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사막화의 원인과 대책 (미국 텍사스, 프레리 남부지역을 중심으로)
China Daily 2017.05.12 1면 하단에
"Another sandstorm blowseast from desert" 라는 기사를 내보냈더군요.
이번 기사 에서는 Shelter Forest에 관한 내용이라
Shelter Forest에 관한 내용을 살펴보려고 합니다.
PS, 그런데, Three-North Shelter Forest의 Three-North가 뭔지 도통 머리에 감도 오지 않아서 찾아봤습니다.ㄹ
그랬더니 三北防护林 이걸 영어로 바꾼 용어더군요. ㅠ.ㅠ
<출처 : NASA>
2017년 2월 16일 위성에서 러시아 최대의 곡창지대 중 하나인 Volgograd Oblast를 찍은 영상입니다.
세겹으로 된 반듯반듯 저것들은 무엇일까요?
왜 저런 것들이 만들어졌는지 이제 부터 살펴보도록 하겠습니다.
이제 부터 러시아 최대의 곡창지대인 Belgorod Oblast를 배경으로 이야기를 하도록 하겠습니다.
세계지리 시간에 많이 들어봤음직한 단어
반건조토양, 흑토, 혹은 체르노젬(Chernozems)
그리고 공부 많이 하신 분이라면 이런 단어도 들어봤을지도 모르겠습니다.
몰리솔(Mollisols)
몰리솔이란 단어가 낯설게 들리는 이유는
세계지리 교과서에서 토양은 미국 토양기준을 중심으로 배우지 않기 때문에 그럴 겁니다.
우리가 아는 반건조토양, 체르노젬을 미국식 기준으로 보면 몰리솔이라고 보면 될 겁니다.
이 반건조 토양인 체르노젬의 특징이 뭔고 하니
지구상에서 가장 비옥한 토양중에 하나란 점이죠.
그리고, A층이 워낙 두텁고, Oblast 지형상의 걸림 돌도 없어서
농사 짓기엔 정말 대박입니다.
인간들의 욕심은 항상
황금알을 낳는 거위의 배를 째고야 마는 법.
지속가능할 정도로 뽑아 먹었으면 좋았을텐데
이 땅은 밀알을 몇 알만 심어도 엄청난 양을 수확시켜주기에
꿀통이 비어가는 줄도 모르고
계속 농사를 지어댑니다.
반건조 토양의 특성상
grass가 토양속으로 공급되어야 하는데
grass대신 뿌리가 얕고
인간에게만 도움이 되는 밀(wheat)와 목화(Cotton) 이딴거나 심어대니
체르노젬에게 돌아갈 영양물질이 없어집니다.
아무리 정력왕 체르노젬이라지만
먹는거 없이 버틸수는 없지요.
그리고,
반건조토양에서 가장 무서운 적은
"바람"
입니다.
토양이 부족한 반건조지역에서
바람은 식물의 뿌리를 내리고 영양분을 공급해줄 토양을 날려버리고 맙니다.
토양이 다 날라가면
이 지역에서 인간 거주는 불가능할 것입니다.
왜냐면 농업이 불가능하기 때문이지요.
그래서
이 지역 사람들은 바람과의 전쟁을 준비합니다.
그림처럼, 체르노젬과 반건조 지역의 생태계는 죽어갑니다.
1600년대만 해도 top soil이 노출되는 경우가 없었는데
1700년대에 들어서자, top soil이 노출되고 수확량이 감소하자
이 지역으로 이주해온 러시아 농부들이 Shelterbelt를 고안해냈습니다.
현재는 척박해진 200백만 ha의 스텝지역에 나무가 이식되었고
심지어는 쟁기질이 시작되지도 않았던 시절의 상태보다
더 양분 상태가 좋은 토양으로 변했다고 합니다.
Shelterbelt construction began when open steppe landscapes were first settled by Russian famers in the early 1700s.
At present, more than 2 million hectares (5 million acres) of the steppes have been planted.
The soils within the main shelterbelts in this region have been shown to be significantly improved,
becoming richer in organic carbon than virgin soils that have never been plowed.
<같은 체르노젬이라도 Shelterbelt주변하고 그냥 노출된 곳하고 유기물의 집적도는 판이하게 다릅니다>
믿기 어려운 사실이지요.
지속가능한 개발을 말로만 들었지, 이런 실천 사례는 참 보기 어려웠거든요.
어떻게 쟁기질이 시작되기 전보다 더 좋은 상태가 되었는지
그 원인을 알아봅시다.
위성에서 보면 세겹짜리 직선으로만 보이지만
측면에서 보면 밀림의 다층수관처럼 3층짜리 캐노피로 구성되어 있습니다.
반건조 지역을 휩쓸고 있는 바람을 막고 있는 Shelterbelt
위의 그림에서도 캐노피가 3단으로 구성되어 있음을 볼 수 있습니다.
