최근에 환경보전 및 농산물의 안정성 등을 동시에 추구하는 환경농업에 대해 생산자나 소비자 층을 중심으로 관심이 높아지고 있다. 더불어 소비층의 생활수준 향상으로 무농약 및 유기재배 농법으로 재배한 안전 채소류의 선호도가 점차 증가되고 있으며, 시중에서 높은 가격으로 거래되고 있는 실정이다. 농약의 잔류독성 및 환경오염문제가 크게 부각되면서 유기합성 농약이 성장세가 크게 둔화되고 있으며, 이에 반해 환경친화적인 미생물농약의 개발에 대한 연구가 활기를 띄고 있다.
그 예로 발병 예방 및 치료효과가 뛰어난 것으로 확인된 균주로 약 40여종의 미생물농약 제품이 전 세계적으로 각종 식물병의 방제용으로 시판되고 있는 상황이다. 친환경농법에서 작물의 친환경자재 및 생산에 유용미생물을 이용한 생물학적 방제법은 필수적이다. 그러나, 시중에 판매되는 친환경자재가 고가이고 농가마다 활용방법에 따른 효과가 다르기 때문에 중복 및 혼용사용 등에 의한 남용으로 친환경농가의 경영에 어려움을 주고 있다. 이것을 극복하기 위해 친환경농업인들 사이에서 과거로부터 이어져 오던 자연농법을 본받아 토착미생물을 채취하여 자연 재료 및 유기농산물과 혼합하여 발효액비를 자가제조하여 사용하고 있으나, 제조방법의 차이 및 숙성도의 기준이 없어 제조액비를 만들어 놓고도 사용을 못한 채 선진 친환경농가의 도움을 받고 있다. 또한, 사용하지 못한 자가제조된 액비들이 버려지거나, 방치로 인해 주변환경이 오염되고 액비제조시 사용된 자재가 낭비되어 초래되어 농가경영에 악영향이 되고 있는 실정이다.
마늘흑색썩음균핵병은 마늘, 양파를 비롯한 Allium속 작물의 토양전염병해충에서 가장 피해가 큰 병으로 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 매년 피해가 증가되고 있다. 양파, 파, 쪽파에서, 최근에는 달래의 주산지에서도 피해가 급속히 확산되고 있다. 마늘인 경우 충남, 전남, 경남, 제주 등 중남부 지역에서 집단적으로 재배되며 동일한 지역에 계속하여 재배할 경우 마늘 종구가 병으로 인해 퇴화되는 것으로 알려져 있다. 또한 한지형보다 난지형에서, 논재배보다 밭재배에서 피해가 더 큰 것으로 알려져 있다. 이와 같은 내용은 Kim 등(2004)이 보고한 마늘품종별 병저항성에 있어서 마늘흑색썩음병의 원인균(Sclerotium sp., Sclerotium cepivorum)인 Sclerotium cepivorum이 난지형마늘에 비해 한지형 마늘이 발병이 적었으며, 남도마늘과 서산종 마늘 등이 이병주율 50%이상으로 모두 감수성품종으로 판명되었다.
또한, Sclerotium sp.는 난지형 마늘에 고도의 감수성을 나타내고 서산종은 중도 저항성이라고 보고되어 이를 뒷받침해주고 있다. 이 병은 토양전염을 하고 균핵이라는 내구체를 형성하므로 일단 병이 발생한 포장 내에서는 발병이 계속해서 증가하게 되며 파속식물을 재배하지 않더라도 병원균은 오랜 기간 생존이 가능하다. 또한 이 병은 인편단위로 진전되므로 초기에 감염된 마늘은 대부분 부패되며, 생육 후기에 겉껍질까지 썩게 된다. 우리나라에서 겨울이 따뜻할 때에는 11～12월에도 발생되나 주로 2～3월에 발병되기 시작하여 4～5월에 이르러 기온이 상승하면 발병이 급격히 감소된다.
생육후기에 늦게 겉껍질만 병에 일부 감염된 마늘은 6월말 수확할 때에 건전마늘과 구별이 매우 어렵다. 종구 및 유묘를 통해서 병이 발병될 가능성이 보고되고 있으며 병 예방이 중요시 되고 있다. 마늘은 제주농업의 주요 품목으로써 친환경급식의 확대로 인해 무농약 및 유기재배인증 마늘 생산이 요구되고 있으나 마늘흑색썩음균핵병으로 마늘 수확량에 막대한 영향을 초래하여 생산량이 수요량에 못 미치고 있는 실정이다.
2. 기술개발의 필요성
가. 토착미생물을 활용한 발효액비의 재료 및 숙성도 기준 모색
친환경농업에 있어서 유용미생물을 이용한 농업이 필수적이지만, 상업적으로 미생물제제가 많으나 현재 토착미생물에 대한 연구가 되고 있지 않다. 오래전부터 친환경농가를 중심으로 토착미생물을 활용한 발효액비가 자가제조되고 있으며, 자연의 부산물(유기축산-초유, 달걀 등, 유기농산물-마늘, 당근, 깻잎, 미나리 등 약용식물-칡덩굴, 삼백초, 어성초, 한약재 부산물 등, 자투리 생선 등)을 활용한 다양한 재료를 첨가하여 제조하여 사용하고 있다.
또한 토착미생물 채취는 친환경농업연구를 위한 농가모임이 조직되어 1년에 시기별로 한두차례 되고 있으며, 그 밖에 토착미생물을 분양받아 친환경자재(마늘액비, 생선액비, 청초액비)로 농가에서 제조, 숙성하여 사용하고 있다. 농가에 배치된 자료집을 참고하여 이용하고 있으나, 액비의 발효정도를 가늠하기가 어려워 만들어 놓고도 사용을 꺼려하는 경우가 많다. 또한 자료집을 참고로 pH를 측정, 6개월 숙성 후 사용을 했다하더라도 여러 가지의 변수가 많아 덜 숙성된 액비를 사용했다가 오히려 작물에 피해를 주는 경우가 많이 발생하고 있어 농산물의 생산량 및 품질 떨어뜨리고 있다.
이는 발효액비의 숙성도 및 제조기술의 기준이 없어 초년생 친환경농업인이 정착하지 못하고 표류하고 있는 상태이다. 또한, 농가마다 각각의 친환경단체의 자료집을 사용하고 있으나, 농가마다 재배 작목이 다르고 처리기준이 다르기 때문에 친환경농업의 어려움이 대두되고 있다. 이러한 문제를 접하게 된 농업인들이 실패를 하게 됨으로써 친환경농업이 어렵다는 인식이 자리잡고 있으며, 앞서서 친환경농업인들이 시행착오가 다음 친환경농업인들에게 대물림되고 있는 실정이다.
나. 무농약 및 유기재배 인증 친환경 농가에서 가장 많이 발생되는 마늘흑색썩음균핵병(Sclerotium cepivorum) 예방방법 제시
9월말 마늘종서 파종 후 다음해 3월에 마늘흑색썩음균핵병 병징 확인 후 시판되는 미생물제제로 방제를 하였으나 방제효과가 미비하여 마늘 수확량의 50%를 감소시켜 친환경농가의 경영에 어려움을 주고 있다. 마늘흑색썩음균핵병은 농약에 의해 종자처리 하여 발생빈도를 낮출 수 있어 종자소독을 중요시하고 있지만, 무농약재배 이상에서는 농약을 사용할 수 없어 그에 대한 대책이 필요하다. 기존의 친환경농가에서 마늘흑색썩음균핵병에 대한 예방차원인 종자소독의 대책으로 토착미생물로 제조한 발효액으로 종자처리를 하고 있다. 잠정적으로 토착미생물에 의한 발효액비를 활용하여 효과는 있는 듯 하지만 3가지 이상의 혼합 액비의 사용으로 검증 불가능하다. 기존의 친환경농가에서조차 발효액비가 농약처럼 제시되는 효능이 정확하지 않기 때문에 단일성분의 발효액비 처리를 꺼려한다.
