인삼 잿빛곰팡이병의 친환경방제를 위한 유기농업자재 선발

서 언

인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 오갈피나무과 인삼 속에 속하는 다년생 초본식물로서 식물체내에 함유되어 있는 사포닌은 피로회복, 혈당치 강하, 용혈작용 등 약리적 효능이 강한 약용작물로 널리 알려져 있다 (Joo et al., 1980).

2013년도 국내 인삼의 재배면적은 15,824 ha, 생산량은 21,968 M/T이었고, 국내의 인삼생산액은 9,131억원으로 최근 3년간 농업생산액의 약 1.9%를 차지하고 있으며, 수출액은 175백만불로 단일작목으로는 가장 수출을 많이 하는 고부가가 치 작목으로 알려져 있다. 인삼은 재배특성상 동일한 지역에 서 4 - 6년 동안 재배되므로 생육기간 동안 여러 가지 병해충 이 발생하기 쉬우며, 이로 인해 매년 결주율이 증가하게 되어 고년생일수록 수량 감소에 지대한 영향을 받는다 (Cho et al., 2008; KSPP, 2013).

인삼의 고년생 결주의 원인으로 작용하는 잿빛곰팡이병은 출아기와 6 - 7월 지제부 줄기 및 뇌두 썩음피해를 일으키는 병해로서 전국 각지의 인삼포장지에서 쉽게 관찰된다 (Kang et al., 2007; Kim et al., 2007). 또한 여름 장마기의 습한 기간 동안에도 지상부를 가해하기도 하는데, 7월 중순부터 발 병하기 시작하여 8월 중순 이후에는 잿빛곰팡이병의 발병율이 높아진다 (RDA, 2009). 국내에서 인삼 잿빛곰팡이병원균은 1976년 처음으로 Botrytis cinerea로 보고되었는데, 이 균은 기 주범위가 넓은 다범성균으로 각종 식물에 잿빛곰팡이병을 일 으키며 (Agrios, 2005; Ellis and Waller, 1974), 형태적 특성 에 따라 3가지 표현형으로 구분하였다 (Paul, 1928). 국내에서 는 이러한 표현형간의 병원성의 차이를 보고하였다 (Cho et al., 2008). 또한 잿빛곰팡이병은 2차적으로 저장, 수송, 판매중 의 과일 및 채소류에 발생하여 큰 피해를 일으킨다고 보고되 었다 (Agrios, 2005).

인삼 잿빛곰팡이병 방제를 위해 농가에서는 주로 살균제를 이용한 화학적 방제를 실시하고 있으나, 최근 살균제에 의한 저항성 균주의 발생으로 방제효과가 감소하고 있으며, 화학농 약의 잔류 문제가 대두되고 있다. 또한 관행 인삼재배농가에 서는 화학농약의 남용으로 인해 토양과 수질을 오염 시킬 뿐 아니라, 생태계를 교란시키고 농산물의 안전성을 위협하는 등 부작용이 발생되고, 소비자들도 안전한 친환경농산물에 대한 요구가 점차 커짐에 따라 생물학적 방제의 연구가 다양하게 이루어지고 있다 (Ahn et al., 2009; Hyen et al., 2009; Kim and Park, 2013).

