토마토(Lycopersicon esculentum Mill)는 가지과(Solanaceae) 에 속하는 주요 원예작물로 국내에서는 100% 시설 내에서 재 배되고 있으며, 2013년 6,054 ha이었던 재배면적이 2014년 7,070 ha로 16% 증가하였으며, 최근 국민소득향상과 건강에 대한 관심이 높아지면서 친환경 농산물에 대한 요구도 높아지 고 있다. 친환경 농산물을 생산하기 위한 천적의 사용비율은 꾸 준히 늘어가고 있으나 천적을 이용한 생물적 방제효과를 높이 기 위한 작물 및 작형별 천적 이용 기술에 대한 종합적인 검토 는 미미한 실정이다(Chung et al., 2013; Choi et al., 2016).

토마토에 발생하는 주요 해충으로는 가루이류, 총채벌레류 와 잎굴파리류가 알려져 있다(Lee, 2009a; Lee, 2009b). 온실가 루이(Trialeurodes vaporariorum (Westwood))는 매미목 (Homoptera) 가루이과(Aleyrodidae)에 속하며 기주범위가 넓 고, 유충과 성충이 식물 즙액을 흡즙하여 생장에 영향을 주며, 분비물로 인한 그을음병 유발로 상품의 가치 저하 등의 피해를 주고 있다. 시설 내에 한번 발생 하면 급격하게 개체수가 증가 하고 약제에 대한 내성이 높아 방제가 쉽지 않다(Chung and Son, 2001; Choi and Kim, 2004). 총채벌레는 총채벌레목 (Thysanoptera) 총채벌레과(Thripidae)에 속하며 주로 시설 토 마토에서는 대만총채벌레(Frankliniella intonsa (Trybom))와 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis (Pergande))가 발 생하며 성충과 유충 모두 꽃, 잎 및 새싹을 흡즙하여 가해부위 의 변색이나 생육 및 상품 저하 등에 영향을 미친다(Lee et al., 2003). 이러한 해충의 방제를 위해서 사용된 약제에 대한 저항 성의 문제 및 친환경인증 농가의 증가로 미생물농약이나 천적, 저독성약제 등을 이용한 관리모델에 관한 기초 연구가 이루어 지고 있으나(Choi et al., 2001; Choi et al., 2005; Choi et al., 2005a; Choi et al., 2013; Choi et al., 2014; Han, 2014; Lee et al., 2017) 아직까지 화학적 방제가 주를 이루고 있다(Nerio et al., 2009; Lee et al., 2013; Choi et al., 2016a).

이에 본 연구에서 토마토 반촉성 시설재배시기(2월~6월)에 발생하는 주요 해충인 온실가루이와 총채벌레 방제를 위한 천적 중심의 종합적인 관리모델을 만들기 위하여 수행하였다. 이를 위해 반촉성 시설토마토 재배온실의 온도변화 및 발생한 해충 의 경시적인 밀도변동을 조사하였고, 온실가루이좀벌(Encarsia formosa Gahan) 및 미끌애꽃노린재(Orius laevigatus (Fieber)) 에 대한 저독성약제와 유기농자재를 선발하였다.

재료 및 방법

방제방법에 따른 해충 발생 양상 조사

시험은 강원도 춘천시 산천리, 천전리와 강원도농업기술원 내의 단 동 시설토마토 하우스(5동)에서 수행하였다. 방제방법 에 따른 시설토마토에서 주요 해충의 발생 양상을 조사하기 위 하여 생물적 방제구, 생물적 방제와 약제의 혼합 처리구 및 약 제 단독 처리구로 구분하였다. 각 시설 하우스의 재배현황과 약 제 및 천적의 투입내역은 Tables 1, 2와 같다.

가루이류와 총채벌레류 성충 밀도를 조사하기 위해 널리 사 용되고 있는 방법은 황색과 청색 끈끈이 트랩을 이용하는 것이 며, 식물체의 상부, 중부 및 하부의 해충 밀도변동의 확인을 위 해서 육안조사를 추가로 실시하는데(Ekbom, 1980; Gillespie and Quiring, 1987; Pinto-Zevallos and Vanninen, 2013; Sun et al., 2017), 본 실험에서는 끈끈이트랩만 이용해서 포장 내 해충 의 발생과 밀도 변동을 조사하였다. 정식 후 10 × 25 cm의 황색 과 청색 끈끈이트랩을 5 m간격으로 토마토 최장부위의 약 10 cm높이에 각 5장 설치하였고, 2016년 4월 5일부터 7월 12일까 지 7일 간격으로 트랩에 포획된 해충 수를 조사하였다. 또한 시 험포장의 평균기온과 습도가 천적에 미치는 영향을 분석하기 위하여 조사기간 동안 천전리와 강원도농업기술원 내의 토마 토 시설하우스에 HOBO^® (Onset, u23-001)를 설치하여 일 평 균기온과 습도를 조사하였다.

