비료
비료(肥料, Fertilizer)는 토지의 생산력을 높여서 식물이 잘 자라나도록 뿌려 주는 영양 물질을 가리킨다. 거름이라고도 하고, 토지를 기름지게 하고 초목의 생육을 촉진시키는 것의 총칭이다. 비료의 주성분은 질소·인산·칼륨·황·칼슘·마그네슘 등으로 천연비료와 화학비료가 있다. 화학비료의 지나친 남용은 토지를 황폐화시키는 등 환경을 오염시킨다.
식물체가 생장하기 위해 필요한 물질 가운데 탄소는 공기 중에서 이산화탄소의 형태로, 수소와 산소는 뿌리를 통하여 물의 형태로 흡수되며, 그 밖의 원소들은 토양으로부터 무기 염류의 형태(이온 상태)로 흡수되는데, 농작물의 경우에는 해마다 거둬들이기만 하므로 토양에 양분이 부족하게 되어 이를 인위적으로 공급해 주지 않으면 안된다. 이산화탄소는 공기의 약 0.03%를 차지하며 또한 끊임없이 재생산되고 있으므로, 일반적으로 식물이 필요로 하는 탄소를 공급하는 데는 충분하다. 그러나 이와 같이 쉽게 얻을 수 있는 원소들이 있는 반면, 실제의 토양은 질소·인·칼륨의 공급이 부족되기 쉬워 적당한 형태의 비료를 토양에 공급해 주어야만 한다. 질소를 비롯하여 식물에게 필요한 대부분의 양분들은 토양으로부터 공급되고 있는데, 토양은 식물이 필요로 하는 양분이나 수분을 포함하고 있다가 식물의 수요에 따라 이들을 공급하는 능력을 가지고 있다. 이러한 능력을 토양 비옥도라고 한다. 토양 비옥도는 식물이 이용할 수 있는 무기양분이 토양에 어느 정도 포함되어 있는가를 나타내는 것으로, 보통 그 양이 많을수록 토양 비옥도는 높아진다.
그러나 이러한 무기 양분들은 빗물에 쉽게 흘러내려가기 때문에 그 공급이 부족되는 경우가 종종 있다. 단, 토양 속에 질이 좋은 점토와 부식토가 있으면 많은 무기 양분, 주로 양이온은 그 표면의 자리를 바꿔 흡착되므로 쉽게 흘러내리지 않게 된다. 즉, 퇴비와 같은 유기물을 주게 되면, 지렁이를 비롯한 곤충류와 원생동물들의 활동이 활발해지고 곰팡이, 세균류의 작용도 왕성해져서 토양 입자가 부식질 작용으로 서로 결합하여, 덩어리 모양의 단립 조직이 발달하게 된다. 이러한 단립 조직은 공급이 많고 공기의 유통이 잘 되며, 물이나 식물 양분의 보관력이 강하므로 농경지로서 적당하다. 또한, 이 조직은 식물 뿌리의 발달을 돕고 그 양분, 수분의 흡수를 돕는 한편, 토양이 세찬 빗물에 씻겨내려가는 것을 막는 데도 큰 역할을 한다. 또한 토양 속에 유기물이 충분하면, 그것을 이용하는 각종 미생물의 활동도 활발해져서 유기물의 분해 작용이 촉진되며, 또 암석류의 풍화 작용도 천천히 진행되므로 미량 원소의 공급이 원활해진다. 이와 같은 이유로 토양 비옥도를 유지시키기 위해서는 유기물을 적당히 공급하여 주는 것이 매우 중요하다.
토양에서 공급되는 무기 원소 가운데 식물이 많은 양을 필요로 하여 부족되기 쉬운 것으로 질소·인·칼륨을 들 수 있다. 이것을 '비료의 3요소'라고 하여 특히 중요시하고 있다. 이 3요소 다음으로 부족되기 쉬운 원소는 칼슘이기에 질소·인·칼륨과 칼슘을 '비료의 4요소'라고도 한다. 일정한 수확량을 거둬들이기 위해서는 모든 작물에 비료의 3요소가 절대적으로 필요하지만 그 필요량은 작물의 종류에 따라서 다르다. 이러한 필요량의 일부는 비료로 주지 않더라도 토양이나 관개 용수 또는 빗물로부터 공급되는데, 이렇게 천연으로 공급되는 3요소의 양은 밭보다는 논 쪽이 더 많다. 조사 결과에 따르면, 3요소를 함유한 비료를 전혀 주지 않고 천연양분만으로 길렀을 경우에는 논벼에서는 78%, 밭벼에서는 38%, 보리류에서는 39%의 수확밖에 올릴 수 없었다고 한다. 세계에서 처음으로 인조 비료인 과인산석회가 생산되기 시작한 것은 1843년이었다. 공중질소의 공업적 고정에 의한 인조 질소 비료의 제조도 활발해져서 1902년에는 아크 방전에 의해 질산이 제조되었고 1906년에는 석회 질소가 제조되었으며 1913년에는 암모니아 합성이 성공한 이래 인조 질소 비료의 제조는 더욱 급속히 증가되어, 현재는 1년 동안 3,000만 t에 이르는 각종 합성 질소 비료가 공급되고 있다.
