곰솔과 소나무에서 살선충제 나무주사와 소나무재선충 접종에 의한 기주의 경시적 변화

서 론

소나무재선충(Bursaphelenchus xylophilus)은 1900년대 초반에 일본에서 발생하여 1930년대와 1940년대에만 각각 3만 m3과 120만 m3의 소나무가 피해를 받았고, 이후에도 지속적으로 피해가 발생하여 전체 산림의 28%가 소나무재선충에 의해 피해가 발생하여 막대한 경제적 피해가 유발되었다(Mamiya, 1988; Kantor et al., 2022). 원산지인 북미 지역에서는 소나무재선충이 분포하지만 자생하는 소나무류가 저항성이어서 피해가 발생하고 있지 않다(Sutherland, 2008). 하지만 우리나라와 일본에 주로 분포하고 있는 Pinus속의 소나무(P. densiflora)와 곰솔(P. thunbergii)의 경우 대부분 감수성이므로 소나무재선충에 감염되면 100% 고사되는 피해가 발생하여 국가적으로 관리하고 있다. 미국 동식물검역소(APHIS)에서는 60여종의 식물기생선충을 관리대상 종으로 구분하고 있는데 이들 중 소나무재선충은 미국 내에서 관리가 됨에도 불구하고 중요 10대 식물기생선충으로 구분하여 관리하고 있다(sKantor et al., 2022).

우리나라에서도 1988년 부산 금정산에서 최초 발생이 확인된 이후 매년 피해지역이 확산되고 있어 관리와 방제를 위하여 소나무재선충병 방제특별법을 제정하여 시행하고 있다(Shin, 2008; KLI, 2021). 소나무재선충을 대상으로 하는 방제는 소나무재선충 감염고사목을 벌채하여 소각, 파쇄, 훈증하는 방법과 소나무재선충이 매개충에 의해 전파되기 전에 건전한 나무에 살선충제를 예방 나무주사하는 방법이 있다(Shin, 2008). 이들 중 예방 나무주사 방법은 현재 사용되고 있는 소나무재선충병 발생지에서 살아있는 나무에 소나무재선충을 대상으로 적용할 수 있는 유일한 방제 방법이다(KLI, 2021). 따라서 우리나라에서도 소나무재선충 예방 나무주사를 위한 작물보호제들이 등록되어 사용되고 있는데(RDA, 2022), 등록을 위해서는 여러가지 절차와 요구사항이 있지만 기본적으로 야외에서 생물검정을 통해 효과를 인정받아야 한다. 소나무재선충 예방 나무주사 방법은 ‘농약등록시험 약효·약해분야 세부지침’에 기본적인 시험방법이 제시되어 있지만(RDA, 2017), 나무주사(=수간주입)는 수목생리와 내부구조, 주입물의 화학적 특성과 제형, 주입 시기, 날씨나 토양 환경, 수간주입 방법과 기술 등에 의해 효과에 영향을 받는다(Cha et al., 2020). 다양한 요인들에 의해 나무주사 효과에 차이가 있을 수 있음에도 불구하고, 살충제 등록시험의 세부지침에는 시험규모와 약제 처리 시기, 약효조사 방법만 간략히 기술되어 있다(RDA, 2017). 이에 의하면 약효조사는 12~2월에 중력식으로 약제를 수간주입 후, 소나무재선충을 접종하고, 접종 3~6개월 후 피해주수와 주당 10g씩의 목편을 채취하여 선충수를 조사하여 효과를 평가한다(RDA, 2017). 수간주입용 소나무재선충 방제제의 처리시기는 약제의 특성에 따라 차이가 있을 수 있지만 송진의 분비에 의한 약제 이행의 방해를 피하기 위하여 가압식과 주입식 방법으로 구분되어 처리되고 있다(RDA, 2017; Lee et al., 2021a). 수간주입 후 약효 평가를 위하여 소나무재선충을 수체 내 인공접종 하는데 처리시기는 소나무재선충의 자연 분산이 이루어지는 시기를 중심으로 처리하고, 접종 위치는 수간과 가지 부분에서 수행하고 있다(Takai et al., 2003; Lee et al., 2009, 2021a, 2021b). 자연상태에서 매개충에 의한 소나무재선충 전파는 매개충이 신초를 후식할 때 매개충의 몸에서 기주로 이동하여 감염이 이루어지므로 가지부위에서 전파가 이루어진다(Togashi, 2008). 따라서 자연상태의 소나무재선충 감염경로를 감안하면 가지에 선충을 접종하는 것이 타당하지만 산림내에서 수고가 높은 나무에 올라가서 가지에 소나무재선충을 접종하는 것이 어렵기 때문에 가슴높이의 주간에 접종한다. 소나무재선충의 접종 밀도는 시험대상 나무에 처리물질에 대한 효과적인 판정을 하는데 중요한 요소의 하나이다. Kishi (1999)의 연구에 의하면 수종이나 수령, 소나무재선충 접종밀도에 따라 다양한 고사율이 나타났으나 우리나라에서는 나무주사 약효 평가 시 무처리구의 피해주율 70% 이상으로만 규정되어 있고, 접종농도에 관한 규정은 없다(RDA, 2017). 또한 약효조사 시점도 소나무재선충 접종 3~6개월 후 1회로 제시하고 있는데 소나무재선충 접종 후 시간경과에 따른 피해율에 대한 객관적 자료 없이 연구자의 경험에 의해 시기를 결정하여 시행되고 있다.

