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문제 정의
- 본 연구에서는 농업현장에서 기술적용이 성공적으로 수행되었을 때 친환경 안전농산물 생산에 많은 잠재성을 갖는 비벡터링기술 적용을 위해 국내에서 제작한 분배장치, 시판중인 미생물 제제 및 뒤영벌 조합을 이용하여 이 기술의 적용 가능성을 평가하였다. 본 논문에서는 비벡터링에 따른 방울토마토에서 미생물제제의 운반량, 벌에 대한 영향, 수량조사결과에 대해 보고한다.
- 본 연구에서는 농업현장에서 기술적용이 성공적으로 수행되었을 때 친환경 안전농산물 생산에 많은 잠재성을 갖는 비벡터링기술 적용을 위해 국내에서 제작한 분배장치, 시판중인 미생물 제제 및 뒤영벌 조합을 이용하여 이 기술의 적용 가능성을 평가하였다. 본 논문에서는 비벡터링에 따른 방울토마토에서 미생물제제의 운반량, 벌에 대한 영향, 수량조사결과에 대해 보고한다.
제안 방법
- 방울토마토 수량조사는 2012년 7월 5일에 수행하였다. 각 처리구에서 제1화방, 2화방, 3화방으로 구분하여 수확하였다. 각 처리구에서는 25주씩 조사하였다.
- 각 처리구에서 제1화방, 2화방, 3화방으로 구분하여 수확하였다. 각 처리구에서는 25주씩 조사하였다.
- 농과원 시험포장에서는 2012년 7월 10일, 8월 14일, 9월 17일 3회에 걸쳐 수거하여 조사하여 각 처리별로 사충율을 구하였다. 농가포장은 6월 6일, 7월 16일에 2회에 걸쳐 수거하여 조사하였다.
- 본 시험에서 농과원 시험포장의 경우에는 각 처리구에서 꽃 20개씩, 총 5회에 걸쳐 채집하였다. 농가포장의 경우에는 분배장치 설치 전에 2회, 설치 후에는 30개씩 총 3회에 걸쳐 꽃을 채취하여 세균수를 조사하였다. 또한 농가 포장에서는 1회에 걸쳐1번 열매, 3∼4번 열매, 방화흔을 가진 갈변된 꽃을 각 15개씩 채취하여 세균수를 측정하였다.
- 농과원 시험포장에서 벌 사충율은 벌통 문을 닫고 분배장치를 철거한 다음, 벌통을 실험실로 운반하여 살아있거나 죽은 여왕벌, 일벌수를 조사하였다. 벌통 조사에는 벌 뚜껑을 사방에 네 개의 원형 구멍을 가진 투명아크릴판으로 벌통의 플라스틱 뚜껑을 교체하였고, 핀셋을 이용하여 내부의 벌들을 채집하였다.
- 또한 실내를 어둡게 유지하고 적색 헤드랜턴을 켜고 조사함으로써 벌들이 활동하는 것을 최대한 억제시켰다. 농과원 시험포장에서는 2012년 7월 10일, 8월 14일, 9월 17일 3회에 걸쳐 수거하여 조사하여 각 처리별로 사충율을 구하였다. 농가포장은 6월 6일, 7월 16일에 2회에 걸쳐 수거하여 조사하였다.
- 또한 농가 포장에서는 1회에 걸쳐1번 열매, 3∼4번 열매, 방화흔을 가진 갈변된 꽃을 각 15개씩 채취하여 세균수를 측정하였다.
- 벌통 조사에는 벌 뚜껑을 사방에 네 개의 원형 구멍을 가진 투명아크릴판으로 벌통의 플라스틱 뚜껑을 교체하였고, 핀셋을 이용하여 내부의 벌들을 채집하였다. 또한 실내를 어둡게 유지하고 적색 헤드랜턴을 켜고 조사함으로써 벌들이 활동하는 것을 최대한 억제시켰다. 농과원 시험포장에서는 2012년 7월 10일, 8월 14일, 9월 17일 3회에 걸쳐 수거하여 조사하여 각 처리별로 사충율을 구하였다.
- 벌 충체에서 세균수는 농과원 시험포장에서 6월 7일, 15일에 2회에 걸쳐 벌들을 채집하여 실내에서 계수하였다.
- 벌, 꽃, 잎에서 검출한 Bacillus 균총수 자료는 통계 처리전에 자연로그 변환을 하였고, 벌의 사망률 자료는 역사인(arcsine) 변환을 하였다. 처리간 자료의 분산 분석은 one-way Anova 이용하였고, 자료의 평균간 비교는 Tukey 검정을 이용하였다 (Sigmaplot ver.
