비료

역사

퇴비는 농업이 시작된 때와 거의 동시에 사용되기 시작했는데, 그것은 뼛가루·재·건혈·초석·구아노·물고기 등의 사용이 토지나 작물에 미치는 영향을 이해하기 훨씬 전부터였다. 미개간지가 없어지는 한편 비료의 제조기술과 수송능력이 향상됨에 따라 필요한 식량과 섬유를 생산하는 데 있어서 비료의 역할은 더욱 중요해졌다.

비료를 사용하기 위해서는 우선 식물생장에 대한 양분의 기능을 이해해야 한다. 고대 로마인은 이미 BC 200년부터 AD 100년말에 윤작, 산성토양에 대한 석회의 사용, 두엄의 사용, 공기 중의 유리 질소를 고정하는 콩과 식물의 재배 등의 경험을 바탕으로 토양 비옥도에 관한 지식을 쌓아왔다. 화학자들이 식물 양분에 관한 연구를 시작한 것은 약 1750~1800년이다.

1804년 스위스의 테오도르 드 소쉬르가 정량법을 사용하여 몇 가지 중요한 원리를 확립했다. 1834년 프랑스의 장 바티스트 부생고는 처음으로 포장시험을 했다. 1840년 독일의 유스투스 폰 리비히는 식물이 영양분을 부식물로부터 섭취한다고 하는 부식설을 부정하는 몇 가지 새로운 이론을 창안하여 농업의 비옥성 연구에 세인의 관심을 집중시켰다.

1886년 독일의 헤르만 헬리겔과 H. 빌파르트가 어떤 종류의 미생물은 콩과식물의 뿌리에 작은 혹을 형성하여 공기로부터 질소화합물을 만들어낸다는 것(공중질소고정)을 알아냈다. 1880년대 후반부터는 더 나아가서 필수요소의 측정, 시비의 최적시기, 비율, 방법, 비료조성에 관한 연구가 활발해졌다.

필수요소

지각이나 대기 중에 존재하는 90여 종류의 화학원소 중에서 적어도 16종류는 식물의 정상적인 생장에 꼭 필요한 원소로 알려져 있다. 식물 영양소에 관한 연구가 발전함에 따라 새로운 원소가 계속 추가되고 있다. 필수요소와 그 공급원은 표에 나와 있는데, 정상적으로 식물이 생장하는 데 있어서 각 원소가 고유한 생물학적 역할을 하고 있다.

비료 필요량의 결정

개요

경제작물이 필요로 하는 비료를 결정하는 방법은 다음과 같다.

양분 결핍의 징후

많은 식물은 특정한 양분의 결핍증이 나타난다. 경험이 있는 사람은 이러한 결핍증으로부터 식물이 필요로 하는 양분을 알 수 있다.

토양시험

숙달된 토양전문가가 대표적인 시료에 관해서 신중하게 실시한 토양시험 결과는 토양의 지력을 높이기 위한 중요한 실마리가 된다.

토양시험이란 토양의 일반적인 비옥도를 측정함과 동시에 몇 년에 걸친 조직적인 시험을 통해 비옥도가 유지·증진·감소 중 어떤 상태에 있는가를 밝혀내는 것이다.

식물조직의 검정

생장기에 있는 식물조직을 화학적으로 검정하는 것은 어떤 양분이 결핍되어 있는가를 진단하는 데 유용할 때가 많다. 그러나 토양의 수분·온도·비옥도와 각종 비료의 효과 간의 상호작용이 복잡하기 때문에 검정결과를 해석하는 것은 경험이 많은 사람이 해야 한다.

분광사진분석법

최근에는 원소측정을 위해서 16개의 원소를 동시에 측정할 수 있는 분광사진분석법이 널리 사용되고 있다.

토양분류

세계의 여러 주요토양에 관해서는 토양지도가 작성되어 있으므로 각 토양이 어떤 양분을 함유하고 있는가를 대체로 알 수 있다.

포장시험과 농장실습

최종적으로 비료의 효과를 아는 데는 포장시험이 가장 적합하다.

