화학 비료

화학 비료

 

자료출처 : 천재학습백과

화학 비료, 농업 혁명의 원동력

식물이 제대로 자라기 위해서는 뿌리를 통해 질소, 인, 칼륨 등의 무기 양분을 흡수해야 한다. 이 중에서 가장 부족하기 쉬운 원소가 질소이다. 질소는 단백질, 핵산의 구성 원소이기 때문에 생물이 살아가는 데 없어서는 안 될 원소이다. 질소는 대기 중에 약 78%정도로 존재하지만 대기 중에 존재하는 질소 분자는 식물이 단백질이나 핵산을 합성하는데 곧바로 이용할 수 없는 형태이다.

식물이 이용할 수 있는 질소의 형태는 암모늄 이온이나 질산 이온이다. 대기 중의 질소를 식물이 이용할 수 있는 형태로 바꾸는 것을 질소 고정이라고 하고, 반대의 과정을 탈질소 작용이라고 한다. 질소 고정 작용을 할 수 있는 생물로는 남세균, 아조토박터 등의 토양 세균, 콩과식물의 뿌리에 공생하는 세균, 오리나무 등의 뿌리에 공생하는 방선균등이 있다.

 

질소의 순환 식물이 대기 중의 질소를 이용할 수 있는 형태로 바꾸는 질소 고정과

 그 반대 과정인 탈질소 작용으로 크게 구분된다.

 

 

과학 발달에 따라 생물에 의한 자연적인 질소 고정이 아닌 인공적인 질소 고정법이 개발되었다. 독일의 화학자 하버와 보슈는 질소와 수소를 200~300기압 정도 되는 고압 상태로 유지한 다음 철을 촉매로 사용하여 암모니아를 합성할 수 있는 방법을 개발하였다. 이 방법을 하버-보슈법이라고 하는데, 하버-보슈법의 등장으로 질소 비료를 대량 생산하는 길이 열렸다. 화학 비료의 등장으로 식량 생산은 비약적으로 늘어나게 되었다.

17세기 중엽부터 농부들은 농사를 과학적으로 하기 시작하였다. 농부들은 시행착오를 겪고 경험을 축적하면서 기술을 개량해 나갔다. 건초를 만드는 등 겨울에도 가축에게 먹이를 줄 수 있는 방법을 개발하였다. 종자 개량 기술 개발은 초기에는 네덜란드가 주도하였으나 나중에는 영국이 주도하였다. 또한 가축의 힘을 빌려 농사를 지을 수 있는 기계가 개발되었다.

그리하여 18세기 중엽부터 식량 생산이 비약적으로 증가하는 농업 혁명이 시작되었다. 농업 혁명을 이루게 된 원동력은 다수확 품종 개발, 화학 비료와 농약 개발, 영농 기계의 등장이다. 농업 혁명으로 식량 생산이 늘어나자 인류는 굶주림에서 벗어났고 인구가 크게 늘기 시작했다.

 

보슈 (Carl Bosch)

1874~1940 독일의 화학자. 공업가. 1918년 노벨 화학상 수상.

쾰른에서 태어나 라이프치히 대학에서 유기 화학을 전공한 후 나이트로 화합물을 깊이 연구하여, 1907년 금속 시안화물과 아세트산염에서 사이안화 바륨을 만들어냈다. 또 높은 압력에서 공중 질소를 이용해 암모니아를 합성하는 ‘하버법’을 공업에 활용하여 제1차 세계 대전 때 화약의 원료로 쓸 수 있게 하였고 암모니아를 산화시켜 요소를 만들기도 하였다. 이 연구로 1931년 베르기우스와 함께 노벨 화학상을 받았다

화학 비료는 왜 지력을 낮추는가?

식물에 필요한 무기 영양소는 한두 가지가 아니다. 그러나 화학 비료는 가장 부족하기 쉬운 몇 가지 원소만을 보충해주므로 다른 영양소는 수확을 거듭하면서 부족해질 수밖에 없다. 또한, 퇴비는 토양의 구조를 좋게 만들어 토양 미생물이 번식과 식물의 성장에 유리하게 작용하는 데 반해 화학 비료는 토양 구조를 나쁘게 만든다.

화학 비료의 사용과 생태계 평형

질소 비료는 농작물의 생산 증진에 도움을 주지만 지나치게 사용하면 질소 순환 과정에 방해가 되어 생태계에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 질소 비료의 사용으로 토양이 산성화가 되면 농작물에 직접 영향을 줄 수 있다. 그뿐만 아니라 토양 속에 녹아 있던 질소와 인이 하천으로 흘러들어가 하천, 호수, 바다가 부영양화 되면 녹조 현상이나 적조 현상이 발생하여 수중 생물의 생존에 큰 타격을 줄 수 있다.