[이미디어= 황원희 기자] 웨스트버지니아 대학의 한 연구원은 매립된 애팔래치아 광산에서 연료를 생산하는 것은 물론 이산화탄소를 포집할 수 있는 가능성을 가진 바이오 에너지 작물인 억새풀의 왕성한 성장 촉진에 기대를 걸고 있다.

하지만 이 식물에 대한 연구는 아직 부족한 편이다. 데이비스 농업 및 천연자원 디자인 대학(Davis College of Agriculture, Natural Resources and Design)의 식물 및 토양 과학자인 제니퍼 케인(Jennifer Kane)과 동료 연구원들은 박테리아 및 곰팡이와 같은 미생물이 어떻게 억새 뿌리와 상호 작용하여 식물의 생산성과 지속 가능성을 높이는지 연구하고 있다.

국립 식품 농업 연구소로부터 21만 9천 달러의 보조금으로 자금을 지원받는 연구진은 뿌리를 측정하고, 뿌리의 화학적 성질과 활동을 연구하며, 그 자료를 지상 조건과 연계시키고 있다. 

그에 따르면 뿌리 가까운 곳에서 일어나는 현상을 전체 시스템에서 일어나고 있는 것과 연결시키려고 노력하고 있는데 이를테면 얼마나 많은 뿌리가 있고 물리적 구조가 무엇인지, 심지어 그것들의 조직적 화학적 특성이 무엇인지 규명할 수 있는 토양 마이크로바이옴에 더욱 접근할 수 있을 것으로 보인다. 

억새풀이 광합성을 하게 되면, 대기로부터 탄소를 가져와 지하에 침전시키고, 여기서 미생물은 이 탄소를 흡수하게 된다. 미생물들은 차례로, 이 식물이 접근할 수 없었던 흙 속의 질소와 인과 같은 영양분들에 다가갈 수 있도록 한다. 이러한 상호작용은 뿌리 외부에서 또는 뿌리 안에서 일어날 수 있다. 

연구진은 이 식물은 미생물을 조작하기 위해 몇 가지 흥미로운 일을 할 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 더 많은 미생물과 상호작용하기 위해 표면적이 더 넓은 뿌리를 생산할 수 있다. 또는 미생물이 영양분을 방출하도록 부추기기 위해 땅 위에서 더 많은 탄소를 배출할 수도 있다. 따라서, 식물들이 미생물의 관계에서 더 많이 벗어나기 위해 다양한 방식으로 역동적인 일이 일어나고 있다는 것이다. 

억새풀이 번성하기 위해서는 비료를 필요로 하지 않지만, 연구자들은 이러한 결과를 연구하기 위해 다양한 시도를 하고 있다. 이는 화학 비료 처리와 분뇨로 만들어진 유기농 비료 처리를 모두 포함한다. 또한 연구진은 토양-탄소 순환에 미치는 비료의 효과를 분석하기 위해 뿌리와 토양 샘플을 수집한다는 계획이다.

이를 통해 이러한 상호작용을 방해하고 식물이 토양과 미생물로부터 영양분을 공급받고자 하는 방식을 변화시킬 수 있을지 의문을 풀고자 한다.

억새풀은 애팔래치아의 기후에 잘 적응하고 거의 모든 토양 조건에서도 생존력이 강하기 때문에 연구를 위한 좋은 선택이다. 연구진은 동물 과학 농장(Animal Science Farm)뿐만 아니라 웨스트버지니아 대학 농학 농장에서도 샘플 플롯을 연구하고 있다. 두 지역은 독특한 토양 특성을 가지며 애팔래치아에서 발견되는 다양한 유형의 지형을 잘 보여주고 있다. 전자는 가파른 경사지인 반면 후자는 지표 채굴에 인접해 있으며 자체적으로 훼손되었다. 연구진은 억새풀이 자라면서 주변 토양 조건을 개선한다는 사실을 발견했다.

연구진은 영양분과 유기물이 토양으로 되돌아오는 현상이 억새풀의 토양 마이크로바이옴 사이에 상호작용이 있다고 생각하고 있다. 시간이 지나면서 이는 유리한 토양 특성을 만들어내며 장기적으로 봤을 때 적절한 사회기반 시설이 있다면 광산에서 작물을 얻을 수 있으며 우수한 토양 특성을 복원할 수 있다는 생각도 하고 있다. 따라서 이 식물은 미래 자원을 위해 이용가치가 높을 수 있다. 

억새풀은 빠른 성장속도 외에도 상대적으로 적은 온실가스로도 대량의 바이오매스를 생산하며 재배 중 방출되는데 연구자들은 이를 재생가능한 탄소 네거티브 바이오에너지 공급원으로 여기고 있다. 따라서 이 연구를 통해 토양 개선 작용 뿐 아니라 지속가능한 에너지를 공급할 수 있는 가능성에 성큼 다가갈 것으로 기대하고 있다.

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