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학교시험을 앞두고 교과서에 나오는 광합성의 원리와 광물의 원소기호를 무조건  외웠다. 선생님의 설명은 외계어처럼 들렸고, 살아가는데 그것이 왜 필요한 것인지  이해가 안 된 것이다.

농사를 하면서 작물의 상태를 살피고 관리하는데 그것들이 매우 중요하다는 사실을 알았다. 광합성에 필요한 이산화탄소와 물, 작물의 필수양분으로는 N(질소)P(인산)K(칼륨)을 비롯한 Fe,Ca,Mg,Cu,S,B... 등의 원소와 작물의 관계를 이해할 수 있었다.

식물은 스스로 자란다

식물은 광합성으로 생육에 필요한 양분을 스스로 만들어 내고, 나머지는 흙속의 광물과 동식물의 유기물에서 얻는다. 그리고 유기물을 분해하는 미생물과 광합성으로 만들어진 양분을 나누고 공생하면서 도움을 받는다.

식물의 몸체를 구성하고 있는 물을 제외한 나머지 원소의 95%는 탄소, 수소, 산소(C,H,O)로 구성되어 있다. 나머지 5%는 질소, 인산, 칼륨(N,P,K)을 비롯한 미량의 원소로 되어 있다. 식물이 살아가는데 필수적으로 있어야 할 양분의 95%는 대기에 있는 원소로부터 얻고, 나머지 5%는 흙속에서 분해된 유기물과 광물에서 얻는다.
   
자생력 없는 작물은 외부의 간섭이 있어야 한다
 자생력 없는 작물은 외부의 간섭이 있어야 한다
ⓒ 오창균

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식물은 외부의 간섭이 없어도 스스로 양분을 만들고 변화하는 환경에 적응하면서 살아왔다. 그러나 인간이 재배하는 작물은 환경에 적응한 자연의 식물과는 다르다. 대부분 외부의 간섭이 없으면 제대로 살아갈 수 없는 자생력이 약한 조건을 가지고 있다.

농사는 작물이 자생력을 가질 수 있는 조건을 만들어주는 행위라고 할 수 있다. 농부가 할 일은 좋은 흙을 만들고 필요한 물과 양분을 필요한 때에 적절하게 공급하는 것이다. 작물생육에 필요한 5%의 조건을 충족하더라도 광합성을 비롯한 95%의 조건에 미달하면 수확의 결과는 좋지 못하다.

반대로, 광합성은 충분하더라도 흙속의 조건 5%에 미달하면 그것에 비례하여 수확의 결과가 나온다. 가장 중요한 사실은 하늘(기후)이 만들어주는 조건이다.

광합성의 이해

식물은 잎(엽록소)에서 햇빛을 흡수하고 물과 이산화탄소를 합성하여 탄수화물의 포도당과 산소를 만드는 광합성을 한다. 산소는 대기중으로 배출하고 포도당은 체관을 통해서 여러조직으로 이동되어 에너지로 사용되고 필요한 양분으로 전환된다. 예를들면 감자, 고구마는 녹말이 되고 참깨, 들깨는 지방을 만들며 콩은 단백질 형태로 저장을 한다.
 
작물은 자연에 적응한 잡초를 이기지 못한다
 작물은 자연에 적응한 잡초를 이기지 못한다
ⓒ 오창균

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광합성의 효율을 높이기 위해서 뿌리는 물과 함께 다량원소 N,P,K 양분을 흡수한다. 가장 많이 필요로 하는 질소는 포도당과 결합하여 단백질을 만들고 잎과 줄기의 생육에 필요한 양분이 된다.

질소 외에 다른 원소들도 여러가지 기관의 양분으로 작용을 하며, 부족할 경우는 생육장애가 발생할 수 있다. 광합성이 잘 되려면 맑은 날씨의 햇빛이 있고, 흙속에 양분이 충분하더라도 물이 부족하면 좋은 조건은 충족되지 못한다.

농사에서 물은 양날의 칼처럼 부족하거나 넘치면 작물생육에 문제가 될 수 있으므로 물관리는 매우 중요하다. 아무리 좋은 날씨와 양분이 충분하더라도 물이 부족하면 필요한 만큼 흡수하지 못하는 그림의 떡이다. 흙속에 물이 많으면 산소가 부족하여 생육장애와 과습으로 유익한 미생물의 활동은 위축되고 병을 일으키는 미생물이 우위를 점하여 작물은 병원균에 감염될 수 있다.

식물과 미생물의 근권

광합성으로 만들어진 양분의 일부는 뿌리(털)를 통해서 배출(삼출액)되고 공생관계의 미생물에게 제공된다. 뿌리를 현미경으로 들여다보면 실타래처럼 촘촘하게 얽혀있는 미생물집단이 보인다. 뿌리 주변에 많이 모여있는 미생물의 영역을 '근권'이라고 하며, 근권에서 식물의 모든 생육활동이 이뤄진다.
  
뿌리주변의 근권을 중심으로 미생물과 공생하면서 성장한다
▲ 월동중인 마늘 뿌리주변의 근권을 중심으로 미생물과 공생하면서 성장한다
ⓒ 오창균

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근권의 범위는 뿌리털에서 1cm 이내의 작은 면적이지만, 1g의 흙에는 수억~수십억마리의 미생물이 있다. 길고 넓게 뻗어나간 뿌리에서 물과 양분을 흡수하는 뿌리털은 셀 수 없을 만큼 많다. 수많은 근권에서 살아가는 미생물의 숫자를 생각해보면, 식물이 뿌리를 내리고 있는 흙은 또 하나의 우주라고 할 수 있다.

농사는 하늘과 땅의 협력으로 이뤄지는 것이고, 농부가 할 수 있는 일은 흙을 돌보는 것이다. 눈에 보이지 않지만 뿌리를 둘러싸고 있는 근권에서 이뤄지는 미생물의 활동을 상상하고 예측하면 좋은 조건을 만들수 있는 농사를 할 수 있다.

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