서 언
갈색퍼짐병은 Rhizoctonia solani AG2-2 (IV)에 의해 난지형잔디에 발생하는 대표적인 병이다(Shim et al., 1994). R. solani AG2-2 (IV)를 비롯한 잔디의 주요 병원균은 근권층이나 대취층에 서식한다(Ryu et al., 2014). 일반적으로 살균제를 이용하여 방제하고 있으나 동일한 작용기작의 약제를 지속적으로 사용하는 경우 약제저항성을 나타낸다(Kim et al., 2010). 이러한 문제를 해결하기 위해 토양환경조건의 개선, 길항성 미생물의 이용(Ryu et al., 2014) 및 기능성 추출물(Geon et al., 2005; Kwon et al., 2010) 등을 이용해 살균제의 사용을 줄이고자 종합적인 방제 연구가 진행되었다(Shim et al., 1997). 바이오황은 쓰레기 매립지에서 유기물의 발효과정에서 발생하는 황화수소의 제거를 위해 수행하는 탈황과정에서 발생한 부산물이다. 바이오황은 연평균 5,475m3year-1정도가 생성되며(Lee, 2018), 콘크리트 성능 개선에 관한 연구가 있으나 농업이나 식물재배에 이용하고자 하는 연구는 거의 진행되지 않았다(Eom, 2016; Lee, 2018). 황은 식물의 주요 구성원소이며, 중요한 비료원으로 아미노산 및 단백질의 생합성에 관여하게 된다(Li and Kim, 2011). 또한 유황의 경우 식물병원균의 발생을 억제하는 살균작용을 나타내는 대표적인 천연물질로 알려져 있다(Paik et al., 2012).
따라서 본 연구는 한국잔디(Zoysia japonica S.)에서 1) 바이오황의 처리에 따른 갈색퍼짐병의 방제효과와 2) 살균제와 혼용처리 시 살균제(pencycuron)의 방제효과를 조사하여 잔디의 병해관리에 대한 이용가능성을 평가하고자 한다.
재료 및 방법
공시재료
연구에 이용된 갈색퍼짐병의 균주(R. solani AG2-2 [IV])는 농촌진흥청 농업미생물은행(Korean Agricultural Culture Collection, KACC)에서 분양받아 사용하였다. 공시약제로는 바이오황(bio-sulfur, BS)은 에코바이오홀딩스㈜(Eco-bio Holdings Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 공여 받아 사용하였고, 살균제인 pencycuron 액상수화제(pencycuron 20%; P, DB Hitech, Seoul, Korea)은 농자재판매상에서 구매하여 사용하였다.
바이오황의 농도 별 항균력시험
바이오황(bio-sulfur; BS)의 갈색퍼짐병 병원균에 대한 생육억제여부를 검토하기 위해 항균력을 조사하였다. 바이오황을 멸균수에 10배, 100배 및 1,000배 희석하여 paper disk에 50 μL씩 점적하여 충분히 흡수된 후 potato dextrose agar (PDA)배지 가장 자리에 치상하였고, 잔디병원균은 5 mm cork borer를 이용하여 균일하게 자른 후 중앙에 치상하였다. 25℃로 설정된 정치배양기에서 96시간 배양한 후 병원균의 균사생장억제율을 측정하였다. 균사생장억제율은 미생물 처리구의 병원균 균사생장길이와 대조구의 균사생장길이를 조사하여 아래의 식으로 계산하였다. 바이오황의 항균력시험은 petri dish 당 3반복으로 수행하였다.
