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문제 정의
- 본 연구는 친환경 병 방제용으로 키토산과 키토올리고 당을 목초액과 현미식초 등을 이용하여 개발한 2종류의 액상으로 토마토 잎 곰팡이병에 대한 효과 및 생육효과를 검정하여 이를 키토산 제품 개발이나 영농에 기초자료로 활용하고자 한다.
- 본 연구는 환경과 인축에 안전한 천연물질인 키토산과 키토올리고당을 이용하여 제조한 키토산 제형인 SH-1과 SH-2를 친환경유기농업에 사용이 가능한 작물 보호제로 개발하여 그 효과를 시험하였다. 키토산은 비수용성 물질로서 분자량은 보통 7-8백만 정도가 되는 다당체이지만,키토산의 당쇄인 글라이코시드 결합을 분해하여 분자량이 5만 미만인 키토산은 항균효과 있으므로 키토산의 효과를 증진시키기 위하여 목초액과 현미식초와 함께 키토올리고당(glucoseamine, a.
제안 방법
- 시험 제형인 SH-1과 SH-2의 살포는 Table 1에서 제시된 농도로 살포하였다. 1) 병 방제효과 시험은 토마토 아래 잎에 잎 곰팡이 병이 발생하는 초기에 7일 간격으로 3회 살포하고 7일 후에 발병율을 조사하였으며, 시험은 2번 수행하였다. 2) 잎곰팡이병의 예방효과 시험은 토마토에 잎곰팡이병이 전혀 발생되지 않은 2월 하순에 SH-1과 SH-2을 3회 살포 후 14일, 28일, 35일에 발병률을 조사하였다.
- 1) 병 방제효과 시험은 토마토 아래 잎에 잎 곰팡이 병이 발생하는 초기에 7일 간격으로 3회 살포하고 7일 후에 발병율을 조사하였으며, 시험은 2번 수행하였다. 2) 잎곰팡이병의 예방효과 시험은 토마토에 잎곰팡이병이 전혀 발생되지 않은 2월 하순에 SH-1과 SH-2을 3회 살포 후 14일, 28일, 35일에 발병률을 조사하였다. 3) 병 방제 지속 효과를 시험은 토마토 아래 잎에 잎곰팡이병이 발병하는 초기인 3월 하순에 SH1과 SH-2을 7일 간격 3회 살포 후 7일 간격(7일, 14일, 21일)으로 병 방제 효과를 조사하였다.
- 2) 잎곰팡이병의 예방효과 시험은 토마토에 잎곰팡이병이 전혀 발생되지 않은 2월 하순에 SH-1과 SH-2을 3회 살포 후 14일, 28일, 35일에 발병률을 조사하였다. 3) 병 방제 지속 효과를 시험은 토마토 아래 잎에 잎곰팡이병이 발병하는 초기인 3월 하순에 SH1과 SH-2을 7일 간격 3회 살포 후 7일 간격(7일, 14일, 21일)으로 병 방제 효과를 조사하였다. 4) SH-1을 이용한 살포 농도 별 병방제 효과를 매회 살포 때마다 조사하기 위하여 100배액 및 200배액을 7일 간격 3회 살포하면서 발병률을 매회 살포 전에 조사하여(1회 살포 후, 2회 살포 후 및 3회 살포 후) 병 방제가(%)로 환산하였다.
- 3) 병 방제 지속 효과를 시험은 토마토 아래 잎에 잎곰팡이병이 발병하는 초기인 3월 하순에 SH1과 SH-2을 7일 간격 3회 살포 후 7일 간격(7일, 14일, 21일)으로 병 방제 효과를 조사하였다. 4) SH-1을 이용한 살포 농도 별 병방제 효과를 매회 살포 때마다 조사하기 위하여 100배액 및 200배액을 7일 간격 3회 살포하면서 발병률을 매회 살포 전에 조사하여(1회 살포 후, 2회 살포 후 및 3회 살포 후) 병 방제가(%)로 환산하였다. 잎곰팡이병의 발병도는 무발생은 0으로 병반 면적율이 40.
- Protective activity of chitosan preparations to tomato leaf mold. The preparations were applied prior to occurrence of leaf mold on tomato plants and disease severity was rated at 14 days, 28 days and 35 days after 3 times application at 7 days interval.
