서 론
재료 및 방법
잎들깨 생육조사
공시충 및 사육
사용 약제
생물검정
통계분석
결과 및 고찰
잎들깨 생육조사
잎들깨 생육조사 ANOVA 분석
살충율 검정
살충효과에 대한 ANOVA 분석 결과
적 요
서 론
잎들깨(Perilla frutescens (L.) Britton)는 한국을 비롯한 동아시아 지역에서 오랫동안 재배하고 있는 중요한 소득 작물로 독특한 향과 맛으로 인해 국내에서 중요한 식자재로 사용하고 있으며, 건강 기능 식품으로서도 주목받고 있다(Kang et al., 1992; Chung et al., 1995; Nitta et al., 2003; Choi et al., 2019). 잎들깨에 함유된 루테올린, 로즈마린산 등은 생리활성 물질이 있어 항바이러스, 미백, 항산화 등 효과가 있는 것으로 알려져 의약품 개발 등으로 활용되고 있다(Kim et al., 2019).
잎들깨는 노지나 시설에서 토양재배 방식으로 생산됐으나 지속적인 고품질의 생산에 대한 수요가 증가함에 따라 잎들깨 수경재배는 2018년 시범사업을 중심으로 시작하였으며(Kim et al., 2023), 2022년에 품질 향상과 생산성 증대 등을 위한 목적으로 정밀한 수경재배 기술이 개발되었다. 수경재배는 토양 없이 양액을 이용하여 작물을 재배하는 방식으로, 토양 전염성 병해충 등의 발생을 억제하여 작물의 피해를 줄이고, 성장을 향상시켜 안전한 생산이 가능하다(Dorais et al., 2002; Tomasi et al., 2015; Savvas & Gruda 2018). 또한, 온·습도, 배양액이나 급액 농도의 조성 등을 잎들깨의 생육에 맞춰 최적화하고 물과 비료의 효율적 사용으로 친환경 생산이 가능하며 양액의 재순환으로 환경 오염의 최소화할 수 있다(Sharma et al., 2018; Park et al., 2024). 이러한 장점들로 인해 수경재배 잎들깨의 생산량은 지속적으로 증가하고 있으며(Kwak et al., 2003), 잎들깨의 전체 재배 면적은 약 1,100 헥타르(ha)이며, 생산량은 연간 4만톤, 생산액은 약 2,200억원으로(MAFRA, 2022; Kim et al., 2023) 수경재배의 장점이 인식되면서 점차 확대될 것으로 예상된다. 그러나 수경재배 시스템에서도 가장 큰 문제는 응애에 대한 관리로 특히 점박이응애(Tetranychus urticae Koch)가 수경재배 잎들깨의 주요 해충으로 알려져 있다(Rajakulendran et al., 2010; Tomimori et al., 2020). 점박이응애는 크기가 작고 번식력이 강해 초기 발견이 어려우며, 한번 발생하면 급속도로 확산되어 피해를 주는 해충이다. 점박이응애는 잎의 표피 세포를 뚫고 엽록소를 흡즙하여 광합성 능력을 저하시키고, 잎의 황변하거나 고사시켜 수확량과 품질에 직접적인 영향을 미쳐 잎들깨의 상품성을 크게 저하시켜 농가의 경제적 손실을 초래한다(Attia et al., 2013). 수경재배 환경에서는 온습도 조건이 점박이응애의 번식 조건에 적합하여 피해가 더욱 심각해진다. 일반적으로 수경재배 시설의 환경 조건인 온도 25~30℃, 습도 50~60%에가 점박이응애가 활발하게 번식하여, 방제의 어려움 겪고 있다. 이에 따라, 수경재배 잎들깨 농가에서는 손쉽게 방제가 가능한 화학적 살충제에 의존하고 있다(Parks, 2008). 그러나 빈번한 살충제 사용으로 인해 저항성이 발달하는 문제가 발생하고 있으며(Van Leeuwen et al., 2010), 국내의 수경재배 잎들깨 농가에서도 심각한 문제로 대두되고 있어, 수경재배 잎들깨의 지속 가능한 생산을 위해서는 점박이응애의 효과적인 관리 전략이 필수적이다.
