분재에서 식물기생선충의 화학적방제

서 론

우리나라의 분재는 삼국시대 이래로 조경용 또는 실내관상용으로 이용되고 있는데(Korea Forest Research Institute, 2009) 분재 생산량은 분재소재와 완재를 합쳐 2015년도에 578,966본으로 200억원대의 시장을 형성하고 있다(Forest Service, 2016). 1만 본 이하의 분재를 생산하고 있는 경영주가 대부분이며 토지를 임차하여 경영하는 영세한 구조를 가지고 있는 실정이지만 고급화 된 분재기술이나 소재 생산기술을 발전시킨다면 수출 잠재력이 큰 품목인데 산업화 기반이 약하여 수출 증가에 애로 사항이 많이 있다(Korea Forest Research Institute, 2009). 뿐만 아니라 2009년에는 수출 대상국으로부터 병해충 유입 우려로 인하여 수입 금지 품목으로 지정되기까지 하였는데 장애요인 중의 하나가 식물기생선충이다.

식물기생선충은 생장점과 잎, 줄기, 뿌리 등 식물의 내외부에 기생하여 가해함으로서 식물을 황변시키거나 기형화를 유발하기도 하고, 괴저나 괴사를 일으키기도 하며 지상부나 지하부에 혹이나 시스트를 형성하며 결국은 작물의 생육을 부진케 하여 수확을 감소시킨다(Bridge and Starr, 2010). 또한 피해가 심한 경우는 작물이 생육도중 죽기도 하는데 선충들은 주로 토양 속이나 식물 조직의 내부에 기생하는 현미경적 동물이기 때문에 발견이 어려워 다른 병이나 생리적 피해로 오인하는 경우가 많다. 또한 선충의 주 서식처인 토양은 농약 등이 침투하기 어려워 방제가 용이하지 않는 편이다. 모든 종류의 작물들은 최소한 한 종 이상의 식물기생선충에 감수적이기 때문에 잠재적으로 모든 재배 작물들은 식물기생선충의 감염 위험에 직면해 있고(Bridge and Starr, 2010), 이들 식물기생선충에 의한 작물의 경제적 손실은 전 세계적으로 년 780억$ 이상으로 추정되고 있다(Weischer and Brown, 2000). 수목도 예외는 아니어서 많은 종류의 식물기생선충이 가해하고 있는데 Moon (1995)은 우리나라의 묘포장과 산지의 수목을 대상으로 식물기생선충을 조사하여 32속 79종을 보고한 바 있다. 따라서 수목을 이용하는 분재는 식물기생선충의 피해를 받고 있고, 또 받을 가능성이 높아 검역대상이 되고 있다.

우리나라에 발생하는 선충들 중 미국의 검역대상 선충은 한국껍질선충(Hemicycliophora koreana), 콩침선충(Paratylenchus pandus), 소나무나선선충(Rotylenchus pini), 동양나선선충(Rotylenchus orientalis) 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus) 등이고(University of Nebraska-Lincoln, 2017), EU 검역선충은 감자썩이선충(Ditylenchus destructor), 벼이삭선충(Aphelenchoides besseyi), 소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus), 미국검선충(Xiphienma americanum), 콩시스트선충(Heterodera glycines) 등이다(Q-bank, 2017). 한편 이러한 식물기생선충의 검역적 중요성으로 인하여 분재에 대한 수입규제도 강화되었기 때문에 원활한 분재 수출을 위하여 병해충 무감염 분재생산이 중요하고, 식물기생선충을 비롯한 장애 요인 등을 미리 없앨 필요가 있다. 따라서 본 연구는 선충무감염 분재를 생산관리하고 수출하기 위하여 분재를 대상으로 선충의 효과적인 방제법을 개발하기 위하여 실시하였다.

재료 및 방법

결 과

소나무 분재소재에서 소나무재선충에 대한 약효 검정

소나무분재에서 소나무재선충에 대한 처리 약제들의 살선충 효과는 처리별로 차이를 보였다(df=5, 12, F=7.04, P=0.0027)(Fig. 1). Fosthiazate 처리에서는 생존 해 있는 소나무재선충이 없었으며 imysiafos를 제외한 세 처리에서는 무처리에 비하여 현저히 적은 생충수를 보였다(Fig. 1).

Fig. 1.