- 항균활성을 가진 키토산은 우리나라 포장에서 다양한 식물 방제와 식물 생장을 위해 넓게 사용하고 있다. 고분자와 저분자(키토올리고당)의 키토산 화합물을 혼합한 2가지 제제(SH-1, SH-2)에 대한 병 방제 효과를 Fulvia fulva에 의해 발생하는 토마토 잎곰팡이병에 대하여 비닐하우스에서 조사하였다. 두 제제(SH-1, SH-2)는 두 번의 포장시험에서 병 방제에 대한 활성을 나타내었다.
- 두 제제(SH-1, SH-2)는 두 번의 포장시험에서 병 방제에 대한 활성을 나타내었다. 두 제제의 예방적인 병 방제에 대한 활성은 합성농약인 thiophanateM과 비교하여 수행하였다. 병 방제를 위한 제형의 활성 유지는 살포 후 21일까지 지속되었다.
- 정식 후 모종은 15일간 키운 후 7일 간격으로 3회 키토산을 살포하고 7일 후에 생육효과를 조사하였다. 생육효과 조사는 생육 정도를 나타내는 생장 량(growth)은 키토산 살포 전 생장량과 3회 살포 후 생장량을 조사하여 뺀 값을 순수한 생장 량으로 하였다. 각 조사한 수치는 SAS 프로그램(Jump 6.
- 본 시험에 사용한 키토산 제형은 키토산과 키토올리고당을 목초액과 현미 식초를 이용하여 만든 제제로 공시제제의 명칭은 SH-1과 SH-2로 명명했다. 시험용 제형은 사전시험을 통하여 목초액과 현미 식초액이 병 방제 효과에 영향이 미치지 않은 량으로 키토산과 키토올리고당을 이용하여 2종류을 개발하였다. 제형 개발에 사용한 주원료인 키토산은 분자량의 크기가 50,000미만이고, 키토올리고당은 분자량의 크기가 2,000미만인 수용성 키토산올리고당을 사용하였고, 이들 원료는 (주)미래바이오텍으로부터 공급을 받았다.
- 잎곰팡이병의 발병도는 무발생은 0으로 병반 면적율이 40.1%이상은 4로 0에서 4의 계수로 세분하여 조사하여 발병도의 공식(발병도=발병수×계수/4N(조사 엽수)×100)에 의해 환산하였다.
- 잎곰팡이병 예방 효과. 잎곰팡이병의 예방효과를 조사하기 위하여 잎곰팡이병이 발생하지 않은 토마토에 SH1과 SH-2을 7일 간격으로 3회 살포한 후에 Fig. 1에서처럼 35일까지 3번 발병률을 조사하였다. 처리 후 14일까지는 모든 처리구에 거의 발병이 되지 않았으나, 28일에는 무처리구 대비 모든 처리구에서 발병률이 낮았으며, SH-1과 SH-2간에는 통계적으로 유의성(p=0.
- 토마토(슈퍼도태랑)모종을 육묘회사(푸른 육묘)로부터 구입하여 온실에서 포트(직경 20 cm×높이 28 cm)에 상토(바로커)와 흙을 2:1(w/w)로 혼합하여 정식을 하였다. 정식 후 모종은 15일간 키운 후 7일 간격으로 3회 키토산을 살포하고 7일 후에 생육효과를 조사하였다. 생육효과 조사는 생육 정도를 나타내는 생장 량(growth)은 키토산 살포 전 생장량과 3회 살포 후 생장량을 조사하여 뺀 값을 순수한 생장 량으로 하였다.
- 병방제 지속효과. 토마토 잎곰팡이병 발병초기에 SH-1과 SH-2을 3회 살포 후 키토산(SH-1과 SH-2) 살포가 잎곰팡이병 발생 억제를 얼마간 지속시키는지를 조사하기 위해 제제 살포 후 7일 간격으로 3주간 조사한 결과 약효 지속효과는 Fig. 2와 같다. SH-1과 SH-2 처리구는 살포 후 21일까지 무처리구 대비 병발생이 크게 감소되어 키토산의 효과가 21일간 지속적으로 나타난 것으로 관찰되었지만, 14일 이후로는 발병률이 크게 증가하는 경향을 보였다.
