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1. 서 론
우리나라에서 오이는 중요한 채소작물 중 하나이며, 식 품, 미용 소재 등 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 국 내 오이 총 재배면적은 40,857 ha로 약 75% (30,708 ha) 가 비닐하우스와 같은 시설에서 재배되고 있다 (MAFRA 2022). 오이의 재배방식은 촉성재배, 반촉성재배, 터널조숙 재배, 노지재배, 노지억제재배, 시설억제재배 등이 있으며, 이 중 촉성재배, 반촉성재배, 시설억제재배가 비닐하우스 등 시설에서 재배되는 작형으로 알려져 있다 (RDA 2018). 시설재배 오이는 수년에서 수십 년간 연작하여 흰가루병 (powdery mildew), 노균병 (downy mildew), 총채벌레 (thrips), 가루이 (whitefly), 뿌리혹선충 (root-knot nematode) 등 다양한 병해충에 의한 피해를 받고 있다 (Park et al. 1996;Park et al. 1998;Kim et al. 2006;Jeong et al. 2018). 특히 뿌리혹선충은 오이의 뿌리에 기생하면서 거 대세포를 만들어 양분과 수분을 수탈하고 품질 저하, 수량 감소 등 피해를 유발하는 병해충 중 하나로 알려져 있다 (Greco and di Vito 2009).
오이에 피해를 주는 뿌리혹선충으로는 고구마뿌리혹 선충 (Meloidogyne incognita), 자바니카뿌리혹선충 (Meloidogyne javanica), 에티오피카뿌리혹선충 (가칭, Meloidogyne ethiopica), 엔테로로비뿌리혹선충 (가칭, Meloidogyne enterolobii) 등이 알려져 있다 (Dickerson et al. 2000;Kiewnick et al. 2008;Kim and Lee 2008;Wu et al. 2011;Aydinli et al. 2013). 국내 오이 시설재배지에서는 주로 고구 마뿌리혹선충이 피해를 일으키고 있으며 (Ko et al. 2017), 피해한계밀도는 토양 100 cm3당 4~13마리 이상으로 토양 에 피해한계밀도 이상의 밀도로 감염되어 있으면 윤작, 살 선충제 처리 등을 통한 방제 조치를 해야 피해를 줄일 수 있다 (Dickerson et al. 2000). 국내 오이 재배지에서는 뿌리 혹선충에 의해 연간 500억 원 이상의 경제적 피해가 발생 하는 것으로 나타나 피해 최소화를 위한 방제전략 수립이 필요하다 (Kim and Lee 2008).
뿌리혹선충은 일반적으로 화학 살선충제 처리 (chemical nematicides), 비기주작물과 저항성 품종을 이용한 윤작 (crop rotation), 살선충 효과가 있는 녹비작물 재배 (nematicidal cover crop), 태양열 토양소독 (sun-heat soil sterilization) 을 이용하면 피해를 줄일 수 있다 (Nyczepir and Thomas 2009). 국내에서도 오이 재배지 뿌리혹선충 방제 를 위해 토양개량, 살선충제 처리, 담수, 유채 종실, 수단 그라스, 곤충병원성세균, 키틴분해미생물 등 이용한 다양 한 방제 기술이 연구되어 왔다 (Park et al. 1995;Kim et al. 2010;Ha et al. 2014;Kim et al. 2014, 2015a). 여름철 (6~8 월)에 휴경하는 과채류 시설재배지에서는 담수, 태양열 토 양소독, 녹비작물 재배, 살선충제 처리 등 다양한 방제 기 술을 이용할 수 있다 (Kim 2001). 반면, 겨울철 (11~4월) 휴 경하는 시설재배 작형의 경우 휴경기간 동안 저온으로 뿌 리혹선충 방제를 위해 처리할 수 있는 방제 방법이 살선충 제 처리 등으로 제한적이다.
