다후스파이스(Turf spice; (838) (경도상사, 하남, 경기도))는 주요 비료 성분과 함량비로 질소(N) 8.6%, 인산(P2O5) 3.9%, 칼륨(K2O) 9.1%를 가지고 있으며, 특히 유기물 함량이 40% 이상 함유된 제3종 복합비료로 한국 들잔디(Zoysia japonica)에서 40 g m-2 rate (3.2 g N m-2) 이상 시비할 경우 생육촉진 효과가 있음이 알려졌다(Lee et al., 2022). 한국잔디 갈색퍼짐병(Large patch 마름병)은 국내 한국잔디에서 제일 중요한 병 중의 하나다(Shim and Lee, 2018). 엷은 갈색에서 짚색에 가까운 팻치형의 가시적 병징을 보이며, 병반이 커지면서 원형 병반 중심부의 오래된 병든 잎은 회백색으로 변하며 썩은 잎집은 쉽게 뽑히는 증상을 보인다(Tredway and Burpee, 2001). 갈색퍼짐병은 휴면 후 봄에 적정 환경에서 발생하여, 여름 철 고온기에 추춤하다가 가을 철에 2차 피해를 일으킨다. 갈색퍼짐병은 진균류인 Rhizoctonia solai AG2-2 (subgroup IV 또는 LP) 병원균에 의하여 발생하고 토양온도가 15 ~ 25°C 범위에서 생육이 왕성하다(Aoyagi et al., 1998; Obasa et al., 2012).
화학적 또는 경종적 방제법인 토양통기작업 또는 또는 버티컬모잉과 같은 토양관리방법 이외에 토양 또는 유기물로부터 분리한 길항 미생물을 이용한 생물학적 방제 기술이 병행되어 소개되고 있다 (Kim et al., 2021; Ma et al., 2013). 이러한 생물학적 방제법은 길항 미생물이 분비하는 fengycin A 또는 dehydroxyfengycin A와 같은 물질이 살균 작용을 일으키기도 하고(Kim et al., 2021), 길항 미생물이 cellulase나 chitinase와 같은 효소들이 균사의 세포벽을 용해하며(Kim et al., 2015), siderophor 물질의 작용으로 병원균의 생장을 억제하는 것으로 밝혀졌다(Kim et al., 2015). 한편 축산 분미물을 기본으로 만들어진 여러 유기질 비료를 사용할 경우 그람 음성 세균과 같은 토양 미생물의 군집 밀도를 높여 경쟁관계에 있는 병원균 R. solai AG2-2의 증식을 억제하는 것으로 알려지기도 했다(Pan et al., 2019).
갈색퍼짐병원균 R. solai AG2-2 (IV)는 토양온도가 높아 생육 적정 조건이 아닌 여름 철의 경우 근권부 대취층에서 생존하다가 가을 철이 되어 증식에 적정한 온도 조건으로 내려가면 2차 증식을 시작하는 것으로 보여 대취의 제거와 관리가 병원균 감소의 중요한 수단이 되기도 한다(Aoyagi et al., 1998; Obasa et al., 2012). 본 연구에서 Turf spice 유기질 비료에서 분리한 미생물의 large patch 마름병의 병원균과의 길항력을 알아보고, 이들의 대취 분해력을 통해서 갈색퍼짐병 감소 정도를 포트 실험과 골프장 페어웨이 실험을 통하여 알아보고자 수행되었다.
