서 론

장미과 (Rosaceae)에 속하는 (Kim 1997) 벚나무속 (Prunus L.) 식물은 한반도에 약 20여 종이 자란다 (Lee 1980). 국내 주요 벚나무속 식물은 산벚나무 (Prunus sargentii), 왕벚나무 (Prunus×yedoensis), 올벚나무 (Prunus spachiana f. ascendens), 벚나무 등이 있으며 이들의 수명은 약 60~80년 정도이다 (Jang et al. 2011). 벚나무속 중 왕벚나무는 관상가치가 높 은 가로수로 전국에서 가장 많이 활용된다. 특히 봄꽃 축제 에서 가치가 높다. 벚꽃축제는 개화시기와 개화질이 축제 성패에서 가장 중요한 요소이다 (Jung et al., 2005). 봄꽃으 로 유명한 도시 중 하나인 구례군은 전체 가로수의 58.4% (20,392본)가 왕벚나무로 그 비중이 높다. 최근 구례군에서 왕벚나무 가로수의 조기낙엽 (early defoliation)으로 관상가 치 저하 문제가 발생하고 있다.

조기낙엽은 일반적인 낙엽시기보다 빨리 낙엽이 지는 현상을 말한다. 조기낙엽이 발생하면 개화, 결실이 억제되 고, 가지 내 광합성 동화산물 함량이 감소되어 내한성이 감 소된다 (Chio et al. 2005). 가로수의 조기낙엽은 제설제 사 용에 따른 생리적 장애, 수분스트레스, 병충해, 태풍에 따른 물리적 낙엽 (Choi et al. 2005) 등에 의해 발생한다. 벚나무 속 식물에 제설제 (CaCl)를 처리하면 낮은 수준에서도 뿌 리 주변 수분포텐셜 감소, 수분, 양분 이동 불균형, 광합성 능력, 빛 이용 능력 감소 등 생리적 장애가 발생한다 (Sung et al. 2010). 벚나무속 식물이 건조스트레스에 노출되면 당 해 및 이듬해 생장과 관련한 탄소동화 물질의 함량이 감소 한다 (Tsuchida et al. 2011). 구멍병에 감염되면 잎은 낙엽이 들고 나무의 수세는 약해진다 (Bubici et al. 2010;Ivanová et al. 2012).

구멍병은 세균성구멍병 (bacterial shot hole)과 자낭균 에 의한 갈색무늬구멍병 (brown shot-hole)이 있다 (Agrios 1997). 갈색무늬구멍병은 벚나무속 (Prunus) 식물에서 여 름철에 많이 발생하는 병으로 원형의 병반이 생긴 후 감 염된 부분이 원형으로 떨어지면서 잎에 지름 1~5 mm 크기의 구멍이 나타나는 것이 특징이다 (Park and Kim 2019). 잎의 구멍은 주로 아몬드, 체리, 복숭아 등의 핵과 (stone plant) 식물이 추가 감염을 막기 위해 잎 내 떨껴 층에서 (abscission layers) 병든 부분을 탈락시키는 방어 기작으로 나타난다 (Sztejnberg 1986;Ivanová et al. 2012;Zlatkovic et al. 2016). 갈색무늬구멍병은 잎이 젖어 있는 시간이 길어질수록 피해 강도가 증가하고, 피해가 발생하 는 온도범위가 넓어진다 (Grove 2002). 원인균은 국내에 는 Pseudocercospora cerasella로 (유성세대: Mycosphaerella cerasella) 알려져 있다 (Mun 2014).

가로수 활력은 토양 이화학성 개선, 일사, 식재기반 등 환경조건을 개선할 경우 높아질 수 있다 (Song 2014). 일 반적으로 관련기관에서 가로수 활력 관리를 위해 약제살 포, 시비처리, 물주머니 설치 등 환경개선을 시도하지만 문제발생의 원인과 파생될 수 있는 문제점 진단까지 진행 하는 경우는 거의 없다. 가로수의 효과적인 관리를 위해 서 문제점 진단과 발생 가능한 상황 예측은 매우 중요한 데, 조기낙엽의 영향연구는 왕벚나무를 대상으로 진행된 바 없고, 주로 사과, 참다래, 배 등 장미과 식물의 조기낙 엽에 따른 과실 및 꽃눈 형성에 미치는 영향으로 대부분 과실수에 한정되어 연구되었다. 따라서 본 연구에서는 왕 벚나무 조기낙엽 현상을 진단하고 구례군에서 도입 가능 한 관리방법들을 처리한 후 조기낙엽이 왕벚나무 생장과 개화에 미치는 영향을 규명하여 최적관리방안을 도출하 는 데 있다.

