자연계에는 해충에 살충효과가 있는 여러 식물이 존재하며, 이러한 식물을 이용한 해충방제 연구가 여러 작물에 발생하는 해충을 대상으로 진행되었다(Isman, 2006). 이중 담배는 다양 한 곤충에 살충효과를 보여주는데 담배내에는 곤충의 신경계 에 독성을 끼치는 니코틴이라는 강력한 살충성분을 가지고 있 어 오래전부터 살충제로 사용되어 왔다. 담뱃잎의 중요한 화학 성분은 알칼로이드, 전질소, 당이며 담배 내 다양한 알칼로이드 중 nicotine이 95% 정도를 차지한다(Jeffrey and Tso, 1955). 담 배에서 니코틴은 1828년에 최초로 W. Posselt와 L. Reimann에 의해 순수 추출되었다고 보고되었다(Schmeltz, 1971).

담배는 구성성분이 밝혀지기 훨씬 전부터 살충제로 사용되 었는데, 1690년대 유럽에서 담배추출물을 이용해 살충제로 사 용하기 시작하였다. 1934년에는 복숭아나무에 피해를 끼치는 바구미를 방제하기 위해 담배추출물을 이용한 사례가 있으며 이후 농업분야에서 여러 종류의 해충을 방제하기 위해 담배를 활용한 다양한 기록이 있다(Schmeltz, 1971). 살충효과를 가지 고 있는 니코틴은 담배를 태울 때 분해되지 않고 그대로 연기로 방출되어 살충력을 발휘하기 때문에 훈연으로 해충방제를 하 기도 하는데, 담배훈연을 이용한 해충 방제는 실질적으로 1770년 대 프랑스에서 활용되기 시작하였다(Schmeltz, 1971). 이후 화 학농약의 개발로 그 사용이 현저히 감소하였으나 현재에도 화 학농약을 사용하지 않는 농가에서는 여전히 담뱃잎을 해충방 제를 위해 활용한다. 우리나라에서도 온실재배 작물에 발생하 는 진딧물을 방제하기 위해 농민들이 담배훈연을 사용하기도 한다. 하지만 국내 온실환경에서 해충 방제를 위한 담배 훈연방 법과 그 효과에 대한 연구자료는 매우 미미한 실정이다.

본 연구에서는 진딧물에 대한 잎담배 훈연의 살충효과를 잎 담배 품종 및 진딧물 종류별로 실내에서 검정하고 아울러 하우 스 온실에서 진딧물에 대한 방제효과를 검토하였다

재료 및 방법

훈연재료

실내시험과 소규모 온실시험에 훈연재료로 사용한 담뱃잎 은 국내에서 재배된 수확물로 담배제품 가공을 위해 건조과정 을 끝낸 잎을 사용하였다. 담배 품종은 국내에 재배되고 있는 황색종(Flue-cured)과 버어리종(Burley)이었다. 실내 실험에서 는 건조 잎을 믹서기로 분말을 만들어 이용하였고 온실에서는 건조잎 그대로 사용하였다.

농가시험을 위해 이용된 담뱃잎은 담배재배지에서 상품가 치가 없는 파지를 모아 반건조 상태로 약 2년간 보관된 재료를 사용하였다.

시험곤충

싸리수염진딧물(Aulacorthum solani Kaltenbach)은 아산시 영인면 토마토 재배온실에서 채집하여 국립농업과학원 유기농 업과에서 일반 토마토를 기주로 누대사육하였다. 목화진딧물 (Aphis gossypii Glover)과 복숭아혹진딧물(Myzus persicae Sulzer) 은 국립원예특작과학원에서 분양받아 국립농업과학원에서 각 각 오이와 배추를 기주로 누대사육하였다. 3종의 진딧물은 기주 유묘가 들어있는 아크릴 곤충 사육케이지(L40 × W40 × H50 cm) 에서 사육되었으며, 명16시간 : 암8시간, 25±1°C, 상대습도 60±10%의 조건에서 사육이 이루어졌다. 훈연 시험에는 무시 충 성충을 새로운 기주에 접종한 후 사용하였다.

