서 언
농촌 고령화와 여성화로 인한 인력난 해소를 위하여 농림축산식품부에서는 밭작물 기계화 촉진 대책으로 현행 58.3%의 밭작물 기계화 작업효율을 2022년까지 75%로 올리는 방안을 제시하였다(MAFRA, 2019). 이는 상대적으로 활용도가 낮은 파종·정식기와 수확기의 농기계를 집중적으로 보급하는 내용을 담고 있다. 이중 수확기 농기계 사용률은 23.9%로 매우 저조한 실정이다(KOSIS, 2016).
기상이변과 병해충·잡초 피해 등으로 인하여 수확기 작물체가 균일하게 성숙되지 않으면 기계 수확을 하는데 어려움이 있다(Hortensteiner, 2009; Schwenk and Nickell, 1980). 성숙하지 않은 식물체를 콤바인으로 수확할 경우 종자 표면에 얼룩이 발생하여 상품성이 감소하며, 또한 잡초 방제가 되지 않은 경우 작업도중 기계 과부하로 인한 문제가 발생할 수도 있다. 녹두의 경우 동시 성숙이 이루어지지 않아 2-3회에 걸쳐 수확을 하거나, 팥의 경우 모든 협이 완숙한 후 늦은 시기에 수확을 하고자 할 경우 많은 강우나 고온이 지속되면 농적색립의 발생이 증가하는 피해가 발생한다(RDA, 2014).
작물 건조제를 처리하면 밭작물의 일시 수확을 통한 노동시간의 감소와 경제적 이익 등이 발생하며, 종실의 품질과 수확량의 증가를 가져올 수 있다. 또한 수확기 건조제 처리는 잡초를 제거하여 기계화 수확 효율을 증진시키며, 종자의 수분 감소를 통한 저장성 증가, 이물질 혼입 방지 등의 이점이 있다(Hill et al., 2006, Morita et al., 2006).
국내에서 건조제는1981년에 diquat이 벼, 보리, 감자에 등록되어 사용되었으나, 2016년에 고독성 농약의 오남용으로 인한 안전성 우려의 사유로 등록이 취소되었다(KCPA, 2011; RDA, 2017). Diquat은 비선택성 제초제로 광합성과 호흡 시 전자전달 경로를 교란하여, 결과적으로 세포막과 지질을 파괴하는 작용기작을 지니고 있다. Diquat은 벼 출수 후 45일 처리에서 우수한 건조효과를 보였으며(Lee et al., 1980), 수확 10일전 처리시 곡물 수분함량 3-5% 감소로 건조 비용의 절감효과가 있다고 보고되었다(Kim and Cho, 1982). 참깨에 건조제로 등록되지는 않았지만, paraquat가 건조효과를 지닌다고 보고되었다(Han et al., 1993). 이외에도 glyphosate 가 콩에 대해 건조 효과가 있다고 보고되었고, 최근 tiafenacil이 감자 수확기 건조제로 등록되어 사용이 되고있다(Bae, 2018). 미국에서는 glyphosate, saflufenacil, carfentrazone, flumioxazin 등, EU에서는 diquat, glufosinate, flumioxazin 등, 일본에서는 diquat, saflufenacil, glufosinate, carfentrazone, flumioxazin 등이 작물 건조제로 사용되고 있다(Alberta pulse growers, 2015).
국내의 경우 현재 감자 수확 건조제로 1건의 비선택성 제초제가 등록되어 있으나, 동시 성숙하지 않아 수확에 어려움이 있는 참깨, 녹두, 기장 등의 작물에 대해서는 건조제가 등록되어 있지 않다(KCPA, 2019). 이와 같은 작물은 동시성숙되지 않아2-3회 나누어 수확함으로서 과다한 노동력이 투입되고 있다. 따라서 본 연구는 참깨 수확시기에 비선택성 제초제의 종류별, 농도별, 처리시기에 따른 지상부 건조율 및 약해 정도를 평가하고, 이를 바탕으로 참깨의 콤바인 수확 효율 증진을 위한 건조제를 선발하기 위해 수행되었다.
재료 및 방법
참깨 재배법
포장은 2019년 5월 22일에 복합비료(29(N) - 31(P) - 32(K) kg ha-1)를 처리한 후 로터리 하였다. 참깨(건백)는 5월 23일에 5 kg ha-1를 파종 하였고, 노지 무피복으로 재배하였다. 재식거리는 70×10 cm였으며, 시험구면적은 5 m2로 하였다. 물 관리는 분수호스를 이용 하였으며, 조류 피해 방지를 위하여 지표면에 방조망을 설치하였다. 방조망은 6월 4일에 철거하였으며, 참깨는 1주 1본으로 솎음하였다. 보식은 6월 20일에 육묘한 참깨 모종을 이식하였다. 실험은 완전임의배치법 3반복으로 수행되었다.
