Introduction

대한민국의 농경지는 지난 수십 년 동안 집약적인 농업 활동으로 인해 다양한 양분이 축적되어 왔다. 특히 1990년 대 이후로 무기질 비료의 사용이 줄어들었음에도 불구하고, 농경지 토양 내의 인, 칼륨, 칼슘 등의 양분 수지는 크게 개선되지 않고 있는 실정이다 (NAAS, 2021). 이는 주로 가축분퇴비의 과도한 사용에 기인하며, 이러한 현상은 토양의 염류 집적 문제를 심화시키고 있다 (Hwang et al., 2002; Lee et al., 2015; Jeong et al., 2023).

우리나라 농업 환경 변동 조사에 따르면, 농경지의 양분 잔류량이 지속적으로 증가하고 있다 (NAAS, 2021). 예를 들어, 우리나라 밭토양의 유효인산 적정 함량은 300 - 550 mg kg^-1로 제시되고 있지만, 실제 평균 유효인산 함량은 이보다 훨씬 높은 657 mg kg^-1에 달한다. 이는 작물 생육 및 토양 건전성에 부정적인 영향을 줄 뿐만 아니라 (Hwang et al., 2025), 양분의 과다로 인한 환경적 부하량을 증가시켜 수질 오염과 같은 문제를 야기할 수 있다 (Lee et al., 2021).

무기질 비료 사용량은 1990년대 이후 감소하여, 1995년 질소와 인산의 단위면적당 사용량은 각각 237.5 kg ha^-1와 112.4 kg ha^-1였으나, 2019년에는 각각 158.5 kg ha^-1와 50.5 kg ha^-1로 감소하였다 (MAF, 1961 - 1983; MAF, 1984 - 1966; MAF, 1997 - 2007; MAFRA, 2008 - 2020; NAAS, 2019a). 반면, 최근에 가축분퇴비 사용량은 3.0 ton ha^-1 이상으로 증가하였고, 이는 농경지 유효인산 집적에 직접적인 원인이 되고 있다 (Lee et al., 2015).

가축분퇴비는 유기물과 다양한 영양소를 공급하는 데 유용하지만, 과도하게 사용하면 토양에 염류가 축적될 수 있다. 특히, 연간 가축분퇴비로 토양에 공급되는 양분 함량이 무기질 비료로 투입되는 양과 유사한 수준이라는 연구 결과는 주목할 만하다 (Kim et al., 2024). 이는 무기질비료 사용량의 감소가 가축분퇴비로 대체되면서 양분 수지가 개선되지 않는 악순환을 초래하고 있음을 의미한다.

따라서 농경지 토양의 양분 수지를 개선하기 위해서는 가축분퇴비의 사용을 체계적으로 관리하고, 시비 처방 시 가축분퇴비 투입량을 염두에 두어야 한다 (Kim and Jung, 2000; Kim et al., 2008). 이를 위해 가축분퇴비의 양분 함량을 명확히 표시하는 제도가 필요하며, 이를 통해 농업인들이 보다 과학적인 시비 계획을 수립할 수 있도록 지원해야 한다. 이러한 접근은 농경지의 염류 집적과 양분 불균형 문제를 해결하고 토양의 질의 유지 보존함으로써 지속 가능한 농업 발전에 기여할 수 있을 것이다.

이 논문에서는 이러한 배경을 바탕으로, 우리나라 농경지 토양의 염류 집적 원인과 이를 개선하기 위한 방안에 대해 논의하고자 한다. 이를 통해 미래의 농업 환경 변화에 대비하고, 보다 효율적인 토양 관리 방안을 제안하고자 한다.

Changes in fertilizer use policies and usage in Korea

우리나라 정부의 농업 정책은 과거 1990년대까지 작물의 생산성을 높이는 데 중점을 두었고, 이에 따라 토양 관리도 단위 면적당 생산량을 늘리기 위해서 비옥도를 높이는 데 초점을 맞추었다. 이때 비옥도의 핵심은 작물 생육에 필요한 양분 공급이었고, 그 결과로 작물 생산성은 높아졌다 (Chung and Lee, 2008). 그러나 그 이면에는 과도한 비료 사용에 따른 양분 불균형 및 질소와 인에 대한 환경 부하량이 늘어나는 문제가 발생하기도 하였다 (Chung and Lee, 2008; Jo, 2008).