사료와 식량에 대한 비료의 효과

비료는 많은 점에서 식물에 영향을 미친다.

첫째, 단위면적당 수확량을 증가시켜 농작물의 생산량을 높일 수 있고, 둘째, 같은 토양에 여러 종류의 식물을 재배할 수 있게 하며, 셋째, 각각의 품종에 대하여 무기물·비타민·단백질·호르몬 등의 화학적 조성이 바뀌게 한다.

어떤 토양에 극도로 부족한 양분이 소량 첨가되면 식물은 먼저 생장이 촉진되고, 이보다 더 많은 양의 양분을 첨가하면 식물 속에 양분이 축적된다. 때로는 생장하는 데 가장 적합한 양 이상을 첨가하는 일도 있다. 토양이 지닌 고유한 비옥도나 시비량이 크게 변하면 수확량도 달라지지만, 과실이나 종자의 화학조성에는 별다른 영향을 미치지 않는다. 그러나 곡류에 많은 양의 질소를 가하면 단백질 함량이 높아진다. 비타민·단백질·호르몬에 대한 비료 효과는 무기성분에 대한 효과보다 훨씬 작다는 보고가 있다. 또한 기상요인이 토양요인보다 더 강한 영항을 미친다고 밝혀져 있다.

방목한 가축은 사료의 전부를 토양의 식물로부터 직접 섭취하기 때문에 지력과 비료의 관계에서 오는 양분 결핍이 잘 일어난다. 축산물의 품질에 대한 비료 및 토양 비옥도의 효과는 식육·우유 등의 축산물이 인간의 식량에서 상당부분을 차지하기 때문에 중요한 문제이다.

유기질 비료와 무기질 비료

화학비료는 가축과 인간의 건강을 해친다고 주장하는 사람도 일부 있지만, 미국 하원의 한 위원회가 종합적으로 연구한 결과 다음과 같은 결론이 나왔다. "화학비료를 사용하는 것이 인간이나 가축의 건강에 나쁜 영향을 미친다고 하는 확실한 증거는 없었다." 또한 식물 양분은 유기물과 무기물 어떤 것에서 나온 것이라도 식물의 생체로 흡수될 때 화학물질로서 동일하다는 것이 과학적으로 입증되었다. 일종의 유해요소가 토양에 가해져서 식물에 흡수된 결과 가축에 해로운 영향을 주는 일도 있을 수 있다. 그러나 화학비료의 효과를 다른 화학 살충제나 살균제의 악영향과 혼동해서는 안된다.

분석, 규격, 비율

복합비료의 양분은 질소·인산·칼리 순으로 표시하는 것이 표준이다. 비료의 분석 또는 규격은 보통 질소(N) 총량, 인산(P₂O₅), 수용성 산화칼륨(K₂O)의 중량백분율로 표시한다. 비료용어로는 산화칼륨을 칼리라고 한다. 이 용어는 1880년대 중반 이래 사용되고 있다.

특정한 토양이나 농작물에 대해서는 그것에 적합한 비료의 성분비로 표시하는 일이 많다. 비료의 성분비는 3요소, 즉 N·P·K의 상호관계를 표시하는 것으로 경우에 따라 다른 요소를 첨가하는 일도 있다. 복합비료란 N·P·K 3요소 중 2개 이상을 포함하는 비료이다.

판매비료는 거의 100년 동안 오직 건조 고체비료로서 제조·판매되었는데 1930년대 중반에 암모니아 기체가 처음으로 사용되었고, 1950년대 중반에는 액체 복합비료가 등장했다.

엽면살포

식물은 양분을 잎이나 줄기로부터도 흡수할 수 있기 때문에 엽면살포로 양분을 주면 토양에 비료를 주지 않아도 되지 않겠는가 하는 추측을 할 수 있다. 그러나 광범위하게 조사·연구한 결과 이것은 가능하지만 극히 소량을 주는 것만으로 충분한 미량요소의 경우가 아니면 대체로 경제적 실용성이 없는 것으로 밝혀졌다. 미량요소의 경우 엽면살포가 토양시비보다 비교적 효율이 높은데, 토양시비의 경우 토양이 그 요소를 화학작용에 의해서 무효로 만들기 때문이다.