Efficacy of nematicides on survival of pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus in bonsai of 6 years old pine tree. Bonsai tree was socked in 1,000 ppm of abamectin, emamectin benzoate, imysiafos and fosthiazate and 4,000 ppm of tebuconazol aquatic suspension at 24 hours. Pine wood nematode was inoculated at 15 days before the socking treatment. The same lowercase letter on the bars indicate that there is no significant difference among means based on Tukey’s HSD Test (P<0.05).

살선충 효과가 가장 좋았던 fosthiazate를 농도별, 시간별로 처리한 결과, 4,000 ppm으로 12시간 이상 침지 처리할 때 소나무재선충이 검출되지 않았고(df=3, 8, F=54.83, P= 0.0001), 2,000 ppm에서는 24시간 침지 처리에서 소나무재선충이 검출되지 않았다(df=3, 8, F=13.14, P=0.0019)(Table 1).

Table 1.

Efficacy of fosthiazate on survival of Bursaphelenchus xylophilus depending on different concentration and socking time in bonsai of 6 years old pine tree

고구마뿌리혹에 대한 약효 검정

고구마뿌리혹선충에 감염된 토양을 각각의 농약 현탁액에 침지 처리한 결과 약제 처리구에서는 전체적으로 시간이 경과할수록 선충의 밀도가 떨어졌는데(Fig. 2) fosthiazate와 abamectin, imicyafos 처리에서는 24시간 후에 100% 치사되었다(df=5, 18, F=48.97, P=0.0001) (Fig. 2).

Fig. 2.

Efficacy of nematicides on survival of root-knot nematode, Meloidogyne incognita in soil. Soil with Meloidogyne incognita was sock into 1,000 ppm of abamectin, emamectin benzoate, imysiafos and fosthiazate and 4,000 ppm of tebuconazol aquatic suspension at 24 hours. Bars on the graph represent standard deviation.

1,000 ppm 처리에서 효과가 뛰어났던 fosthiazate, abamectin, imicyafos 3종을 2,000 ppm과 4,000 ppm 농도에서 침지시간별에 따른 고구마뿌리혹선충 생충수를 조사한 결과, fosthiazate와 abamectin 2,000 ppm 처리에서는 24시간 침지시 100%의 치사율을 보였으나(df=7, 24, F=60.89, P=0.0001)(Table 2) 4,000 ppm 처리에서는 12시간 침지 처리구에서도 100% 치사되었다(df=7, 24, F=67.7, P=0.0001)(Table 2).

Table 2.

Efficacy of some nematicides on survival of Meloidogyne incognita depending on different concentration and socking time in soil

약해 조사

소나무와 단풍나무 분재를 대상으로 4종의 살선충제에 대한 약해를 조사한 결과, 1,000 ppm과 2,000, 4,000 ppm에서는 약해가 발생하지 않았으나 abamectin과 fosthiazate 10,000 ppm 처리에서는 14일 후부터 잎이 갈변하는 약해가 소나무에서 발생하였고(Fig. 3), 단풍나무는 낙엽이 지는 피해가 발생하였다.

Fig. 3.

Phytotoxic effects of nematicides in bonsai of pine tree at 14 days after treatment. Bonsai tree was socked in 10,000 ppm of abamectin (A) and fosthiazate (B) aquatic suspension at 24 hours.

분재목 뿌리 흙 제거 후 뿌리부분 잔존 선충에 대한 살선충 효과

분재 수종별 뿌리부분에 남아있는 생존 선충 수는 분재 수종이나 처리 물질 및 침지시간 별에 따라 차이가 있었다(Fig. 4). 물에 침지시킨 처리에서 수종별로는 소나무(Fig. 4E)와 소사나무(Fig. 4B) 분재에서 잔존 선충수가 다른 수종들에 비하여 상대적으로 많았으며 쥐똥나무(Fig. 4C)에서 가장 잔존 선충 수가 적었다. 모든 처리에서 12시간 침지보다 24시간 침지 시 생존 선충 수가 감소하였는데 undecanol에 침지 한 소사나무에서는 24시간 침지 시 생존 선충이 발견되지 않았다(Fig. 4B).

Fig. 4.