건조제 처리
건조제는 글루포시네이트 암모늄 액제(540 g a.i. ha-1), 글루포시네이트-피 액제(294 g a.i. ha-1), 플루티아셋메틸+글루포시네이트 암모늄 액제(8+480 g a.i./ha), 티아페나실 미탁제(150 g a.i. ha-1)를 기준량과 배량으로 경엽처리 하였다. 건조제는 농가 관행 수확기를 기준으로 수확 20일전(8월 11일), 15일전(8월 16일), 10일전(8월 21일), 5일전(8월 26일)에 처리하였다. 건조제는 배부식분무기(KS-PK2000N, Kwangsung, Daejeon, Korea)를 이용하여 23 mL sec-1의 속도로 처리하였다. 건조제의 비산 방지를 위하여 처리구 좌우는 완충구간으로 하였으며, 앞뒤로는 가림막을 설치한 후 처리하였다.
건조제 처리 후의 제반 생육 조사 및 잔류분석
최적의 건조제 선발을 위하여 수확 직후 참깨 6주에 대한 건조제별 처리시기에 따른 지상부 생체중과 무처리구 생체중을 비교하여 건조 효과를 조사하였다. 건조제의 사용 가능성을 확인하기 위하여 수확 직후 참깨 6주에 대한 꼬투리의 열린 비율과 수확량을 조사하였다. 종실 품위를 파악하기 위하여 건조제별 처리시기에 따른 천립중과 종자의 상태(모양, 색)를 조사하였다. 발아시험을 위해 패트리디쉬(100×15 mm)에 필터페이퍼를 깔고 수확된 참깨 종자 20립을 치상한 후 증류수 10 mL를 첨가하였다. 1주일 후에 발아된 종자수를 조사하였다. 잔류농약 분석은 시료를 분쇄한 후 아세토니트릴/물/아세트산 용액으로 추출하여 HLB 카트리지로 정제한 후 LC-MS/MS (TQ-XS, Waters, Massachusetts, USA)로 분석하였다.
결과 및 고찰
건조제 처리에 따른 참깨의 외적 변화
건조제별 처리시기에 따른 생체중 변화는 처리가 수확시기와 멀어질수록 생체중이 감소되는 경향을 보였고, 수확 15일과 20일전 처리에서 건조 효과가 우수하였다. 건조제 중 티아페나실 처리시 가장 빠른 속도로 건조가 이루어졌다(Table 1; Fig. 1). 각각의 건조제 처리시 꼬투리가 열리는 비율은 수확 20일전 처리시 90% 내외로 종자의 손실 가능성이 심각하였고, 수확 15일전 처리는 49-60%를 나타냈다(Table 2). 한편 수확 10일과 5일전 처리의 경우 약 꼬투리가 열리는 비율은 11-36%와 0.7-5%로 낮게 나타났다. 각각의 건조제를 처리하고 수확한 직후의 수량을 조사한 결과, 수확 20일전 처리시는 꼬투리의 열리는 비율이 커서 수확량이 감소한 것으로 나타났다(Table 3). 또한 수확 5일전 건조제 처리시에도 수확량이 뚜렷하게 감소하였는데, 이는 꼬투리가 제대로 열리지 않은 결과로 판단되며 수확 이후 후숙의 과정이 필요한 것으로 사료되었다. 결과적으로 수확 10 내지 15일전의 건조제 처리가 수확량 증가에 효과적인 것으로 나타났다(Table 3).
건조제 처리에 따른 참깨의 질적 변화
건조제 처리에 따른 천립중의 변화는 수확 20일전 처리를 제외하면 무처리(2.69 g)와 비슷한 수준을 보였다(Table 4). 건조제 처리에 의한 수확 종자의 외관변화는 처리 시기가 수확 시기와 멀어질수록 심하였으며, 모양 변화 보다는 색의 변화가 두드러졌다. 건조제별 정상립의 비율은 수확 20일전 처리시 29.0-43.3%로 가장 적었으며, 건조제 처리가 수확시기와 가까워질수록 정상립의 비율은 증가하였다. 이중 티아페나실은 수확 15일전 처리에서도 87.6%로 다른 건조제에 비해 참깨 종자에 피해를 적게 입히는 것으로 나타났다(Table 4). 수확된 종자의 발아력은 수확 20일전 처리에서 glufosinate ammonium SL 건조제의 경우 무처리 보다 낮은 발아력을 보였으나, 15일 이내의 처리에서는 무처리와 유사한 발아력을 보였다(Table 5).