소나무재선충 나무주사제의 효과 평가 항목의 하나인 선충수 조사의 경우 각 시험목 당 10 g씩의 목편을 10주에서 채취하여 고루 섞은 뒤 10 g내 선충수를 조사하도록 되어 있는데(RDA, 2017) 선충 조사를 위한 목편 채취 부위는 따로 규정화 되어 있지 않으며, 또한 이 경우 개별목의 선충 검출여부에 대한 정보는 알 수 없다. 따라서 본 연구는 소나무재선충 예방 나무주사 약제의 생물검정 시 활용할 수 있는 표준화된 처리 방법과 조사방법을 설정하기 위하여 소나무재선충 접종 밀도별에 따른 침엽변색과 고사주를 월별로 조사하였다. 또한 피해주율에 대한 합리적 기준을 마련하기 위하여 침엽변색 뿐만 아니라 송진분비 여부, 소나무재선충 밀도 및 소나무재선충의 증식이 이루어진 주수 등을 조사하였다.

재료 및 방법

시험지와 처리

소나무재선충병 예방 나무주사 생물검정 시 소나무재선충 인공접종 후 시간 경과에 따른 침엽변색율과 고사주율 변화를 위한 시험을 위하여 소나무재선충 자연발생지역을 대상으로 시험을 수행하였다. 곰솔 시험지는 경북 영덕지역의 자연림에서 수행하였는데 곰솔 단순림으로 시험 대상목의 평균 흉고직경은 Table 1과 같았다. 소나무 시험지는 충남 부여지역의 자연림에서 수행하였는데 소나무 단순림으로 시험 대상목의 평균 흉고직경은 Table 1과 같았다. 공시목은 흉고직경 10~20 cm의 건전목을 선정하였으며 처리별로 30본씩 완전임의배치하였고, 공시목별로 고유번호를 부여하여 라벨을 부착하였다. 처리구는 소나무재선충 나무주사 생물 검정 시 대조약제로 사용하고 있는 아바멕틴 1.8% 유제를 나무주사 후 소나무재선충 30,000마리/주 접종, 소나무재선충 방제용 친환경유기농업자재로 등재되어 있는 미생물 유래 제품(G810, (주)대덕바이오, 한국) 나무주사 후 소나무재선충 10,000마리 및 30,000마리/주 접종 처리구, 소나무재선충 10,000마리/주 접종 처리구, 소나무재선충 30,000마리/주 접종 처리구를 두었으며 소나무재선충을 접종하지 않은 무처리구를 두었는데 10주를 한 반복으로 3반복 처리하였다.

Table 1.

Average diameter at breast height (DBH) of experimental trees

나무주사 약제의 효과 평가

침엽변색 조사

나무주사 약제들의 효과를 평가하기 위하여 소나무재선충 인공접종 3개월 후인 8월부터 7개월동안 매달 각 처리목의 침엽변색 정도를 육안으로 관찰하였다. 변색정도는 소나무재선충 감염에 의해 나타나는 퇴록화와 갈변을 동반한 시들음 증상을 보이는 엽의 비율을 산정하여 침엽변색율을 조사하였다(Fig. 1). 또한 조사된 백분율 자료를 지수화한 변색도를 구하였는데 이는 뿌리혹선충 생물검정 시험에서 이용하고 있는 뿌리혹선충의 식물체 뿌리 감염에 의해 형성되는 뿌리혹 수를 지수화한 뿌리혹지수를 응용하였다. 변색도 0은 침엽변색율이 10%이하, 변색도 1은 침엽변색율 11~30%, 변색도 2는 침엽변색율 31~50%, 변색도 3은 침엽변색율 51~80%, 변색도 4는 침엽변색율 81%이상으로 구분하여 산정하였다. 10주를 한 반복으로 3반복 조사하였다.