대상 데이터
- 제형 개발에 사용한 주원료인 키토산은 분자량의 크기가 50,000미만이고, 키토올리고당은 분자량의 크기가 2,000미만인 수용성 키토산올리고당을 사용하였고, 이들 원료는 (주)미래바이오텍으로부터 공급을 받았다. 목초액은 (주)수촌임산, 현미식초는 (주)천년식품에서 구입하였다. 본시험에 사용된 키토산 제형의 주성분과 사용량은 Table 1과 같다.
- 시험용 제형은 사전시험을 통하여 목초액과 현미 식초액이 병 방제 효과에 영향이 미치지 않은 량으로 키토산과 키토올리고당을 이용하여 2종류을 개발하였다. 제형 개발에 사용한 주원료인 키토산은 분자량의 크기가 50,000미만이고, 키토올리고당은 분자량의 크기가 2,000미만인 수용성 키토산올리고당을 사용하였고, 이들 원료는 (주)미래바이오텍으로부터 공급을 받았다. 목초액은 (주)수촌임산, 현미식초는 (주)천년식품에서 구입하였다.
- 잎곰팡이병 방제를 위한 포장 시험. 토마토 잎곰팡이병 방제 및 예방을 위한 포장시험은 봄에 농가 하우스에서 실시되었으며 토마토(슈퍼도태랑)는 육묘회사(푸른 육묘)에서 구입하여 농가 포장을 임차하여 시험을 수행하였다. 시험 제형인 SH-1과 SH-2의 살포는 Table 1에서 제시된 농도로 살포하였다.
- 토마토(슈퍼도태랑)모종을 육묘회사(푸른 육묘)로부터 구입하여 온실에서 포트(직경 20 cm×높이 28 cm)에 상토(바로커)와 흙을 2:1(w/w)로 혼합하여 정식을 하였다.
데이터처리
- 생육효과 조사는 생육 정도를 나타내는 생장 량(growth)은 키토산 살포 전 생장량과 3회 살포 후 생장량을 조사하여 뺀 값을 순수한 생장 량으로 하였다. 각 조사한 수치는 SAS 프로그램(Jump 6.1)을 이용하여 통계분석을 하였다.
성능/효과
- SH-1는 1회 살포로 병 방제효과가 있었으며, 고농도 살포에서 병 방제효과가 높았다. 100배액 살포구(SH-1-100)는 200배액 살포구 보다 병 방제 효과가 높았고, 매회 살포 때 마다 병 방제효과에 큰 차이를 보이지 않는 등, 키토산의 효과가 대조약제와 유사한 경향을 보인 반면, 200배액 살포구(SH-1-200)는 1회 살포시 병 방제률보다 2와 3회 살포 시에 병 방제효과가 떨어지는 경향을 볼 수 있었다.
- 키토산 제형인 SH-1과 SH-2에 대한 병 방제 효과는 두 번 시험에서 유사한 방제 효과를 보였다. 1차 시험에서 SH-1과 SH-2 제형 간과 처리농도에서도 병 방제효과는 차이가 없었지만, 시험2에서는 제형 간에는 차이를 보이지 않았지만, 처리농도에서 제형 간에 유의성(p=0.05) 있는 차이를 보였다.
- 2와 같다. SH-1과 SH-2 처리구는 살포 후 21일까지 무처리구 대비 병발생이 크게 감소되어 키토산의 효과가 21일간 지속적으로 나타난 것으로 관찰되었지만, 14일 이후로는 발병률이 크게 증가하는 경향을 보였다. 특히 21일째 조사에서 SH-1과 SH-2 처리구는 대조약제에 비해 병 발생률이 높아 발병을 억제하는 효과가 낮은 경향을 보였지만, 키토산 함량이 높은 처리구인 SH-1-100과 SH-2-100은 대조약제와 큰 차이를 보이지 않아 키토산의 효과가 지속되는 것을 알 수 있었다.
