Occurrence and Distribution of Sulfonylurea Herbicide Resistant Paddy Weed by Using Soil Assay in Jeollabuk-do, Korea

The Korean Society of Weed Science and The Turfgrass Society of Korea
최 창학  Chang Hak Choi1*조 승현  Seung Hyung Cho1이 덕렬  Deok Ryeol Lee1조 대호  Dae Ho Cho1

Abstract

This study was conducted to identify a present situation of sulfonylurea herbicide resistant (HR) weeds in paddy fields in Jeollabuk-do, Korea. Paddy soil samples were collected from 241 locations and imazosulfuron + pyriminobac-methyl was applied at 10 days after irrigation. Resistant rate and area were estimated based on the number of survived weeds. Area infested by HR weeds in Jeollabuk-do was estimated to 81,494 ha (70.5%). Nine herbicide resistant species were identified, and the resistance rate was in the order of Monochoria vaginalis (52.5%), Schoenoplectiella juncoides (46.3%), Echinochloa oryzicola (37.3%), Lindernia dubia (23.0%), Echinochloa crus-galli (8.4%), Cyperus difformis (5.4%), Ludwigia prostrata (4.8%), Sagittaria trifolia (1.5%), and Rotala indica (1.3%). HR M. vaginalis, S. juncoides, L. dubia, and E. oryzicola were surveyed from all cities in Jeollabuk-do. The E. crus-galli appeared in seven cities, C. difformis and L. prostrata were identified as the HR weeds in six cities. HR R. indica and S. trifolia were occurred in only two cities. Based on the result, HR weeds in Jeollabuk-do are sharply increased in terms of occurrence rate and area compared to 2012 and 2 or 3 weed species occurred in a region or field. Therefore, major 4 HR weeds, M. vaginalis, S. juncoides, E. oryzicola, and L. dubia should be managed in all regions in Jeollabuk-do and the resistance should be checked regularly for other 5 weed species.

Keyword



Abstract

서론

우리나라의 논 면적은 2017년 86만 5천 ha로 전년의 89만 6천 ha 보다 3.4% 감소하였으며, 벼 재배면적은 각각 754,713 ha와 778,734 ha로 3.1% 줄었다. 국내 벼 재배면적은 전남 177,753 ha, 충남 148,558 ha 순이며, 전북은 130,322 ha로 세번째로 많고, 쌀 생산량은 2015년에는 433만 톤, 2016년 420만 톤 및 2017년 397만 2000톤이었다(Statistics Korea, 2017b). 전북지역의 시·군별 재배면적은 김제 18,960 ha, 익산 16,628 ha, 정읍 13,785 ha, 부안 13,474 ha 순이며, 무주가 809 ha로 가장 적다. 국내 쌀 산업은 국민 생활수준 향상과 서구형 식생활 문화로 패턴이 변화하면서 1인당 연간 쌀 소비량이 61.8 kg으로 매년 감소하는 추세이다(Statistics Korea, 2017a).

제초제 저항성 잡초에 대한 정의는 ‘잡초를 방제하기 위하여 제초제를 살포하여도 생존하여 종자를 맺어 후대까지도 유지되는 것’이며(Park et al., 2002), 특히, 설포닐우레아(sulfonylurea; SU)계 제초제에 대한 저항성 잡초의 발생 면적과 종수가 빠른 속도로 증가하고 있다. 세계적으로 제초제 저항성 잡초는 1960년대 후반부터 본격적으로 발생하여 현재까지 지속되고 있으며(Heap, 2014), 255종(쌍자엽 148종, 단자엽 107종)이 보고되었다(Heap, 2018). 밀 재배에서 가장 많은 75종의 제초제 저항성 잡초가 발생하였으며 그 뒤로 옥수수 61종, 벼 51종, 콩 48종, 과수원 27종이 발생하였다. 국가별로는 미국 161종, 호주 90종, 캐나다 68종이 발생하였고, 아시아권 국가에서는 중국 44종, 일본 36종, 말레이시아 22종이 발생하였다(Heap, 2018).

일본에서는 1950년부터 잡초방제에 제초제를 이용하였는데, 1993년에 SU계 제초제 저항성 잡초로 물옥잠이 처음 보고되었고, 이후 물달개비, 올챙이고랭이, 미국외풀 등이 발생하였다(Miyahara et al., 1998). 중국은 논 제초제가 등록 제초제 중에서 40%를 점유하고 있으며, 2002년부터 물옥잠과 벗풀에서 SU계 제초제 저항성이 보고되었다(Wu et al., 2012).

