보고서 정보
주관연구기관 |
서울대학교 Seoul National University |
연구책임자 |
박은우
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참여연구자 |
이준호
,
윤진일
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발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 1994-09 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
서울대학교 Seoul National University |
등록번호 |
TRKO200200014945 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
종합적방제.생육단계.사과.병해충 예찰.군락미기상 감시.Botryosphaeria.Carposina.Tetranychus.IPM.phenology.apple.forecasting.microclimate monitoring.Botryosphaeria.Carposina.Tetranychus.
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초록
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본 연구에서 연구된 사과원 병해충 종합관리체제는 사과원 군락 내외의 기상변화를 감시하는 무인기상감시체계와 이를 토대로 병해충의 발생 가능성을 예측하는 모형, 모형의 계산 결과로부터 실사용자가 이해하고 영농현장에서 필요한 방제정보를 편집하는 전문가시스템, 그리고 생산된 정보를 전화회선으로 연결된 퍼스컴을 통하여 실사용자가 신속히 받아 볼 수 있도록 하는 전자게시판으로 구성되어 있다. 이러한 "<군란기상자료 수집>-<병해충 예찰 정보 생산>-<예찰정보 전달>"로 구성된 사과원 종합관리를 위한 병해충 예찰체제를 개발하기 위하여 제1세부
본 연구에서 연구된 사과원 병해충 종합관리체제는 사과원 군락 내외의 기상변화를 감시하는 무인기상감시체계와 이를 토대로 병해충의 발생 가능성을 예측하는 모형, 모형의 계산 결과로부터 실사용자가 이해하고 영농현장에서 필요한 방제정보를 편집하는 전문가시스템, 그리고 생산된 정보를 전화회선으로 연결된 퍼스컴을 통하여 실사용자가 신속히 받아 볼 수 있도록 하는 전자게시판으로 구성되어 있다. 이러한 "<군란기상자료 수집>-<병해충 예찰 정보 생산>-<예찰정보 전달>"로 구성된 사과원 종합관리를 위한 병해충 예찰체제를 개발하기 위하여 제1세부과제에서는 사과 생육단계 예측 및 겹무늬썩음병 예찰 모형을 연구하였다. 제3세부과제에서는 병해충 예찰에 필요한 사과원 군락기상자료의 수집 및 예찰정보 전달에 필요한 전송체계를 확립하였다. 또한 세부과제들의 연구결과를 종합한 사과원 병해충 종합관리용 전문가시스템이 제1세부과제에서 만들어졌다. 1. 제1세부과제 : 사과 생육단계 예측 모형 및 겹무늬썩음병 예찰체제 개발 - 1,2차년도에는 컴퓨터 이미지파일을 생장량의 계량적 분석에 이용하는 방법을 확립하였고, 월동기간 중에 사과원에 가온처리 비닐하우스를 설치하여 월동 후 개화기까지의 온도 변화에 대한 생육단계 변화에 대한 정량적인 기초자료를 확보하였다. 이 자료에 의하면 Development Index (DVI)를 이용한 기존의 사과 생육예측모형은 1992년과 1994년과 같이 기온이 23℃ 이산인 경우 사용이 불가능하지만, BioThermation을 이용할 경우 보완할 수 있었다. BioThermation에 사용된 온도반응곡선식은 Bt=(2.85+6.066*T-0.997*T?)/24인데, 여기서 Bt는 생물적산온도(BioThermation)값이고, T는 매시각의 기온값이다. 전국의 1㎞ 격자 그물망 기후값과 전국에 분포한 30개 사과원에서 관측된 자료를 이용하여 본 연구에서 작성된 생육단계 예측모형의 개화기 추정에 대한 검증 결과 1992년과 1993년의 개화기 예측일은 관측일과 3-5일의 오차가 있었으며, BioThermation을 이용한 사과 만개기 예측모형은 실용가능성이 높은 것으로 판단되었다. 한편 화상정보를 이용한 수체 생장량 분석의 가능성을 확인하였다. 겹무늬썩음병 예찰모형 개발에 필요한 생태학적 자료를 수집하기 위하여 1992년부터 1994년까지 포장과 실내실험을 통하여 겹무늬썩음병의 경시적 변화를 조사하였다. 겹무의썩음병균의 포자는 월동 후 4월 중하순부터 방출되기 시작하여 8월에 최성기이며, 12월에도 소수의 분생포자가 채집되었다. 연중 방출되는 포자수는 분생포자가 자낭포자 보다 월등히 많았으나 이른 봄에 시기적으로 자낭포자가 먼저 방출되어 주로 바람에 의해 비산되는 1차 전염원 역할을 하는 것으로 판단되었다. 분생포자는 공기 중 뿐만아니라 빗물에도 많은 양이 존재하면서 사과의 전생육기간을 통하여 전염원으로 상존하였다. 겹무늬썩음병균의 포자 방출은 기온과 강우시기 및 강우량과 밀접한 관계가 있는데, 이른 봄에 기온이 약 15℃정도 상승되었을 때 강우로 인하여 사과나무의 표피가 젖게 되면 줄기에 형성되어 있는 사마귀로 부터 자낭포자와 분생포자의 방출이 시작되는 것으로 판단되었다. 병원균의 감염에 미치는 온도와 수분존재시간의 영향을 정량화하여 병원균의 포자 발아 및 부착기 형성율에 기초한 감염모델을 작성하였다. 포자발아 모형은 G=-89.27+7.65*T+7.06*W-0.11*T?-0.09*W?-0.07*7*W였으며, 부착기 형성모형은 Ap=-1.44-2.38*W+0.05*W?+0.21*T*W였다. 여기서 G와 Ap는 포자발아율과 부착기 형성율이고, W와 T는 각각 습윤시간과 온도를 뜻한다. 이 모형들과 사과생육 모형을 접속시켜 겹무늬썩음병 발생 예찰 체제를 C언어로 프로그램하여 'BOTROT'으로 명명하였다. BOTROT 구동에 필요한 매시간 기온과 습윤시간에 대한 실황자료는 과수원에 설치한 무인기상관측장비로 부터 전화선을 통하여 자동입력될 수 있도록 시스템을 구?과 bitertanol이 병발생 경보 후에 살포하였을 때 가장 뚜렷한 방제효과를 나타내었다. 1993년과 1994년에 천안과 수원에 위치한 사과원에서 BOTROT에 의한 예찰의 타당성 검증을 실시하였다. 그 결과 BOTROT의 경보에 따라 살균제를 살포할 경우 일반적인 관행방제나 10일 간격의 주기적인 살균제 살포에 비하여 최소한 2회 이상 살포횟수를 줄이고도 동일한 수준의 높은 방제효과를 올릴 수 있다. 본 연구의 최종목표로서 개발된 사과원 병해충 종합관리용 전문가시스템은 수치나 영상자료의 입력, 저장, 데이터베이스의 관리, 출력, 변환, 가공 및 분석을 위한 모듈과 함께 이를 토대로 생육단계 예측, 병해충 동태파악, 방제시기 결정 등을 위한 모듈로 구성이 되어 있다. 여기에 사용된 기본 자료들 가운데 사과 생육예측 모형과 겹무늬썩음병 예찰 모형 및 방제정보는 제1세부과제, 해충 동태 파악 모형과 방제정보는 제2세부과제, 사과원 군락미기상 실황자료의 수집 및 입력 기술은 제3세부과제에서 확보한 연구결과를 바탕으로 전체 시스템이 프로그램되었다. 