초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위

본 과제에서는 개발될 총 20종의 농작물 병해충 발생 예측 모형의 개발과 평가를 위한 시스템 구축을 수행하였는데 연구검증용 예측 모형 관리 및 보정체계 기술, 고해상도 병해충 예찰정보 생성 및 병해충 예찰 모형 결과의 효과적 활용을 위한 원본자료 활용 시스템을 구축 하였다.
<파밤나방, 담배가루이Q계통, 꽃노랑 총채벌레 개체군 모형 개발>
3종 해충의 기존 발생 예찰모형 정보를 활용하고자 문헌조사를 통해

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위

본 과제에서는 개발될 총 20종의 농작물 병해충 발생 예측 모형의 개발과 평가를 위한 시스템 구축을 수행하였는데 연구검증용 예측 모형 관리 및 보정체계 기술, 고해상도 병해충 예찰정보 생성 및 병해충 예찰 모형 결과의 효과적 활용을 위한 원본자료 활용 시스템을 구축 하였다.
<파밤나방, 담배가루이Q계통, 꽃노랑 총채벌레 개체군 모형 개발>
3종 해충의 기존 발생 예찰모형 정보를 활용하고자 문헌조사를 통해 모형정보를 확인하고 이를 분석하였다. 그리고 개체군 동태 모형 작성에 필수적인 요소인 온도 발육모형과 산란모형이 기존에 개발되어 있지 않은 경우에는 추가 실험을 통해 개체군 동태 모형 개발을 하였다. 개발된 개체군 모형의 포장 적합성 검증을 위하여 피해 작물에서 발생 조사와 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 검증을 통해 현잘 밀착형 방제 모형을 제시하고자 하였다.
<고추세균성점무늬병 및 풋마름병 예찰 모형 개발>
실험실에서 병원균의 온/습도 영향에 따른 개체군 증감 모형 개발하고 온실 및 기내에서 고추 개체 발병을 통한 개체군 밀도와 발병 관계 구명하였다. 또한 3년간의 포장 실험을 통해 고추 병해충 종합방제 타당성을 평가하였다.
<과수 주요 병 예측 및 방제의사 결정 체계 개발>
본 과제에서는 사과 탄저병, 갈색무늬병, 포도 노균병 발생 예측모델개발과 사과 탄저병, 갈색무늬병, 포도 노균병 발생위험도에 예측에 의한 방제효과에 관한 연구를 수행하였다.
<온실에서 온실가루이와 아메리카잎굴파리의 개체군 모형 개발>
먼저, 여러 가지 모형식과 모델의 개발을 위해 기본적으로 대상 환경의 물리적 변이 및 밀도조사법을 개발 한다. 실험을 위한 시설내 공간적 온도 변화를 조사하고 대기온도와 식물체내 온도 간 상호작용을 규명하였다. 이러한 기본적인 자료를 수집한 뒤 온실가루이와 아메리카잎굴파리의 온실 내 초기밀도 산정을 위한 표본추출법 개선 등의 방법으로 기존 모형의 장단점분석과 개선을 수행하였다. 새롭게 개선된 모형식으로 개체군 동태모형을 개발하고, 야외 포장조사로 개발데이터를 검증, 보완하여 다양한 환경조건 시나리오에 따른 시뮬레이션 결과를 확보, 검증하여 방제 모형을 제시하고자 한다.
<감귤 볼록총채벌레, 화살깍지벌레, 귤응애 개체군 모형 개발>
볼록총채벌레, 화살깍지벌레, 귤응애 등 3종에 대한 온도발육 실험 및 기존자료 수집을 통하여 온도관련 매개변수 추정하고 개체군 모형을 개발을 주요 연구내용으로 하였다. 각 해충의 산란모형 작성, 발육모형, 발육기간 분포 모형, 기타 발육단계 전이모형 등 단위모형의 개발이 포함되었으며, 모형의 부분 또는 전체적으로 포장결과와 비교하여 모형의 정확도를 검정하는 데까지 범위를 두었다.
<사과 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이 개체군 발생 모델 개발>
사과원에서 월동하고 있는 복숭아순나방유충에 대한 온도발육실험, 복숭아순나방의 사과, 배, 인공사료 등의 먹이를 이용한 복숭아순나방 알, 유충, 번데기 시기의 온도 발육특성 비교하였다. 그리고 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이의 사과, 배, 복숭아, 자두 재배단지에서 페로몬트랩을 설치한 후 개체수를 조사하여, 페로몬트랩에 포획된 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이의 개체수를 비교할 수 있다.