대부분의 뿌리혹선충 방제용 살선충제는 주로 정식 전 에 처리하는데, 훈증성 약제 처리는 2~3주 이상의 시간이 필요하고 영농 준비 시기와 비슷해 처리 시기를 결정하기 어려운 문제가 있다. 처리 시기별 온도 조건도 살선충제의 선충 방제 효과에 영향을 줄 수 있다 (Han et al. 2018). 따라 서, 본 연구에서는 겨울철에 휴경하는 오이 시설재배지에 서 수확 종료 직후 훈증성 (dimethyl disulfide), 비훈증성 (fluopyram) 살선충제를 처리하여 영농 준비기 이전에 고 구마뿌리혹선충의 방제 가능 여부를 확인하고자 하였다.
2. 재료 및 방법
2.1. 시험포장 구획 및 선충 초기밀도 조사
겨울철 휴경기간 (2022년 11월~2023년 3월)을 활용하여 오이 시설재배지에서 문제되고 있는 뿌리혹선충의 약제 방 제 효과를 평가하기 위해 고구마뿌리혹선충 (Meloidogyne incognita)이 감염된 전북 장수군 소재 오이 시설하우스 (432 m2) 2동을 시험포장으로 선정하였다. 2022년 10월 17 일 면적이 21.6 m2인 처리구 9개를 구획하였고, 뿌리혹선 충 2기 유충의 초기 감염밀도 (initial population, Pi)를 조 사하기 위해 처리구당 5개 지점에서 토양 시료를 채취하 였다 (Barker 1985). 채취한 토양을 골고루 섞고 계량컵 을 이용하여 100 mL 부피의 토양 시료를 정량한 다음, 4 L 의 수돗물이 들어있는 5 L 부피의 플라스틱 통에 넣고 토 양 현탁액을 조제하였다. 토양 현탁액을 20 mesh 체와 400 mesh 체에 차례로 거르고 400 mesh 체 위에 남은 물질 을 Baermann’s funnel 장치에 넣어 토양 내 선충을 분리 하였다. 48시간 경과 후 장치 하단에 모인 물을 15 mL 원 심분리 튜브에 담아 회수하였고, 실체현미경 (MZ5; Leica, Wetzlar, Germany)을 이용하여 2기 유충 마릿수를 계수하 였다.
2.2. 살선충제 처리 및 방제 효과 평가
동계기간 휴경기를 활용한 오이 시설재배지 뿌리혹선 충 방제 효과 포장시험 과정은 Fig. 1과 같다. 시험약제로 는 오이뿌리혹선충 방제 약제로 등록된 훈증성 약제 1종 (Dimethyl-disulfide EC, DMDS; Gyeongnong, Daegu, Korea)과 비훈증성 약제 1종 (Fluopyram GR, FL; Bayer Crop Science, Leverkusen, Germany)을 이용하였다. 2023 년 10월 27일, 뿌리혹선충 초기밀도 조사 결과를 참고하여 3처리 (약제 2종, 무처리), 처리별 3반복으로 총 9개의 처리 구 (21.6 m2/구)를 구획하였다. 훈증성 약제인 DMDS 처리 는 작업자의 안전성을 고려하여 비닐하우스 1동 전체에 점 적 관수 시설을 이용하여 처리한 다음 처리구별로 선충 방 제효과를 평가하였다. 약제 처리를 위해 바닥에 분수 호스 를 설치하고 투명비닐을 피복하였다. 작물보호제지침서 에 명시된 DMDS 처리 기준 (1,000 m2당 약량 40 L, 살포량 10,000 L)을 참고하여 시험포장 규모 (432 m2)에 해당하는 약량 17.3 L를 점적용 물통 (2 ton)에 넣고 총 살포량 4,320 L를 처리하였다. 약제 처리 후 30일이 경과한 2022년 11월 26일 바닥의 투명비닐을 제거하고 비닐하우스 측창을 개방 하여 가스를 제거하였다. 비훈증성 약제인 FL은 소형 비료 살포기 (Hand spreader; Gardena, Ulm, Germany)를 이용 하여 처리하였다. 작물보호지침서에 명시된 FL 처리 기준 (1,000 m2당 10 kg)에 따라 처리구 면적 (21.6 m2)에 해당하 는 216 g을 처리하였다. 처리 후 약제가 녹아 토양 속으로 잘 스며들 수 있도록 반복 시험구에 농용수를 100 L씩 각 각 관주하였다. 무처리구 (control)의 반복 시험구에는 농 용수 100 L씩 각각 관주하였다.
