나노 영양소, 토양오염 영향 저하시키고 작물 수확량 증가시켜

[이미디어= 황원희 기자] 기후 변화 시대에 전 세계가 직면한 시급한 문제는 토양 오염이 증가하는 상황에서도 세계 인구를 충족할 만큼 건강한 음식을 어떻게 재배할 것인가에 있다. 매사추세츠 애머스트 대학교, 광동 기술 대학교, 센트럴 사우스 임업 기술 대학교가 이끄는 국제 연구팀이 네이처푸드(Nature Food)에 최근 발표한 연구에 따르면 나노미터 규모의 영양소는 중금속 오염의 최악의 영향을 완화할 뿐만 아니라 작물 수확량과 영양소 함량을 증가시킬 수 있다.

연구진은 "세계 경작지의 대부분이 카드뮴, 납, 수은과 같은 중금속과 비소, 셀레늄과 같은 준금속으로 오염되어 있다."라고 말했다. 따라서 이러한 오염이 주요 작물의 재배 능력에 심각한 스트레스를 주고 작물의 영양가에도 영향을 미친다고 지적한다.

그렇기에 식품에 유입되는 중금속을 줄이기 위한 솔루션이 필요한데 유망한 방법 중 하나가 나노 스케일의 영양소 사용, 즉 "나노 기반" 농업이라고 밝혔다.

특히 대량 비료는 큰 입자로 구성되어 있어 작물에 쉽게 흡수되지 않는 특징이 있다. 즉, 농부는 이러한 비료에 의존할 수밖에 없는데, 그러면 비료가 하천, 호수 및 바다로 유출되는 경우가 늘어난다. 그러나 나노미터 규모의 작물 영양소는 특정 작물, 재배 조건 및 적용 방법에 맞게 특별히 설계 및 혼합할 수 있으며, 대상 식물이 영양소를 가장 효율적으로 흡수해 필요한 비료 양을 줄이고 비용을 절감하는 한편 유출을 제한할 수 있도록 설계할 수 있다.

나노물질은 이미 농업 시장에서 구입 가능하며 토양과 작물 생장에 미치는 영향을 조사 연구하고 있지만, 연구진의 연구에 따르면 이는 나노물질의 효과를 한 분야로서 종합적으로 설명한 최초의 연구로, 지속 가능한 농업과 전 세계 식품 안전을 이끄는 데 도움이 되는 실질적인 통찰력을 제공한다고 밝혔다.

연구진은 중금속 및 준금속 흡수를 줄이는 데 있어 나노입자의 효과에 대한 170개의 이전 출판물에서 데이터를 수집했으며 그후 엄청난 양의 데이터에 대한 메타분석을 실시하고 , 여러 기계 학습 모델을 통해 나노물질이 작물 성장과 중금속 흡수에 미치는 영향을 정량화한 후, 마지막으로 IVIF-TOPSIS-EW 방법으로 알려진 유연 정량적 접근 방식을 테스트했다. 이 방법은 다양한 현실적인 농업 시나리오에 따라 그에 따른 유형의 나노물질을 선택하는 방법을 보여줄 수 있다는 특징이 있다.

결과에 따르면 나노물질은 오염된 토양의 해로운 영향을 완화하는 데 기존 비료보다 효과적 (38.3%까지)이며, 작물 수확량을 22.8%, 해당 작물의 영양가를 30%까지 개선시킬 수 있으며, 금속 오염으로 인한 식물 스트레스(21.6%까지)를 해소할 수 있다. 나노물질은 또한 토양 효소와 유기 탄소를 증가시키는 데 도움이 되며, 둘 다 토양 비옥도를 높이는 데 도움이 된다.

물론 나노 소재가 모든 작물에 적용될 만큼 만병통치약은 아니지만 선택적으로 특정상황에 맞게끔 방침을 선택하는 데 도움이 될 수 있다고 말한다.