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우리나라 농경지에 발생하는 잡초는 1972년 한국산잡초목록이 발간됨으로써 453종이 처음으로 알려졌다(Lee et al., 2012). ‘논잡초 발생 양상에 관한 연구’는 1971년에 처음으로 농촌진흥청 작물시험장에서 수행되었고, 이후 10년 주기로 현재까지 네 번의 조사가 이루어졌다(Kim, 1984; Park et al., 1995; Park et al., 2001). 주기적인 논잡초 조사에서 우점 잡초의 순위에 많은 변화가 있었는데, 이와 같은 천이의 주요 요인으로서는 경지 이용 형태의 변화, 토지 기반정비에 의한 토양의 변화, 경종법, 재배관리, 특히 잡초 방제법의 변화 등이 작용한 것으로 나타났다(Kim et al., 2012). 손 제초에 의존하던 1970년대에는 일년생과 다년생 잡초의 비율이 7:3으로, 마디꽃, 물달개비, 피 등 일년생 잡초의 비율이 높았고, 뷰타클로르 입제와 같은 일년생 잡초 방제용 제초제의 사용이 증가한 1981년도부터는 일년생과 다년생 잡초의 분포비율이 4.6:5.4로 벗풀, 올방개 등의 다년생 잡초의 분포가 증가하였다(Oh et al., 1981). 1988년부터는 다년생 잡초에 방제 효과를 가지는 설포닐우레아계 제초제인 bensulfuronmethyl과 pyrazosulfuron-ehyl의 혼합제초제 즉, 일발처리제(one-shot herbicide)가 국내에 보급되기 시작하였고, 이로 인해 1991년도부터 일년생과 다년생 잡초의 비율이 3.3:6.7로 올방개, 벗풀, 너도방동사니 등 다년생 잡초가 급격하게 증가하였다(Park et al., 1995).
제초제 저항성 논잡초란 잡초를 방제하기 위하여 제초제를 잡초 군락 내에 정상적으로 살포하였으나 그 동안 방제가 잘 되었던 잡초가 방제가 되지 않고 생존하여 종자를 맺음으로서 후대까지도 계속 이러한 능력이 유전되는 것을 말한다(Heap, 1997; Hensley, 1981). 세계적으로 1970년초부터 1980년대까지는 주로 트리아진(triazine)계 제초제들이 발생하기 시작하였으나 1990년대부터는 acetolactate synthase (ALS) 저해 제초제들인 sulfonylurea (SU)계 제초제들에 대한 저항성 잡초들이 발생하고 있다 (Heap, 2014). SU계 제초제 저항성 잡초들의 발생 증가는 SU계 제초제들의 약효지속성이 매우 길고 잡초의 생장점에서 효소만 억제하여 살포하기 때문에 잡초와 작물 사이에 선택성이 높아 잡초가 저항성으로 변할 가능성이 높기 때문이다(Saari et al., 1990). 1999년도에 서산 간척지 논에서 물옥잠이 SU계 제초제 저항성이 최초로 확인된 이후(Park et al., 1999), 2000년대의 논잡초는 물달개비, 피와 같은 제초제 저항성 논잡초가 우점하게 되었으며 현재까지 국내에서 보고된 제초제 저항성 논잡초는 물달개비(Monochoria vaginalis), 알방동사니(Cyperus difformis), 올챙이고랭이(Schoenoplectiella juncoides), 물피(Echinochloa crus-galli var. crus-galli), 강피(Echinochloa oryzicola) 등 14종이 보고되었다(Im et al., 2003; Kwon et al., 2002; Kwon et al., 2009; Park and Park, 2002; Park et al., 2001; Park et al., 2009). 국내 제초제 저항성잡초의 종류가 빠른 속도로 증가함에 따라 발생면적 역시 빠른 속도로 증가하고 있다. 비록 산출방법이 연구결과 간에 다소 차이가 있기는 하나, 2003년도 47,170 ha부터 2008년도 106,951 ha (Park et al., 2010), 2012년 176,870 ha (Lee et al., 2013)까지 제초제 저항성 논잡초 발생면적이 꾸준하게 증가하였다. 2012년도 경북지역의 저항성 논잡초 발생조사 결과, 경북 전체 논면적의 15.9% (22,420 ha)에서 제초제 저항성 논잡초가 발생하고 있는 것으로 확인되었다(Kim and Kim, 2013).
관행적인 벼 재배에서 제초제는 잡초방제법으로 필수이며, 앞으로도 제초제 사용은 꾸준하게 지속될 것이다. 이러한 제초제의 연용은 저항성 잡초의 발생확률을 증가시킬 것으로 예상된다. 따라서 본 연구는 경상북도 22개 시·군에서 발생하는 논잡초의 발생양상과 제초제 저항성 변화를 알아보고, 효과적인 방제방법의 방향을 제시하고자 수행하였다.