이러한 관점에서 국내외에서는 유기합성농약을 대체할 수 있는 천연물 또는 미생물을 이용한 생물학적 방제 등 다양한 연구들이 진행되고 있다 (Chung et al., 2006; Li et al., 2008). 특히 선진국에서는 최근 천연물로부터 항균활성물질을 탐색하고 이를 이용한 유기농업자재 개발 연구가 활발하게 진 행되고 있으며 (Lee et al., 2010, 2011), 더불어 국내에서도 콩과식물의 종실 추출물의 살균활성효과 (Lee et al., 1998), 당귀와 백지로부터 분리한 coumarin계 물질들의 식물병원균에 대한 항균활성연구 (Ryu et al., 2001), 46종의 식물추출물에 대한 식물병 방제효과 (Lee et al., 2001), 포도 잿빛곰팡이병 의 생물적 방제를 위한 길항세균 선발 (Seo et al., 2006), 미 생물제 처리에 의한 토마토의 잿빛곰팡이병과 흰가루병의 방 제효과 (Kim et al., 2012), 인삼 점무늬병균과 탄저병균에 대 한 길항미생물 Bacillus spp. 선발 (Lee et al., 2012), 친환경 유기농자재에 의한 잿빛곰팡이 병원균의 생장억제 효과 (Kwak et al., 2012), 유기농업자재를 이용한 인삼 탄저병의 친환경 방제효과 (Kim et al., 2014), 유황자재의 인삼 탄저병 억제효 과 및 적정살포 농도연구 (Lim et al., 2015) 등 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 국내의 인삼과 관련한 연구동향을 보면 비닐하우스 에서 인삼 직파재배시 유기물처리에 따른 연차간 입묘율 및 생육특성 (Park et al., 2015), 인삼 논재배에서 석회시용에 따 른 갈반형 황증발생억제효과 (Lee et al., 2015), 인삼 논재배 에서 황증이 발생한 토양과 식물체의 무기성분 함량특성 (Lee et al., 2015) 등의 인삼의 품종육성, 재배기술, 토양 환경개선 등에 관한 연구에 집중되고 있는 것이 현실이다. 또한 인삼 재배시 경제적으로 큰 피해를 주는 인삼 관련 병해충 연구분 야에서도 생물학 방제보다는 화학적 방제에 집중되어 있고 국 내에 등록된 화학농약현황에서도 타 병해에 비하여 인삼 탄저 병 및 점무늬병등 일부분에 집중되어 있다. 반면에 미생물농 약의 경우 인삼 재배농가에서는 낮은 방제효과로 인하여 친환 경유기재배를 하는 일부 농가를 제외하고 일반 관행재배 농가 에서는 미생물농약 사용량이 일반화되어 있지 못하다. 또한 인 삼 잿빛곰팡이병에 대한 연구는 미생물제제에 대해 연구를 제 외하고 기타 천연추출물 등을 이용한 유기농업자재 개발 연구 가 부족한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 인삼 잿빛곰팡이병 방제를 위하여 미 생물제제에 제한되어 있는 것을 극복하고 식물추출물 등 천연 물로부터 항균활성물질을 탐색하여 각각의 물질을 혼합하여 인삼 잿빛곰팡이병을 친환경적으로 방제할 수 있는 우수한 유 기농업자재를 개발하고, 인삼에 등록된 유기농업자재와 비교 시험을 통하여 그 효과를 구명하고자 하였다.

재료 및 방법

1. 공시 유기농업자재 종류

인삼에 발생하는 잿빛곰팡이병에 대한 공시자재 선발은 국 내에서 유기농업자재로 사용가능한 물질을 대상으로 자체 개 발된 식물추출물혼합제형 3종과 유기농업자재로 기 등록된 자 재를 시중에서 구입하여 사용하였다. 대조구는 인삼 잿빛곰팡 이병에 등록된 화학농약으로 fenhexamid wettable powder (WP, 주성분함량 50%)을 선정하여 공시 유기농업자재와 비교 하였다 (Table 1).

Table 1.

Lists of agents tested in this study.

자체 개발한 식물추출물혼합제인 대황추출물에탄올목초액혼 합액 (emodin 30%, ethanol 20%, wood vinegar 40%) 와 울금정향추출물목초액혼합액 (curcumin 10%, eugenol 40%, wood vinegar 30%) 그리고 소리쟁이추출물편백나무추출물목 초액혼합액 (chrysophanic acid, emodin 15%, phytoncide 30%, wood vinegar 40%) 등 3종 이었다. 시판되는 유기농업 자재는 미생물제제인 B. subtilis (1.0 × 10⁹ cfu/mℓ), 식물성 오일 (콩기름; 지방산 19.5%), 유황 (S 20%)등 3종을 사용하였다.