복숭아순나방과 복숭아순나방붙이 개체군 발생모형은 biomodal 함수와 Weibull의 2파라메티 함수를 이용하여 개체군 발생모형을 분석하였다.
<진딧물 개체군 동태 모델 및 방제의사결정 체계 개발>
목화진딧물과 복숭아혹진딧물 사망률과 발육기간 시험은 온도는 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33℃ 6개 항온조건으로 12시간 간격으로 발육상태를 조사하였다. 각 온도별로 15마리를 1반복으로 총 45마리를 접종하였다. 접종 시기별 처리는 1반복당 15마리씩 45마리였다. 각 령기는 4령을 기준으로 하여 출산 직후를 1령, 첫 번째 탈피후를 2령, 두 번째 탈피 후를 3령, 세 번째 탈피 후를 4령으로 명명하였다. 본 실험에서는 조사한 각 령별 발육기간을 다음과 같이 나누어 분석하였다. 1~2령은 전약충, 3~4령은 후약충, 1~4령은 전체 약충기간으로 하여 발육영점온도와 유효적산온도를 구하고, 발육분포모형에 적용하였다. 온도와 발육과의 관계를 나타낸 선형 모형은 최소자승법을 사용하여 구하였으며 온도에 따라 발육단계별 평균 발육기간의 역수로 표현하였다. 각 발육단계별 유충 발육완료 분포 모형을 구하기 위하여 3-parameter Weibull 모형을 사용하였다. 포장에서 발육모형 평가는 성충을 파종 4주된 오이에 접종 후 5~6시간 동안 받은 1령 약충을 준비된 오이에 한 마리씩 접종하고 12시간 간격으로 조사하였다. 1령 접종 후 진딧물의 이동을 방지하기 위해 clip cage를 씌워 주었다. 접종 시기별 처리는 1반복당 15마리씩 45마리였다. 이 시기의 온도는 데이터로거(WatchDog model 450)를 이용하여 매시간 온도가 기록되게하여 3개월 단위로 수집하였다. 이 온도를 이용하여 접종시기별 성충 발육완료 곡선과 접종시기별로 얻은 성충 누적 빈도 곡선과 비교하여 포장 적합성을 검정하였는데, 온도는 매일의 평균온도 값, 매일의 최고온도와 최저온도를 2로 나눈 평균값, 최고온도에 3을, 최저온도에 2를 곱하여 5로 나눈 평균값, 최고온도에 2를 최저온도에 1을 곱하여 3으로 나눈 평균값등 4개의 온도를 이용하였다. 또한 발육모형의 포장 적합성을 확인하기 위해 곡성, 해남, 담양 및 고창, 대관령의 온도를 기상청자료에서 확보하여 발생 예측값을 얻었으며 이들 지역에서 실제 발생한 실측값과 비교하였다.
<애멸구 등 3종 개체군 밀도 변동 모형 개발>
다양한 항온 조건에서 애멸구, 흰등멸구 및 혹명나방의 온도에 따른 발육 특성을 조사하고, 여러 가지 선형, 비선형 온도 의존적 발육 모델들의 매개변수들을 추론하고자 하였다. 또한 동일 연령집단 기반의 개체군 밀도 변동 모델 개발에 필수적인 몇 개의 온도 독립적인 발육완료 함수의 매개변수들을 제공하여 동일연령집단을 기반으로 하는 보다 정밀한 개체군 밀도 변동 모델 개발에 필요한 기초자료 얻고자 하였다. 동시에 성충수명, 총산란수, 산란완료율 함수, 사망률 함수 등을 개발하여 여러 세대에 걸친 개체군 밀도 변동 모델을 개발하고, 개발된 모델의 정확성을 평가하는 연구를 수행하였다.
<무인탐지트랩을 이용한 혹명나방과 멸강나방 예찰기술 개발>
본 연구에서는 혹명나방과 멸강나방 대상의 무인예찰트랩 운영 가능성을 판단하는 첫번째 중요한 요인으로 트랩에 포획되는 해충의 특이성을 검토하였다. 특이성에서는 성페로몬을 기반으로 하는 미끼의 특이성과 트랩형태의 특이성, 트랩 센서의 감도의 특이성을 검토하였다. 두 번째로 자료수집과 전송의 효율 및 안정성에 관한 항목으로, 센서의 종류와, 수집자료의 저장간격과 자료 전송체계에 대해 검토하였다. 세 번째로는 무인예찰트랩에서 작성된 해충 발생 자료를 이용하여 각 해충의 비래시기의 정확성을 규명하고자 하였는데, 궁극적으로는 모든 요인에 대한 검토 결과를 종합하여 혹명나방과 멸강나방을 대상으로 무인자동 예찰트랩의 활용가능성에 대해 고찰하였다.