재료 및 방법
경북지역의 논잡초에 대한 제초제 저항성 잡초의 분포를 조사하기 위하여, 2017년 통계청에서 조사된 경북지역 논 재배면적(Statistics Korea, 2017)에 비례하여 22개 시·군별로 나누어 조사지점 수를 정하였다(Table 1). 이 때, 모든 시·군에서 3개 이상의 읍·면을 포함시켜 대표성을 확보하였고, 각 지역별 주요 벼 재배지역을 대상으로 269지점을 선정하였다(Fig. 1). 2017년과 2018년(11월-4월)에, 각 지점 당 3개 이상의 포장에서 포장별 W자 형태로 0-20 cm 깊이의 토양 3-5 kg을 채취하여 고르게 혼합하였고 채취한 토양은 말린 다음 잘게 부수어 처리 전까지 보관·유지하였다.
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Table 1. Number of soil sampling site based on rice cultivation area and estimated rice cultivation area occurring herbicide resistant weeds in Gyeongsangbuk-Do. 
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토양검정법
각 지점에 대한 저항성 잡초 발생 여부를 판단하기 위해 토양 샘플링(Lee et al., 2012)의 방법을 사용하였다. 2017년 5월 25일에 196 cm2사각포트(12 × 18 × 10 cm3)에 토양을 채운 다음 물을 부어 고르게 반죽 하여 토양 내 잡초 종자 발아를 유도하였다. 토양의 담수심은 2 cm정도로 유지하였다. 제초제는 피 2엽기를 기준으로 하여 5월 27일에 이마조설푸론(1.5%)+피리미노박메틸(0.6%) 혼합제를, 기준량인 75+30 g a.i. ha-1로 각 포트의 담수 표면에 살포하였다. 약제 처리 전에 발생된 초종을 동정하였고, 처리 후 30일을 기준으로 하여 6월 25일에 생존한 잡초의 종류와 개체수를 조사하였다. 모든 처리는 3반복으로 하였다. 본 연구에서 사용한 제초제는 시중에서 판매되고 있는 혼합제인 이마조설푸론+피리미노박메틸 액상수화제로 본 연구에서 도출된 결과는 이마조설푸론+피리미노박메틸에 국한된 저항성으로 해석해야 옳을 것이다.
제초제 저항성 잡초 발생 면적 예측
각 시·군의 논 면적은 2017년 농업면적통계(Statistics Korea, 2017)의 자료를 인용하였다. 제초제 저항성 잡초 판정 기준은 토양시료에 제초제를 처리한 다음 제초제 저항성으로 보고된 14종(Lim et al., 2010; Park et al., 2014)이 한 개체 이상 생존했으면 저항성 잡초 발생 지점으로 판단하였고, 하나도 생존하지 않은 지점은 감수성 지점으로 판단하였다. 시·군의 저항성 잡초 발생률, 저항성 잡초 발생 면적, 그리고 경북지역의 저항성 잡초 발생면적과 저항성 잡초 발생률은 다음과 같이 계산하여 추정하였다.
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결과 및 고찰
경상북도 및 22개 시·군의 ALS 저해 제초제 저항성 잡초 발생 비율 및 발생 면적
경북지역 논에 발생하는 제초제 저항성 잡초의 분포를 알아보기 위하여 22개 시·군 269지점을 선정하고(Table 1; Fig, 1) 토양을 채취하여 저항성을 평가하였다. 경상북도는 2017년 기준으로 벼 재배면적이 99,549 ha이고, 제초제 저항성잡초 발생비율은 39.7%로 나타났으며, 조사한 모든 시·군에서 저항성잡초가 발생하였다(Table 1). 22개 시·군에 대한 ALS 저해제 제초제 저항성 발생비율은 영주시와 청송군이 모두 66.7%로 가장 높았으며, 포항시와 성주군이 각각 60.0 및 55.6%로 그 뒤를 따랐다(Table 1; Fig, 2). 그러나 제초제 저항성 잡초의 발생 면적은 발생 비율과 다른 양상을 보였다. 상주시가 6,090 ha로 가장 넓은 면적에서 발생하고 있었고, 예천군과 포항시가 각각 4,654 및 3,999 ha로 그 뒤를 따랐다. 청도군은 경상북도 내 22개 시·군에서 가장 낮은 ALS 저해 제초제 저항성 잡초 발생 비율과 발생 면적을 보였다.