판매 비료

질소비료

비료에 사용되는 가장 중요한 천연유기물은 탱키지(고기와 주방 찌꺼기로 되어 있음), 하수의 오니(汚泥), 피마자 깻묵, 면실유 깻묵, 어박(魚粕 : 기름을 짜고 남은 물고기의 찌꺼기), 구아노(바다새의 똥이 쌓여 덩어리가 된 것) 등이다.

1850년 이전에 사용된 질소비료는 거의 모두 이러한 유기물로부터 얻어졌다. 그러나 20세기 후반에는 질소비료에서 천연유기물이 차지하는 비율이 줄어들었다.

질산소듐(NaNO₃, 소다초석 또는 칠레초석이라고도 함)과 질산포타슘(KNO₃ : 초석)은 최초로 개발된 무기질 화학 질소비료원이었다. 이것은 1809년 새디어스 헨크가 칠레 연안의 산맥과 안데스 산맥 사이에서 발견한 것이다. 또 코크스 노(爐) 암모니아는 석탄을 산소 없이 약 1,000℃로 가열하여 코크스를 제조하는 공정에서 발생된 암모니아 기체로, 이것을 황산과 반응시키면 황산암모늄 결정이 만들어지며 비료로 쓸 수 있다.

공기의 약 80％를 이루고 있는 질소는 세계 어느 나라에서도 평등하게 이용할 수 있으나 공기 중의 유리 질소를 고정하는 기술이 개발될 때까지는 인간의 손이 미치지 않는 것이었다.

질소를 고정하는 공업적 방법 중에서 가장 뛰어난 방법은 암모니아를 합성하는 하버법(Harber Process)이다. 이 방법은 1910년에 최초로 실험실에서 합성이 성공된 후에 독일의 프리츠 하버와 발터 네른스트가 발달시켰고, 그후 프랑스의 조르주 클로드가 개량했다. 전기 아크 법에서는 질소와 산소 두 기체의 혼합물을 아크 방전(放電)시켜 암모니아를 합성한다.

석회질소법에서는 최종 공정에서 질소와 탄화칼슘을 고온에서 반응시켜 질소가 20％ 정도 포함되어 있는 석회질소(시안화칼슘)를 만든다. 대표적인 질소비료로는 다음과 같은 것이 있다.

① 질산암모늄：암모니아 기체에 질산을 반응시켜서 만들며 그대로 시비할 수 있지만, 액체나 건조 복합비료의 성분으로도 사용할 수 있다.

② 황산암모늄：그대로 또는 복합비료의 성분으로, 그리고 시비 직전에 물리적으로 대량 혼합하는 데 사용할 수 있다.

③ 암모니아 무수물(無水物)：그대로 또는 다른 질소비료를 만드는 원료로 널리 사용된다. 인산과 반응하여 인산일암모늄과 인산이암모늄을 만든다.

④ 석회질소：시안화칼슘과 탄소의 혼합물로 유럽에서 널리 사용되고 있다.

⑤ 질산칼슘：질산을 석회석으로 중화하여 만든 것으로 주로 유럽에서 생산되고 있다.

⑥ 질산소듐：주로 측비(側肥)나 부비(敷肥)로 직접 사용된다.

⑦ 요소：토양 중에서 요소분해효소의 작용에 의해서 곧 탄산암모늄으로 바뀐다. 직접 사용하거나 액체비료 등 복합비료로서 사용된다. 그외에도 질소액·암모니아수의 혼합물이나 요소·포름알데히드의 여러 혼합물이 있다.

인산비료

세계의 인광석과 인회석의 추정 매장량은 467억t 정도이다.