균사생장 억제율(%) = (1-약제배지에서의 균총의 직경/무처리에서의 균총의 직경) × 100 (1)
바이오황 및 pencycuron의 갈색퍼짐병 방제 효과
본 연구는 2018년 4월부터 6월까지 3개월 동안 A 지역(강원도 원주시 소재의 골프장)과 B 지역(경기도 여주시 소재의 골프장)에서 수행되었다. 공시잔디는 한국잔디(Z. japonica)를 이용하였다. 시험 포장의 토양은 사토로 조성되어 있었고, 상토층의 깊이는 약 15.0 cm였다. 처리구는 수돗물만 처리한 무처리구(control), 바이오황 처리구(bio-S treatment, BS; BS 1.0 g m-2), 펜사이큐론 처리구(pencycuron [P] 0.2 g a.i. m-2), 펜사이큐론과 바이오황 혼용처리구1 (P+BS, P 0.2 g a.i. m-2 + BS 1.0 g m-2) 및 혼용처리구 2 (0.75P+BS, P 0.15 g a.i. m-2+BS 1.0 g m-2)로 구분하였다.
A 지역과 B 지역의 시험구 단위는 0. 5 m2 (0.5 m × 1.0 m) 크기로 각 지역의 전체포장은 7.5 m2였고, 시험구 배치는 난괴법(3반복)으로 배치하였다. 공시약제의 처리는 실험 포장은 갈색퍼짐병이 발생했던 지역 중 회복되었으나 병반의 흔적이 남아 있는 지역으로 선택하였다. 바이오황 및 살균제의 처리는 A 골프장에서는 2018년 4월 20일, 4월 27일, 5월 4일에, B 골프장에서는 5월 23일, 5월 30일, 6월 6일에 각각의 약제를 1,000 mL의 수돗물에 희석하여 물조리개(2 L)를 이용하여 각각 3회 씩 관주처리하였다.
갱신작업 후 바이오황 및 pencycuron의 갈색퍼짐병 방제 효과
갱신작업 후 바이오황의 처리효과를 평가하기 위해 2018년 4월부터 6월까지 3개월 동안 A 지역과 B 지역에서 한국잔디(Z. japonica)를 이용하여 시험을 수행하였고, 시험 포장의 조성토양은 사토였으며, 상토층 깊이는 약 15.0 cm였다. 갱신작업 후 바이오황 및 pencycuron의 갈색퍼짐병 방제효과를 확인하기 위해 A 지역에서는 4월 13일에, B 지역에서는 5월 16일에 버티컬 모잉(5 mm)과 통기작업(직경 10 mm, 깊이 80 mm) 을 수행하였다.
처리구는 수돗물만 처리한 무처리구(control), 바이오황 처리구(BS 1.0 g m-2), 펜사이큐론 처리구(pencycuron [P] 0.2 g a.i. m-2), 펜사이큐론과 바이오황 혼용처리구1 (P+BS, P 0.2 g a.i. m-2+BS 1.0 g m-2) 및 혼용처리구 2 (0.75P+BS, P 0.15 g a.i. m-2+BS 1.0 g m-2)로 구분하였다.
A 지역과 B 지역의 시험구 단위는 0. 5 m2 (0.5 m × 1.0 m) 크기로 각 지역의 전체포장은 7.5 m2였고, 시험구 배치는 난괴법(3반복)으로 배치하였다. 공시약제의 처리는 실험 포장은 갈색퍼짐병이 발생했던 지역 중 회복되었으나 병반의 흔적이 남아 있는 지역으로 선택하였다. 바이오황 및 살균제의 처리는 A 골프장에서는 2018년 4월 20일, 4월 27일, 5월 4일에, B 골프장에서는 5월 23일, 5월 30일, 6월 6일에 각각의 약제를 1,000 mL의 수돗물에 희석하여 물조리개를 이용하여 각각 3회 씩 관주처리하였다.
약해 및 약효 검정
잔디의 가시적 품질 조사를 통해 바이오황과 살균제 혼용처리에 따른 약해 발생여부를 평가하였고, 갈색퍼짐병 발병면적율 및 방제율 등을 조사하여 바이오황과 살균제 혼용처리에 따른 갈색퍼짐병 방제효과를 평가하였다. 잔디의 가시적 품질은 NTEP에서 제시한 방법에 준하여 A 지역에서는 2018년 4월 20일, 4월 27일, 5월 4일, 5월 11일에 총 4회 조사하였고, B 지역에서는 2018년 5월 23일, 5월 31일, 6월 7일, 6월 14일에 총 4회 조사하였다(1=worst, 9=best and 6=acceptable).