마늘인 경우 이듬해 9월 파종, 월동을 거친 후 빠르면 다음해 3월말부터 흑색썩음균핵병이 발병 후 4월말 녹병까지 발병, 연이어 포장 내에 식물병해가 발생하게 된다. 이러한 시나리오라면 포장내의 수확량은 전무한 상태로 튼실하지 못한 작물로 한해 농사에 대한 악재 발생률이 높다. 만약에 발병된 식물병해에 대한 대처 방안 또한 없다. 친환경농업 종자 및 작물에 대한 처리를 농가마다 혼용하는 액비들이 다르기에 효과가 조금씩 차이가 생긴다. 토착미생물로 제조한 발효액비 중 효과 좋은 상태의 발효액비 선정 및 농도, 처리시간을 찾는 것이 필요하다. 자가 제조된 친환경액비와 시판되고 있는 친환경자재들을 비교하여 병 예방 및 재배기술의 개선으로 친환경 농산물의 수확량 증대를 기대할 수 있다.
본 연구를 통해서 제주도 토착미생물을 활용한 발효액비의 숙성기준을 체계화하여 무농약 및 유기재배인증 농가의 발효액비 사용에 적극 활용하며, 마늘 종자 및 작물의 생육 기간 내에 발효액비를 처리하여 파종시 뿌리의 활착을 도와 작물의 토양적응력 증대하고 튼튼한 유묘관리로 인해 병에 대한 저항성이 증대와 생육촉진으로 친환경농산물의 생산량 증대에 보템이 될 것이라 생각된다.
3. 연구개발의 목적과 범위
무농약 및 유기재배 등 친환경농가에서 사용되는 자연농법의 토착미생물을 활용한 액비제조 방법 및 발효에 의한 숙성기준을 체계화하여 그동안 시비에서의 애로사항을 해결하고, 마늘·오이 등의 종자소독용 및 작물 생육촉진용으로 사용되는 토착미생물 발효액비의 효과를 검토하여 무농약 및 유기재배의 작물생육촉진 및 병예방효과를 구명함에 있다. 다음과 같이 기술개발과제를 단계별로
3. 연구개발의 목적과 범위
가. 토착미생물 발효액비 자가제조 방법 및 숙성 기준 체계화
(1) 토착미생물 발효액비 제조 및 검사 (2) 작물처리에 의한 토착미생물 발효액비 숙성기준 검증
본 시험은 제주시 아라 1동 산1번지 제주대학교 실험실 및 온실, 구좌읍 친환경 포장(김녕리, 하도리)에서 시험을 실시하였다.
가. 토착미생물 발효액비 제조 및 숙성 기준 체계화
(1) 토착미생물 발효액비 제조 및 검사
(가) 기 간 : 2007년 4월～2008년 11월(총 4회) (나) 토착미생물 채집 및 발효액비 제조
토착미생물 채취는 1년 2회(4월, 9월) 하였다. 무농약 및 유기재배 인증 농가에서 사용되는 자재 중 많이 사용하는 것으로 선정하여 토착미생물을 넣어 액비를 제조하고 액비 제조시 첨가되는 물질로 흑설탕, 초유, 생선, 골분, 유채 등을 사용하였다. 액비제조는 기존 농가의 액비제조방법을 참고하였으며, 생선액비, 골분액비, 유채액비, 우유액비 등을 제조하였다.
(다) 발효액비 숙성기준 체계화 토착미생물로 제조된 발효액비를 숙성기간 동안 온도, pH, EC, 당도 등 측정하였고 성분검사를 하였으며, 월 1회 발효액비의 숙성상태를 검토하였다.
(2) 작물처리에 의한 토착미생물 발효액비 숙성기준 검증
(가) 기 간 : 2007년 4월～2008년 11월
(나) 발효액비를 시기별 작물의 유묘단계처리에 의한 약해 및 생장효과 30일 간격으로 배양 중인 액비를 채집하여 재배작물의 유묘(배추, 오이 등)에 사용하였다. 플러그판에서 30일 생육된 유묘에 발효액비를 ×250, ×500, ×1000, ×2000배로 희석하여 처리하였고, 처리에 따른 생장차이 및 고농도 처리에 따른 약해유무도 병행 관찰되었다. 무처리구(물), 실험구(토착미생물로 발효중인 각각의 액비), 대조구(관행에 쓰이는 수용성비료; NPK30-20-30)로 하였다.
(다) 작물처리에 의한 토착미생물 발효액비의 사용 및 숙성기준 검증 발효액비(×500이상)에서 약해가 발생하지 않은 상태의 액비를 선정하였다. 오이, 감자 등 육묘 30일 이후 정식 후 발효액비(실험구; 토착미생물로 발효중인 각각의 액비), 수용성비료(대조구; NPK30-20-30) 15일 간격으로 관주 처리(×1000배 희석)하여 90일 동안 생장 및 수확을 조사하였다.
나. 토착미생물 발효액비 종자처리에 의한 마늘흑색썩음균핵병 방제효과
(1) 화분실험에서의 실증시험
(가) 기 간 : 2007년 6월～2008년 11월
(나) 화분 재배된 마늘에 액비 처리 후 상토에서 배양된 마늘균핵썩음균핵병 처리
화분실험에 사용된 쪽파 및 마늘 종구는 유기농재배된 것으로, 쪽파 및 마늘 종자를 화분에 파종하여 7일 간격으로 효과 규명된 토착미생물 발효액비을 1000배 희석하여 관주하였다. 총 6회를 했으며 생육 45일째 상토에 배양된 마늘흑색썩음균핵병을 처리하였다. 생육 60일째 토착미생물 발효액비 방제효과 등을 검토하였다.(배양실 온도 20±2℃, 16hr 주간)
(2) 온실 및 포장에서의 실증실험
(가) 기 간 : 2007년 9월～2008년 11월(1～2차실험)
(나) 온실에서의 심지재배에 의한 일반재배실험
심지재배시스템을 활용하여 마늘 및 쪽파종구를 9월에 파종하였으며 30일 간격으로 발효액비를 500배 희석하여 관주였다. 온실에서 마늘생육을 시킨 후 다음해 2월말에 상토에 배양된 마늘균핵썩음균핵병균을 1,000g씩 넣었다. 이후 기존의 방법대로 30일 간격으로 발효액비를 관주하고 6월에 마늘을 수확했다. 마늘은 그늘에서 7일 동안 말린 후 마늘종구의 수확량을 측정하였다.
(다) 친환경농업시험포에서의 마늘재배 시험
마늘은 9월에 파종하였으며 30일 간격으로 발효액비를 1000배 희석하여 관주였다. 마늘의 종구소독을 효과 규명된 토착미생물 발효액비 4개를 250배로 혼합희석하여 마늘종구를 24hr침지하였고, 그늘에서 순풍건조 하였다. 다음날 노지파종하였다. 30일간격으로 마늘흑색썩음균핵병 예방효과를 관찰하였으며 다음해 6월에 수확하여 확인하였다.
(가) 발효액비 제조시 사용될 설탕의 선택 및 설탕 함유율 선정 ○ 발효 액비 제조일 : 2007년 4월 18일~2008년 9월 21 일 ○ 발효 액비 종류 : 생선액비, 유채액비, 골분액비, 우유액비 등 ○ 발효 액비 성분 분석 ( pH, EC, 당도 : 7일 간격, N, P, K, Ca, Mg : 30일 간격) ○ 실험결과
쌀뜬물발효액비 및 우유액비에서의 흑설탕과 백설탕이 미생물에 의해 소모되는 경과를 비교했을 때, 당도측정결과 흑설탕보다 백설탕의 당이 소모되는 속도가 빠르고 잔류되는 당의 양이 많지 않기 때문에 흑설탕과 백설탕이 같은 가격대라면 미생물의 영양분으로 쓰이는 당 재료로 백설탕으로 개선될만하며, 액비 제조 시 흑설탕 및 백설탕으로 액비 제조 시 총 액비 양의 10%함량을 넣는 것이 효과적일 것으로 사료된다. 또한, 가정에서 세제대용으로 쌀뜬물을 발효하여 사용함에 있어 옷이나 청소된 부분에 남겨질 당에 대한 우려의 목소리가 있는데, 이때 당의 함량을 5.0%이하로 사용하면 될 것으로 생각된다
(표 1, 2, 그림 1). 쌀뜬물발효액비 제조 후 1일마다 측정한 결과 10일까지는 점차적으로 pH가 떨어지는 반면, 그 후 20일까지는 pH가 비슷하게 나타났다. 또한 당 함량별에 따른 pH 차이가 나지 않는 것으로 보아 pH만으로 측정하여 액비의 숙성도를 판가름하기엔 미흡한 점을 찾을 수 있었다(표1).
