식물의 3대 양분에 속하는 질소를 포함하는 질소비료는 작물의 잎과 줄기 성장을 촉진하고, 광합성 능력을 향상시켜 전체 생육을 좌우하는 핵심 영양소입니다.

일반적으로 농업에서 사용되는 질소비료는 요소태 질소, 암모니아태 질소, 질산태 질소 이렇게 3가지 타입으로 분류됩니다. 3가지 타입에 따라 비료의 흡수 속도, 비료의 효율, 가스 피해 가능성, 다른 양분 흡수에 미치는 영향 에서 큰 차이가 있습니다.

질소비료를 종류별로 나눠 차이점과 장단점을 비교해보겠습니다.

요소비료가 대표적인 요소태 질소입니다. 가격이 저렴하기 때문에 가장 많이 사용됩니다.

요소는 물에 잘 녹지만 그 상태로는 식물이 전혀 흡수하지 못하고, 토양 미생물이 만드는 유레아제 (urease) 효소에 의해 암모니아 기체로 분해되고, 이 기체가 수분에 흡수돼 암모늄 이온으로 바뀐 후에야 흡수될 수 있습니다. 반응과정은 다음과 같습니다.

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2NH₃ + CO₂ (효소에 의한 분해)

요소 수분 암모니아

요소를 분해하는 유레아제 (urease) 효소는 토양미생물이 만들어내고, 식물 체내에도 존재하기 때문에 토양시비해도 되고, 엽면시비해도 됩니다. 단, 상토에는 이 효소가 존재하지 않기 때문에 상토를 넣은 화분에 요소비료를 뿌려주면 뿌리가 전혀 흡수하지 못합니다.

요소비료에 의한 피해

• 요소태 질소는 가스 피해 가능성이 높습니다. 요소는 토양에서 항상 암모니아 기체로 분해되는 과정을 거치는데, 이 때 토양이 건조한 상태이면 뿌리 또는 아랫잎에 가스피해를 줍니다.

• 토양에 수분이 있으면 요소 분해로 생성된 암모니아 기체가 즉시 수분에 녹아 암모늄이 되면서 가스 피해없이 식물에 흡수됩니다. 따라서 요소비료는 토양이 촉촉할 때 사용해야 됩니다.

• 요소비료 자체는 물에 녹여도 중성이지만 질산으로 바뀌는 과정에서 토양을 산성화시킵니다.

양분 흡수속도

• 미생물이 요소비료를 분해하여 암모늄 이온으로 바뀐 후에 흡수가 시작되기 때문에 비료 효과가 느리게 발현됩니다.

• 요소가 분해되어 생성되는 암모늄(NH₄⁺)도 양이온이고, 가리, 칼슘, 마그네슘(K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺)도 양이온이라서 양이온끼리 서로 흡수를 방해합니다. 즉 요소비료를 과다 사용하면 가리, 칼슘, 마그네슘 결핍증상이 생깁니다. 이것을 길항작용이라고 합니다.

양분 이용율

• 요소비료는 식물이 이용하지 못하고 공기중으로 날아가는 비율이 높아 암모니아태 질소, 질산태 질소에 비하면 양분 이용율이 낮습니다.

• 요소비료 또는 요소를 함유하는 복합비료를 흙에 뒤섞은 후 바로 멀칭비닐을 덮을 경우 가스 피해가 발생하기 때문에 요소를 함유한 복합비료를 뒤섞은 후에는 가스가 빠져나갈 시간을 주고 며칠이 지난 뒤에 멀칭을 해야 합니다. 이것은 결국 요소비료는 질소의 손실이 크고, 작물이 실제로 흡수하는 양분의 비율이 낮다는 점을 보여주는 사례이기도 합니다.

가격 수준

• 비료 20kg 한 포대의 가격만 비교해보면 요소태 질소가 암모니아태 질소보다 비쌉니다. 그러나 요소비료에 함유된 질소 함량이 암모니아태 질소비료에 함유된 질소함량보다 월등히 높아 실질적으로는 가장 저렴합니다.

• 질산태 질소보다도 저렴합니다.

암모늄 이온(NH₄⁺)이 포함된 질소비료를 암모니아태 질소라고 합니다. 황산암모늄, 염화암모늄이 주로 사용됩니다.

암모니아태 질소 (암모늄 이온)은 토양 미생물의 작용으로 질산태 질소(질산 이온)으로 바뀝니다. 이 반응과정은 다음과 같습니다.

암모늄 이온(NH₄⁺)과 질산 이온(NO₃⁻) 모두 식물이 흡수할 수는 있지만 암모늄 단계에서 흡수되는 것보다는 질산으로 바뀐 후에 흡수되는게 대부분입니다.

비료에 의한 피해 가능성

• 황산암모늄, 염화암모늄 모두 토양을 산성화시켜 장기간 사용하면 안됩니다. (블루베리처럼 산성 토양을 선호하는 식물에만 사용)

• 산성토양, 중성토양에서는 가스 피해 가능성은 없습니다. (알칼리성 토양일때만 가스피해 발생)

양분 흡수속도

• 요소비료는 미생물이 암모늄으로 분해할 때까지 2~4일 정도 걸리지만 암모니아태 질소비료는 물에 녹는 순간 암모늄이 생성되기 때문에 흡수는 훨씬 빠릅니다.

• 다만 생성되는 암모늄(NH₄⁺)도 양이온이고, 가리, 칼슘, 마그네슘(K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺)도 양이온이라서 양이온끼리 서로 흡수를 방해하기 때문에 과다하게 사용하면 가리, 칼슘, 마그네슘의 결핍증상이 나타나게 됩니다.

질산(NO₃⁻)이 포함된 질산칼슘, 질산가리(=질산칼륨)가 주로 사용됩니다. 물에 잘 녹아 빠르게 작물에 흡수됩니다.

질산태 질소의 장점

• 질산 이온(NO₃⁻)이 음이온이기 때문에 가리, 칼슘, 마그네슘(K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) 등 양이온과 짝을 이뤄 동반 흡수되는 상조작용 때문에 다른 양분의 흡수까지 촉진합니다.

• 토양입자(음이온)에 흡착되지 않아 자유롭게 움직이기 때문에 뿌리 주변에서 흡수가 가장 빠릅니다. 다만 자유롭게 움직이는 것이 장마철에는 단점이 될수도 있습니다. 뿌리가 미처 흡수하기도 전에 지하로 유실되기 쉬우므로 장마철에는 사용을 피하는게 좋습니다.

• 기체가 발생하지 않아 곧바로 멀칭비닐을 씌워도 가스 피해가 전혀 없습니다.

• 토양을 산성화하지 않습니다.

질산태 질소의 단점

• 요소태 질소, 암모니아태 질소비료에 비하면 가격이 비쌉니다.