Fig. 1.

A standard sheet of needle color change rate (%) for evaluating needle color change of pine tree after treatments.

송진분비 유무 조사

소나무가 소나무재선충에 감염되면 외부 고사증상이 나타나기 전 송진분비가 중단되기 때문에 처리목의 송진분비 유무를 확인함으로써 소나무재선충에 의한 잠재적 감염목과 건전목을 구분할 수 있다. 따라서 본 연구에서도 9월 28일에 곰솔을 대상으로 송진 스티커를 활용한 송진분비 유무를 확인하였다. 공시목의 수피를 일부 제거하고 구멍을 낸 후에 송진 스티커(송진스티커, FJtech, Korea)를 부착한 뒤 3시간 후에 스티커에 부착된 기름종이의 색깔변화를 확인하여 송진분비 유무를 판정하였다. 송진이 분비되지 않는 공시목은 색깔변화가 없어서 당초의 하늘색을 나타내지만(Fig. 2A), 송진이 분비되면 기름종이가 젖어서 짙은 파란색으로 변하게 된다 (Fig. 2B). 10주를 한 반복으로 3반복 조사하였는데 송진분비가 된 나무와 되지 않은 나무의 비율을 구하였다.

Fig. 2.

Resin exudation test by pasting a resin sticker on the wound after removing bark tissue of each test tree. (A) No color change on the resin sticker by no resin exudation, indicating latent infection of the tested tree by pine wilt disease, (B) Color change into dark blue due to resin exudation, indicating healthy, i.e., no infection of the tested tree by pine wood nematode.

소나무재선충 증식 밀도 및 소나무재선충 검출 주수 조사

약제 처리목의 소나무재선충 밀도조사는 피해주 수 조사와 더불어 약효 검정의 중요한 항목 중 하나이다(RDA, 2018). 소나무재선충 밀도 조사를 위하여 소나무재선충을 인공접종한지 5개월 후인 10월에 수간과 가지에서 목편 시료를 채취하였다. 수간에서는 소나무재선충 인공접종 위치에서 상부로 각각 15 cm와 30 cm에서 2방향씩 지그재그로 모두 4방향에서 시료 채취용 휴대용 전동드릴(목편시료채취기, Fjtech, Korea)을 사용하여 목편을 채취하였다(Fig. 3A, B). 가지에서의 시료채취는 침엽 고사가 진행중인 나무의 경우 침엽고사가 발생한 가지를 대상으로 고절가위를 사용하여 절취한 뒤(Fig. 3C) 전정가위로 가늘게 잘라 소나무재선충 분리용 목편 시료를 만들었으며(Fig. 3D) 침엽 고사가 발생하지 않은 가지는 지면에서 근접한 가지를 절취하였다. 채취한 시료들은 고루 섞은 뒤 10 g을 계량하여 Baermann 깔때기법을 활용하여 소나무재선충을 추출하고 해부현미경(Nikon SM1000, Nikon, Japan)하에서 살아있는 소나무재선충 밀도를 조사하였다. 10주를 한 반복으로 3반복 조사하였다.

Fig. 3.

Collection of wood chips from trunk and branch samples from the tested pine trees. (A) Sampling positions of wood chips on the trunk from 4 directions at 15 and 30 cm above nematode inoculation point, (B) Collection of wood chips in a plastic bag, (C) Sampling of wood chips in branch by using extended pruning shear, (D) Wood chips for nematode investigation in the cut branches.

소나무재선충 검출 결과 재선충이 검출되지 않은 나무의 수를 조사하여 소나무재선충 검출주율을 조사하였다.

피해주 조사

소나무재선충 예방 나무주사 약제의 효과 평가는 소나무재선충 밀도와 함께 피해주율 조사 항목이 포함되어 있다(RDA, 2018). 따라서 본 연구에서도 피해주 조사를 침엽변색율 조사 시 병행하여 수행하였는데 피해주에 대한 명시적인 기준이 없어 침엽변색이 30, 50, 70% 이상 진행된 주수와 100% 진행되어 고사가 된 나무의 수를 구분하여 정리하였다. 10주를 한 반복으로 3반복 조사하였는데 피해주의 수를 조사하여 피해주율로 나타내었다.

