Weed Control by Young Golden Apple Snail (Pomacea canaliculata) in Environmentfriendly No-tillage Machine Transplanting Rice Paddy Fields

RESEARCH ARTICLE
신 종희  Jong-Hee Shin1*한 채민  Chae-Min Han1김 상국  Sang-Kuk Kim2권 중배  Jung-Bae Kwon1김 종수  Jong-Su Kim1

Abstract

Weed management under organic farming systems is very problematic since organic agriculture does not allow synthetic herbicides. We investigated the influence of the input time of young golden apple snail (GAS, Pomacea canaliculata) on the weed control to suggest and introduce this environment-friendly weed management technique in no-tillage rice cultivation. This experiment was conducted in environment-friendly no-tillage rice paddy field in Yecheon, Gyeongsangbuk-do. The objective of this research was the method for weed management through the study on the effect of weed control by input time (applied at 21, 14, 7 and 0 days before rice transplanting) of young GAS (15 kg·ha-1). The effectiveness of weed control as affected by GAS when applied at 21, 10, 7, and 0 days before transplanting (DBT) was 91, 90, 80, and 65%, respectively. The young GAS, when applied 21-7 days before transplanting at 15 kg·ha-1 (approximately 7,500 ea) provided 100% control of Scirpus juncoides, Persicaria hydropiper, Lindernia dubia, Aneilema japonica, and Monochoria vaginalis. The variations in the input time of GAS caused significant differences in the harvested yield, but no significant differences were found in the plant height, tiller number, ripening and grain weight. Approximately 4,340-4,600 kg·ha-1 of the rice yield obtained through the utilization of apple snails 21-7 days before transplanting. These data indicate that the application of young GAS before transplanting is an efficient method for weed management in environment-friendly no-tillage rice paddy fields.

Keyword



서 언

벼 재배 논에서 왕우렁이를 이용한 잡초관리는 물속에서 잡초를 뜯어먹는 왕우렁이의 습성을 이용한 방법으로 우리나라 잡초 방제에 대표적인 생물적 관리 방법이다. 왕우렁이의 국내 도입은 1983년 식용을 목적으로 양식되던 것이 논잡초 제초용으로는 1992년부터 시작된 것으로 추정된다(Lee et al., 2002). 왕우렁이의 제초효과는 95%이상으로 매우 높으며, 잡초방제를 위한 친환경 자재 중 우렁이>오리>쌀겨>자라 등의 순으로 효과가 높아 친환경 농업과 맞물려 그 사용 면적이 꾸준히 증가하고 있다(RDA NAS, 2013). 조류독감으로 인한 오리농법의 감소 또한 왕우렁이 농법 증가의 원인으로 작용하고 있다(RDA NAS, 2005). 왕우렁이는 전 세계적으로 10속 약 120종이 있으며 수온 20-33℃ 범위에서 잘 자라고 생존 최저온도는 2℃이다. 수초를 비롯한 잡초, 곤충류, 수서동물의 사체, 과일, 곡물류 등을 먹는 잡식성으로 알에서 부화한 왕우렁이는 약 50일 정도 지나면 3 g 정도가 되고 100일에는 약 8 g 정도의 성패로 자란다. 일본, 필리핀 등의 많은 아시아 국가에서 왕우렁이의 월동으로 벼에 직접적인 피해를 미쳐 유해 종 '100 World's Worst Invasive Alien Species' (Global Invasive Species Database)으로 간주되어지고 있으며(Adalla and Rejesus, 1989; Basilio, 1991; Halwart, 1994; Joshi et al., 2002; Joshi et al., 2003; Yusa et al., 2003), 우리나라 남부지방에서도 수로나 저수지에서 월동이 가능한 것으로 보고되었으며 벼에 대한 피해 또한 보고된바 있다(Kwon et al., 2010b). 기후 온난화로 인하여 왕우렁이의 월동지역이 확대되고 적정 밀도 이상으로 번식하였을 때 생태계 교란은 물론이고 왕우렁이에 의해 서식처 식물들이 피해를 받게 된다고 보고하고 있으며, 또한 물고기의 산란 장소와 먹이가 없어지고 식물체에 의한 수질정화 효과도 떨어진다고 보고된바 있어(Brendonck et al., 2003; Litsinger and Estano, 1993; Rejesus et al., 1988) 많은 문제점 등이 발생될 수 있음을 간과해서는 안 될 것이다. 이러한 문제점에도 불구하고 일부 한국, 일본, 필리핀, 태국, 인도네시아의 친환경 벼 재배 농가에서는 논에 발생하는 잡초제거에 왕우렁이를 활용하고 있으며(Halwart, 1994), 이를 통해 제초제의 사용을 줄일 수 있는 방법으로 활용하고 있다(Okuma et al., 1994; Wada et al., 2002). 실제 우리나라 친환경 벼 재배농가의 90%가 왕우렁이 농법을 적용하고 있다. 왕우렁이는 적절한 관리가 필요한 생물로 벼나 다른 수생식물에 치명적인 해를 가할 수 있지만 생태적으로 지속가능하고 비용절감 효과가 있는 제초용 자재로 간주되고 있다. 이에 우렁이 망 혹은 구리테이프를 부착하여 왕우렁이의 이동을 차단(Kim et al., 2008), 오리 혹은 통발(Kim et al., 2007) 등을 이용한 왕우렁이로 인한 피해를 경감시키는 기술이 보고된바 있다. 본 시험이 수행된 예천지역은 겨울철 평균기온이 영하인 날이 많아 왕우렁이 월동이 어려운 조건으로 잡초관리 자재로서의 이용이 안정적인 것으로 판단된다.

