블루베리나무에서 검은푸른쐐기나방(Latoia hilarata)과 노랑쐐기나방(Monema flavescens), 흰독나방(Euproctis similis)에 대한 식물추출물의 살충활성

서 론

북미가 원산인 블루베리(Vaccinium spp.)는 진달래과(Ericaceae) 산앵두나무속(Vaccinium)의 관목성 식물로 미국 전역을 비롯한 남아메리카, 유럽, 오스트레일리아 중국 등으로 재배지역이 증가하고 있으며 경제적으로 주요한 종들은 하이부시 블루베리(V. corymbosum)와 로우부시 블루베리(V. angustifolium), 레빗아이(V. ashei), 남부하이부시(V. corymbosum × V. darrowi) 등이 있는데(Kuepper and Diver, 2004) 우리나라에서는 하이부시 품종과 래빗아이 블루베리가 가장 많이 재배되고 있다(Kim et al., 2011).

오늘날 국민 소득이 높아지면서 기능성 작물에 대한 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 안토시아닌을 다량 함유한 블루베리의 수요가 증가하고 있다(Kim et al., 2004; 2015). 국내 블루베리의 재배면적은 2005년에 30 ha에 불과하던 것이(Kang et al., 2012) 꾸준히 증가하여 2015년 4,162 ha (시설 345 ha, 노지 3,817 ha) (Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, 2016)에 이르고 있으며 총 생산량은 9,222톤(Park et al., 2015)으로 생산량과 재배면적이 급격히 증가하고 있다.

블루베리는 친환경 재배가 쉬운 작물로 알려져 있고(Kuepper and Diver, 2004), 국내에 도입되어 재배된 기간이 짧은 작물이라서 해충 피해에 대한 보고가 적지만 블루베리 혹파리(Dasineura oxycoccana)를 비롯한 37종의 해충들이 보고된 바 있다(Kang et al., 2012; Lim et al., 2016).

블루베리에서 다양한 해충들이 발생하고 있음에도 불구하고, 우리나라에서 블루베리의 상업적 재배 역사가 길지 않고, 2011년 이후부터 재배면적이 급증(Song, 2012)하였기 때문에 작물 보호제를 적용할 수 있는 대상해충이나 방제제의 종류가 다른 과수 작물들에 비하여 적다(Korea Crop Protection Association, 2017; Sung et al., 2017). 또한 유기농으로 재배 된 블루베리의 높은 시장 가격 형성과 상대적으로 적은 병해충의 피해로 인해 친환경재배에 적합한 작물로 인식되고 있고(Kuepper and Diver, 2004), 생과로 소비 되는 특성으로 인해 친환경재배가 성행하고 있다(Lim et al., 2016).

식물자체를 비롯한 식물정유나 식물체 유래 2차 대사물질 등은 다양한 해충에 대한 활성이 알려져 있어 식물살충제로 이용되고 있다(Prakash and Rao, 1997; Kim, 2005). 우리나라에서도 식물체 유래물질들은 친환경 유기농자재의 주 활성물질의 소재로 이용되고 있다(Ha et al., 2010). 식물체 유래물질의 종류나 대상해충, 조성 방법 등 다양한 요인들에 의해 상이한 살충 활성을 나타내고, 실용적으로 상업화하기 위해서는 경제성을 고려한 방제제의 개발이 필요하다.

따라서 본 연구는 블루베리 재배지에서 해충방제에 실용적으로 활용할 수 있는 환경 친화적 방제제를 탐색하기 위하여 친환경 유기농자재의 원료로 많이 사용되고 있는 식물체 추출물들을 이용하여 블루베리 주요 나방류 해충들에 대한 살충 활성을 검정하였다.

재료 및 방법

공시물질

시험에 사용한 공시물질은 각종 문헌과 예비 실험을 바탕으로 10종의 식물체 추출물을 이용하여 실내 예비실험을 수행하여 4종을 선발하였으며 선발 된 4종의 물질들을 독성과 약효, 경제성 등을 고려하여 실제 상용화가 가능한 제품의 형태의 4가지 조성물로 조제하였다. 각 혼합물의 원료물질과 혼합비율은 Table 1과 같았다.

Table 1.

Composition of tested materials in this experiment

결과 및 고찰

실내시험

3종의 공시충에 대한 실내시험의 결과(Fig. 1, 2, 3) 처리 후 일수가 경과할수록 치사율이 증가하였는데 흰독나방에 대한 방제가가 다른 두 쐐기나방에 비하여 높게 나타났으며(Fig. 3) 검은푸른쐐기나방(df = 11. 24, F = 11.97, P < 0.0001)과 노랑쐐기나방(df = 11. 24, F = 5.77, P = 0.0002)에 대한 방제효과는 처리 5일 후에 4가지 혼합조성물 모두 75.0~82.8%로 차이가 없었다(Fig. 1, 2).

Fig. 1.

