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작물보호제

국내 저항성 논잡초 발생 심각

전국 논 면적의 59.6%,
약 44만 7,439ha에서 발생

우리나라는 지난 1971년부터 논잡초를 조사하기 시작해 10년 주기로 2013년까지 5회에 걸쳐 농경지에서 발생한 잡초를 조사했다. 과거 50년간 발생한 논잡초를 살펴보면 1971년에는 마디꽃, 쇠털골, 물달개비 등 일년생잡초가 많이 발생된 반면에 1981년에는 피의 발생이 줄어들고, 물달개비와 올미, 벗풀 등 광엽잡초가 우점했다. 1991년에는 일년생잡초 보다는 올방개, 올미, 벗풀 등과 같은 다년생잡초가 많았다.

 

2000년에는 물달개비가 가장 많이 발생됐고, 그 다음으로 올방개, 피, 벗풀 등이 뒤를 이었다. 2013년에는 제초제 저항성 잡초인 피와 물달개비가 최우점했고, 기후변화와 재배방식 등의 농업패턴 변화로 제초제 저항성 잡초와 외래잡초의 발생 증가를 예측했다.


논에 제초제를 사용해 잡초를 방제하기 시작한 것은 2차 세계대전 종전 후의 시기로 일본에서 화학제초제로서 사용되기 시작한 2,4-D(2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 2,4-디클로로페녹시아세트산)를 논 조건에 담수 처리한 것을 시도한 것이 유래이고 국내에서는 70년대에 티오벤카브(Thiobencarb), 부타클로르(Butachlor)가 본격적으로 사용됐다.


전세계적으로 255종, 국내 14종, 1999년 서산 간척지 ‘물옥잠’이 최초
국립농업과학원 보고서에 따르면, 제초제를 연용하면 제초제에 대한 저항성을 갖게 된다. 저항성 잡초는 전 세계적으로 1960년대 후반부터 본격적으로 발생이 시작되어 현재까지 255종(쌍자엽 148종, 단자엽 107종)이 지속적으로 발생 되어 농경지에 피해를 발생시키고 있다. 


재배작목별 제초제 저항성 잡초 발생 초종은 밀 75종, 옥수수 61종, 벼 51종, 콩 48종, 과수원 27종의 순이며, 국가별로는 미국에서 161종, 호주에서 90종, 캐나다에서 68종 순으로 많이 발생 되고 있다. 아시아권 국가에서는 중국이 44종, 일본이 36종, 말레이시아에서 22종이 발생 되고 있다. 일본에서는 1950년부터 제초제를 이용해 잡초방제를 실시했으며, 평균적으로 한 작기에 1.8회 제초제 방제를 하고 있다. 


벤설퓨론메틸(Bensulfuron-Methyl)이 일본에서 처음 사용된 설포닐유레아(Sulfonylurea, SU)계 제초제로 1993년에 SU계 제초제 저항성 잡초인 물옥잠이 처음 보고됐고, 이후 물달개비, 올챙이고랭이, 외풀류 등이 발생됐다.
중국은 세계 최대 제초제 판매시장으로 부각 되어 등록 제초제 중 논 제초제가 40%를 점유하고 있어 2002년부터 물옥잠과 벗풀에서 SU계 제초제 저항성이 보고되기 시작했다. 


우리나라에서도 1984년 제초제 저항성 잡초에 대해 인식을 한 이후, 1999년 서산 간척지에서 물옥잠이 최초로 SU계 제초제에 대한 저항성이 보고됐다. 현재까지 국내에서 보고된 제초제 저항성 잡초는 14종으로 논에서 발생하는 물달개비, 알방동사니, 올챙이고랭이, 물피, 강피 등이 보고되고 있다.


제초제 사용하는 한 저항성 발생은 불가피향후 지속발생 및 발생양상의 다양화 예측
ACCase(Acetyl-Coenzyme A Carboxylase, 아세틸 코엔자임 에이 카르복실라아제) 저해제와 ALS(Acetolactate synthase, 아세토락트산합성효소) 저해제 제초제에도 물달개비, 강피, 물피 등에 대한 저항성이 확인되면서 향후 지속적인 발생과 함께 발생 양상도 다양해질 것으로 예측되고 있다.