국내에서 제초제 저항성잡초에 대하여 인식을 한 이후(Kim, 1984), 1999년 서산 간척지에서 물옥잠이 최초로 SU계 제초제에 저항성이 보고되었다(Park et al., 1999). 현재까지 국내에서 보고된 제초제 저항성잡초는 14종으로 논에서 발생하는 물달개비, 알방동사니, 올챙이고랭이, 물피, 강피 등이 보고되었고(Im et al., 2003; Kuk, 2002; Kwon et al., 2006; Kwon et al., 2009; Park et al., 2001; Park et al., 2002; Park et al., 2009), Acetyl CoA Carboxylase (ACCase) 저해제와 Acetolactate synthase (ALS) 저해제에도 저항성이 확인되었다(Im, 2009; Im et al., 2009; Lim et al, 2010; Park et al, 2007). 특히 전라북도에서는 2010년 김제에서 ACCase 저해제에 저항성을 보이는 강피가 국내 최초로 출현하였다(Im, 2009; Lim et al., 2010; Park et al., 2010). 제초제 저항성 논잡초 발생 추정 면적은 2003년 47,170 ha, 2008년 106,951 ha (Park et al., 2011), 2012년 176,870 ha (전체 면적의 22%)로 급격하게 증가하였고(Lee et al., 2013), 제초제 저항성 잡초는 앞으로도 지속적으로 발생하고 그 발생 양상 또한 다양해질 것으로 예상된다(Park et al, 2007).

따라서 본 연구는 앞으로도 제초제의 사용이 지속되는 한 저항성잡초의 발생도 증가될 것으로 예상되기 때문에 전라북도 지역의 논에서 발생되고 있는 저항성잡초의 발생 변화를 조사하여 효과적인 방제 방법을 제시하고자 본 연구를 수행하였다.

재료 및 방법

본 시험은 논 토양검정을 통한 전북지역 제초제 저항성잡초의 분포를 조사하기 위해 2016년 통계청에서 조사한 전북지역 논 재배면적(Statistics Korea, 2017b)에 비례하여 각 시·군별 비율로 나누어 조사 지점 수를 정하였다(Table 1). 논 토양 시료는 2017년 4월 상순부터 하순까지 익산, 김제, 정읍, 부안 등 14개 시·군에서 3-5개 읍·면을 선정한(65개) 후 각 읍·면에서 3-5개 리(동)를 지정하여 각 지점 당 1점씩으로 총 241점을 채취하였다(Fig. 1). 토양은 각 지점 당 3개 이상의 포장에서 0-20 cm의 깊이로 3-4군데에서 일정량씩 채취한 후 혼합하였다.

Table 1. The number of soil sampling site based on rice cultivation are in Jeollabuk-do.

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Fig. 1. Location of the SAVEX15 site.

토양검정법

각 지점의 제초제 저항성잡초 발생 여부를 판단하기 위해 Lee et al. (2013)의 soil assay method를 약간 수정하여 사용하였다. 2017년 5월 1일에 사각포트(12 cm×18 cm×10 cm)에 채취한 토양을 넣고 물을 부어 손으로 섞어 주었고, 토양의 담수심은 2 cm 내외로 유지하였다. 피의 생육 정도가 2-2.5엽기인 시점(처리 후 10일)을 기준으로 하여 imazosulfuron (1.5%) + pryminobac-methyl (0.6%) 합제를 표준처리량인 75 + 30 g a.i. ha-1로 5월 11일에 담수 표면에 살포하였다. 약제 처리 전에 발생 초종을 동정하였고, 약제 처리 후 30일에 생존한 잡초의 종류와 개체수를 조사하였으며, 모든 처리는 3반복으로 하였다.

제초제 저항성잡초 발생 면적 예측

제초제 저항성잡초 발생 면적은 다음과 같은 방식으로 예측하였다. 먼저 각 시·군의 논 면적은 2016년 농업면적통계(Statistics Korea, 2017b)를 사용하였다. 토양 샘플링으로 얻은 시료에 제초제를 처리한 후 국내에서 제초제 저항성으로 보고된 14종(Im et al., 2009; Park et al., 2014)에서 한 개체 이상 생존했으면 저항성잡초 발생 지점으로 처리하였으며, 하나도 생존하지 않은 지점은 감수성 지점으로 처리하였다. 저항성잡초 발생 면적과 저항성잡초 발생률은 다음과 같이 계산식으로 추정하였다.

