자닮농법에 대한 균근·토양미생물 생태학적 분석
균근/토양미생물 생태학 관점에서 본 자닮농법: 야생버섯의 신비(212)
자닮농법(JADAM)은 표면적으로는 “초저비용·무비료·무농약” 농법으로 알려져 있지만, 균근(mycorrhiza)·토양미생물 생태학 관점에서 보면 하나의 “토양 생명계 복원 전략”으로 이해할 수 있다.
1. 자닮농법 핵심에 대한 생태학적 재정의
자닮농법은 토양 미생물 연결망(Networks)의 자율성 회복을 꾀하는 농법이다. 한마디로 자닮은 미생물을 “투입하는 대상”이 아니라 “스스로 증식, 경쟁, 공생하도록 ‘환경을 열어주는 농법’”이다. 이 점에서 자닮은 미생물 접종 농법이나 상업적으로 생산한 균근제 투입 농법과 근본적으로 다르다고 할 수 있다.
2. 균근균(mycorrhiza) 관점에서 본 자닮농법
① 자닮은 “균근균을 키우는 농법”이지 “균근균을 넣는 농법”이 아니다. 상업적 균근균 농법의 대부분은 특정 AMF(아르부스큘러 균근균)를 접종한다. AMF는 Arbuscular Mycorrhizal Fungi의 약자로 수지상(樹枝狀) 균근균을 말한다.
하지만 자닮농법은 토양 속의 토착 균근균(native mycorrhiza)의 회복을 목표로 한다. 상업적으로 생산한 외부 균근근 투입은 비용도 만만치 않을 뿐만 아니라 거의 의미 없다고 본다.
여기에는 생태학적 이유가 있다. 균근균은 토양의 식물, 세균, 토양구조와 공진화한 존재이기 때문이다. 외부에서 생산하여 투입한 균주는 토착 네트워크와 경쟁에서 밀리거나, 단기 생존 뒤 사라질 것이다. 자닮은 균근균이 “다시 돌아올 조건”을 만드는 데 집중한다.
② 균근균을 억제하는 요소들을 제거하는 전략
균근균 생태학에서 가장 중요한 사실은 균근균은 “편한 토양”을 싫어한다는 점이다. 다시 말하면 균근균은 화학비료 투입으로 식물에게 모든 영양분이 쉽게 공급되는 풍족한 토양에서는 공생할 필요성이 줄어든다는 것이다. 그런데 자닮의 농법이 피하는 것들은 모두 균근균 억제 요소들이다.
자닮에서 지양(止揚)하는 것, 즉 더 높은 단계로 오르기 위해서 피하는 것들은 토착 균근균 생태에 영향을 미치기 때문이다. 우선 피하는 것은 화학비료(특히 인산)다. 화학비료는 식물이 균근균의 필요성을 잃어버리게 하고 그 결과로 공생관계를 해체하기 때문이다. 둘째로 피하는 것은 고농도 질소다. 질소는 세균을 폭증하게 하고 따라서 균류가 밀려나기 때문이다. 셋째로 피하는 것은 깊은 밭갈이(耕耘)이다. 토양 안의 균사 연결망(Networks)을 절단하기 때문이다. 넷째로 피하는 것은 토양 소독이다. 토양 안의 균근균 집단을 붕괴하기 때문이다. 결국 자닮농법은 균근 공생을 파괴하는 모든 인간 개입을 최소화하는 농법이다.
③ 자닮의 무비료 원칙, 즉 균근균 신호 복원
균근균 형성은 식물의 “결핍 신호”에서 시작한다.
* 식물은 인(P), 미량원소가 부족할 때 결핍 신호를 보낸다. 또는
* 뿌리에서 핵심 식물 호르몬 스트리골락톤(strigolactone)을 분비한다. 이 호르몬은 균근균 같은 토양 속 미생물을 뿌리로 끌어들여 영양분 흡수를 돕는 신호물질 역할을 하여 공생을 유도하는 것이다. 이러한 신호를 감지한 균근균이 접근하게 된다.
