흙이 발효된다는 것의 의미

 

ⓒ www.jadam.kr 2003-10-17 [ 조 ]

우즈카미 씨는 전답의 지표면에 균의 먹이가 되는 쌀겨나 발효비료 등을 시용하는 것으로 토양이 단립화 되거나 흐물흐물한 층으로 되어 가는 일을 “미생물이 흙과 함께 전답을 발효 시키고 있는 것이기 때문이다”라고 설명했다.

 

이것에 대해서 ‘흙이 발효된다’라고 하는 것을 ‘이해할 수 없다’든가 ‘흙은 발효되거나 하는 것이 아닐 것이다’라고 하는 의견도 있었다. 그래서 이번에는 ‘흙이 발효한다는 것이 어떤 것인가’ 하는 과제로 또 한 번 흙과 함께 발효라는 것과 미생물의 관계에 대해서 기술하고자 한다.

 

흙 속의 원소를 미생물이 먹는다

 

그런데 ‘흙이 발효한다’라고 하는 것은 구체적으로 어떤 것인지. 그 메커니즘은 매우 복잡하나 간단하게 말하면 흙 속의 원소를 미생물이 먹는다는 것이다.

 

생물이 필요로 하는 원소(미네랄)는 탄소, 수소, 산소, 질소, 인산, 유황, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 철, 염소, 아연, 규소, 동, 망간, 바나지움, 모리브덴, 세렌, 옥소, 주석, 크롬, 코발트, 붕소, 니켈, 스트론튬, 텅스텐 등으로서 합계 27개의 원소가 필수원소로 알려져 있다.

 

이들 원소는 다음 표와 같으며 모두가 토양 중에 포함되어 있다. 그러나 그 대부분은 물에는 잘 녹지 않으며 불용성의 형태로 존재하고 있다.

 

미생물이 내는 강한 유기산

 

이 용해되기 어려운 원소를 용해 시키는 방법이 ‘흙과 함께 발효’라는 것이다. 미생물은 강한 유기산을 내어서 딱딱한 토양입자를 용해시켜 체내로 흡수한다. 토양의 중요한 구성요소인 점토광물도 미생물은 규소와 알루미늄으로 분해해서 흡수할 수가 있다. 작물은 스스로의 뿌리로는 잘 흡수할 수 없는 토양 중의 원소를 미생물의 몸을 통하여 흡수하게 된다.

 

그 증거로 흙과 함께 발효시켜 흐물흐물한 층이 발달된 논의 벼에서는 규산의 효과가 나타나서 잎이 단단하고 뻣뻣하게 서서 병에 걸리지 않는 생육을 하게 된다.

 

미생물 생체의 성분

 

흙의 발효에 관여하는 미생물은 유기 영양균(종속 영양균)으로 사상균(곰팡이), 매주균(세균), 유산균, 효모균, 초산균 등이다. 이들 미생물체를 구성하고 있는 원소는 다른 동식물(인간 포함)과 같으며 수분 외에 탄수화물, 단백질, 지방 등의 유기성분과 미네랄 등의 무기양분으로 되어 있다. 그러나 발효에 관여하는 미생물은 탄수화물이나 단백질이나 지방 등을 스스로 만들 수는 없다. 식물이나 독립 영양 미생물이 만든 것을 먹고 자기의 균체를 만든다. 그러나 식물 등이 직접 이용할 수 없는 토양 중의 원소를 강한 유기산을 방출해서 녹이고 발효시켜서 이용하는 힘이 있다는 것이다.

 

잔사나 잡초+쌀겨는 완전영양,

 

흙과 함께 발효를 시작하는 최적자재는 농작물의 잔사나 잡초로 이를 건조시켜서 잘게 자르고 쌀겨 등과 함께 얕게 경운하면 잘 발효되어서 흙이 부드럽게 되며 그 후작이 매우 잘 된다. 건강하게 생육된 농작물의 생체에는 탄수화물이나 단백질, 지방이 잔뜩함유되어 있다. 또한 필수원소와 생물활성소(핵산, 호르몬)가 균형 있게 전부 갖추어져 있다. 더욱이 식물체에 흡수되어 있는 것은 원소를 비롯하여 영양소는 모두 가용성이다. 잔사나 잡초를 이용, 이것을 발효 분해 및 흡수 이용하기 때문에 미생물에 힘이 붙게 된다. 또한 모든 영양소가 동시에 흡수되므로 이 방법은 미생물에 대해서는 매우 좋은 조건이다.