백설탕(쌀뜬물에 포함된 당 %)
흑설탕(쌀뜬물에 포함된 당 %)
그림 1. 쌀뜬물발효액비에 설탕 종류 및 함유율에 따른 처리(左부터 : 무처리, 2.5, 5, 10. 20%)
표 1. 쌀뜬물 발효시 설탕 종류별 및 함유율에 따른 변화
무처리
백설탕(쌀뜬물에 포함된 당%)
흑설탕(쌀뜬물에 포함된 당%)
2.5
5
10
20
2.5
5
10
20
당도
0.0
2.6
5.0
9.5
17.1
2.7
5.0
9.6
17.1
pH
3.77
3.77
3.77
3.78
3.77
3.82
3.86
3.93
4.04
20일 경과 후(28℃ 혐기성배양)
당도
0.0
1.1
1.7
3.5
11.0
1.1
2.3
6.6
14.2
2.53
2.79
2.82
2.75
2.64
2.75
2.64
2.75
2.71
2.70
표 2. 설탕의 종류에 따른 함량표
정백당(백설탕)
중백당(황설탕)
삼온당(흑설탕)
수분0.03%정도, 순도99.0%
수분0.17%정도, 순도98.5%
수분1.8%정도, 순도93.7%
표3. 설탕종류별에 의한 쌀뜬물 발효시 미생물 수 측정 (cfu/㎖)
백설탕(쌀뜬물에 포함된 당 10%)
흑설탕(쌀뜬물에 포함된 당 10%)
1.66×109±0.31
1.72×109±0.66
그림 2. 백설탕 및 흑설탕으로 제조된 쌀뜬물액비를 담아 둔 플라스틱병의 외형
백설탕 및 흑설탕이 쌀뜬물에 대해 10%함량이 되게 제조된 액비로 20일 동안 28℃에서 혐기 발효됐다. 백설탕으로 제조된 액비인 경우 바르게 세울 수 있으나, 흑설탕인 경우 플라스틱 병의 밑부분이 평평하지 않고 볼록하게 튀어나와 있어 기울어져 있다. 외관상으로 흑설탕으로 액비 제조시 백설탕보다 CO2발생이 많았다. 또한, 병의 외형이 CO2발생으로 인해 부풀어져 백설탕보다 흑설탕으로 제조된 병이 크게 보인다. 그러나 미생물 수를 측정한 결과 백설탕 및 흑설탕으로 제조된 액비의 미생물 수의 차이는 크지 않았다.
이러한 점에서 흑설탕으로 제조된 액비가 빨리 발효가 된다고 생각했던 것은 아닐까 의심이 되어진다. 차후, CO2발생이 미생물에 의한 발효에 어떤 연관이 있는지 조사되어져야겠다. (표3, 그림2) 기존의 친환경농가의 액비들 중 우유액비인 경우 성분분석 결과 질소질 함량이 매우 낮았다. 기존의 농가에서 제조시 방법의 잘못됐을 것이라 생각되어 우유액비를 우유만, 우유와 물을 1:1로, 우유와 미생물제을 1:1로 섞고 10%함량의 당이 포함 한 후 혐기발효 하였다. 그 결과 우유와 미생물제 1:1〉우유와 물 1:1>우유만 순서로 발효가 됐다.
우유액비 제조시 미생물제가 없더라도 우유에 쌀뜬물을 1:1로 섞고 그 양의 10%당을 첨가해서 우선적으로 만들어도 발효가 될 것이라 생각이 들며, 차후에 미생물제를 넣어도 무난할 듯 보인다. 반면, 당을 처리하지 않는 군(우유만, 우유+물)은 발효가 되지 않았으며 우유+물에서 고약한 냄새를 풍겼다. 우유액비를 당 종류 및 농도의 비율, 미생물제의 비율에 따른 처리결과 pH 차이가 나지 않는 것으로 보아 앞서, 쌀뜬물액비 제조시 당과 pH만으로 측정하여 액비의 숙성도를 판가름하기엔 미흡하다는 점을 뒷받침해주고 있다.
소나무 숲에서 토착미생물을 채집하여 항아리에 담았다. 기존 농가에서는 쌀밥이나 보리밥을 사용하여 토착미생물을 채집하기에 그 점을 보안하기 위해 양분으로 보리밥, 쌀밥, 흑설탕을 섞어주었다. 보리밥이 들어간 항아리에서는 푸석푸석 완층이 있어 공기순환이 원활한 듯 보였다. 보리밥과 흑설탕을 혼합한 항아리 또한 대체적으로 윗면에 하얗게 균사가 생기며 보리밥만 처리된 항아리 보다는 발효과정이 빠른 듯 보였다. 쌀밥이 함유된 항아리에서는 곳에서는 끈쩍끈쩍이며 액상 형태가 두드러졌다.
쌀밥과 흑설탕이 함유된 항아리 또한 쌀밥만 함유된 항아리보다는 약하지만 끈적끈적 액상형태가 나타났다. 흑설탕만 혼합된 항아리에서는 다른 것들보다 발효단계도 늦고 수분이 부족한 듯 보였다. 관찰결과, 토착미생물 제조시 빠른 발효시에는 쌀밥을 혼합하여 세균발효를 해주는 것이 좋을 듯 하고, 천천히 발효되지만 다양한 균이 생존함에 있어서는 보리밥을 혼합해주는 것이 좋을 것이라 생각된다.
(그림 3) 토착미생물을 혼합한 액비 중 생선액비의 발효단계가 가장 느렸다. 생선액비 제조시 생선과 동량의 흑설탕을 넣었으며, 토착미생물을 전체 양의 1/10 혼합했다. 자연조건에서 6개월까지는 생선의 형태가 그대로이며 액비는 얇은 연갈색을 띠는 묽은 액상 형태를 보였다. 빠른 발효를 위해서는 한달에 한번씩 저어주거나 생선의 크기를 작게 잘라주는 것도 방법이라 생각된다. 자연조건에서 생선액비인 경우 1년 정도 숙성기간을 거쳐야 하며, 완숙단계는 1년 6개월 이후로 생각되어지며 이 때부터 사용을 권유하는 바이다. (그림 4.)
토착미생물 발효단계 완성
보리밥
쌀밥
흑설탕
보리밥 +흑설탕
쌀밥+흑설탕
그림3. 토착미생물 배양
생선액비 제조
생선액비 발효 중(6개월)
생선액비 발효 중(12개월)
(2) 작물처리에 의한 토착미생물 발효액비 숙성기준 검증
(가) 발효된 액비의 유묘처리에 의한 약해 및 생장 효과 실험1)
○ 기 간 : 2007년 4월 ~ 2007년 8월(유묘실험 3회 등) ○ 품 목 : 오이 등 ○ 실험내용 : 파종 후 10일째부터 처리별 12개체를 7일 간격으로 농도별 3회 처리하였다.
표 5. 발효액비를 오이 유묘에 농도별 처리한 효과
유리온실에서 실험을 하였으나, 실험Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ이 다소 차이가 있는 것은 계절에 따른 영향으로 보아지며 실험Ⅰ,Ⅲ에 비해 실험Ⅱ에서 차이가 크게 났다. 이는 장마철로 인해 햇빛을 볼 수 있는 날이 많지 않았기 때문에 이로 인해 실험Ⅲ과 큰 차이를 보인 것으로 생각된다(표6). 실험Ⅰ에서 대조군으로 무처리 및 쌀뜬물 발효액비를 처리하였으나, 쌀뜬물 발효액비의 처리가 <표 6>과 같은 비슷한 경향을 보여 에서 쌀뜬물 발효액비의 처리를 제외하였다.