자닮의 무비료 토양에서는 이 신호 체계가 다시 살아나 복원됨으로써 뿌리–균근균 공생 루프(Loop)가 작동하게 된다. 다시 말하면 자닮 농법은 식물과 균근균 사이의 신호체계를 복구하는 농법이다.
3. 토양미생물 생태학 관점에서 본 자닮 농법
① 자닮 미생물(JMS)의 본질은 “균류 우세 토양”을 유도한다.
자닮 미생물은 흔히 삶은 감자, 낙엽, 토착 토양 등으로 배양한다.
하지만 핵심은 재료가 아니라 결과 구조다.
그래서 자닮 토양은 세균 우세(bacterial-dominated)가 아니라
균류 우세(fungal-dominated)다. 이 구조는 이미 존재하는 산림 토양이나 자연 초지 및 다년생 생태계의 전형적 특성을 보여준다. 이 구조 없이 균근균은 장기 유지가 불가능하다.
② 자닮 미생물은 “균근 보조군(helper community)”을 키운다
최근 균근 생태학에서 중요한 개념은 균근 조력균 Mycorrhiza Helper Bacteria (MHB)에 대한 것이다. 다시 말하면 이 균근 조력균 또는 균근 보조 미생물군(MHB)이란 식물 뿌리에 공생하는 균근균의 형성과 성장을 촉진하고 식물과 균류 사이의 상호작용을 활성화하여 식물의 영양흡수를 돕고 스트레스 저항력을 키워 식물의 건강을 증진해 주는 유익한 토양 미생물이다. 이들 균근 보조 미생물군은 균근균 포자 발아를 촉진하고, 균사 성장을 유도하며, 균근균의 식물 뿌리 침투를 보조해 주는 것이다.
자닮 미생물은 바실리우스(Bacillus), 슈도모나스(Pseudomonas) 방사균류(Actinomycetes)와 같은 균근 보조 미생물군을 함께 키운다. 다시 말하면 자닮은 균근 단독이 아니라 균근균 플러스 보조 미생물 컨소시엄을 복원하는 것이다.
이들 균근 보조 미생물군(MHB)에 대한 위키백과 설명에 따르면 바실리우스(Bacillius)는 막대 모양의 유기체로 질병을 일으키는 병원성을 가질 수 있으나 균근균이 존재할 경우 일부 종은 유익하며 MHB로 간주한다. 바실리우스는 흔한 균이고 외생균근 및 수지상균근과 관계를 형성할 수 있다. 균근의 정착과 성장을 돕고 질소 고정을 돕는다.
슈도모나스(Pseudomonas) 역시 버섯처럼 토양 위에 자실체를 형성하는 외생균근과 토양 속에서만 사는 내생균근 모두의 근권(rhizosphere), 즉 토양 또는 기질의 좁은 영역에서 균근 조력균(MHB)으로 강하게 연관되어 있다. 균근균이 식물과 공생 관계를 형성하는 데 도움을 준다. 뿌리 정착과 식물 성장을 촉진하며 식물의 병원성 방어를 돕는다.
방선균류(放線菌類) 또는 방사균류(放射菌類 Actinomycetes)는 그람 양성 세균으로 토양에서 자연적으로 발견된다. 이 균류 가운데 스트렙토마이세스(Streptomyces)가 가장 큰 세균 속으로 균근 보조 미생물군(MHB)과 관련이 있는 경우가 많다. 스트렙토마이세스는 MHB에 대한 생물학적 연구에서 모델 생물로 사용해 왔다. 뿌리 군집 형성, 식물 생체량 증가, 균근 군집 형성 및 진균 생장 촉진에 관여한다고 한다.
③ 자닮 액비의 생태학적 역할
자닮 액비(JLF, JWA 등)는 영양 공급보다 미생물 신호 자극에 가깝다. 소량의 유기산, 식물 2차 대사물, 미생물 대사산물을 통하여 균근균, 방선균, 토양균류의 활동을 촉진한다. 그리하여 병원성 미생물은 경쟁에서 밀려나게 만든다. 이것은 항생이 아니라 “생태적 배제(ecological exclusion)”라고 할 수 있다.