본 연구에서는 밀양지역 수경재배 잎들깨에서 발생하는 점박이응애의 살충제에 대한 저항성 수준을 파악하고, 이와 관련된 잎들깨의 생육 데이터를 수집 및 특성을 종합적으로 분석하여 고품질 잎들깨의 안정적 생산을 위한 기초 자료를 제공하고자 하였다.
재료 및 방법
잎들깨 생육조사
밀양지역 잎들깨 수경재배 3개 농가에서 2023년 11월부터 2024년 5월까지 생육 조사를 수행하였다. 매월 2회 이상 각 농가에서 일정 수의 잎들깨(품종: 상엽) 샘플을 임의로 수확하였으며, 농가별 생육 조건은 일부 차이가 있었다(Table 1). 수확된 샘플 중 잎들깨 10장을 임의로 선정하여 엽장(잎의 길이), 엽폭(잎의 너비), 엽면적을 각각 측정하였고, 10장 묶음으로 잎 두께를 측정하여 농가별 평균값을 산출하였다. 이렇게 수집된 데이터를 바탕으로 3개 농가 간의 엽장, 엽폭, 엽면적, 잎 두께 등의 평균값을 비교 분석하고, 각 조사 시점과 월별 변화 추이를 파악하였다. 이를 통해 생육 특성과 생육에 영향을 미치는 요인을 평가하였다.
Table 1.
Environmental conditions and nutrient solution characteristics for hydroponic perilla cultivation (Oct. 2023-May 2024).
공시충 및 사육
점박이응애는 밀양지역 잎들깨 수경재배 농가에서 수확이 끝난 후 6월 초에 채집해 온 개체를 사용하였다(Table 2). 채집한 점박이응애를 실내에서 사육한 잎들깨를 기주로 이용하여 아크릴 케이지(400×400×500 mm)에서 온도 25±1℃, 습도 55±10% 조건에서 살충제의 노출 없이 증식하였다. 살충제 저항성 평가에 사용한 점박이응애는 우화 후 3~5일 사이의 암컷 성충 50마리를 잎들깨(지름 6~7 cm)에 접종 후 약 3주 동안 28℃ 조건에서 산란을 받은 후 암컷 성충을 모두 제거하였다. 24시간 동안 산란한 알은 7일 차에 잎들깨 포트에 옮겨 기주식물을 충분하게 공급하여 발육시킨 뒤, 산란 후 13~15일의 암컷 개체를 실험에 사용하였다.
Table 2.
Number of glasshouses surveyed, sampling leaves, and mean number of Tetranychus urticae collected during the survey in Miryang.
사용 약제
실험에 사용된 살충제는 밀양지역에서 주로 사용하고 있는 상용 제품으로(Table 3), 각 약제의 제품 설명서에 명시된 추천 농도를 기준으로 증류수로 희석하여 사용하였고. 대조구로는 증류수를 사용하여 살충제의 효과를 비교하였다.
Table 3.
List of pesticide products with active ingredients, formulations, dilution ratio and mode of action used in the study.
생물검정
생물검정 방법은 점박이응애 약제 관련 논문을 기반으로 실험실에 맞는 방법으로 최적화하여 수행하였다(Shin et al., 2021). Insect breeding dish(지름 55×15 mm, SPL Life Science, 경기)에 사각탈지면(40×40 mm, 대한메디칼, 충북) 2장과 filter paper(42.5 mm, Whatman, 영국) 1장을 올린 후 물을 추가하였고, 잎들깨 엽절편(지름 35 mm)을 해당 약제의 추천 약량에 10초 동안 침지한 후 약 30분 동안 후드 안에서 음건한 후 산란 뒤 13~15일이 지난 암컷 성충으로서 각 엽절편 상에 15마리씩 접종하였으며, 72시간 동안 24시간 간격으로 사충율을 관찰하였다. 사충 판별 기준은 붓으로 점박이응애를 자극한 후 3초 안에 충체 길이 만큼 이동하지 못하는 개체를 죽은 개체로 간주하였다(Kwon et al., 2022). 밀양에서 채집한 개체의 각 약제별 실험은 3반복으로 수행하였으며, 약제 처리 후 온도 25±1℃, 습도 55±10% 조건으로 실내에서 이루어졌다.