조그맣긴 하지만, 이 자체로 생태계가 구성될 수 있습니다.
이 좁고 길다란 Shelterbelt를 따라 다람쥐부터 포식성 동물에 이르기까지
하나의 조그만 우주가 생성됩니다.
그래서 Shelterbelt와 접해 있는 토양의 양분 상태는 매우 good~!! 입니다.
Sheterbelt에서 멀어질 수록 토양 상태는 떨어집니다.
Shelterbelt의 단면도 입니다.
'50km/h'의 속도로 불어오던 바람은 높이 10미터짜리 Shelterbelt를 지나자
30m 이내에서는 속도가 '15km/h'로 확 줄어듭니다.
그러다 다시 속도가 올라와 '25km/h'로 변환됩니다.
Shelterbelt의 효과는 [방풍림 높이 X 20배]라고 합니다.
방풍림이 10m이면 풍속 감쇄 범위는 200m까지인 거죠.
바람이 이렇게 무섭다니까요~
(다년생 풀도 얼마나 중요한지도 아시겠죠?)
Shelterbelt의 효과를 나열해보면
1. Protection of plants
2. Preventing/reducing, wind erosion
3. Reducing evaporation from the soil
4. Reducing transpiration from plants
5. Protecting buildings (reducing fuel and maintenance needs)
6. Providing habitat and increasing biodiversity
7. Creating soil fertility
8. Productive potential, food, fodder, fuel, biomass, mulch, timber etc
9. Ornamental value
10. Moderating extreme temperatures
더 자세한 효과는
밑에 '아름다운 논문'의 요약본을 참조하시기 바랍니다.
그리고, 마지막으로 보너스
'틸만의 실험' 사진입니다.
<출처 : The Environment and You by Norman Christensen (2012) - 299page>
Diversity Increases Productivity
David Tilman 의 실험이 떠오릅니다.
이 양반이 미국의 미네소타 지역에서 요상한 실험을 한가지 했습니다.
저 사진에서 볼 수 있듯이 단순종, 몇가지 종, 복잡한 혼합종으로 구성된 조그만한 숲을 만들었습니다.
그랬더니,
가장 생명 다양성이 높은 곳이 가장 녹화의 정도도 좋았고, 식량의 생산성도 좋았다고 합니다.
이 실험을 통해 생물 다양성이 얼마나 중요한지를 실증적으로 깨닫게 되었습니다.
체르노젬을 살리기 위한 아름다운 논문
History of East European Chernozem Soil Degradation;
Protection and Restoration by Tree Windbreaks in the Russian Steppe
Abstract:
The physiographic region of the Central Russian Upland,
situated in the Central part of Eastern Europe,
is characterized by very fertile grassland soils—Chernozems (Mollisols in the USDA taxonomy).
However, over the last several centuries this region has experienced intense land-use conversion.
The most widespread and significant land-use change is the extensive cultivation of these soils.
As a result, Chernozems of the region that were some of the most naturally fertile soils
in the world with thick A horizons had become,
by the second half of the 19th century, weakly productive, with decreased stocks of organic matter.
When not protected by plant cover, water and wind erosion degraded the open fields.
The investigation of methods for rehabilitation and restoration of Chernozems
resulted in the practice of afforestation of agricultural lands (mainly by windbreak planting).
Preferences of agroforestry practices were initially connected with protection of cropland from wind and water erosion,
improvement of microclimate for crop growth, and providing new refugia for wild animal and plant habitats.
During the last several decades, tree windbreaks have begun to be viewed
as ecosystems with great potential for atmospheric carbon sequestration,
which plays a positive role in climate change mitigation.
For the evaluation of windbreak influence on Chernozem soils,
a study was developed with three field study areas across a climatic gradient
from cool and wet in the north of the region to warm and dry in the south.
Windbreak age ranged from 55–57 years.
At each site, soil pits were prepared within the windbreak,
the adjacent crop fields of 150 years of cultivation, and nearby undisturbed grassland.
Profile descriptions were completed to a depth of 1.5 m.
A linear relationship was detected between the difference
in organic-rich surface layer (A + AB horizon) thickness of soils
beneath windbreaks and undisturbed grasslands and a climate index,
the hydrothermal coefficient (HTC).
These results indicate that windbreaks under relatively cooler and wetter climate conditions
are more favorable for organic matter accumulation in the surface soil.
For the 0–100 cm layer of the Chernozems beneath windbreaks,
an increase in organic C stocks comparable with undisturbed grassland soils (15–63 Mg·ha−1) was detected.
Significant growth of soil organic matter stocks was identified not only for the upper 30 cm,
but also for the deeper layer (30–100 cm) of afforested Chernozems.
These findings illustrate that, in the central part of Eastern Europe,
tree windbreaks improve soil quality by enhancing soil organic matter
while providing a sink for atmospheric carbon in tree biomass and soil organic matter.
<출처 : mdpi.com>
미국 프레리의 흑토 단면도
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