Abstract ▼

Forecasting plant diseases and insect pests has become important because occurrence patterns of plant disease and insect pests have changed recently due to climate change and frequent extreme weather. At the same time, high quality specialists who are able to carry out forecasting plant diseases and

Forecasting plant diseases and insect pests has become important because occurrence patterns of plant disease and insect pests have changed recently due to climate change and frequent extreme weather. At the same time, high quality specialists who are able to carry out forecasting plant diseases and insect pests are not easy to find and people in agricultural extension services often do not want to take the responsibility for forecasting plant diseases and insect pests because of difficulties of the job which requires field-oriented hard work and scientific knowledge of plant diseases and insect pests. Consequently, in order to support crop growers for appropriate management of plant diseases and insect pests, it is necessary to develop information systems for forecasting plant diseases and insect pests that can be used to determine when to spray agricultural chemicals to control diseases and insect pests.
Forecasting models were developed in this study for 20 diseases and insect pests including bacterial spot and wilt of pepper, anthracnose and Marsonina blotch of apple, downy midew of grapevines, beet armyworm, silverleaf whitfly Q-biotype, western flower thrips, greenhouse whitefly, american serpentine leafminer, yellow tea thrips, arrowhead scale, citrus red mite, oriental fruit moth, Grapholita dimorpha, green peach aphid, cotton aphid, white-backed planthopper, small brown planthopper, and rice leaf roller. The forecasting models were computer-programed using Java programming language, and implemented in the web-based information system (Agricultural Model Incubation System, AMIS) that was developed in this study using PHP and Java script. The modelers can access AMIS to evaluate and test their forecasting models using historical weather data collected from automated weather stations at more than 600 locations throughout Korea. Automated insect trap to catch adults of rice leaf rollers and rice armyworm was also invented to determine adult catches at realtime basis.

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 5
• S U M M A R Y ... 12
• 목 차 ... 13
• 제1장 서 론 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 29
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 35
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 44
• 제1절 GIS기반 고해상도 농작물병해충 예찰정보생산 시스템 개발 ... 44
• 제2절 파밤나방, 담배가루이 Q계통, 꽃노랑총채벌레 개체군 모형 개발 ... 93
• 제3절 고추 세균성점무늬병 및 풋마름병 예찰 모형 개발 ... 127
• 제4절 과수 주요 병 예측 및 방제의사 결정 의사 체계 개발 ... 159
• 제5절 온실에서 온실가루이와 아메리카잎굴파리의 개체군 모형 개발 ... 173
• 제6절 감귤 볼록총채벌레, 화살깍지벌레, 귤응애 개체군 모형 개발 ... 214
• 제7절 사과 복숭아순나방과 복숭아순나방붙이 개체군 발생 모델 개발 ... 283
• 제8절 진딧물 개체군 동태 모델 및 방제의사결정 체계 개발 ... 375
• 제9절 애멸구 등 3종 개체군 밀도변동 모형 개발 ... 403
• 제10절 무인탐지트랩을 이용한 혹명나방과 멸강나방 예찰 기술 개발 ... 456
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 475
• 제1절 목표대비 달성도 ... 475
• 제2절 정량적 성과 ... 482
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 490
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 491
• 제7장 기타 중요 변동사항 ... 492
• 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 493
• 제9장 참고문헌 ... 494