결과 및 고찰

제초제 저항성 초종의 증가와 발생비율의 변화

전북지역의 제초제 저항성 잡초의 분포를 조사하기 위해 도내 14개 시·군의 주요 지점별로 241점을 채취하여 제초제 저항성 잡초의 발생을 조사한 결과, 2017년 전북 지역에서 발생한 제초제 저항성 논잡초는 물달개비(Monochoria vaginalis), 올챙이고랭이(Schoenoplectiella juncoides), 논피(강피; Echinochloa oryzicola), 돌피(물피; Echinochloa crus-galli), 미국외풀(Lindernia dubia), 알방동사니(Cyperus difformis), 여뀌바늘(Ludwigia prostrata), 마디꽃(Rotala indica), 벗풀(Sagittaria trifolia)로 총 9종이었다(Table 2). 2012년의 조사에서는 전북지역 벼 재배 농가가 제초제 저항성으로 여기는 논 잡초로는 올챙이고랭이, 물달개비, 피, 벗풀, 알방동사니, 새섬매자기, 올미, 마디꽃 등 8종이었다(Cho et al., 2014). 물피와 강피를 피라고 통칭한다면, 지난 5년간 전라북도 내에서는 제초제 저항성 잡초종으로 마디꽃, 미국외풀, 벗풀, 여뀌바늘의 4초종이 증가했으며, 국내에서 발생한다고 알려져 있는 물옥잠, 새섬매자기, 쇠털골, 올미, 올챙이자리 5종은 본 조사에서 발견되지 않았다.

전라북도에서 제초제 저항성 잡초 발생면적을 예상한 결과, 전라북도 전체 논 면적 11,8331 ha의 68.9%인 81,494 ha였다(Table 2). 이는 2012년의 조사에서 예상한 18.4%의 24,413 ha (Cho et al., 2014)보다 약 57,000 ha가 증가한 수치이며, 약 3.3배가 증가한 것이다.

Table 2. Estimated rice cultivation area occurring herbicide resistant weeds in Jeollabuk-do.

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제초제 저항성 초종이 늘어나고 발생면적이 급격하게 증가한 원인은 특정계열, 특히 SU계 제초제의 연용으로 인해 선택압이 지속적으로 증가하였기 때문인 것으로 사료된다. 많은 종류의 논 제초제 중 일부 특정 제초제가 집중적으로 사용되고 있는 것은 사용자의 약제 사용 기술이나 약제에 대한 지식 부족, 새로운 약제에 대한 부담감 등 상대적 차이에서 기인된 것으로 보고 있기 때문에(Lee et al. 1998), 사용자에 대한 제초제 사용에 대한 지속적이고 정확한 교육이 필요할 것이다.

또 다른 이유로는 2원 혹은 3원 합제유형의 일발처리제가 제초제 저항성 잡초의 발생의 원인이 될 수 있을 것이다. 논에서 발생하는 잡초종의 종류나 밀도와 상관없이 처리할 수 있는 일발처리제가 일반적으로 사용되고 있기 때문에 일반 농경지에는 필요 이상의 제초제가 살포되고 있는 실정이다. 이러한 추가적인 제초제는 일반 잡초에 선택압으로 작용할 수 있으며, 제초제 저항성을 유발할 수 있는 중요한 동기가 될 수 있다. 농업경영인의 감소 및 평균연령 증가로 인해 일발처리제는 매우 효율적인 제초제이다. 하지만, 제초제 저항성 잡초의 증가와 확산이라는 관점에서 양날의 검이라고 할 수 있으며, 각각의 논에 발생하는 잡초에 대한 정확한 파악과 그에 적합한 제초제의 적정 사용이 필요할 것이다.

각 시·군의 제초제 저항성 발생면적

전북 14개 시·군의 지역별 논 토양 조사에 따른 결과는 전체 지역에서 제초제 저항성잡초가 고루 발생하였다(Table 2; Fig.2). 중산간지인 남원, 장수, 무주 등에서 발생 비율이 80% 이상으로 높았고, 평야지인 군산, 김제, 정읍, 완주 등은 60-65% 정도였으며, 고창이 45%로 가장 낮았다(Table 2). 지역별 발생 비율은 장수가 87.5%, 남원 81.3%, 부안 80%, 임실 75%, 진안 75%, 전주 75%, 순창 75%, 익산 74%, 군산 65%, 정읍 65%, 김제 60%, 완주 60%이었으며, 고창은 45%(6종)으로 가장 적었다. 이를 통해 추정한 제초제 저항성 발생면적은 김제가 13,272 ha로 가장 많았고, 익산(12,290 ha) 부안(10,778 ha), 정읍(8,960 ha), 군산(8,113 ha), 남원(7,532 ha)이 그 뒤를 따랐다(Table 2). 이는 2012년의 결과보다 전체적으로 상승한 결과이며, 모든 지역에서 상승하였다. 각 지역의 상승이 전라북도 전체적인 제초제 저항성 발생면적의 상승을 이끌었다고 할 수 있다.