국내 제초제 저항성 논잡초 발생 추정 면적 변화 추이는 2003년 4만7,170헥타르(ha)에서 2008년 10만6,951ha로 증가했으며, 2012년에는 전체 재배면적의 22.1%인 17만6,870ha로 증가됐다. 특히 2018년에는 전체 재배면적의 59.6%인 44만7,453ha로 6년만에 2.5배 이상 늘어났다.


농경지 내에 잡초가 발생하면 작물과의 경합으로 인해 쌀 수확량이 잡초 발생 밀도에 따라 최대 40~73%까지 감소될 수 있다. 특히 제초제 저항성 물달개비가 ㎡당 146본이 발생할 경우 쌀 수확량은 직파재배에서 70%, 이앙재배에서 44%가 감소되고, 담수직파 재배에서 제초제 저항성 물달개비, 미국외풀 및 마디꽃에 의한 쌀 수확량은 각각 65%, 44%, 35%가 감소된다.


국립농업과학원 연구보고에 따르면, 국내에서도 제초제 저항성이 보고된 이래 초종과 발생 면적이 증가되고 있으며, SU계 제초제 외에 밭에서 주로 사용하는 글루포시네이트(Glufosinate), 글리포세이트(Glyphosate) 등과 같은 제초제에서도 저항성 잡초에 대한 해외 사례가 발견되고 있는 만큼 향후 제초제 저항성 잡초에 대한 세밀한 연구가 필요한 실정이다. 특히 제초제의 사용이 지속되는 한 저항성 잡초의 발생도 증가 될 것으로 예상되고 있다.


반면에 제초제의 약량을 줄이면 야생 귀리 종자의 저항성 역시 줄어든다는 보고가 있었으나, 한편으로는 제초제를 적정 사용량보다 줄이게 되면 잡초의 1/3 정도가 살아남아 자연적으로 교잡을 하게 되면서 유전적 변이를 일으켜 높은 제초제 저항성을 가진 표현형(phenotype)이 발생될 가능성이 있다는 보고가 있다. 따라서 작물이나 제초제 사용량에 따른 심도있는 연구가 필요하다.


농촌진흥청, 제초제 저항성 잡초연구, 2017년~2019년 전국 7개 협동과제 수행
농촌진흥청은 전국의 표준화된 제초제 저항성 잡초연구의 기반을 확고히 하고자 지난 2017년부터 모든 과제의 수행기간 동안 7개 협동과제에서 채집한 강피(논피), 물피(돌피), 물달개비, 올챙이고랭이 등 주요 논잡초 종자를 종합적으로 취합해 종자은행을 구축하고자 노력하고 있다. 특히 제초제 저항성을 보이는 잡초의 경우, 증식한 종자를 함께 제공받아 협력체계를 강화했으며, 제공받은 잡초 종자에 대한 종명, 채집번호, 채집날짜, 채집지역, 채집자, GPS 정보 등 필수정보 포함하고, 데이터베이스(Database)화해 관리하고 있다.


전국 7개 협동과제에서 수행한 논 토양검정을 통한 전국 제초제 저항성잡초 발생 모니터링 데이터를 취합해 전국 제초제 저항성 논잡초의 분포 특성을 분석하고, 분포지도를 작성했다. 저항성 잡초가 발생한 비율을 토대로 지역별 저항성 논잡초 발생률을 계산하고, 이를 바탕으로 저항성 논잡초 발생 예측면적을 추산했다. 같은 방법으로 지역별 주요 논잡초 발생률을 계산하고, 발생 예측면적을 추산했으며, 분포지도는 QGIS v2.14를 이용해 작성했다.

 


토양검정법을 사용해 전국의 제초제 저항성 논잡초의 분포를 조사한 결과 기존에 제초제 저항성이 보고된 14초종 중 쇠털골과 올미를 제외한 12초종이 발생하고 있는 것으로 나타났다. 물달개비가 40.2%로 가장 많이 발생하고 있었으며, 강피, 올챙이고랭이, 미국외풀이 각각 20.3, 18.2, 12.6%를 차지했다. 상기 4종은 전국 모든 도에서 발생하고 있었으며, 전체 발생의 약 90% 이상을 차지했다. 