벼 무경운 기계이앙재배는 쌀생산 노력비 중 11%를 차지하는 경운, 정지 및 균평 작업을 생략할 수 있고 트렉터, 로타베이터 등 농기계 구입부담이 없으므로 생산비를 크게 줄일 수 있는 재배양식이다. 또한 토양 미생물 및 생태계 보존에도 유리하여 잡초군락의 다양화, 잡초성벼 발생증가 등의 우려가 있고(Park et al., 2002), 이앙이전부터 발생한 잡초로 모의 활착을 어렵게 하는 단점도 있다. 벼 친환경재배에서 생력 무경운 재배가 늘어나고 있으나 잡초방제에 대한 기술개발이 없고 왕우렁이 성패를 투입하는 경우가 있으나 일반 경운 이앙재배에 해당되는 기술이며 효율적인 무경운 친환경 재배시 잡초방제기술 개발이 필요하다. 따라서 본 시험에서 벼 무경운 이앙재배시 왕우렁이를 이용한 친환경 잡초방제기술 개발을 위해 왕우렁이 치패를 이앙전에 시기를 달리하여 투입하고 이에 따른 잡초방제 효과를 조사하였다.

재료 및 방법

벼 재배 및 우렁이 투입 방법

본 연구는 예천군 농업기술센터와 공동으로 예천군 예천읍 대심리 농가포장에서 수행되었다. 비중 1.13의 소금물에 염수선된 추청벼 종자를 소독, 침종, 최아과정을 거쳐 4월 20일 육묘용 상토가 든 모판에 모판당 190-200 g의 종자를 파종하였다. 볍씨가 파종된 모판은 4일간 실내에서 출아와 녹화과정을 거친 후 못자리에 치상하고 못자리 부직포로 피복하여 육묘 후 5월 23일에 30×14 cm 재식거리로 기계이앙 하였다. 시비량은 질소, 인산, 가리를 90-45-57 kg·ha-1로 시비하고 질소와 가리질 비료는 분시하고 인산은 전량 기비로 시용하였다. 무경운 상태의 논포장에 물 대기를 하고 처리구별로 우렁이 이동 차단용 그물망(폭 60 cm)을 설치하였다. 이앙 21, 14, 7일 전과 이앙당일에 각각 ha당 15 kg의 왕우렁이 치패를 투입하고, 왕우렁이를 투입하지 않은 처리구를 대조구로 하여 이앙전일, 이앙 후 30일, 120일에 처리구별 발생잡초 종류와 단위면적당 발생 잡초 수 등을 조사하였다.