동일한 토양검정법으로 경상북도의 제초제 저항성잡초의 분포를 수행한 2012년의 연구 결과, 경상북도의 ALS 저해 제초제 저항성잡초 발생 비율과 발생 면적은 각각 15.9% 및 22,420 ha였다(Kim and Kim, 2013). 비록 제초제의 종류가 다르고, 채집지 선정 기준 및 조사 초종이 달라졌지만, 5년 사이에 발생 비율은 23.8%, 발생 면적은 17,135 ha가 증가한 것으로 분석되어 경상북도 내에서 ALS 저해 제초제 저항성 잡초는 급격하게 증가하고 있는 것으로 판단되었다. 이러한 경향은 경상북도뿐 아니라, 주요 쌀 생산지인 충청남도(Won et al., 2018), 전라북도(Choi et al., 2018) 및 전라남도(Jeong et al., 2018)에서도 나타나고 있었다. 따라서 제초제 저항성 잡초 발생 비율 및 발생 면적의 증가는 경상북도만의 현상이 아니라 전국 공통으로 나타나는 현상이라고 할 수 있다. 제초제 저항성 잡초 발생 증가의 주요 원인은 ALS저해 제초제 장기간 사용인 것으로 판단된다. 제초제 저항성잡초 발생비율과 발생면적의 증가와 동시에 2015년의 단위 면적당 제초제 사용량(kg a.i. ha-1)은 1.3 kg으로, 2011년의 0.9 kg보다 44% 정도 급격하게 증가했고(Ha et al., 2016), 특히 ALS 저해 제초제 중 중기처리제로 많이 사용되고 있는 설포닐유레아(Sulfonylurea; SU) 계열의 제초제 사용량이 2011년부터 꾸준하게 증가하였기 때문에(Ha et al., 2016) 제초제 저항성잡초가 증가한 것으로 판단된다. 제초제 사용량이 증가하는 경향은 농가인구의 감소 및 고령화와 함께 꾸준히 지속될 것으로 예상되므로(Won et al., 2013), 이에 따라 제초제 저항성 잡초는 경상북도뿐만 아니라 전국에서 지속적으로 증가 및 확산될 것으로 예상된다.
경상북도에서 발생하는 ALS 저해 제초제 저항성 초종 및 잡초종 별 발생면적
동일한 토양검정법으로 경상북도의 제초제 저항성잡초의 분포를 수행한 2012년의 연구 결과, 경상북도의 ALS 저해 제초제 저항성잡초 발생 비율과 발생 면적은 각각 15.9% 및 22,420 ha였다(Kim and Kim, 2013). 비록 제초제의 종류가 다르고, 채집지 선정 기준 및 조사 초종이 달라졌지만, 5년 사이에 발생 비율은 23.8%, 발생 면적은 17,135 ha가 증가한 것으로 분석되어 경상북도 내에서 ALS 저해 제초제 저항성 잡초는 급격하게 증가하고 있는 것으로 판단되었다. 이러한 경향은 경상북도뿐 아니라, 주요 쌀 생산지인 충청남도(Won et al., 2018), 전라북도(Choi et al., 2018) 및 전라남도(Jeong et al., 2018)에서도 나타나고 있었다. 따라서 제초제 저항성 잡초 발생 비율 및 발생 면적의 증가는 경상북도만의 현상이 아니라 전국 공통으로 나타나는 현상이라고 할 수 있다. 제초제 저항성 잡초 발생 증가의 주요 원인은 ALS저해 제초제 장기간 사용인 것으로 판단된다. 제초제 저항성잡초 발생비율과 발생면적의 증가와 동시에 2015년의 단위 면적당 제초제 사용량(kg a.i. ha-1)은 1.3 kg으로, 2011년의 0.9 kg보다 44% 정도 급격하게 증가했고(Ha et al., 2016), 특히 ALS 저해 제초제 중 중기처리제로 많이 사용되고 있는 설포닐유레아(Sulfonylurea; SU) 계열의 제초제 사용량이 2011년부터 꾸준하게 증가하였기 때문에(Ha et al., 2016) 제초제 저항성잡초가 증가한 것으로 판단된다. 제초제 사용량이 증가하는 경향은 농가인구의 감소 및 고령화와 함께 꾸준히 지속될 것으로 예상되므로(Won et al., 2013), 이에 따라 제초제 저항성 잡초는 경상북도뿐만 아니라 전국에서 지속적으로 증가 및 확산될 것으로 예상된다.