이런 이유로 1990년대 중반 이후의 농업 정책은 지속 가능한 농업을 목표로 하여 무기질 비료의 사용량을 줄이는 방향으로 변화하였고 농업 환경 자원을 보전하기 위해서 1998년도부터 ｢친환경농어업 육성 및 유기식품 등의 관리·지원에 관한 법률｣이 (이하, 친환경농어업 육성법) 시행되었다. 이와 같은 농업 정책의 결과는 무기질 비료의 사용량 감소로 나타났다. 예를 들어 1995년 질소와 인산의 단위면적당 사용량은 각각 237.5 kg ha^-1와 112.4 kg ha^-1였으나, 2019년에는 각각 158.5 kg ha^-1와 50.5 kg ha^-1로 감소하였다 (Fig. 1). 그리고 Table 1에 나타낸 바와 같이 작물의 인산 요구량 대비 실제 사용량 비율은 1992 - 1995년 평균 178%에서 2016 - 2019년 평균 89%로 크게 감소하였다 (무기질 비료 공급량으로만 계산한 수치이며, 가축분 퇴비 등으로 들어가는 양은 포함되지 않음). 즉, 작물의 요구량 보다 적은 양의 인산질 비료를 사용하고 있는 것이다. 이러한 감소는 농업 생산의 효율성을 높이고, 토양의 장기적인 건강을 보전하기 위한 정부의 적극적인 정책의 결과로 볼 수 있다.

Fig. 1.

Changes in annual nitrogen and phosphorus use per unit area.

위에 제시한 단위면적당 무기질 비료사용량과 단위면적당 무기질 비료 요구량은 우리나라 농림축산식품부에서 (농수산부, 농림부 등 전신 포함) 발간하는 농림통계연보의 자료와 (농경지 면적, 작물별 재배 면적, 연간 무기질비료 판매량) 농촌진흥청에서 제공하는 작물별 표준시비량을 이용하여 산출하였다 (MAF, 1961 – 1983; MAF, 1984 - 1966; MAF, 1997 - 2007; MAFRA, 2008 - 2020; NAAS, 2019a).

우리나라 토양은 모암의 영향 및 많은 강우와 같은 여러 요인으로 산성화가 진행되는 토양이다. 따라서 농업 생산성을 유지하기 위해서 주기적인 산성 토양 개량이 필요하다. 그 일환으로 농지법 21조에는 토양개량제 지원에 관한 법률이 고시되어 있다 (MAFRA, 2013). 이 때 사용하는 토양개량제는 비료관리법에서 고시하고 있는데, 사용 가능한 토양개량제는 규산질비료와 석회질비료로써 논토양 개량을 위해서는 규산질비료를 밭토양 개량을 위해서는 석회질 비료를 공급한다 (MAFRA, 2022). 토양개량제는 토양의 산성화를 완화하고, 칼슘을 공급하여 토양의 구조를 개선하는 역할을 한다. Figure 2는 비료연감 자료를 바탕으로 규산질비료와 석회질비료 공급량의 연도별 변화 양상을 그래프로 나타낸 것이다 (KFA, 1961 - 2022). 연도별 큰 폭으로 차이가 발생하기도 하나 2020년 기준으로 규산질 비료는 약 280 × 10³톤, 석회질 비료는 약 220 × 10³톤이 사용되고 있다. 그 결과 우리나라 논과 밭의 pH가 적정범위 이내로 진입하여 조금씩 증가하고 있는 양상을 나타내고 있다 (NAAS, 2021).

Fig. 2.

Soil amendment usage in Korea.

Changes in the chemical properties of agricultural soils in Korea

우리나라 농경지의 화학성 변동은 지난 수십 년 동안 농업 관행 및 비료 사용 정책의 변화에 따라 다양한 양상을 보여주고 있다. 논토양의 경우 1999년에 pH가 5.7이었던 것이 2019년에는 6.0으로 증가하였으며, 이는 토양개량제 공급 사업에 따른 결과로 볼 수 있다. 유효인산 함량은 1990년 이후 적정범위를 초과하였고 평균 농도가 지속적으로 조금씩 높아지는 경향을 보여준다 (Fig. 3). 이와 같은 결과는 토양에 투입된 인산이 쉽게 불용화되는 특성 때문이기도 하지만, 궁극적으로 인산 투입량에 대한 검토가 필요함을 시사한다. 즉, 앞서 살펴본 바와 같이 무기질비료로 투입되는 인산 성분량은 감소하였는데, 여전히 토양에 인산의 농도는 증가 추세인 것이다. 교환성 칼륨도 2019년에 30%의 필지가 적정 범위를 초과하였고, 교환성 칼슘은 53%의 필지가 적정 범위를 넘어섰다. 이도 역시 논토양에 이들 치환성 양이온의 부하량이 증가 추세임을 보여주는 결과이다.

Fig. 3.

Temporal variations in P₂O₅ concentrations in paddy and upland field soils (NAAS, 2021).