퇴비, 구비나 인분뇨, 나뭇재 등은 농가에서 생산하여 이용하는 비료인데, 위생적으로 불결하다는 인식이 깊어지고 가축의 수가 줄어들며, 또 농가 노동력이 부족되는 등의 원인으로 점차 감소되어가는 추세에 있다. 그러나 특히 퇴비, 구비는 토양 비옥도를 유지하고 향상시키는 데 있어서 매우 중요한 구실을 한다는 것을 잊어서는 안 된다.
깻묵류·어분류·골분류 등의 유기질 비료는 사용하기 쉬운 안전한 비료인데, 화학 비료의 발달과 더불어 점차 그 소비량이 감소되어 현재는 총 판매 비료량의 10%에 지나지 않는다.
잎의 생장에 좋은 질소 비료는 주로 작물의 생장 초기에 이용되는데, 황산암모늄·염화암모늄·요소·석회질소·질산암모늄 등이 대표적인 것이다. 이 가운데 요소는 토양 속에서 탄산암모늄으로 변한다. 질소 비료는 효과가 빨리 나타나는 속효성이지만 질소를 서서히 토양 속에 방출하도록 고안, 개발된 완효성 질소 비료도 있다. 이 중 IB(아이비)라고 부르는 이소브티리덴오 요소는 토양 속에서 서서히 가수 분해되어 요소를 방출하며 비료 알갱이의 크기나 굳기로 그 분해 속도를 조절할 수 있다. 우레아포름·CDU·구아닐요소 등은 주로 미생물의 작용에 의해 모두 토양 속에서 분해된다. 따라서, 미생물이 활동하기 어려운 저온에서는 분해 속도가 늦은데 비해, 온도가 높아지면 점차 빨라지게 된다. IB와 구아닐요소는 주로 논작물에, 우레아포름과 CDU는 밭작물에 사용한다.
인산 비료는 열매의 생장에 도움을 주는 것으로, 그 원료가 되는 인광석은 전 세계에 약 300억 t이 매장되어 있다고 하는데, 대한민국은 전량을 수입에 의존하고 있다. 현재 생산되고 있는 중요한 인산 비료로는 과인산석회(1만 3,000 t)와 용성 인비(7만 8,000 t) 등이다. 이들은 주성분이 인산일석회[Ca(H2PO4)2]이며 수용성이므로 비료의 효과도 빨리 나타난다. 용성 인비의 인은 규산·마그네슘·칼슘 등과 함께 유리 모양으로 용융되어 있으므로 물에 잘 녹지 않지만, 토양 속에서는 서서히 용해되어 식물체에 흡수된다.
칼륨 비료는 생장 및 뿌리의 발달에 좋은데 대한민국에는 칼륨 자원이 거의 없기 때문에 칼륨 비료는 전량 수입에 의존하고 있다. 그 대부분은 염화칼륨(KCl)이며, 이 밖에 황산칼륨(K2SO4)이 있고 칼륨염도 있다. 칼륨 비료는 모두 수용성이므로 그 효과가 빨리 나타난다.
복합 비료는 비료의 3요소 가운데 2종 이상을 포함하는 비료로서, 배합 비료 및 화성 비료를 가리키는데, 이들 중에는 비료 성분이 낮은 것과 높은 것 등 아주 많은 종류가 있다. 이들 복합 비료는 3요소가 함께 포함되어 있을 뿐만 아니라 취급이 편리하므로, 특히 농업 기계화가 진척된 요즈음에는 그 사용량이 늘어나는 추세에 있어, 현재 사용되고 있는 비료의 70% 이상이 이 복합 비료이다.
석회질 비료, 마그네슘 비료, 규산질 비료, 미량 요소 비료 등 여러 가지가 있다. 미량 요소 비료는 함유되어 있는 성분에 따라 망간질 비료, 붕소질 비료 등으로 불린다. 한편, 질산화 작용을 억제하는 성분이 들어 있는 비료는 토양 속에서 암모니아가 질산으로 변하는 작용, 즉 질산화 작용을 억제한다. 그러므로 비료 속의 질소는 토양 입자에 흡수되기 어려운 질산 이온이 되므로 빗물이나 관개 용수에 잘 씻겨 내려가지 않게 된다.