전국적으로 약 44만7,445ha에서 저항성 잡초가 발생하고 있는 것으로 예측됐으며, 이는 전국 벼재배면적의 약 59.6%에 달하는 것으로 조사됐다. 이는 2012년 조사결과 대비 6년 만에 약 2.5배 증가한 수치로 급격하게 증가한 것이다. 도별 발생현황을 살펴보면 경기도에서 전체 벼 재배면적의 약 83%에서 제초제 저항성 잡초가 발생하는 것으로 예측됐다. 반면에 발생 예상면적은 전남이 8만9,668ha로 가장 넓은 면적에서 발생하는 것으로 예측됐다.


저항성제초제, 전체 제초제 중 94.1% 차지
HPPD 저해제 계열 제초제 중심 개발·보급

한편, 이러한 논잡초의 저항성 잡초방제를 위해 사용되고 있는 수도용 제초제의 경우에도 해마다 저항성 잡초가 증가함에 따라 저항성 잡초를 방제할 수 있는 원제성분을 가진 약제들 또한 매년 증가하고 있다.  지난해 기준 저항성 잡초 방제 약제는 실제 판매되고 있는 제초제를 기준으로 94.1% 정도를 차지하며 매년 증가 추세에 있다. 특히 HPPD(4-hydroxy phenylpyruvate dioxygenase, 식물생육에 필요한 필수효소) 저해제 계열의 약제를 중심으로 개발, 보급이 활발하게 이루어지고 있는 실정이다.

 

 

이와 같이 그동안 발생면적이 늘어나면서 문제시되어 오던 물달개비와 올챙이고랭이, 피 등에 효과적인 방제 약제가 여러 연구자 및 농약회사들의 개발·보급을 통해 약제의 사용증가와 함께 어느 정도 방제가 가능한 상황이다. 그러나 한편에서는 최근 저항성이 의심되거나, 저항성으로 보고된 초종들이 새롭게 나타나면서 문제시되고 있어 농업인들의 제초제 사용에 주의가 요구되고 있다.


업계 관계자는 “최근 논저항성 잡초 발생경향을 살펴보면, 강원도 철원과 경기도 이천, 여주, 그리고, 경상북도의 경주 및 포항 등을 중심으로 저항성이 의심되는 벗풀의 발생이 두드러지게 증가하고 있다”며 “충남 서산 및 당진 등을 중심으로 한 서해안 간척지대에서는 새섬매자기와 함께, 물옥잠의 발생이 매년 눈에 띄게 증가하고 있다”고 밝혔다.


이어서 “앞서 언급한 저항성이 의심되는 벗풀에는 사용시기에 맞추어, 플로르피록시펜벤질(Florpyrauxifen-benzyl) 또는 펜퀴노트리온(Fenquinotrione) 성분이 들어 있는 제품을 선택하면, 효과적인 방제가 가능하다”며 “반면에 서해안 간척지대에서 문제시되고 있는 새섬매자기와 물옥잠의 동시 방제를 위해서는 좀 더 세심한 주의가 필요하다”고 설명했다.


이 관계자의 설명에 따르면, 새섬매자기만 문제가 되는 논의 경우에는 기존의 메타조설퓨론(Metazosulfuron) 또는 벤조비사이클론(Benzobicyclon), 테프릴트리온(Tefuryltrione) 성분이 들어 있는 제초제를 선택하면 효과적으로 방제가 가능하다. 물옥잠과 새섬매자기가 동시에 발생하는 논의 경우라면, 위 약제들과 함께 플로르피록시펜벤질(Florpyrauxifen-benzyl) 성분이 들어 있는 약제를 선택하면 매우 높은 방제효과를 기대할 수 있다.


그러나, 농촌진흥청 국립농업과학원의 최근 연구보고서에 따르면, 우리나라에서도 일부 ALS(Acetolactate synthase, 아세토락트산합성효소) 저해제에서 TRP(Tryptophan, 트립토판) 574 변이가 나타나고 있음이 확인되었으며, 우리나라와 농사환경이 비슷한 이웃 일본에서는 2014년도부터 이미 일본잡초학회에 그 의심사례가 보고된 바 있다. 또한, 저항성 피 방제를 위해서 최근에 개발되어진 트리아파몬(Triafamone)의 경우에도 포항, 해남 등 일부 지역에서 감수성에 차이가 확인되어 제초제 사용에 더욱 세심한 주의가 요구되고 있다.   



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