1. 서 론

최근 소형 희귀 식물, 공기 정화 식물 등 기능성 식물에 대한 관심 증대로 외래 관엽식물에 대한 수요가 증가하고 있다. 국내 관엽식물류의 총 수입 물량은 2015년 평균 3,230톤에서 2024년 평균 7,544톤으로 9년 사이 약 2.3 배가 증가할 정도로 외국에서 들여오는 수입 관엽식물류의 물량이 급격히 증가하는 추세이다 (KAFFTC 2024). 관 엽식물을 포함한 모든 수입 식물은 병해충에 대한 외래 병해충의 감염 여부를 조사하는 검역 검사 과정을 거치게 되며, 검역 대상 병해충이 발견될 경우, 폐기나 환송의 조치를 취하게 된다. 2012년부터 2021년까지 수입되는 비재식용 식물의 36,161천건 중 42천건 (0.1%)에서 검역 규제병 해충이 검출되었으며, 묘목류의 경우 144천건 중 7,717건 (5.4%)이 검출되었다 (APQA 2024). 해외 수입 식물에서 검출되는 규제 병해충 중 식물기생선충은 주요한 검역 대상 병해충으로 현재 한국에서는 7종의 금지급 선충과 2속 33종의 관리급 선충이 검역 대상 식물기생선충으로 지정되어 있다 (MAFRA 2024). 그 중 1979년부터 금지병해충으로 지정된 바나나뿌리썩이선충은 2009년부터 2018년까지 식물검역본부의 식물검역과정 중에서 26건이 검출 되었으며, 아누비아스, 안스리움 등 여러 기주에서 매년 1회 이상 검출되고 있어 (Chun 2018), 국내 유입 가능성의 잠재적 위험도가 높은 고위험 식물기생선충이다. 해당 선충은 농작물뿐 아니라 안스리움과 같이 실내에서 재배되는 관엽식물도 가해할 수 있는 것으로 알려져 있다 (Sipes and Joanne 2002).

일반적으로 농경지에 발생한 식물기생선충을 방제하기 위해서 살선충제, 친환경 자재, 녹비작물 등이 활용되고 있다 (Kim et al. 2015;Lee et al. 2018;Park et al. 2019;Ko et al. 2023, 2024). 그러나, 관엽식물을 재배, 유통하는 화원과 농원들은 대부분 사람들의 이동이 많은 도심이나 인근 지역에 위치하고 있어, 농원과 화원의 제한된 공간에서는 기존에 개발된 식물기생선충의 방제법을 적용하기 어렵다. 따라서 관엽식물을 재배 및 판매하는 농원과 화훼 농가에서 검역 대상 식물기생선충이 검출되었을 경우 감염 구역의 방제에 활용할 수 있는 식물기생선충 방제법 개발에 대한 수요가 지속적으로 제기되어 왔다.

소금과 열수는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재료로, 다양한 병해충에 대한 방제 효과 연구가 수행되어왔다. 아스파라거스에 발생하는 근부썩음병의 경우, 소금을 처리 하였을 때 무처리구 대비 뿌리의 병반 비율이 27% 감소한 것으로 나타났다 (Reid et al. 2001). 곤충기생선충인 Heterorhabditis bacteriophora를 대상으로 염류 처리에 따른 방제 효과를 조사한 결과, 전기전도도 30 dS m^-1에서 무처리구 대비 생존율이 약 30% 감소하였다 (Thurston et al. 1994). Maqbool et al. (1987)의 연구 결과에 따르면 0.03, 0.06, 0.10 M NaCl을 토양에 처리한 경우, NaCl 농도가 증가함에 따라 Meloidogyne javanica의 부화율이 감소한다고 보고하였다. 식물기생선충에 감염된 식물에 대한 열수 처리 연구는 일부 연구에서 진행되었다 (Cho et al. 2017;Lim et al. 2024). 하지만 보다 고농도의 염류 및 고온의 열수 처리에 따른 토양 내 식물기생선충의 방제 효과 연구는 현재까지 수행된 바 없다.

본 연구에서는 위험도가 높은 검역 선충을 활용하여 방제 효과를 시험할 수 없으므로 국내에서 분포하고 있는 딸기뿌리썩이선충 (Pratylenchus penetrans)을 활용하여 시 험을 수행하였다. 관엽식물을 재배 및 판매하는 화원과 농원에서 검역 대상 식물기생선충이 검출되었을 경우, 고농도의 소금과 열수를 활용하여 검역 대상 선충이 검출된 구역에 존재하는 식물기생선충의 방제 가능성을 조사하고자 하였다.