Effect of fosthiazate and other chemicals on the survival of nematodes associated with bonsai tree roots. (A) Acer palmatum, (B) Carpinus turczaninovii, (C) Ligustrum obtusifolium, (D) Malus sieboldii, (E) Pinus densiflora, and (F) Zinnia elegans. Tree was socked in each aquatic suspension (4,000 ppm of fosthiazate, 2,000 ppm of NaDCC, 1,000 ppm of NaOCl and undercanol) at 12 and 24 hours. The same lowercase letter on the bars in each socking time indicate that there is no significant difference among means based on Tukey’s HSD Test (P<0.05).

소나무 분재에서 12시간 침지처리를 제외하고 모든 처리에서 분재목 뿌리부분에 잔존하는 선충 제거효과가 통계적으로 유의하게 높게 나타났는데 효과가 상대적으로 높은 물질들은 분재목에 따라 차이를 보였으나 통계적 유의성은 없었다(Fig. 4). 단풍나무 분재에서는 NaDCC 12시간 침지 시 99%의 사충율을 보였고(df=4, 10, F=21.89, P<0.0001), 24시간처리에서는 NaDCC, undecanol, NaOCl 처리 모두에서 99.5% 이상의 사충율을 나타내었다(df=4, 10, F=16.72, P<0.0002) (Fig. 4A). 소사나무에서는 12시간 처리 시 NaDCC와 undecanol 처리에서 99% 이상의 사충율을 보였고(df=4, 10, F=7.33, P<0.0005), 24시간 처리에서는 undecanol 처리에서 100%의 사충율을 보였다(df=4, 10, F=17.01, P<0.0002)(Fig. 4B). 쥐똥나무 분재에서는 12시간 처리에서는 NaOCl 처리의 사충율이 99%로 가장 좋았고(df=4, 10, F=45.87, P<0.0001), 24시간 처리에서는 undecanol과 NaOCl 처리에서 사충율이 99% 이상이었다(df=4, 10, F=23.32, P<0.0001)(Fig. 4C).

애기사과 분재에서는 처리 시간과 상관없이 undecanol 처리에서 99% 이상의 사충율을 보였다(24시간 처리: df=4, 10, F=24.54, P<0.0001) (Fig. 4D).

소나무 분재에서는 NaDCC와 NaOCl 처리에서 처리 시간과 관계없이 99% 이상의 사충율을 나타내었으며(Fig. 4E), 백일홍 분재에서는 NaDCC 처리에서 처리 시간과 관계없이 99% 이상의 사충율을 나타내었다(Fig. 4F).

고 찰

우리나라의 분재 생산액은 200억원대의 시장을 형성하고 있으며(Forest Service, 2016) 분재 시장의 수출 잠재력이 비교적 큰 편이다. 그러나 소규모 영세 생산 임가의 비중이 높아 산업화 기반이 약하기 때문에 수출 증가에 어려움이 있었는데 2009년 EU 위원회의 분재 수입 규제 강화로 수출이 제한되었다. 이들 제한 요인 중 가장 중요한 것은 식물기생선충으로 실제 분재소재에서는 미국이나 EU의 검역대상 선충인 한국껍질선충(Hemcylicopora koreana)과 미국검선충(Xiphinema americanum)이 확인 되었다(Unpublished data). 이와 같이 분재에서 선충들이 검출된다는 것은 분재 수출에 큰 장애 요인이 될 수 있다. 따라서 분재에 문제될 수 있는 선충을 완전히 제거할 수 있는 방법이 개발되어야 하고, 아울러 검역에 대한 약제 처리의 기준도 필요하다. 따라서 분재수출의 주 위협요인을 제거하기 위하여 분재목에 기생하는 선충의 완전 제거 방법을 살선충제와 다수의 화학물을 이용하여 실용적인 측면에서 방제 방법을 강구하였다.