결 과

침엽변색율 조사

곰솔에서 소나무재선충 인공접종 후 침엽변색율의 경시적 변화를 소나무재선충 접종 3개월 이후부터 매월 조사한 결과, 처리별로 통계적으로 유의한 차이를 보였다(Fig. 4A). 소나무재선충 미접종 처리구와 아바멕틴 처리구에서는 전조사기간동안 20% 미만의 침엽변색율을 보였으나 소나무 재선충 단독 처리구나 친환경방제제 나무주사 후 소나무재선충 접종 처리구에서는 접종 3개월 후인 8월부터 20% 이상의 침엽변색율을 보였다(df=5, 174, P<0.0001, F=7.85) (Fig. 4A). 소나무재선충 접종 4개월째인 9월에는 침엽변색율이 급속히 증가하였으나 10월이후에는 침엽변색율의 변화폭이 적었다(Fig. 4A). 소나무재선충 접종 5개월후에는 소나무재선충 단독 처리구나 친환경방제제 나무주사 후 선충 접종구 모두 80%이상의 침엽변색율을 보였고(df=5, 174, P<0.0001, F=48.9), 9개월후에는 83.3~95%의 침엽변색율을 보였다(df=5, 174, P<0.0001, F=60.4) (Fig. 4A).

Fig. 4.

Mean needle discoloration rate (%) according to the elapsed months of pine wood nematode (PWN) inoculation after tree injection of nematicidal agents in Pinus thunbergii (A) and P. densiflora (B) trees.PWN 10,000 and PWN 30,000 represent positive control treatments with only PWN inoculations at 10,000 and 30,000 concentrations, respectively; EFCA+PWN 10,000 and EFCA+PWN 30,000: Injection of eco-friendly control agent at 3 months before PWN inoculations at 10,000 and 30,000 concentrations, respectively; Abamectin+PWN 30,000: Injection of abamectin 1.8% EC at 3 months before PWN inoculations at 30,000 concentrations; Control (water): Negative control (trees injected with only water).

소나무에서는 곰솔에 비하여 침엽변색율의 변화가 상대적으로 완만하게 진행되었지만 처리별로는 변색율에 차이가 있었다(Fig. 4B). 곰솔에서와 동일하게 친환경방제제 나무주사 후 소나무재선충 접종 처리와 소나무재선충 단독 처리구에서의 침엽변색율이 높았고, 아바멕틴 처리구는 통계적으로 유의하게 낮은 침엽변색율을 보였다(Fig. 4B). 소나무재선충 접종 후 침엽변색율은 접종 3개월 후인 8월에는 20% 내외의 평균 침엽변색율을 보였고(df=5, 174, P<0.0001, F=5.87), 6개월 후에는 40.7~59.0%로 시간이 경과하면서 침엽변색율이 점진적으로 증가하였으나 곰솔에 비해서는 전체적으로 낮은 침엽변색율을 나타내었다(Fig. 4). 아바맥틴 처리구에서는 소나무재선충 접종 처리 9개월후까지 침엽변색율은 6.0%로 매우 낮았다(df=5, 174, P<0.0001, F=19.5).

침엽변색도

침엽변색율을 변색도로 변환하여 처리별 침엽변색도를 비교한 결과, 침엽변색율로 비교한 결과와 동일한 경향을 나타내었다(Table 2, 3). 곰솔에서는 아바멕틴과 멸균수 처리를 제외한 다른 처리에서는 9월이후에는 침엽변색도에 통계적 유의성이 없었다(Table 2)(8월; df=5, 174, p<0.0001, F=6.32, 9월; df=5, 174, p<0.0001, F=19.65, 10월; df=5, 174, p<0.0001, F=49.34, 11월; df=5, 174, p<0.0001, F=55.99, 12월; df=5, 174, p<0.0001, F=61.15, 1월; df=5, 174, p<0.0001, F=65.83, 2월; df=5, 174, p<0.0001, F=59.17).

Table 2.

Mean needle discoloration degree according to the elapsed months of pine wood nematode (PWN) inoculation after tree injection of nematicidal agents in Pinus densiflora

Table 3.