- 3과 같다. SH-1는 1회 살포로 병 방제효과가 있었으며, 고농도 살포에서 병 방제효과가 높았다. 100배액 살포구(SH-1-100)는 200배액 살포구 보다 병 방제 효과가 높았고, 매회 살포 때 마다 병 방제효과에 큰 차이를 보이지 않는 등, 키토산의 효과가 대조약제와 유사한 경향을 보인 반면, 200배액 살포구(SH-1-200)는 1회 살포시 병 방제률보다 2와 3회 살포 시에 병 방제효과가 떨어지는 경향을 볼 수 있었다.
- i/L 농도에서 식물생장이 증진되었다. 결과적으로 키토산 제제는 토마토 잎곰팡이병 방제를 위한 친환경제제로서 활력을 가지며 식물생장도 촉진하였다.
- 3)에서 1회 살포로서도 병 방제 효과가 나타나는 것을 볼 수 있어 키토산은 잎곰팡이병에 대한 치료효과도 있는 것으로 볼 수 있다. 그러나 다른 시험과 동일하게 키토산의 사용농도가 높을수록 병 방제효과가 증가한 것을 볼 수 있었는데, 키토산의 함량이 낮은 SH-1-200의 경우 포장에서 발병이 증가할수록 병 방제율이 떨어지는 것도 관찰할 수 있었다. 키토산의 생육 효과는 비록 온실에서 포트시험으로 수행되었지만 생육에 효과에 있는 것으로 보아, 현재 대부분의 농가에서 작물생육용으로 토양에 관주하여 사용하고 있는 것은 작물생육 효과가 나타난다는 것을 의미하고 있으며, 최근 오이포장에서 토양미생물상을 관찰하기 위하여 키토산을 토양에 관주한 시험에서 모든 처리구에서 유용 토양미생물이 크게 증가하는 것도 알 수 있었으며(자료 미제출), 어린 식물에는 50배 이상의 고농도로 엽면 살포 시에는 어린 잎이 쭈그러드는 현상이 나타났지만 100배 이상의 농도에서는 어떠한 약해 증상도 나타나지 않을 것을 볼 수 있었다.
- 키토산이 토마토 지상부의 생육증진 및 뿌리발달에 미치는 효과를 온실에서 포트시험으로 수행한 결과는 Table 3과 같다. 두 제형 모두 토마토의 지상부 초장, 생체무게, 줄기직경 및 지하부의 뿌리 생체무게에도 유사한 생육 증진효과를 보였다.
- 50~60%)을 이용하여 구성비율이 다른 2종의 액상 형태로 실시한 선행연구에서도 토마토 잎곰팡이병 외에도 오이와 장미 흰가루병 방제 효과와 생육효과가 있다는 것을 알 수 있었다(자료 미제출). 본 시험에 사용한 SH-1과 SH-2 제형은 키토산과 키토오리고당의 원료투입 함량과 목초액과 현미식초의 함량에도 차이가 있었지만 병 방제 효과에는 차이를 보이지 않았다. 그러나 키토산은 사용 농도에 따라서 효과의 차이가 있다고 한다(Eikemo 등, 2003).
- 그러나 키토산은 사용 농도에 따라서 효과의 차이가 있다고 한다(Eikemo 등, 2003). 본 시험에서도 키토산의 사용농도 100배액(10 ml/l)인 SH-1-100와 SH-2-100은 200배인(5 ml/l)인 SH-1-200와 SH-2-200보다 병 방제효과가 우수한 것으로 나타났지만, 통계적인 유의성(p=0.05) 차이는 시험시기에 따라 차이를 보인 것으로 보아, 사용농도에 대한 경제성을 다시 고려해볼 필요도 있다고 생각한다. 특히 키토산은 잎곰팡이병이 발병하기 전에 7일 간격 3회 연속 살포할 경우 발병율이 무처리에 비하여 현저하게 낮은 것으로 보아 병 저항성을 유도하는 효과가 있는 것으로 생각된다(Fig.
- 1에서처럼 35일까지 3번 발병률을 조사하였다. 처리 후 14일까지는 모든 처리구에 거의 발병이 되지 않았으나, 28일에는 무처리구 대비 모든 처리구에서 발병률이 낮았으며, SH-1과 SH-2간에는 통계적으로 유의성(p=0.05) 있는 차이가 나타나지 않았다. 그러나 35일 조사에서는 처리구간에 현저한 차이가 나타났다.