반면, 관행액비로 쓰이는 군을 실험 Ⅱ, Ⅲ에 포함하여 관행으로 재배했을 때와 액비로만 유묘를 재배했을 때의 차이를 비교할 수 있었다(표5, 표6). 생선액비를 제조 후 6개월 이상 발효 된 것을 사용해도 된다는 기존의 숙성기준이 모호해서 친환경 농가에서 약해 없이 사용이 되고 있는 2005년에 제조된 생선액비와 2007년4월에 제조된 생선액비를 오이유묘에 처리함으로써 발효기간 동안의 변화, 작물의 생장 및 약해에 대한 알아보기 위해 진행하였다. 생선액비2005(2005년에 제조되어 발효된 것)의 결과를 보면 대체적으로 ×500에서 생육에 대해 효과적으로 나타났다. 관주 1회 후 관찰결과, ×250에서 다른 처리군에 비해 생장저해 현상을 보이다가 파종 20일(관주2회 후)부터 비슷해지는 경향을 보였다.
초기 생장시 생선액비를 저농도(×1000)에서 고농도(×500, ×250)로 단계별 처리가 오이유묘생장에 효과적일 것이라 생각된다. 반면, 생선액비2007(제조 후 30일 발효-실험Ⅰ, 60일 발효된 것-실험 Ⅱ, 90일 발효된 것-실험 Ⅲ)을 처리한 군이 무처리군에 비해 다소 차이는 보이지만 생선액비2005에 비해 미약하다고 생각된다(표5-가, 그림5, 6). 우유액비를 발효시킴에 있어 제조시 미생물의 양에 대한 발효속도 및 발효됐을 때의 유효성분이 작물의 생장 및 약해에 대한 알아보기 위해 진행하였다. 실험Ⅰ에서 우유액비를 ×250, ×500, ×1000으로 처리하였으나 처리군 간의 차이가 미비한 것 같아 실험Ⅱ, Ⅲ에서 고농도(×50, ×100)에 처리군을 첨가하였다. 우유액비의 A(우유:미생물제제=1:2)와 B(우유:미생물제제=1:1)를 제조 후 숙성하여 실험한 결과 우유액비의 B보다 A에서 유묘생육에 영향을 주어 더디게 하는 것으로 보아 우유액비를 빨리 발효시키기 위해 미생물제제를 과도하게 사용해서는 안 될 것으로 사료된다.
우유액비A, B는 ×50, ×100의 고농도에서 오이의 생장장해에 영향을 주었고, ×250, ×500의 처리가 오이생장에 효과적이였다. ×1000인 경우는 관주1주부터는 초기 생장을 빠르게 하다가 관주 2주부터는 대조군과 별 차이를 보이지 않았다. 또한, 실험Ⅲ에서 우유액비의 처리가 무처리보다 생육지연이 된 점을 고려했을 때 우유액비의 pH가 유묘의 뿌리생육에 영향을 준 것으로 의심이 되며 계절적 영향을 받는 것으로 생각되어진다(표5-나 ). 생선액비보다 우유액비의 처리된 오이의 유묘에서 생육이 저해 되는 것으로 보아 계절적 영향을 받는 것으로 생각되며 보다 다양한 연구가 요구되어지지만, 우선적으로 활용면에 있어서 우유액비의 사용은 계절에 따라 자제해야 될 것으로 생각된다(표5-가, 나).
파종후10일째(처리전)오이(A)
左:무처리 右:05'생선액비×250
左:무처리 右:관행비료×250
파종 후 17일째(관주 2회째)의 오이 (B)
그림 5. 오이에 발효액비 처리 전(A)과 처리 후(B)의 효과
무처리
×500
×1000
×500
×1000
05'생선액비
관행비료NPK 30-20-30
그림6. 오이유묘에 발효액비를 처리한생장효과 (左:무처리군, 右:처리군)실험2)
○ 기 간 : 2008년 4월 ~ 2008년 6월(유묘실험 3회 등) ○ 품 목 : 오이, 배추 등 ○ 실험내용: 파종 후 15일째부터 처리별 5일 간격으로 농도별 2회 처리하였다. ○ 실험결과(오이)
2008년 4월~6월까지 3회, 처리별 3반복 실시하였으며, 오이 파종 후 15일째부터 액비를 5일 간격 2회 처리 하였다. 이번 실험은 전년도에 고농도로 시험하지 못한 것을 보충하는 것으로 생선액비, 골분액비, 유채액비, 우유액비의 오이한 처리당 6개씩 채취하여 무게를 측정하였다. 액비에 따른 농도별 처리 후 5일 뒤 생체중을 측정하였다.
오이인 경우 생선액비는 ×50 ~×100배까지는 약해현상으로 잎면에 반점형태로 세포가 파괴되면서 엽록체가 파괴된 부분적으로 색소 빠짐이 보였으나, ×200부터는 그런 현상을 관찰하지 못했다. 골분액비인 경우 ×50배에서 미약한 약해를 보였지만, ×100에서 대조군과 별반 차이를 알지 못했다. 생선액비 및 골분액비 처리된 유묘의 엽색이 ×200까지는 연두색을 띠며 ×400부터 초록빛을 띠는 것으로 보아 재배작물의 유묘에서는 ×400이상의 처리를 권유하며, 정식 후 성체단계의 작물에는 ×200까지 처리해도 무난할 것으로 생각되어진다.(그림 7.)
생선액비(左:×50, 右:×400)
골분액비(左: ×50, 右: ×400)
그림 7. 재배작물의 유묘에 처리된 발효중인 액비의 약해
○ 실험결과(배추)
2008년 4월~6월까지 3회, 처리별 3반복 실시하였으며, 액비를 5일 간격 2회 처리 후 한 처리당 10개씩 채취하여 무게를 측정하였다. 액비에 따른 농도별 처리 후 5일 뒤 생체중을 측정하였다. 액비 실험 전 플러그묘판에서 생장했던 것으로, 온실 위치에 따라 생장별 차이가 있을 것을 우려하여 확인했으나, 그룹별 차이가 발생하지 않았다. 플러그묘판(6×12)을 한 처리씩 했다.
우유액비인 경우 ×50~1600까지 무처리에 비해 큰 차이를 보이지 않았다. 유관상으로 무처리에 비해 건강해 보이는 정도였다. 그러나 ×50~100 처리는 앞서 실험된 오이에서 생장저해효과를 보여, 유묘관리시 피해는 것이 좋을 것으로 생각되지만, 재배상 웃자람을 방지하고 경우(알타리무우)등에 활용하는 것도 좋을 것이라 생각된다.(표 6, 그림 8)
표 6. 액비 처리에 따른 재배작물의 유묘처리 효과 액비 실험 전
생체중 g
우유액비
유채액비
생선액비
골분액비
무처리
파종 후 15일째
1.71
±0.16
1.72
±0.20
1.87
±0.27
1.75
±0.17
1.82
±0.51
액비 농도별 처리 후
생체중 g
×50
×100
×200
×400
×800
×1600
우유액비
2.70
±0.30
2.74
±0.19
2.70
±0.24
2.55
±0.29
2.67
±0.28
2.64
±0.36
유채액비
3.01
±0.43
2.96
±0.30
2.86
±0.16
2.76
±0.23
2.76
±0.23
2.80
±0.20
생선액비
2.95
±0.31
3.18
±0.36
3.07
±0.24
±0.24
3.18
3.18
±0.80
2.53
±0.38
골분액비
2.93
±0.25
3.25
±0.22
3.07
±0.34
3.07
±0.34
3.35
±0.13
2.93
±0.32
무처리
2.61
±0.19
계절별, 작물에 따라 다르겠지만 유채액비, 생선액비, 골분액비인 경우 충분히 숙성되면 고농도(×100)까지 사용해도 무난할 것으로 생각되며, 골분액비는 농도별 전체적으로 생장효과가 좋아, 유묘 관리시 꾸준히 살포를 권하는 바이다. 약해가 있다해도 작물의 생존에 큰 영향을 주지는 않는 것으로 생각되며 최종적으로 오이 및 배추 등의 유묘기간에 골분액비 및 생선액비 등을 100배에서 400배까지 처리해도 무난할 것으로 사료된다.
