온도 및 습도 조건에 따른 훈증제 에틸포메이트의 채소류 작물에 대한 약해 연구

서 론

담배가루이 (Bemisia tabaci Gennadius)는 노린재목 가루이과에 속하는 세계적으로 대표적인 침입종의 하나로 국내에는 1998년 최초 보고된 이후 전국적으로 확산되었으며(Lee et al., 2005), 기주 범위가 넓어 참외, 오이, 토마토, 고추, 딸기 등의 채소 작물과 거베라, 국화, 장미 등과 같은 화훼류 등 900여가지 이상의 작물에 직접적인 흡즙에 의한 피해와 더불어 100여종의 바이러스를 매개하고 특히 시설재배 작물에 심각한 피해를 주는 해충으로 알려져 있다 (Lee et al., 2000, Perring, 2001; Helmi, 2011).

담배가루이 방제를 위하여 다양한 화학 살충제가 개발되어 사용되고 있다. 그러나 담배가루이는 발육기간이 짧고 시설 내에서는 연중 발생하여 약제에 대한 저항성이 빨리 발달한다고 알려 져 있으며(Devine and Denholm, 1998), 다양한 살충제에서 저항성이 보고되어 방제에 어려움이 있다(Mota-Sanchez and wise, 2020). 또한 2019년부터 국내외 농산물의 안전을 확보하기 위해 농약 허용기준강화제도(Positive list system)가 도입되어 안전한 농약 사용과 수확 후 농산물에 대한 잔류기준을 강화해 오고 있다. 따라서 농약의 안전 사용과 더불어 기존 살충제를 대체할 수 있는 잔류독성이 낮고 약제저항성 문제도 극복 가능한 새로운 방제기법의 도입이 절실하다.

에틸포메이트(ethyl formate)는 밀폐된 공간내 가스 상태로 처리하여 흡입한 해충의 살충을 유도하는 식물검역용 훈증제로 국내로 수입되는 곡류, 과일, 채소류 등에 묻어오는 검역해충을 소독하기 위해 개발되어 사용되고 있다(Lee et al., 2016). 현재 오존층 파괴 물질로 지정되어 있어 사용을 금지하고 있는 기존의 검역 훈증제 메틸브로마이드(Methyl bromide)를 대체하는 물질(Lee et al., 2007)로서 각광받고 있으며, 미국 식품의약국(FDA)에서 일반적으로 안전한 물질(GRAS)로 지정되어 있어 있으며, 식품 첨가물로도 등재되어 있을 뿐만 아니라(Jamison et al., 2014) 쉽게 공기 중에 휘산 되어 작물 잔류에 걱정이 없는 약제이다(Haritos et al., 2003). 그러나 이러한 이점에도 불구하고 에틸포메이트는 어린 잎에 약해의 우려가 있을 수 있는 양면의 물질이기도 하다(Kyung et al., 2019).

본 연구에서는 검역용으로 사용되고 있는 에틸포메이트를 반밀폐 조건인 시설하우스에서 적용하여 시설내 해충들의 방제에 활용할 수 있는 방안을 찾고자 하였으며 담배가루이와 수종 작물(참외, 오이, 토마토, 고추)을 대상으로 온도와 습도를 달리한 처리조건에서 약해 발생 수준을 평가해 보고자 하였다.

재료 및 방법

결과 및 고찰

에틸포메이트 처리 농도 결정

기본적으로 높은 온도에서 약제를 처리할 경우 작물에 대한 약해의 우려가 있으며, 수확 등과 같은 작업이 끝난 후 야간에 훈증처리를 하기 위해서 20°C에서 담배가루이의 훈증 약효 평가를 하였다. 그 결과 담배가루이 성충에 대한 에틸포메이트 4시간 훈증결과 CT값은 평균 2.3 g h/m³이였고 2시간 훈증 한 결과 평균 CT값은 1.8 g h/m³이였다. 이 때 각각의 처리에서 담배가루이에 대한 사충률은 100%였으며, 무처리구의 살충율은 1.3%로 유의한 차이가 있었다(F(_2,5)= 68989, P<0.001, Table 1). 따라서 훈증처리에 의한 약해 조사를 위해 실제 훈증 챔버에 처리할 때는 4시간과 2시간에 각각 1.5 g/m³ (CT값 1.7~1.9)과 2.0 g/m³ (CT값 2.1~2.4)으로 처리하는 것이 바람직하였다. 4시간 훈증 처리했을 때보다 2시간 훈증 처리했을 때 담배가루이의 에틸포메이트에 대한 약제 감수성이 높았다. 이는 처리시간의 유기적 조절이 가능하여 필요에 따라서 4시간에서 2시간으로 처리시간을 단축시킬 수 있음을 알 수 있다. 훈증 처리 시간의 단축은 훈증제에 의한 약해 발생 가능성을 낮추고 작업자의 편의를 제공할 수 있게 한다.

Table 1.

