Other Languages

토양내 파라콰트

파라콰트는 토양내에서 불확성적이며 침출되지 않습니다.토 양내 파라콰트의 독특한 작용은 전 세계 농부들이 농작물 보호를 위해 이를 자신 있게 쓸 수 있다는 것을 의미합니다. 파라콰트는 잎 접촉 활동에 의해서만 빠르고 폭넓은 효능의 잡초 방제를 해 줍니다. 이로 인해 종자발아에 미치는 영향이나 뿌리를 통해 농작물 해를 끼치는 일이 없습니다. 토양 동물과 미생물들에게 영향을 미치지 않으며 토양에 도달하는 파라콰트 잔여물이 분해되지 않거나 스며나오는 것도 불가능합니다. 이 글은 농업 생산력 증가에 환경과 파라콰트가 미치는 결과와 관련하여 토양내 파라콰트의 작용을 설명합니다. 파라콰트가 토양에 흡착되는 방법과 토양내에서 분해되는 방법의 2가지 상호 연계 과정은 토양내 파라콰트의 전반적인 작용에 기반하고 있습니다.

파라콰트 분해

파라콰트는 본질적으로 생물 분해성이 있는데 이는 수액에서 미생물로 실시한 실험 배양 연구에서 입증되었습니다1. 토양내 다양한 박테리아와 균류들(예: Corynebacterium fascians, Lipomyces starkeyi, Aspergillus niger, Penicillium frequentans, Fusarium spp. and Pseudomonas spp.) 이 손쉽게 파라콰트를 대사하는 것으로 밝혀졌습니다. UK 농업 토양 2가지에서 추출한 미생물 배양균을 이용한 실험은 방사성 동위 원소로 파라콰트를 식별하여 파라콰트가 3주가 채 되기도 전에 주로 이산화탄소로 완전히 분해된다는 것이 명백히 증명했습니다(CO2로 표현14). 기타 분해 제품들은 암모니아와 단순한 자연발생 유기산을 포함하고 있었습니다. 그러나, 실지에 매우 적게 적용되는 파라콰트는 생물학적으로 이용 가능합니다. 파라콰트 스프레이가 땅과 닿아있는 초목에 스며들면 토양 구성 성분에 매우 강하고 빠르게 흡착됩니다. 이는 매우 저농도 파라콰트만이 토양 생물들에 이용 가능하다는 것을 의미합니다2.

파라콰트 흡착

파라콰트는 양극으로 대전되며, 토양 무기질 입자와 유기 화학물이 음극으로 대전된 부위에서 처음 추출됩니다3. 파라콰트: 평평한 양극으로 대전된 합성물 시간이 흐르면 다른 힘들이 이러한 흡착을 강하게 하며 경작, 토양 관리의 변화나 심지어 기후 변화로 인한 토양 조건의 변화로 탈흡착이 발생할 수 없도록 합니다. 파라콰트 흡착의 이러한 흡착 부위들은 또한 캴륨과 암모늄 같은 양극으로 대전된 식물 양분을 추출합니다. 모든 다양한 이런 토양 무기질 입자들의 토양은 높은 표면으로 인해 가장 흡착이 잘되는 부위들을 가지고 있습니다. 그러므로 점질 토양은 대부분의 파라콰트와 특히 팽윤 점토와 내부 표면을 갖는 파라콰트를 잘 흡착할 수 있습니다. 이 평평한 파라콰트는 크기와 형태 특성으로 인해 점토 입자 안의 이러한 내부 표면 부위에 들어갈 수 있습니다. 이것은 파라콰트의 토양 흡착을 강화하고 흡착의 안정성이나 흡착 불변 조건을 제공하는데 도움이 됩니다. 양극으로 대전된 식물 양분과 같은 흡착 부위 유형의 활용은 토양내 파라콰트 흡착이나 양분 순환을 쟁점으로 하지는 않습니다. 일반적 사용에서 파라콰트는 모든 이러한 흡착 부위의 작은 부분만을 차지할 수 있습니다. 파라콰트 비율을 심하게 초과시킨 연구에서도, 파라콰트는 토양 솔루션내 칼륨의 농도에 영향을 미치지 않으며, 흡수된 파라콰트 어느 정도 대체할 수 있는 심하게 초과시킨 비료 비율에서도 역시 마찬가지 였습니다. 사실, 파라콰트는 아래 그림과 같이 토양과 접촉할 때 불활성 파라콰트의 수용력 범위를 제공하는 다른 토양 구성 성분의 양에 따라 모든 토양 유형에 강력하게 흡착됩니다4. 평균 수백 grams/hectare 실지에 적용되는 저런 전형적인 파라콰트 비율을 생각해 보면, 이것은 농업 토양의 불활성 수용력이 시간이 지나면서 파라콰트 적용 수백, 심지어는 수천년까지 같다는 것을 의미합니다.
토양 유형 토양 불활성 수용력
(mg paraquat/kg soil)*
20 cm 깊이까지 혼합된다면, 파라콰트(kg/ha)와 동등한 레벨
점토 500 – 5000 1500 - 15000
양토 150 - 1500 460 - 4600
모래 25 - 250 75 - 750
토탄 50 - 150  25 - 75
*소맥 생물학적 검정에 의해 결정된 SAC-WB(강력 흡착 수용력)로 측정 - 더 자세한 정보는 아래 참조, Roberts (2002). 파라콰트 흡착은 매우 강력하며 토양의 총량과 생물학적으로 이용 가능한 양 사이의 차이로 인해 필요한 것에 차이가 있습니다. 이 총량은 토양 샘플이 몇 시간 동안 농축 황산에 소독되었는지에 따라 결정할 수 있는데, 이것은 파라콰트를 파괴하지 않은 채 토양을 완전히 파괴하기 때문입니다. 급속 실험실 생물학적 검정은 식물, 동물과 미생물에 대한 파라콰트의 잠재 생물학적 이용도를 평가하는데 사용합니다. 이러한 생물학적 검정은 소맥 뿌리(소맥은 파라콰트에 매우 민감한 종임)를 이용하며 얼마나 많은 파라콰트 토양이 토양 불활성화 수용력을 불활성화할 수 있는지 나타냅니다. 실지 시험들은 소맥 모종을 이용한 생물학적 검정이 토양내 파라콰트의 장기 사용을 위한 안정성 레벨의 신중한 예측자라는 것을 입증합니다. 다음은 토양내 파라콰트의 장기 작용에 관한 2가지 중요한 질문이 입니다:
  • 일반적 농경법에서 이 토양 불활성 수용력이 초과될 수 있습니까?
  • 토양에서 파라콰트의 이 적은 양이 미생물에 의해 분해되기 전에 해로운 생물학적 영향을 미칠 수 있습니까?