갈색퍼짐병 방제효과를 조사하기 위해 농약의 등록기준에 준하여 약제 3회 처리 후 1주일 경과 후에 실시하여 A 지역에서는 2018년 5월 11일에, B지역에서는 6월 14일에 발병면적율을 계산하였고, 각각의 시기에 바이오황 처리에 따른 방제율을 조사하였다. 갈색퍼짐병의 발병면적율 및 방제율 조사는 농약의 등록기준에 준하여 실시하였다(RDA, 2010). 갈색퍼짐병의 발병면적율은 시험포장의 처리구에 발생한 갈색퍼짐병의 면적을 측정하여 각 처리구에 발생한 갈색퍼짐병 발병면적을 조사한 후 아래 식에 준하여 계산하였다.
갈색퍼짐병 발병면적율(%) = 미생물 처리구의 갈색퍼짐병 발명면적 / 처리구 면적 × 100 (2)
갈색퍼짐병의 방제율은 대조구와 미생물 처리구의 갈색퍼짐병 발병면적율을 이용하여 아래 식에 준하여 계산하였다.
갈색퍼짐병 방제율(%) = (1 - 처리구의 발병면적율 평균 / 대조구의 발병면적율 평균) × 100 (3)
통계처리는 SPSS (ver. 12.1, IBM, New York, USA)를 이용하여 Duncan 다중검정과 T 검정을 통해 처리구간 평균값의 유의차를 검정하였다.
결과 및 고찰
바이오황의 항균력시험
바이오황의 희석농도별 R. solani AG2-2 (IV)에 대한 항균력을 조사한 결과 10배 희석액, 100배 희석액 및 1,000배 희석액에서 갈색퍼짐병원균에 대한 저해를 나타내지 않았다(Fig. 1).
바이오황 및 pencycuron의 갈색퍼짐병 방제효과
바이오황과 살균제를 처리한 후 시기별 한국잔디의 가시적 품질을 조사하였다(Fig. 2). A 지역에서는 시간의 경과에 따라 한국잔디가 그린업이 되면서 가시적 품질의 엽색은 점차 증가하는 경향을 보였고, 그린업이 이뤄졌던 B 지역에서는 가시적 품질은 차이를 나타내지 않았다. 시기별 A 지역과 B 지역의 각 처리구별 가시적 품질은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 이를 통해 바이오황과 pencycuron 및 혼합 처리는 가시적 품질에 영향을 미치지 않으며, 이들 처리에 의한 약해는 확인할 수 없었다. 바이오황과 pencycuron을 처리한 후 갈색퍼짐병의 발병면적과 방제율을 조사하였다(Fig. 3). A 지역에서 0.75P+BS 처리구는 약 10%의 발병면적을 나타내어 대조구보다 감소하였고, B 지역에서는 P 처리구, P+BS 처리구 및 0.75P+BS 처리구에서 대조구보다 감소하였다. 하지만 BS 처리구는 무처리구의 발병면적과 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. A 지역에서 갈색퍼짐병의 방제율은 15-75%의 범위를 나타내었고, 0.75P+BS 처리구에서 75%로 가장 높았다. B 지역에서는 처리구별 방제율은 17-76%이었고, P 처리구, P+BS 처리구 및 0.75P+BS 처리구에서 각각 63%, 76% 및 72%의 방제율을 나타내었다.
