전통 육종

전통육종은 자연적으로도 교배가 가능한 종이나 속에 속하는 식물들을 인위적으로 교배시킴으로써 보다 우수한 형질을 가진 품종을 만들어내는 것을 말한다. 육종을 하면 후대에서 원하는 형질이 나타나기도 하지만, 원하지 않았던 형질까지 나타나기도 한다. 그러면 후대 중에서 가장 바람직한 형질을 지닌 개체를 선발하여 다시 교배하는 과정을 거치게 된다. 원하는 품종이 육성될 때까지 이러한 교배와 선발과정이 반복된다. 이와 같이 육종 과정에서는 대체적으로 시간과 비용이 많이 소요된다. 유전자변형과 육종은 목표하는 바는 같지만 유전자변형은 자연적으로 교배가 불가능한 생물종의 유전자를 이용한다는 점에서 차이가 있다. 또한 대체적으로 전통육종 방법에 비해 시간과 비용이 적게 든다. 하지만, 유전자변형작물의 경우 안전성을 검증 받아야 한다는 점에서 큰 제약이 있다. 아래 그림은 전통육종에 비해 유전자변형 방법이 좀 더 쉽고 빠르게 우수한 품질을 가진 품종을 생산할 수 있음을 보여준다

비료의 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.

질소 고정

천연에서 질소는 빛이나 우주선에 의해 질산으로 고정되지만, 질소고정에 보다 중요한 역할을 하는 것은 토양 속에 있는 미생물이다. 질소고정의 90％ 이상을 이 미생물들이 하고 있다.

질소고정을 하는 것으로는 비공생균과 공생균의 2종류가 있다. 비공생균에는 아나바이나속과 염주말속을 포함하여 아조토박터속, 베이예링키아속, 클로스트리디움속 등이 있다. 공생균에는 콩과식물에 공생하는 근류균, 벼과식물에 공생하는 스피릴룸 리포페룸이 있다. 질소고정을 하는 공생균은 숙주식물의 뿌리털에 침입하여 그곳에서 증식하고 뿌리혹의 생성 및 밀접한 관계에 있는 세균과 식물 세포의 증식을 자극한다. 뿌리혹 속에 들어 있는 세균은 숙주식물이 성장하는 데 이용할 수 있도록 유리질소를 질산염으로 전환시킨다. 콩과식물(예를 들면 알팔파·콩·토끼풀류·완두·대두 등)이 잘 성장하고 혹이 충분히 형성되도록 하기 위하여 상업적으로 재배된 적절한 근류균종을 씨앗에 접종한다. 필요한 세균이 없거나 부족한 토양에는 이 과정이 특히 필요하다.
농업과 그밖의 산업에서 질소화합물에 대한 수요가 증가하면서 천연에서 산출되는 질산염 퇴적물이 점점 부족하게 되었다. 1909년에 독일의 화학자 프리츠 하버는 공기 중의 질소가 특수한 조건하에서 수소와 결합하여, 다양한 질소화합물을 만드는 출발물질인 암모니아를 만든다는 사실을 발견했다. 이 방법은 카를 보슈에 의해 상업적으로 개발되어 하버-보슈법 이라 부르게 되었다.