밭토양에서 유효인산 농도는 1960년대 114 mg kg^-1에서 1993년에 538 mg kg^-1, 2017년에는 657 mg kg^-1로 증가하였다. 유효인산의 적정 범위 초과 비율로 확인한 결과도 2001년 46%에서 2017년 52%로 증가하였다 (Fig. 4). 교환성 칼륨은 1960년대 적정범위보다 부족했으나, 2017년에는 적정범위를 초과하였고, 적정 범위를 초과하는 비율이 50%에 이르렀다. 교환성 칼슘 또한 2013년부터 적정범위를 초과하여 증가하는 경향을 보이고 있으며, 2017년 62%가 적정 범위를 초과하였다.

Fig. 4.

The rate of phosphorus surplus or deficiency compared to optimal levels in paddy and upland field soils (NAAS, 2021).

시설재배지 토양에서는 유효인산, 칼륨, 칼슘 모두 적정 범위를 초과하는 수준으로 나타났다. 2020년의 유효인산 농도는 1,053 mg kg^-1으로 보고되었으며, 이는 지속적인 증가 추세를 반영한다. 교환성 칼륨과 칼슘도 적정 범위를 넘어섰다. 이 같은 결과는 시설재배지에서 염류 집적이 심화되고 있음을 시사한다. 염류 집적은 장기적으로 작물 생육에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

이처럼 우리나라 농경지의 전반적인 화학성 변동은 무기질비료 사용량 감소에도 불구하고, 모든 토양 유형에서 유효인산과 교환성 칼슘 및 칼륨의 농도가 증가하고 있었다. 이는 무기질비료 이외에 다른 형태의 농자재로 이들 양분이 지속적으로 과다하게 공급되고 있음을 시사한다. 결과적으로 어떤 형태로든 과도하게 영양성분이 투입되면 토양 내 염류집적 및 영양 성분의 불균형을 초래하여 농경지 토양의 생산성을 저하시키고 환경 부하량을 증가시킨다.

Amount of nutrients from livestock manure and input to agricultural soils

앞서 살펴본 바와 같이 무기질비료 사용량이 줄었음에도 토양의 양분 집적 등 화학적 특성이 개선되지 않았던 이유는 정부 정책으로 공급량이 많아진 가축분퇴비에서 찾을 수 있다. 가축분퇴비로 농경지에 투입되는 양분의 양은 가축분뇨로 발생하는 연간 영양 성분 총량으로 산정해 볼 수 있다. 우리나라에서 1년간 가축분뇨로 발생하는 영양성분 총량은 Table 2와 같으며, 이 수치는 우리나라 농림축산식품부에서 (농수산부, 농림부 등 전신 포함) 발간하는 농림통계연보의 자료와 (축종별 사육두수) (MAF, 1961 - 1983; MAF, 1984 - 1966; MAF, 1997 - 2007; MAFRA, 2008 - 2020) 농촌진흥청에서 제공하는 분뇨 발생 원단위를 (NAAS, 2019b) 이용하여 산출한 것이다. 우리나라에서 발생하는 분뇨의 80 - 85% 정도는 퇴·액비로 만들어져 농경지에 투입된다 (ME, 2025). 따라서 분뇨 중 영양성분 총량 중 80% 정도는 농경지에 투입된다는 것이다. 80%에 해당하는 영양 성분의 양은 우리나라 연간 무기질비료로 공급되는 영양 성분의 양과 비슷하거나 더 많은 수준이다 (Table 2). 이 수치 비교는 그동안 무기질비료 감축 정책에도 불구하고 우리나라 농경지 토양의 화학성이 개선되지 않았던 이유를 설명해 준다. Table 3은 실제로 우리나라에서 판매되는 가축분퇴비가 함유하고 있는 영양 성분의 함량을 나타낸다. 주목할 점은 질소보다 인산과 칼륨의 함량이 많다는 점으로 가축분퇴비를 질소 기준으로 사용하면 토양에는 당연히 인산과 칼륨이 집적되는 현상이 발생한다.

주목해야 할 또 다른 수치는 분뇨로 발생하는 칼슘의 양이 토양개량제 공급으로 투입되는 양과 견줄 만큼 많다는 것이다 (Table 2). 실제로 퇴비 중 칼슘의 함량이 평균 4.04%로 매우 높다 (Table 3).

앞서 설명한 바와 같이 우리나라는 산성 토양을 개량할 목적으로 토양개량제를 공급한다. 그러나, 실제로 농경지에 투입되는 석회 성분은 퇴비로 들어가는 양이 더해져서 필요한 양 이상으로 투입된다고 볼 수 있다. 농경지 토양의 교환성 칼륨과 칼슘의 농도가 지속적으로 높아지고 있는 현상과 pH 적정범위를 초과하는 필지의 비율도 꾸준히 증가하고 있는 현상이 이를 뒷받침한다 (NAAS, 2021).