Fig. 2. Visual turfgrass quality of zoysiagrass after applied with both bio-sulfur or pencycuron in site A (A) and B (B). A site was located in Wonju-si Gangwon-do, and B site in Yeoju-si Gyeonggi-do. Error bars indicates standard deviation and diff erent letters indicates signifi cant diff erent at P≤0.05 level according to Duncan’s multiple range test. NS represents not signifi cant. Treatments were follows. Control: Non-application of Bio-sulfur (BS), pencycuron (P) or their mixture; BS: BS 1.0 mL m-2; P: P 1.0 mLm-2(0.2 a.i. mg m-2); P+BS: P 1.0 mL m-2+BS 1.0 g m-2; 0.75P+BS: P 0.75 mL m-2+BS 1.0 g m-2. Bio-sulfur, two fungicides and their mixture were applied three times in A site on Apr 20, Apr 27, and May 4, and in B site on May 23, May 31, and June 7.
Fig. 3. Disease area (A) and control effi ciency (B) of large patch in zoysiagrass after applied with bio-sulfur or pencycuron. Error bars indicates standard deviation and diff erent letters indicates signifi cant diff erent at P≤0.05 level according to Duncan’s multiple range test. Large patch in A site was investigated on May 11, and in B site on June 14. A site and B site were located on Wonju-si Gangwon-do and Yeoju-si Gyeonggi-do, respectively. Treatments were follows. Control: Nonapplication of bio-sulfur (BS), pencycuron (P) or their mixture; BS: BS 1.0 mL m-2; P: P 1.0 mLm-2(0.2 a.i. mg m-2); P+BS: P 1.0 mL m-2+BS 1.0 g m-2; 0.75P+BS: P 0.75 mL m-2+BS 1.0 g m-2. Bio-sulfur, two fungicides and their mixture were applied three times in A site on Apr 20, Apr 27, and May 4, and in B seit on May 23, May 31, and June 7.
바이오황의 갈색퍼짐병에 대한 방제율는 17% 이하로 방제효과를 확인할 수 없었다. 그러나 바이오황과 pencycuron을 혼합하여 처리하는 경우 발병면적이 감소하는 경향을 보였고, pencycuron의 권장량의 75% 를 사용하여도 P 처리구와 유사한 방제율을 나타내어 농약의 약효를 증대시키는 협력제(synergist)로서 이용이 가능할 것으로 판단되었다.
갱신작업 후 바이오황 및 pencycuron의 갈색퍼짐병 방제효과
갱신작업 이후 바이오황과 pencycuron 처리 후 시기별 한국잔디의 가시적 품질을 조사하였다(Fig. 4). A 지역과 B 지역 모두 시간의 경과에 따라 가시적 품질은 점차 증가하는 경향을 보였다. 특히, 그린업이 이뤄졌던 B 지역은 버티컷과 통기작업 직후에는 잔디의 엽색이 감소하였으나 이후 회복되면서 가시적 품질은 증가하였다. 반면에 각 시기별 A 지역과 B 지역에서 약제의 처리에 따른 각 처리구별 가시적 품질은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 이를 통해 갱신작업 이후 바이오황과 pencycuron 및 혼합 처리는 잔디의 가시적 품질에 영향을 미치지 않았으며, 이들 처리에 의한 약해는 나타나지 않았다.
Fig. 4. Visual turfgrass quality of zoysiagrass done aeration and vertical mowing after applied with both bio-sulfur or pencycuron in site A (A) and B (B). A site was located in Wonju-si Gangwon-do, and B site in Yeoju-si Gyeonggido. Aeration and vertical mowing of root zone were carried out in A site on Apr 13, and in B site on May 16. Error bars indicates standard deviation and diff erent letters indicates signifi cant diff erent at P≤0.05 level according to Duncan’s multiple range test. NS represents not signifi cant. Treatments were follows. Control: Non-application of bio-sulfur (BS), pencycuron (P) or their mixture; BS: BS 1.0 mL m-2; P: P 1.0 mLm-2(0.2 a.i. mg m-2); P+BS: P 1.0 mL m-2+BS 1.0 g m-2;0.75P+BS: P 0.75 mL m-2+BS 1.0 g m-2. Bio-sulfur, two fungicides and their mixture were applied three times in A site on Apr 20, Apr 27, and May 4, and in B siet on May 23, May 31, and June 7.