그밖에도 아직 정확하게 어림할 수 없는 매장된 자원이 칠레, 중국, 아일랜드, 서아프리카, 인도네시아, 한국, 나이지리아, 우간다, 남아프리카 공화국, 베네수엘라 등에 있다. 판매용 인산의 원료는 주로 인산 석회광의 인회석으로, 가장 일반적인 결정형태는 불소인회석(Ca₁₀(PO₄)₆F₂)이다. 철광석이나 동물의 뼈도 원료가 된다. 인광석의 생산국은 미국, 소련, 모로코, 튀니지, 나우루, 남아프리카 공화국, 토고, 중국, 베트남, 이스라엘 등이다.

주요소비국은 미국, 소련, 프랑스, 독일, 일본, 폴란드, 영국, 이탈리아, 인도 등이다.

화성인회석(火成燐灰石)은 소련의 콜라 반도, 동부 우간다, 남아프리카 공화국에 관입암상으로 존재하며, 주요광석은 불소인회석이다. 미국 서부에 있는 커다란 광상은 지향사를 형성하고 있는데, 대상광상(臺狀鑛床)을 이루고 있는 인광석도 있다.

인광석은 해성인산석회암(海成燐酸石灰岩)의 풍화에 의해서 생긴다. 하천의 역상광상(礫狀鑛床)은 인산석회암이 풍화하여 하천에서 흐르는 동안에 하천 바닥에 퇴적된 것이다.

인산염암상(燐酸鹽岩床)은 산성을 띤 물에 녹은 인산염이 석회암이나 철 또는 알루미늄이 풍부한 암석과 접촉해서 형성된다. 구아노는 바다새의 똥이 쌓여서 덩어리가 된 것과 박쥐의 똥이 쌓여서 덩어리가 된 것이 있다.

둘 다 제4기 이후에 생성된 것으로, 그대로 비료로 사용될 수 있다. 유명한 것은 페루의 구아노로 가장 오래된 판매비료이다. 구아노는 조성에 따라 인산질 구아노(인산 20~25％, 질소 4~6％)와 질소질 구아노(인산 8~12％, 질소 11~16％, 포타슘 2~3％)로 나뉜다.

인광석은 거의 노천채광에 의해서 얻는다. 인회석은 화학변화를 시키지 않으면 식물에 그다지 효과가 없다. 비료에서 사용하는 용어로 말하면 유효 인산이란 수용성인 것과, 시트르산암모늄 용액에 가용성인 것을 합한 것이다. 인회석의 구조를 파괴하여 인을 더욱 유효하게 하는 일반적인 방법에는 인회석을 강한 무기산으로 처리하는 방법과 고온으로 처리하는 방법이 있다.

① 산처리법：강한 산은 인회석의 결합을 분해해 30~40％의 플루오린을 몰아낸다. 인광석에 황산을 가하면 유효 인산을 16~20％ 정도 포함하는 보통의 과인산석회가 생기는데, 주성분은 Ca(H₂PO₄)₂·H₂O이다.

인광석에 오르토인산을 가하면 44~48％의 유효 인산을 포함하는 삼인산염 과인산석회, 주로 인산삼칼슘(Ca₃(PO₄)₂)이 얻어진다. 과인산석회(보통 인산의 인 함유량은 54％인데 비해서 이것은 70~72％의 인을 함유하고 있음)는 1960년대에 처음으로 소개되었다. 이것에 의해서 더욱 고도의 복합비료, 특히 액체비료의 생산이 가능해졌다.

제2차 세계대전중에 황산이 부족했을 때, 미국의 테네시 강 유역개발공사(TVA)는 2종류의 인산 제법을 개발했다.

첫째 제법은 질산·인산의 혼합산으로 인광석을 처리하여 인산·인산이수소칼슘·질산포타슘을 만들고, 이것을 암모니아로 처리하여 인산일수소칼슘을 얻음과 동시에 조해성이 높은 질산포타슘을 질산암모늄으로 바꾸는 것이다. 2번째 제법은 질산·황산의 혼합산을 사용하여 인산 석고(石膏), 질산칼슘을 만들고 나서 첫째 제법과 같이 암모니아로 처리하는 것이다.