Mean (± SD) of corrected mortality on 3rd instar Latoia hilarata 1, 3 and 5 days after sprayed with the 1,000 folds of liquid formulated plant extract mixtures in Petri dish. Means followed by the same letter on the bar are not significantly different by Tukey’s test (P < 0.05). Treatment 1, 2, 3, and 4 see Table 1

Fig. 2.

Mean (± SD) of corrected mortality on 3rd instar Monema flavescens 1, 3 and 5 days after sprayed with the 1,000 folds of liquid formulated plant extract mixtures in Petri dish. Means followed by the same letter on the bar are not significantly different by Tukey’s test (P < 0.05). Treatment 1, 2, 3, and 4 see Table 1.

Fig. 3.

Mean (± SD) of corrected mortality on 3rd instar Euproctis similis 1, 3 and 5 days after sprayed with the 1,000 folds of liquid formulated plant extract mixtures in Petri dish. Means followed by the same letter on the bar are not significantly different by Tukey’s test (P < 0.05). Treatment 1, 2, 3, and 4 see Table 1.

조성물별에 따른 효과는 조성물 2(Tre. 2)가 다른 세 조성물에 비하여 1, 3일 후 효과가 다소 낮은 경향을 보였으나 흰독나방(df = 11. 24, F = 10.08, P < 0.0001)을 제외하고는 통계적 유의성은 없었다. 전체적인 방제효과는 혼합조성물 3(Tre. 3)이 비교적 높은 치사율을 보였는데 통계적 유의성은 없었다.

포장시험

3종의 나비목 해충에 대한 포장시험의 결과는 실내시험과 같이 각 시간의 경과에 따라 점진적으로 효과가 증가하여 처리 5일 후에서 가장 높은 방제효과를 보였다(Fig. 4, 5, 6).

Fig. 4.

Mean (± SD) of corrected mortality on Latoia hilarata 1, 3 and 5 days after sprayed with the 1,000 folds of liquid formulated plant extract mixtures in blueberry field. Means followed by the same letter on the bar are not significantly different by Duncan’s multiple range test (P < 0.05). Treatment 1, 2, 3, and 4 see Table 1. Plant extract mixtures were spread with 2 times per 7 days interval in field.

Fig. 5.

Mean (± SD) of corrected mortality on Monema flavescens 1, 3 and 5 days after sprayed with the 1,000 folds of liquid formulated plant extract mixtures in blueberry field. Means followed by the same letter on the bar are not significantly different by Duncan’s multiple range test (P < 0.05). Treatment 1, 2, 3, and 4 see Table 1. Plant extract mixtures were spread with 2 times per 7 days interval in field.

Fig. 6.

Mean (± SD) of corrected mortality on Euproctis similis 1, 3 and 5 days after sprayed with the 1,000 folds of liquid formulated plant extract mixtures in blueberry field. Means followed by the same letter on the bar are not significantly different by Duncan’s multiple range test (P < 0.05). Treatment 1, 2, 3, and 4 see Table 1. Plant extract mixtures were spread with 2 times per 7 days interval in field.

처리 5일 후 검은푸른쐐기나방에 대한 방제 효과는 혼합 조성물2(Tre. 2) 처리에서 방제가가 72.1%로 다른 3가지 혼합조성물들에 비해 다소 낮은 경향을 보였으나 통계적 차이는 없었다(df = 11. 24, F = 2.39, P = 0.0358) (Fig. 4).

노랑쐐기나방에 대한 방제효과 또한 전체 혼합조성물들의 방제효과가 72.1~79.1%로 조성물 종류별로 차이가 없었다(df = 11, 24, F = 4.11, P = 0.0018) (Fig. 5).

흰독나방에 대한 방제효과는 쐐기나방류에 비해서 다소 높은 80.0~85.7%의 방제 효과를 보였으나 혼합조성물 종류별에 따른 효과 차이는 없었다(df = 11. 24, F = 6.85, P < 0.0001) (Fig. 6).

블루베리에는 다양한 해충들이 발생하고 있지만 우리나라에서 발생밀도가 높고, 피해가 많은 해충은 블루베리혹파리를 비롯한 6종이었는데 나방류 해충으로는 미국흰불나방(Hyphantria cunea)과 장수쐐기나방(Latoia consocia)이었다(Lim et al., 2016). 나방류 해충으로는 이들 두 종 이외에도 4종의 쐐기나방과 잎말이나방과 밤나방류 등 6종이 보고되었는데 쐐기나방류의 발생 종류가 많았다(Lim et al., 2016). 쐐기나방은 관행 방제 농가에서는 다발생 하는 경우는 드물지만 산림에 인접해 있는 독립과원이나 방제제 살포가 적은 과원에서는 다발생하는 경우들이 관찰되었다(Observation data).