2. 재료 및 방법

2.1. 시험선충 채집 및 증식

충남 금산군 추부면의 잎들깨 재배 농가에서 딸기뿌리 썩이선충 (Pratylenchus penentrans)에 감염된 들깨 뿌리를 채집하여 시험에 사용하였다. 변형된 베르만 깔대기법을 이용하여 들깨의 뿌리에서 딸기뿌리썩이선충을 분리 하였으며 (Southey 1986) 광학현미경 (DM5000B; Leica company, Wetzlar, Germany)을 이용하여 형태적 분류 동정 후, 채집한 들깨의 뿌리를 1 cm 이내로 잘게 자른 뒤 시 험용 비닐하우스 토양에 고르게 살포하고 쇠스랑을 이용해 잘 섞어주었다. 128공 육묘용 포트에 들깨 종자 (품종명: 잎들깨 2호)를 파종하고 25°C에서 1달간 육묘한 뒤, 딸기뿌리썩이선충을 접종한 하우스 토양에 잎들깨 모종 을 ’23년 4월 말에 정식 후 9월 초까지 재배하였다.

2.2. 소금 및 열수 처리

소금 (천일염 고운소금)과 열수의 처리는 가로 55 cm, 세로 41 cm, 높이 25 cm 크기의 사각 바트에 딸기뿌리썩이 선충을 증식시킨 토양을 90%만큼 채운 후 처리하였다. 소금은 토양 1 m²당 소금의 양이 5, 10, 20, 40 kg이 되도록 소금을 처리하였다. 소금 처리 직후, 사각 바트당 물을 9 L 관수하였으며, 이틀 뒤 2차로 다시 물 9 L를 추가로 관수하여 소금이 토양 내로 충분히 스며들도록 하였다. 열수 처리는 전기 온수 포트를 이용해 96°C까지 가열한 물을 사각 바트당 9 L를 관수 후, 이틀 뒤에 다시 9 L를 추가로 관 수하였다. 소금 처리와 열수 처리 모두 3 반복으로 수행하였다.

2.3. 선충 밀도 조사

소금과 열수 처리 전 및 처리 2주 후에 사각 바트에 있는 토양을 골고루 섞은 후 각 처리당 500 cm³씩 2회 채취 하였다. 채취한 토양을 실험실에서 잘 섞은 후 300 cm³의 토양을 채취하여 양동이에 넣고 물과 잘 섞은 다음, 공극 크기 250 μm 체를 이용하여 이물질을 걸러주고 내려온 물을 다시 75 μm 체와 38 μm 체에 3회 걸러 선충을 모았다. 체에 여과된 토양을 오스텐 접시법을 사용하여 24시간 동안 선충을 분리하였으며 (Southey 1986), 페트디리쉬 하단에 걸러 내려온 선충을 25 μm 체에 걸러 선충 관찰용 사각 페트리디쉬 (118.70×118.70×11.60 mm; SPL, Korea)에 옮겨 담은 후 실체현미경 (MZ16; Leica company, Wetzlar, Germany)을 이용해 선충의 밀도를 조사하였다.

2.4. 토양 특성 조사

소금과 열수 처리 2주 후에 토양 특성을 조사하기 위하여 1 kg의 토양을 채집하였다. 조사 항목은 토양 pH, 전기 전도도 (EC), 토양 유기물 (OM), 유효 인산 (Avail P₂O₅), 치환성 양이온 (Ca, K, Mg, Na), 전질소 (TN), 토양 입자 구성 (sand, silt, clay 등) 등 7개 항목이다. 토양 특성 조사의 경우 처리구별 임의로 1개씩을 선정하여 측정에 활용 하였다. 토양 특성 분석은 국립농업과학원의 토양 및 식물체 분석법 (NIAS 2000)을 기준으로 분석하였다.

2.5. 통계 분석

소금 처리구 내 선충의 밀도 평가를 위한 통계 분석은 R software (ver 4.4.1.)을 사용하여 진행하였다. 각 처리구별 일원 분산분석 (One-way ANOVA) 후 던컨다중검정 (DMRT)을 통해 처리구 간 유의성을 검정하였다. 온수 처리구의 분석은 R software을 사용하여 등분산검정을 진행한 뒤, Welch’s t-test를 통해 처리구 간 유의성을 검정 하였다.