재료 및 방법

1. 연구대상지

연구대상지는 전남 구례군 광의교-용방초등학교 사이 총 3 km 뚝방 가로수 길이었다. 관리방법에 따라 연구대상 지를 3개 구간으로 구분하였다. 처리구1에는 약제살포 (1 km, 32주)만 진행하였고, 처리구2에는 관수와 약제살포 (1 km, 30주)를 진행하였다. 1 km 구간은 대조구 (40주)로 어 떠한 처리도 진행하지 않았다 (Fig. 1). 연구대상지 내 왕벚 나무 가로수는 구례군에서 2001~2005년에 식재한 것으 로, 식재시기가 다른 것이 확인된 왕벚나무는 조사에서 제 외하였다. 조기낙엽 진단은 다른 지역과 비교연구를 진행 하였다. 비교연구는 기상청 단풍예보 시기가 구례지역과 유사한 제주도에서 진행하였다. 제주도에서는 왕벚나무 봄꽃축제 장소로 유명하며 구례지역과 흉고직경과 수고 가 유사한 전농로 가로수 (0.6 km, 무처리, 30주), 제주대학 교 캠퍼스 내 자연과학대학 인근 가로수 (0.25 km, 무처리, 10주)가 조사에 포함되었다.

2. 약제 및 관수 처리

처리구1과 처리구2에 속한 왕벚나무 가로수 총 62주에 약제처리를 진행하였다. 약제는 살충제와 살균제를 각각 1,000배 희석한 것을 이용하였다. 제조한 약제는 고압살수 차를 이용하여 전체 수관에 엽면 살포하였다. 살충제는 천 연 식물추출물 (고삼추출물 60%와 보조제 40%)을 원료로 한 유기농 친환경 살충제 (바이킬, KG chemical, Korea)를 사용하였다. 살균제는 천연 식물추출물 (시트로넬라 오일 35%, 파라빈 오일 10%, 에틸알콜 34%)을 이용한 유기농업 살균제 (바이팡, KG chemical, Korea)를 사용하였다. 약제 처리는 구례지역에서 해충의 우화시기를 고려하여 2018 년 5월 중순 (5/24)과 장마 전 (6/21), 장마 이후 (7/12)로 총 3회 진행하였다.

처리구2에 포함된 왕벚나무 가로수 30주에 물주머니를 달아 관수를 진행하였다. 물주머니 (30 L)는 가로수 1주당 수간 상부에 1개를 설치하였다. 관수 처리는 2018년 6월 중순에 3회 (6/22, 6/25, 6/26), 7월 말 (7/29)과 8월 장마 전 (8/8) 각각 실시하였다. 처리구별 토양수분 비교를 위해 2018년 7월 Hobo (Onset, USA)를 설치하였다.

3. 식물계절모니터링

관리방법 낙엽지연 효과를 비교하기 위해서 처리구1, 처 리구2, 대조구 내 왕벚나무 가로수 총 102그루에서 식물계 절모니터링을 진행하였다. 식물계절모니터링은 시기별 낙 엽비율을 대상으로 하였다. 낙엽 모니터링은 2018년 8월 22일부터 10월 31일까지 2주 간격으로 진행하였다. 낙엽 모니터링은 나무당 수관 내 낙엽이 발생한 비율을 육안 조 사하였다. 수관 내 낙엽 강도가 중간인 지점 내 3개 이상의 가지를 선정하여 한 여름 낙엽 전 잎 보유량 대비 낙엽으로 떨어진 잎의 비율을 산정하였다. 가지 내 낙엽이 발생하지 않았을 경우 0%, 수관의 모든 잎이 떨어졌을 때 100%로 측정하였다. 비교 연구지인 제주도에서도 구례지역과 같은 시기에 2주 간격으로 낙엽비율 (%)을 조사하였다.