제초제 저항성 초종의 시·군별 발생률 및 면적

제초제 저항성 잡초의 시·군별 발생 및 발생률은 Table 3과 같다. 물달개비, 올챙이고랭이, 강피 및 미국외풀은 전라북도 내 전 지역에서 발생하였으며, 평균 발생률은 각각 52.5, 46.3, 37.3 및 23.0%였다(Table 3). 이 4 초종의 발생면적은 시·군 합계 각각 55,139, 45,439, 45,834, 및 26,661 ha였다(Table 4). 전라북도 전역에 퍼져있는 4 초종(물달개비, 올챙이고랭이, 강피 및 미국외풀)은 발생률이나 발생면적을 봤을 때, 이미 일반적인 수준으로 확산되어 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 관행적인 잡초방제법을 수립할 때 반드시 이 4 종에 대한 방제법을 포함해야 할 것이며, 이들에 대한 집중적이고 대대적인 조사가 이루어져야 할 것이다.

물피, 알방동사니 및 여뀌바늘은 각각 7, 6, 6 지역에서 발생하고 있었으며 발생률은 각각 8.4, 5.4, 4.8%였고(Table 3), 발생 면적은 각각 7,000-9,700 ha 수준이었다(Table 4). 중간 정도의 확산을 보이고 있는 3 종의 제초제 저항성 잡초는 아직 그 세력을 확산하고 있지는 않은 것으로 판단된다. 그러나 전주에서는 물피가, 고창에서는 알방동사니가, 그리고 익산에서는 여뀌바늘이 일정 수준 이상 발생하는 것을 확인할 수 있었다(Table 3). 따라서 전라북도 전역에서는 물피, 알방동사니 및 여뀌바늘에 대한 주의를 기울이며 주기적인 조사가 필요할 것이며, 각 초종이 집중적으로 발생하는 전주, 고창 및 익산에서는 추가적인 관리를 해야 할 것이다.

Table 3. Occurrence rate of herbicide resistant weeds identified in 14 administrative districts of Jeollabuk-do.

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zWeed species: A, Monochoria vaginalis; B, Schoenoplectiella juncoides; C, Echinochloa oryzicola; D, Lindernia dubia; E, Echinochloa crus-galli; F, Cyperus difformis; G, Ludwigia prostrata; H, Sagittaria trifolia; I, Rotala indica.

Table 4. Area of occurring herbicide resistant weeds on paddy field in Jeollabuk-do.

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zWeed species: A, Monochoria vaginalis; B, Schoenoplectiella juncoides; C, Echinochloa oryzicola; D, Lindernia dubia; E, Echinochloa crus-galli; F, Cyperus difformis; G, Ludwigia prostrata; H, Sagittaria trifolia; I, Rotala indica.

그에 비해 벗풀과 마디꽃은 2개 시·군에 발생하고 있었으며, 발생률과 발생면적은 미미하였다(Table 3 and 4). 벗풀은, 다년생 잡초로 본 실험에서 사용한 토양검정법으로는 저항성을 확인하기 힘든 것을 감안하더라도 아직까지 일부 지역 혹은 일부 지점의 문제인 것으로 파악되며, 해당 지역에서는 확산되지 않도록 철저한 관리가 필요하다.

전체적으로 전북지역에서 발생하고 있는 제초제 저항성 잡초의 변화를 보면, 2012년 발생 비율이 높은 초종은 올챙이고랭이(39.0%), 물달개비(27.8%), 강피와 알방동사니 각각 16.6%순이었지만(Cho et al., 2014), 2017년에는 물달개비(52.5%), 올챙이고랭이(46.3%), 강피(37.8%), 미국외풀(23.0%) 순으로, 알방동사니의 세력이 감소하였으며, 미국외풀이 그 세력을 넓히고 있는 것을 확인하였다.

각 지역의 제초제 저항성 잡초 발생 면적을 기준으로 각 초종 별 발생 면적의 합을 지수화한 결과, 1.9-3.2에 분포하고 있었으며, 전라북도 전체는 2.5였다(Table 4). 이는 한 지역 혹은 필지에서 2-3종의 제초제 저항성잡초가 동시에 발생하고 있다고 추정할 수 있었다. 따라서 전북지역에서는 특정 제초제 저항성 잡초를 방제하기 위한 노력보다는 각 시·군의 제초제 저항성 잡초 발생 현황을 파악하고 가능한 한 동시에 방제할 수 있는 노력을 기울여야 할 것이다. 이를 위해 확산방지를 위한 전문 방제 약제의 추가 선발과 영농현장에서 제초제 처리의 체계적인 기술에 대한 집중 관리가 필요할 것이라고 생각된다.

Acknowledgements

This study was supported joint research project from Rural Development Administration, Republic of Korea (Project number: PJ01245705).

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