처리구별 선충 초기밀도가 상이하여 살선충제 처리 에 따른 뿌리혹선충 방제 효과는 뿌리혹선충 증식지수 (reproduction factor, RF, Pf/Pi)를 활용하여 평가하였다 (Seinhorst 1966). 처리구별 뿌리혹선충 증식지수를 구하 기 위해 약제 처리 43일이 경과한 2022년 12월 9일 각 처 리구별로 토양 내 뿌리혹선충 2기 유충의 최종밀도 (final population, Pf)를 조사하였다. 최종밀도 조사를 위한 토양 시료 채취 및 선충 분리는 상기 기술된 초기 감염밀도 조사 방법과 동일한 방법으로 수행하였다. 처리구별 뿌리혹선충 증식지수를 토대로 살선충제의 약효 (control efficacy)를 다음의 Eq. 1을 이용하여 평가하였다.
살선충제 처리에 따른 고구마뿌리혹선충 방제 효과 분 석 및 오이 작물체의 피해 정도 분석을 위해 오이 뿌리에 형성된 뿌리혹지수 (gall index)를 평가하였다. 시험 포장에 오이는 2023년 5월 5일 유묘를 정식하였고, 뿌리혹지수 평 가는 오이를 정식한 지 4개월이 경과한 2023년 9월 8일에 수행하였다. 뿌리혹지수는 Barker et al. (1978)의 기준을 이 용하여 혹 발생 정도에 따라 1~6 사이의 지수를 부여하여 평가했다. 농가의 오이 수확 때문에 처리별 모든 포기의 뿌 리를 관찰하지는 못하고 DMDS 처리구와 무처리구의 오이 3포기씩만 뿌리를 캐내어 뿌리혹지수를 평가했다. 고구마 뿌리혹선충 방제를 위한 약제 처리 기간 동안의 기온은 온 도계 (HoBo MX-1101-01; Onset Computer Corporation, Bourne, MA, USA)를 이용하여 측정하였다.
2.3. 통계분석
살선충제 처리에 따른 오이 시설재배지 뿌리혹선충 방 제 효과평가를 위해 R 프로그램 (https://www.r-project. org)을 이용하여 처리별 2기 유충의 RF 값에 대한 일원배 치 분산분석 (one-way ANOVA)을 수행하였다. 사후검정은 던컨 다중검정 (Duncan’s multiple range test)을 수행하였 다. DMDS와 무처리 간의 뿌리혹지수 유의성 검정은 t-test 를 수행하였으며, 데이터는 평균과 표준편차로 나타냈다.
3. 결 과
3.1. 살선충제 종류별 고구마뿌리혹선충 2기 유충 방제 효과
오이 시설재배지에서 문제되고 있는 고구마뿌리혹선 충의 방제를 위해 살선충제 처리 40일 경과 후 2기 유충 의 살선충 효과는 Table 1과 같다. 시험 기간 동안 평균기 온은 7.5°C, 최고기온 22.6°C, 최저기온 -5.4°C로 나타 났다. 초기밀도 (initial population, Pi)와 최종밀도 (final population, Pf)를 이용하여 각 처리별 뿌리혹선충 증식 지수 (reproduction factor, Pf/Pi)를 계산한 결과, 무처리 는 0.15±0.050, DMDS 처리는 0.01±0.023, FL 처리는 0.19±0.079로 나타났다. 증식지수 평가 기준에 따르면 Pf/ Pi가 1 이하인 경우에는 선충 밀도가 감소한 것으로 평가 하는데 (Seinhorst 1966), 모든 처리의 선충 밀도가 감소한 것으로 나타났다. 따라서 무처리와 비교하였을 때 각 처리 의 선충 밀도감소 정도를 분석하였으며, DMDS 처리 시에 는 무처리 대비 선충 밀도가 91% 더 많이 감소하였으며 통 계적으로도 유의미한 차이를 보였다 (p=0.020). 반면 FL 처리 시에는 무처리와 감소 폭이 비슷한 수준으로 나타나 FL 처리에 따른 뿌리혹선충 2기 유충 밀도감소 효과가 없 었고 통계적으로도 유의미한 차이를 보이지 않았다.