4. 생장 및 개화 영향 조사

개화 후 화병이 남아있으면서 모든 동아의 눈이 튼 시 기인 2019년 4월 15일에 각 처리구 내 모든 왕벚나무 (총 102주)에서 가지 채집을 진행하였다. 가지 채집은 각 왕벚 나무의 피음되지 않은 서쪽 방향 수관에서 진행하였다. 채 집한 가지 중 주지에서만 가지당 꽃눈 수 (개), 가지당 잎 눈 수 (개), 가지 생장량 (cm), 가지당 총 동아 수 (개), 동아 밀도 (개 cm^-1)를 측정하였다. 관리방법별 생장과 개화에 대한 영향 평가는 실험처리 이후인 2018년 여름 이후 가 장 마지막으로 가지가 생장한 절간을 대상으로 진행하였 다. 꽃눈당 꽃 수는 개체목별 10반복으로 조사하였고, 가지 절간당 꽃눈 수와 잎눈 수, 총 동아 수, 생장량은 개체목별 5반복으로 조사하였다. 동아밀도는 총 동아 수를 절간 길 이로 나누어 계산하였다.

5. 잎 병충해 진단

2018년 9월 5일 구례와 제주도에서 수관 내 잎의 건강 상태가 보통인 가지를 채집하였다. 채집은 2018년 개화 량과 개화시기가 동일한 왕벚나무를 대상으로 진행하였 다. 총 채집한 나무는 12주로 구례 처리구1, 처리구2, 대조 구 내 각각 3주씩 총 9주와 제주도 3주가 포함되었다. 채 집한 가지에서 잎을 분리한 후 개체목별로 지퍼백에 넣고 -75°C 초저온냉동고에 냉동 보관하였다. 2019년 3월 서 울대학교 식물병원과 수목진단센터에 잎의 병충해 진단 을 의뢰하였다.

6. 통계처리

구례 처리구1, 처리구2, 대조구, 제주도간 왕벚나무의 시 기별 낙엽비율 차이 검증은 SAS 9.4 (SAS Institute, Inc., Cary, NC) 일원배치분산분석 (one way GLM)을 이용하였 고, 차이의 사후검정은 일반선형화모델 (LSD)을 이용하였 다. 2019년 4월 구례 각 처리구에서 채집한 가지의 생장 및 개화 차이는 일원배치 분산분석과 일반선형화모델 검정 을 이용하였다. 생장 및 개화 차이는 꽃눈당 꽃 수, 가지당 꽃눈 수, 가지당 잎눈 수, 가지 생장량, 가지당 총 동아 수, 동아밀도 항목에서 각각 검정하였다. 구례 관수+약제처 리구, 약제처리구, 대조구의 시기별 낙엽비율과 이듬해 꽃 눈당 꽃수, 가지당 꽃눈 수, 가지당 잎눈 수, 가지 생장량, 가지당 총 동아 수, 동아밀도 간의 관계는 SAS 9.4 상관관 계 분석을 이용하였다. 2018년 관리방법별 실험처리 이후 2년 뒤인 2020년 2년지의 개화량 산정은 2019년 4월 채집 한 가지에서 조사한 평균 잎눈 수와 평균 꽃눈 수를 곱하 여 계산하였다. 기상분석은 벚꽃 축제로 유명한 도시인 구 례군, 제주, 창원을 대상으로 실시하였고, 기상청 기상자료 개방포털에서 2011년부터 2018년까지의 1시간 단위 상대 습도와 대기 온도 자료를 이용하여 월평균기온과 연평균 습도를 계산하였다. 2020년 가지의 꽃의 양 계산은 2019 년 봄에 채집한 가지의 잎눈 수와 가지당 꽃눈 수를 곱하 여 계산하였다.

결과 및 고찰

1. 조기낙엽 현황 및 원인

모든 조사시기에서 구례 대조구 가로수가 낙엽비율이 가장 높았고, 제주도가 가장 낮았다. 제주도에서는 9월 초 순부터 낙엽이 시작되었으나 구례의 처리구1, 처리구2, 대 조구 모두 8월 중순부터 낙엽이 발생하였고, 이때 비율 은 8~14%로 높지 않았다. 가로수의 낙엽은 초기 발생 시 (9/5) 구례군 대조구와 제주도간 낙엽비율에서 유의한 차이가 있었으나 차이는 11~14%로 크지 않았다. 9월 중 순 (9/19)부터 구례 대조구와 제주도간 낙엽비율 차이가 20~25%로 커지기 시작하여 10월 중순 (10/17)에는 제주 도 지역의 낙엽비율은 55~65%였으나 구례지역은 모든 처리구에서 낙엽비율이 97%가 넘었다 (p<0.01, Fig. 2). 구례 왕벚나무의 낙엽비율이 50% 넘는 시기는 10월 초순 (10/3)으로 제주도보다 약 한 달 빨랐다. 처리구1과 처리 구2 모두 2주 정도 낙엽 지연 효과가 나타났다.