시스템 내의 개개의 모듈은 독립적 메뉴와 사용자와의 대화를 위한 다이얼로그형의 대화창으로 구성되어 있으며 시스템의 개발환경은 마이크로소프느 윈도우즈 3.1의 GUI상에서 구현되었다. 2. 제2세부과제 : 주요 사과해충의 개체군 동태 모형 개발 - 점박이응애의 발육기간의 온도에 따른 개체간 변이는 고온에서는 크지 않았으나 저온에서는 상대적으로 컸으며, 온도의 영향을 가장 많이 받는 발육단계는 알이었다. 한편 28-33℃에서 가장 발육이 빨랐고 산란수도 많았으며 총 산란수와 온도간에는 뚜렷한 정비례의 관계를 보였다. 이것은 점박이응애의 내적자연증가율(r)이 28-33℃에서 월등히 높은 이유이기도 하다. Sharpe와 DeMichele(52)의 비선형모델을 이용하여 점박이응애의 발육모델을 작성하였으며 이것은 점박이응애의 개체군동태 예측에 유용하게 쓰일 수 있을 것이다. 점박이응애의 발생패턴은 해마다 매우 다양하게 나타났다. 점박이응애의 월동형 성충은 25℃이상에서는 채집시기에 관계없이 2일 정도면 이동형 여름 성충으로 전환되었으며 최초 산란일도 이것과 비슷한 경향을 보였다. 이것은 월동형 성충이 1월 중순에 이미 어느정도 적온만 만나면 생육에 들어갈 준비가 되어있음을 시사한다. 특히, 3월 초순에 채집한 월동 성충은 이전에 채집한 것들 보다 전환기간이 빨라 3월 초순이 되면 사실상 생육을 시작하는 개체들이 야외에서 존재할 것으로 추정된다. 4월 초순의 잡초에서의 점박이응애 개체군의 연령구조는 대부분 알과 성충으로 구성되어 있었다. 사과나무에서의 점박이응애의 밀도형성은 잡초에서의 새로운 세대의 성충출현과 밀접한 관계가 있었으며 크게 3부분의 시기로 나타났다. 5월 중순부터 7월 초순까지의 느린 증가기, 7월 초부터 7월 말까지의 급성장기, 7월 이후부터의 감소기. 점박이응애 밀도예찰에의한 약제살포 결정은 관행방제보다 3번정도 살포횟수를 감소 시킬 수 있었으며 방제적기의 결정의 중요성을 재확인시켰다. 점박이응애의 내적자연증가율을 이용한 점박이응애 개체군동태 및 관리를 위한 기초모델을 개발하였다. 점박이응애의 천적인 긴털이리응애는 먹이밀도에 대하여 제2형의 기능반응을 보였으며, 먹이의 분포 및 밀도는 긴털이리응애의 포식량에 영향을 주었다. 긴털이리응애의 채식행동은 섭식후 이동속도가 느리고 한쪽 방향으로 연속하여 회전하는 범위제한적 탐색행동을 보였으며 긴털이리응애의 섭식위치는 집중분포를 보였다. 긴털이리응애의 채식행동은 비임의적이며 피식자의 집중분포에 잘 적응되어 있어 보이며 이동경로를 빨리 수정하여 먹이 발견 효율을 증대시키는 것으로 보인다. 긴털이리응애는 낮은 먹이밀도의 지역에서 시간이 지남에 따라 높은 밀도의 지역으로 집중하는 경향을 보였다. 긴털이리응애의 발육모델을 개발하였으며 이것은 긴털이리응애의 개체군동태 예측에 이용될 수 있을 것이다. 복숭아심식나방의 월동 번데기의 발육영점온도를 15℃를 바탕으로 한 복숭아심식나방 1화기 발생초일 및 1화기 최성기 예찰 유효적산일온도는 각각 122.92, 358.47일온도 였다. 복숭아심식나방의? 발생량과 시기가 상당히 불규칙하여, 발생예찰이 보다 실용적일 것으로 판단된다. 그러나 본 연구에서 제시한 유효적산일온도는 그 해의 발생시기를 미리 예측하여 방제준비를 하고 트랩 조사일 간격의 결정에도 도움이 될 수 있을 것이다. - 이하 원문참조 -
Abstract
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The integrated pest management system developed in this study consisted of a monitoring system for apple orchard microclimate, forecasting system for disease and insect pests based on climatological data, an on-site advisary system for disease and insect control, and aninformation delivary system f
The integrated pest management system developed in this study consisted of a monitoring system for apple orchard microclimate, forecasting system for disease and insect pests based on climatological data, an on-site advisary system for disease and insect control, and aninformation delivary system for users to receive advice on pest management by PC's with telephone modems. was the integration of results from three independent studies on : (1) forecasting models for apple treephenology and white rot development, (2) management models for two-spotted spider mites and peach fruit moth, and (3) a combined system for automated microclimate monitoring and information delivery.1. Project 1 : Forecasting models for apple tree phenology and white rotdevelopment - Phenological response of apple trees to heat sum was investigated in the apple orchard where a plastic house was installed toprovide various heat sums to apple trees during the overwintering period.The image analysis technique was applied for quantitave analysis of growth responses of apple trees to climatological factors. The resultsof this study suggested that the BioThermation method would be applicable to predict phenological development whereas the DVI method was not appropriate if temperature was above 23℃. The temperature response equation for bioThermation was Bt=(2.85+6.066*T-0.997*T?)