4. 자닮 농법의 “토양 먹이그물(Soil Food Web)” 복원
토양 먹이그물(Soil Food Web)이란 토양 속에 사는 모든 생물들이 먹고 먹히며, 서로 협력하고 경쟁하는 생명 네트워크를 말한다. 즉, 흙은 단순한 모래나 점토가 아니라 수많은 생물이 살아가는 하나의 거대한 생태계다.
토양 먹이그물을 이루는 주요 생물들은 다음과 같다.
* 식물 뿌리: 광합성으로 만든 당분을 뿌리에서 분비하여 미생물을 먹여 살린다.
* 세균(Bacteria): 유기물을 가장 먼저 분해하고 질소순환을 담당한다.
* 균류(Fungi): 낙엽과 나무 같은 단단한 유기물을 분해하며, 균근균은 식물 뿌리와 공생하여 물(水分)과 인의 흡수를 돕는다.
* 원생동물(Protozoa): 세균을 먹으면서 식물이 이용할 수 있는 질소를 방출한다.
* 선충(Nematodes): 세균, 균류 또는 다른 선충을 먹으며 토양 생물의 균형을 유지한다.
* 절지동물(응애, 톡토기 등): 유기물을 잘게 부수고 미생물의 활동을 촉진한다.
* 지렁이(Earthworms): 흙을 뒤섞고 공기를 통하게 하며 배설물로 비옥한 토양을 만든다.
토양 먹이그물(Soil Food Web)의 핵심 기능은
1. 유기물을 분해하여 양분을 공급한다.
2. 식물이 영양분과 물을 더 잘 흡수하도록 돕는다.
3. 토양 입단구조(粒團構造)를 만들어 물, 공기의 흐름을 좋게한다.
4. 병원균을 억제하여 식물을 건강하게 한다.
5. 탄소를 토양에 저장하여 기후변화 완화에도 기여한다.
특히 균근균(AMF)은 토양 먹이그물의 핵심 구성원이다. 균근균은 식물 뿌리와 공생하여 인(phosphorus)과 물의 흡수를 돕고, 식물은 광합성으로 만든 당(sugar 또는 탄소)을 균근균에 공급한다. 또한 균사망(mycelial network)은 여러 식물을 연결하여 양분과 신호를 전달하는 중요한 역할을 수행한다.
결국 건강한 토양이란 비료가 많은 흙이 아니라, 다양한 토양 생물이 서로 균형 있게 살아가는 토양 먹이그물이 잘 유지되는 흙이라고 할 수 있다. 최근에는 재생농업(regenerative agriculture)과 무경운 농법에서도 토양 먹이그물을 토양 건강의 핵심 개념으로 매우 중요하게 다루고 있다.
그런데 자닮은 전형적인 토양 먹이그물(Soil Food Web) 복원형 농법이다. 구조적으로 보면:
식물
↓ 식물은 광합성으로 만든 탄소(sugar)의 상당 부분을 분비하여 균근균에게 공급하기도 하고 여타 토양 미생물의 먹이가 되게 한다.
균근균
↓ 균근균은 식물의 뿌리와 공생하여 식물에게 수분(물)과 인(P), 아연(Zn), 구리(Cu) 등 영양소를 공급하여 가뭄에 대한 저항성을 증가하게 하고 또 흙 속에 모래 진흙같은 작은 입자들을 끈적한 물질로 뭉쳐 토양 “떼알(粒團)” 구조의 덩어리를 형성해 주어 토양 속의 공기와 물이 잘 통할 수 있는 미세한 틈을 만들어 준다.
부패균·방선균
↓ 이들은 죽은 낙엽, 나무, 뿌리 등을 분해한다. 부패균은 섬유소(Cellulose), 목질소(Lignin) 같은 단단한 유기물을 분해한다.
방선균은 분해 후기 단계에서 복잡한 유기물을 계속 분해하며 특유의 흙냄새를 만들어낸다. 또한 일부 병원균을 억제하는 항생물질을 생산하기도 한다.