제주도 왕벚나무 가로수도 관수처리와 약제처리를 진 행하지 않았다는 점에서 구례지역이 타 지역보다 왕벚나 무 가로수의 낙엽시기가 빠른 것은 분명하다. 처리구1, 처 리구2, 제주도와 달리 늦여름~가을에 구례 대조구 내 가 로수의 잎에서 많은 구멍이 자주 관찰되었다 (Fig. 3). 잎에 발생한 구멍은 병충해에 따른 영향일 가능성이 가장 높다.

2018년 9월에 구례와 제주도에서 채집한 잎 시료의 병 해충 진단 결과 대조구에서 벚나무속 식물에 심각한 피 해를 유발하는 주요 질병 중의 하나인 구멍병 (Bubici et al. 2010;Ivanová et al. 2012)의 발병을 확인하였다. 제주도와 구례군의 처리구1, 처리구2에서는 구멍병이 거의 발병하 지 않았다. 구멍병은 잎이 축축하게 유지되는 시간이 길어 질수록 발병되는 온도의 범위가 넓어지고, 같은 온도대에 서는 잎이 축축하게 유지되는 시간이 길어질수록 발병 강 도가 높아지는데 (Grove 2002), 구례지역은 다른 지역보 다 습도가 높은 편이었다. 구례 지역은 지리산과 섬진강 을 끼고 발달한 도시로 지난 8년 연평균 상대습도가 평균 65~74%로 벚나무 가로수가 유명한 도시인 창원보다 약 10% 높았다. 또한, 지난 8년간 4월~9월 중 평균 상대습도 99% 이상인 시간이 구례는 총 13~1,685시간으로 제주도 (2~310시간)보다 높았다. 구멍병은 주로 15~25°C 사이 온도에서 발병하고 (Grove 2002), 병원균 중 Wilsonomyces carpophilus는 15도부터 활동하며 22°C에서 피해가 높았 는데 (Shaw et al. 1990), 구례지역 왕벚나무의 1차, 2차 생 장이 이루어지는 시기인 5~6월과 8~9월의 평균기온이 18°C~22°C, 20°C~26°C로 병원균의 주요 활동 환경조건 과 일치하였다. 또한, 병원균이 활동가능한 온도대에 오랜 시간동안 높은 습도가 유지되었었다. 특히 구례지역 2014 년의 기온과 습도가 병원균의 피해가 높은 환경조건과 유 사하였다. 구멍병을 일으키는 주요 병원균 중 어떤 병원체 가 영향을 미친 것인지에 대한 동정은 진행하지 못하였고, 병원균 동정 후 발병기작과 환경요인과 관계에 대한 추가 연구가 필요하다.

2. 관리방법별 효과

2019년 4월 채집한 가지를 분석한 결과 꽃눈당 꽃 수 를 제외한 가지당 꽃눈, 잎눈, 총 동아 수, 가지 생장량, 동 아밀도에서 처리구별 통계적으로 유의한 차이가 있었다 (p<0.05, Fig. 4). 꽃눈에서 개화하는 꽃의 갯수는 모든 처 리구에서 평균 3.7~3.8개로 유사하였다. 꽃눈당 꽃수는 종 고유의 특성으로 관리방법에 의해 변동하지 않았다. 하지 만 가지당 꽃눈 수는 관리방법별 유의한 차이가 있으나 (p=0.032), 대조구 (7.0개)와 처리구1 (6.1개), 처리구2 (6.6 개) 간 차이는 크지 않았다. 벚나무속에 주로 발병하는 갈 색무늬구멍병은 심할 경우 조기낙엽을 유발하며 수세를 약화시키는데 (Bubici et al. 2010;Ivanová et al. 2012), 대조구 에 발병한 구멍병이 개화에 영향을 미쳤을 가능성이 높다