살선충제인 fosthiazate와 abamectin는 나무주사 시 소나무재선충의 증식억제 효과가 있는 침투이행성 약제로 알려져 있는데(Lee et al., 2009), 소나무 분재목 침지처리에서도 방제효과가 우수 하였다. 즉, 소나무재선충을 대상으로 fosthiazate를 농도별로 처리한 효과에서 4,000 ppm에는 12시간 이상 침지하였을 때 소나무재선충이 검출되지 않았고, 반량인 2,000 ppm에서는 24시간 침지 처리에서 소나무재선충이 검출되지 않았다. Fosthiazate는 소나무재선충에 대한 직접치사효과도 우수하고 침투이행 효과도 있음에도 불구하고, 소나무재선충 방제를 위한 나무주사 시 약해 발생으로 인해 소나무재선충 방제용으로는 관주처리제로 등록되어 있는데(KCPA, 2016b), 본 실험에서처럼 나무전체를 침지 처리 할 경우 4,000 ppm 농도까지 약해는 발생하지 않았다. 반면 10,000 ppm 농도 처리 시 약해가 발생하여 4,000 ppm 농도로 12시간 침지 처리가 실용적일 것으로 생각된다.

각종의 분재소재목들을 분재에 올리기 전에는 토양에서 나무를 키워야 하고, 이 기간 동안에 토양 속에 서식하는 외부기생선충들이 나무뿌리에 기생할 수 있기 때문에 이들 선충의 방제 효과를 검정하기 위하여 고구마뿌리혹선충을 대상으로 실험한 결과 기존에 뿌리혹선충 약제로 등록되어 있는 3종의 살선충제(fosthiazate와 abamectin, imicyafos)는 1,000 ppm 농도에서도 그 약효가 뛰어났다. 따라서 이를 다시 고구마뿌리혹선충을 100% 치사 시킬 수 있는 최소 시간대를 알아보기 위하여 2000 ppm과 4000 ppm 농도에서 침지시간대별로 살선충율을 조사한 결과 세 살선충제 모두 12시간 처리 시에도 4,000 ppm 농도에서는 100% 치사시켰다. 따라서 이들 세 살선충제는 토양에서 키운 분재소재목을 분재에 올리기 전 12시간 동안 4,000 ppm 농도에 침지시키는 처리를 하면 토양에 있는 선충들을 검역적으로 문제가 되지 않는 수준으로 방제가 가능할 것으로 생각된다.

분재를 수출하기 위해서는 흙이 묻어있지 않는 상태이어야 하기 때문에 수출용 분재는 분재목 뿌리주변에 있는 마사토를 비롯한 흙을 모두 제거해야 하고, 흙이 제거 된 이후에도 뿌리에 잔존하는 선충이 없어야 한다. 따라서 마지막 실험은 이러한 상황에 실용적으로 대처하기 위하여 1차적으로 흙을 제거한 분재목에 예비 실험에서 살선충 효과가 있는 몇 가지 물질들을 대상으로 생존 선충 제거효과를 실험하였는데 NaDCC와 undecanol은 대부분의 분재소재에서 높은 살선충 효과를 보였다. NaDCC는 배검은별무늬병에 발병억제 효과가 있는 것으로 알려져 있고(Nam, 2013), 딸기의 병원성 진균류에 대한 균사생장 억제나 포자발아 억제효과와 세균성모무늬병원균에 대한 증식억제 및 병 방제효과가 있는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2015). 따라서 이물질은 살균효과 외에도 살선충 효과가 있는 것으로 입증되어 분재목에서 선충 제거를 위한 목적으로 실용적 사용이 가능할 것으로 생각된다. 아울러 이 물질은 실험한 분재목에 대하여 2,000 ppm 농도에서 약해를 보이지 않았다.

살균이나 가정 위생용으로 일반적으로 사용하는 차아염소산나트륨(NaOCl)의 경우 선행연구에서 5.25% NaOCl을 물과 1:5 비율로 희석하여 선충이 있는 슬라이드글라스상에 점적 할 경우 10분 경과 시 100% 치사되고, 대부분의 선충들은 4분 이내에 치사된다고 하였는데(Esser, 1972) 흙을 제거한 분재에 NaOCl를 처리한 본 실험에서도 효과가 뛰어나 1,000 ppm 농도의 24시간 처리에서 소사나무를 제외한 5수종에서 95%이상의 사충율을 나타내었고, 실험 식물체에 대해 약해를 나타내지 않아 실용성이 있을 것으로 생각된다. Undecanoic acid는 소나무재선충에 효과가 있는 akylamine류의 하나로 실내 유리시험관 검정에서 17 ppm의 농도에서도 100%의 활성을 보였는데(Nagase et al., 1982) 본 실험에서도 소나무 분재를 제외하고 모든 분재 수종에서 24시간 침지처리 시 매우 높은 살선충 활성을 보여 분재소재 뿌리 주변에 잔존할 수 있는 선충류 방제에 실용적으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

