ⓒ www.jadam.kr 2003-09-29 [ ARS photo ]

미국 캘리포니아의 목화생산지역에서는 지난 10년 동안 해충으로서 목화진딧물 Aphis gossypii의 위상이 바뀌고 있다. 지난 1980년대 초에 목화진딧물은 캘리포니아 산호아킨계곡의 돌발 해충이었으나 1990년대 중반 아칼라(Acala) 목화 Gossypium hirsutum의 관건해충 가운데 하나로 그 위상이 높아졌다. 캘리포니아 목화에서 목화진딧물 개체군이 지난 10년간 증가한 이유를 설명하기 위해 (1) 천적개체군에 해로운 영향을 미치는 것으로 알려진 합성 피레스로이드(pyrethroids)의 이용, (2) 지난 1989년에 시작된 피마(Pima) 목화 Gossypium barbadense의 상업적인 도입, (3) 산호아킨계곡의 농생태계 경관 변화 (4) 신품종인 아칼라 목화의 이용, (5) 질소와 관수 투입의 증가 등 이상의 5가지 가설이 제안됐다. 이번 본 연구는 질소시비 증가가 진딧물 개체군의 증가에 기여한다는 가설을 실험적으로 검정했다.

목화진딧물 개체군은 목화재배 시즌 중 어느 때에도 발생할 수 있다. 그러나 시즌 초의 대발생은 목화식물의 큰 보상능력과 포식기생자 및 무당벌레에 의한 효과적인 생물적방제 때문에 경제적으로 큰 영향을 미치지 않는다. 이와 반대로 시즌 중반에 진딧물에 오염되면 꼬투리 무게가 감소되어 직접적으로 생산량에 영향을 미칠 수 있다. 게다가 시즌 말기에 진딧물이 대발생하면 진딧물이 분비한 감로에 터진 꼬투리의 린트가 오염되어 그 품질과 가치가 감소할 수 있다.

목화재배 시즌 중반과 말기에 존재하는 풀잠자리 및 여러 노린재목 포식자의 복합체로 이뤄진 천적군집은 대개 진딧물에 대해 적당한 생물적 방제효과를 발휘하지 못한다. 그 이유는, 첫째로 이 천적들은 서로를 잡아먹기 때문에 진딧물 개체군에 미치는 전체적인 포식압의 강도를 감소시키며 둘째로 번식력과 발육시간에 고도의 표현형적 탄력성을 보이는 목화진딧물이 유리한 조건을 만났을 때 개체군성장률을 증가시키기 때문이다. 개체군성장률의 증가는 목화진딧물이 효과가 떨어지는 천적에 의한 생물적 방제를 회피할 수 있도록 한다.

표현형적 탄력성은 목화진딧물의 형태에서도 찾아볼 수 있다. 진딧물의 형태와 번식력에 영향을 미치는 주요인에는 식물의 영양상태, 온도, 광주기, 기주식물종 등이 있다. 최근에는 기주식물내의 영양상태가 바뀌거나 진딧물이 상이한 기주식물을 섭식할 때 살충제에 대한 반응에 표현형적 차이가 생긴다는 보고도 있다.

기주식물의 품질 지표인 영양상태는 많은 초식자의 개체군동태에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. 많은 연구들은 식물의 영양상태가 시비(施肥)를 통해 강화될 때 초식자 밀도나 반응양상(번식력, 발육성장, 생존률)에 뚜렷한 영향을 미친다고 했다. 그러나 상당한 수의 연구들은 부정적인 영향을 미치거나 아예 영향을 미치지 않는다고 했다. 기주품질에 반응하는 초식자를 조사한 대부분의 연구에서 초식성 곤충에 대한 식물품질의 한 가지 주요한 결정자는 질소였다. 아미노산과 단백질 합성에 기본이 되는 질소는 식물조직의 0.5~5%와 동물조직의 10% 가량을 구성하고 있으며 흔히 식물과 식물의 소비자들을 제한하는 것으로 여겨진다.

