화학비료
[ chemical fertilizer ]
화학비료는 토양 또는 식물 조직에 투여하였을 때 식물의 생장을 촉진할 수 있는 무기화합물이다. 이들은 일부 또는 전과정을 인위적 합성을 통해 생산한다. 화학비료는 주로 식물의 생장에 필요한 질소, 인, 칼륨과 같은 화학물질을 식물이 쉽게 흡수할 수 있는 형태로 만들어졌으며, 식물이 더 빠르고 크게 자라게 함으로써 생산량을 증대시키는데 이용되고 있다.
목차
식물의 필수 영양소와 비료의 성분
식물에 필수적인 영양소는 비교적 많은 양을 필요로 하는 다량영양소(macronutrient)와 적은 양이지만 필수적인 미량영양소(micronutrient)가 있다.1) 일반적으로 식물의 건조중량 1 kg 당 1 g 이상 요구되는 영양소를 다량영양소라고 하며, 이보다 적은 양이 필요한 것을 미량영양소라고 한다. 하지만, 이러한 기준은 다량영양소가 미량영양소보다 더 중요하다는 것을 의미하지는 않다. 일반적으로 다량영양소에 해당하는 원소는 질소, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 인과 황이며 미량영양소는 염소, 철, 붕소, 망간, 아연, 구리, 몰리브덴, 니켈 등이다. 이들 중 화학비료로 가장 많이 사용되는 3대 영양소는 질소, 인, 칼륨이다. 이들 원소 자체는 식물이 직접 이용할 수 없는 형태이며, 음이온 또는 양이온과 같은 화합물 형태로 식물체로 흡수가 된다. 따라서, 화학적 방법을 이용하여 식물이 흡수할 수 있는 형태로 변형시켜 비료로 사용된다.
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식물의 필수 영양소 (출처:정동훈)
종류
화학비료는 공급하는 영양분의 갯수에 따라 단일비료 또는 복합비료로 나눌 수 있다. 단일비료는 한가지의 성분만을 제공하는데 비하여 복합비료는 두 가지 또는 그 이상의 영양소를 제공한다. 화학비료는 일반적으로 무기화합물이며 동물 또는 식물의 부산물, 사체에서 유래한 유기질 비료와 구별이 된다. 가장 많이 사용되는 단일비료는 질산암모늄(NH4NO3)이며 질소를 공급한다. 복합비료는 두 가지 이상의 영양소로 이루어져 있으며 가장 일반적이다.
역사
비료를 이용하여 식물의 생장을 촉진하는 농법은 수천년 전부터 지속되어왔다. 현대적인 화학비료는 프리츠 하버의 질소고정법을 이용한 인공비료의 개발을 통해 본격적으로 시작되었다. 하버 공법이라 불리는 이 방법은 대기 중의 질소를 메탄가스와 높은 에너지로 반응하여 암모니아를 생성하는 방법이다. 이러한 화학비료의 사용은 20세기 초반 작물의 생산량을 증대시키는데 큰 기여를 하였다.
문제점
화학비료의 생산을 위해서는 많은 에너지를 필요로 하며, 가공 과정 및 지나친 비료 사용으로 인해 환경오염을 야기하기도 한다. 특히, 토양의 산성화, 수질오염, 대기오염의 원인이 되기도 한다.2)
참고문헌
1. Schachtman DP, Shin R (2007) Nutrient sensing and signaling: NPKS. Annu Rev Plant Biol, 58: 47-69
2. Gruber N, Galloway JN (2008) An Earth-system perspective of the global nitrogen cycle. Nature, 451: 293-296