살충률은 아래 식을 사용하여 계산하였다:
통계분석
각 시험 결과의 통계분석은 SAS 소프트웨어(7.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 를 사용하여 이원분산분석(Two-way ANOVA)을 통해 Location, Month, Replicate 등을 평가하였으며 각 년도에 대해 독립적으로 수행하였다. 또한 실험군 간의 유의성은 Tuskey HSD를 이용하여 p < 0.05 수준에서 검정하였다.
결과 및 고찰
잎들깨 생육조사
본 연구에서는 2023sus 10월부터 2024년 6월까지 세 위치에서 측정된 수경재배 잎들깨의 형태적 특성(엽장, 엽폭, 엽면적, 잎 두께)을 월별로 비교 분석하였다. 추가로 각 위치별 양액의 투입 시간, 전기전도도(EC), pH 등의 요인에 따라 잎들깨 생육 차이에 대한 원인을 분석하였다.
엽장(Leaf length)
2023년 10월에 Location_2에서 엽장은 13.46 cm로 가장 길었고, Location_3은 12.04 cm로 상대적으로 짧았으며, Location_1에서는 12.71 cm로 확인되었다. 11월과 12월에는 각 위치마다 엽장의 길이가 전체적으로 증가하였으며 12월에 Location_2은 14.93으로 확인되었고 Location_1은 13.78, Location_3 는 12.82 cm로 확인되었다. 2024년에 1월과 2월에는 Location_1에서 엽장이 가장 길었으며 3월 이후에는 Location_2에서 엽장의 길이가 가장길었고, Location_3은 모두 상대적으로 엽장의 짧은 값을 유지했다(Table 5). 이는 Location_3의 EC 값이(Table 1) 다른 위치에 비해 낮아 이온 농도가 부족했을 수 있으며, Location_3에서 양액 조건이 엽장 성장에 제한적인 영향을 미쳤을 가능성이 있을 것으로 판단된다.
엽폭(Leaf width)
2023년도에는 Location_2에서 각 월별 13.03 cm, 12.82 cm, 12.60 cm로 엽폭이 가장 높게 기록했으며, 그다음으로 Location_1이 12.45 cm, 11.88 cm, 11.26 cm, Location_3이 12.05 cm, 11.55 cm, 11.04 cm의 값이 확인되었다. 2024년에는 엽폭의 변화가 약간 다른 양상을 보였다. 2월까지 Location_1에서 엽폭이 11.05 cm, 11.36 cm으로 가장 높게 나타났으나, 3월부터 6월까지는 Location_2가 지속적으로 우위를 점하여 다른 위치에 비해 가장 높은 엽폭 나타났다. 다만 5월에는 Location_1과 Location_3의 엽폭이 Location_2와 유사하게 나타나면서 위치 간 엽폭의 차이가 감소하였다. 결론적으로, Location_2는 실험 수행 기간 동안 전반적으로 높은 엽폭의 결과를 보였으며(Table 4), 이는 월평균 양액 주입량과 적절한 EC의 조합이 생육에 긍정적인 영향을 미친 결과로 해석된다(Table 1). 반면, Location_3은 낮은 EC 값으로 인해 상대적으로 제한적인 생육 결과를 보였다.
Table 4.
Morphological parameters (mean±SD) of the perilla plant in different sampling dates and locations in Miryang, South Korea.
엽면적(Leaf area)
2023년 10월 Location_2의 엽면적은 126.93 cm2으로 Location_1의 114.19 cm2와 Location_3의 104.20 cm2에 비해 유의미하게 넓은 값을 보였다. 이러한 경향은 11월과 12월에도 지속되어 각각 124.08 cm2과 129.43 cm2으로 Location_2에서 일관되게 높은 엽면적을 유지했다. 반면, Location_1은 10월 이후 점차 감소하여 12월에는 108.67 cm2로 나타났으며, Location_3은 전반적으로 가장 낮은 엽면적을 보여 세 위치에서 뚜렷한 차이를 보였다.
