서 언

농경지에 축적된 인산은 자연 강우나 인위적인 배수 등으 로 수계 유출되어 독성 조류 번성이나 부영양화와 같은 수질 과 관련된 환경문제가 유발되고 있다(Lee et al., 2012). 우리 나라의 농경지 단위 면적당 화학비료 사용량은 2002~2004년 평균 240 kg/ha/yr로 OECD 국가 평균인 76 kg/ha/yr보다 높 으며(Lee and Jung, 2006) 세계에서도 농경지 단위면적당 화 학비료 시용량이 가장 많은 국가 중 하나로 분류되고 있다 (Kim, 2007). 특히 1970년대 이후 화학비료와 가축분뇨 사용량 증가로 인해 인산을 비롯한 양분이 과다하게 농경지에 집적되 고 있는 실정이다(Kim, 1996). 인산질 비료에 의한 논조류의 발생량이 증가한다고 하였다(Yoo et al., 1996). 조류 발생의 최적 조건은 온도와 pH 이었으며, 질산태 질소와 암모니아태 질소의 농도가 일반 논토양에 비해 높고, 특히 논조류의 생육 중 필요한 질소원은 질산태 질소와 암모니아태 질소를 이용하 지만, 질산태 질소의 농도가 논조류의 증식을 조장할 가능성이 높다.

맥류 수확후 잔재물은 이앙 전 담수 논조류를 대량 발생시 켜 수온 및 지온의 저하, 모의 활착 저해, 그리고 비료 양분의 경합 등에 의해 분얼을 저해시키고 있다. 최근 기후온난화에 의한 기온 상승, 수온 상승 및 논 경지이용률 증가에 따른 동 계 맥류 증가로 인한 토양양분 축적이 증가하고 있다. 이에 따 라 이앙 직후의 조류에 의해 이앙묘의 초기생육에 저해를 일 으키고 있다. 이앙이나 직파를 한 직후에 부유성 조류나 사상 형 녹조류의 발생량이 많으면 수온은 2°C 정도 낮아지고 지온 은 그보다 더 심하여 4°C정도 낮다고 하였다(Lee et al., 1992). 맥류 수확후 표층 잔재물은 확산성을 방해하여 제초효 과를 낮춘다. 또 제초제의 입자가 논조류 위에 실려 돌아다니 므로 제초 효과의 불균일 또는 약해를 유발하기도 한다. 직접 살포정제(점보제)와 같은 제초제의 대부분은 수면확산성을 높 이기 위한 제형으로 투입 후 빠르게 포장 전체에 확산하여 높 은 제초 효과를 나타내는 것이다. 제초제 처리 시 논 수면에 발생한 조류 및 부유물이 있는 조건에서는 제초제의 확산성능 이 충분히 발휘될 수 없어서 문제가 되고 있다.

온난화에 따른 수온의 증가는 상대적으로 높은 수온에서 최 적 성장하는 남조류의 출현 시기를 앞당김과 동시에 수계에서 장기간 우점할 가능성을 높이고 있다. 뿐만 아니라 일시적으 로 폭우가 쏟아지는 기상이변으로 수계 유역의 토사 및 오염 물질을 대량 유출하여 탁수를 유발하고 수계로의 영양물질을 공급하고 있는 실정이다(Park, 2014).

본 연구는 맥류 후작 포장에서 논조류의 발생량이 증가하는 원인을 구명하기 위해 벼 재배시 이앙기별 인산에 의한 논조 류 발생과 제초제에 의한 방제효과를 구명하고자 하였다.

재료 및 방법

국립식량과학원(완주) 답작 포장에서 벼 단작은 6월 6일, 보 리후작은 6월 20일에 각각 이앙하였다. 품종은 새누리벼, 시 비량(N-P₂O₅-K₂O)은 110-45-53 kg ha^-1하고, 분시 방법은 질 소는 기비-분얼기(5엽기)-수비를 30%로 였고, 인산만 관행구 (이앙전 100%)와 이앙전 50%와 분얼비 시 50%, 분얼비 시 100%, 그리고 무인산 처리구를 두었다. 칼리는 기비-수비=70- 30%로 하여 단구제로 수행하였다.

시험전과 벼 생육단계별로 토양을 채취하여 이화학성을 분 석하였다(RDA, 2000). pH와 EC측정은 시료와 증류수 비율을 1:5로 하여 30분간 진탕한 후 pH meter (ORION, US/520A) 를 이용해 초자전극 및 전기 전도도법으로 측정하였다.