토양개량제와 가축분퇴비로 칼슘의 공급량이 마그네슘보다 상대적으로 많아지고 있는 것도 농경지 토양의 양분 불균형의 원인이 되고 있다. 작물의 양분 요구도를 고려할 때, 토양 중 교환성 칼슘과 칼륨의 비율은 3:1 - 4:1 정도여야 한다 (NAAS, 2019a). 그러나 최근 칼슘의 상대적 증가는 길항작용에 의한 마그네슘 흡수 저해와 같은 문제를 야기할 수도 있다.

Improvement Strategies for the Conservation of Agricultural Soil

우리나라 농경지의 양분 수지를 개선하고 지속 가능한 농업 환경을 조성하기 위해서는 가축분퇴비의 사용을 보다 체계적으로 관리하는 것이 중요하다. 현재 가축분퇴비의 무분별한 사용은 토양의 양분 불균형을 초래하며, 이는 장기적으로 농경지의 생산성을 저해할 수 있다. 따라서 가축분퇴비 사용량에 따라 적정한 무기질비료 시비량을 계산하고, 이를 농업 정책에 반영함으로써 양분의 균형을 유지해야 한다. 이러한 접근은 농경지의 화학적 특성을 안정화하고, 지속 가능한 농업 환경을 조성하는 데 기여할 것이다.

이를 위해서는 가축분퇴비의 고품질화와 성분함량 표시제를 도입하는 것이 필수 요소이다. 현재 가축분퇴비는 성분 함량의 불확실성으로 인해 사용량과 효과를 정확히 예측하기 어렵다. 따라서, 가축분퇴비의 성분을 규격화하고 명확히 표시함으로써 농업인들이 보다 과학적인 시비 계획을 수립할 수 있도록 지원해야 한다. 이러한 규격화는 가축분퇴비의 고품질화를 촉진하고, 농경지의 양분 수지를 개선하는 데 중요한 역할을 할 것이다.

정책적 측면에서도 전환이 필요하다. 가축분퇴비 사용에 대한 정책은 단순히 가축분뇨를 처리하는 목적을 넘어, 토양의 질과 농업 생산성을 향상시키는 관점으로 설계되어야 한다. 가축분퇴비는 토양의 유기물 함량을 높이고, 장기적으로 토양 구조를 개선하는 데 기여할 수 있다. 따라서 정책은 가축분퇴비를 효과적으로 활용하여 토양의 질을 보전하고, 농업 생산성을 높이는 방향으로 나아가야 한다. 이러한 접근은 지속 가능한 농업 발전을 위한 필수 조건이 될 것이다.

Summary

이 논문은 우리나라 농경지의 토양 화학성 변동과 가축분퇴비 사용의 영향을 분석하여 지속 가능한 농업 발전을 위한 개선 방안을 제안하고자 하였다. 지난 수십 년 동안, 우리나라의 농업 정책은 지속 가능한 농업을 목표로 하여 무기질비료 사용량을 줄이는 방향으로 변화해왔다. 1990년대부터 정부는 비료 사용의 효율성을 높이기 위한 다양한 정책을 시행하였고, 그 결과 무기질비료 사용량은 현저히 감소하였다.

그러나, 무기질비료 사용량 감소에도 불구하고, 농경지 토양의 양분 부하량은 개선되지 않고 있었다. 그 이유는 가축분퇴비 사용량이 과도하게 많아졌기 때문인 것으로 나타났다. 우리나라는 연간 가축분뇨로 발생하는 양분의 양이 연간 무기질비료로 공급되는 양분의 양과 비슷하거나 높은 것으로 파악된다. 이 중 약 80%가 가축분뇨 퇴·액비로 농경지에 투입되었고 유효인산, 칼륨, 칼슘과 같은 성분이 토양에 집적되는 원인으로 작용한 것이다. 결과적으로 무기질비료 투입량을 줄여 농업환경을 유지·보전하고 환경 부하량을 줄이고자 했던 정부의 정책적 효과를 상쇄시켰다고 볼 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해서는 가축분퇴비의 사용을 체계적으로 관리하고, 시비 처방 시 가축분퇴비 투입량을 고려해야 한다. 가축분퇴비의 성분 함량 표시제를 도입하고 규격화함으로써 농업인들이 보다 과학적인 시비 계획을 수립할 수 있도록 지원하는 것이 필요하다. 이러한 접근은 농경지의 염류 집적과 양분 불균형 문제를 해결하고, 토양의 질을 유지 보존함으로써 지속 가능한 농업 발전에 기여할 수 있을 것이다.