원생동물·선충
↓ 이들은 미생물을 먹는다. 예를 들어 세균이 질소를 몸속에 저장하고 있다가 원생동물이 세균을 먹으면, 남는 질소가 암모늄형태로 토양에 방출된다. 이것을 영양분 광물화(mineralization)라고 하며, 식물이 바로 이용할 수 있는 양분이 되는 것이다.
미량원소 재순환
분해와 포식을 거치면서 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 망간(Mn), 아연(Zn) 등이 다시 식물이 흡수 가능한 형태로 바뀐다.
그런데 여기서 주의할 것은 실제 토양 먹이그물(Soil Food Web)은 균근균 → 부패균 → 방선균처럼 일렬로 연결되는 구조가 아니라, 모든 생물이 동시에 서로 연결된 그물(network)이다. 따라서 자닮농법도 특정 일렬 순서를 만드는 것이 아니라 토양 생물들이 서로 얽혀서 자연스럽게 살아갈 수 있는 환경을 회복하는 데 그 초점을 두고 있다.
그러면 자닮농법에서 이 토양 먹이그물을 어떻게 살리는가?
자닮농법은 토양 속 미생물을 적으로 보지 않고 동반자로 본다. 그 대표적인 방법은 다음과 같다.
* 낙엽과 부엽토의 토착미생물 활용
* 화학비료 사용을 최소화하여 미생물 의존성 회복
* 살균제와 강한 농약 사용을 줄여 먹이그물 유지
* 유기물을 지속적으로 공급하여 미생물의 먹이를 제공
* 토양을 과도하게 갈지 않아 균사망을 보존
그러나 화학농업은 이 먹이그물을 비료로 우회시키고, 살균제로 단절한다. 이와 반대로 자닮은 느리지만 스스로 자가 유지되는 먹이그물을 회복하게 하는 것이다.
결국 자닮농법과 화학농업과의 차이는 화학농업에서는 식물이 비료로부터 직접 질소와 인을 공급받기 때문에, 식물이 뿌리 삼출물을 적게 내보내는 경향이 있다. 또한 살균제는 병원균뿐 아니라 유익한 균류까지 감소시킬 수 있어 토양 생물 다양성에 영향을 줄 수 있다는 점이다. 자닮농법은 식물과 미생물이 서로 양분을 주고받는 자연의 순환을 회복하려는 접근이다.
5. 생태학적으로 본 자닮 농법의 한계
균근·미생물 관점에서 본다면 자닮의 한계도 없는 것이 아니다.
중금속이나 염류집적으로 말미암아 극단적으로 파괴된 토양, 균근균이 소멸한 지역, 또는 단작, 비닐 고투입 토양은 회복하기 까지 시간이 오래 걸릴 수 있다. 다시 말하면 자닮은 “즉효 농법”이라고 하기 보다 “토양 생태계 복원 농법”이다.
6. 한마디로 요약하면
자닮농법은 균근을 포함한 토양 미생물 네트워크가 다시 스스로 작동하도록 인간의 개입을 최소화하는 생태학적 자연 친화 농법이다.
(일러두기, 부탁의 말씀: 주제 넘게 AI의 도움을 받아 자닮농법에 대한 분석과 평가를 시도해 보았습니다. AI의 오류 가능성은 물론 부족한 이 사람의 견해에 오류가 있을 것이오니 지적해 주시고 또 수정해 주시기 바랍니다. )
참고자료 출처:
* 균근·토양미생물 생태학 관점에서 본 자닮 초저비용 농법https://chatgpt.com/c/69619356-e19c-8330-be77-8708cbabbf7d
* Wikipedia 백과사전, Mycorrhiza Helper Bacteria(MHB)
https://en.wikipedia.org/wiki/Mycorrhiza_helper_bacteria
* 토양 먹이그물(Soil Food Web)에 대하여
https://chatgpt.com/c/6a47c79c-15f4-83ea-b5c4-3f66bbe659d4