- 벌통 입식 다음날 무처리 하우스의 벌통 출입문을 열었고, 분배장치를 설치한 하우스에는 Bacillus subtilis QST713 수화제(5.0 × 109cfu/g, 에코스마트, 신영아그로) 6 g을 분배장치내 용기에 고르게 퍼지게 하여 채운 다음, 벌통 문을 열어서 뒤영벌이 밖으로 빠져나올 수 있도록 하였다.
- 농과원 시험포장에서 벌 사충율은 벌통 문을 닫고 분배장치를 철거한 다음, 벌통을 실험실로 운반하여 살아있거나 죽은 여왕벌, 일벌수를 조사하였다. 벌통 조사에는 벌 뚜껑을 사방에 네 개의 원형 구멍을 가진 투명아크릴판으로 벌통의 플라스틱 뚜껑을 교체하였고, 핀셋을 이용하여 내부의 벌들을 채집하였다. 또한 실내를 어둡게 유지하고 적색 헤드랜턴을 켜고 조사함으로써 벌들이 활동하는 것을 최대한 억제시켰다.
- 본 시험 전에 경기도 용인, 안산과 충남 부여등지의 토마토 농가에서 토마토 꽃을 수차례 채집하여 꽃에서 세균수를 위와 같은 방법으로 조사하였다. 꽃을 채집할 시에는 신선한 꽃중에서 뒤영벌에 의해 수분활동이 이루어져 끝 부분이 갈변된 것만을 선택하였다.
- 꽃을 채집할 시에는 신선한 꽃중에서 뒤영벌에 의해 수분활동이 이루어져 끝 부분이 갈변된 것만을 선택하였다. 본 시험에서 농과원 시험포장의 경우에는 각 처리구에서 꽃 20개씩, 총 5회에 걸쳐 채집하였다. 농가포장의 경우에는 분배장치 설치 전에 2회, 설치 후에는 30개씩 총 3회에 걸쳐 꽃을 채취하여 세균수를 조사하였다.
- 이들 뒤영벌용 분배장치들은 벌이 장치를 통과하여 나오는 출구와 다시 벌통으로 돌아가는 입구가 동일한지 또는 분리되었는지 따라 크게 one-way형과 two-way형 그리고 벌통에서 장치의 장착위치에 따라 외부형과 내부형으로 구분해 볼 수 있다. 본 연구에서 사용한 분배장치는 출구와 입구가 분리된 two-way형이고, 외부 장착형이며, 상용 벌통에 직접 장착될 수 있도록 고안되었다(Fig. 1). Fig.
- (2012) 조건에서 평균적으로 꽃당 104개가 관찰되었는데, 본 연구에서는 꽃당 수천 개에 달했고, 더 넓은 농가포장에서는 2천개 수준으로 포장면적이 넓을수록 꽃당 검출되는 제제의 세균수는 줄어드는 것으로 보였다. 본 연구에서는 또한 제제 교체주기와 관련해서 주 1회, 2회로 나누어서 검정하였는데, 모두 유사하게 나타나 큰 차이를 보이지는 않았다. 그러나, 비벡터링에서는 분배장치내에 공급하는 제제가는 수화제 형태로 분말상태의 제제를 사용하기 때문에 제제가 공기중에 노출됨으로써 습해지거나 분배장치를 통과하는 뒤영벌의 배설 등에 의해서 굳어져서 벌 충체에 묻는 양이 적어질 수 있어 시설내 습도가 높은 계절에는 일주일에 2회 정도는 분배 장치내 제제상태를 확인하고 교체하는 것이 효과적일 수 있으리라 여겨진다.
- 1과 같이 설치하여 운영하였다. 분배장치 내 용기에는 농과원 시험포장과 동일하게 B. subtilis QST713 수화제 6 g을 공급하면서 주 1회 교체하였다. 농가포장에서 해충 방제는 온실가루이좀벌, 굴파리좀벌 같은 천적을 이용하였고, 살균제 살포는 없었다.
- 시험포장에는 3개 처리를 두었는데, 분배장치를 설치하지 않고 벌통만 놓인 1개동의 무처리 하우스, 분배장치가 장착되어 있으면서 미생물제제를 주 1회 교체하는 하우스와 제제를 3∼4일 간격으로 주 2회 교체하는 하우스로 구분하였다.
- 토마토 꽃과 뒤영벌을 대상으로 세균 균총수(cfu) 조사를 하였다. 꽃의 경우에는 수거한 꽃을 멸균된 10 ml의 tween solution(0.
대상 데이터
- 2012년 4월 10일에 경기도 안산시 양상동 소재(N37o20.755, E126o50.988) 비닐하우스(26 × 8.5 m, 221 m2)에 대추 방울토마토(지코레드)를 정식하였고, 5월 10일에 비닐하우스 안쪽끝에 농과원 시험포장과 같은 분배장치를 Fig. 1과 같이 설치하여 운영하였다.