무처리
우유액비×100
유채액비×100
생선액비×400
골분액비×400
左: 생선액비×400, 右:무처리
左: 골분액비×400, 右:무처리
그림 8. Sclerotium cepivorum이 감염된 마늘 (화분실험)
(나) 토착미생물 발효액비 처리에 의한 작물생육촉진 효과
실험1)
○ 기 간 : 2007년 4월 ~ 2007년 8월(생장실험 3회 등) ○ 품 목 : 고추, 오이 등 ○ 실험내용: 기존의 친환경농가에서 사용되는 액비에 대한 생장 효과 ○ 실험결과 - 고추의 생육 및 수량변화
유묘된지 30일이 된 고추묘를 3개씩 심지재배 하여 8처리, 3반복하였다. 고추정식 후 7일부터 14일 간격으로 각각의 액비를 × 1000하여 관주했다. 관주 3회 후 진딧물이 발생하여 친환경제제 및 무당벌레를 여러 차례 살포했으나 방제가 되지 않았으며, 관주 5회 후 진딧물에 대한 피해가 심해져서 오이 유묘 실험 등에 대한 피해가 우려되어 실험을 중지하였다. 고추를 심지재배상에서 액비별 관주 5회 처리 후 7일 뒤에 생육 및 수량변화를 조사한 결과이다.
액비의 대조군으로 쌀뜬물 액비를, 전체의 대조군으로 무처리를 그룹으로 선정하였다. 두 군을 비교했을 때, 고추열매의 수량에서 차이는 있으나, 고추의 생체중에서 비슷한 경향을 나타냈다. 전반적으로 고추의 생체중 및 열매의 수량 등에서 유채액비를 관주한 그룹이 우세하였고, 생선액비, 초유액비 등이 대조군에 비해 다소 효과를 보였다. 반면, 한약재액비, 마늘쫑, 감퇴액비는 생육이 저해되는 것을 볼 수 있었다(표7). 친환경농가에서 제조되고 있는 액비 중에 작물 재배기간 동안 생육을 목적으로 사용할 수 있는 액비로는 유채액비, 생선액비, 초유액비 등으로 보아진다.
이를 토대로 액비에 대한 약해 및 효능 실험을 하기 위해 우선적으로 생선액비 및 초유액비로 선택하였다. 병해충 발생에 대한 처리방법에 문제가 발생되어 친환경제제로 방제를 해야 되는 기존의 친환경농가의 육묘장에서 실험하기엔 실험 장소로써 부적합하다고 생각된다.
표 7. 기존의 친환경농가에서 사용되는 액비에 따른 고추의 생육 및 수량 변화
고추
초유
한약제
생선
골분
마늘쫑
유채액
감퇴
쌀뜬물
무처리
생체중 g
171.89
151.06
168.44
161.89
139.22
189.11
149.0
164.39
164.0
±25.24
±21.04
±18.45
±34.50
±20.97
±16.86
±38.85
±11.19
±26.08
수확량
개수
127
111
136
119
102
136
122
124
111
무게g
830.5
680.5
854.5
794.5
607.5
903.0
752.0
812.5
768.5
○ 실험결과 - 오이 유묘실험을 토대로 오이의 생육 및 수량변화에 따른 생장실험(Ⅰ,Ⅱ) 생장실험Ⅰ은 파종 20일 후 심지재배 상에 20.0cm의 오이유묘를 처리별 3개씩 정식하였다. 정식 7일 뒤부터 액비를 1차 처리하였고, 이후 7일 간격으로 총 6회 처리하였다.
표 8. 발효 액비에 처리에 의한 오이의 생육 및 수량 변화
오이의 초기생장 시 생선액비×250에서 고농도에 의한 성장장해를 보였다. 생선액비×1000배에서 초기생장이 좋으나 정식 20일 후 ×500, ×1000의 효과는 큰 차이를 보이지 않았다. 또한, 관찰결과 무처리 군과의 길이생장 차이만 있을 뿐, 액비처리3회부터는 농도별 길이의 차이를 보이지 않았다.
정식56일째 오이의 수확량은 관행비료에서 개수 및 무게별 큰 차이를 보였다. 생선액비처리결과 ×250에서 ×500, ×1000보다 개수 및 무게에서 높게 나타났다. 반복실험이 2회밖에 진행이 되지 않았지만 관찰결과 오이정식 후 20일까지 ×1000 처리 후 × 500, ×250로 저농도 처리에서 고농도처리를 하는 것이 오이생장에 보다 효과적이라 사료된다(표8). 오이 초기생장에 있어 골분액비의 처리는 단용 및 혼용에서도 효과적이였기에, 유묘 생육 시 인이 풍부한 골분액비를 질소성분의 생선액비와 같은 다른 성분이 많은 액비와 혼용하여 사용해도 좋을 것으로 보여진다.
표 9. 발효 액비에 처리에 의한 오이의 생육 및 수량 변화
생장실험Ⅱ는 2007년 7월 2일 정식 후 총 8회(7/9, 7/16, 7/13, 7/30, 8/6, 8/13, 8/20, 8/27) 관주되었다. 실험Ⅰ에서의 협소한 장소로 몇몇 처리구(생선액비×500, 생선액비+골분액비+감퇴액비)를 두지 못했던 부분과 재배상의 문제점을 보안하였다. 오이의 묘는 20.0~22.0cm의 묘를 선발하여 액비처리별 3개씩 심지재배 하였으며, 정식 7일부터 액비를 농도별로 관주하였다 (표9). 액비 2회 처리 후 정식 20일째에 오이의 생장 길이를 측정하였다.
<그림 6>에서 보여지는 것처럼 초기 생육 시 생선액비×500, 생선액비×1000, 골분×1000에서 좋은 효과를 보였으며, <표8>의 실험Ⅰ과 같은 경향을 나타냈다. 반면, 성분분석결과 K함량이 높았던 감퇴액비를 혼용하였던 그룹(생선골분감퇴, 생선감퇴)에서 초기 오이의 생육이 다른 그룹에 비해 더딘 것을 알 수 있었다. 칼륨함량이 높은 액비의 처리를 오이의 초기 생장 시 피해야 할 것으로 생각되어지지만, 혼용했을 때의 문제점으로 생각이 되어져 성분별 액비 혼용에 따른 실험이 필요하다고 보아진다.
무처리
골분액비×1000
생선골분감퇴
생선골분감퇴
관행비료NPK 30-20-30
생선×250
생선×500
생선×1000
그림 9. 발효 액비 처리별 오이의 생장효과 (정식 후 20일째)
재배기간 동안 각각의 혼용된 액비별에 따른 오이수확량을 알아보기 위해 절수를 정식 30일째 측정 후 각각 4개씩만 남겨놓고 제거하였다. 액비처리 5회에 열매의 수를 측정하고 2일 간격으로 열매를 수확했으며 6일간 수확된 양을 기록하였다. 관행비료(×1000)가 가장 높으며, 생선액비 ×250, 생선감퇴골분에서 오이 열매의 수확량이 높았다. 정식 60일째 수확을 완료 시킨 후 생체량 및 총수확량을 측정한 결과 관행비료(×1000)가 가장 높으며, 생선액비×250, 골분에서 오이 열매의 수확량이 높았다.
골분액비 및 골분액비와 생선액비의 혼용은 오이 생장에 효과를 보이나, 감퇴액비의 첨가는 생선액비와 혼용해도, 골분액비와 혼용효과는 볼 수 없어 세부적인 실험이 요구되어진다(표9). 포트별 1개의 오이가 심지재배에서 생육되고 있으며 오이의 수확에 무리가 없는 것으로 보아 오이 및 이와 유사한 작물의 재배가 심지재배로 가능하리라 생각된다 (그림6, 9).
그림 10. 심지재배 되고 있는 오이 (정식 후 40일째-관주 5회)
정식 40일 동안의 관찰결과, 정식 20일까지는 골분액비×1000, 생선액비×500, 생선액비×1000에서 초기 생장이 좋지만, 그 후는 생선액비×250이 좋은 효과를 나타냈다. 작물 재배시 유묘 30일까지는 저농도로 관주해주다가 열매 생장시 고농도로 올려주는 것이 좋을 것이라 생각된다. 반면, 생선액비에 감퇴를 혼용했던 그룹은 정식 40일 동안 다른 그룹에 비해 초기 오이의 생육 및 오이 수확량이 저하되어, 성분분석결과 K함량이 높았던 감퇴액비를 혼용하였을 때 효과가 좋을 것이라는 예상을 빗나갔다.