Table 4. Effects of desiccant on sesame seeds quality.
|
|
SL: Soluble concentrate; ME; Microemulsion; DBH: Days before harvest. |
Table 5. Effects of desiccant on sesame seeds germination.
|
|
DBH: Days before harvest; SL: Soluble concentrate; ME: Microemulsion; 1X: Standard dose; 2X: Double dose. zStandard deviation. |
건조제 처리에 따른 농약잔류 분석
식품의약품안전처에서 정한 참깨 농약잔류 허용기준은 글루포시네이트, 플루티아셋메틸, 티아페나실의 경우 0.05 ppm이었다(MAFRA, 2020). 본 실험에서 사용된 글루포시네이트 암모늄, 글루포시네이트-피, 플루티아셋메틸(미검출)+글루포시네이트 암모늄은 기준량과 2배량 처리시 잔류량이 0.05 ppm을 초과하였으므로, 건조제로서 안전한 사용이 불가능 하였다. 반면 티아페나실은 수확 5일전 표준량 및 배량 처리에서도 농약잔류 허용기준 이하로 검출되어, 참깨 건조제로서 사용이 가능한 것으로 나타났다(Table 6).
결론적으로, 건조체 처리에 따른 참깨 줄기의 건조 효과는 수확 15일과 20일전 처리가 가장 우수하였고, 건조제 중에서는 티아페나실이 가장 효과적이었다. 수확 10일과 5일전 건조제 처리에서 꼬투리의 닫힌 비율이 높았고, 수확량은 수확 10일과 15일전 처리에서 많았으나, 수확 10일전 처리가 보다 안정적인 경향이었다. 천립중은 수확 20일 전을 제외하고, 5, 10, 및 15일전 처리시에는 무처리와 비슷한 수준이었다. 수확 5일 전의 건조제 처리시 불량종자(외관 종실품위)의 발생은 공시된 건조제들에서 별다른 문제가 없는 것으로 나타났다. 수확된 종실의 발아력과 관련하여 수확 10일전과 5일전의 건조제 처리가 비교적 안전한 것으로 나타났다. 농약잔류를 분석한 결과, 티아페나실은 수확 20, 15, 10일전 및 5일전 처리에서 농약잔류 허용기준치를 초과하지 않는 것으로 나타났다. 종합적으로 참깨 수확 10일전 티아페나실의 처리가 가장 효과적이고 안전한 것으로 사료되었다. 그러나 참깨 건조제 처리에 따라 꼬투리가 보다 쉽게 벌어져 종자의 탈립이 발생함으로 수확량 손실을 최소화하기 위해서는 지상부 건조 정도 및 기상상황 등을 고려하여 유연하게 수확시기를 정해야 할 것으로 보인다.
요 약
본 연구는 참깨의 수확 효율 개선을 위한 건조제의 선발 및 안전사용법 확립을 목적으로 수행되었다. 참깨 수확 20, 15, 10, 5일전에 건조제로써 비선택성 제초제인 글루포시네이트 암모늄 액제, 글루포시네이트-피 액제, 플루티아셋메틸+ 글루포시네이트 암모늄 액제, 티아페나실 미탁제를 처리한 결과, 지상부의 건조효과는 티아페나실이 가장 빨랐다. 건조제 처리에 따른 꼬투리의 열림은 수확 15일과 20일전 처리시 각각 50%와 90% 내외로 나타났다. 참깨의 수확량은 수확 10일전 처리에서 가장 높았으며, 그 다음은 수확 15, 5, 및 20일전의 순이었다. 천립중은 수확 5일전 처리부터 15일전 처리까지 유사하였다. 수확된 종자의 발아율은 수확 5일전과 10일전 처리에서 90% 이상을 보였다. 참깨 종자의 잔류 분석 결과, 공시된 여러 건조제 중 티아페나실 처리에서만 해당 성분이 기준량 이하로 검출 되었으므로 참깨 수확기 건조제로는 티아페나실이 가장 적합할 것으로 예상되었다.
주요어: 건조제, 글루포시네이트, 참깨, 티아페나실, 플루티아셋-메틸,
Acknowledgement
This work was carried out with the support of the "Cooperative Research Program for Agriculture Science & Technology Development (Project No. PJ01415402)" Rural Development Administration, Republic of Korea.
Authors Information
Ok Jae Won, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Eun Ji Suh, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Jae-Sung-Park, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Seo-yeon Hong, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Jin-Ki Park, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Jong-Soo Ryu, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Won-Young Han, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, agricultural researcher
Kil Su Han, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Duk Young Song, Crop Production Technology Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Tae-Uk Jeong, Central Area Crop Breeding Research Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Agricultural researcher
Sung Woo Kim, Pesticide Safety Evaluation, National Institute of Agricultural Science, Rural Development Administration agricultural researcher
Jin-Woo Bae, Planning & Coordination Division, National Institute of Crop Science, Rural Development Administration Agricultural researcher
Young-Ho Yoon, Department of Herbal Crop Research, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Agricultural researcher