 

미네랄을 체내에 흡수하여 균이 활성화

 

발효에 관여하는 미생물은 그 수가 많으며 순서 있게 옮겨 가면서 나아간다. 어느 미생물이나 양분을 흡수하여 체내에서 대사하여 배출하는 과정으로 아미노산, 지방산, 구연산, 호박산, 사과산 등의 많은 유기산류를 방출한다. 미생물의 활동이 활발하면 할수록 유기산은 대량으로 만들어진다. 이 때 유기물이 분해되어 용출된 미네랄은 유기산에 의해서 킬레이트화(錯體化)되어 그것이 식물과 미생물에 의해서 흡수 이용된다.

 

흡수된 원소는 식물과 미생물의 단백질 중에 흡착되어 무독화되어 킬레이트화된다. 금속원소, 중금속원소는 그대로는 강한 독성이 있으나 메타로치오네인(유기금속화합물)이라고 불리는 단백질은 중금속과 같은 독물을 무독화시키는 효소로서 작용하며 환경의 정화 보전에 기여한다.

 

금속을 흡착한 효소는 흡착하지 못한 효소에 비해서 수천 배의 활력을갖는다고 알려져 있다. 실제로 킬레이트화된 효모균 등은 아무것도 하지 않는데도 꿈틀꿈틀 움직이거나 깡충깡충하고 2cm나 튀어오르는 현상을 보일 정도다.

 

이와 같이 하여 칼슘이나 마그네슘, 아연, 동, 철 등의 미네랄을 먹고 킬레이트화하여 활성화된 미생물은 강한 분해효소 등을 방출하여 토양까지도 발효 분해하게 한다고 하는 것이다.토양의 미네랄까지 흡착한 미생물은 더욱 더 활성화되어 토양을 경운 해 나간다. 미생물이 방출하는 끈적끈적한 물질에 의해서 단립화 및 흐물흐물한 층으로 발달하며 영양이 가득찬 미생물이 세대교체를 반복함으로서 토양은 점점 비옥화되어 간다. 특히 효모균이 사멸하면 토양은 한꺼번에 비옥화 된다.

 

목초액이나 해수라면 곧바로 파워 업

 

또한 근년에 벼에 목초액이나 해수(또는 천일염)를 이용하는 사람이 증가하고 있다. 목초액은 유기산이므로 토양 중의 구용성 원소가 가용화해서 미생물이 이용하기 쉽게 하는 효과가 있다.

 

해수(천일염)의 경우에는 원소가 가용성 형태이므로 미생물이 곧바로 이용할 수 있으며 분해효소가 활성화된다. 그 외에 해수에는 모든 필수원소가 갖추어져 있다. 해수와 쌀겨를 논에 살포해 주면 눈에 띄게 흐물흐물한 층이 생성된다. 해수를 사용시 적정희석배수로 사용하는 것이 중요하다.

 

지렁이도 원소를 가용화시킨다

 

또한 흙과 함께 발효의 과정은 지렁이의 체내에서도 이루어진다. 지렁이가 섭취한 흙 속에 함유되어 있는 원소가 체내 소화효소(유기산)에 의해서 용출되어 킬레이트화된 상태로 배출되기 때문에 원소가 작물에 흡수 이용되기 쉽게 되며 토양의 단립화도 진행된다. 잘못된 자재를 사용하면 흙이 부패되어 버리는 일은 없을 것인지, 라는 질문이 있다. 쌀겨나 퇴비나 작물잔사나 생것을 흙 속 깊이 넣지 않을 것. 그리고 흙을 밟거나 하여 딴딴하게 하지 않도록 주의하면 부패는 일어나지 않는다. 요컨대 띄움비 만들기와 같으며 수분을 과다하게 하지 말고 산소 결핍상태로 하지 않으면 흙의 부패는 좀체 일어나지 않을 것으로 생각된다.

