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Mar 13, 2024

토양 생산성 시스템에 따르면 대부분의 브라질 농경지는 최대 잠재력보다 낮습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14103(2023) 이 기사 인용 측정항목 세부정보 식량 생산은 토양에 크게 의존합니다. 브라질은 세계 식량에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14103(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

식량 생산은 토양에 크게 의존합니다. 브라질은 글로벌 식품 생산망에서 중요한 역할을 합니다. 브라질 전체 농업 면적의 30%만이 농작물과 가축에 사용되지만, 새로운 지역으로 농업을 확장하는 것은 환경적, 법적 불가능성으로 인해 전체 토양 생산 잠재력을 평가해야 합니다. "SoilPP"라고 하며 토양 분석(0~100cm)(보통적 정보를 표현함)과 기계 학습을 기반으로 토양의 생산 잠재력을 평가하는 새로운 접근 방식이 제시됩니다. 사탕수수와 대두의 역사적 수확량을 분석하여 작물 수확량을 향상시킬 수 있는 부분을 식별할 수 있었습니다. 브라질 카운티의 46%에서 대두 수확량이 SoilPP 추정치보다 낮았으며 적절한 관리 관행을 통해 개선될 수 있었습니다. 사탕수수의 경우 38%의 지역을 개선할 수 있습니다. 이 기술을 통해 우리는 농부, 컨설턴트, 산업계, 정책 입안자 및 세계 식량 안보 계획을 지원할 수 있는 넓은 지역의 식량 수확량 상황을 이해하고 매핑할 수 있었습니다.

식량과 연료에 대한 지속적인 수요로 인해 전 세계 농업 지역에 대한 압박이 가중되고 있습니다1. 이러한 수요에 대처하기 위한 전략은 농업에 여전히 이용 가능한 천연 자원을 최적화함으로써 식량 생산의 개선으로 이어졌습니다2,3. 브라질은 세계에서 가장 중요한 농산물 생산국이자 수출국 중 하나이며4, 국토의 30%(2억 6300만 헥타르)가 농업 활동에 사용됩니다5. 농업 관련 기업은 2020년 브라질 GDP에 약 27%를 기여했으며, 대두와 사탕수수가 주요 생산 상품이었습니다4. FAOSTAT4에 따르면 브라질은 2021년 기준 대두(1억 3,490만 톤)와 사탕수수(7억 1,570만 톤)의 세계 최대 생산국이었습니다. 따라서 전 세계 농업 생산에서 브라질의 중요성과 경쟁력은 놀랍습니다. 여전히 농업 확장의 여지가 있지만 일부 저자는 이것이 미래의 식량 수요를 충족시키기 위한 실행 가능한 옵션으로 간주되지 않는다고 제안했습니다6. 작물이 이미 재배되고 있는 곳에서 수확량을 향상시키기 위해 새로운 지속 가능한 전략을 개발해야 하며, 이를 통해 천연 자원7,8, 특히 지속적인 인위적 압력을 받고 있는 토양의 사용을 최적화할 수 있습니다9.

토양은 영양분과 물의 가용성 측면에서 작물의 수요를 충족할 수 있는 고유한 능력을 갖고 있으며, 이는 식물의 광합성 과정에 영향을 미치고 결과적으로 바이오매스 생산에 영향을 미치며, 이는 생산 잠재력(SoilPP)으로 정의될 수 있습니다. 농경지의 생산 잠재력을 측정하는 몇 가지 예가 있습니다. Vogel et al.10은 물 가용성과 토양 질감을 지표로 사용하여 농장 수준에서 밀을 생산할 수 있는 독일 토양의 잠재력을 평가했습니다. Huang 등11은 1958년부터 2019년까지 미국에서 재배된 7개 주요 작물의 수확량 반응에 대한 질감 및 토양 유기탄소(SOC) 농도(지표)의 영향을 평가했습니다. 그들은 작물 수확량이 다음과 같은 토양에서 더 높다는 것을 발견했습니다. 이용 가능한 물, 토양 구조 및 영양분 보유 증가로 인해 질감이 좋고 SOC 농도가 높아집니다11. 브라질에는 토양 질감10,11, 토양 비옥도17, 보수성11,18, 토양 깊이18 및 토양 분류19를 기반으로 하는 생산 환경 시스템 "PES"12,13,14,15,16라는 방법이 있습니다. 이러한 모든 요소의 조합은 사탕수수를 생산할 수 있는 토양의 잠재력을 이해하기 위해 지난 30년 동안 사용되어 온 A(높은 잠재력)에서 G(낮은 잠재력)까지 다양한 경험적 분류 시스템을 제공합니다12,16. 결론적으로, 토양 생태학적 지도는 수평선 A(표면)와 B(지하부)에 의해 구동되어 토양 생산성에 영향을 미치는 토양 솔루션 역학을 표현합니다.

바이오매스를 생산할 수 있는 토양의 잠재력에 대한 정보는 농업 수확량이 여전히 개선될 수 있는 부분을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 정보는 정책 수립에도 도움이 됩니다. 한 가지 예로 '귀하의 농장에 대한 아이오와 옥수수 적응성 등급'20이 있으며, 여기서 옥수수 수확량은 토양 정보, 지형 특성 및 토양 분류를 기반으로 가방/에이커 단위로 추정됩니다. 이 전략은 농업 자원 관리, 투입물 사용과 환경 영향을 줄이는 가변 요금 적용, 작물 계획 및 토양 보안21,22,23을 지원하여 국가 간 식량 생산량의 균형을 맞출 수 있습니다. Mellor24는 정책 요구와 잠재력을 이해하려면 현재 세계 식량 불균형의 근본적인 특성을 이해하는 것이 필요하다고 지적했습니다. 따라서 토양의 잠재력을 아는 것은 농업 시스템의 이해 및 최적화와 같은 여러 가지 기회를 밝힐 수 있습니다. 그러나 Bishopp과 Lynch가 지적한 것처럼 지하 토양 분석을 통해 미세한 규모의 대륙 확장을 체계적으로 측정하는 데 초점을 맞춘 기술이 필요합니다. SoilPP는 화학적, 물리적, 생물학적 특성의 평가를 통해 추정할 수 있지만25 토양의 바이오매스 생산 잠재력과 작물 수확량 증가 여부를 식별하는 지표로 사용할 수 있는지에 대한 지식이 부족합니다.