대조구(control plot)에는 갈색퍼짐병원균 R. solani AG2-2(Ⅳ)을 접종하여 발병에 대한 비교 기준으로 이용하였다(Fig. 1A). 비교구(reference plot)에는 현재 라지패취 병원균 예방 및 방제용으로 시판되고 있으며, 미생물 농약으로 등록된 제노탄(Bacillus subtilis KBC1010, 한국바이오케미칼, 진주, 한국)을 처리하여 실험결과를 비교하였다(Fig. 1B). 처리구(treatment plot)에는 Turf spice에서 분리한 미생물 B. subtilis T2의 갈색퍼짐 병원균을 처리하여 길항력을 조사하였다(Fig. 1C). 대치 배양법은 분리한 미생물의 길항력을 조사하는 방법으로 적용 미생물인 B. subtilis T2를 병원균 R. solani AG 2-2(Ⅳ)와 대치 배양하여 병원균 균사의 생장억제 효과를 길항력으로 나타내어 검정하는 방법이다(Ma et al., 2013). 길항 미생물 접종 후 25℃ 항온조건에서 24시간 동안 배양 후 large patch 병원균인 R. solani AG 2-2 (Ⅳ) 병원균을 길항 미생물과 3.0 cm 떨어진 곳에 디스크 페이퍼 형태로 접종하여 25℃ 항온조건에서 24시간 동안 배양하여 균사억제 정도를 길항력으로 표시하게 된다(Fig. 1). 대치 배양법에서 길항력 조사는 분리 배양한 길항 미생물과 갈색퍼짐 병원균 사이의 균사 발생이 없는 거리(mm)를 표시하며, 길항력(%)은 대조구와 비교하여 계산하였다.
대치배양법을 통한 분리 미생물의 길항작용을 알아보기 위한 실험 결과 Turf spice (838)에 함유되어 분리된 미생물 B. subtilis T2의 R. solani AG2-2 (Ⅳ) 병원균에 대한 길항력을 현재 시판되고 있는 제노탄(B. subtilis KBC1010)과 비교하였다. 배양 2주 후 균사 생장이 없는 부분(clean zone)은 Turf spice (838)이 1.93 ± 0.46 ㎝으로 비교구에 처리한 제노탄의 1.83 ± 0.51 ㎝에 비하여 더 우수한 것으로 나타났다(Fig. 1). 하지만 Turf spice에서 분리한 B. subtilis T2 균과 기존의 제노탄에 있는 B. subtilis KBC1010 균의 clean zone 거리에 대한 ANOVA 분석 결과 두 가지 미생물의 길항 효과는 통계적으로도 유사한 것으로 나타났다. Jeong et al. (2017)은 가축분퇴비 발효과정에서 선발된 Bacillus spp.가 갈색퍼짐병 억제효과가 있다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다.
근권부 대취층에 갈색퍼짐병원균이 생존하며 증식하기 때문에 Turf spice (838)의 시비에 따른 수확한 예지물의 분해
Fig. 1
Mycelia growth of Rhizoctonia solani AG2-2 (IV) in a dual culture containing no antagonistic microbe (control, A), Zenotan (Bacillus subtilis KBC1010, B), and Turf spice isolate (Bacillus subtilis T2, C) on PDA (potato dextrose agar) plates. The pictures were taken 2 days after treatment (2 DAT) and 14 days after treatment (14 DAT) on the top and bottom panel, respectively. The suppressed mycelial growth was measured by the distance of clear zone between the pathogen and antagonistic microbes as indicated by the green arrows, which were 0, 1.83±0.51, and 1.93±0.46 cm (mean±standard error, 3 replications) in average for treatment A, B, and C, respectively.
효과를 비교하여 보았다. 대취 분해율의 조사는 대취 내 비료성분을 제거하기 위해 먼저 물로 세척한 후 60℃에서 12시간 건조한 다음, 크기 2.0 mm 체를 이용하여 분해된 작은 크기의 대취 조각을 우선 분리하였다. 한국잔디 예지물은 4.0 mm 체를 통해 분해되지 않은 건조잔디 시료만을 이용하였다. 처리 전 건조된 예지물의 부피를 측정하여 약 1,100 mL로 균일한 양을 사각포트 하단에 비닐을 깔고 골고루 포설하였다. 대취 분해를 위해 Turf spice (838) 50 g m-2과 대조구로 화학비료 잔디플러스(12-4-8)를 50 g m-2 수준으로 시비하여 90일동안 수분을 유지시키며 대취분해 정도를 비교하였다(Fig. 2). 잔디 분해 예지물 2.0 mm 이하는 굵은 잔디 잎이 대취 분해제에 의해 분해된 후 토양에서 자연적으로 분해될 수 있는 입경 크기로 대취가 분해된 것으로 간주하여 다음 식과 같이 분해율(%)을 계산하였다.