② 열처리법：인광석을 고온으로 처리하면 인회석의 결합이 깨져 거의 모든 플루오린이 추출된다.

이렇게 해서 만들어진 콜로네트 인산염에는 21％의 인산이 함유되어 있는데 그중에서 18％가 유효하다.

③ 거친 인광석 미세분말：미처리 인광석은 1/6~1/20이 가용성이기 때문에 식물에 유효한 인이 적게 포함되어 있다. 그러나 충분한 시간이 지나면 토양 속의 산은 무기산과 같이 인회석의 결합을 분리시킨다. 그렇기 때문에 가격이 맞으면 인광석은 토양에 기초적인 인산 성분을 부여하는 데 인산석회로 이용될 수 있다.

④ 기타 인산비료원：광재(鑛滓)는 제강업의 부산물로서 가용성 인산석회를 풍부하게 갖고 있다. 독일·프랑스·영국 등의 유럽 국가에서 광재는 인의 공급원으로서 상업상 중요하다. 뼛가루는 일찍이 인산비료의 주요공급원이었지만, 지금은 주로 사료로 이용되고 있다.

습식인산액은 인광석을 황산으로 처리해서 만든다. 이때 황산석회가 침전물로 생성되는데 이것을 분리하면 20~54％의 인산을 포함하는 산이 남는다. 이 산은 70~72％까지 농축할 수 있다. 열처리에 의해서 인산을 만드는 경우는 전기로로 인광석을 환원하여 원소상태의 인을 만들고, 이것을 연소시켜 인산염으로 바꾸고 물에 녹여 오르토인산으로 만든다. 이것을 암모니아로 중화하면 인산이수소암모늄이 생긴다.

칼리 비료

세계의 포타슘 매장량은 막대하지만 정확한 통계는 나와 있지 않다.

또한 포타슘은 해수에도 상대한 양이 들어 있다. 즉 해수에는 48만t/㎦의 산화포타슘이 포함되어 있다.

칼리 비료는 퇴비, 질산 칼리, 재라는 형태로 BC 300년에 출현했다. 포타슘(potash)라는 명칭은 '항아리의 재'(pot ashes)에서 나온 것이다. 포타슘염은 1839년에 독일에서 발견되어 1961년에 상업적으로 생산되었다. 캐나다의 서스캐처원 대광상에서의 생산은 1960년대부터 급속하게 진행되었다.

랑바이나이트광(포타슘·마그네슘의 황산염 광물(K₂SO₄·2MgSO₄)과 실비나이트광(염화포타슘·염화소듐의 혼합체)을 굴착(掘鑿)한 후에 지상으로 운반한다.

이 광석의 주된 불순물인 염화소듐은 부유선광법(浮遊選鑛法)을 이용해서 분리한다. 원심분리를 거쳐 건조하면 황·포타슘·마그네슘을 포함한 것이 나온다. 또한 함수(鹹水 : 바다나 호수의 짠물)로부터 만드는 경우는 염화포타슘을 원심분리로 분리한 후 건조한다. 이때는 50％의 산화포타슘을 함유하고 있는 입상(粒狀)의 염화포타슘이 생긴다.

비료의 칼리 함유량은 보통 수용성의 산화포타슘(K₂O : 포타슘 38％)으로 나타내는데, 일부 유럽 국가에서는 포타슘의 원소기호인 K로 표시하고 있다.

① 염화칼리：50~60％의 칼리를 함유하고 있고 물에 잘 녹는다. 그대로 사용하거나 액체 또는 건조 복합비료로 만들어서 사용한다.

② 황산칼리：48~50％의 칼리를 함유하고 있다.

③ 황산칼리 고토：이것은 랑바이나이트광으로부터 만들어진다. 독일 제품은 황산포타슘 1분자당 황산마그네슘이 1분자인 것에 비해서 미국의 제품은 황산마그네슘이 2분자이다.

④ 카이나이트：전문적으로는 염화황산마그네슘과 포타슘의 수화물(KCl·MgSO₄·3H₂O)로 이루어진 광물이다.