Efficacy of ethyl formate fumigation against B. tabaci scheduled three different exposure times at 20 ± 1°C

채소류 작물들에 대한 에틸포메이트의 약해 평가

농약에 의한 작물의 약해(phytotoxicity)는 처리된 약제에 의해서 작물에 생리 상태의 이상으로 나타나며, 작물의 생육상태, 기후환경 및 토양조건, 약제처리 방법 등 다양한 원인으로 발생될 수 있다(Shama et al., 2016). 온도에 따른 약해는 작물에 따라 다르지만, 하우스 재배와 같이 고온 다습조건에서는 작물이 연약하고 처리 약액의 건조도 지연되어 약해 발생이 일반적으로 쉬우며 또한 다습조건의 작물은 큐티클이 얇고 기공의 크기와 수가 증가하여 조직 내로 약제가 침투되기 쉬어 약해가 쉽게 발생될 수 있다(Hammerton, 1967). 따라서 온도와 습도는 약해발생과 밀접한 관계가 있다고 할 수 있다. 실험 결과 박과 작물인 참외와 오이를 각각 10, 20, 30°C에서 습도 70, 99% 조건으로 4, 2시간 훈증 처리했을 때 각각 신초의 엽록소 함량(참외, F(_17,53)=0.32, P<0.9923; 오이, (F(_17,53)=0.53, P<0.9175)과 색도(참외, F(_17,53)=0.43, P<1.06; 오이, F(_17,53)=0.28, P<0.9969)의 유의적인 차이는 관찰되지 않았으며, 약해 지수 또한 0으로 약해 증상이 없었다(Table 2, 3). 그러나 가지과 작물 토마토의 경우 4시간 훈증 처리했을 때 10, 20, 30°C에서 습도와 상관없이 약해 증상이 확인되었으나, 2시간 훈증 처리했을 때는 고습조건에서 약해 지수 1 이상의 약해 증상을 확인하였고 무처리구와 유의한 차이가 있었다(F(_17,53)=Infty, P<0.0001). 그러나 모든 온도와 습도 조건에서 신초의 엽록소 함량(F(_17,53)=0.90, P<0.5751)과 색도(F(_17,53)=0.72, P<0.7593)의 차이는 없었다(Table 4). 고추의 경우 4시간 훈증 처리했을 때 10°C에서는 약해 증상이 없었지만 20, 30°C에서 고습일 때 약해지수 1 이상의 약해 증상이 확인되었다. 2시간 훈증 처리했을 때 10, 20°C에서는 약해 증상이 없었지만 30°C 고습조건에서 약해 증상이 확인되었으며 무처리구와 비교하였을 때 유의한 차이가 있었다(F(_17,53)=Infty, P<0.0001). 또한 토마토와 마찬가지로 신초의 엽록소 함량(F(_17,53)=0.46, P<0.9640)과 색도(F(_17,53)=0.88, P<0.5989)는 차이가 없었다(Table 5). 결론적으로 담배가루이 LCT₉₀수준 훈증처리시 4종의 작물에 대한 에틸포메이트 약해는 박과류 작물(참외, 오이)은 온도와 습도, 처리시간에 크게 영향을 받지 않고 약해를 보이지 않았으며 가지과 작물(토마토, 고추)은 온도와 습도가 높고, 처리시간이 길 때 약해 증상을 보였다. 따라서 에틸포메이트를 이용한 시설내 채소류에 발생하는 병해충을 방제하는데 있어서 가지과 작물보다는 박과 작물이 약해 발생 수준이 낮아 적용에 유리할 것으로 생각된다.

Table 2.

Phytotoxicity damage on yellow melon with ethyl formate by different exposure times, temperature and humidity

Table 3.

Phytotoxicity damage on cucumber with ethyl formate by different exposure times, temperature and humidity

Table 4.

Phytotoxicity damage on tomato with ethyl formate by different exposure times, temperature and humidity

Table 5.

Phytotoxicity damage on pepper with ethyl formate by different exposure times, temperature and humidity

본 연구는 시설 해충에 대한 액상 훈증제의 적용 가능성을 확인하기 위하여 실내 실험을 통하여 그 약효 및 약해를 살펴본 것으로 세계 최초의 시도라고 할 수 있다. 훈증제는 가스형태로 처리되기 때문에 밀식 된 작물들 사이의 좁은 미세공간에 숨어 있는 가루이류, 총채벌레류, 진딧물류 등 미소해충의 방제에 있어서 살충제 분무에 비하여 그 방제효율을 높일 수 있으며, 훈증 처리 시스템이 도입된다면 스마트 시설재배지에 적용이 용이하고 방제에 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있을 것이다. 검역용으로 사용되는 훈증제인 에틸포메이트는 잔류문제에 있어서 비교적 안전한 물질로 평가되고 있다. 이러한 에틸포메이트가 실제 살아있는 작물에 적용했을 때에는 작물에 약해 없이 해충을 방제할 수 있다는 사실을 알 수 있었다. 본 연구결과를 바탕으로 실제 작물이 심겨져 있는 시설 내에 적용해서 유효한지 평가할 필요가 있으며, 시설 여건, 재배 환경 등 다양한 요소들이 고려되어야 할 것이다. 한편, 에틸포메이트 처리가 특정 환경 조건에서는 약해가 발생될 수 있다는 사실도 알 수 있었다. 방제효과는 우수하면서도 약해를 극복하지 못해 빛을 보지 못한 약제들이 많다는 사실을 볼 때 에틸포메이트의 약제발생 문제는 반드시 극복되어야 할 것으로 생각된다.

Acknowledgments

본 연구는 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: PJ013356)의 연구지원에 의해 수행되었다.

References

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