Turf spice (838)를 50 g m-2 수준으로 처리하였을 때 90일 경과 후의 잔디 예지물 부피는 750 mL로 대취 분해율은 31.8%
로 나타났다(Fig. 2). 반면, 일반 화학비료인 잔디플러스(12-4-8)를 동일한 수준으로 처리했을 때 분해되지 않은 2.0 mm 이상의 잔디 예지물 부피는 900 mL로 대취 분해율은 18.2%로 나타났다. 즉 Turf spice (838)는 유기질 비료로서 자체 유용 미생물이 활성화되어 화학비료에 비해 같은 기간 1.7배의 대취 분해가 증가된다는 것을 보여준다. 이러한 이유는 Turf spice (838) 안에 포함된 B. subtilis T2 균의 높은 대취 분해 활성때문으로 판단된다. 즉 건조된 잔디 예지물에 Turf spice (838)를 혼합하여 수분을 유지해 주면 5일 이내에 균사를 다량 발생시키지만 일반 화학비료 처리구에서는 균사 발생량이 미미했었다(Fig. 2 middle). 따라서 유기질 비료인 Turf spice (838)는 유용 미생물인 B. subtilis T2 균의 적정 생육 온도인
Fig. 2
A comparison of the decomposition rate for the dried zoysiagrass clippings with (A) commercial fertilizer (‘Turf plus’; 12-4-8) and (B) Turf spice (838) at 50 g m-2 for 90 days after treatment. Applications of ‘turf plus’ (A) and Turf spice (B) degraded the clippings to 900 mL and 750 mL from initial volume of 1,100 mL, which equals to decomposition rate of 18.2% and 31.8%, respectively
25℃를 감안할 때, 최적 사용시기는 한국잔디 그린 업 시기인 5월과 약 90일이 경과한 후 잔디 주요 생육기인 8월이 대취 분해에 가장 적합한 시기로 판단되었다.
그리고 Turf spice (838)의 한국잔디 생육 및 갈색퍼짐병 발생 억제 효과가 있는지를 골프장 현장 시비를 통하여 조사를 하였다. 적용 골프장은 2016년 상반기 갈색퍼짐병이 대량 발생된 드림파크 CC (인천 서구, 1992년 조성)의 9개 홀(코스 1~9번)의 페어웨이에 Turf spice를 40 g m-2 수준으로 여름 철 8월 22일에 처리하였고, 러프 지역은 일반 화학비료를 처리하였다. 대조구로는 동일한 드림파크 CC의 코스 나머지 9개 홀(10~18번)에 일반 유기질 비료를 40 g m-2 수준으로 시비하였다. 대조구로 사용된 유기질비료는 토양 내 자체 미생물의 활성을 높여 병원균 발생을 억제하기 위하여 드림파크CC 자체에서 시비를 수행하였다. 골프장 페어웨이 현장 시비로 인한 갈색퍼짐병 억제 효과 조사는 시비 90일 후 Rhizoctonia solani AG2-2 (Ⅳ) 병원균에 의한 병 발생 면적을 대조구와 비교하였다. 대조구와 처리구의 병 발생 면적 결과의 비교는 분산분석법(Analysis of variation; ANOVA)을 통해 통계적 유의성을 검증하였다.