경상북도에서 발생하는 ALS 저해 제초제 저항성 초종 및 잡초종 별 발생면적
경북지역에서는 국내에서 보고된 14종의 제초제 저항성 잡초 중 총 6종이 발생하였다(Table 2). 발생 초종의 제초제 저항성 비율을 살펴 보면, 물달개비(Monochoria vaginalis)가 평균 26.9%의 비율로 발생하고 있어 경상북도에서 가장 많이 발생하는 제초제 저항성 잡초로 나타났다. 그리고 올챙이고랭이(Schoenoplectiella juncoides), 미국외풀(Lindernia dubia)은 각각 14.5 및 12.1%로 그 뒤를 따르고 있었으며, 이들은 잠재적으로 벼 생육에 큰 피해를 줄 수 있기 때문에 관리 및 감시가 필요할 것으로 판단된다. 강피(Echinochloa oryzicola)와 알방동사니(Cyperus difformis)는 3% 미만으로 발생하고 있어, 그 영향력이 매우 낮은 것으로 분석되었다. 올챙이자리(Blyxa aubertii)는 청도군에서 16.7%의 비율을 보여 관리가 필요할 것으로 보이나 다른 지역에서는 저항성을 보이지 않는 것으로 조사되었다. 여뀌바늘(Ludwigia epilobioides), 올미(Sagittaria pygmaea), 마디꽃(Rotala indica), 및 물피(Echinochloa crus-galli)는 무처리구에서는 발생했지만 제초제 처리구에서는 모두 고사하여 저항성이 없는 것으로 판단되었다. 또한 물옥잠(Monochoria korsakowii), 벗풀(Sagittaria trifolia), 새섬매자기(Bolboschoenus planiculmis), 쇠털골(Eleocharis acicularis)등 다년생잡초는 발생하지 않았는데 토양검정법은 토양을 채취해 잡초를 발생시켜 저항성을 판단하므로 다년생잡초보다는 일년생잡초에 대한 저항성을 검정하기 적합하기 때문에 토양검정법을 이용하여 벗풀이나 새섬매자기, 쇠털골과 같은 다년생잡초의 저항성 발생률을 판단하기에는 문제가 있을 것으로 판단된다. 지난 2012년의 연구결과에서는 미국외풀, 여뀌바늘, 물달개비 순으로 제초제 저항성 잡초가 많이 발생하였는데(Kim and Kim, 2013), 그 후 물달개비와 올챙이고랭이가 5년 사이에 급격하게 증가한 것으로 판단되며, 여뀌바늘은 감소한 것으로 분석되었다. 2012년과 비교하여 미국외풀은 감소하였는데, 이러한 원인은 농가에서 사용하는 적용 제초제의 연속 사용과 미국외풀, 올챙이고랭이, 올방개 잡초 제거에 효과적인 왕우렁이 사용 등에 의한 것으로 판단되었다.
경북지역의 제초제 저항성잡초 발생 면적은 발생 비율과 유사한 경향을 보였다. 경북지역에서 발생 면적이 가장 넓은 저항성 잡초는 물달개비로 28,950 ha가 발생한 것으로 예측되었다(Table 3). 그 다음으로 올챙이고랭이 14,520 ha, 미국외풀 10,384 ha, 강피 2,550 ha, 알방동사니 798 ha, 올챙이자리 160 ha 순으로 발생이 예측되었다.
ALS 저해 제초제 저항성 잡초의 발생 면적(39,555 ha; Table 1)과 저항성 잡초종별 발생 예상면적의 합(57,362 ha; Table 3)의 비율은 1.45이다. 이 비율은 제초제 저항성잡초가 발생한 포장에서 발생하는 저항성 잡초종 수를 의미한다. 전라북도의 경우 이 비율이 2.5였는데, 이는 저항성 포장에서 평균적으로 2종 이상의 잡초가 동시에 나타난다는 것을 의미한다(Choi et al., 2018). 이와 비교했을 때, 경상북도는 두 종이상이 동시에 저항성을 가지고 나타나지 않는 다고 분석할 수 있으며 전라북도보다는 저항성 잡초 문제가 복잡하지는 않은 것으로 판단된다. 따라서, 경상북도에서는 특정 저항성 잡초종에 대한 방제법을 제시하여 홍보해야 할 것이다.
지난 두 차례의 연구 결과, 타 도에 비해 경북지역은 저항성잡초가 발생하는 비율이 낮은 경향을 보였다(Kim and Kim, 2013). 이는 잡초방제의 효율성 및 경제성으로 판단했을 때 매우 고무적인 일이며, 재배작물 및 재배방법의 다양성, 사용 제초제의 다양성 등의 여러 원인으로 분석될 수 있다. 제초제 저항성 잡초 발생 비율을 일정 수준 이하로 관리하고 유지하기 위해서는 제초제 사용자 및 판매자에 대한 교육, 특정 저항성 잡초종에 대한 방제법 제시 등의 노력이 필요할 것이다. 농업인구의 감소 및 고령화, 그리고 기후변화로 인해 제초제의 사용이 증가될 가능성이 매우 높지만 다양한 분야에서 제초제 저항성 잡초의 확산을 막기 위한 노력을 한다면 제초제 저항성 잡초 문제도 충분히 극복할 수 있을 것이다.
