세계 토지의 11%인 15억 헥타르가 농작물 생산에 사용되는 것으로 추정되는데, 이는 농작물 생산에 적합한 전체 토지의 3분의 1 이상을 차지한다. 인구와 자원 수요가 증가함에 따라 경작지의 가용성은 크게 감소할 것이다. 결과적으로, 그러한 급박한 요구는 더 높은 식량 생산 속도로 충족되어야 한다.
어떤 대안적 해결책이 있으며 무엇을 제공할 것인가?
현대 농업 전반에 걸쳐, 전통적인 시스템은 광범위한 환경 및 사회경제적 변화의 미래를 볼 때 지속 불가능한 식량 안보를 보장하기 위해 생산량과 농작물 건강을 극대화하기 위해 많은 양의 공간, 담수, 비료 및 농약을 사용한다. 이에 대응하여, 현대 방법은 증가하는 세계 인구의 현재 및 예측 요구사항을 충족하도록 진화해야 한다. 대안적인 해결책으로는 수경재배, 항공 재배, 수경재배와 같은 요소를 통합함으로써 전체 시스템뿐만 아니라 수직 농업과 같은 구조 수정의 사용이 포함된다. 이러한 전략들은 비옥한 토지가 효과적일 필요가 없으며, 기존의 농업 체계에 비해 물과 공간이 적게 필요하며 면적당 수확량을 증가시킬 수 있다. 게다가, 이러한 전략들은 잠재적으로 인간과 동물에게 해로울 수 있는 농약들을 훨씬 더 적게 사용한다. 이와 같이, 유망한 관심을 갖는 두 가지 전략은 수경재배뿐만 아니라 수직 농업 시스템의 구현이다.
농업 시스템 설계에 수직성 통합
농업 시스템은 일반적으로 넓은 범위에 걸쳐서 눈에 보이는 한 펼쳐져 있다. 그러나 증가하는 인구를 수용하기 위한 수요의 증가뿐만 아니라 경작지의 감소는 그러한 전략을 재고할 필요가 있다는 것을 의미한다. 수평적 시스템보다는, 농작물을 덮은 커다란 수직 벽이 대신 사용될 수 있다. 이러한 수직 레이아웃은 작물을 관리하기 위해 토양, 물 또는 공기로 구동되는 시스템을 사용할 수 있으며 온실, 창고 또는 기타 그러한 시설에 포함될 수 있다. 결과적으로 수직적 농업 시스템은 다양한 크기를 포함할 수 있으며 고도로 도시화된 도시의 중심에서 더 교외나 시골 지역에 이르기까지 다양한 지역에 위치할 수 있다. 수직성 측면은 또한 영양소와 물의 흐름을 향상해, 인도네시아 연구팀이 올해 초 발표한 연구에서 입증한 바와 같이, 전통적인 방법보다 훨씬 더 나은 방법으로 값비싼 자원을 재사용하는 것을 도울 수 있다. 수직 시스템의 잠재적 위치는 소비자가 도시 내에서 접근할 수 있기 때문에 운송 비용이 거의 무효화된다는 것을 의미한다. 게다가, 수직 재배의 폐쇄적인 특징은 해충과 기생충이 쉽게 통제되어 농약의 사용을 최소한으로 줄인다는 것을 의미한다. 마지막으로, 필요한 공간의 감소는 면적당 수확량이 크게 증가한다는 것을 의미하며, 미래 도시화의 세계에 대한 광범위한 잠재력을 보유하고 있다. 이러한 이점에도 불구하고, 몇 가지 제한이 지속됩니다. 구체적으로, 현재 이러한 시스템을 구축하고 관리하는 것은 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 그 인기가 제한되었다. 일부 추가 비용, 특히 식물의 성장을 돕는 데 필요한 인공 조명도 고려되어야 한다. 그러나 기술 발전은 수직 시스템을 유지하는 것의 경제적 압력을 감소시키고 이러한 시스템을 구현하는 전반적인 효율성을 향상하는 데 도움이 될 수 있다.