천적에 안전한 저독성약제 및 유기농자재 선발

시설토마토 해충의 천적인 온실가루이좀벌 및 미끌애꽃노 린재에 대한 저독성약제 및 유기농자재를 선발하기 위하여 토 마토에 등록된 약제 및 농가에서 많이 사용하는 살충제 18종, 살균제 5종 및 유기농자재 6종을 선정하여 약제 별 추천농도로 희석한 뒤, 성충은 잎침지법, 온실가루이좀벌 번데기는 충체침 지법을 이용하여 독성을 평가하였다. 각각의 약제에 대한 유효 성분의 함량과 희석배수에 대한 내용은 Table 3과 같다. 잎침지 법을 위해 약제 살포 없이 온실에서 재배한 토마토 잎을 준비한 뒤 추천농도로 희석된 약액이 들어있는 500 ml 비커에 30초 간 침지한 후 약 30분간 음건하였다. 무처리는 증류수에 동일한 방 법으로 처리하였다. 음건한 잎은 4 cm정도의 환기망이 있는 원 형 플라스틱용기(12.5 × 9 cm)에 넣어 천적을 10마리씩 접종하 였고, 먹이로는 10%농도로 희석한 꿀물을 공급하여 주었다. 처 리된 플라스틱용기는 25 ± 1℃, 상대습도 65 ± 5% 및 광주기 16L:8D의 항온기에 넣어 24, 48시간 후의 생충수를 조사하여 보정사충률(%)로 표기하였다.

보정사충률(%) = 약제처리전생충수-약제처리후생충수 약제처리전생충수 X 100 -무처리평균사충률

온실가루이좀벌 번데기는 상기와 동일한 약액이 들어있는 비커에 5초간 침지한 후 음건하여 1주일 후 우화율을 조사하였 다. 각 실험은 반복당 10개체씩 3반복으로 실시하였으며, 저독 성 평가는 IOBC 설정기준에 맞추어 분류하였다(Bakker et al., 1992).

통계분석

통계분석은 Microsoft Office Excel 2007을 사용하여 평균 ± 표준편차 값을 도식화하고, 처리 효과를 판별하기 위해 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 모든 처리 평균은 Type I error = 0.05에서 최소유의차검정에 의하여 비교하였다.

결과 및 고찰

방제방법에 따른 해충 발생 양상 조사

토마토 반촉성 재배 시 시설 하우스 내 기상변화를 조사하기 위해 2016년 4월 상순에서 7월 상순까지의 천전리(Trial 2)와 강원도농업기술원 내의 토마토 시설하우스(Trial 3)의 일 평균 기온과 습도를 조사한 결과는 Fig. 1과 같다. 실험이 진행된 4월 부터 7월까지의 천전리(Trial 2)의 일 평균기온은 22.7 ± 3.9℃, 상대습도는 70.7 ± 9.5%, 강원도농업기술원 내의 토마토 시설 하우스(Trial 3)의 일 평균기온은 21.5 ± 3.3℃, 상대습도는 78.3 ± 7.9%였다. 시설토마토 하우스 2동의 일 평균기온은 22.1 ± 3.5℃, 상대습도는 74.5 ± 7.9%로 유지되어 토마토의 생육 및 천적의 기생력에는 큰 영향이 없었을 것으로 판단된다(Fig. 1).

토마토는 야간기온이 13~16℃일 때, 과실 생산성, 무게 및 당도가 높게 나타나는 저온성 작물로 밤 온도 10℃ 이하에서는 생육이 나빠지고 기형과 발생이 증가하며, 20℃ 이상이 되면 공동과, 낙화가 많아지고 품질이 나빠진다(Kang et al., 2012). 온실가루이 천적인 온실가루이좀벌도 온도에 민감한 반응을 보여 평균 18℃ 이하의 온도나 33℃ 이상의 온도에서는 산란 수(기생률)가 줄어들어 방제효과가 낮아지므로(Malais and Ravensberg, 1992; Kim, 2014), 평균 18℃이하로 유지되는 토 마토하우스에서는 천적의 방사밀도를 높여야 한다고 보고한 바 있다(De Vis and van Lenteren, 2008). 또한 반촉성재배 이 외에 고온기에도 작기가 지속되는 포장에는 온실가루이좀벌 대신 고온기에도 해충 방제효과가 뛰어난 담배장님노린재를 활용할 수 있을 것이다(Vacante and Benuzzi, 2002; Sanchez et al., 2006; Sanchez et al., 2009).