고도로 질소 시비된 농업생태계에서 질소는 초식자를 제한하는 영양분이 아닐 수 있다. 이와 같은 농업환경에서 초식성 절지동물은 기주식물 내의 질소농도가 어느 수준에 도달하게 되면 그 위상이 해충에 이르게 되는 것 같다. 실내조건 아래서 질소가 시비된 목화 유묘를 섭식시킨 목화진딧물의 번식력이 커지고 발육시간은 짧아졌다. 텍사스에서 목화를 이용한 포장실험에서는 재식일자가 목화진딧물의 개체군동태에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이 실험에서는 5월말에 재식했을 때 식물 내 질소수준과 진딧물 밀도간에 정의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 그러나 이 연구에서 최대 질소처리량은 약 100kg/ha로, 이는 현재 캘리포니아의 목화에 이용되고 있는 수준량의 절반에 못 미치는 것이다.

캘리포니아 산호아킨계곡의 목화재배법은 지난 20년 동안 질소와 관수의 투입이 증가하는 방향으로 바뀌었다. 지난 20년간의 기록을 살펴보면 캘리포니아 재배자들이 이용한 평균 질소비료율은 1980년대 초에 대략 110kg/ha에서 1990년 중반에 200kg/ha로 유의하게 증가했다. 이와 같은 변화는 지난 1981년에 목화식물생장조절제인 메피쿼트 클로라이드(mepiquat chloride)의 상업적인 도입 및 보다 일정한 성장패턴을 지닌 새로운 목화품종의 개발과 관련이 있는 것으로 보인다.

1980년대 이전의 전통적인 관리법은 영양생장을 감소시키고 결과(結果)를 늘리기 위해 초기 식물의 영양발육기에 관수나 질소시비 측면에서 스트레스를 줬다. 메피쿼트 클로라이드를 이용하게 되면서 재배자들은 잠재적으로 생산량을 제한하는 재배 스트레스법을 이용하지 않고도 과도한 영양생장을 피할 수 있었다. 따라서 재배자들에 의한 질소 및 관수 투입의 증가와 더불어 아마도 목화식물은 10년 전보다 더 많은 질소함량을 갖게 됐다. 목화진딧물은 이와 같은 목화생산법의 변화에 편승해 해충으로서의 위상에 변화를 가져왔다.

본 연구에서 미국 캘리포니아주 데이비스에 소재한 캘리포니아 대학교 곤충학과의 Jorge J. Cisneros와 Larry D. Godfrey는 캘리포니아 목화 재배 시즌 중반에 목화진딧물의 개체군동태에 미치는 질소 시비율과 재식일자의 영향을 평가하기 위해 지난 1996년부터 1998년까지 포장실험을 수행했다. 목화진딧물은 낮은 질소시비식물(57kg 질소/ha)에서 보다는 높은 질소시비식물(227kg 질소/ha)에서 더 높은 밀도에 도달했다. 게다가 늦게 재식된 목화(5월~6월)가 더 많은 질소함량을 지녔으며 이 경우에 이른 재식목화(4월)에서 보다 진딧물 개체군이 더 많이 발생했다. 전체적으로 진딧물 밀도는 식물체의 질소함량과 양의 상관관계가 있었다. 진딧물의 가해가 보통이었던 해(1996년)에는 초기(4월)에 목화를 재식한 경우, 진딧물 개체군을 시즌중 반에 경제적피해허용수준 이하로 유지하는데 효과적이었다. 그러나 진딧물의 가해가 많았던 해(1997년)에는 이 허용수준 이하로 진딧물 밀도를 유지하기 위해 57kg 질소/ha로 질소시비를 과감하게 감소시킬 필요가 있었다. 캘리포니아 목화에서 보다 높은 비율의 질소시비를 하는 최근의 재배법은 식물체의 질소함량 ?증가시켰다. 본 자료는 이 재배법이 시즌 중반에 캘리포니아 목화에서 해충으로서 목화진딧물의 심각성을 증가시키는 중요한 요인임을 시사하는 것이다.

* Jorge J. Cisneros

* Department of Entomology, One Shields Avenue, University of California, Davis, CA 95616, USA

출처 : KISTI. 농림수산 등 록 일 2001-07-07 원문출판일 2001년 06월 15일

Environmental Entomology 30: 501-510, 2001년 6월호

운영자, 다른기사보기기사등록일시 : 2003.09.29 09:13

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