그러나 수확 6일째쯤 생선감퇴골분에서 열매가 많이 수확되어, 수치상으로 현재로서 수확량이 좋은 그룹이 됐다. 타 처리군에 비해 일주일 정도 수확 일정이 늦어지는 현상을 보였으며 이로 인해 처리에 대한 방법 및 시기를 고려해야 될 것으로 생각된다. 또한, 초기수확량을 볼 것이 아니라, 작물 재배과정에서 오이의 전체 수확량을 검토하여 결과를 분석해야 될 것으로 생각된다(그림 10).
정식 50일 후 대조군과 관행비료군에서 노랑 갓버섯이 발생했다. 노랑갓 버섯인 경우 상토에서만 자주 발생하는 버섯으로 아직까진 식물에 해가 없다고 알려져 있다. 같은 시기에 혼합된 상토에서 대조군과 관행비료군에서만 노랑갓버섯이 발생하고, 발효액비의 처리군에서 노랑 갓버섯이 발생하지 않는 것으로 보아 발효액비 내에 생존하고 있는 미생물에 의해 노랑 갓버섯의 균사가 제어되어 발생되지 못한 것으로 사료된다(그림 11).
무처리군
관행비료NPK 30-20-30
발효액비처리군
그림 11. 오이 재배되고 있는 상토배지에 노랑갓버섯 발생 유무
실험2) ○ 기 간 : 2007년 9월 ~ 2008년 8월(생장실험 4회 등) ○ 품 목 : 감자, 오이 등 ○ 실험내용: 기존의 친환경농가에서 사용되는 액비에 대한 생장 효과 (생선액비, 골분액비, 유채액비, 우유액비 등) ○ 실험결과 - 감자
2007년 9월~12월(생장실험Ⅰ), 2008년 3월~6월(생장실험Ⅱ)까지 종구생장효과를 알아보기 위해 감자를 사용하였으며, 심지재배 화분에 감자종서 5g짜리 9개씩 파종, 액비별 4반복을 하였다. 파종 후 10일 간격으로 ×500배 처리하였으며, 총 9회 관주되었다. 감자인 경우 유채액비의 효과가 두드러졌다. 관행재배 시 칼륨이 많이 함유된 비료를 사용하는 것을 반영하는 것으로, 성분함량 분석결과에 유채액비가 다른 액비들에 비해 칼륨이 많았으며, 작물재배에 의한 실증실험에서 칼륨에 대한 수확량 효과를 나타내 칼륨 대용 액비로 사용하여도 좋을 듯 하다. 유채액비인 경우 약해실험에서 생장에는 직접적으로 관여하지 않지만, 고농도처리에서 시 약해가 없는 듯하여 감자 등의 고농도 처리를 하면 감자의 수확량에 증대될 것으로 판단되어진다(그림 12).
대조군(NPK)
우유액비
유채액비
생선액비
골분액비
그림 12. 액비처리에 대한 감자의 생장 효과
○실험결과 - 오이 2차년도 생장실험(Ⅲ) 작물생육촉진효과에서는 각각의 액비만으로 오이가 생장할 수 있는지 알아보기 위해 앞서, 오이 생장에 있어 친환경농업에 쓰이는 퇴비 활용이 필요하였다. 유기질퇴비가 필요하여 우분(소의 분), 지렁이분, 장수풍뎅이분, 대조군(관행비료-액비)을 선택하여 오이생육실험을 하였다. 초기생육(정식20일까지)는 대조군(NPK 30-20-30 14일에 1000배 희석관주)보다 지렁이분의 오이가 생장이 빨랐다.
그 후 우분의 오이가 생장이 빨랐으며 오이의 생산량도 많았다. 오이의 식미평가에 의하면 지렁이분이 부드럽고 수분이 많았고, 우분인 경우 수분이 적은 감이 있으나 씹는 질감이 있어 취향에 따라 선호도가 달랐다. 오이 재배시 가시오이 같이 생식용으로 쓰는 것은 지렁이분을 이용하고, 피클용등으로 가공용으로 쓰이는 것은 우분을 사용하는 것이 재배에 있어 효과적이라 생각이 든다.
반면, 장수풍뎅이의 분변토는 효과가 나타나지 않아 친환경농가의 퇴비로는 보충해야 될 요소가 많은 것으로 생각된다(그림 13). 위 실험을 토대로 오이의 작물생육촉진효과 실험을 했다. 심지재배 화분에 오이묘를 1개씩 정식하고, 각각 밑에 통을 설치하여, 한가지 액비만 토양에 잔존할 수 있도록 실험설계를 했다.
대조군(NPK 30-20-30)
우분
지렁이분
장수풍뎅이분
그림 13. 액비처리에 의한 생장 실험 전 유기질퇴비의 선택
장실험Ⅲ는 2008년 4월 28일 정식 후 총 8회(5/5, 5/12, 5/19, 5/26, 6/2, 6/9, 6/16, 6/23, ) 처리되었다. 생장실험Ⅳ는 2008년 7월 7일 정식 후 총 8회(7/14, 7/21, 7/28, 8/4, 8/11, 8/18, 8/25, 9/1) 처리되는 중이다. 오이의 묘는 20.0~22.0cm의 묘를 선발하여 액비처리별 4개씩 심지재배 하였으며, 정식 7일부터 액비를 단독으로 처리하였다(그림 14).
대조군(NPK 30-20-30)
생선액비만 ×500
골분액비만 ×500
생선액비*골분액비(×500)
생선액비*유채액비(×500)
골분액비*유채액비(×500)
그림 14. 액비처리에 대한 감자의 생장 효과
나. 토착미생물 발효액비 처리에 의한 마늘흑색썩음균핵병에 대한 병 방제효과
(1) 화분에서의 실증실험
(가) Sclerotium cepivorum의 배양
마늘흑색썩음균핵병을 포장실험하기에 앞서, 균이 발생하는 환경을 만들기 위한 실험도 병행하였다. 병균을 PDA배지에 배양하여 마늘이 생장하고 있는 화분에 접종을 했으나, 병이 균일적으로 발생하지 않았으며, 균핵을 접종했어도 병 발생정도 각각 달랐다. 병 접종에 문제를 개선하기 위해 모색하던 중 상토에 직접 마늘흑색썩음균핵병을 접종하여 키운 후 마늘과 혼합하여 파종하거나, 마늘 생육 후 화분에 일부 넣은 방법으로 실험하였다. 먼저, 균핵을 발생시키기 위해 옥수수가루:모래=1:20의 배율로 섞은 후 마늘흑색썩음균핵병을 접종하였다. 30일이 지나도 균사가 발생하지 않았다.
수분 부족에 의한 것으로 추측되어 옥수수가루 포함된 모래배지(30g)를 멸균 후 멸균수를 5ml(모래배지 30g 당)씩을 넣었다. 균핵병균을 접종을 하였더니 25일 뒤 균사가 발생하였다. 반면, 상토에도 모래와 같은 방법으로 실험한 결과 모래보다 균사발생이 월등했다. 또한, 대량배양을 하기 위해 배양병과 삼각플라스크을 사용하였더니 배양병에서는 균사가 잘 자랐지만 삼각플라스크에 균사발생이 배양병보다 느렸다. 수분관계로 및 마늘흑색썩음균핵병균의 호기성에 인한 것으로 추측되어진다(그림 15).
상토 vs 모래
상토에 균핵병이 자라는 모습
모래에 균핵병이 죽은 모습
그림 15. Sclerotium cepivorum의 배양
또한, 상토에 마늘흑색썩음균핵병균을 접종하여 배양됐으나, 상토에서 배양된 균이 균핵병인지 PDA배지에서 확인하였다. PDA배지에서 병원균이 자라는 형태는 유사했으며 30일 후 균핵이 발생했고 이것으로 상토에 배양된 균은 흑색썩음균핵병이라 생각되어진다(그림 16).
그림 16. 마늘흑색썩음균핵병이 자라고 있는 상토
(나) Sclerotium cepivorum의 화분실험
마늘균핵병이 배양된 상토(5g)을 화분에 접종하였다. 접종 3일부터 무처리군에서는 하얀균사가 발생하다가 7일이 되면 화분의 윗면을 하얀균사로 덮혔다. 우유액비그룹에서 균사의 발생이 무처리군에 비해 늦게 발생했다. 마늘 뿌리 윗부분에 흰색의 솜털모양의 곰팡이가 보이며 물러지고 검게 썩는 것이 관찰되었다. 기내실험시 고자리파리 유충에 의한 피해와 혼동하기 쉽고, 종자소독시 살충제로 처리하지 못함과, 생육시 살포하지 못하는 점으로 인해 고자리파리에 의한 피해도 발생하였다(그림 17,18)..