조류의 동정은 7월 중순에 4반복으로 담수 및 표토에 서식 하는 조류를 채집하고 경북대학교 생물학과 조류분석연구실에 의뢰하여 실시하였다. 논조류의 방제 시험은 이앙후 7일에 bromobutide + imazosulfuron + pyraclonil(입제), benzobicylon + mefenacet + penoxsulam(액상수화제), 그리고 quinoclamine (입 제)를 각각 살포하였다. 엽록소-a 함량은 처리후 0, 7, 14, 그 리고 21일에 논물을 채취하여 분석하였다.

결과 및 고찰

인산분시별 논조류 종류 및 발생량

시험 포장의 유기물 함량은 20.1~21.5 g kg^-1(일반농경지 25~30), 유효인산 함량은 22.0~57.8 mg kg^-1(일반농경지 80~120)으로 일반농경지에 비해 낮았다. K, Ca, Na는 낮은 편이었으며 Mg은 높은 편이었다(Table 1).

Fig. 1에서 보는 바와 같이 6월 6일 단작을 이앙하고 제초 제 처리후부터 수중온도, 대기온도, 그리고 상대습도를 조사하 였다. 대기온도보다 수중온도가 주야 모두 2~3°C 높았으며, 논 조류가 생육하기 적합한 25°C 내외로 6월 하순까지 유지되었 고, 7월상순부터는 25°C 이상이었다. 상대습도는 70~95%정도 로 강우에 따라 변동되었다.

논에 분포하는 조류종은 남조류, 녹조류, 유글레나류, 그리 고 규조류로 크게 나누어진다(Park et al., 2007). Table 2에 서 보는 바와 같이 본 시험포장에서 논조류의 총출현 종수는 녹조류 34종, 규조류 16종, 유글레나 7종, 그리고 남조류 4종 으로 16과 61종이었다. 남조류는 단작에서 3종으로 이모작지 의 2종보다 많았다. 이모작지에서는 녹조류 25종, 규조류 12 종 등 45종이 발생하여 단작의 33종보다 발생 종이 많았다. Lee et al.(1992)은 논에서 발생하는 녹조류는 46종이 동정되 었으며 남조류 20종, 윤조류 1종, 유글레나 조류 6종, 규조류 21종 등 총 94종으로 주로 남조류, 녹조류, 규조류, 유글레나 조류, 그리고 윤조류 등 5개군의 조류가 발생한다고 하였다. 본 시험의 벼 재배포장에서는 윤조류는 채집되지 않았다.

윤조류는 논조류 중에서 대형으로 유기물이 많고 배수가 잘 안되는 논에서 잘 적응하는데 본 시험포장은 부숙화가 안되고 유기물 함량이 낮아서 발생되지 않은 것으로 판단되었다. 남 조류는 부유성이지만 논토양의 표면에 부착하기도 한다. 토양 의 표면에 서식하는 남조류에는 사상으로 되어 있는 흔들말 (Oscillatoria) 종류가 많다. 본 시험포장에서도 이앙시기에 관 계없이 흔들말이 발생하였다. 남조류는 질소 성분이 많은 식 질토양이나 도시근교에서 자주 오수가 관개되는 논에 많이 발 생하며 수온이 비교적 낮은 이른 봄에 급증하기 때문에 단작 이 이모작보다 발생종류가 많았다.

녹조류는 본 포장에서 34종으로 가장 많았으며, 클로레라와 반달말 등과 같은 단세포성 녹조류, 그물말이나 볼복스 등과 같은 군체성 녹조류, 해캄이나 주름말 등과 같은 사상 녹조류 등 여러 가지 형태의 종류가 있다. 논에 벼를 이앙한 후 단세 포 또는 사상체로서 물에 뜨는 부유성 녹조류가 대량 발생한 경우에는 물의 표면에 두꺼운 녹색 막이 형성되어 수면을 덮 고 있다가 바람에 의해 한쪽으로 몰리게 되면 묘를 덮어서 잎 의 전개나 출엽을 방해하여 결주가 생기는 등 피해를 유발하 기도 한다. 이와 같이 녹조류는 5월 중순부터 7월 중순까지 발생하여 매우 장기간에 걸쳐 발생하기 때문에 적절한 경감이 필요하다(Lee et al., 2000).

유글레나 조류는 단작과 이모작지 모두에서 같은 종류가 발생하였고, 녹조류와 같이 엽록체를 가지고 있으므로 광합 성을 위해 수면에 올라와 군집을 이루고 있으며 녹색을 띠 고 있다.