⑤ 질산칼리：질산칼리는 칠레의 질산염광상으로부터 얻어진다. 비료로 거의 사용되지 않지만 질소와 칼리의 균형이 뛰어나기 때문에(질소 13％, 인산 0％, 칼리 44％) 재배하는 데 좋은 점이 있다.

복합비료

복합비료를 만드는 방법은 매우 다양하기 때문에 대표적인 방법은 없다고 할 수 있다.

취급이나 수송경비를 절약하기 위해서 복합비료의 양분을 고도로 농축하는 경향이 강하다. 1950년 이전의 복합비료는 대부분 분말 형태였지만 그후에는 입상 형태로 된 제품이 늘고 있다. 입상은 먼지가 나지 않고, 넣고 꺼내기가 자유로우며, 뭉쳐서 덩어리가 되는 일도 적다. 미국에서는 1950~60년대에 걸쳐서 고형의 대량혼합, 액상, 현탁액(懸濁液), 유상(乳狀) 비료가 보급되었다. 유럽 국가들에서는 일반적으로 단비(單肥)로 사용하며 복합비료는 미국이 보급하고 있다.

2차적 요소

칼슘·마그네슘·황은 2차적 요소라고 하는데 중요도가 낮다는 뜻은 아니다.

습윤지대에서 칼슘이 대단히 중요한 이유는 토양의 산성도를 조절하기 때문이다.

연강우량이 380~635㎜인 아습윤지대나 건조지대에서는 칼슘이 토양 단면에 퇴적되지만, 습윤지대에서는 지표로부터 빠져나가는 경향이 있다. 이러한 토양의 칼슘 결핍은 석회제를 사용하여 보충한다. 마그네슘도 칼슘과 같이 토양의 산성도와 관계가 있다. 이 원소는 식물이 광합성을 할 때 햇빛을 흡수하는 엽록소의 기본원소로서 마그네슘 결핍은 산성 토양에서 생길 가능성이 가장 높다.

황을 토양 중에 혼입시키는 것은 식물의 찌꺼기, 퇴비, 석회, 석유의 연기에 포함되어 있는 황을 공기 중에서 녹여 땅으로 운반하는 비, 황산을 함유하고 있는 판매비료, 이산화황을 이용하는 토양생물이다.

황은 산성 식물을 위해 토양을 산성화하는 데 사용된다.

식물의 생장에 절대로 필요한 원소이지만, 아주 소량만 있으면 되는 것도 있다. 이러한 미량원소가 부족한 지역이나 식물의 반응에 관한 연구는 많은 양을 필요로 하는 원소에 비해서 매우 불완전하다. 붕소는 식물체 중에서도 생장이 활발한 부분에서 세포분열을 하는 데 중요하다.

붕사(Na₂B₄O₇·10H₂O)는 11％의 붕소를 포함하고 있고, 붕소의 결핍을 막는 데 사용된다. 수용성인 것을 엽면살포제로 사용하는 일도 있다. 식물의 정상적인 생육에 필요한 구리가 부족한 지역은 전세계에 2~3곳밖에 없다. 구리는 주로 황산구리로서 토양에 공급하는데, 산화구리(Ⅱ)를 사용하는 일도 있다. 지각에 가장 풍부하게 존재하는 원소 중의 하나인 철의 결핍은 철이 녹기 어려운 알칼리성 토양에서 많이 나타난다.

철은 황산철(Ⅱ)을 엽면살포하거나 또는 킬레이트 화합물(여러 자리의 리간드가 금속 이온과 배위결합해 생성된 고리형 화합물)을 뿌려 공급한다.

망가니즈의 결핍은 망가니즈 화합물이 녹기 어려운 알칼리성 토양에서 자주 나타나므로 토양에 직접 살포하는 것보다 엽면살포하는 것이 효과적이다. 주요공급원은 황산망가니즈(MnSO₄)이다. 토양에 공급되는 몰리브데넘은 토양의 산성도가 강해짐에 따라 유효성이 증가한다.