갱신작업 진행 후 바이오황과 pencycuron을 처리한 한국잔디에서 갈색퍼짐병의 발병면적과 방제율을 조사하였다(Fig. 5). A 지역에서 각 처리구별 갈색퍼짐병 발병면적은 통계적으로 유의적인 차이를 나타내지 않아 방제효과는 확인 할 수 없었다. B 지역에서는 P+BS 처리구와 0.75P+BS 처리구에서 각각 20%와 약 13%의 발병면적을 나타내어 대조구보다 감소하였고, 갈색퍼짐병 방제율은 각각 50%와 70%를 나타내었다. 바이오황의 처리는 갈색퍼짐병 발병면적이 대조구와 유사하여 방제효과는 확인 할 수 없었으나 B 지역 시험에서 바이오황과 pencycuron을 혼합하여 처리하는 경우 발병면적이 감소하였고, pencycuron의 권장량의 75% 를 사용하여도 P 처리구보다 우수한 방제율을 나타내어 농약의 약효를 증대시키는 협력제(synergist)로서 이용이 가능할 것으로 판단되었다.
Fig. 5. Disease area (A) and control effi ciency (B) of large patch in zoysiagrass done aeration and vertical mowing after applied with bio-sulfur or pencycuron. Aeration and vertical mowing of root zone were carried out in A site on Apr 13, and in B site on May 16. Error bars indicates standard deviation and diff erent letters indicates signifi cant diff erent at P ≤0.05 level according to Duncan’s multiple range test. Large patch in A site was investigated on May 11, and in B site on June 14. A site and B site were located on Wonju-si Gangwon-do and Yeoju-si Gyeonggi-do, respectively. Treatments were follows. Control: Non-application of Bio-sulfur (BS), pencycuron (P) or their mixture; BS: BS 1.0 mL m-2; P: P 1.0 mL m-2(0.2 a.i. mg m-2); P+BS: P 1.0 mL m-2+BS 1.0 g m-2; 0.75P+BS: P 0.75 mL m-2+BS 1.0 g m-2. Bio-sulfur, two fungicides and their mixture were applied three times in A site on Apr 20, Apr 27, and May 4, and in B seit on May 23, May 31, and June 7
고찰
Shim et al. (1994)과 Kim et al. (1992)이 한국잔디에 발생하는 갈색퍼짐병, 갈색마름병 및 황색마름병과 같은 잔디의 잎마름병을 일으키는 병원균으로 Rhizoctonia spp. 을 보고하였다. 그 중에서도 갈색퍼짐병을 일으키는 병원균은 R. solani AG2-2 (IV)으로 알려져 있으며, 주로 근권층이나 대취층에 서식하는 토양병원균으로 알려져 있다(Ryu et al., 2014). 골프장의 잔디는 한번 식재되면 한곳에서 오랫동안 자라게 되므로 토양병원균에 오염되면 지속적으로 발생하며, 잔디품질과 생육을 감소시킨다(Ryu et al., 2014). 국내 골프장은 페어웨이의 약 70% 가 한국잔디로 피복되어 있어 갈색퍼짐병 발생 시 피해가 크게 나타난다(Choi et al., 2012; Shim and Kim, 1995).
갈색퍼짐병은 봄철(6월경)과 가을철(9-10월경)에 많이 발생하는 것으로 알려져 있다(Shim and Kim, 1995). 그러나 한국잔디는 4-5월경 Rhizoctonia sp.의 황색마름병이 발생하여 약제처리에 의해 대취층에 서식하는 갈색퍼짐병원균의 저항성이 나타내기도 한다(Kim et al., 1992; Kim et al., 2010). 이러한 문제를 해결하기 위해 대안으로서 생물학적 방제뿐 아니라 토양환경의 개선 및 적절한 시비가 필요하였다(Shim et al., 1997). 본 연구에서 R. solani AG2-2 (IV)의 서식처인 근권토양개선을 위해 통기작업 및 버티컬 모잉 후 약제를 처리한 후 갈색퍼짐병의 방제효과를 조사하였으나 갱신작업 여부에 따른 방제효과는 확인할 수 없었다 (Fig. 3 and 5). 이는 통기작업으로 잔디의 조직에 상처가 발생하여 토양병원균의 침입이 용이하고 버티컬 모잉 작업으로 잔디밀도가 감소하여 잔디가 회복되는데 시간이 부족했기 때문이며, 갱신작업에 의한 토양환경개선효과가 서서히 나타나기 때문으로 판단된다.