- 본 연구는 환경과 인축에 안전한 천연물질인 키토산과 키토올리고당을 이용하여 제조한 키토산 제형인 SH-1과 SH-2를 친환경유기농업에 사용이 가능한 작물 보호제로 개발하여 그 효과를 시험하였다. 키토산은 비수용성 물질로서 분자량은 보통 7-8백만 정도가 되는 다당체이지만,키토산의 당쇄인 글라이코시드 결합을 분해하여 분자량이 5만 미만인 키토산은 항균효과 있으므로 키토산의 효과를 증진시키기 위하여 목초액과 현미식초와 함께 키토올리고당(glucoseamine, a. i. 50~60%)을 이용하여 구성비율이 다른 2종의 액상 형태로 실시한 선행연구에서도 토마토 잎곰팡이병 외에도 오이와 장미 흰가루병 방제 효과와 생육효과가 있다는 것을 알 수 있었다(자료 미제출). 본 시험에 사용한 SH-1과 SH-2 제형은 키토산과 키토오리고당의 원료투입 함량과 목초액과 현미식초의 함량에도 차이가 있었지만 병 방제 효과에는 차이를 보이지 않았다.
- 그러나 다른 시험과 동일하게 키토산의 사용농도가 높을수록 병 방제효과가 증가한 것을 볼 수 있었는데, 키토산의 함량이 낮은 SH-1-200의 경우 포장에서 발병이 증가할수록 병 방제율이 떨어지는 것도 관찰할 수 있었다. 키토산의 생육 효과는 비록 온실에서 포트시험으로 수행되었지만 생육에 효과에 있는 것으로 보아, 현재 대부분의 농가에서 작물생육용으로 토양에 관주하여 사용하고 있는 것은 작물생육 효과가 나타난다는 것을 의미하고 있으며, 최근 오이포장에서 토양미생물상을 관찰하기 위하여 키토산을 토양에 관주한 시험에서 모든 처리구에서 유용 토양미생물이 크게 증가하는 것도 알 수 있었으며(자료 미제출), 어린 식물에는 50배 이상의 고농도로 엽면 살포 시에는 어린 잎이 쭈그러드는 현상이 나타났지만 100배 이상의 농도에서는 어떠한 약해 증상도 나타나지 않을 것을 볼 수 있었다. 그러므로 본 시험은 친환경 토마토 잎곰팡이병 방제를 위해서는 키토산을 예방위주와 발병초기에 살포하는 것은 발병예방과 치료에 효과적이고 토마토의 생육 증진에 도움이 될 것으로 생각한다.
- SH-1과 SH-2 처리구는 살포 후 21일까지 무처리구 대비 병발생이 크게 감소되어 키토산의 효과가 21일간 지속적으로 나타난 것으로 관찰되었지만, 14일 이후로는 발병률이 크게 증가하는 경향을 보였다. 특히 21일째 조사에서 SH-1과 SH-2 처리구는 대조약제에 비해 병 발생률이 높아 발병을 억제하는 효과가 낮은 경향을 보였지만, 키토산 함량이 높은 처리구인 SH-1-100과 SH-2-100은 대조약제와 큰 차이를 보이지 않아 키토산의 효과가 지속되는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 키토산의 생육 효과는 비록 온실에서 포트시험으로 수행되었지만 생육에 효과에 있는 것으로 보아, 현재 대부분의 농가에서 작물생육용으로 토양에 관주하여 사용하고 있는 것은 작물생육 효과가 나타난다는 것을 의미하고 있으며, 최근 오이포장에서 토양미생물상을 관찰하기 위하여 키토산을 토양에 관주한 시험에서 모든 처리구에서 유용 토양미생물이 크게 증가하는 것도 알 수 있었으며(자료 미제출), 어린 식물에는 50배 이상의 고농도로 엽면 살포 시에는 어린 잎이 쭈그러드는 현상이 나타났지만 100배 이상의 농도에서는 어떠한 약해 증상도 나타나지 않을 것을 볼 수 있었다. 그러므로 본 시험은 친환경 토마토 잎곰팡이병 방제를 위해서는 키토산을 예방위주와 발병초기에 살포하는 것은 발병예방과 치료에 효과적이고 토마토의 생육 증진에 도움이 될 것으로 생각한다.
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