- 2012년 5월 7일에 경기도 수원시 서둔동 소재 국립농업과학원 작물보호과 시험포장인 비닐하우스(N37º15.356 E126o 59.106)3 개동(각 15.6 × 5.8 × 5 m, 90 m2)에 대추 방울토마토(미니찰, 농우바이오)의 30일 된 유묘를 재식거리 100 × 50 cm로 하여 하우스 당 4고랑씩 정식하였다.
- 8 × 5 m, 90 m2)에 대추 방울토마토(미니찰, 농우바이오)의 30일 된 유묘를 재식거리 100 × 50 cm로 하여 하우스 당 4고랑씩 정식하였다. 5월 30일에 시판중인 뒤영벌 (Bombus terrestris)을 (우리벌, 동부팜세레스)를 하우스당 1통씩 입식하였고, 비벡터링 처리구에는 Fig. 1과 같이 분배장치를 장착하였다. 시험에 사용된 분배장치는 Al-mazra'awi (2006a, 2006b)와 Kapongo et al.
- 방울토마토 수량조사는 2012년 7월 5일에 수행하였다. 각 처리구에서 제1화방, 2화방, 3화방으로 구분하여 수확하였다.
- 시험에 사용된 분배장치는 Al-mazra'awi (2006a, 2006b)와 Kapongo et al. (2008a)가 사용한 장치를 모태로 했지만 출입구 부분을 크게 변경한 것으로 장치관련 핵심부분은 특허출원중에 있다(출원번호 10-2011-0117155).
- 실험에 사용한 B. subtilis QST713 수화제(에코스마트, 신영아그로)는 생물농약계통으로 고추, 오이, 딸기, 토마토에서 흰가루병, 잿빛곰팡이병, 잎곰팡이병 방제약제이다(KCPA, 2011). 제품농도측정을 위해 실험실에서 제품을 개봉하여 0.
데이터처리
- 벌, 꽃, 잎에서 검출한 Bacillus 균총수 자료는 통계 처리전에 자연로그 변환을 하였고, 벌의 사망률 자료는 역사인(arcsine) 변환을 하였다. 처리간 자료의 분산 분석은 one-way Anova 이용하였고, 자료의 평균간 비교는 Tukey 검정을 이용하였다 (Sigmaplot ver. 11.0).
성능/효과
- Table 2는 분배장치가 설치되지 않은 토마토 농가들에서 채취한 꽃을 NA배지에 도말하여 검출한 세균수이다. 2012년 2월부터 4월까지 방울토마토 및 완숙토마토 포장들에서 채집된 꽃의 50% 이하에서 세균들이 검출되었고, 평균 세균수는 50개 미만이었으며, 농가 포장들간에 세균수에서 유의한 차이는 없었다 (F=0.135, df=2, 29, P=0.874). 이 같은 값은 토마토 꽃에서 선택배지가 아닌 일반배지인 NA배지를 사용할 경우 검출될 수있는 평균 세균수로 볼 수 있다.
- 그러나 미생물제제를 장착한 곳에서 채집된 벌 충체에서 주 1회 교체 시에 측정된 충체당 세균수는 9.0 × 105였으며, 주 2회교체시에는 1.9 × 106으로 측정되어, 제제 교체주기에 따른 차이는 유의하지 않았다(Table 1).
- Table 5는 농과원 시험포장에서 조사된 비벡터링을 실시하고 조사한 뒤영벌 사충율이다. 농과원 시험포장에서 연속 3회에 걸쳐 조사된 벌 사충율은 22%로 무처리구와 비벡터링 처리구간에는 유의한 차이는 없었다(F=0.0162, df=2,6, P=0.984). 이는 비벡터링 시험에 이용한 미생물제제에 의한 뒤영벌에 대한 부작용은 거의 없다는 것을 보여준다.
- 또한 분배장치를 설치, 운영한 결과 농과원 시험포장에서 무처리구와 비벡터링 처구간에는 차이가 없었고(Table 6), 농가포장에서도 방울토마토 착과율 및 상품과율은 Yoon et al. (2007)의 보고와도 유사하여 본 연구에서 분배장치 설치로 인한 과실 생산에서 부작용은 전혀 없었다고 판단된다. 그렇지만, 분배장치 개발시 또는 포장에서 운영시 분배장치 설치로 인한 벌의 행동, 활동량에 대한 정밀한 평가를 위해서는 Kevan et al.
- 본 연구에서 거의 대부분의 꽃들에서 제제가 검출되어 비율이 매우 높았고(Table 3), 이 같은 검출비율은 망사케이지(5.2 × 2.4 × 2.2 m, 12.4 m2)내 꽃의 개수가 얼마 되지 않는 완숙토마토 재배조건(Kapongo et al., 2008a, 2008b)과 비교해도 결코 뒤떨어지지 않았다.
