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유채(Brassica napus L.)는 야생종배추와 양배추의 자연교잡종으로 국내에서 전국적으로 재배가 가능하지만 주로 남부지역과 제주도에서 많이 재배되고 있다(Kim et al., 2005; Mun et al., 2010). 국내에서 유채재배는 주로 기름을 추출하거나 가축의 청예사료용으로 이용하기 위해 재배되고 있고, 가정에서는 봄철 겉절이로 이용하기 위해 텃밭에서 소량으로 재배되고 있다(Kim et al., 2005; Kim et al., 2018; Mun et al., 2010). 유채의 재배면적과 생산량은 1975년 26.8천 ha에서 34.7천 톤이 생산된 이후 생산이 지속적으로 감소되어 2010년도에는 0.9천 ha에서 0.8천 톤 생산에 그쳤으며, 특히 생산량의 약 98%가 제주도에서 생산되었다(Kim et al., 2015). 유채의 재배면적이 급감한 원인은 1992년 이후 정부 수매가격의 동결로 인한 소득 감소가 가장 큰 원인으로 제시되고 있으며, 현재는 유지 혹은 청예사료용으로 사용되기 보다는 경관식물로 다양한 지역 축제에 활용되고 있는 정도이다(Kim et al., 2015; Kim et al., 2018).
카놀라(canola)는 유채의 한 품종으로 1970년 캐나다에서 지방산의 한 종류인 에루스산이 덜 포함된 개량된 유채품종으로 개발되었고, 이후 카놀라 품종에서 추출한 기름을 카놀라유라 부르게 되었다(Park and Choe, 2017). 이후 카놀라유에 대한 소비가 증가하게 되어 재배의 효율성을 높인 제초제 내성을 지닌 유전자변형(living modified, LM) 카놀라(카놀라가 유채의 한 품종이므로 이후 LM유채로 부름)가 개발되어 미국, 호주, 캐나다 및 칠레지역에서 전 세계 LM유채 재배면적의 24%를 차지할 정도로 많이 재배하게 되었다(Han et al., 2016; Shin et al., 2016). 현재까지 국내에서 LM유채 재배는 금지되어 있으나, 가공용으로 수입된 LM유채종자가 비의도적으로 환경에 노출될 위험성은 항상 내포하고 있는 상황이다. Shin et al. (2016) 등은 LM유채는 야생 근연종과의 자연교잡율이 높으므로, 만약에 비의도적 유출로 인해 국내 자연생태계에 유입될 경우 유채, 배추, 무, 갓과 같은 근연작물로 형질전환된 유전자의 이동가능성이 높기 때문에 주의를 기울어야 한다고 보고하였다. 한편, 환경부에서는 제 1, 2차 유전자변형생물체 안전관리계획에 따라 국내에 승인 유통되고 있는 유전자변형 생물체(living modified organism, LMO)가 자연생태계로 비의도적으로 방출된 현황을 파악하기 위해 2009년부터 2013년까지 LMO 자연환경 모니터링 및 사후관리 연구를 진행한 결과, 총 595개의 시료에서 6개의 LM유채(glyphosate 저항성 2개체와 glufosinate-ammonium 저항성 4개체)가 발견되었다(Shin et al., 2016). 비의도적으로 방출된 LM유채 발견 이후 국립종자원에서는 식품용, 사료용으로 수입이 허용된 유채 중 LM유채가 혼입되어 환경에 방출되는 것을 막기 위해 안전관리 시행계획을 수립하고 매년 ‘종자용 LM유채 환경방출 감시조사’를 실시하였다(NIER, 2009). 2017년 5월 15일 강원도의 태백산 유채꽃 축제장에서 종자용 LM유채 환경방출 감시조사의 일환으로 실시된 조사에서 미국 몬산토사의 제초제(glyphosate)에 대한 내성을 지닌 GT73유채가 대량 발견되었다(Jung and Han, 2017). 이후 국립종자원에서 전국적으로 LM유채 발생현황을 조사한 결과 중국에서 수입된 유채종자에 혼입된 LM유채가 전국적으로 퍼져간 사실을 확인하여 국립종자원과 농촌진흥청에서 LM유채 발견지역 내 유채를 전량 소각하여 폐기처분 하였으며, 추가적으로 경운, 제초제 살포 및 손제초등의 화학적, 물리적방법을 동원하여 LM유채 발생지를 관리하였으나, 비의도적으로 유출된 LM유채의 파종량이 많고, 지역적으로도 넓게 분포하고 있기 때문에 파종된 지역에서 화학적 및 물리적방법으로 LM유채를 제거하였더라도 추가적으로 미발아 된 LM유채가 출현할 위험성을 완전히 배제할 수 없기 때문에 국립종자원, 농촌진흥청 및 각 지자체에서는 LM유채 발견지역 주변을 주기적으로 모니터링하고 있다. 