토양내 파라콰트의 장기 작용

이러한 문제들에 답하고자 실지 시험들이 잠재적 생물학적 영향에 관한 파라콰트 흡착과 분해의 영향을 연구하기 위해 전세계의 다양한 토양 유형에서 수행되고 있습니다. 이러한 시험들은 연속된 많은 계절에 걸쳐 반복 적용된 후 또는 단일 사용량을 기준으로 수백 년의 적용양과 같이 극도로 높은 비율을 적용한 후 장기적 관찰 결과를 포함하고 있습니다. 한 UK 실험은 144 kg active ingredient/ha까지 파라콰트를 처음 한 번 적용 후, 20년 동안 토양 파라콰트 레벨을 관찰했습니다. 가장 높은 비율은 현지 농사법에서 허용하는 최대율을 100배 초과했으며 이는 이 특별한 토양이 불활성화될 수 있는 파라콰트 양의 400%이었습니다. 그러므로, 많은 파라콰트 양이 생물학적으로 이용 가능한 것으로 보입니다. 시리얼 농작물은 처리 후 매년마다 이러한 대지에서 자랐습니다. 예상대로 수확물들은 초기에 많한 영향을 받았으나, 시간이 지남에 따른 분해와 흡착의 강도로 인해 17년 후에는 처리하지 않은 대지보다 더 낮은 10% 이하로 감소했습니다. 토양 플래토에서 매년 분해되는 파라콰트의 레벨은 적용과 같습니다(Roberts 외, 2002).미국 노스캐롤라이나에서 실시된 다른 장기 실험에서는 12년 동안 연속하여 높은 권장 비율(1 kg paraquat/ha)을 사용했습니다). 처음으로 토양 로즈에서 측정한 파라콰트 잔여물은 플래토에 도달했으며 소실되지 않았다면 더 늦게 도달했을 것입니다(맞은 편 차트 보기). 파라콰트의 토양 작용을 관찰한 다른 장기 실험들은 호주, 말레이시아, 네덜란드의 대조적인 토양 유형에서의 실험했습니다3.  