유기농업자재의 효과 검정을 위하여 시험포장은 충북 청주 시 북이면 지역의 인삼 재배농가포장에서 2014년 4월부터 2014년 7월까지 수행되었으며, 4년생 인삼을 대상으로 선발된 유기농업자재에 대하여 효과시험을 수행하였다.

2. 약제 처리시기 및 처리간격

유기농업자재의 효과검정을 위한 공시자재의 약제처리는 인 삼 잿빛곰팡이병의 발생전 처리와 발병초 처리를 기준으로 하 였다 (Table 2).

Table 2.

General information of the application time.

본 시험에서의 약제처리일자 및 처리간격의 경우 발병전 처 리는 1차 약제처리인 4월 11일부터 10일 간격으로 총 4회 처 리 (4. 11, 4. 21, 5. 1, 5. 13) 하였으며, 4차 처리 시 강우 로 인하여 2일 지연처리 되었다. 반면 발병초 처리는 1차 약 제처리인 6월 27일부터 7일 간격으로 총 4회 처리 (6. 27, 7. 4, 7. 11, 7. 19) 하였으며, 4차 처리시 강우로 인하여 1일 지 연처리 되었다 (Fig. 1).

Fig. 1.

Weather condition in ginseng field from April to July in 2014 in Cheongwongu, Cheongjusi, Chungbuk.The data were obtained from Korea Meteorological Adminisration (KMA). †Application Date.

결과 및 고찰

본 시험은 인삼 잿빛곰팡이병의 친환경적 방제를 위한 유기 농업자재 개발 및 기 개발된 자재에 대한 효과를 구명하고자 4년생 인삼을 대상으로 병 발생전 처리와 발병초 처리를 구분 하여 포장시험을 수행하였다.

공시된 유기농업자재에 대하여 잿빛곰팡이병 발생전 처리의 포장시험을 수행한 결과 (Table 3), 기 개발된 유기농업자 재 CAPW〔소리쟁이추출물 (Chrysophanic acid/Emodin 15%) • 편백나무추출물 (Phytoncide 30%) • 목초액혼합액 (Wood vinegar 40%)〕, CEWV〔울금추출물 (Curcumin 10%) • 정향 추출물 (Eugenol 40%) • 목초액혼합액 (Wood vinegar 30%)〕, EmEWV〔대황추출물 (Emodin 30%) • 에탄올 (Ethanol 20%) • 목초액혼합액 (Wood vinegar 40%)〕와 유황 (sulfur), 콩기름 (soybean oil)의 발병율은 각각 5.3%, 5.7%, 7.3%, 6.3%, 8.0%로 대조약제인 fenhexamid 수화제의 발병율 2.3% 에 비하면 높았으나, 무처리의 발병률 (이병주율) 15.7%에 비 하면 현저하게 유의한 차이를 보였으며, 미생물제제인 B. subtilis의 발병율 10.3%에 비하여도 유의한 차이로 발병율이 낮았다. 공시자재별로 방제가를 살펴보면 유기농업자재는 화 학농약보다는 방제효과가 낮았지만 CAPW 와 CEWV은 각각 64.9%, 62.9%로 펜헥사미드 수화제의 방제가가 84.4%와 비교 하면 로 방제효과가 다소 낮았다. EmEWV의 방제가는 52.7%로 유황과 식물성오일 각각의 방제가 59.2%와 48.7%와 유사한 방제효과를 나타냈으며, 미생물제제의 방제가 32.9%보 다는 유의한 차이로 방제효과가 높았다.

Table 3.

Effect of environmental-friendly materials for organic agriculture on the control gray mold caused by Botrytis cinerea before disease incidence.