실내검정

진딧물에 대한 담뱃잎의 훈연효과 검정을 위한 실내시험에 서는 아크릴 사육케이지(L50 × W50 × H60 cm)를 사용하였으 며 각 진딧물 사육에 사용하였던 동일한 식물 유묘포트에 진딧 물 무시충 성충을 접종한 뒤 훈연시험을 실시하였다. 훈연을 위 해 사용된 담배 건조 잎 분말은 10, 20, 50, 250 mg으로 준비하 고 시중에 판매되는 담배제품의 궐련지에 싸서 사무용 더블클 립으로 한쪽 끝을 고정하고 불을 붙인 후 바로 케이지를 닫은 채로 연소시켰다. 케이지는 담배연기가 빠져나가지 못하도록 연소 즉시 테이프로 밀봉하였다. 무처리는 담배의 궐련지만 연 소시켰다. 훈연효과는 24시간 후 진딧물 성충의 생존수로 확인 하였다. 훈연 후 시험곤충은 몸의 균형을 찾을 수 있거나 이동 이 가능한 것을 생존한 것으로 판단하였으며 포트 밖으로 떨어 진 진딧물은 계수에서 제외하였다. 본 훈연 시험은 22~24°C 로 유지되는 실험실에서 진행하였고 모든 실내검정은 3~4회 반복으로 실시하였다.

온실시험

온실 내 훈연시험은 수원시 권선구 서둔동에 위치한 국립농 업과학원 농업생물부 내 100 m² 규모의 비닐온실에서 이루어 졌다. 약 50 cm 초장의 일반토마토(품종: 슈퍼도태랑) 유묘가 심어진 포트에 싸리수염진딧물 무시충 성충을 포트 당 20마리 씩 접종하고 온실 내에서 24시간 동안 적응기간을 둔 후 시험을 실시하였다. 실험은 1개 포트를 1반복으로 처리 당 4반복으로 실시하였다. 담배훈연을 위해 사방으로 구멍을 뚫은 약 2 L 용 량의 양철깡통을 3개 준비하고 잘게 부순 번개탄에 불을 붙여 깡통에 넣은 후, 총 100~200 g의 건조된 담뱃잎을 깡통에 나 누어 담았다. 측창과 문을 닫고 저녁부터 시작하여 2시간 후와 14시간 후에 환기시켰다. 같은 규모의 근접 온실에서 처리와 동 일하게 작물과 진딧물을 준비하고 훈연을 하지 않은 시험구를 대조구로 사용하였다.

농가 실증시험

농가시험은 충북 청원군 내수읍에 있는 오이재배 비닐온실 에서 목화진딧물이 다수 발생한 포장에서 수행하였다. 훈연처 리를 하기 전 1.5 m 정도 높이의 오이 잎에 있는 목화진딧물 수 를 세고 진딧물이 발생한 온실 중 하나(3300 m² 규모)를 저녁 6 시경 측창과 문을 닫은 후 11.7 kg의 반 건조잎담배(완전건조 후 8.8 kg 질량)를 12개의 깡통에 나누어 담고 불을 붙인 후 다 음날 아침까지 훈연을 하였다. 다음날 오전 8시에 측창을 열어 환기한 후 훈연효과를 측정하였다. 담배훈연 전 조사된 동일한 오이 잎에 생존한 진딧물 수를 세어 담배훈연에 의한 방제효과 를 조사하였다. 담배훈연을 하지않은 근접 하우스의 진딧물을 조사하여 대조구로 사용하였다.

통계분석

담배훈연에 의한 살충율은 무처리구에 대한 보정살충율로 환산하였고(Abbott, 1925), 시험결과는 일원분산분석으로 통 계 유의성을 검정하였다. 처리수가 3개 이상인 시험에서는 평 균 간의 유의차를 Duncan’s multiple range test로 비교하고 2개 처리에서는 Student's t-tests로 처리간 평균값을 비교하였으며, P<0.05의 유의 수준으로 검정하였다. 모든 통계분석은 SAS 9.2 (SAS Institute, 2011)를 이용하였다