골프장 갈색퍼짐병 억제 여부를 위하여 1차로 2016년 5월 드림코스 11번홀 티잉그라운드 사면의 한국잔디에 소규모로 처리하였을 때(50 g m-2) 갈색퍼짐병이 발생되지 않았으며, 처리되지 않은 부분은 일부 발생되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3A). 2차 처리는 2016년 상반기 갈색퍼짐병이 대량으로 발생한 드림파크CC 파크코스의 1~9번홀 페어웨이에 Turf spice (838)를 40 g m-2처리하고, 10~18번 홀 페어웨이에는 일반 유기질비료를 동일한 수준으로 처리한 후 발생면적을 조사하였다. 시비 50일 후 갈색퍼짐병 발생 여부를 조사한 결과 Turf spice (838)를 처리한 코스 중 6번홀 페어웨이는 갈색퍼짐병이 발생되지 않았으며, 시비하지 않은 러프에서만 일부 발생되는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 3B). 반면에 일반 유기질 비료를 시비한 16번 홀에서는 페어웨이 지역에서도 갈색퍼짐병이 나타나는 것을 알 수 있었다(Fig. 3C). 시비 후 90일이 경과한 후 페어웨이 갈색퍼짐병 발생 면적을 조사한 결과 Turf spice (838)을 처리한 1~9번 홀 페어웨이는 약 2,890 m2 면적에서 갈색퍼짐병이 재발생 되었으나, 일반 유기질비료를 처리한 10~18번 홀 페어웨이에서는 약 6,045 ㎡로 갈색퍼짐병이 2배 이상 발생되는 것을 알 수 있었다(Table 1). 따라서, Turf spice (838)는 한국잔디에 40 g m-2 수준 이상으로 적용할 경우 갈색퍼짐병 발생을 상당 수준으로 억제시킬 수 있는 것으로 조사되었다.
Fig. 3
Investigation on the occurrence of large patch disease 50 days after application in the Dream Park Country Club, Incheon with Turf spice or conventional organic fertilizer. A total large patch areas were estimated 90 days after treatment. (A) A photo of a clean tee ground of the 11th hole applied with Turf spice (838) at 50 g m-2 rate, but large patch in the slope area without being applied; (B) A photo of 6th hole fairway indicating little large patch, but only in the rough areas (circled) with Turf spice (838) at 40 g m-2 rate ; (C) A photo of 16th hole fairway indicating big large patches (rectangular) applied with common organic fertilizer at 40 g m-2 rate.
요약
제3종 복합비료인 Turf spice (838)의 잔디 대취 분해 효과, 분리 미생물의 갈색퍼짐병 병원균에 대한 길항작용, 그리고 인천 소재 골프장의 페어웨이 현장 적용에 따른 갈색퍼짐병 재발생 억제 효과를 조사하였다. Turf spice (838)에 함유된 미생물 B. subtilis T2의 갈색퍼짐병 병원균에 대한 길항력을 등록된 미생물 농약 제노탄(B. subtilis KBC1010)과 비교한 결과, 배양 2주 후 균사 생육이 억제된 거리는 Turf spice (838)이 1.93±0.46 츠, 제노탄이 1.83±0.51 cm로 갈색퍼짐병에 대한 길항력이 유사한 수준으로 나타났다. Turf spice (838)을 잔디 예지물에 50 g m-2 처리한 후 90일 동안 분해율을 조사한 결과 31.8%로 화학비료 처리구의 18.2% 비해 1.7배 높은 것으로 조사되었다. 갈색퍼짐병이 대량 발생된 골프장 페어웨이에 40 g m-2 수준으로 처리한 후 재발생 여부를 조사한 결과, Turf spice (838)를 처리한 홀은 발생 면적이 2,860 ㎡, 일반 유기질 비료를 시비한 홀은 6,045 ㎡로 Turf spice (838) 처리구가 갈색퍼짐병 발생 면적이 절반 수준으로 감소됨을 알 수 있었다.
Acknowledgements
Authors are grateful to Turfgrass & Environment Research Institute Golf Business, Samsung C&T that implemented the Research Service at the Samsung research field and Anyang Country Club. Parts of this study was conducted in the courses of Dream Park CC located in Seo-gu, Incheon, Korea, which was also greatly acknowledged.
Funding
This research was funded by the New Breeding Technologies Development Program (No. PJ016547), Rural Development Administration, Republic of Korea.
Authors Information
Geung-Joo Lee, https://orcid.org/0000-0002-3774-1860
Hyunsook Tae, Plant Research Center of Yido Golf Engineering, Head
Gongman Jang, Turfgrass & Environment Research Institute, Samsung C&T, Manager
Young-Sun Kim, https://orcid.org/0000-0002-5645-7021
Nam Hee Kim, KyoungDo Corp., President