파라콰트 토양 특성의 의미와 작용

농사에서 목표 잡초는 파라콰트가 토양에 도달하기 전에 사용된 사용량의 대부분을 가로챕니다. 이들이 가로채는 이 파라콰트는 잎 표면의 햇빛과 미생물에 의해 분해될 수 있고, 식물내에서 화학 분해되고 흡착될 수 있으며 죽은 잡초들이 토양과 섞일 때에만 남아있는 파라콰트들이 토양에 도달할 수 있습니다. 26년 동안 파라콰트를 매년 사용한 대한민국의 과수원들은 토양 불활성 수용력 3% 미만의 평균 토양 농도를 가지고 있었습니다4. 위에서 언급한 이 20년 UK 실험은 토양 동물과 미생물에 대한 효과 관찰을 포함하고 있었습니다3. 이 연구와 다른 연구들은 추천 비율을 100배 초과했고, 심지어는 이를 흡착하고 불활성화하는 토양 수용력도 초과하여 파라콰트를 적용했는데, 이 연구들은 그러한 지나친 비율에서조차 대부분 장기 생물학적 영향이 없다는 것을 보여주었습니다. 추천된 비율을 사용하면, 파라콰트는 지렁이, 딱정벌레와 다른 토양 동물이나 녹조, 균류, 방선균과 다른 박테리아와 같은 미생물에 어떠한 영향도 미치지 않습니다.

결론

파라과트 장기 작용에 대한 질문의 답변들은 파라콰트가 억제할 잡초에 권장되고 승인된 대로 사용한다면 토양에서 그 양은 불활성 수용력보다 현저히 낮은 수준이라는 것을 보여줍니다. 충분한 양이 지속적으로 방출되고 분해되어 지속적으로 축적되지 않으며 작고 빠르게 분해되는 양에서는 해로운 생물학적 영향을 미치지는 않습니다. 따라서 토양내 파라콰트가 뿌리에서 흡수되는 일은 없으며, 접촉 제초제로서만 작용합니다. 스프레이를 뿌린 잡초들은 뿌리들은 온전히 남긴 채 빠르게 사그라들며 씨앗 발아에는 영향을 미치지 않습니다. 이것은 첫째, 농작물이 모습을 들어낼 때까지 파라콰트를 안전하게 분사할 수 있으며, 직접적이거나 막아 놓는다면 농작물 열들 사이에도 분사할 수 있다는 것 그리고 둘째, 이 잡초 뿌리와 경쟁력 없는 새로운 모종들은 토양 침식을 막고 토양 형태를 온전하게 유지하는데 도움을 줄 수 있다는 것을 의미합니다. 토양내 파라콰트의 이러한 작용은 이들의 광범위한 발달과 다양한 사용 범위를 촉진시킵니다. 특히 파라콰트는 보전 농업, 특히 무경간 농법에서 실행 가능한 사용법의 발달을 개척하는데 도움을 주는 중요한 역할을 합니다5,6. 농가에서 얻을 수 있는 파라콰트의 실제 혜택은 여기에서 설명하고 있습니다. 토양내 파라콰트의 흡착과 장기 작용을 논하는 전문가가 검토한 과학 간행물은 여기에서 이용 가능합니다.

참고 문헌

  1. Ricketts D (1999). The microbial degradation of paraquat in soil. Pest Management Science, 55, 596-598
  2. Summers. L. A. (1980). Fate of bipyridinium herbicides. In, The Biprydinium Herbicides: EDS Academic Press: San Diego. CA.
  3. Roberts, T R, Dyson, J S and Lane, M C G (2002). Deactivation of the biological activity of paraquat in the soil environment: a review of long-term environmental fate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, (13), 3623-3631
  4. Bromilow, R H (2003). Paraquat and sustainable agriculture

    Description

    Management and conservation of the natural resource base and the use of technological and organizational change in a manner that ensures continued agricultural production from the land for present and future generations. Such practices conserve land, water, and plant and animal genetic resources. They are environmentally non-degrading, technically appropriate, economically viable, and socially acceptable. Sustainability rests on the principle that we must meet the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs. Therefore, stewardship of both natural and human resources is of prime importance.

    Authoritative On-line References and Resources

    www.nal.usda.gov Information from the USDA's Alternative Agricultural Systems Information Center.
    . Pest Management Science, 60, 340–349
  5. Slade, P (1966). The fate of paraquat applied to plants. Weed Research, 6, (2), 158-167
  6. Hood, A E M, Jameson H R and Cotterell R (1963). Destruction of pastures by paraquat as a substitute for ploughing. Nature, 197, 4869, 381
  7. Huggins D R & Reganold J P (2008). No-Till

    Description

    Also known as conservation tillage or zero tillage is a way of growing crops from year to year without disturbing the soil through tillage ie cultivating the soil usually with tractor-drawn implements.

    Authoritative On-line References and Resources

    No-till.com:  A portal for on-line information about no-till farming.
    : the Quiet Revolution. Scientific American, July 2008, pp 70–77

주의 사항

사용된 대표적 파라콰트 제품의 브랜드명은 Gramoxone입니다.