3.2. 뿌리혹지수 평가 결과
살선충제 처리에 따른 오이의 뿌리혹지수 평가를 위해 오이를 정식한 지 4개월 경과한 2023년 9월 8일 DMDS 처 리구와 무처리구의 뿌리혹 발생 정도를 관찰하였다 (Table 2, Fig. 1). 무처리구의 뿌리혹지수 평가 결과 3.3±0.58로 나타났으며 뿌리에 크고 작은 혹이 많이 형성되어 있었다. 반면, DMDS 처리구의 뿌리에서는 혹이 관찰되지 않았으 며 뿌리혹지수는 1.0±0.00으로 나타나 무처리구와 비교 시 통계적으로 유의미한 차이를 보였다 (p=0.020). 뿌리혹 지수 평가 결과에 따라 DMDS 처리구의 뿌리 생육은 무처 리보다 더 좋은 것으로 나타났다.
4. 고 찰
살선충제를 이용한 뿌리혹선충의 방제 효과평가는 토양 에 존재하는 2기 유충의 증식 지수 (Pf/Pi), 작물 뿌리에 형 성된 혹 지수 (gall index) 또는 난낭 수 (egg mass) 등을 통 해 평가할 수 있다 (Barker et al. 1978;Taylor and Sasser 1978). 살선충제에 의한 뿌리혹선충 방제 효과는 상기 명 시된 지표 중 1개의 지표만을 이용하여 평가하기도 하지 만 (Kim et al. 2002;Shin et al. 2021), 살선충제에 의한 선 충의 직접적인 살선충 효과인 보정사충률 (corrected % mortality)과 작물체에서의 반응인 뿌리혹지수 또는 난낭 수 등 2개 평가 지표를 복합적으로 분석하여 약효를 평가 하기도 한다 (Gomez-Tenorio et al. 2018;Jang et al. 2015;Kim et al. 2015b;Oh et al. 2016). 본 연구에서는 살선충 제 2종 (DMDS, FL)의 고구마뿌리혹선충에 대한 방제 효 과평가를 2기 유충의 증식지수 (Pf/Pi)와 오이의 뿌리혹지 수를 이용하여 살선충제의 효과를 평가하였다. 그 결과, 약 제를 처리하고 기주식물이 없는 상태로 43일을 경과한 다 음 약효를 평가하였기 때문에 무처리를 포함한 모든 처리 구의 고구마뿌리혹선충 2기 유충 밀도가 감소한 것으로 판 단된다. 하지만 DMDS 처리구의 밀도감소 폭은 무처리구, FL 처리구보다 더 큰 것으로 나타났다. DMDS 처리구의 2 기 유충의 증식지수에 대한 방제 효과는 무처리 대비 91% 로 나타났으며, 오이 정식 4개월 후에도 뿌리에 혹이 관찰 되지 않았다. 이러한 결과는 DMDS를 처리했을 때 고구마 뿌리혹선충이 100% 방제되지는 않았지만 육안으로 뿌리 혹을 관찰하기 어려울 정도로 피해가 경미했을 것으로 판 단된다.