그림 17. Sclerotium cepivorum의 화분실험
Sclerotium cepivorum에 감염된 형태
무처리 (左: 화분 밑면 右:화분 상단면)
우유액비 (左: 화분 상단면 右:화분 밑면)
그림 18. Sclerotium cepivorum이 감염된 마늘 (화분실험)
마늘흑색썩음병을 접종했는데도 대조군에 비해 우유액비, 생선액비, 유채액비에서 대체로 생장이 좋았다. 4개의 액비 중에서 골분액비인 경우 오이 및 감자, 배추 등의 작물들의 생장효과는 있으나, 마늘균핵병 방제효과가 없는 것으로 생각된다(그림 19).
대조군
우유액비
생선액비
유채액비
골분액비
그림 19. 마늘흑색썩음균핵병이 처리된 7일 뒤 마늘
2007년도 화분 및 포장에서의 실험결과를 토대로 액비의 어떤 성분이 Sclerotium cepivorum에 대해 저항성을 나타내는지 알아보고자 PDA배지에서 대치배양을 하였다. 액비는 기존 실험에 사용되고 있는 생선액비, 골분액비, 유채액비, 우유액비를 사용했으며, 제조해서 쓰고 있는 액비가 발효되면서 2차산물에 의한 효과일 수도 있기 때문에 멸균하여 실험도 하였다. PDA배지의 대치배양 결과 멸균되지 않은 액비(우유액비, 생선액비)에서 Sclerotium cepivorum에 저항성을 나타냈다. 반면, 멸균된 4개의 액비 모두에서 PDA배지의 대치배양 결과 Sclerotium cepivorum에 저항성을 보이지 않았다. 이로 인해 발효 중인 액비 내의 미생물들에 의한 효과라 생각되어진다(그림 20).
멸균하지 않은 액비 (左: PDA 뒷면, 右:PDA 앞면)
멸균된 액비들 (左: PDA앞면, 右:PDA 뒷면)
그림 20. 액비별 따른 Sclerotium cepivorum 의 PDA 대치배양(화분실험)
A: 골분액비, B: 유채액비, C: 생선액비, D:우유액비
우유액비인 경우 제조시 단일로 쌀뜬물을 넣어주기 때문에 쌀뜬물을 균분리 하였다. 쌀뜬물인 경우 쌀을 씻은 2번째의 것으로 10% 설탕 포함 후 일주일 동안 실온(25℃)에서 발효시킨 것을 사용하였다. 발효 중인 쌀뜬물에서 4개정도의 세균을 발견할 수 있었고, 그 중 한개(A)는 PDA배지의 대치배양에서 Sclerotium cepivorum에 저항성을 나타냈다. 나머지 세균(B,C,D)은 PDA배지의 대치배양에서 Sclerotium cepivorum에 저항성을 나타내지 않았다. 또한, 다른 세균에 비해 A인 경우 저온에서 잘 생장하여 노지에서 월동중인 마늘에 효과적일 것이라 생각된다(그림 21).
쌀뜬물 미생물분리
분리된 미생물(A)
분리된 미생물(B)
그림 21. 발효 중인 쌀뜬물에서의 미생물 분리 및 PDA배지상 대치배양된 균핵병
발효중인 토착미생물에서 분리한 세균들을 마늘흑색썩음균핵병과 대치배양해서 확인하였다. 10개의 세균을 선발하였고 대치배양 결과 4개가 마늘흑색썩음균핵병균에 저항성을 나타냈다(그림 22).
그림 22. 토착미생물 배양에서의 미생물 분리 및 PDA배지상 대치배양된 균핵병 (PDA 포함된 petri dish 左: 분리한 세균, 右: 마늘균핵썩음병균)
(2) 온실 및 포장에서의 실증실험(마늘 흑색썩음균핵병 예방 및 수확량 증대효과 검토)
(가) 일반재배포장(관행Ⅰ 2007년 10월, 관행Ⅱ 2008년 1월 파종)
○노지재배: 선발된 토착미생물 발효액비를 재배되고 있는 마늘에 액배별 처리한다. (일반재배 포장 및 유기재배포장 적용) ○적용 작물: 마늘 ○재배 및 관찰 기간 : 2007년 9월 ~ 2008년 6월 ○검토내용 - 발효액비 처리된 마늘종서 파종 후 생장효과 검토 - 마늘흑색썩음균핵병 발병으로 피해를 줬던 약력이 있는 포장에서의 발병도 및 예방효과 조사 ○실험결과
포장실증실험 중 일반재배포장이든, 친환경농업 포장이든 마늘흑색썩음균핵병을 접종하는데 꺼려하는 현상이 다분했다. 또한, 포장에 병원균 접종을 했더래도 포장환경에 대한 조건이 서로 다르고 병이 발생될 수 있는지 의문점이 많은 것도 사실이다. 이를 해결하기 위해 <일반재배포장실험>을 심지재배를 이용한 대형화분에서의 실험으로 결과를 알아볼 수 있다고 생각되어 실험방법을 바꿨다. 대형화분에 마늘 20개씩을 심어 재배하였다. 처리별 4반복하였다.
관행Ⅰ(파종 120일 생장), 관행Ⅱ(파종 90일 생장 )에서 생육중인 마늘화분에 2008년 3월 10일 마늘흑색썩음균핵병이 배양된 상토를 1kg씩 화분에 넣고 관찰하였다. 6월 10일 수확 후 말려서 마늘종구의 수확량을 측정하였다. 마늘 생장은 더디지만 우유액비에서 대조군에 비해 2반복 모두 수확량이 높았다. 생선액비도 효과적이다. 유채액비와 골분액비는 대조군와 차이가 없었다. <그림20>에서의 실험이 이 실험을 뒷받침해주고 있다. 생선액비와 우유액비 내의 미생물이 마늘흑색썩음균핵병에 저항성을 나타낸다고 생각되며, 두개의 액비를 다른액비와 혼용한다면 마늘재배시 마늘생육촉진효과 및 균핵병을 예방 할 수 있으리라 짐작된다(표 10, 그림 23).
관행시험구(온실)
마늘 종구(우유액비 vs대조군)
그림 23. 일반재배에서의 마늘흑색썩음균핵병 처리
표 10. 액비별에 대한 일반재배에서의 마늘흑색썩음균핵병 된 마늘수확량
마늘수확량
대조군
우유액비
생선액비
유채액비
골분액비
Ⅰ
300.35
±12.68
342.75
±9.36
324.46
±6.27
314.43
±6.02
294.56
±10.88
Ⅱ
49.53
±8.26
70.69
±9.56
62.41
±13.75
52.12
±7.02
48.00
± 8.89
(나) 친환경농업시험포 (무농약재배 마늘포장-김녕, 하도)
마늘은 9월에 파종하였으며 30일 간격으로 발효액비를 1000배 희석하여 관주였다. 마늘의 종구소독을 효과 규명된 토착미생물 발효액비 4개를 250배로 혼합희석하여 마늘종구를 24hr침지하였고, 그늘에서 순풍건조 하였다. 다음날 노지파종하였다. 30일간격으로 마늘흑색썩음균핵병 예방효과를 관찰하였으며 다음해 6월에 수확하여 확인하였다. 2008년 3월~5월까지 김녕리, 하도리 친환경포장에서 3번씩 총 6차례 흑색썩음균핵병 병징이 보이는 마늘을 채취하여 균분리 실험을 하여 균핵병을 검정하였다(그림 24).