공시된 유기농업자재를 대상으로 잿빛곰팡이병 발병초 처리 에 대한 포장시험을 수행한 결과 (Table 4) 무처리에 대한 발 병률 (이병엽율)은 29.7%였으며, CAPW는 발병율 9.5%로 펜 헥사미드 수화제 (화학농약) 4.2%에 비하면 다소 높은 발병율 을 보였으나 CEWV와 유황의 발병율인 11.5%와 10.7%를 비 교해보면 가장 낮은 발병율을 나타냈다. EmEWV는 발병율이 13.3%로 식물성오일 11.4%와 비슷한 수준의 발병율을 보였으 나 B. subtilis의 발병율이 17.8%에 비하면 유의한 차이로 발 병율이 다소 낮았다. 공시자재별로 방제효과를 살펴보면 유기 농업자재인 CAPW와 CEWV는 각각 방제효과가 68.0%와 61.3%로 펜헥사미드 수화제 (화학농약)방제효과인 85.9% 보 다는 낮았으나 공시된 유기농업자재 중에서 가장 방제효과가 높았다. EmEWV와 식물성오일은 각각 55.2%와 50.2%로 B. subtilis 40.1%에 비하면 유의한 차이로 방제효과가 높았다.

Table 4.

Effect of environmental-friendly materials for organic agriculture on the control of gray mold caused by Botritis cinerea at first stage of disease incidence.

이상의 시험결과를 고찰해 보면 인삼 잿빛곰팡이병에 대한 발병전 처리와 발병초 처리의 포장시험 결과 CAPW는 64.9 - 68.0%로 우수한 방제효과를 나타내 인삼 잿빛곰팡이병에 대 하여 예방 및 발병억제효과가 있었으며, CEWV와 EmEWV는 각각 62.9 - 61.3%와 52.7 - 55.2%로 비슷한 효과를 나타났다. Doh 와 Kil (2001)에 의하면 인삼 탄저병에 대한 항균성식물 의 탐색과 이용에 대한 연구결과에서 공시된 16과 20종 식물 중에서 대황추출액 (주성분 : emodin)은 병원균에 대한 50% 이 상의 균사 생장 억제 효과가 있음을 보고하였다. 더불어 인삼 에 대한 약해 증상을 조사한 결과 대황추물액은 10.0% 희석 농도에서 인삼 잎이나 엽맥이 갈변하는 등 약해 증상이 나타 났으며, 2.0%의 희석농도에서도 약간의 약해증상이 관찰되어 신중한 접근이 요구되었다. 본 연구결과에도 대황추출물이 인 삼 잿빛곰팡이병에 대한 방제효과 시험결과에서 보여주듯이 50%의 수준의 방제효과를 보여주었다. 따라서 이들 식물체에 함유되어 있는 항균성물질을 단리 할 경우 단리된 물질에 의 해 단제 및 혼합제로 살포하였을 때 인삼의 잿빛곰팡이병 등 병해 방제효과에 한층 더 우수할 것으로 판단된다.

Kim 등 (2009)은 정유를 이용하여 환경친화적으로 Botrytis cinerea에 의한 수삼 저장병 방제방법 연구에서 정황유의 일종 인 eugenol은 배지상에서 80% 이상의 높은 균사 생육억제 효 과를 나타냈으며, 상온에서 수삼에 직접 처리 시 무처리구에서 80% 이상의 발병률을 보일 때 정향유는 10 - 20% 이하로 낮 게 발병하여 잿빛곰팡이병에 대해 높은 방제효과를 보여주었다.

Kwak 등 (2012)은 친환경 유기농업자재의 잿빛곰팡이병 병 원균의 생장억제효과에 대한 연구결과에서 유황은 20%이하의 범위에서 균사생장 억제효과가 있음을 보고하였고, 더불어 잿 빛곰팡이병 포자발아 억제효과에서도 유황은 식물추출물 (차 나무추출물, 계피추출물) 및 미생물제제등 타 친환경 유기농업 자재보다 포자발아를 억제하는 것으로 나타났다. 본 시험결과 에서도 유황은 인삼 잿빛곰팡이병에 대한 포장시험 결과에서 60% 수준의 방제효과를 보여주어 3종의 식물추출물 혼합제와 비슷하거나 일부는 약간 더 우수한 효과를 보여주었다. 따라 서 사물기생성을 가진 잿빛곰팡이병의 방제를 위해서는 고사 된 잔사물에서 생장을 막는 것이 중요하며, 이를 위해 예방을 전제로 한 방제시 유황을 주성분으로 하는 제제가 인삼 병해 방제에 적용가능 할 것이라고 하였다. 반면 Lim 등 (2015)은 유황자재의 인삼 탄저병 억제효과 및 적정살포농도에 관한 연 구결과에서 유황자재의 약해발생의 주원인은 산도나 전기전도 도에 의한 약해발생보다 유황의 함량이 더 크게 관여한다고 하여 유황 살포시 습도가 높은 이른 아침에 살포하는 것이 약 해를 줄일 수 있으므로 약제살포시 습도 및 온도을 고려하여 약제를 살포해야 한다고 하였다.