벼 생육 및 잡초발생 조사

왕우렁이 투입으로 인한 벼 분얼 피해 정도를 조사하기 위하여 이앙 후 30일과 60일에 초장과 경수 등을 조사하였으며, 수확후 처리별로 수당립수, 정현비율, 천립중, 쌀수량 등을 조사 비교하였다. 도정 특성은 쌍용기계에서 개발한 완전미 도정수율 판정기(SY2000, Ssangyong, Incheon, Korea)를 이용하여 조사하였으며 기타 생육 및 수량조사 등은 농촌진흥청 농사시험 연구기준(RDA, 2012)에 의하여 조사하였다. 쌀수량 조사결과의 통계처리는 분산분석을 통해 던컨의 다중검정으로 유의성 유무를 확인하였다. 잡초조사는 비교적 잡초발생이 균일한 곳을 골라 방형구를 이용하여 처리당 3반복 표본 추출하여, 1 m2의 방형구 안에 발생한 전 잡초종의 잡초발생 본수 및 생체중을 조사하였다.

결과 및 고찰

무경운 논에서 이앙전 왕우렁이 치패 투입시기별 잡초방제 효과

벼 무경운 이앙재배시 왕우렁이 치패를 이용한 잡초 방제효과를 구명하기 위하여 담수된 무경운 논에 이앙전 21일부터 7일 간격으로 이앙당일까지 어린 왕우렁이를 투입하여 투입 시기별 제초 효과를 조사하였다. 무경운 재배임을 감안하여 왕우렁이 투입시기를 이앙 이전으로 조정하였으며, 성패대신 치패를 투입하여 잡초발생 경감 효과를 검정하였다. 치패 투입시기별로 이앙 당일에 잡초발생 상황을 조사한 결과(Table 1), 피, 물달개비가 주 잡초종으로 발생하였으며 왕우렁이 치패를 일찍 투입한 처리구 일수록 잡초 방제 효과가 높아 잡초 종류와 단위면적 당 잡초 본수가 감소하는 경향이었다. 치패투입 후 20일 정도 경과된 이앙 21일전 투입 처리구의 경우는 여뀌, 미국외풀, 올챙이고랭이 등의 잡초가 왕우렁이 치패로 인해 제거된 것으로 나타났다. 이앙 30일 경과 후 왕우렁이 치패 투입시기에 따른 잡초발생을 조사한 결과, 왕우렁이 치패를 투입한 모든 처리구에서 발생초종 종류와 발생본수가 비슷하게 감소하였으며, 이앙직후 투입한 구에서도 왕우렁이로 인한 제초효과가 관찰되었다(Fig. 1). 이앙 후 120일경 왕우렁이 치패 처리에 따른 잡초 발생 정도를 조사한 결과, 피를 제외한 잡초종에서 100%에 가까운 제초 효과를 관찰할 수 있었으며, 피의 경우도 개체수가 현저히 감소하는 경향이었다. 왕우렁이를 투입하지 않은 무처리구의 경우는 피를 비롯한 올챙이고랭이, 물달개비, 사마귀풀, 여뀌 등의 발생이 현저하였다. 이앙 후 120일경은 방사한 왕우렁이 치패가 성패로 자라 산란 부화하여 개체수가 증가함과 동시에 수확기의 잡초 발생수는 현저히 감소하는 경향이었다.