○ 실험결과 - 구좌읍 하도리 친환경포장
하도리 친환경 포장은 2004년 마늘을 재배하여 마늘흑색썩음균핵병이 발생했던 경력이 있었으나, 친환경농업의 토양관리에 의한 윤작시스템에 의해 2006년까지 타작물을 재배했다. 2007년 9월에 마늘을 심을 당시 병 발생이 되지 않을 것을 우려하여 포장의 외각으로 마늘흑색썩음균핵병을 접종한 결과, 수확불가능 정도로 피해규모가 컸다. 이로 인해 무농약재배 포장에서의 마늘균핵병 접종은 무리였다고 판단되어진다
(그림24. 왼쪽). 감염된 마늘은 종구생성 자체가 어렵다고 판단되어지며(그림24. 가운데 ⇒ 왼쪽:정상 오른쪽: 마늘균핵병이 걸린 마늘), 이 부분은 따로 수확을 하여 수확물자체를 폐기시켰다. 감염된 마늘에서 소균핵을 형성하는 병원균과 소균핵 2배 크기의 균핵을 형성하는 병원균 등 2가지 형태의 마늘흑색썩음균핵병균을 분리할 수 있었다. 하도리 포장은 8월에 비닐멀칭하여 토양살균 후 화분실험에서 효과를 본 액비 및 미생물을 관주한 후 밭갈이를 하였다(그림 24).
무농약 노지 6년차(2007년)
건강한 마늘 vs 병 걸린 마늘
병걸린 마늘에서 균핵병 분리
그림 24. 무농약재배 마늘포장 - 하도리
○ 시험결과 - 구좌읍 김녕리 친환경포장 김녕 포장은 2006년 7~8월 토양살균을 한 후 9월부터 마늘을 무농약재배를 시작으로 2년째 마늘만 재배된 포장이였다. 2007년9월부터 2008년 6월까지 실험중 우유액비와 생선액비를 종자처리 및 15일 간격으로 관주했으며 마늘균핵병균은 접종하지 않았다. 조사결과 3,300㎡중 330㎡면적에 마늘흑색썩음균핵병이 발생했는데 이는 작년대비(660㎡)50% 발생율이 저하된 결과이다. 우유액비와 생선액비를 처리하면 마늘흑색썩음균핵병을 방제할 수 있는 실험결과를 얻었다. 또한, 근처 무농약 마늘포장과 같이 관리된 무농약 양파포장에서 노균병이 감지됐으나, 실험중인 액비 및 난황유를 활용하여 병을 방제했다. 양파인 경우, 관행재배 1000평에서 700개(20kg)의 양파를 수확한 반면, 무농약포장 300평에서 400개(20kg)를 수확하여 친환경재배로 인해 2배의 생산량효과를 얻었으며 2.7배의 경제적 효과를 얻었다.
무농약 노지 2년차(2007년)
3년차(2008년-中: 마늘포장, 右: 월동중인 마늘)
그림 25. 무농약재배 마늘포장-김녕리(2008년 마늘재배 연작 3년차)
김녕포장은 무농약재배 1차년도 마늘흑색썩음균핵병이 발생하지 않은 포장이였으나, 2차년도 3곳 정도 발생하였다. 이런 것으로 보아 전년도 토양살균을 행하였지만 연작으로 인한 재배환경에 의해 마늘흑색썩음균핵병이 포장에 대한 발생력이 뛰어나다고 할 수 있겠다. 2008년 3월까지는 확인이 어려웠으나, 4월 마늘흑색썩음균핵병에 감염된 마늘재배지의 병징이 뚜렷이 나타났다(그림25. 왼쪽). 2008년 12월까지 마늘 중장이 14cm정도이며, 30일 간격으로 14일간 발효된 쌀뜬물(10% 설탕함유)을 생선액비·골분액비와 혼합하여 시용 중이다. 마늘의 꽃눈 및 인편분화기가 생육시기 중 월동후 2월부터, 인편비대 개시기가 4월상순부터이기 때문에 2009년 2월부터 4월까지 15일간격으로 병예방 및 작물생육에 집중 관리될 예정이다. 4월말부터 지온 및 기온상승으로 마늘흑색썩음균핵병이 활동이 약화되는 시기이기 때문에 액비위주의 관리보다는 쫑을 제거 후 난황유를 자주 처리하여 잎에 발생하는 병해충(예;노균병)예방 위주로 관리될 것이라 예상된다.
다. 결과요약
○ 4종액비 실험결과 기존농가에서 사용하는 설탕의 선택은 흑설탕을 꼭 필요로 하는 것은 아니고, 백설탕이나 황설탕도 무난하다는 조사결과를 얻었다. 친환경단체의 자료집에 국한되어 흑설탕을 고집할 필요는 없으며, 함량으로 따진다면 백설탕이나 황설탕이 경제적이다.
○ 토착미생물을 배양할 때는 설탕에 보리밥이나 쌀밥을 섞어주는 것이 필요하며, 배양시 주기적으로 뒤집어서 골고루 섞여주는 것이 필요하겠다. 쌀뜬물액비 경우 여름에는 7일, 겨울에는 15일이면 배양되어 사용가능하며, 유채액비, 골분액비는 6개월, 생선액비는 1년 6개월은 지속적으로 발효된 것을 사용하는 것이 효율적임이 위 연구결과이다. 또한 지속적으로 저어주거나 자재의 크기가 작은 것이 보다 빨리 발효가 됐다.
○ 작물재배시 생선액비와 골분액비를 혼합하여 사용해도 무난하며, 고농도 ×200까지도 처리가능하다는 실험결과가 나왔다. 단, 유묘관리시만 ×500 위주로 관리가 필요하겠다.(약해우려) 또한 우유액비는 그다지 생장에 효과가 없다고 조사되었다. 쌀뜬물은 통에 모았다가 10~20% 당을 함유시켜 혐기발효 시켜두면 재배작물 관리시마다 다른 액비와 ×50배까지 혼합해도 무난하다. 토양관리용 및 병예방 차원으로 퇴비제조시나 작물재배 직전 밭갈이 때 고농도로 관주하는 등 활용방법은 다양하다고 생각된다.
○ 오이를 친환경재배를 하게 되면 지렁이분을 기준에 맞게 살포 후 유묘를 정식했을 때부터 골분액비와 생선액비를 함께 처리해주는 것이 작물생육 및 수량증대에 가장 효과적인 결과를 얻었다. 감자는 K이 많을 것이라 예상됐던 감퇴액비보다는 유채액비가 처리된 것이 감자수량을 증대시키는 결과를 얻어 사용이 필수적일 것으로 조사되어졌다. 또한 액비관련만으로 작물을 재배할 수 없으며 반드시 유기질 퇴비가 요구되어지기 때문에 퇴비관련 연구가 필요하다.
○ 마늘흑색썩음균핵병 예방은 화분실험에서 우유액비, 생선액비, 유채액비에서 대체로 효과가 있었다. 또한 심지재배 대형화분 실험에서 우유액비 및 생선액비의 경우 15%정도 수량이 증대되었으며 PDA배지 배양실험 결과 멸균되지 않은 액비(우유액비, 생선액비)에서 Sclerotium cepivorum에 저항성이 나타났다. 발효 중인 액비내 미생물에 의한 효과라는 실험결과이다.
○ 친환경 노지포장실험에서 3,300㎡중 330㎡면적에 마늘흑색썩음균핵병이 발생했는데 이는 작년대비(660㎡) 50% 발생율이 저하되는 결과이다. 우유액비와 생선액비를 혼합하여 처리하면 마늘흑색썩음균핵병을 방제할 수 있는 결과이다.
1. 토착미생물 발효액비를 작물재배시 필요한 것만 선정하여 초보친환경 농가의 문제를 해결하고 액비 제조시 무분별하게 사용되던 자재들의 낭비를 미연에 방지할 수 있다. 또한 검증된 자제를 사용하기 때문에 액비를 따로 만들고, 통을 농가 주변에 배치하는 등 시간적으로 환경적으로도 경제적이라고 생각된다. 토착미생물을 이용한 액비로는 생선액비, 골분액비, 유채액비로의 위주로 하며 그 밖의 부산물액비는 조건이 주워진 상황에서만 제조가능하며 필수적으로 필요하다고 여겨지지 않는다.
2. 토착미생물 발효액비는 액비일 뿐 작물생육을 지배할 수는 없는 것이며 보조적역할을 하는 것으로 판단되어진다. 작물생육기 처리에 따른 생육촉진 및 마늘흑색썩음균핵병 예방을 많은 자재를 들이지 않고 해결할 수 있는 것으로 생선액비, 골분액비, 유채액비, 쌀뜬물액비를 기본으로 활용될 것을 권하는 바이다.
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