규조류는 비교적 수온이 낮은 봄철에 많이 발생하고 여름철 에 감소되다가 가을철에 다소 증가한다. 한편, 섬진강 중상류 지역의 부착 조류의 군집 특성 조사(Lee et al., 2000)에 의하 면 분류 동정된 조류의 종류는 339종으로 나타났다. 논 부유 조류의 종류도 지역에 따라 더 많은 종류가 분포할 것으로 판 단되었다. 조류의 발생은 계절 등의 기상학적 요인, 영양염류 농도 및 탁도, 수온과 같은 수질요인, 체류시간 및 수심, 수문 학적 요인 등 다양한 환경요인에 영향을 받기 때문에 특정 상 황에 있어서 단적으로 어떤 요인에 의해 조류가 발생했는지를 판단하기 어렵다.

벼 재배유형별 이앙후 20일에 논물의 이화학성을 보면(Table 3), 단작과 이모작을 비교하면, 단작에서 EC가 높았고, 인산 분시에 의해서는 일정한 경향은 없었다. 이앙전에 인산 50% 처리하고 분얼기에 50% 시비하였을 때가 총인이 0.06 mg L^-1 로 가장 높았고, 조류 발생량도 무인산 대비 6월 6일 이앙한 구에서 14.8 mg 20 ml^-1으로 3배 이상, 6월 20일에 이앙한 구에서 9.8 mg 20 ml^-1으로 2배 이상 증가하였다. 논조류의 발생원인으로는 시비방법 중 심층시비를 많이 하였을 경우, 가 용성 유기질 성분이 많을 경우, 또는 수중의 pH가 6~7 정도 의 약산성일 경우 등 다양하다고 하였다(Park et al., 1995). 논조류는 수온 25~35°C, 인산 용존량 0.02 mg l^-1, 그 리고 일조시간 8시간에서 잘 번식하며, 온도에 따라 pH의 상 승은 부착조류가 증식되었는데 전인산(T-P) 농도가 증가되었 다고 하였으나(Hanayama and Annaka, 2016), 본 연구에서는 두 이앙기별 수온의 차이는 커지 않았다. 논조류의 성장은 인 농도 0.05 mg l^-1 이상에서 혼합된 질소의 농도 증가에 따라 엽록소와 고형물이 증가하였으며, 조류성장의 영양인자 중 인 농도보다 질소농도 증가에 따라 조류배양액의 엽록소와 고형 물 함량이 증가한다고 하였다(Rho et al., 2014). 본 시험에서 는 인산의 시비에 따른 조류발생량을 검토한 것으로 질소에 의해서도 추가 검토가 필요할 것으로 생각되었다.

토양의 무기 및 유기태 인산의 분포는 농경지 관리 방법 및 투입 비료 혹은 퇴비에 의존적이다(Makarov et al., 2002). 벼 재배시 인산은 광합성과 수량증대에 결정적인 요소이다. 인산 결핍은 엽면적의 감소를 야기하고 인산은 빛이 당으로 전환되 는 반응에 에너지를 제공하는 결정적인 역할을 수행한다. 사 상형 녹조류는 인산 시용으로 증가되었고 인산에 질소 또는 칼리를 혼합하면 더욱 증가되었다고 하였다(Lee et al., 1993). 호남지역 논 인산 시비에 따른 괴불 발생은 기비 100%와 70% 구에서 많았으며, 무시용구와 3엽기에 100% 시용한 구 에서 적었다(Yoo et al., 1996).

벼 생육단계별 분얼기, 유수형성기, 그리고 수잉기의 토양 인산의 함량은 Table 4와 같다. 생육단계별로 보면, 관행 및 인산분시별로 유수형성기가 인산의 함량이 116.5~191.8 mg kg^-1으로 가장 높은 경향이었으며 무처리구에서는 15.5~29.1 mg kg^-1로 낮았다. 이앙시기별로는 이앙이 빠를수록 높은 경 향이었으며, 인산분시별로는 관행에 비해 분시하였을 때 높은 경향을 보였다. 녹조류나 규조류는 인산비료를 증시함에 따라 번식이 왕성해지고 남조류는 질소비료를 증시함에 따라 발생 율이 많아지므로 매년 부유성인 녹조류가 많이 발생하는 논이 나 규조류의 발생이 많은 논에서는 질소 및 인산의 시비량을 줄일 필요가 있다고 하였으며, 또 표층시비보다는 전층시비나 측조시비 방법이 질소나 인산성분의 농도를 낮추어주는 것도 조류발생을 줄이는 방법이라고 하였다(Lee et al., 1993).