 

흙과 함께 발효로 토양이 비옥해지는 과정

 

- 논의 흙과 함께 발효 순서

 

① 벼 예취 후 : 석회와 쌀겨를 살포해 주면 좋다. 메주균 활동 시작

 

② 방선균이 분해 시작 : 벼를 예취한 뒤 될 수 있는 대로 빨리 볏짚 위로 쌀겨와 석회를 뿌려 주면 메주균과 방선균이 번식한다. 볏짚을 분해하여 힘을 얻은 방선균은 이번에는 흙을 먹기 시작한다. 강력한 분해효소와 끈끈한 물질로 흙을 단립화. 겨울 논은 푹신푹신한 흙으로 변해가고 봄에 물을 대면 이것이 흐물흐물한 층으로 변한다. 습답인 경우는 메주균과 같은 종류인 저온성 세균류가 활동

 

③ 흙과 함께 발효 : 흙을 분해하며 미생물이 미네랄을 섭취

 

④ 미생물이 분비하는 끈끈한 물질로 토양이 단립화 : 산소와 끈끈한 물질을 낸다.

 

⑤ 담수 쓰레질하면 : 물이 들어가면 흐물흐물한 층의 완성. 6월중에 담수를 시키면 미생물이 사멸하게 되고 이것이 분해할 때에 방출하는 물질로 토양이 한꺼번에 비옥화된다. 미네랄, 비타민, 아미노산, 지방산, 단당류, 호르몬, 핵산이 풍부한 논 토양으로 바뀌는 것이다.

 

- 밭의 흙과 함께 발효 순서

 

① 잎갈이 할 때 : 잔사와 쌀겨 활용이 중요. 계절마다 쌀겨를 지표면에 뿌린다.

 

지표면에 각종 미생물이 활동을 하고 있다.

 

② 성하기(盛夏期) : 고초균(메주균)이 흙을 분해한다.

 

③ 가을 : 고초균이 흙을 분해하면서 아래로 잠입해 들어간다. 흙 속에 미네랄은 미생물의 좋은 먹이가 된다.

 

④ 겨울 : 미생물이 사멸화되면서 한꺼번에 토양이 비옥화된다. 겨울에는 방선균도 증식되어 흙냄새가 강하게 난다.

 

표층에 쌀겨와 잎갈이 한 잎 들이 있어서 균들이 모여든다. 한 여름에는 분해력이 강한 고초균이 증식하여 잎을 분해하면 이번에는 흙 속으로 들어가서 흙을 왕창왕창 먹기 시작한다. 흙 속에는 100종의 미네랄이 있으므로 균의 힘만 강하면 힘차게 흙을 발효시켜 나간다. 초가을에는 뭉게뭉게 푸슬푸슬한 단립토로 된다. 그 뒤 시원해지게 되면 유산균, 효모균이 증식되고 영양이 풍부한 효모균이 사멸하면 토양은 한꺼번에 비옥화 한다.

 

미생물은 흙 속의 원소를 어떻게 용해시키고 흡수하는가 ?

 

① 모래와 흙의 입자 및 유기물 등이 혼재된 흙 속에 균이 다가와서 유기산을 방출한다.

 

② Fe, Mg, Na, Si, Ca, Al, Al, Al, Mg, Na, Si, Ca, Ca, Si, Si 등은 균이 방출한 유기산으로 토양입자의 금속원소가 용출된다. 규소나 알미늄, 칼슘, 철, 마그네슘 등도 용출된다.

 

③ Ca, Na 등의 원소가 유기산에 킬레이트(錯體)화 되어 미생물의 단백질 중에 포함된다.

 

④ 금속원소가 흡수되면 미생물 체내에 효소가 활성화된다. 이 효소를 가진 균은 더욱 강력하게 된다.

 

⑤ 유기산 분비로 끈적끈적한 물질이 만들어 지고 토양에 호르몬, 비타민, 지방산, 아미노산이 풍부해 진다. 활성화된 균은 계속 토양을 용해 시켜 흙과 함께 발효를 진행시키고 끈적끈적한 점착 물질을 방출하면서 토양을 단립화시킨다. 사멸시에는 아미노산이나 호르몬, 비타민 등을 방출하여 토양을 급격히 비옥화시킨다.

 

출처 : 우즈카미 히데오 씨 , <현대농업>지 2001년 10월호에서 인용