/24, where Bt and T were bioThermation value and hourly temperature, respectively. Thephenology model was validated with field observations on bloom date at 30 apple orchards distributed over the whole country. The difference between observed and predicted dates were 3-5 days. Airborne and waterborne spores of Botryosphaeria dothidea were trapped in apple orchards at Suwon and Chunan in 1992-1994. Ascospores and conidia werefirst caught from mid April until December. Rainwater collections fromthe diseased trees and prunings in early June to late August contained 191-27,971 conidia/㎖, showing the peak of spore catches during the applegrowing seasons. Although conidia made up major protion of released spores during the season, airborne ascospores released early in the spring appeared to play major roles as the initial inoculum after overwintering. Initial release of spores was found to be affected by temperature and rainfall. Simulation studies showed rainfall might trigger spore release from warts on diseased twigs if temperature has reached approximately 15℃ in the spring. Models for B. dothidea infection were developed based on results from controlled environment studies on the effects of temperature and wetness periods on disease development. The spore germination model was G=-89.27+7.65*T+7.06*W-0.11*T?-0.09*W?-0.07*7*W, and the appresoriumformation model was Ap=-1.44-2.38*W+0.05*W?+0.21*T*W, where T and W weretemperature (c) and wetness duration (hr), respectively. Models for theinfection process were integrated with the phenology model for apple trees in order to develop the forecasting model (BOTROT) for white rot development using C programing language. The forecasting model was implemented in an apple orchard by establishing a data delivery system between a PC in the lab and an automated weather station in the orchardvia the public phone line. Real-time data on hourly temperature and wetness duration collected by the automated weather station were used to run BOTROT. As a curative fungicide, bitertanol was found in a lab experiment to be effective when used in a spray program based on the BOTROT warnings. Field experiments were conducted in Suwon and Chunan toevaluate effectiveness of the forecasting system. The validaton tests indicated that more than two sprays could be saved by the forecasting system. The validaton tests indicated that more than two sprays could be saved by the forecasting system without loosing effectiveness of disease control when compared with the rountine spray program at 10 day intervals. An advisary system for integrated pest management system forapple orchards was developed by incorporating the forecasting models forapple phenology and white rot development, the population dynamics models for two-spotted mite and peach fruit moth, and microclimate monitoringand information delivery systems. The system consisted of several independent modules for numerical and image data input, database management, data conversiton, data analysis, output of disease and insect pest forecasting, and production of information on control strategies. Each module was menu-driven and contained dialog windows for users. The system was programmed under GUI environment of Windows 3.1. 