가지당 잎눈 수는 대조구가 평균 3.8개로 가장 적 었고, 처리구1 (5.6개)과 처리구2 (5.4)는 유사하였다 (p=0.0004). 2018년 여름 이후 가지 생장량은 처리구2가 평균 19.0 cm로 처리구1 (16.3 cm)과 대조구 (14.7 cm)보다 유의하게 높았다 (p=0.0003). 가지당 총 동아 수는 처리구 2가 평균 12.0개로 가장 많았고, 대조구가 평균 10.8개로 가장 적었다 (p=0.023). 동아밀도는 처리구2가 1 cm당 0.7 개로 다른 두 처리구보다 낮았다 (p<0.0001). 처리구2에 서 가지 생장량과 총 동아 수가 가장 많았는데, 이때 처리 구2의 장마 전 토양수분은 0.05~0.26 m³ m^-3으로 대조구 보다 0~0.18 m³ m^-3가 높았다. 구례지역 연구대상지 내 대 조구의 여름철 (7~8월) 토양수분은 늦은 장마 이후 0.29 m³ m^-3까지 올라갔으나 장마 전 0.02 m³ m^-3까지 떨어졌 는데, 이와 같이 낮은 토양수분함량은 수분스트레스를 유 발하여 생장 장애로 이어졌다 (Fig. 5). 같은 벚나무속이더 라도 종마다 수분스트레스에 따른 반응에 차이가 있지만 (Rieger et al. 1992), 수분스트레스는 생장을 억제시키고, 잎 보유율을 낮췄다 (Guo et al. 2015).

단순 가지당 꽃의 수만 고려했을 때, 아무처리도 하지 않은 대조구에서 2019년 봄에 꽃 수가 가장 많은 것으로 조사되어 관리방법을 도입하지 않은 것이 꽃의 양이 가 장 많은 것으로 이해할 수 있으나, 처리구별 잎눈 수 차이 가 크게 나타난 점에 주목해야 한다. 대조구보다 1.6~1.8 개 많았던 잎눈은 이듬해 대조구보다 더 많은 가지를 생산 하기 때문에 더 많은 가지에서 꽃을 맺게 하기 때문이다. 2019년에는 대조구에서 1년생 가지당 0.4~0.9개의 꽃이 더 많이 달렸지만, 2020년에는 대조구보다 처리구1은 1.28 배, 처리구2는 1.35배 많은 꽃이 달리게 된다. 관리방법에 따라 발생한 수관의 생장 차이는 수관의 발달과 개체목당 개화 총량 차이로 이어질 수 있으므로, 적절한 관리방법을 규명하고 도입하는 것이 필요하다.

시기별 낙엽비율과 이듬해 개화 (꽃눈당 꽃 수를 제외한 가지당 꽃눈 수)와 생장 (가지당 잎눈 수, 가지 생장량, 가 지당 총 동아 수, 동아밀도)과의 상관관계 분석 결과 가지 생장량과 가지당 총 동아 수, 잎눈 수는 양의 상관관계를 보였다 (Table 1). 시기별 낙엽비율과 꽃눈 당 꽃 수는 유 의한 관계가 나타나지 않았지만, 가지당 꽃눈의 수는 강한 음의 상관관계를 보였다. 특히 10월 3일 (40주), 17일 (42 주), 31일 (44주)의 낙엽비율이 높을수록 가지 생장, 총 동 아 수, 가지당 꽃눈 수가 감소하였다. 식물은 단풍과 낙엽 을 통해 잎에서 양분을 재흡수하는데 낙엽 시기가 당겨지 면 양분 재흡수와 양분 생산 기간이 단축된다. 이때, 보다 많은 에너지 손실이 발생하며 생장 및 개화에 영향을 미치 게 된다.

적 요

이 연구에서는 주요 가로수인 왕벚나무를 대상으로 구 례지역의 조기낙엽 현황 진단을 위해 제주도와 낙엽비율 비교연구를 진행하였고, 구례군에서 수행가능한 주요 가 로수 관리방법을 두 가지로 구분하여 관리방법별 조기낙 엽 지연효과와 피해를 규명하여 최적관리방법을 도출하 였다. 구례지역은 기상청 단풍시기와 낙엽시기가 유사한 제주도 지역보다 같은 시기 낙엽비율이 높았고, 약제처리, 약제와 관수처리를 진행했을 때 구멍병이 방제되어 낙엽 시기가 2주 지연되었다. 조기낙엽은 왕벚나무의 생장과 개 화에 영향을 미쳤으며, 약제와 관수처리를 진행한 관리방 법에서 생장이 가장 높았고, 2년 뒤 개화량이 가장 높은 것 으로 추정되었다. 따라서 왕벚나무 가로수의 조기낙엽을 지연시키기 위해 구멍병 방제가 중요하고, 조기낙엽이 수 관의 발달과 개화량에 영향을 미칠 수 있으므로 약제와 관 수처리를 함께 처리하는 관리방법을 도입하는 것이 필요 할 것으로 생각된다.