DMDS는 배추과에 속하는 식물이 함유하는 천연 물질 로 진균, 선충 등 병해충 방제에 자주 이용되는 훈증성의 화학 약제로 잘 알려져 있다 (Gilardi et al. 2017;Dewitte et al. 2019). Gomez-Tenorio et al. (2018)의 연구에서 뿌리혹 선충이 감염된 온실에 DMDS를 ha당 600 L 처리하고 PE (polyethylene) 또는 VIF (virtually impermeable film) 비 닐을 멀칭하였을 때 뿌리혹선충 2기 유충이 100% 방제되 는 것으로 나타났다. 이탈리아 당근 재배지에서 고구마뿌 리혹선충 방제를 위해 DMDS 단독, Oxamyl과 미생물 제 재를 복합으로 처리한 포장실험에서도 DMDS는 무처리 대비 98.6%의 높은 방제효과를 보였다 (Curto et al. 2014). 일반적으로 훈증성 살선충제의 방제 효과는 토양 온도와 직접적인 관련이 있으며, 약제가 주입되는 주변 토양 온도 가 8~27°C의 적정 온도로 유지되어야 약제가 기화되어 선 충에 방제 효과를 나타낼 수 있다 (Nagamine 2010). 앞의 두 선행 연구에서는 약제 처리 시기가 토양 온도가 8°C 이 상으로 유지되는 여름철이라서 100%, 98.6%의 높은 방제 효과를 나타낸 것으로 보인다. 본 연구에서는 DMDS 처 리 시기가 11월로 일평균 기온이 7.5°C로 낮았으나, 낮 기 온은 10°C 이상으로 유지되었고 DMDS 약제 처리 기간 을 31일로 길게 설정하여 고구마뿌리혹선충 2기 유충 밀 도를 90% 이상 감소시킬 수 있었을 것으로 판단된다. 한 편, FL은 오이의 뿌리혹선충 방제용으로 등록된 약제로 작물보호제지침서에는 작물 정식 전이 사용 적기로 명시 되어 있다 (KCPA 2023). FL은 식물기생선충의 2기 유충 에 급성 독성이 있는 약제이지만 동계기에는 약제의 확산 이 저하되어 선충 방제 효과가 떨어지는 것으로 판단된다 (Schleker et al. 2022). 동계 휴경기를 활용한 고구마뿌리 혹선충 사전 관리에는 DMDS 등 훈증성 약제가 효과적일 것으로 판단되므로, 겨울철 휴경기간부터 정식 4주 전까지 는 DMDS를 처리하고 정식 직전에는 FL을 처리하면 더 효 율적인 뿌리혹선충 방제가 가능할 것으로 생각된다.
훈증성 살선충제는 독성이 강해 토양 속에 있는 모든 생 물에 해로운 영향을 미칠 수 있고 가격이 높기 때문에, 고 구마뿌리혹선충 방제를 위해 매년 처리하는 것은 어려울 것으로 생각된다 (Castellano-Hinojosa et al. 2022). 훈증성 살선충제의 적정 처리 주기를 설정하기 위해 동계 휴경기 간 처리한 DMDS의 방제 효과 지속성에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한, DMDS 외에도 다조멧, 메 탐소듐 등 토양 훈증성 약제도 동계 휴경기간 고구마뿌리 혹선충의 방제가 가능한지 추가 연구가 필요할 것으로 판 단된다.
적 요
고구마뿌리혹선충 (Meloidogyne incognita)은 국내 오이 재배지에서 문제되고 있는 식물기생선충으로 연간 500억 원의 경제적 피해를 일으키고 있다. 국내에서는 시설재배 지 문제 고구마뿌리혹선충의 방제를 위해 화학적 살선충 제를 주로 이용하고 있다. 본 연구는 겨울철 휴경기 화학적 살선충제를 이용하여 오이 시설재배지에 문제되고 있는 고구마뿌리혹선충의 사전 방제 효과를 확인하기 위해 수 행하였다. 2022년 10월부터 12월, 전북 장수군 천천면 소 재 오이 비닐하우스에서 훈증성 살선충제인 디메틸디설파 이드 (dimethyl disulfide, DMDS)와 비훈증성 살선충제인 플루오피람 (fluopyram, FL)을 처리하여 고구마뿌리혹선 충 방제 효과를 검정하였다. 살선충제의 방제 효과는 약제 처리 43일 경과 후 평가하였으며, 오이의 뿌리혹지수는 정 식 4개월 후 평가하였다. 그 결과, DMDS는 고구마뿌리혹 선충에 대한 91%의 방제 효과를 보였으나, 플루오피람은 방제 효과가 없었다. 뿌리혹지수는 무처리 (4.3±0.58) 대 비 DMDS 처리구 (1.0±0.00)에서 현저히 낮았으며 통계적 으로 유의미한 차이를 보였다 (p=0.020). 연구 결과에 따 라 DMDS는 겨울철 휴경하는 오이 시설재배 작형의 고구 마뿌리혹선충 방제에 효과적인 살선충제로 판단된다.