2024년도에는 엽면적 변화 양상이 다르게 나타났으며, 1월과 2월에는 Location_1이 각각 104.58 cm2와 113.29 cm2로 다른 지역 대비 상대적으로 높은 엽면적이 나타났으나, 3월부터는 Location_2가 109.45 cm2로 증가하였고, 이후 4월과 5월에는 각각 117.29 cm2와 121.19 cm2로 나타나 지속적으로 높은 값을 보였다. 한편, Location_3은 2023년 12월을 제외하고 2024년 2월 까지 감소하는 추세를 보였으나, 3월에 103.55 cm2로 회복세를 보여 엽면적이 향상되었다(Table 4). 3월과 4월에 모든 위치에서 비교적 비슷한 값으로 안정화되는 경향을 보였고, Location_2는 지속적으로 가장 높은 값을 기록하여 일관된 우수성을 보여 충분한 이온 공급등 양액 관리가 생육에 영향을 미치는 것으로 판단된다(Table 1).
잎 두께(Leaf thickness)
2023년 동안 Location_1의 잎 두께는 다른 위치에 비해 전반적으로 두꺼운 경향을 보였다. 10월에는 Location_1의 잎 두께가 8.78 mm로 Location_2의 8.49 mm와 Location_3의 8.07 mm 보다 두꺼웠다. 반면 12월에는 Location_1의 잎 두께가 5.58 mm로 감소하였으나, Location_2의 5.48 mm와 Location_3의 4.71 mm에 비해 두꺼운 값이 나타났다.
2024년 3월에는 Location_1의 잎 두께가 5.71 mm로, Location_3의 5.69 mm과 유사한 값을 보였으며, Location_2의 4.83 mm보다는 두꺼웠다(Table 4). 이와 같은 결과는 Location_1의 EC값이 가장 높게 나타난 것으로 보아 이와 같은 양액 환경(EC)이 잎을 두껍게 유지 하는데 유리한 조건을 제공 했을것으로 생각된다(Table 1). 두꺼운 잎은 더 많은 수분을 저장할 수 있어 건조한 환경이나 물리적 손상과 같은 외부 스트레스에 대한 저항성을 높이는 데 기여할 수 있다(Sahaf & Sharon, 2016; Xing et al., 2021; Liu et al., 2021). 따라서, Location_1의 두꺼운 잎 두께는 구조적 강도를 높이고, 외부 스트레스에 대한 저항성을 강화하는 데 중요한 역할을 했을 가능성이 높다.
잎들깨 생육조사 ANOVA 분석
본 연구에서는 Location, Month, Location:Month의 상호작용이 엽장, 엽폭, 엽면적, 잎 두께에 미치는 영향을 평가하기 위해 ANOVA 분석을 수행하였다(Table 5). 분석 결과, 엽장에서 Location과 Month는 각각 유의미한 영향을 미치는 주요 요인으로 확인되었다(p < 0.0001). 엽폭은 Month에서 유의미한 영향을 미쳤지만(p < 0.0001), Location은 주요 요인으로 작용하지 않았고(p = 0.1329), location:month의 상호작용은 엽폭에 유의미한 것으로 확인되었다(p = 0.018). 엽면적에서 Location은 유의미한 영향을 미치지 않았으나(p = 0.1296), Month와 Location:Month 각 상호작용은 유의미한 영향을 미치는 주요 요인으로 확인되었다(p = 0.00209, p = 0.01958). 잎 두께에 Location과 Month는 유의미한 영향을 미치는 주요 요인으로 확인되었으며, 두 요인 모두 통계적으로 매우 유의미하였다(p < 0.0001). 또한, Location:Month의 상호작용 역시 유의미한 결과를 보였다(p < 0.0001). 이는 특정 지역과 월별 조건이 잎 두께 변화의 중요한 요인임을 나타낸다.
Table 5.
ANOVA summary of leaf characteristics by location, month, and replicate (ANOVA, P<0.05) for 2023-2024.
살충율 검정
본 연구에서는 7가지 살충제 처리 효과를 24시간, 48시간, 72시간 간격으로 확인하였으며 각 살충 효과는 시간에 따라 다양한 패턴을 보였다(Table 6).
