통일형

벼는 Indica와 Japonica간 원연교잡에 의하여 육성 된 품종으로 주로 1970년대 초에 수량성을 획기적으로 높임으 로써 주곡의 자급을 달성하는데 크게 기여하였다. 하지만 1980 년 극심한 냉해와 국민소득 증가에 따른 일반벼 위주의 고품 질 쌀 생산 및 보급 정책에 따라 그 재배면적이 급감하여 현 재는 대부분이 일반형 벼 품종이 재배되고 있다.

최근에는 미래의 식량위기와 남북통일 등을 위한 안정적인 식량 공급을 위하여 통일형 다수성 벼 품종을 지속적으로 육 성한 결과, 다산벼, 한아름벼, 세계진미 등과 같은 품종을 보급 해오고 있다(Choi et al., 1997; Ha et al., 2002; Cho et al., 2009). 2011년 현재 통일형 벼 재배면적은 244 ㏊로 많지 는 않지만 앞으로 세계 식량사정, 남북교류, 쌀 가공식품의 원 료곡 수요 등에 따라 점차 늘어날 것으로 전망된다.

국내 벼 재배농가에서 대부분 제초제를 이용하여 잡초방제 를 하고 있는데 새로운 제초제에 대한 약해 및 약효 시험은 대부분 일반벼 품종을 중심으로 이루어지고 있고, 재배 면적 이 상대적으로 적은 통일형 벼에 대해서는 소홀히 해왔다. 그 런데 최근 쌀 가공용 원료곡의 생산비 절감을 위해 통일형 벼 재배면적이 점차 늘어남에 따라 제초제에 대한 약해발생 문제 가 새롭게 대두되고 있다. 특히 최근에는 국내 논에서 설포닐 우레아계 제초제에 대한 저항성 잡초 초종과 발생면적이 전국 적으로 확대됨에 따라 이들 저항성 잡초들을 방제하기 위한 대체 약제들로 HPPD (4-hydroxy phenylpyruvate dioxygenase) 저해제들인 benzobicyclon, mesotrione 그리고 tefuyltrione의 혼합제들의 사용이 매우 빠르게 증가하고 있다. 특히 benzobicyclon 혼합제의 경우 약 40 품목, mesotrione은 8품 목이 등록되어 사용되어 지고 있다(KCPA, 2012). 이들 제초 제 모두 포장지 주의사항에 통일벼, 흑미 등 특수미들에 대하 여 사용을 금지하고 있으나 농가에서는 약해에 대한 민원이 빈번히 발생하고 있는 실정이다.