3. 결과 및 고찰

소금을 토양에 처리하기 전 딸기뿌리썩이선충 (P. penetrans)의 토양 내 밀도는 무처리구, 5 kg m^-2, 10 kg m^-2, 20 kg m^-2, 40 kg m^-2 처리구에서 각각 425마리, 785마리, 833.3마리, 686.7마리, 519.7마리로 나타났으며, 유의확률 0.05 수준에서 각 처리구 간 딸기뿌리썩이선충의 사전 밀도에는 통계적인 차이가 없는 것으로 나타났다 (p=0.368). 소금의 처리 후 처리구별 토양 300 cm³당 딸기뿌리썩이선충의 방제가를 조사한 결과, 소금 5 kg m^-2 처리구의 방제가는 95.0%, 10 kg m^-2 처리구는 99.8%, 20 kg m^-2과 40 kg m^-2 처리구는 각각 100%로 딸기뿌리썩이 선충의 방제에 매우 효과적이었다. 소금 처리 후 무처리구와 처리구의 선충 밀도는 유의 확률 0.05 수준에서 통계적 유의성이 있는 것으로 나타났다 (Table 1;p<0.0001). 토양에 소금을 처리하는 농도가 높아질수록 딸기뿌리썩 이선충의 방제가가 높아지는 경향을 보였으나, 각 처리구 간 통계적 유의성은 없는 것으로 나타났다. 열수 처리 전의 딸기뿌리썩이선충의 토양 내 밀도는 무처리구가 425.0±248.9마리, 열수 처리구는 676.7±475.0마리였다. 열수 처리 후 딸기뿌리썩이선충의 밀도는 16.3±6.4마리로 96.4%의 방제가를 보였으며, 밀도 감소 효과는 유의확률 0.05 수준에서 통계적 유의성이 있는 것으로 나타났다 (p=0.022). 무처리구의 경우, 처리 전·후 선충의 밀도가 1.7배 증가한 것으로 나타났는데, 이는 토양에 선충을 접종하기 위해 사용한 들깨 뿌리 내부에 있던 선충이 시험 기간 동안 뿌리 외부로 유출되어 토양 내 선충의 밀도가 일시적으로 증가한 것으로 판단된다.

소금과 열수 처리구 토양의 이화학적 특성은 Table 2 와 같다. 무처리구의 pH는 6.6으로 열수 처리 6.2와 크게 차이가 없었으며, 소금 5 kg m^-2 처리구의 pH는 5.7이었으며, 소금 10 kg m^-2, 20 kg m^-2, 40 kg m^-2 처리구는 모두 5.8로 소금 처리 후의 토양 pH는 알카리성에서 산성으로 변하였다. 무처리구와 열수 처리구의 EC (Electrical Conductivity)는 0.9와 1.4로 크게 차이가 나지 않았다. 그러나 소금 처리구에서는 무처리에 비해서 EC가 매우 높았으며, 소금 5 kg m^-2 처리구는 60.6 dS m^-1, 10 kg m^-2 처리구는 91.8 dS m^-1, 20 kg m^-2 처리구는 124.4 dS m^-1, 40 kg m^-2 처리구는 198.2 dS m^-1로 소금의 처리량이 많아 질수록 EC의 값도 증가하였다. 또한 Na의 양도 무처리구 1.3 cmol kg-1에 비하여, 소금 5, 10, 20, 40 kg m^-2 처리구에서 각각 42.6, 56.2, 65.3, 80.4 cmol kg-1로 소금의 양이 많아질수록 높아졌다. 그 외 토양 유기물 (OM), 유효 인산 (Avail. P₂O₅), 치환성 양이온 (Ca, K, Mg), 전질소 (TN), 토양 입자 구성 (sand, silt, clay 등) 등은 무처리구와 큰 차이는 없었으며 특별한 차이를 보이지는 않았다.

곤충기생선충인 Heterorhabditis indica을 대상으로 염류 농도가 선충의 생존율 및 활동성에 미치는 영향을 분석한 연구 결과, 전기전도도 50 dS m^-1의 염류 농도까지는 염류가 높아지더라도 선충의 생존율에는 큰 차이가 없었으나, 30 dS m^-1 이상의 염류 농도는 기주 탐색 등의 활동성을 저하시킨다고 보고하였다 (Nielsen et al. 2011). Graham et al. (1994)의 연구에 따르면 KCl, CaCl₂ 두 종의 염류는 곤충기생선충의 활동성에만 영향을 미치고 생존율에는 영향을 끼치지 않았으나, 일반적인 소금과 가장 유 사한 NaCl의 경우 농도가 높아질수록 선충의 생존율이 낮아지는 경향을 보였다. 그러나 선행연구에서 수행한 염류 농도는 일반적인 바닷물 농도 (50~60 dS m^-1)로 보다 높은 농도의 염류에서 선충의 생존율은 검정되지 않았으며, 식물기생선충이 아니라 곤충기생선충을 대상으로 실험한 점은 본 연구와 다른 점이었다. 또한 본 연구에서 처리한 최소 소금 처리구 (5 kg m^-2)의 EC 값은 60.6 dS m^-1로 바닷물의 EC 값과 같으며, 10 kg m^-2 처리구는 바닷물 EC의 1.53배, 20 kg m^-2 처리구는 2.07배, 40 kg m^-2 처리구는 3.3 배로 선행 연구의 EC 값보다 매우 높았다. 또한 일반적으로 식물이 잘 생육하는 토양의 pH는 6.0에서 7.5 사이, EC 값은 0~4 dS m^-1로 알려져 있다 (Brady and Weil 2010;Liu and Hanlon 2012). 열수 처리 후의 토양은 작물이 재배되어도 무난한 토양의 pH 값을 보였으나, 본 연구의 소금 처리구는 5.7에서 5.8로 강산성을 띠고 있어, 소금 처리 후 토양에 작물을 심었을 경우 작물의 생육에 안 좋은 영향을 줄 것으로 판단된다.