무경운 논에서 이앙전 왕우렁이 치패 투입시기별 잡초억제 효과(Fig. 2)는 이앙 후 30일 잡초 건물 중을 기준으로 무투입구에 비해 이앙전 21일 투입구에서 91%, 이앙전 14일 투입구에서 90%의 방제율을 보였으며 이앙전 7일, 이앙직후에 투입한 처리구에서 각각 80, 65%의 방제율을 나타내었다. Kwon et al. (2010b)은 왕우렁이 치패(부화 30-40일)의 잡초방제효과는 100%로 정지작업 직후, 10 kg·ha-1 (kg당 2,000개)의 왕우렁이를 이용하여 방제가 가능한 잡초는 피, 물달개비, 여뀌바늘, 알방동사니, 외풀류, 올방개, 벗풀, 올챙이고랭이 등이라고 하였으며, 논 잡초중 여뀌 방제가 어렵다고 한 결과와는 다르게 여뀌 방제에 문제를 나타내지 않았는데 이는 시험포장에서 우점 초종인지 여부에 따라 다른 결과를 나타낸 것으로 판단되었다. 왕우렁이를 사용한 앞선 연구결과에서(Kwon et al., 2010a; Moon et al., 1998; Park et al., 2001) 이앙재배시 왕우렁이 투입시기의 중요성을 보고한 바 있다. 경운재배를 근간으로 하는 친환경 재배농가에서 잡초방제를 위한 왕우렁이 투입시기 및 투입량은 이앙 후 9-10일 사이, 62 kg·ha-1 (성패)이라고 하였으며 이앙 후 7일에 투입할 경우 제초효과는 98%로 높지만 15일에 투입할 경우 70%로 낮아진다고 하였다(RDA NAS, 2005). Kwon et al. (2010b)은 벼 이앙관행재배에서 이앙 후 투입된 왕우렁이 치패의 제초 효과는 중패와 대등하거나 우수하지만 치패는 온도가 너무 낮거나 높을 경우 섭식에 문제가 발생할 수 있다고 지적한바 있다.

Table 1. Effect of young golden apple snail (GAS) by input time on weed control in environment-friendly notillage rice paddy field.

http://dam.zipot.com:8080/sites/wts/images/N0260090303_image/Table_WTS_09_03_03_T1.png

wThe input amount of young GAS was 15 kg·ha-1.

x Days before transplanting (DBT) of rice.

y Days after transplanting (DAT) of rice.

z ECCR: Echinochlora curs-galli (피); MOVA: Monochoria vaginalis (물달개비); LIDU: Lindernia dubia (미국외풀); PEHY: Persicaria hydropiper (여뀌); SCJN: Scirpus juncoides (올챙이고랭이); ANJA: Aneilema japonica (사마귀풀).

http://dam.zipot.com:8080/sites/wts/images/N0260090303_image/Figure_WTS_09_03_03_F1.png

Fig. 1. Rice plants of 30 days after transplanting in no-tillage paddy field with golden apple snails.

http://dam.zipot.com:8080/sites/wts/images/N0260090303_image/Figure_WTS_09_03_03_F2.png

Fig. 2. Weed emergency as affected by input time of young golden apple snail (GAS) in environmentfriendly no-tillage rice paddy field. Investigation period is 30 days after rice transplanting. DBT, days before rice transplanting; D.W., dry weight.

무경운 논에서 이앙전 왕우렁이 치패 투입시기별 벼 생육 및 수량

왕우렁이 치패 처리에 따른 벼 초기생육 특성은(Table 2) 무처리에서 초장이 다소 적었으나 유의적 차이는 없었으며, 왕우렁이 치패 처리시기가 늦어질수록 생육초기 분얼수가 적어지는 경향이었다. 출수 후 수수는 치패 처리시기에 따른 차이를 나타내지 않았는데 이는 Park (2012)이 무논점파 재배에서 파종 전 왕우렁이 처리는 어린모를 가해하여 벼의 피해율을 높이고, 치패보다 성패의 처리에서 심하다고 하였지만 이삭수의 차이는 없었다고 보고한 결과와 같았다.

무경운 논에서 이앙전 왕우렁이 치패 투입에 따른 벼의 수량은(Table 3; Fig. 3) 이앙당일 처리를 제외한 처리구에서 시기에 관계없이 비슷하였으며, 무제초구에서는 수당립수, 천립중, 정현비율 등이 현저히 낮았다. 쌀 수량의 경우 무처리(무제초)구에 비해 왕우렁이 이용 제초구에서 115-160%로 높았으며, 이앙전 14일 투입구에서 4,610 kg·ha-1로 가장 높았다. 벼 수량 면에서 무경운 논에서 이앙전 왕우렁이 치폐 투입은 이앙하기 21-7일 전이 적합한 것으로 판단되었다.