Mesotrione 함유 제초제는 미국, 유럽, 라틴아메리카, 일본 등에서 옥수수와 수수 재배시 발아전·후 처리 제초제로서 널 리 사용되고 있는 제초제이나(O'Sullivan et al., 2002; Abit and Al-Khatib, 2009; Abit et al., 2009), 우리나라에서는 논 에 발생하는 설포닐우레아계 저항성잡초인 물달개비, 알방동 사니, 마디꽃 등을 방제하기 위해 최근에 등록된 제초제로서 MP는 벼 이앙후 5 ~7일에 잡초출아전 처리제로, benzobicyclon 는 써레질 직후~이앙 2일전, 이앙후 5 ~ 7일(초기), 이앙후 10 ~ 12일(초중기), 이앙후 15일(중기)까지 토양수면 처리제로 등록되었다(KCPA, 2012). 이들 mesotrione 및 benzobicyclon 함유제초는 모두 HPPD 효소의 plastoquinone의 생합성을 저 해하여 최종적으로는 carotenoid의 생합성을 억제하여 신엽의 백화(whitening)현상을 일으켜 수일 내에 식물체를 고사시킨다 (Barta and Boger, 1996; Pallett et al., 1997; Garcia et al., 1999; Lee et al., 1997; McCurdy et al., 2009). Benzobicyclon 및 mesotrione 함유 제초제에 대한 벼 품종 및 생태형간 약해 발생 보고에 의하면 통일형 및 특수미 벼 품종이 일반형 벼 품종보다 훨씬 약해가 심하였는데 통일형 품종은 기준량에서 백화 또는 고사하였으나 일반형 품종은 같은 농도에서도 약해 발생이 없거나 적었다 (Im et al., 2007; Im et al., 2008; Han et al., 2009). 또한 잡초성벼에서도 단립종이 장립종보다 benzobicyclon에 대한 내성이 41 ~ 54배가 높았다고 보고하였 다(Im et al., 2007; Im et al., 2008). 포장시험결과, 일반형 벼 품종은 약해가 발생하지 않았던 결과 수량에는 크게 영향 이 없었으나 통일형벼는 수량이 3 ~ 10% 감소되었다(Kim et al., 2012). 이러한 벼의 생태형간 약해발생 차이에 대한 정확 한 원인은 밝혀지지 않았으나 수수와 비슷한 제초제의 분해 능력에 따른 차이일 것으로 추정 된다. 지금까지 이들 제초제 에 대한 약해발생 연구결과는 기준량을 처리한 시험결과이고, 약량에 따른 약해 및 약해발생에 따른 생육 및 수량 영향에 대한 보고는 없는 실정이다. 최근 일반 농가에서는 농약사용 지첨서에 따른 약량처리 기준을 준수하지 않고 기준량 보다 더 많은 제초제를 살포하여 이들 제초제에 대한 약해 발생이 보고되고 있는 실정이다. 약량에 따른 연구는 벼의 약해 및 식물체 고사에 따른 재이앙 판단기준이 되기 때문에 중요하다. 따라서 통일형벼의 약량에 따른 포장 약해 발생과 고사에 따 른 생육 및 수량 영향을 구명하여 농가 현장지도 기초자료로 제공하고자 시험을 수행하였다.

재료 및 방법

본시험은 2012년부터 2013년까지 2년간 국립식량과학원 기 능성작물부 시험포장 (덕평통)에서 실시하였다. 통일형(인도형 ×일본형) 벼 인 한아름벼 한아름2호, 다산벼 30일 묘를 5월 25일에 재식거리 30 × 12 cm로 기계이앙하였다. 제초제는 benzobicyclon는 3.5% SC, mesotrione + pretilachlor(MP)는 0.6 + 4% GR, butachlor(대조)는 5% GR를 사용하였다. 약제는 ha 당 benzobicyclon는 이앙전 3일에 4 L (액상수화제), MP는 이앙후 5일에 15 kg(입제), butachlor는 이앙후 5일에 30 kg(입 제)를 수면처리 하였으며 benzobicyclon 및 MP 제초제의 농 도는 기준량(1x) 처리는 각각 350 g, 90 g a.i. ha^-1, 2배량처 리(2x)는 700 g, 180 g a.i. ha^-1 이었다. Butachlor는 대조구로 1x 농도인 1,500 g a.i. ha^-1 만 처리하 였다. 약해조사는 처리 후 7일 ~ 14일에 반복당 20포기씩 3반복으로 백화된 개체수를 달관으로 조사하여 총재식 개체수로 나누어 백화율로 나타내 었다. 식물체 고사율은 처리 30일 후에 고사된 주수를 시험구 전체의 이양주수로 나누어 나타내었다.

시비량은 질소, 인산, 칼리를 성분량으로 10 a당 18, 9, 11 kg을 질소는 요소로서 기비 50%, 분얼비 20%, 수비 30% 로, 인산은 용성인비로서 전량 기비로, 칼리는 염화칼리를 기 비 70%, 수비 30%로 시비하였다. 물관리, 잡초방제 등 기타 재배관리는 기능성작물부 기계이앙 표준재배법에 준하였으며 시험은 단구제로 실시하였고, benzobicyclon과 MP 제초제의 처리당 면적은 각각 130 m², butachlor는 260 m²으로 하여 수 행하였다. 쌀 수량은 4.2 m² 면적을 수확하여 탈곡후 건조하여 무게를 측정한 다음 도정을 하여 계산하였고, 수량구성요소 등 주요 생육특성은 농촌진흥청 농사시험 조사기준에 준하였다.

