생산량 증가를 통한 식량증산 방법

신품종 개발 중에는 다년생 작물을 개발하려는 연구도 진행되고 있다. 다년생 작물은 겨울에도 뿌리가 죽지 않기 때문에 같은 뿌리에서 매년 꽃이나 열매를 생산한다. 현재 대부분의 농작물은 1년생으로 매년 종자가 발아하여 새롭게 성장하여야 한다. 다년생 작물의 생산력은 재래의 1년생 작물의 생산력과 같거나 약간 낮은 것으로 나타나고 있다. 그러나 토양의 침식방지와 영양염류의 보존 그리고 에너지 절약 등 부수적으로 얻는 이익이 매우 크다. 성장이 빠른 가금과 가축도 생산량이 많은 새로운 품종과 같은 효과를 낼 수 있다. 예를 들어 교잡을 통해 개발한 육계는 8~10주 만에 시장에 팔 수 있는 크기로 자라며 그동안 소비하는 먹이는 2kg 정도이다. 재래종은 신품종 육계와 같은 크기로 자라는 데 시간과 먹이가 2배 이상 필요하다. 유전공학적인 방법을 이용하여 품종을 개발하는 연구도 진행하고 있다. 이 방법은 몇 가지 단계가 포함된 복잡한 과정이다. 먼저 생산량을 증대시킬 수 있는 유전자를 분리, 추출하여 분석한 후, 실험실에서 화학적으로 합성하는 단계를 거친다. 다음에 그 유전자를 식물에 주입하여 유전형질이 자손에게 전달되도록 한다. 이 과정을 통해 한 종의 유전자가 동종 혹은 전혀 다른 종에게 전달될 수 있다. 유전공학은 다른 방법으로도 이용될 수 있다. 캘리포니아 대학의 학자들이 개발한 새로운 박테리아 균주를 작물에 처리하면 식물체에 서리가 형성되는 것을 억제하여 서리 피해를 줄일 수 있기 때문에 생산량이 증가한다. 식물뿐만이 아니라 동물유전학자들도 소화율이 높은 가축이나 체중증가가 빠른 품종개발에 유전공학적인 방법을 이용하고 있다. 다음으로 토양의 비옥도는 유기질비료나 화학비료의 첨가 그리고 윤작을 통해 유지할 수 있다. 작물의 수확으로 경작지에서 제거되는 질소, 인, 칼륨 등의 영양염류를 보충하기 위해 화학비료가 많이 사용되고 있다. 그러나 화학비료의 사용에는 몇 가지 문제점이 있다. 첫째, 화학비료는 천연가스(메탄)를 이용하여 생산하는데, 천연가스의 단가가 증가함에 따라 화학비료의 가격이 증가한다. 특히 가난한 나라의 경우는 화학비료의 값이 너무 높아 농부들이 사용하기가 어렵고 그 결과 식량 가격이 증가한다. 둘째, 화학비료는 작물의 수확에 의해 제거된 모든 영양염류를 보충하지 못할 뿐만 아니라 유기물을 공급하지 않기 때문에 토양의 물리적인 구조에도 악영향을 초래한다. 따라서 화학비료를 사용하면 단기간의 생산은 증가하나 결국 토양구조의 붕괴를 초래한다. 셋째, 화학비료를 경작지에 과다하게 사용하면 여분의 비료가 주변 수계로 흘러들어 수질을 오염시킨다. 개울이나 호수에 흘러든 질소나 인은 수중생태계의 영양염류 균형에 변화를 초래하여 생태계를 파괴한다. 농학자들은 하수처리장이나 가축의 사육 시 나오는 유기질비료의 사용을 권장하고 있다. 비료공장이 많이 만들어지기 전에는 대부분 농촌에서 이러한 유기질비료를 사용하여 왔다. 유기질비료는 토양에 각종 무기영양 원소뿐만 아니라 유기물도 공급하여 토양의 물리적인 성질을 양호하게 한다. 또한 오염물질이 호수나 개울로 흘러 들어가는 것을 막고, 하수처리장이나 가정에서 나오는 오염물질의 부피가 줄어들게 된다. 미국과 유럽에 있는 많은 도시에서도 현재 사람의 배설물을 경작지나 목초지에 처리하고 있다. 배설물에 독극물이나 병원성 미생물이 없고 경작지가 근처에 있을 때는 유기질비료의 사용은 매우 바람직하다. 윤작을 통해서도 토양의 유기물질 소실과 침식을 막고 영양염류 균형을 유지할 수 있다. 다음으로 관개 방법의 개선을 생각해 보자. 지하수의 공급이 줄어들고 관개용수가 증가함에 따라 관개를 이용한 경작지는 점점 줄어들 것이다. 그러나 좀 더 효율적인 관개를 통해 이러한 현상을 완화할 수 있다. 시멘트 수로를 만들거나 송수관을 통해 경작지에 물을 공급함으로써 물의 소실을 가능한 한 줄일 수 있다. 지하에 송수관을 설치하여 관개하는 방법은 미국의 반건조 지역에서 시행하고 있는 것으로, 식물의 뿌리에 직접 물이 닿을 수 있도록 하며, 토양의 수분 상태를 자동으로 감지하는 감지기를 부착하여 수분 손실을 최고화할 수 있다. 처음에 설치비용은 많이 들지만 파이프 우화에서 알 수 있듯이 장기적인 면에서 볼 때 많은 이익이 있다. 세 번째 방법으로는 새로운 식량원과 식품첨가제 개발이 있다. 식품영양학자는 단백질이나 필수영양원소가 풍부한 식품첨가제를 개발하기 위해 큰 노력을 기울이고 있다. 새로운 식량자원으로 식품의 단백질량을 증가시키고 쉽게 기를 수 있는 어류나 각 지방의 토착 동물들이 고려 대상이 되고 있다. 먼저 살펴볼 것은 단백질 보강제와 대용품이다. 어류의 농축 단백질은 잡은 후 다시 버리는 물고기를 포함하여 모든 종류의 어류로 만들 수 있다. 어류의 농축 단백질은 다른 식품에 가미하면 훌륭한 단백질 첨가제가 될 수 있다. 그러나 현재까지는 이 FPC 분말에서 나는 비린분말에서 나는 비린 냄새를 기술적으로 제거하기 어렵고 생산 단가가 비교적 높기 때문에 널리 이용되지 않고 있다. 식품첨가제로 잘 알려진 것으로는 인카파리나와 로비나가 있다. 이들은 모두 식물에서 개발된 것이다. 인카파리나는 25%의 단백질을 함유하며, 목화씨 분말과 옥수수가루, 이스트, 칼슘 그리고 비타민 A가 포함되어 있다. 로비나에는 밀, 병아리콩, 골회, 설탕 그리고 비타민A와 D가 함유되어 있다. 두 종류 모두 우리가 흔히 먹는 식품을 적절히 혼합하였으나 맛이 없기 때문에 기호도가 낮은 편이다.