2. Project 2: Population dynamic models for major insect pests in apple orchards - Individual variations in developmental periods of T. uritcae were not high in high temperatures, but were high in low temperatures. The egg development was most affected by temperatures. Its development was most fast and its fecundity was also high at 28-33℃. There was a significantpositive relationship betwen fecundity and temperatures. This resulted in high values of intrinsic rate of natural increas (r) of T. urticae atthese temperatures. The developmental model for T. urticae was developed using nonlinear reggession model. Patterns of T. urticae occurrence inapple orchards were variable. Overwintering adults transformed to motile adults in two days above 25℃ regardless of its collecting dates. Theirfirst oviposition dates showed a similar trend. This indicates that overwintering adults are almost ready to development when exposed to favorable temperatures. Especially, overwintered adults collected in early March trasformed much faster than those collected earlier. Therfore, it is presumed that there would be some adults which start todevelop in fields in March. The structure of T. urticae populations wascomposed of adults and eggs. Development of T. urticae populations inapple trees were closely related to the occurrence of its new generationon weeds and had three phases : a slow increasing phase during mid May-early July, a rapid increasing phase during early July-late July, anda decreasing phase during Agust. The basic model for two spotted spidermite population dynamics and management was developed using its intrinsicrate of natural increase. Insecticide spraying decision based on the mite population forecasting system could reduce the numbers of sprayingby 3 than a routine spray program. The predation response of Amblyseius longispinosus to T. urticae density showed a type II functional response. The searching success and predation amount of A. longispinosus was affected by the spatial distribution and density of the prey but not by the arena size. After-feeding movement of A. longispinosus was characterized as a complex one-way circular moving path with a slow speed and area-restricted. Positions of prey consumption of A. longispinosus were distributed in clump. The foraging behavior of A. longispinosus was non-random and well adapted to the clumped distribution of prey. A. longispinosus aggregated to the high prey density patches as time goes by. The temperature dependent development model for A. longispinosus wasdeveloped. The effective thermal requirements (degree-day) for forecasting the first occurrence and the first peak occurrence day of the peach fruit moth were 122.92 and 358.47DD, respectively, which were basedon low developmental threshold temperature (15℃) for its overwinteringlarva-pupa. The use of sex pheromone of the peach fruit moth is more temperatures in its control program because of its irregular occurrence and density. However, the proposed thermal requirements for peach fruitmoths may be used for providing some general ideas about its occurrence. - 이하 원문참조 -
목차 Contents
- 1. 서 론...12
- 2. 연구방법...18
- 3. 결과 및 고찰...27
- 4. 결 론...45
- 5. 참고문헌...48
- 제1 세부목차...52
- 1. 서 론...53
- 2. 연구방법...56
- 3. 결과 및 고찰...74
- 4. 결 론...120
- 5. 참고문헌...123
- 제2 세부목차...127
- 1. 서 론...128
- 2. 연구방법...130
- 3. 결과...145
- 4. 고 찰...199
- 5. 결 론...216
- 6. 참고문헌...218
- 제3 세부목차...225
- 1. 서 론...226
- 2. 연구방법...228
- 3. 결과 및 고찰...252
- 4. 결 론...277
- 5. 참고문헌...279
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