Mean needle discoloration degree according to the elapsed months of pine wood nematode (PWN) inoculation after tree injection of nematicidal agents in Pinus thunbergii

소나무에서도 침엽변색도는 침엽변색율과 동일하게 아바멕틴 처리에서만 8월부터 다른 처리와 통계적으로 유의하게 낮았으며 친환경농자재 처리에서는 소나무재선충 접종 처리와 차이를 보이지 않았다(Table 3) (8월; df=5, 174, p=0.0002, F=5.08, 9월; df=5, 174, p<0.0001, F=8.52, 10월; df=5, 174, p<0.0001, F=11.83, 11월; df=5, 174, p<0.0001, F=15.73, 12월; df=5, 174, p<0.0001, F=18.65, 1월; df=5, 174, p<0.0001, F=19.28, 2월; df=5, 174, p<0.0001, F=18.27).

소나무재선충 밀도

곰솔 공시목의 수간과 가지의 목편에서 추출한 소나무재선충의 밀도를 조사한 결과, 곰솔에서는 소나무재선충 1만마리 접종에서는 699.6마리, 3만마리 처리에서는 857.4마리의 증식수를 보였으나 아바멕틴 처리에서는 0.9마리가 검출되었고, 멸균수 대조처리의 경우 203.3마리의 소나무재선충이 검출되었다(Table 4). 친환경농자재 처리구는 선충 단독 처리구와 통계적 차이를 보이지 않았다(df=5, 12, P<0.0001, F=56.4) (Table 4).

Table 4.

Mean nematode density in trees by treatment 6 months after nematode inoculation

소나무에서도 소나무재선충 접종 밀도에 따라 증식된 소나무재선충의 밀도에 차이가 없었으며 친환경농자재 처리 시 증식 선충 수는 소나무재선충 접종 처리구와 통계적 차이를 보이지 않았다(df=5, 12, P<0.0001, F=26.26) (Table 4). 반면 아바멕틴 처리와 멸균수 처리에서는 0.3마리와 39.3마리의 통계적으로 유의한 낮은 증식수를 나타내었다(Table 4). 멸균수 처리의 경우 소나무재선충 자연감염으로 인한 피해 본수가 적어 상대적으로 밀도가 낮게 나타났다.

곰솔과 소나무 모두 수간에 비해서 가지에서 소나무재선충의 밀도가 높았으나 아바멕틴 처리구는 수간과 가지 모두에서 소나무재선충이 검출된 경우는 없었다(Table 4).

소나무재선충이 검출된 주수의 비율은 접종한 소나무재선충의 밀도와 상관없이 곰솔과 소나무에서 모두 차이를 보이지 않았고, 친환경농자재 수간주입 처리도 선충 접종 처리와 차이를 보이지 않았다(Table 5). 아바멕틴 처리에서는 곰솔의 경우 소나무재선충 검출 주율이 3.3%였으며(df=5, 12, P<0.0001, F=46.79) 소나무에서는 6.7%로 통계적으로 유의하게 낮은 소나무재선충 검출주율을 보였다(df=5, 12, P<0.0001, F=17.69) (Table 5).

Table 5.

Mean pine wood nematode-infected tree detection rate

송진분비 주율

송진 스티커를 이용한 곰솔 공시목의 송진분비 유무 조사결과, 처리별로 차이를 보였다(Table 6). 송진분비 주율은 소나무재선충 1만마리 접종 처리구에서는 10%, 3만마리 접종처리구에서는 3.4%를 나타낸 반면, 멸균수와 아바멕틴 처리에서는 각각 83.3%를 나타내었다(Table 6). 친환경농자재 처리에서는 소나무재선충만 접종한 처리와 차이를 보이지 않았다(df=5, 12, P<0.0001, F=85.12).

Table 6.

Mean resin secretion rate in Pinus thunbergii

고사주율

침엽의 변색율이 30, 50, 70, 100% 진행된 나무의 수를 소나무재선충 접종 3개월후부터 조사한 결과는 Table 7, 8과 같았다. 100% 침엽변색을 보이는 완전 고사된 나무는 곰솔이 소나무보다 높게 나타났다(Table 7, 8).

Table 7.

Composition of tree ratio by needle discoloration rate according to the months after inoculation with 10,000 pine wood nematodes (PWN)/mL

Table 8.