96°C 온수 살포시 표층 및 깊이별 (10, 20, 30 cm) 토양 온도를 조사한 연구 결과에 따르면 표층의 온도는 급격하게 변화하였지만, 토양의 깊이가 깊어질수록 토양의 온도 변화 정도가 비교적 완만하게 변화하였으며, 특히 표층을 제외한 토양 내부의 온도는 온수 처리 후 16시간 이후에도 50°C 이상으로 유지된 것으로 나타났다 (Uematsu et al. 2003). 딸기뿌리썩이선충은 50°C에서 10초간 노출 되었을 때의 살선충률이 100%로 나타났으며, 48°C에서도 20분 이상 노출 시 밀도가 100% 감소하는 것으로 나타났다 (Lim et al. 2024). 또한 뿌리혹선충의 경우, 48°C에서 30분간 노출 시 뿌리혹선충의 난낭이 100% 감소하였으며, 52°C에서는 30초 노출 시 100% 감소하는 것으로 나타났다 (Cho et al. 2017). 일반적으로 식물기생선충은 토양 내 작토층 (깊이 20~30 cm) 내에 많이 분포하고 있으므로 (Pudasaini et al. 2006) 선행연구와 본 시험의 결과를 종합하면, 온수를 처리한 경우에도 작토층에 분포하고 있는 토양 내 선충의 밀도를 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 열수 공급 및 처리 방법 등의 한계로 인해 현재로써는 넓은 면적의 노지, 하우스 등에 적용하기에는 어려움이 있을 것으로 생각된다. 따라서 효율적인 선충 박멸을 위해서는 대용량의 열수를 지속적으로 확보하며 넓은 면적에 열수를 효과적으로 살포할 수 있는 장치에 대한 지속적인 연구 개발 및 적용이 필요하다.

도시 인근에 위치한 관엽식물을 판매 또는 재배하는 화원과 농원에서 검역 규제 식물기생선충이 검출되었을 경우 100%의 박멸이 요구되지만, 주민과 이용객의 접근성이 높아, 살선충제 처리, 녹비 작물 재식, 미생물 처리 등 기존에 개발된 선충 방제법을 농원과 화원에 적용하기 어렵다. 이러한 측면에서, 본 연구에서 제안한 소금 및 열수 처리 방법이 유용하게 활용될 수 있다. 이 방법은 토양 내 EC와 Na 농도를 크게 높이므로 작물을 재배하고 있는 비닐하우스와 노지의 토양에 적용하기에는 분명한 한계점이 있다. 그럼에도 불구하고, 화원 및 농원에서 검역 선충이 발생할 경우, 완전한 박멸을 통한 피해 확산 방지를 위해서 20 kg m^-2 이상의 소금 처리 및 96°C 이상의 열수를 2회 이상 처리하는 방법이 검토될 필요가 있다고 판단된다.

적 요

본 연구에서는 고위험 식물기생선충이 관엽식물을 재배하는 농장 및 화원에서 발견될 경우에 대비하여, 토양 내 소금 및 열수 처리가 방제 효과가 있는지를 평가하고자 실험을 수행하였다. 식물기생선충의 밀도는 20, 40 kg m^-2 소금 처리 시 100% 감소하였고, 5, 10 kg m^-2 처리에서는 각각 95%, 99.8%의 감소가 관찰되었다. 열수 (96°C) 처리에서는 초기 밀도 대비 97.6%의 식물기생선충 감소가 확인되었다. 소금 처리는 무처리 토양에 비해 pH를 감소시키고 EC를 증가시키는 경향을 보였으나, 유기물 함량, 유효 인산, 총 질소 비율, 치환성 양이온 등의 다른 특성은 대조군과 유의한 차이가 없었다. 열수 처리의 경우, 모든 특 성에서 무처리군과 차이가 없었다. 본 연구 결과, 도시 또는 도시 근교에 위치한 꽃집 및 온실에서 고위험 식물기생 선충이 발견될 때, 20 kg m^-2 이상의 소금과 96°C 이상의 열수를 2회 이상 처리하면 효과적으로 선충을 방제할 수 있을 것으로 판단된다.