Seong 등 (2014)은 목초액 처리에 따른 인삼 잎 조직 및 지하부 생육에 미치는 영향에 관한 연구결과에서 6월부터 지 상부에 500배, 800배, 1000배액의 목초액을 살포한 인삼에서 처리농도와 관계없이 잎의 상표피와 하표피 그리고 엽육세포 의 두께가 두꺼워지고 지하부의 뿌리 생육이 증진되고 뿌리의 수량도 증가하는 결과를 보여주었다. 따라서 목초액의 혼합사 용은 인삼의 생육을 촉진시키고 병해를 극복하여 인삼을 친환 경으로 재배 할 수 있는 대안이 될 것이라고 주장하였다.

Chung 등 (2006)은 인삼의 주요병해에 대한 길항미생물 선 발에 대한 연구결과에서 갈잎퇴비에서 분리된 Streptomyces lauretii, Bacillus subtilis, Burkholderia cepacia 계통의 세 균주에 대하여 길항미생물의 항균력을 조사한 결과 인삼의 잿 빛곰팡이병에 대해 배지에서의 항균력이 있음을 보여주었다. 이 길항균들은 갈잎퇴비에서 분리되었기 때문에 길항미생물을 갈잎퇴비에서 증식시켜 인삼재배 예정지에 투입하면 인삼의 주요 병해방제에 적용이 가능할 것으로 하였다. Li 등 (2008) 은 미생물제제와 살균제에 의한 인삼 점무늬병의 방제시험 결 과에서 미생물제 및 살균제 혼합처리시 화학농약에 따라 방제 효과가 차이는 있었으나 60% 이상의 방제효과를 보였으며, 미 생물과 살균제의 교호처리시 55.5% 이상으로 혼합살포시 보 다 낮은 방제효과를 보였다. 따라서 미생물제제의 단독, 혼합 및 교호처리는 살균제의 사용량을 줄일 수 있는 방제법으로 이용될 수 있다고 하였다. 또한 미생물제제를 활용한 인삼 잿 빛곰팡이병에 대한 많은 연구 결과에서처럼 미생물 제제를 단 독으로 처리시 균사생장억제 및 줄기지제부에 대한 잿빛곰팡 이병 억제효과가 적었으나, 화학농약과 교호살포 시 우수한 효 과를 보였으며, 미생물제제에 대한 잿빛곰팡이병 방제효과는 치료효과 보다는 예방효과로 접근해야 할 것이다.

본 연구 결과를 토대로 향후 유기농인삼 재배농가는 인삼 잿빛곰팡이병 발생의 모니터링을 통해 방제시기를 판단하고 적기에 우수한 유기농업자재를 살포함으로써 인삼 잿빛곰팡이 병을 효과적으로 방제할 수 있을 것이며, 더불어 관행재배 인 삼농가에서도 화학농약 및 유기농업자재를 혼합 및 교호살포 함으로써 농약잔류를 억제하여 통한 인삼의 안전성 확보에 기 여할 것으로 기대된다.

감사의 글

본 연구결과는 농촌진흥청에서 주관하는 소비자 신뢰확보를 위한 친환경 인삼 생산기술 개발 과제(과제번호: PJ907151)의 연구비지원에 의해 이루어진 결과로 이에 감사드립니다.

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