결과 및 고찰

제초제 처리약량에 따른 벼 약해

제초제 처리 약량별 처리 7 ~ 14일후에 조사한 벼 약해발생 정도는 Fig. 1, Table 1과 같다. Benzobicyclon 및 MP 처리 시 한아름벼, 한아름2호 및 다산벼 모두 약해 발생이 심하였 는데 약해증상은 벼의 신엽이 백화되었고, 백화증상은 처리량 이 증가 할수록 더 심했다(Fig. 1). 기준량 처리에서는 benzobicyclon은 34 ~ 64%, MP의 경우 63 ~ 75%의 벼가 약해를 나타내었고, 2배량에서는 약해는 더욱 증가하여 benzobicyclon 은 76 ~ 83%, MP는 83 ~ 89%의 백화증상이 나타났다(Table 1). 또한 기준량처리에서 처리 30일 후에는 두 제초제 모두 백화 증상 약해가 점차 회복 되었으나, 2배량에서는 백화 중상은 회 복은 다소 되었으나 기준량 처리와 달리 벼 식물체가 benzobicyclon처리에서는 6.5 ~ 11.5%, MP처리시 2.1 ~ 3.3% 고사되었다. 초기 백화약해 발생율이 MP가 benzobicyclon보다 높았음에도 식물체 고사율이 benzobicyclon이 높았던 것은 MP는 약해발생이 이앙후 1주일 이내에 급격히 발생되지만 benzobicyclon은 MP보다 늦게 서서히 약해가 일어나기 때문 에 약해발생이 benzobicyclon이 MP보다 더 큰 것으로 사료된 다(Kim et al., 2012). 이러한 결과는 benzobicyclon과 mesotrione 함유 제초제를 만약 잘못 하여 이들 제초제를 처리하였을 경우 기준량에서는 약해는 회복되기 때문에 다시 이앙을 하지 않아도 되지만, 2배량을 처리하였을 경우에는 상당한 비율의 벼가 고사되기 때문에 어느 정도 보식이 필요하다는 것을 나 타낸다. HPPD저해제들에 의해 약해를 입은 벼가 처리후 30 일 정도 지나면 백화증상이 점차 회복되었는데 mesotrione을 수수에 처리했을 때 처리 후 14일이 지나자 백화약해가 회복 되었다는 Abit et al.(2009)의 보고와 비슷한 경향이었다. 반면 butachlor를 통일형벼에 처리시 약해 증상을 보이지 않아 MP 및 benzobicyclon 대체용으로 사용 가능할 것으로 사료된다. 이는 MP 및 benzobicyclon이 통일형벼가 일반형 벼 품종보다 약해 발생이 5.5 ~ 12.3배나 심하였다는 보고와 같은 경향이었 다(Han et al., 2009; Kim et al., 2010; Kim et al., 2012). 통일형벼가 이들 제초제에 대한 감수성 원인은 명확하지 않으 나 잡종 수수의 mesotrione에 대한 내성차이는 mesotrione 성 분을 분해시키는 정도에 따라 달랐다는 보고가 있어(Abit and Al-Katib, 2009) 벼도 수수와 같은 작용기작을 가질 것으로 추정되나 추후 이에 대한 구명시험이 필요 할 것으로 판단 된다.