Composition of tree ratio by needle discoloration rate according to the months after inoculation with 30,000 pine wood nematodes (PWN)/mL

소나무재선충 1만마리 접종 시 곰솔에서는 접종 3개월 후에는 100% 침엽변색이 일어난 나무가 없었으나 4개월째에는 100% 침엽 변색이 된 고사목이 53.3% 발생하였고, 접종 6개월 후에는 83.3%의 처리목들이 100% 침엽의 변색이 진행되었다(Table 7). 이후 9개월째까지는 증가율이 정체되거나 추가 고사목이 발생되지 않았다(Table 7). 소나무에서는 접종 3개월 후에 3.3%의 시험목에서 100% 침엽 변색이 나타났고, 4개월째에도 10%만이 100% 침엽변색이 되었다(Table 7). 소나무재선충 접종 5개월과 6개월째에 각각 43.3%와 50%의 시험목이 100% 침엽 변색이 되었으나 동절기인 접종 7개월에서 9개월 사이에는 추가적 피해목이 발생하지 않았다(Table 7). 곰솔에서 30%이상의 침엽 변색을 보이는 나무의 비율은 소나무재선충 접종 3개월 후에 40%에서 5개월째에 86.7%를 나타내었고, 소나무에서는 접종 3개월째에 33.3%에서 접종 6개월 후에 70.0%를 나타내었다(Table 7). 소나무재선충 3만마리 접종 처리에서는 곰솔의 경우 접종 3개월 후를 제외하고는 1만마리 접종 처리보다 각각의 피해주율 구간에서 다소 높은 피해주율을 보였지만 소나무에서는 3만마리 접종 처리구가 1만 마리 접종구에 비하여 각 피해주율 구간에서 다소 낮은 점유비율을 보였다(Table 8).

고 찰

월별 침엽변색율의 변화는 곰솔과 소나무 두 수종간 차이를 보였다. 소나무재선충 접종 3개월 후 평균 침엽변색율은 1만마리 접종구에서는 곰솔에서 28.7%, 소나무에서 22%였고, 3만마리 접종구에서는 곰솔에서 24.7%, 소나무에서 18.0%로 곰솔의 침엽변색율이 6%정도 높았다(Fig. 4). 소나무재선충 접종 4개월 후에는 곰솔의 경우 1만마리와 3만마리 처리구에서 64.7%와 67.3%였으나 소나무에서는 각각 40.7%와 27.0%로 두 수종 간에 20% 이상의 침엽변색율 차이를 보였다(Fig. 4). 소나무재선충 접종 5개월째인 10월에도 곰솔의 경우 80% 이상의 침엽변색율을 보였으나 소나무에서는 60% 미만의 침엽변색율을 보여 곰솔이 소나무에 비하여 동일 농도의 소나무재선충 접종 시 침엽변색이 느리게 진행되었다(Fig. 4). 두 수종은 시험지역이 다르고, 시험목의 흉고직경이나 수고, 년령 등에 차이가 있어 직접적인 비교가 어렵지만 일반적으로 소나무재선충 접종 후 나무 고사는 어린 나무에서 빨리 진행되는데 Kishi (1999)에 의하면 3년생 소나무에서는 대부분 소나무재선충 접종 1개월 후에 50% 이상 고사되고, 10년생에서는 두 달 후에 50% 이상의 고사가 일어난다고 하였다. 또한 3년생 이하의 소나무들은 소나무재선충 접종 후 3개월 이내에 고사목이 발생하지만 10년생에서는 접종 6개월이후에 고사가 일어나는 나무들도 있었다. 본 연구에서 침엽변색이 점진적으로 증가되는 양상은 시험지의 공시목들이 대부분 10년생이상의 수종이어서 소나무재선충에 의한 고사진행이 서서히 일어났기 때문으로 판단된다. 곰솔에서는 침엽변색이 진행되어 전체 수관 잎들이 완전고사 되기까지는 접종 후 3개월에서 8개월까지로 다양하였는데 소나무에서는 9개월동안에도 100% 침엽변색이 되지 않는 개체도 있었다. 한편 곰솔에서는 8월에 첫 조사 기기에 20% 이상의 침엽변색율을 가진 나무들은 100% 고사하였지만 소나무의 경우 10% 정도의 시험목이 침엽변색의 진전이 없었다. 이러한 것은 본 연구가 자연림에서 이루어져 자연상태에서 피압에 의한 자연적인 침엽변색이 일어난 것이 배제되지 않고, 조사된 결과로 생각된다. 즉, 소나무재선충 감염에 의한 침엽 피해는 황갈색으로 잎이 마르면서 쳐짐 증상을 나타내는데 초기 변색 진행때에는 이러한 부분을 구분하여 조사에서 배제하기 어렵다. 따라서 피압에 의해 변색된 잎을 배제하기 위해서는 수간주사 대상 임지의 경우 사전에 피압 가지를 제거하는 것도 한 방법으로 생각된다.

