'하이브리드 기관': 나무와 균류의 결합이 산림 관리에 혁신을 가져올 수 있는 방법

서부 루이지애나 에번스 근처 상업용 묘목장에서는 5백만 그루의 소나무 묘목이 미식축구장 너비에 달하는 12개의 거대한 원형 관수대 위에 배치되어 있습니다. 지난 9월, 이 어린 나무들 중 다수가 진흙물처럼 보이는 액체로 살포되었습니다.

이 액체는 실제로 수백 종의 야생 토양 곰팡이를 함유한 추출물이었습니다. 묘목장 관리자인 브래드 오우스먼은 이 곰팡이 처리가 수확량을 높이고 인공 비료의 필요성을 줄일 것이라고 확신합니다.

오우스먼은 살포된 소나무와 살포되지 않은 소나무가 별도로 줄지어 있는 곳을 가리키며 "1월이 되면 저 묘목과 이 묘목의 차이를 보게 될 것"이라고 말합니다.

살포제를 공급한 스타트업 푼가의 창립자 콜린 애버릴은 이 처리를 어린 소나무에 대한 분변 미생물군집 이식에 비유합니다. 의사들이 건강한 기증자의 미생물을 환자에게 이식해 특정 장 질환을 성공적으로 치료하는 것처럼, 푼가는 번성하는 소나무 숲의 토양에서 채취한 야생 미생물로 어린 소나무를 처리합니다.

애버릴은 "우리는 토양 공동체의 개별 부분을 분리하려는 것이 아니라, 전체를 취하는 것입니다"라고 설명합니다. "그 결과, 우리는 모든 복잡성과 그에 수반되는 모든 상호작용을 얻습니다."

목표는 더 빨리 자라고, 더 많은 이산화탄소를 흡수하며, 인공 비료에 덜 의존하는 나무를 생산하는 것입니다.

에번스 묘목장은 미국 남부 13개 주에 걸쳐 1,200만 헥타르(3,000만 에이커) 이상 펼쳐진 집중 관리 소나무 조림지의 광범위한 네트워크에 묘목을 공급합니다. 이 지역은 "세계의 목재 바구니"로 알려져 있습니다.

에번스에서 재배되는 미국 남동부 원산지의 빠르게 자라는 로블로리 소나무는 전적으로 지하 곰팡이 파트너에 의존합니다. 외생균근(ECM) 곰팡이는 소나무 뿌리에 엮여 들어가 스탠퍼드 곰팡이 생태학자 카비르 페이가 "하이브리드 장기"라고 부르는, 부분 식물, 부분 곰팡이의 구조를 형성합니다. 이는 성장에 필수적인 영양분의 거래장 역할을 합니다.

이 곰팡이 네트워크는 주변 토양으로 확장되어 질소, 인 및 기타 영양분을 모은 다음, 에너지가 풍부한 당분과 교환으로 나무에 공급합니다. 페이는 소나무와 ECM 곰팡이가 서로 의존한다고 지적합니다: "우리는 정말로 한쪽 없이 다른 쪽을 찾을 수 없습니다."

페이의 연구에 따르면, 토양 곰팡이 생물다양성은 건강한 나무와 숲에 중요합니다. 단일 나무가 수백 종의 곰팡이 종과 연관될 수 있으며, 각 종은 다른 조건에서 다른 영양분을 접근합니다. 2018년 연구에서 그는 묘목이 적절한 곰팡이를 획득하는 데 두 달만 지연되어도 그들의 성장이 크게 위축될 수 있음을 보여주었습니다.

남부 소나무 지대 전역에서, 모든 개벌 수확은 어린 나무들이 가장 필요로 하는 곰팡이 군집을 심각하게 고갈시킵니다. 결과적으로, 푼가는 성장이 종종 최적이 아니며 인공 비료에 의존한다고 주장합니다.

푼가의 유전체 조사에 따르면, ECM 곰팡이 다양성의 약 75%가 벌채 후 사라집니다. 이 수치는 스칸디나비아와 캐나다 소나무 숲 연구와 일치합니다. 회사는 회복에 약 30년이 걸린다고 말하지만, 나무는 15~25년 주기로 수확되므로, 일부 소나무는 완전히 성숙한 ECM 네트워크를 경험하지 못할 수 있습니다.

노스캐롤라이나 주립대학교 산림학 교수 레이철 쿡은 ECM 곰팡이 회복 시간표가 여전히 해결되지 않은 과학적 문제라고 경고합니다. 그녀는 주요 교란이 발생한다는 데 동의하지만, 따뜻한 남부 토양이 푼가의 추정보다 더 빠른 회복을 가능하게 할 것이라고 의심합니다.

그럼에도 불구하고, 푼가는 나무가 생애 초기부터 가장 생산적인 ECM 곰팡이에 노출되는 것이 이익이 된다고 주장합니다. 이를 달성하기 위해, 팀은 남동부 전역의 산림 토양을 조사합니다. 번성하는 곰팡이 군집을 발견하면 소규모 시험에서 접종제로 사용합니다. 가장 유망한 군집은 천연 유기물을 기질로 사용하여 배양됩니다. 본질적으로 숲 내에서 퇴비 더미를 만드는 것이며, 이후 추출물이 산업적 묘목장에서 대규모로 적용됩니다.

2022년 설립된 이 회사는 첫 해에 약 500에이커에 접종했습니다. 2025년까지 이는 약 25,000에이커로 확대되었습니다. 애버릴은 그의 스타트업이 지난해 남동부 소나무 지대에 심어진 로블로리 소나무 40그루 중 1그루를 처리했다고 추정합니다.

초기 결과는 고무적입니다. 그는 "일부 지역에서 100% 이상의 성장 증가를 보았습니다"라고 말합니다. "전반적으로, 우리는 평균 30% 성장 촉진을 목표로 합니다. 우리는 그것에 근접했다고 믿습니다."

국제 산학 산림 연구 그룹인 산림 생산성 협동조합의 공동 디렉터이기도 한 쿡은 비료로부터의 30% 증가는 "상당히 전형적"이라고 언급합니다. 이는 푼가의 생물학적 처리가 현재 값비싼 화학 투입으로 달성되는 수익에 근접하고 있을 수 있음을 의미하며, 이는 정확히 회사의 목표입니다.

쿡은 "저는 이것이 남동부 산림 관리의 주요 다음 단계가 될 수 있다고 정말로 생각합니다"라고 말합니다. "저는 낙관적이지만, 더 많은 데이터가 필요하기 때문에 신중합니다."

상업용 묘목장에서 접종 후의 로블로리 소나무 묘목. 각 작은 나무는 토양 곰팡이와 빠르게 협력 관계를 형성해야 합니다. 곰팡이가 없으면 소나무는 정착하고 성장하는 데 필요한 영양분을 얻기 어려워합니다.

남부 소나무 조림지 아래의 많은 토양은 핵심 영양분이 부족합니다. 부분적으로는 1930년대 상업적 산림 경영이 시작되기 전 수십 년간의 집중적인 담배와 목화 농업 때문입니다. 이 토양들은 거의 한 세기 동안 지속된 산림 피복 아래 서서히 회복되고 있지만, 영양 결핍은 여전히 남아 있습니다.

남동부 전역의 질서 정연한 소나무 줄이 농업을 닮았을 수 있지만, 쿡은 이 비교는 오해의 소지가 있다고 말합니다. 소나무 군락은 25년 동안 최대 세 번 비료를 주며, 토양 교란은 수확 시에만 발생합니다. 그녀는 "우리의 '집중적' 관리