분재의 수출을 위해서는 분재소재의 내외부에 기생하는 선충류의 제거가 검역적으로 필수적이다. 본 연구에서는 선충 무감염 수출분재 생산을 목적으로 식물 내부기생선충과 외부기생선충의 제거 기술의 일환으로 살선충제와 선충 활성 물질들의 효과를 검정하였는데 내부기생선충인 소나무재선충의 경우 fosthiazate 침지처리가 효과적이었으며 분재소재의 지하부에 서식할 수 있는 외부기생선충이나 부생성선충의 제거를 위해서는 NaDCC와 undecanol과 같은 물질처리가 효과적일 것으로 사료된다.

Acknowledgments

본 연구는 검역검사본부의 ‘수출분재의 식물기생선충 조사 및 방제방법 개발’ 과제의 지원에 의해 이루어진 것입니다.

Literature Cited

• Bridge, J., and J. L. Starr, (2010), Plant nematodes of agricultural importance a color handbook, Academic Press, San Diego, CA, p1-152.
• Esser, R. P., (1972), Effect of sodium hypochlorite concentrations on selected genera of nematodes, Proceeding of the Helmithological Society of Washington, 39(1), p108-114.
• Kim, D. R., G. H. Gang, H. J. Cho, H. S. Yoon, and Y. S. Kwak, (2015), Evaluation of antimicrobial activity and disease control efficacy of Sodium dichloroisocyanurate (NaDCC) against major strawberry diseases, Korean J. Pestic. Sci, 19(1), p47-53. [https://doi.org/10.7585/kjps.2015.19.1.47]
• Korea Crop Production Association (KCPA), (2016a), 2016 education of pesticide test person in charge, KCPA, Seoul, Korea, p178-181.
• Korea Crop Production Association (KCPA), (2016b), 2016 guide book of pesticides, KCPA, Seoul, Korea, p1-1503.
• Korea Forest Research Institute, (2009), Development of management technique and culture methods of bonsai, Korea Forest Research Institute, Seoul, Korea, p3-5.
• Forest Service, (2016), 2015 survey of forestry product, Forest Service, Daejeon, Korea, p1-617.
• Lee, S. M., D. S. Kim, S. G. Lee, N. C. Park, and D. W. Lee, (2009), Selection of trunk injection pesticides for preventive of pine wilt disease, Bursaphelenchus xylophilus on Japanese black pine (Pinus thunbergii), Korean J. Pestic. Sci, 13(4), p267-274.
• Moon, I. S., (1995), Distribution of nematodes associated with forest trees and control of pine wood nematode, Bursaphenchus xylophilus in Korea, PhD Diss., Kyungpook National Univ., Daegu, Korea.
• Nagase, A., Y. Kuwahara, Y. Tominaga, and R. Sugawara, (1982), Nematicidal activity of akylamine against the pine wood nematode, Bursaphelenchus lignicolus, Agric. Bioi. Chern, 46(1), p167-172. [https://doi.org/10.1271/bbb1961.46.167]
• Nam, K. W., M. K. Han, and D. H. Yoon, (2013), Control effect of sodium dichloroisocyanurate for pear scab (Venturia nashicola) on Niitaka pear during flowering period, Kor. J. Organic Agri, 22, p347-357.
• Q-bank, (2017), European quarantine nematodes, http://www.qbank.eu/Nematodes/DefaultInfo.aspx?Page=InfoQuarantine Accessed 22 July 2017.
• Shin, W. S., Y. H. Jung, S. M. Lee, C. M. Lee, C. J. Lee, D. S. Kim, I. S. Mun, and D. W. Lee, (2015), Development of effective screening method for efficacy test of trunk injection agents against pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus in Japanese black pine, Pinus thunbergii, Korean J. Pestic. Sci, 19(4), p440-449. [https://doi.org/10.7585/kjps.2015.19.4.440]
• University of Nebraska-Lincoln, (2017), A list of exotic nematode plant pests of agricultural and environmental significance to the United States, http://nematode.unl.edu/pesttables.htm Accessed 22 July 2017.
• Weischer, B., and D. J. F. Brown, (2000), An introduction to nematodes: general nematology, Pensoft, Sofia, Bulgaria, p37-70.