곰솔에서는 소나무재선충 접종 5개월 후부터 80%이상의 침엽변색율을 나타냈지만 소나무에서는 60%대 이하의 침엽변색율을 보였고, 소나무재선충 접종 9개월 후 조사에서도 80%를 넘지 않았다(Fig. 4). 따라서 소나무의 경우 곰솔에 비하여 침엽변색의 시간이 오래 걸리기 때문에 두 수종을 동일한 시점에서 약효평가를 하는 것은 부적절할 것으로 생각된다. 한편 현재 우리나라의 소나무재선충 예방 나무주사 약제의 약효 평가 항목에 있는 피해주수의 경우 피해주의 기준에 대한 규정이 없어 주관적인 평가에 의존하고 있는 실정이다. 소나무재선충에 의한 감염이 이루어질 경우 감염목이 급진적으로 전체적 침엽변색과 고사가 동반되기도 하지만 자연림의 대경목들의 경우 소나무재선충의 감염이 이루어진 가지부분에서 고사가 일어난 후 전체 나무가 고사되는 것이 일반적이고, 피해가 늦게 나타나는 경우에는 감염 이듬해 봄에 고사가 진행되기도 한다(Kuroda, 2008). 4년생 곰솔에 소나무재선충을 접종한 경우에도 25주 후에 전체 침엽변색이 발생하는 개체도 보고되었다(Son and Moon, 2013). 따라서 피해주의 개념을 소나무재선충 감염 초기에 나타나는 수관 내 부분적 가지 고사를 기준으로 하는 경우와 전체 침엽의 변색과 고사가 일어난 경우를 기준으로 하는 경우에 따라 효과조사의 기준시점이 달라야 한다. 본 연구에서 곰솔의 경우 소나무재선충 접종 4~6개월후사이에 대부분 침엽변색이 100% 진행되는 고사가 이루어졌지만 소나무의 경우 10% 정도는 이 시기가 지나서 침엽변색이 100% 진행되었다(Fig. 4). 따라서 이 경우 소나무에서는 현재의 3~6개월 후 1회 피해주율 조사보다도 기간을 연장해야 한다. 한편 두 수종 모두 30%의 침엽변색이 된 경우 최종적으로 100% 침엽변색으로 진행되었다. 따라서 피해주를 판정하는 기준을 일반적으로 소나무재선충에 의한 감염이 이루어질 때 부분적인 침엽변색이 이루어지는 것을 감안하여 전체 수관에서 30% 침엽변색이 이루어진 것을 기준으로 적용하면 현재의 조사기준 시점으로도 효과조사가 가능할 것으로 판단된다. 특히 곰솔과 소나무에서 소나무재선충 1만마리 접종 시에 접종 6개월 후에 30%이상의 침엽변색을 보이는 피해주의 비율이 각각 90%와 70%로(Table 6) 현재의 소나무재선충 예방 나무주사 생물검정 기준에 부합되는 범위에서 조사가 가능할 것으로 판단된다. 반면 침엽변색율을 50% 이상으로 상향시키면 곰솔의 경우 소나무재선충 접종 6개월 후에 70%이상의 점유비율을 보여 문제가 되지 않지만 소나무의 경우 50% 침엽변색율을 피해주로 산정 시 7개월 이후부터 70%대의 점유비율을 보이고, 70%이상의 침엽변색율을 피해주로 산정 시 무처리구에서 70%대의 피해 주 발생이 어렵게 된다(Table 6). 따라서 본 연구에서와 같이 흉고직경 15 cm 내외의 소나무를 대상으로 나무주사제의 생물검정을 할 경우 무처리구의 최저 피해주율을 50% 정도로 낮추어야 할 것으로 판단된다.

