등과 비교하면 그럴지도 모른다. 그러나 생각하는 재배 기술이라는 것은 법칙, 원칙을 배우고 그것을 실천으로 연관시켜 가는 것이므로 단순하게 그 흉내를 내는 것과는 다르다.

말하자면 기본 원칙을 자신의 머리 속에 구축해 둘 필요가 있다. 그리고 이 원칙을 응용하여 조건이 변화했을 때 가감을 해 주면 기후의 변화를 극복할 수도 있으며 수량이 안정되고 품질이 좋아지며 비용이 절감된다.

운영자, 다른기사보기기사등록일시 : 2003.11.19 12:34

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