Table 2. Rice growth as affected by input time of young golden apple snail (GAS) in environment-friendly no-tillage rice paddy field.

http://dam.zipot.com:8080/sites/wts/images/N0260090303_image/Table_WTS_09_03_03_T2.png

wThe input amount of young GAS was 15 kg·ha-1.

x Days before transplanting (DBT) of rice.

y Days after transplanting (DBT) of rice.

zMeans within a column followed by the same letters are not significantly different at 5% level according to Duncan’s multiple range test.

Table 3. Growth and yield component of rice by young golden apple snail (GAS) input time in environment-friendly notillage rice paddy field.

http://dam.zipot.com:8080/sites/wts/images/N0260090303_image/Table_WTS_09_03_03_T3.png

yThe input amount of young GAS was 15 kg··ha-1.

zDays before transplanting (DBT) of rice.

http://dam.zipot.com:8080/sites/wts/images/N0260090303_image/Figure_WTS_09_03_03_F3.png

Fig. 3. Rice yield by young golden apple snail (GAS) input time in environment-friendly no-tillage rice paddy field. z The same letters are not significantly different at 5% level according to Duncan’s multiple range test. DBT, days before rice transplanting.

Authors Information

Jonghee Shin, Division of Crop Research, Gyeongsangbuk-do Provincial Agricultural Research and Extension Services, Researcher (Doctor of Philosophy)

Chaemin Han, Division of Crop Research, Gyeongsangbuk-do Provincial Agricultural Research and Extension Services, Researcher (Ph.D. student)

Sangkuk Kim, Bioresources Research Institute, Researcher (Doctor of Philosophy)

Jungbae Kwon, Division of Crop Research, Gyeongsangbuk-do Provincial Agricultural Research and Extension Services, Researcher (Ph.D. student)

Jongsu Kim, Division of Crop Research, Gyeongsangbuk-do Provincial Agricultural Research and Extension Services, Researcher (Doctor of Philosophy)

References

1  Adalla, C.B. and Rejesus, B.M. 1989. The golden apple snail,Pomacea sp., a serious pest of lowland rice in the Philippines. pp. 417-427. In: Henderson I (Eds.). Slugs and Snails in World Agriculture. British Crop Protection Council Monograph No. 41. BCPC, Thornton Heath, UK. 

2  Basilio, R. 1991. Problem of golden snail infestation in rice farming. Environmental impact of the golden snail (Pomacea sp.). on rice farming systems in the Philippines. pp. 11-12 . In: Acosta, B.O. and Pulin R.S.V. (Eds.). ICLARM, Manila, Philippines. 

3  Brendonck, L., Meester, L.D. and Hairston, N.G. 2003. Egg bank in freshwater zooplankton: Evolutionary and ecological archives in the sediment. Hydrobiologia 491:65-84. 

4  Global Invasive Species Database. 2013. 100 of the world’s worst invasive alien species. http//:www.incngisd.org/gisd (Accessed in Sep. 16, 2020). Halwart, M. 1994. The golden apple snail,  

5  Halwart, M. 1994. The golden apple snail, Pomacea canaliculata in Asian rice farming systems present impact and future threat. Int. J. Pest Mgmt. 40(2):199-206. 

6  Joshi, R.C., Cagauan, A.G., Wada, T., Yusa, Y. and Sebastian, L.S. 2003. Overview of the golden apple snail ( Pomacea spp.) problems in the Philippines. pp. 102-103. Paper presented at the Korea-Japan Joint Conference on Applied Entomology and Zoology, Busan, Korea. 

7  Joshi, R.C., De la Cruz, M.S., Martin, A.R., Duca, A.V. and Martin, E.C. 2002. Relation of golden apple snail size to rice seedling damage in transplanted and direct-seeded rice cultivation. Int. Rice Res. Newsl. 27(1):37-38. 