제초제 유효성분별 논조류 방제 효과

조사기간 중에 클로로필 함량은 6월 6일 이앙한 구에서는 제초제 처리 후 7일에 가장 낮은 6.3 mg m^-3 이고, 처리후 21일인 7월 상순에 무처리구에서 75.8 mg m^-3 로 가장 높았 다. 제초제 처리후 21일까지 계속 높아지는 경향으로 이앙기 이후 최고분얼기에 조사가 필요할 것으로 판단되었다. 6월 20 일 이앙한 구에서는 제초제 처리후 7일에 가장 높은 경향이었 으며 제초제 처리후 14일과 21일은 감소하는 경향이었다(Table 5). 논조류 억제율은 quinoclamine이 단작에서는 59.2%, 이모 작에는 44.4%로 가장 높았으며, 다음으로 bromobutide + imazosulfuron + pyraclonil > benzobicyclon + mefenacet + peno xsulam >무처리 순이었다(Fig. 2). Park et al.(1995)은 카바메 이트계와 설포닐우레아계가 논 조류의 억제율이 낮고, 광합성 을 저해하는 트리아진계가 높다고 하였다. 본 시험에서는 pyraclonil 성분은 니트릴계로서 논조류의 발생을 경감시키는 효과가 있었다. Pyraclonil을 함유한 유효성분은 포장내에 균 일하게 확산해 기존 약제보다 더 효과적으로 생력화가 실증되 어 현장에 보급되고 있다고 하였다(Seo et al., 2017). 엽록소 a는 모든 조류가 지니고 있으며, 엽록소 a를 제외한 나머지 색 소체는 조류에 따라 달라 각 조류의 분류군마다 특유의 색깔 을 나타낸다.

벼 생육초기 quinoclamine (입제) 처리후 10일에 조류는 70%의 방제가를 보였고, 15일 후에는 90%, 그리고 20일 후 에는 완전히 제거되어 방제 수단으로 효과적이라고 하였고, 이 앙 초기의 논에 조류가 발생하고 이것이 괴불로 발전하면 관 개 수온이 낮아지고 생육초기의 유묘와 양분 경합력으로 어린 모 활착과 분얼 시작이 늦어져 수수확보에 불리하다고 하였다 (Gu et al., 2000). 논의 부유조류의 발생 조사에서 논조류는 써레질 후 2~3일에 발생을 시작(육안으로 확인 안 됨) 하고 5 일후에 조류가 수면에 얇은 막을 형성한다고 하였으며, 10일 전후에 육안으로 녹색을 나타내고, 15~20일 후에 최대 발생량 이 된다고 하였다(Yokoyama et al., 1998).

어린모는 활착과 분얼 시작이 늦어져 수수확보가 불리하므 로 조류가 발생한 초기에 방제하는 것이 유리하고 현재 논에 등록된 전문 제초제로는 quinoclamine(퀴논계)가 효과적인 방 제 수단이라고 하였다(Gu et al., 2000). 퀴논계는 논 조류에 대한 초기 약효는 매우 높지만, 처리 후 5일에 다른 조류를 넣었을 때 효과는 인정되지 않아 잔효 기간이 짧다고 하였다.

또 광합성 억제형 살초기작을 가지고 있는 트리아진계 약 제가 조류방제에 효과가 있다고 알려져 있다(Lee et al., 1993). 처리후 21일까지 규조류, 녹조류, 남조류를 피복율로 조사하였을 때 억제효과가 100%로 논조류의 방제 약제는 quinoclamine 입제가 조사된 모든 조류에서 매우 효과적이었 다고 하였다(Lee et al,, 2000).

이상의 결과를 종합해 보면, 조사지역에서 발생되고 있는 조 류는 61종으로 우리나라의 강, 하천 등에 발생하는 담수조류 는 논으로 들어갈 수 있기 때문에 논에는 더 많은 종류가 발 생할 가능성이 있다. 우리나라에도 현재 더 많은 종이 1,300 여종의 조류가 서식하고 있는 것으로 보고되고 있다(Lee et al., 1993). 인산이 논 조류 증가의 요인이 됨으로 표층시비보 다는 전층시비나 측조시비 방법으로 인산성분의 농도를 낮추 어주는 것도 조류발생을 줄이는 방법으로 생각된다. 또 제초 제 중에 조류방제를 할 수 있는 성분이 포함된 혼합제로 효과 를 높을 것으로 판단된다.

적 요

벼 이앙기별 인산에 의한 논조류 발생과 제초제에 의한 방 제 효과는 다음과 같다.