수경재배 전략의 개발
농업 시스템의 변환은 또한 적용된 전략의 변화를 포함할 수 있다. 예를 들어, 1차 토양 기반 시스템에서 전환하면 특히 환경 조건의 상당한 변화를 겪고 있는 세상에서 다양한 이점을 제공할 수 있다. 특히 수경재배 시스템의 등장은 농작물을 재배하기 위해 수용성 용매에 미네랄 영양 용액을 사용하기 때문에 토양 없는 농업의 전략을 나타낸다. 기본적으로 물과 영양소에 의존함으로써, 수경재배 시스템은 공간과 농약의 요구를 줄일 수 있다. 영양소와 물에 대한 농작물 수요는 성장을 최적화하고 다른 조건에 적응하기 위해 정확하게 통제될 수 있다. 또한 수경재배는 수직재배와 같은 다른 전략과 함께 사용될 수 있으며, 도시의 추가적인 비농업 문제를 해결하기 위해 사용될 수 있다. 실제로, 수경 재배 시스템은 쉽게 관리할 수 있을 뿐만 아니라 위생 및 동물 폐기물 처리 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 올해 초 아프리카 연구자들의 최근 연구는 어떻게 처리된 도시 폐수가 소비를 위한 건강하고 지속 가능한 농작물을 생산하는 수경재배 시스템을 확립하는 데 사용될 수 있는지를 보여주었다. 또한, 2016년 독일의 한 연구는 토마토 식물의 비료로 어류 폐기물을 기반으로 한 이중 재순환 시스템을 설계하였으며, 매우 유망한 결과를 얻었다. 그럼에도 불구하고 수경재배 시스템은 물과 관리 수단에 크게 의존하고 있어 오늘날까지도 비용이 많이 드는 해결책이 되고 있다. 따라서 특히 전 세계 많은 지역에서 물 부족이 점점 빈번해지고 심각해짐에 따라 훨씬 더 큰 규모로 그러한 시스템을 구현하는 것은 어렵다. 이에 대응하여, 순환 시스템 또는 수직 설계를 포함한 다른 전략과 수경 재배의 결합은 추가적인 잠재력을 가질 수 있다.
글로벌 환경 및 사회경제적 변화 시대의 대안적 전략
전통적인 농업 시스템은 공간과 자원에 상당한 의존성을 가지고 있다. 수직 디자인과 수경재배를 포함한 요소들과 같은 전략들을 사용하는 것은 그들이 더 적은 물, 더 적은 비료, 그리고 더 적은 공간을 필요로 하기 때문에 지속 가능한 대안이 될 수 있다. 이러한 혜택은 특히 공간 및 에너지 절약 측면에서 급변하는 세상에서 고려해야 할 핵심입니다. 극심한 기상 현상의 심각성뿐만 아니라 지구 기온 상승과 빈도의 증가는 전 세계의 농작물 생산에 상당한 영향을 미친다. 더욱이 환경변화를 가장 많이 겪을 것으로 예상되는 지리적 지역은 이미 사회경제적 스트레스를 받고 있는 지역이어서 기존 격차를 더욱 악화시키고 있다. 이에 지속가능성 요소를 접목한 대안 전략이 절실하다. 그러나 대체농업제도를 고려할 때 많은 한계가 남아 있다. 특히, 그러한 전략을 설계하고 구현하는 비용 효율성은 많은 지역에서 미치지 못할 수 있다. 이에 기술 진보는 작물 관리에 대한 우리의 이해를 높이고 전략 이행 비용을 절감시켜 효율성을 높이고 자원에 대한 의존도를 줄이기 위한 지속 가능한 전략을 알리는 데 직접적으로 도움이 될 것으로 기대된다. 궁극적으로 전략은 서로 보완하고 발생할 수 있는 한계를 줄이기 위해 조합하여 사용될 가능성이 높다. 이러한 전략의 연합은 현재뿐만 아니라 미래의 사회 경제적 및 환경적 과제를 해결할 수 있는 유망한 잠재력을 가지고 있지만, 그러한 원인을 구체화하기 위해서는 여전히 상당한 연구가 필요하다.
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