위와 같이 LM유채가 파종된 지역 혹은 주변 지역에서 LM유채 발생을 모니터링 하면서 동시에 가장 효과적으로 추가적인 LM유채 발생을 억제하기 위한 방법으로 제초제사용과 같은 화학적 방제방법, 경운과 같은 물리적 방제방법 및 대체 식물 파종을 통한 생태적 방제방법이 있을 수 있다. 국내에 유출된 LM유채의 경우 지자체에서 지역활성화의 일환으로 파종하였거나, 개인이 비농경지에 경관조성을 목적으로 파종한 경우가 많기 때문에 경제적, 환경적 관점에서 고려해 볼 때 대체 식물을 파종하는 생태적방제법이 LM유채가 파종된 지역 및 주변지역 내 LM유채 발생을 효과적으로 줄일 수 있는 방법이라 할 수 있다. 따라서 본 연구는 유채와 혼파 시 유채 발아 및 초기생장을 억제시킬 수 있는 식물을 선발하기 위해 진행하였다. 원활한 연구 수행을 위해 여러 후보 식물들 중에서도 파종 및 생육시기가 유채와 비슷하면서도 국내에서 경관식물로 많이 활용되고 있거나, 타감작용이 높은 것으로 알려진 메밀, 청보리, 호밀, 헤어리베치를 비의도적으로 LM유채가 파종된 지역에 적용할 후보 식물로 선정하고 유채와 혼파한 후 유채 개체수 변화를 조사하였다.
재료 및 방법
국내에서 LM유채 재배가 법적으로 불가하기 때문에 본 실험에서는 LM유채 대신 일반유채품종을 이용하여 실험을 진행하였다. 일반적으로 유지용으로 유채를 재배하거나, 봄철 지역 축제용으로 재배할 경우 주로 이전 가을인 10월 중순경에 파종하거나, 아니면 이른 봄인 3월에 파종하는 재배특성에 기반하여 2019년 3월에 경북대학교 대구캠퍼스에서 실험을 진행하였다. 실험에 이용된 유채 품종은 농촌진흥청에서 경관용으로 봄 파종에 적합한 품종으로 보고한 ‘영산’ 품종을 이용하였다. 서론에서 언급했듯이 유채와 혼파한 경관식물로는 메밀(buckwheat, Fagopyrum esculentum), 청보리(green barley, Hordeum vulgare), 호밀(rye, Secale cereale) 및 헤어리베치(hairy vetch, Vicia villosa)를 이용하였고, 파종량은 농촌진흥청 농사로 농업기술포털에 명시된 작물별 파종량(유채: 3 kg 10a-1, 메밀: 8 kg 10a-1, 청보리: 20 kg 10a-1, 호밀: 20 kg 10a-1, 헤어리베치: 6 kg 10a-1)에 따라 파종하였다(). 면적이 0.27 m2인 플라스틱 포트(60 cm×45 cm)에 동일한 양의 밭흙(식양토)을 넣은 후 N-P2O5-K2O를 4.6-8.0-7.8/10a를 전량 기비로 처리한 뒤 실험에 이용할 유채와 경관식물을 파종하였다. 본 실험의 구성은 i) 유채단독, ii) 유채+메밀, iii) 유채+청보리, iv) 유채+호밀, v) 유채+헤어리베치 혼합 파종으로 구성되었으며, 파종 후 14일과 28일 및 56일 뒤 각각 시험구별로 유채와 경관식물 개체수를 측정하였다. 실험은 4반복으로 진행하였으며, 조사된 결과의 통계적 유의성은 SAS프로그램을(sas release 9.4; SAS, Gray, NC, USA) 이용하여 ANOVA검정과 던컨의 다중검정(Duncan’s multiple range test, DMRT)을 사용하여 P<0.05 수준에서 검정하였다.
결과 및 고찰
유채 단독 혹은 유채와 경관식물인 호밀, 청보리, 헤어리베치 및 메밀을 각각 혼합하여 파종한 뒤 유채 및 각각의 경관식물 개체수를 시기별로 조사한 ANOVA 결과는 Table. 1과 같다. 파종 14일(14 days after planting, DAP) 후 유채 단독 처리 및 유채와 경관식물 혼합처리 간 조사된 유채 식물체의 통계적 유의성은 없었으나, 28일과 56일 후 조사에서는 P-value가 각각 0.0135와 0.0362로 조사되어 생육시기별 조사에 따른 통계적 유의성의 차이를 나타내었다(Table 1).