24시간 후, Acequinocyl은 88.89%의 살충률로 가장 높은 초기 효과를 보였으나, 48시간 후 26.67%로 급격히 감소하여 효과 지속성이 낮음을 확인할 수 있었다. 반면 Milbemycin과 Abamectin은 초기에는 각각 55.56%와 51.11%의 중간 정도의 살충률을 보였으나, 48시간 후 64.44%, 57.77%로 증가하여 시간이 지남에 따라 살충 효과가 점차 높아졌다. Cyenopyrafen은 24시간에서 62.22%, 48시간에서 73.33%로 높은 살충률을 기록하며 지속적인 효과를 나타냈고, 72시간 이후에도 안정적인 살충 효과를 유지하였다. Tebufenpyrad는 72시간에 높은 살충률을 확인하였다. 이러한 결과는 Cyenopyrafen, Milbemectin, Tebufenpyrad가 다양한 환경에서 장기적인 방제에 유리할 가능성을 시사한다. 반면, Spiromesifen은 24시간 후 31.11%로 가장 낮은 살충률을 보였고, 72시간 후에도 살충률이 향상되지 않아 점박이응애에 대한 방제 효과를 보기 어려울 것으로 판단된다. 본 연구 결과는 살충제의 종류에 따라 초기 살충 효과와 시간이 지남에 따라 나타나는 결과에 차이가 나타났다. 이에 따라, 점박이응애의 방제 전략 수립 시 즉각적인 효과가 필요한 경우 Acequinocyl과 같은 살충제를 고려할 수 있으며, 지속적인 효과가 필요한 경우에는 Cyenopyrafen이나 Milbemycin이 더 적합할 수 있다.
Table 6.
Percent mortality (mean±SD) of adult Tetranychus urticae after application of different insecticides in the laboratory condition.
살충효과에 대한 ANOVA 분석 결과
본 연구에서는 살충제 종류, 처리 후 노출시간(DAT), 그리고 이 두 요인의 상호작용이 해충 방제 효과에 미치는 영향을 평가하기 위해 분산분석(ANOVA)를 수행하였다 (Table 7). 분석 결과, 살충제 및 DAT 모두 점박이응애의 살충율에 유의미한 영향을 미치는 것으로 나타났다(Model, p < 0.0001). 특히, DAT는 살충율에 큰 영향을 미쳐 살충제의 효과가 노출 시간이 지남에 따라 달라질 수 있음을 보여준다(p < 0.0001). 살충제 품목 또한 살충 효과에 유의미한 차이를 나타냈으며(p = 0.0021), 살충제 종류에 따라 점박이응애에 대한 방제 효과가 다양하게 나타났다. 그러나 DAT와 살충제 간의 상호작용 효과는 유의미하지 않은 것으로 확인되었다(p = 0.1527). 이는 DAT와 살충제가 각각 독립적으로 방제 효과에 영향을 미치는 주요 요인으로 작용하지만, 살충제의 효과가 노출시간에 따라 크게 달라지지 않거나, 각 살충제가 각각 작용하는 것을 의미한다. 따라서, DAT와 살충제는 각각 방제 효과에 중요한 요인으로 작용하지만, 두 요인의 상호작용은 방제 효과에 큰 영향을 미치지 않음이 확인되었다.
Table 7.
ANOVA summary of mortality rates of Tetranychus urticae by insecticide type and exposure time post-treatment (ANOVA, P<0.05).
적 요
1.생육 특성의 차이 : 위치별 양액 전기전도도(EC)와 pH 등의 차이에 따라 수경재배 잎들깨의 엽장, 엽폭, 엽면적, 잎 두께 등의 생육 특성에 유의미한 차이가 나타남. 특히, EC가 높은 위치에서 엽장, 엽폭, 엽면적이 더 크게 확인되었음.
2.살충제 효과 : 다양한 살충제의 효과가 시간에 따라 달라지는 양상을 보였으며, Cyenopyrafen과 Milbemectin, Tebufenpyrad는 점박이응애에 대해 높은 지속 효과를 나타냈고, Acequinocyl은 초기에 높은 효과를 보였음.
3.환경 요인의 영향 : 수경재배 환경에서의 온도와 습도가 점박이응애의 번식 조건에 적합하여 피해가 증가하는 경향이 있었음.
4.점박이응애 방제 전략 : Cyenopyrafen과 같은 지속적 살충 효과가 있는 약제가 잎들깨에 발생하는 점박이응애 방제에 유리할 것으로 판단되며, 즉각적 방제가 필요할 경우 Acequinocyl의 사용이 필요할 수 있다. 또한 저항성 관리 측면에서 살충효과가 있는 약제를 교차 살포하는 것이 바람직할 것으로 사료됨.