소나무재선충 접종목에서 소나무재선충 밀도는 수간에 비해 가지에서 10배정도 높은 밀도를 보였다(Table 4). 가슴높이의 수간에서 소나무재선충 분리용 목편을 채취하는 것은 소나무재선충 감염 의심목을 대상으로 소나무재선충 검출 확인용 시료 채취 시 시행하는 방법임에도 불구하고, 이 부위에서 소나무재선충 조사를 위한 목편을 채취하는 것은 소나무재선충의 인공접종 부위에서 가까워 대경목의 경우라도 시료채취가 용이하기 때문이다. 그러나 본 조사의 결과처럼 접종부위와 가까운 수간보다는 가지부분의 소나무재선충 밀도가 높을 것을 감안하면 향후 소나무재선충 밀도조사를 위한 목편 채취 시 수간부위와 가지부위를 병행하여 조사하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 소나무재선충 접종부 인근의 수간보다 가지부분에 밀도가 높은 것은 소나무재선충의 빠른 이동력과 증식력에 기인한 것으로 생각된다. 가지에 접종한 소나무재선충이 수간으로의 이동은 1일 150 cm로 매우 빠른 이동력을 보이고 있으며(Kuroda and Ito, 1992) 수평적 분포도 시간 경과에 따라 차이를 보인다(Son et al., 2009). 한편 멸균수 대조처리구에서 소나무재선충이 검출된 것은 시험지가 소나무재선충병 피해지역이기때문에 소나무재선충 자연감염에 의한 피해목 발생으로 소나무재선충이 검출되었다.

소나무재선충에 의한 감염이 이루어지면 외형적 병징으로 침엽의 변색과 송진 분비 이상이 나타나게 된다(Kuroda, 2008). 송진 분비 이상의 경우 수체 내 소나무재선충의 침입 2주정도 후부터 분비가 감소되고, 소나무재선충의 증식이 활발히 일어나게 되는 침입 4주이후의 감염 성숙단계에 진입하게 되면 송진분비가 일어나지 않게 된다(Kuroda, 2008). 따라서 송진분비가 일어나지 않는 것은 소나무재선충의 감염 후 수체 내에서 증식이 되고 있다는 간접적 증거가 될 수 있고, 본 조사의 결과도 침엽변색율이나 소나무재선충 증식주율 결과와 유사한 결과가 도출되었다.

소나무재선충 예방 나무주사 생물검정 시 소나무재선충 접종 밀도별에 따른 침엽변색율의 변화와 고사주 변화, 소나무재선충 증식 수 및 소나무재선충 증식 주율, 송진분비 주율을 종합적으로 검토한 결과 1만마리와 3만 마리 접종 농도별에 따른 통계적으로 유의한 차이를 확인할 수 없었다. 소나무재선충에 대한 생물검정 시 접종밀도는 연구자에 따라 상이하게 처리되었다. Takai et al. (2003, 2004)은 에마멕틴벤조에이트 나무주사 생물검정 시 2만마리와 10만마리의 상이한 접종 밀도로 실험을 수행하였고, Kishi (1999)는 다양한 수령의 소나무와 곰솔에서 소나무재선충 접종 실험을 수행하였는데 10년생 소나무에서 70%이상의 고사주율을 보이는 접종 밀도는 250~1000마리로 다양하였고, 21년생 곰솔에서는 소나무재선충의 접종방법에 따라 70% 이상 고사주율을 나타내는 접종 밀도가 500마리와 2000마리로 차이가 있었다. 현재 우리나라의 소나무재선충 예방 나무주사 시 설정되어 있는 피해주율 70%이상(RDA, 2018)을 충족하기 위해서는 Kishi (1999)의 선행 연구결과나 우리나라에서의 소나무재선충 대상 나무주사 연구(Lee et al., 2009; 2021) 등을 고려할 때 소나무재선충 접종 밀도는 2000마리 이상이면 가능할 것으로 판단된다. 따라서 시험 대상목의 수령이나 소나무재선충의 수급을 고려하여 소나무재선충의 접종밀도는 2,000마리 이상으로 제시하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

따라서 전체적인 연구결과를 종합할 때 소나무재선충 예방 나무주사 생물검정 시 소나무재선충의 접종 밀도는 2,000 마리이상으로 하고, 피해주의 기준은 침엽변색이 30% 이상인 것으로 하며, 무처리구의 피해주율은 50% 이상으로 하는 것을 추천한다. 아울러 수체 내 소나무재선충 밀도 조사를 위한 목편 시료의 채취는 소나무재선충 접종 부위의 수간부위와 침엽변색이 진행중인 가지부위를 병행해서 조사할 것을 권장한다. 또한 송진 스티커를 이용한 송진분비 비율도 방제제의 효과 판정에 병행하여 이용할 것을 추천한다.

Acknowledgments

본 연구의 일부는 2021년 국립산림과학원의 연구비 지원에 의하여 수행되었다.

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