벼 생육 및 수량영향

HPPD 저해 제초제들인 benzobicyclon과 MP의 처리약량에 따른 처리 30일 후 통일형 벼의 분얼기 생육특성은 Table 2 와 같다. 기준량 처리시 한아름벼, 한아름2호 및 다산벼의 초 장, 주당 경수 및 m² 당 건물중은 대조 제초제인 butachlor의 41.3 ~ 42.5 cm, 18.3 ~ 21.6개, 134.0 ~ 145.7g에 비해 초장은 0~6% 짧아졌고 주당 경수는 18 ~ 44%, 건물중은 26 ~ 47%가 통계적으로 유의적으로 감소하였다. 2배량 처리시 초장, 주당 경수 및 m²당 건물중은 기준량 처리에 비해 더욱 감소하였다. 이러한 결과는 제초제 처리에 따른 약해가 벼 생육에 상당한 영향을 미처 후기 생육 및 수량에 영향을 미칠 가능성이 높다 는 것을 나타낸다. Benzobicyclon과 MP의 기준량 처리에서 통일형벼의 분얼수 및 건물중이 비슷하게 감소하는 경향을 나 타내었다(Kim et al., 2012). 약해발생에 따른 벼 분얼수 및 건물중 감소 정도는 Table 1과 마찬가지로 대체로 benzobicyclon 처리가 MP보다 더 컸다.

제초제 benzobicyclon와 MP의 처리약량에 따른 통일형벼의 성숙기 생육특성 및 쌀 수량 영향은 Table 3과 같다. 기준량 처리시 한아름벼, 한아름2호 및 다산벼 모두 초기 약해 발생 으로 인해 출수기는 대조인 butachlor 처리보다 1 ~ 2일가량 늦었고 m²당 수수도 348개 ~ 393개로 butachlor 처리보다 14 ~ 67개가 적었다. 또한 등숙비율이 2.7 ~ 8.6% 낮았으며 현 미 천립중은 0.0 ~ 1.2 g 가벼웠다(Table 3). 배량 처리시 출수 기는 대조인 butachlor 처리보다 1 ~ 2일 지연되었으나, m²당 수수, 등숙비율 및 현미천립중 감소가 기준량 처리보다 훨씬 더 컸다. 그 결과 benzobicyclon 및 MP 기준량 처리에서 쌀 수량은 대조인 butachlor처리의 644 ~ 725 kg/10 a에 비해 한아 름벼는 5 ~ 9%, 한아름2호와 다산벼는 5 ~ 8% 감소되었고, 2 배량 처리시 한아름벼는 16 ~ 28%, 한아름2호는 20 ~ 24%, 다 산벼는 14 ~ 23%가 감소되어 기준량 처리보다 더 컸다. 약제 별 수량 감소정도는 기준량 및 2배량 모두 대체로 benzobicyclon이 MP보다 더 컸는데 이것은 benzobicyclon이 MP보 다 약해발생이 더 심하여 분얼수 및 건물중 감소가 컸기때문 으로 판단된다.

이러한 통일형벼의 제초제에 대한 약해 발생원인은 현재 우 리나라 제초제 등록 시험이 대부분 일반형 벼에 만 이루어지 고 있고, 재배 면적이 상대적으로 적은 통일형 벼에는 소홀히 하였기 때문이다. 그러나, 최근 쌀국수 및 쌀빵 등 가공용 쌀 원료곡의 생산비 절감을 위해 통일형 벼 품종인 한아름벼, 안 다벼 등 재배면적이 점차 증가하고 있어 제초제 반응이 일반 벼와 다른 통일형 벼의 안전농사를 위해 위의 제초제 사용은 지양해야되고, 대신 약해가 없는 제초제를 사용해야 할 것으 로 사료된다. 또한, 장기적으로는 제초제 등록시험시 재배면적 이 점차 늘어나는 특수미 및 통일형 벼 품종에 대해서 약해 및 약효시험을 포함하여 약해발생문제를 사전에 방지하는 것 이 바람직할 것으로 사료된다.

적 요

식물체 내에서 HPPD(4-hydroxy phenylpyruvate dioxygenase) 를 저해하여 카로티노이드 생합성을 억제하는 제초제 benzobicyclon 및mesotrione + pretilachlor의 처리 약량에 따른 통일형 벼의 약해 발생 정도와 약해발생에 따른 수량영향을 조사한 결과는 다음과 같다.