지속가능한 골프코스를 이루기 위한 종합적인 병해관리는 유기합성농약의 사용을 줄이는 것을 목적으로 한다(Kim et al., 2019). 갈색퍼짐병 방제를 위해 길항성 미생물(Ryu et al., 2014; Shim et al., 1997)이나 식물추출물 (Kwon et al., 2010)등과 같은 항진균활성을 나타내는 살균제의 대안으로 이용하기도 한다. 황은 항진균활성을 나타내어 각종 식물병에 대한 살균제로 알려져 있다(Roy Choudhury et al., 2010; Roy Choudhury et al., 2011). 황함유물질 중에서 thiodulfinates, trisulfides 및 benzylsulinic acid등은 항진균활성을 나타내며(Kim et al., 2006), 이들이 병원균의 인지질 함량이 감소시키기 때문이다(Roy Choudhury et al., 2011). 바이오황은 황화수소를 탈황하는 과정에서 생성된 부산물로서 황함량은 77%이며, 친수성을 나타내어 농업적으로 이용하기 가능하였다(Eom, 2016). 황합물의 항진균활성에 관한 선행 연구와는 달리 본 연구에서 바이오황은 R. solani AG2-2 (IV)에 대한 항균활성을 나타내지 않았고, 포장에서 갈색퍼짐병에 대한 방제효과도 미미하였다(Fig. 1, 3, and 5). 그러나 바이오황은 pencycuron과 혼용하였을 때, 살균제 권장량의 75%만으로도 권장량보다 우수하거나 동일한 갈색퍼짐병 방제효과를 나타내었다(Fig. 3 and 5). Geon et al. (2005)은 목초액이 갈색퍼짐병 방제 효과는 미미하나 살균제와 혼용하는 경우 살균제 사용을 50% 줄일 수 있어 항진균활성이 부족하더라도 살균제의 활성을 증대시킬 수 있다고 있는 협력제가 될 수 있다고 보고하였다. 본 연구에서 바이오황과 살균제 pencycuron의 혼용처리시 75%의 살균제 사용시 갈색퍼짐병 방제가 나타났던 것은 바이오황이 협력제로 작용하여 살균제의 살균효과를 증대시켰기 때문으로 판단된다. 잔디관리 및 작물재배에서 살균제의 약효를 증대시키고, 살균제의 사용량을 줄이기 위한 협력제에 대한 연구가 진행되어 왔다. Hong et al. (2015)은 식물병 방제에서 유기농업자재와 살균제를 혼용하거나 교호살포할 경우 살균제 사용이 약 50% 정도 감소한다고 보고하였고, Kim (2010)은 한국잔디의 갈색퍼짐병 방제에서 길항성 미생물을 살균제와 혼용할 때 살균제 권장량을 50% 감소시킬 수 있다고 보고하였다. 그러나 이러한 길항성 미생물을 살균제의 협력제로 이용하기 위해서는 살균제와의 혼합 시 생물학적 반응을 연구하는 것이 필요하다(Jung et al., 2008).
Authors Information
Young-Sun Kim, Department of Horticultural Science, Chungnam National University, Postdoctoral researcher
Jae-Pil Lee, Golf industry Department, Konkuk University, Professor
Seog-Won Chang, Department of Golf Course Management and Turfgrass Science Institute, Korea Golf University, Professor
Geung-Joo Lee, Department of Horticultural Science, Chungnam National University, Professor