검은푸른쐐기나방, 노랑쐐기나방, 흰독나방의 유충은 모두 블루베리의 잎을 가해하여 블루베리 과실에는 피해를 주지 않지만 흰독나방의 경우 유충의 체모 또는 극모가 사람의 피부와 접촉하는 경우 피부염을 유발(Kim and Rho, 2006)하기 때문에 작물보다는 작업자에게도 더 큰 피해를 줄 수 있다. 아울러 쐐기나방의 경우도 식엽에 의한 피해뿐만 아니라 유충의 체표에 있는 독가시에 쏘이게 되면 극심한 통증이 유발되기 때문에(Park et al., 2015; Lim et al., 2016; Yoon et al., 2018) 수확 시 나방에 접촉되지 않도록 주위가 필요한 해충이다.

본 실험에서는 3종의 나비목 해충을 대상으로 하였는데 Lim et al.(2016)이 전북지역 블루베리 농가에서 조사한 결과와 우점종에 차이는 있었지만 선행 조사 년도에 블루베리 해충조사 시 경남 함안지역 농가포장에서 피해를 주는 것이 확인 된 종들로 모두 7월부터 9월까지 발생하면서 8월에 발생 최성기를 보였다(Observation data). 따라서 야외실험에서는 이 시기를 대상으로 방제시험을 하였는데 블루베리의 품종에 따라 수확시기에 차이가 있고, 노지와 비가림 또는 시설하우스 재배 형태에 따라 수확시기와 해충 발생 시기에 차이가 있어 포장에서 처리 시기는 해충 발생 상황을 고려하여 조정하여야 할 것으로 판단된다.

2016년 국내 친환경농산물 재배 면적은 2015년 대비 5.8% 증가한 79,500 ha이며 출하량은 2015년 대비 24.2% 증가한 571,200톤이다(Sung et al., 2017). 국내 친환경농산물 시장규모는 연평균 5.9% 성장하여 2025년에는 2조 4,563억원에 이를 것으로 전망되고 있고, 세계 유기농 식품 시장규모는 2000년 이후 공급보다 수요가 더욱 빠른 속도로 증가하고 있다(Sung et al., 2017). 하지만 현재 우리나라에 등록된 유기농업자재 1,571 품목 중 1,087개가 토양개량 및 작물생육으로 등록되어있고, 483개만이 병해충관리용으로 등록 되어 있다(National Agricultural Products Quality Management Service, 2018). 따라서 세계적으로 증가하고 있는 유기농식품에 대한 수요에 부합하는 공급을 위해 보다 효과적인 원료 및 혼합조성물 개발이 요구 되는데 블루베리와 같이 생과로 소비되는 특성을 가지고 있는 농작물의 경우 효과적으로 이용 할 수 있는 친환경제제의 개발이 절실하다. 이러한 필요성에 따라 식물추출물 유래의 방제제 연구는 국내외에서 매우 다양하게 이루어지고 있으며(Kim, 2005), 목화진딧물(Aphis gossypii)이나 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)과 같은 토착 해충뿐만 아니라 갈색날개매미충(Pochazia shantungensis)과 같은 돌발해충 방제를 위한 자재 선발 연구도 수행된 바 있다(Choi et al., 2012; Kim et al., 2014).

본 연구에 사용 된 물질들은 모두 해충에 대한 생물활성 효과가 있는 것으로 알려진 물질들로서 님나무의 경우 잎이나 열매, 기름 등 다양한 부분들이 각종의 농작물 병해충 방제제로 활용되고 있어(Prakash and Rao, 1997) 이를 기본으로 하여 데리스와 유칼립투스 정유를 주요 혼합물질로 사용하였는데 각 조성물 별로 세 나방류 해충에 대한 살충효과는 차이가 없었다.

국화과 식물인 Chrysanthemum spp.는 6종의 살충활성 에스테르를 보유한 식물체로 꽃이나 잎, 전초가 살충, 기피, 섭식저해 활성을 가진다(Prakash and Rao, 1997). 이들은 높은 살충활성에도 불구하고, 빠른 광분해로 인한 지속성이 가장 큰 제약으로 작용하여 농업 해충 방제에 제한적으로 이용되고 있는데(Prakash and Rao, 1997) 본 연구에서는 속효성 유무를 평가하기 위하여 일부 조성물에 첨가하였으나 미투입 조성물과 속효성에 차이가 없었다.

본 실험에 사용된 모든 혼합조성물은 블루베리에 처리하였을 때 약해 증상이 나타나지 않았으며, 3종의 나비목 해충에 대한 방제효과가 확인되어, 이들 조성물들을 이용하여 블루베리뿐만 아니라 다른 친환경 재배 작물의 쐐기나방류와 흰독나방 방제제로 사용이 가능할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 원료물질의 경제성을 고려하여 적절한 혼합 조성물을 제조한다면 보다 저렴하면서 방제효과가 비등한 환경친화적 자재의 적용이 가능할 것으로 생각된다.

Acknowledgments

본 연구는 2015년 중소기업청의 산학연협력기술개발사업의 연구비로 수행되었다.

References

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