방제방법에 따른 온실가루이의 발생 양상은 Fig. 2와 같다 (F = 4.65, df = 4, P = 0.002). 모든 처리구에서 4월 초순부터 온 실가루이의 발생이 시작되었으며 천적, 약제 및 유기농자재 살 포시기에 따라 발생량의 차이는 있으나 관행방제구를 제외한 모든 처리구에서 트랩 당 평균 6~30마리의 낮은 밀도를 유지하 였다. De Vis와 van Lenteren (2008)와 RDA (2013)에 의하면 토마토에서 온실가루이 방제를 위해 m²당 3~5마리를 천적이 정착할 때까지 1주일 간격으로 최소 4회 이상 방사해야 한다고 보고 한 바 있는데, 본 실험에서는 생물적 방제구(Trial 3)를 제 외한 모든 포장에서 m²당 4.5마리를 1주일간격으로 3회 이하 방사해서 온실가루이의 밀도를 효과적으로 억제시켰다. 생물 적 방제구(Trial 3)의 경우 m²당 4.5마리를 1주일 간격으로 5회 방사하여 천적의 효과적인 정착을 확인 할 수 있었다. 강원도 원 내 하우스 관행 방제구(Trial 5)의 경우, 10일 간격으로 3종류 의 약제를 5회 교호 살포했음에도 불구하고, 온실가루이 밀도 는 트랩 당 최고 382마리, 평균 91마리로 높게 나타났는데, 이 는 약제 저항성 개체군 출현과 높은 기온으로 인한 급격한 개체 수 증가가 원인일 것으로 판단된다(Devine et al., 1999; Nauen et al., 2002).

방제방법에 따른 총채벌레의 발생 양상은 Fig. 3과 같다(F = 6.14, df = 4, P < 0.001). 총채벌레는 동일 작물, 해충이라도 재 배지역, 환경 그리고 상품성에 대한 피해기준에 따라 요 방제기 준이 달라질 수 있으나 방제 기준이 되는 평균밀도는 트랩 당 15~38마리 또는 꽃 당 15.2마리로 설정되어 있어, 본 실험의 모 든 처리구에서 트랩 당 평균 1.7~14.3마리의 낮은 밀도를 보이 므로 총채벌레의 방제가 성공적이었다고 볼 수 있을 것이다 (Shipp et al., 1998; 2000; Coll et al., 2007; Park et al., 2009; Cloyd, 2009; Funderburk, 2009; Demirozer et al., 2012). 또한 토마토작물에서 총채벌레에 의한 피해도 확인할 수 없었다.

천적에 안전한 저독성약제 및 유기농자재 선발

시설 토마토 적용 천적인 온실가루이좀벌과 미끌애꽃노린재 에 대한 저독성약제와 유기농자재의 선발결과는 Tables 4, 5와 같다. 약제 처리 48시간 후, 2종의 천적 모두에 60% 이하의 낮은 독성을 보이는 살충제는 spiromesifen SC 1종이었다. 온실가루 이좀벌의 경우, acetamiprid + etofenprox WP와 spiromesifen SC를 제외한 모든 살충제에서 60% 이상의 높은 독성을 보였고 (F = 3.75, df = 29, P < 0.00001), 온실가루이좀벌 번데기의 경 우 pyriproxyfen EC와 spinosad WG에서 각 94.5와 100%의 높 은 독성을 확인할 수 있었다. Veire와 Tirry (2003)는 abamectin, spinosad, thiacloprid가 온실가루이좀벌에 강한 독성이 있음을 보고한바 있는데, 본 연구에서도 각 70, 100, 63.3%의 높은 독 성을 확인할 수 있었다.

미끌애꽃노린재의 경우, spiromesifen SC를 제외한 모든 살충제에서 60% 이상의 높은 독성을 나타내었다(F = 10.05, df = 29, P < 0.00001). 약제 처리 48시간 후, spinosad WG와 thiamethoxam WG가 각 90, 100%의 높은 독성을 보여, Paik (2001)의 보고와 비슷한 경향을 나타내었다. 또한 애꽃노린재 류가 충체 수분유지를 위해 식물체를 흡즙하기 때문에 침투이 행성 약제인 네오니코티노이드계통의 acetamiprid에 높은 독 성을 나타낸다는 연구결과가 있는데(Horowitz et al., 1998) 본 실험에서도 acetamiprid + etofenprox WP에서 80% 이상의 높 은 독성을 확인할 수 있었다.

