생분해성 멀치가 실제로 환경에 더 좋을까요?
워싱턴 주립대(WSU)의 박사 과정 학생이었던 헨리 신팀 박사는 생분해성 멀치가 실제로 생분해성 멀치라고 주장하는 것과 같은 것인지 조사했습니다. 그와 그의 연구팀은 멀치가 분해되면서 토양으로 무엇이 침출되는지, 어떤 멀치가 폴리에틸렌(PE) 플라스틱 멀치만큼 잡초, 해충, 질병 방제 성능이 좋은지 파악하고자 했습니다.
플라스틱 멀치
농업에서 플라스틱 멀치를 사용하는 것은 전 세계 특용작물 생산자들이 흔히 사용하는 방법입니다. 물을 절약하고 잡초, 해충, 질병 방제에 도움을 주며 결과적으로 작물의 수확량과 품질을 향상시킵니다. PE는 내구성이 강하고 토양에서 분해되지 않기 때문에 밭에 그대로 둘 수 없어 결국 폐기해야 하는 문제가 발생합니다. PE를 밭에 묻으면 토양에 오염되어 재활용할 수 없게 됩니다. 이를 폐기하려면 재배자가 매립지로 운반해야 하는데, 매립지 시설이 있는 경우 비용이 증가합니다. 매립이 불가능한 경우, 재배자들은 농장에 PE를 비축해 두는데, 이 경우 비가 오면 멀치가 하천이나 수역으로 씻겨 내려갈 수 있습니다. 헨리 신팀 박사와 그의 팀은 생분해성 플라스틱 멀치(BDM)가 실행 가능한 대안이 될 수 있는지 여부를 조사했습니다.
생분해성 대체재
PE를 BDM으로 대체하면 폐기할 필요성을 줄일 수 있습니다. 그러나 신팀 박사는 생분해성 멀치를 현장에서 사용하기 전에 농업 토양 생태계에 미칠 수 있는 잠재적 영향을 평가해야 한다고 말합니다. 예를 들어, 생분해성 멀치는 정말 분해될까요? 신팀 박사는 "BDM이란 플라스틱 멀치이지만 순수 또는 부분적으로 바이오 기반 재료로 만들어진 멀치라는 뜻입니다. 생분해성이라고 광고하는 플라스틱 멀치도 있지만 실제로 생분해되는 것으로 입증된 제품은 없으므로 연구팀은 시간이 지남에 따라 다양한 상업용 BDM 유형의 분해를 조사하고 있습니다. 또한 연구팀이 성분을 지정한 실험용 BDM도 포함했습니다."
신팀 박사는 사진 촬영을 통해 재료 특성을 평가하고 입자 크기와 표면적을 측정하여 Image J 소프트웨어를 사용하여 디지털화 및 분석함으로써 BDM의 열화를 모니터링했습니다.
멀치는 얼마나 잘 비교되나요?
신팀 박사는 또한 BDM이 PE와 비교하여 미기후를 얼마나 잘 유지하는지도 알아보고자 했습니다. 토양 온도와 수분 함량은 화학 반응 속도와 미생물 활동을 좌우하는 중요한 매개변수이며, BDM 처리 방식에 따라 달라질 수 있기 때문에 그는 10cm와 20cm 깊이에 설치된 METER 토양 수분 및 온도 센서를 사용하여 토양 수분 역학을 모니터링했습니다. 또한 멀치 바로 아래에 센서를 설치하여 표면 온도와 빛의 투과를 측정했습니다. 빛 투과율의 감소는 플라스틱 멀치가 잡초를 방제하는 데 도움이 되는 특성입니다. 또한 연구팀은 USDA 토양 품질 테스트 키트를 사용하여 토양의 품질을 평가했습니다.
신팀 박사는 지금까지 상용 BDM과 실험용 BDM 중 하나는 PE와 동일한 수율 성능을 보였다고 말합니다. 그는 "아직 최종 결과가 나오지 않았고 여러 가지 변수가 작용할 수 있습니다. 하지만 일부 BDM이 좋은 성능을 보이고 있다는 점은 분명합니다."
침출
신팀 박사와 그의 팀은 멀치가 분해되면서 토양에서 무엇이 침출되는지 파악하고 싶었습니다. 그는 BDM 미립자 분석을 위해 침출수 샘플을 수집하기 위해 55cm 깊이에 METER G3 수동 모세관 라이시미터를 설치했습니다. 그는 lysimeter 측정값이 더 높게 나왔을 때 놀랐습니다. 그러나 PE, 종이 멀치 및 무멀치 처리의 EC도 높았기 때문에 토양 표면에 축적된 염분이 침출되었기 때문일 수 있습니다. 그는 "침출수 샘플에 미립자가 있는지 아직 검사하지 않았습니다."라고 말합니다.
퇴비화 대안
연구팀이 일부 BDM이 현장에서 잘 분해되지 않는다는 사실을 발견하면 폴리에틸렌 플라스틱을 처리하는 것보다 더 실용적인 농장 내 퇴비화가 대안이 될 수 있습니다. 신팀 박사와 그의 연구팀은 퇴비화 연구를 시작하여 멀치가 분해되는 이미지를 디지털화했습니다. "우리는 멀치를 망사 봉투에 묻고 주기적으로 봉투를 꺼내서 멀치를 연구했습니다. 메쉬 백에 검은 얼룩이 있었는데, 이는 타이어 및 기타 고무 제품의 강화 충전재로 사용되는 '카본 블랙'이라는 나노 입자로 추정됩니다.
제조업체들이 멀치의 실제 성분을 공개하지 않기 때문에 신팀 박사는 얼룩이 미립자의 존재로 인한 것임을 확인하기 위해 WSU의 주사 전자 현미경으로 메쉬 백을 검사했습니다. 신팀 박사는 실험용 BDM에 카본 블랙이 사용되었음을 확인했지만, 비석유계 카본 블랙이 있기 때문에 카본 블랙이 석유 제품으로 만들어졌는지는 알 수 없다고 말했습니다. 그는 lysimeter 에서 침출수 샘플을 조사하여 이러한 입자가 토양을 통해 침출되는지 여부를 확인할 예정입니다. 또한 이러한 나노 입자가 농업 생태계에 악영향을 미치지 않는지 확인하기 위해 더 많은 테스트를 수행할 것입니다.
앞으로의 계획은 무엇인가요?
신팀 박사와 그의 동료들은 중요한 발견을 해냈지만 아직 해야 할 일이 남아 있습니다. 그와 그의 팀은 계속해서 데이터를 수집하여 실제로 약속을 이행하는 BDM이 있는지, 침출 입자가 지하수에 위협이 되는지 확인해야 합니다.
METER 토양 수분 센서와 G3 lysimeter.
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