8  Kim, D.I., Kim, S.K., Choi, K.J., Kang, B.Y., Park, J.D., et al. 2007. Occurrence and damage of golden apple snail ( Pomacea canaliculata : Ampullariidae) in Jeonnam province of south Korea. Kor. J. Appl. Ent. 46(1):109-115. (In Korean) 

9  Kim, H.J., Bae, S.D., Yoon, T.N., Park, S.T., Lee, G.H., et al. 2008. The effect of the copper tape-adhering blocking net on the moving of the apple snails. Korean So. Applied Ent. International symposium on mites & whitefly. 12:143. (Abstr.) 

10  Kwon, O.D., Park, H.G., An, K.N., Lee, Y., Shin, S.H., et al. 2010a. Effect of various organic materials on weed control in environment-friendly rice paddy field. Kor. J. Weed Sci. 30(3):272-281. (In Korean) 

11  Kwon, O.D., Park, H.G., An, K.N., Lee, Y., Shin, S.H., et al. 2010b. Weed control efficacy and injury of rice plant by golden apple snail (on Pomacea canaliculata ) in environment-friendly rice paddy fields. Kor. J. Weed Sci. 30(3):282-290. (In Korean) 

12  Lee, S.B., Koh, M.H., Na, Y.E. and Kim, J.H. 2002. Physiological and ecological characteristics of the apple snails. Korean. J. Envi. Agri. 21(1):50-56. (In Korean) 

13  Litsinger, J.A. and Estano, D.B. 1993. Management of the GAS (Pomacea canaliculata Lamarck) in rice. Crop Prop. 12(5):363-370. 

14  Moon, Y.H., Oh, D.H., Choi, J.S., Na, J.S. and Han, S.S. 1998. Properties and effects of utilizable materials for organic farming in rice. Korean J. Envi. Agri. 17(4):319-323. (In Korean) 

15  Okuma, M., Tanaka, K. and Sudo, S. 1994. Weed control method using apple snail(Pomacea canaliculate ) in paddy fields. Weed Research. 39:114-119. 

16  Park, H.K., Kim, S.S., Choi, W.Y., Lee, K.S. and Lee, J.K. 2002. Effect of continuous cultivation years on soil properties, weed occurrence, and rice yield in no-tillage machine transplanting and direct dry-seeding culture of rice. Korean J. Crop Sci. 47(3):167-173. (In Korean) 

17  Park, J.S., Lee, S.Y. and Kang, C.K. 2001. Technological and economic analysis of environment-friendly rice farming. Korea J. Org. Agri. 9(2):69-81. (In Korean) 

18  Park, K.H. 2012. A potential biological weed control by golden apple snail (Pomacea canaliculata ) in wet hill seeded rice with iron-coated seeds. Korean J. Weed Sci. 32(3):273-279. (In Korean) 

19  RDA (Rural Development Administration). 2012. 2012 Project plan for collaborative research program to develop new variety of summer crop. RDA, Suwon, Korea. (In Korean) 

20  RDA NAS (Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences). 2005. Rice organic cultivation guide book. RDA, Suwon, Korea. (In Korean) 

21  RDA NAS (Rural Development Administration, National Institute of Agricultural Sciences). 2013. Rice organic cultivation guide book. RDA, Suwon, Korea. (In Korean) 

22  Rejesus, B.M., Sayaboc, A.S. and Joshi, R.C. 1988. The distribution and control of the introduced golden apple snail (Pomacea spp.) in the Philippines. Proc. of the Symp. on the Introduction on Germplasm and Plant Quarantine Procedure, Kuala Lumpur, Malaysia, 14-15 Dec. 1988. pp. 213-223. 

23  Wada, T., Joshi, R.C. and Usaand, Y.Y. 2002. Experiences of Japanese rice farmers with apple snail,  

24  Pomacea canalicuata (Lamarck) for paddy-weeding in transplanted rice: A video documentation. Paper presented at the Seventh International Congress on Medical and Allied Malacology. 21-24 October 2002. Los Banos, Laguna, Philippines. p. 22. 

25  Yusa, Y., Wada, T. and Takahashi, K. 2003. Apple snails in Japan: Their problems, control strategies and possible benefit. Paper presented at the Korea-Japan Joint Conference on Applied Entomology and Zoology, 28-31 May. 2003. Busan, Korea. p. 105.