살균제 실험 결과, 약제 처리 48시간 후에 2종의 천적에 60% 이하의 낮은 독성을 보이는 살균제는 cyazofamid SC 1종이었 다. Paik (2001)과 Ahn et al. (2004)에 의하면 살균제에 대한 천 적의 독성은 살충제에 비하여 현저히 낮다고 보고한 바 있으나, 본 실험에 의하면 amisulbrom SC는 약제 처리 48시간 후 온실 가루이좀벌 번데기와 미끌애꽃노린재에 각 61.2와 73.3%, iminoctadine tris + polyoxin B WP는 온실가루이좀벌 성충과 번데기에 각 80, 69%의 독성을 나타내었으므로, 천적과 동시 적용을 위해서는 천적에 독성이 낮은 약제들을 선별해서 사용 해야 할 것이다.

유기농자재 실험 결과, 해조 추출물 + 토탄 추출물이 혼합 함 유된 자재에서 온실가루이좀벌 성충과 미끌애꽃노린재에 각 56.7, 46.7%의 낮은 독성을 보였으나, 온실가루이좀벌 번데기 에는 91.2%의 강한 독성을 나타내었다. 고삼추출물이 함유된 친환경자재의 경우 미끌애꽃노린재에는 56.7%의 독성을 나타 내었으나, 온실가루이좀벌 성충과 번데기에는 각 100, 90.1% 의 높은 독성을 보였다. Yu et al. (2006)은 특정 유기농자재의 경우 온실가루이좀벌에 대해 강한 독성을 나타내므로 식물추 출물 제품도 독성영향 평가가 이루어 져야 한다고 언급한바 있 으며 이는 본 실험의 결과에서도 확인할 수 있었으므로 유기농 자재 목록공시가 된 친환경자재라 하더라도 고농도 살포 시에 는 주의할 필요가 있을 것이다.

본 실험에 사용된 님 추출물의 경우, 함유량과 희석비율이 상이한 서로 다른 업체에서 제조한 친환경자재를 이용했는데, 가장 높은 농도인 님 추출물3번에서 2종의 천적에 각 46.7, 43.3%의 낮은 독성을 보였다. 일반적으로 식물추출물은 고농 도 살포시 독성이 강하게 나타나지만(Hwang et al., 2009), 본 실험의 경우 가장 높은 농도에서 가장 낮은 독성을 확인 하였다. 님 나무의 주요 성분인 azadirachtin은 200여종의 곤충에 대해 섭식저해와 기피작용을 하는 것으로 알려져 있으므로(Ausher, 1995; Liang et al., 2003), 이러한 작용과 제조 업체별 농도에 따른 독성평가에 대한 상관관계가 추가적으로 검토되어야 할 것으로 보인다.

본 실험을 통해 살충제 1종(spiromesifen SC), 살균제 1종 ( c cyazofamid SC) 및 유기농자재 2종(해조 + 토탄 추출물 및 님 추출물 2번)이 천적 2종 모두에 비교적 안전한 약제로 1차 선발 되었다. 본 실험에서 선발한 저독성약제와 유기농자재를 천적 과 상호보완적으로 적용하여 농가 및 강원도농업기술원 내 시 설토마토 반촉성재배 하우스 내 해충방제효과 조사 결과를 분 석하여 수립한 방제전략은 Fig. 4와 같다. 온실가루이가 발생하 기 시작하는 4월 중순에 온실가루이좀벌을 1주일 간격으로 2 회(4.5마리/m²) 방사하고 온실가루이가 점차 증가하는 5월 중 순경에는 저독성약제와 유기농자재를 살포하여 해충의 발생량 을 낮춘 후 6월 상순에서 하순에 걸쳐 온실가루이좀벌을 1주 간 격으로 2~3회 추가 방사하여 온실가루이를 방제할 수 있다. 총 채벌레의 경우 발생이 시작되는 4월 상순 경 미끌애꽃노린재를 1주일 간격으로 2회(0.75마리/m²) 방사하며, 총채벌레의 발생 이 증가하는 6월 상순에서 하순경에 천적을 2~3회 추가 방사하 거나 저독성약제 및 유기농자재를 1회 살포한 후 천적을 2회 추 가 방사하여 총채벌레를 방제한다. 이상의 결과에서 제시한 천 적중심 관리모델을 적극적으로 활용한다면 시설토마토 반촉성 재배 시 안정적인 친환경농업경영이 가능할 것으로 생각된다.