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Table 1. Analysis of variance (ANOVA) results for the effect of species and replication of rapeseeds during different periods. 
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DAP: means days after planting. |
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위 결과를 토대로 조사시기별 유채 및 혼파한 경관식물의 개체수를 각각 조사하여 비교 분석한 결과는 Fig. 1과 같다. 파종 14일 후 유채 단독 파종구에서 조사된 유채 개체수는 99개이었고, 유채+호밀, 유채+청보리, 유채+헤어리베치 및 유채+메밀 혼합처리구에서 조사된 유채 개체수는 각각 99.5, 98.0, 96.3 및 87.8개로 나타나, 유채와 메밀 혼합파종에서 유채 단독파종보다 발생된 유채 개체수가 유의미하게 감소하였다(Fig. 1). 파종 28일 후 조사된 유채 개체수는 유채 단독 파종 시 93.8개, 유채+호밀에서 62.5개, 유채+청보리에서 72.5개, 유채+헤어리베치에서 81.3개, 유채+메밀에서 73.3개로, 유채와 호밀 혼파에서 조사된 유채 개체수가 가장 크게 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 1). 파종 56일 후 조사에서도 파종 후 28일 후 조사와 유사한 결과를 보였는데, 조사된 유채수는 유채 단독 파종에서 108.5개, 유채+호밀에서 62.5개, 유채+청보리에서 83개, 유채+헤어리베치에서 95.5개, 유채+메밀에서 91개로 유채와 호밀 혼파에서 가장 큰 폭으로 감소하였으며, 동일한 화본과 작물인 청보리와의 혼파도 유채 개체수가 크게 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 1). 전체 조사기간 동안 유채와 함께 파종한 경관식물의 개체수는, 호밀과 청보리에서 각각 94.5-108개와 95-124개로 함께 파종한 유채의 발아 개체수보다 많았으나, 헤어리베치와 메밀은 각각 25-32개와, 20.5-42개로 조사되어 유채 개체수보다 현저하게 감소하였다(Fig. 1).
Fig. 1. Effect of mixed planting between rapeseed with landscape plants such as rye, greenbarley, hairy vetch and buckwheat on initial growth of rapeseed. In the figure, DAP means an abbreviation of days after planting and different capital letters mean significant difference at P<0.05 according to Duncan’s multiple range test (DMRT). Bar indicated the standard error of the means of four (14 DAP and 28 DAP) and two (56 DAP) replication.
청보리는 생육적온이 13-21℃로 이른 봄 생육이 빠른 특징이 있어 청예작물로 이용가치가 높은 것으로 알려져 있고, 호밀도 맥류중에서 추위에 가장 강한 작물로 알려져 있어 이른 봄 생육이 빠른 특징이 있는 것으로 알려져 있다(www.nongsaro.go.kr). 본 실험의 경우에도 호밀과 청보리는 봄에 파종했을 때 발아 후 초기 생육이 유채보다 월등히 빠르므로 상대적으로 발아와 초기 생육이 느린 유채의 개체수가 감소된 것으로 사료된다(Fig. 2). 헤어리베치는 대기 중 질소고정 능력이 뛰어난 작물인데, 지상부의 질소 함량은 약 3.6-4.1%로 다른 콩과 녹비작물에 비해서 높은 것으로 알려져 있다(Lee et al., 2009). 또한 헤어리베치는 생태적 특징으로 인해 월동 후 이른 봄에 잡초들이 발생하기 전 토양을 피복하는 효과가 있어 잡초의 발생과 생육을 억제하는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구팀의 실험결과로 유추해봤을 때 봄에 파종할 경우 헤어리베치는 유채에 비해 상대적으로 발아율이 낮고 발아된 개체의 생육도 유채보다 느리기 때문에 유채 발생 억제 효과가 가장 낮았던 것으로 추정된다(Fig. 2). 메밀의 경우도 헤어리베치와 같은 이유로 유채 발생 억제 효과가 낮은 것으로 사료된다.
Acknowledgement
This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture, Forestry and Fisheries(IPET) through Agri-Bio industry Technology Development Program funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA)(317073-02-2-HD030).
Authors Information
Se-Hun Kim, School of Applied Life Science, Kyungpook National University, Master student
Soo In Sohn, National Institute of Agricultural Sciences, Biosafety Division, Researcher
Kee Woong Park, Department of Crop Science, Chungnam National University, Professor
Hoonbok Yi, School of Applied Life Science, Kyungpook National University, Professor
Yoonha Kim, School of Applied Life Science, Kyungpook National University, Professor