- 한편, 같은 시험에서 꽃가루 공급시에는 이들 제품들의 독성이 낮은 것으로 보고하여 이들 제제의 위험성과 측정방법에 따라 독성결과가 달라짐을 보여주었다. 본 연구에서 뒤영벌은 B. subtilis 수화제에 5주간 노출되었는데, 농과원 시험포장에서 기록된 22% 사망률은 IOBC (International Oragnisation for Biological Control of Noxious Animals and Plants) 기준으로볼 때 1등급으로(25%미만 사충률) 독성이 없는 것으로 판단되는 수준이다. 한편 농가포장에서는 1회 시험에 한해 43% 사충율을 기록하여 IOBC 2등급으로 약한 독성을 보였고, 2회 시험에서는 독성이 없는 것으로 나타나(Table 5), 실내에서 Mommaerts et al.
- 본 연구에서 미생물제제인 B. subtilis를 검출하기 위해 반선택배지를 사용하지 않고(Turner and Backman, 1991), 일반배지인 NA 배지를 사용함으로써 일반 세균까지 검출 되었지만, 비벡터링 기술이 적용될 시 그 차이는 분명하게 드러났다. B.
- , 2008a, 2008b)과 비교해도 결코 뒤떨어지지 않았다. 본 연구의 농과원 시험포장이 이들보다 7배 더 넓고, 방울토마토가 훨씬 많은 꽃을 가졌음에도 불구하고 미생물제제의 전달은 매우 잘되고 있다는 것을 보여준다. 한편, 꽃에서 계수된 제제 농도는 공간의 크기에 영향을 받았던 것으로 보인다.
- 001). 분배장치 설치로 세균수는 설치이전에 비해 75배 증가하는 효과가 있었다(Table 4).
- 분배장치를 설치한 결과, 꽃에서 1,800∼2,400개, 83∼93%의 꽃에서 세균을 검출할 수 있었다.
- 비벡터링 전과 후의 꽃에서 발견된 세균수는 유의하게 차이가 있었고 시기별로 유사한 값들을 가졌다(F=6.637, df=3,104, P<0.001).
- 이같은 검출 세균수는 제품의 1 g당 세균수를 고려할 때 분배장치를 빠져나올시 제제를 충체당 평균 0.18∼0.38 mg 정도를 몸에 묻혀서 나오는 것으로 계산되었다.
- 제품농도측정을 위해 실험실에서 제품을 개봉하여 0.1g을 3회 취하여 각 3반복씩을 플레이트를 하고, 24시간 후에 농도를 측정하였는데, 측정된 제제 평균농도는 2.18 × 1010±2.0 × 109로 나타났다.
- 총 5회에 걸쳐 꽃을 채집하여 꽃에서 측정된 세균수와 세균을 가진 꽃의 비율(%)은, 미생물제제를 주 1회 교체시에는 3,300∼8,500개가 80∼100% 꽃에서 검출되었고, 주 2회 교체시에는 2,600∼8,600가 95∼100%의 꽃에서 검출되었다.
후속연구
- 그러나, 비벡터링에서는 분배장치내에 공급하는 제제가는 수화제 형태로 분말상태의 제제를 사용하기 때문에 제제가 공기중에 노출됨으로써 습해지거나 분배장치를 통과하는 뒤영벌의 배설 등에 의해서 굳어져서 벌 충체에 묻는 양이 적어질 수 있어 시설내 습도가 높은 계절에는 일주일에 2회 정도는 분배 장치내 제제상태를 확인하고 교체하는 것이 효과적일 수 있으리라 여겨진다. 본 연구는 그간 망사케이지 조건에서 시도된 비벡터링시의 뒤영벌 제제 운반능력이 시험포장 및 농가포장에서 성공적으로 검증이 되었다는데 의의를 찾을 수 있고, 꽃당 적정 제제수를 확보하는 문제는 분배장치에 운용방법에 대한 추가 연구가 필요하다고 사료된다.
- 본 연구에서 증명할 수 없었던것은 비벡터링 기술적용에 따른 병해충 방제효과인데, 이는 후속연구들에서 지속적으로 보완되어야 할 것이다. 지금까지 연구결과로 볼 때 병해충에 대한 방제효과가 좋은 미생물제제들을 추가로 선발하고, 농가에서이 기술의 운용 전략 등을 세심하게 가다듬으면 화분매개곤충을 이용하는 토마토, 딸기 재배에서 병해충 방제를 위한 이 기술의 실용화는 매우 가까이에 왔다고 볼 수 있다.
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