콜리플라워는 유사한 품종인 브로콜리 등과 함께 몰리브데넘 결핍에 특히 민감하다. 몰리브데넘산소듐(NaMoO₄·2H₂O)이나 몰리브데넘산암모늄이 몰리브데넘의 공급원으로 사용되는 일이 많다. 아연 결핍의 예는 표토(表土)가 유실되어버리고, 인의 함유량이 대단히 높으며, pH가 높은 토양에서 특히 많이 나타난다. 아연은 보통 황산아연이나 아연의 킬레이트 화합물 형태로 비료에 첨가된다.

미량원소의 결핍은 그 원소를 포함하고 있는 화합물이 불용성이고, pH가 대단히 높거나 낮기 때문에 토양에 포함되어 있어도 유효성이 낮을 때 일어나기 쉽다.

미량원소도 착염 등의 형태로 만들면 토양에 고정되지 않고, 장기간에 걸쳐서 서서히 효과를 나타낸다.

농약비료

농약비료는 효율적 농업의 일환으로서 등장한 것이다.

이것은 농약과 비료를 혼합한 것으로 사용기간이 동일한 시비와 제초(또는 살충) 작업을 1회에 하는 것이 특징이다. 농약비료는 농약과 비료 양쪽의 용도를 겸하고 있지만, 그 사용법이 어렵고 사용법을 지키지 않으면 약물로 인한 해를 초래하기 때문에 실제로는 그다지 사용되지 않고 있다.

자급비료

두엄

두엄은 대체로 가축의 분뇨(糞尿)와 혼합된 짚 종류를 말한다. 가축이 섭취한 양분 중에서 질소는 약 75％, 인산은 80％, 칼리는 90％가 그대로 배설된다. 이것만으로 두엄이 매우 큰 비료 자원이라고 말할 수도 있지만, 화학비료에 비하면 농도가 낮고 적절한 조치를 하지 않으면 양분의 손실이 커진다. 두엄은 사용하기 전에 비를 맞으면 질소의 약 절반과 칼리의 거의 전부가 손실될 수 있다. 요(尿) 가운데 질소의 일부는 즉시 휘발성 암모니아로 변해서 유실된다. 또한 수개월 간 퇴적될 경우 유기물의 대부분은 산화되어 손실된다. 이러한 손실을 경감하는 효과적인 방법은 축사(畜舍)에 짚을 충분하게 덮어서 오줌을 흡수시키는 것, 두엄을 쌓은 후에 덮개를 씌운다든가 굴 속에 저장하여 녹아 없어지는 것을 막는 것, 밭에 넓게 뿌려서 가능한 한 빨리 토양과 섞이게 하는 것, 과인산석회 같은 방부제를 축사에 뿌리는 것 등이 있다. 두엄은 가축의 종류 및 취급방법이나 저장방법에 따라 토양에 미치는 효과면에서 크게 차이가 난다. 양·염소·가금류에서 나오는 두엄은 보통 모든 양분이 많다. 이들의 두엄은 말리거나 때로는 화학비료를 첨가하여 농도를 높이는 경우가 많다. 두엄은 인산이 가장 적기 때문에 우선 인산의 첨가를 생각해야 한다. 세계에서 인구밀도가 가장 높은 지역에서는 사람의 배설물이 중요한 비료로 쓰이는 경우가 있다.

퇴비

정원이 있는 집에서 나오는 나무나 풀잎, 잔디 깎은 것 등의 쓰레기는 부패한 두엄과 같은 퇴비가 될 수 있다. 퇴비는 식물 찌꺼기 외에 토양과 화학비료, 때로는 석회석을 첨가해서 만들기도 한다. 퇴비 더미를 완전히 썩게 하는 데는 여름의 기후에서 수개월이 필요하다. 퇴비 더미를 2개월에 1번 정도 뒤집어 놓으면 부패의 정도가 촉진된다. 이러한 종류의 퇴비는 관목이나 정원에 사용하는 비료로 적합하다.