결과 및 고찰

실내시험

150 L (50 × 50 × 60 cm) 용량의 케이지에서 20 mg 분말의 잎담배 분말을 훈연처리하였을 때 싸리수염진딧물에 대해 버 어리종이 황색종보다 높은 살충효과를 보여주었다(Table 1). 우리나라에서 재배되는 주요 품종은 황색종과 버어리종인데, 버어리종은 황색종에 비해 2.1배 정도의 니코틴 함량을 보여준 다(Jang et al., 1991, Shin et al., 2009). 본 시험에서 버어리종 이 살충력이 높았던 것도 이 때문으로 추측된다. 같은 담배 품 종이라 하더라도 하엽에서 상엽으로 갈수록 니코틴 함유량이 많아지며 줄기와 비교하면 잎 끝 부분은 5배가량 많으므로 담 뱃잎으로 훈연할 때 참고하여야 할 것이다(Jang et al., 1991). 담배훈증 시 훈연량이 증가할수록 살충력도 높아진다. 케이지 내에서 10 mg의 황색종 잎담배 분말을 훈연처리하였을 때 싸 리수염진딧물 성충의 살충율은 무처리 대비 22.4%였으나, 50 mg 처리 시 77.6%였고 250 mg 처리에서는 생존한 진딧물을 전혀 발견할 수 없었다(Table 2).

한 케이지 내에서 50 mg의 건조 담뱃잎을 연소시켜 복숭아 혹진딧물, 목화진딧물, 싸리수염진딧물에 대한 담배훈연효과 를 살펴보았는데, 한 케이지 내에서 50 mg의 담뱃잎을 훈연처 리할 때 모든 진딧물에 높은 살충효과를 보여주었다(Table 3). 단 복숭아혹진딧물의 경우 다른 두 종의 진딧물보다 살충율이 낮게 나타났는데, 이것은 복숭아혹진딧물이 버어리종과 황색 종 두 종의 담배재배포장에서 모두 발생하는 해충으로(Chae et al., 1997) 담배를 기주로 하는 진딧물의 생리적 특성일 수도 있다. 일반적으로 진딧물마다 담배연기에 대한 감수성이 다른데, Therioaphis maculate의 경우 1 L 공간에 1 ug이 치사량인 반면, 복숭아혹진딧물은 6.5 ug/L에서 완두수염진딧물(Acyrthosiphon pisum)은 12.5 ug에서 각각 100%의 치사율을 보여주었다 (Richardson and Busbey, 1937: Smith and Goodhue, 1943). 또 한, 같은 진딧물이라도 그 령기에 따라 감수성이 다른데, T. maculate의 경우 성충은 일정농도의 담배훈연 처리 3시간 후 잎에서 떨어져 죽은 반면 같은 담배훈연 농도에서 약충은 30분 처리에서도 죽는다고 보고되었다(Kircher and Lieberman, 1967). 그러나 복숭아혹진딧물의 높은 생존율은 시험 당시 각 기주로 사용한 식물의 차이에서 오는 영향도 배제할 수 없었다. 따라서 동일한 복숭아혹진딧물 콜로니를 나누어 배추와 가지로 각각 누대사육한 뒤 각 해당 기주로 동일한 시험을 진행하였다. 이때 배추를 기주로 한 복숭아혹진딧물의 생존율과 산자율이 가지 보다 훨씬 높게 나타났다(Table 4). 이는 배추라는 작물의 특성 상 잎 사이 좁은 틈에서 있을 경우 담배연기가 미치지 못해 생 존율이 더 높아진 이유일 수도 있으며 작물에 따른 상대습도의 차이도 작용한 것으로 생각된다. 담배연기의 살충력에는 습도 가 큰 영향을 끼치는데, 상대습도가 낮을수록 진딧물에 대한 담 배훈연의 살충력이 더 높아진다는 연구가 보고된 바 있다 (Richardson and Busbey, 1937).

