장마가 걷힌 뒤 토마토 아래 잎부터 누렇게 뜹니다. 물도 거름도 줄이지 않았는데 열매는 굵어지다 멈춥니다. 베란다 화분이라면 겉흙에 허연 가루가 얹혀 있기도 합니다. 철분이 뿌리까지 닿지 못하거나 흙에 소금기가 쌓였을 때 나오는 모습입니다.
이 두 가지는 텃밭만의 문제가 아닙니다. 농사지을 땅은 줄고 소금기 피해를 입은 면적은 늘어서, 화학비료를 대신할 미생물 비료를 찾는 연구가 이어지고 있습니다. 그중 물속에 사는 세균 한 종을 토마토와 벼에 써 본 결과가 최근 나왔습니다.
자기장 방향으로 헤엄치는 세균
이 세균은 마그네토스피릴룸 그리피스발덴세(Magnetospirillum gryphiswaldense), 연구에서는 MSR-1이라 부릅니다. 연못 바닥이나 갯벌처럼 산소가 옅은 층에 삽니다. 몸 안에 자철석 알갱이를 나란히 만들어 두고, 그 알갱이 덕분에 지구 자기장 방향을 따라 움직입니다. 산소 농도가 알맞은 깊이를 빨리 찾으려고 갖춘 성질입니다.
연구진은 산소를 줄인 배양액에서 이 세균을 키운 뒤 토마토와 벼에 붙였습니다. 전자현미경으로 보니 뿌리와 잎 표면에 자리를 잡았고, 조직을 뚫거나 상하게 하지는 않았습니다.
뿌리가 내보내는 물질이 세균을 끌어옵니다
뿌리는 광합성으로 만든 양분 가운데 일부를 흙으로 내보냅니다. 이번 연구에서 토마토와 벼의 뿌리 분비물을 성분을 분석했더니 퀸산, 트립토판, 케르세틴, 글루코시놀레이트, 스트리고락톤이 나왔습니다. 스트리고락톤은 뿌리와 공생하는 곰팡이를 흙에서 불러오는 물질로 이미 알려져 있습니다. 세균은 이런 물질이 짙은 쪽으로 헤엄쳐 와 뿌리에 붙었습니다.
따라서 미생물이 뿌리에 붙느냐 마느냐는 흙에 무엇을 넣었는지만으로 정해지지 않습니다. 뿌리가 제 기능을 하고 있어야 부를 물질도 나옵니다.
묽게 줄 때와 진하게 줄 때가 달랐습니다
배양액을 액체 비료로 만들어 한 포기에 25밀리리터씩, 농도를 20퍼센트부터 100퍼센트까지 나눠 주었습니다.
- 흙 상태가 정상일 때는 20퍼센트가 가장 나았습니다. 토마토 줄기가 73.5센티미터까지 자랐고 잎의 엽록소가 늘었으며, 한 포기에서 열매를 1킬로그램가량 거두었습니다. 벼도 20퍼센트에서 줄기와 뿌리가 가장 길었습니다.
- 철분이 모자라거나 소금기가 있는 흙에서는 60퍼센트가 나았습니다. 스트레스를 받은 토마토가 한 포기에 열매를 760~800그램 맺었고, 활성산소를 처리하는 효소인 SOD(초과산화물 제거효소)와 카탈라아제 수치가 함께 올라갔습니다. 벼에서는 당과 단백질, 아미노산, 페놀 성분이 늘었습니다.
진하게 줄수록 좋아지지는 않았습니다. 가장 짙은 100퍼센트는 어느 조건에서도 가장 나은 농도는 아니었습니다. 미생물도 뿌리 둘레에서 자리와 양분을 쓰기 때문에, 식물이 여유로울 때는 적게, 버거울 때는 조금 더 넣는 편이 맞았던 것으로 보입니다. 다만 화분 실험 한 편의 결과라서 밭 단위로도 같을지는 아직 단정하기 이릅니다.
텃밭에서 오늘 해볼 것
이 액체 비료는 연구실 배양 단계라 종묘상에서 사서 쓸 수는 없습니다. 다만 실험이 다룬 두 가지 조건은 텃밭에서 자주 만납니다.
- 겉흙의 흰 가루는 소금기가 쌓인 표시입니다. 화분 밑으로 물이 흘러나올 만큼 넉넉히 부어 씻어내 보세요. 받침에 고인 물은 바로 버리세요.
- 새로 난 잎만 잎맥 사이가 노랗고 아래 묵은 잎은 초록이면 철분이 모자란 쪽입니다. 흙이 알칼리 쪽으로 치우치면 철분이 있어도 뿌리가 쓰지 못합니다. 커피 찌꺼기를 그대로 붓기보다 완숙 퇴비를 얇게 덮어 주세요.
- 시판 미생물 제제를 쓸 때는 표시된 농도보다 묽게 시작해 보세요. 이번 연구에서도 건강한 흙에서는 옅은 쪽이 나았습니다.
오늘은 토마토 화분 하나만 골라 아래 잎과 새 잎의 색을 나란히 견줘 보세요. 어느 잎이 먼저 누레졌는지가 철분 문제인지 소금기 문제인지를 갈라 줍니다.