온실시험

100 m²의 소규모 온실에서 토마토를 기주로 하는 싸리수염 진딧물을 대상으로 담배 훈연효과를 비교하였을 때 200 g의 담 뱃잎 사용으로 싸리수염진딧물에 대하여 95%이상의 살충 효 과를 확인할 수 있었다(Table 5). 황색종은 시험온실에서 100 g 을 훈증했을 때 두 시간 훈증한 처리에서 진딧물의 살충율이 28.9%로 14시간을 훈연했을 때의 살충율인 84.7%와 많은 차 이를 보여주었다(Table 5). 담배훈연은 이용하는 담뱃잎의 양 과 훈연시간에 따라 살충효과가 차이가 날 뿐만 아니라 훈연시 간에 따라서도 방제효과가 차이가 크게 나기 때문에 진딧물을 방제할 때 온실조건에 따라 그 양과 시간을 조절하는 것이 중요 하다 할 것이다.

시험 온실의 전체부피는 250 m³정도로 100 g의 담뱃잎을 훈 연하였을 때 0.4 mg/L의 처리량으로 케이지시험(Table 3)의 0.3 mg/L보다 많았으나 살충율은 조금 떨어진 것을 알 수 있었 다. 이것은 온실의 경우 전체 훈연시간이 짧은 것이 하나의 원 인일 수 있으나 담뱃잎의 연소시간이 길고 온실밖으로의 담배 연기 노출을 완전히 막을 수 없는 점 또한 중요한 요인으로 추 측된다.

농가 실증시험

실제 규모가 온실에서 진딧물에 대한 담배훈연의 효과를 확 인하기 위해 농가 포장에서 담배훈연시험을 실시하였다. 담배 훈연의 처리량은 앞에 설명한 것과 같이 공간이 커질수록 효과 가 떨어지는 요인이 있어 케이지 시험에 비해 공간대비 두 배 정도 많은 담뱃잎을 사용하였다. 목화진딧물의 발생이 높은 오 이 재배 온실에서 훈연처리를 하고 다음날 생존한 진딧물을 조 사한 결과 담배훈연은 진딧물에 대해 80%이상의 높은 살충효 과가 있음을 확인하였다(Table 6). 훈연을 실시했던 온실규모 가 크기 때문에 담배연기를 일시에 환기시킬 수 없어 일정시간 훈연처리에 의한 이후 영향을 알아보기 위해서는 훈연처리 후 조사한 잎을 온실에서 실험실로 가져와야 했다. 조사잎의 생존 한 진딧물을 오이유묘로 옮겨주고 24시간 후 확인했을 때 무처 리 온실에서 가져온 진딧물 15마리 중 13마리가 살아남았으나 훈연처리를 한 온실에서 가져온 진딧물은 12마리 중 9마리가 죽었다(자료 미제시). 이를 미루어 볼 때 훈연처리의 방제효과 는 80% 보다 훨씬 높을 것으로 판단된다.

하지만 땅에 닿을 정도의 낮은 위치에 있는 오이 잎에 발생 한 진딧물은 훈연 후에도 상당수 남아 있었으며 채집해온 후 실 험실에서 24시간 경과한 진딧물 15마리 중 11마리가 살아남아 위치에 따라 훈연효과가 떨어질 수 있음을 알 수 있었다. 이는 복숭아혹진딧물이 가지보다 배추에서 생존율이 높았던 것과 같이 원인이라 추측된다. 바닥표면과 오이잎으로 덮힌 공간에 있던 진딧물은 배추의 잎사이 틈에 존재하여 담배연기에 노출 이 적었을 가능이 높은 복숭아혹진딧물과 동일한 조건이 아니 였으까 생각된다. 이를 미루어 볼 때 온실에서 훈연을 실시할 때 아래 잎을 미리 제거하는 것이 진딧물방제에 효과적일 것으 로 판단된다.

본 시험에서 담배훈연은 다양한 진딧물에 매우 높은 살충효 과를 확인할 수 있었다. 훈연시 온실 조건에 따라 적절한 담뱃 잎 양과 시간을 선택해 사용한다면 온실에 발생하는 진딧물에 대한 뛰어난 방제방법으로 활용될 수 있을 것이다. 다만 본 연 구 중 실내와 온실시험 모두 해당농도에서 담배훈연에 의한 작 물의 약해 증상은 없었으나 일부 농가에서 담배훈연에 따른 약 해 증상이 나타나는 사례가 있어 훈연시 지나친 담배량을 사용 하거나 훈연시간을 길게 하지 않도록 주의하여야 할 것이다.