작물병해 - 병해관리-아인산을 이용한 작물역병 방제기술

 
           
  1. 아인산의 구조와 기능
     아인산(H3PO3)은 인산(H3PO4)과 달리 자연계에 흔히 존재하지 않는 P-H 구조를 가지고 있다(그림 1). 아인산의 P-H 구조는 역병균이나 Pythium 및 노균병균 등 유주자를 형성하는 난균류(Oomycetes)의 인산대사 작용을 방해하여 병원균을 직접 사멸시키거나 생장과 번식을 억제시키며, 식물체의 병 방어 시스템을 자극하여 저항성을 높이는 것으로 알려져 있다. 아인산은 용해성이 높은 결정체로 물에 잘 녹으며 식물체의 목질부와 사관부를 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 지상부와 지하부 뿌리에 발생하는 역병류를 효과적으로 방제할 수 있으며, 인축과 어류 및 미소동물에 대한 독성이 매우 낮고 환경오염의 우려가 거의 없으며 일반 농약에 비해 가격이 매우 저렴하다. 또한 아인산은 일반 농약과는 달리 저항성균의 출현이 거의 없는 특성을 가지고 있으며 식물체에 대한 인산질 비료 효과는 낮고 인산에 비해 식물체로 흡수가 잘 되지 않는 편이다. 따라서 아인산을 양액에 투여하더라도 인산질 비료 효과를 기대할 수 없으며 인산과잉으로 발생되는 영양장애 발생의 우려도 적다. 하지만 아인산이 100ppm(1만배 희석)이상을 양액에 투여했을 때 다른 무기 성분과의 길항작용 등에 대해서는 앞으로 좀 더 연구되어야 할 것으로 판단된다.

     

Phosphorous acid

Phosphoric acid

Fosetly-Al


그림 1. 아인산(phosphorous acid)과 인산(phosphoric acid) 및
알리에테(Fosetyl-Al)의 화학구조 비교

  2. 수경재배 상추역병 방제효과
     수경재배 상추 역병은 연중 발생하고 있으나 주로 수요가 많은 여름철 고온기에 대 발생하여 치명적인 피해를 주고 있다. 플러그에서 육묘한 상추을 베드에 정식 할 때 양액에 아인산을 100ppm 농도(양액 1ℓ 당 아인산 0.1g)로 첨가한 결과, 농가 관행 재배에서는 정식 4주 후 역병 발생율이 90% 이상이었으나 아인산 처리구는 2% 미만으로 탁월한 방제 효과를 나타내었다(그림 2). 상추역병이 95%이상 발생된 포장의 양액에 아인산 200ppm을 투여한 결과 7일 후에는 역병발생율이 20% 이하로 낮아졌으며, 역병균의 밀도는 양액 100㎖ 당 22.0에서 1.3으로 낮아졌다.

   
    그림 2. 아인산염 100ppm 양액 첨가에 의한 수경재배 상추역병 방제 효과 (농과원, 1998. 7~8월)
  3. 토마토 역병 방제 효과
     Phytophthora infestans에 의해 발생되는 토마토 역병은 주로 지상부 잎, 줄기, 가지 및 과일에 발생하는데 저온다습 조건(온도 16~22℃, 습도 91% 이상)에서 발생이 심하다. 주로 11월부터 4월 사이의 촉성과 반 촉성 하우스재배에서 피해가 많은데, 기상환경에 따라 약제 방제 효과가 낮아 심각한 피해를 준다. 역병 발생 초기부터 아인산 2,000ppm(물 1ℓ당 아인산 2g)을 7일 간격으로 지상부에 골고루 살포한 결과 3주 후 무방제구의 역병 발생율은 95% 이상이었으나 아인산 살포구는 10.1%, 농약(Dimethomorph, 포룸디) 살포구는 5.6%로 나타나 아인산의 토마토역병 방제효과는 농약에 비해 다소 낮았으나 매우 우수한 방제효과를 나타냈다(그림 3).

   
    그림 3. 아인산 2,000ppm 살포에 의한 토마토역병 방제 효과 (충남 부여, 1999. 3~4월)
  4. 아인산염 제조 방법과 추천농도
     아인산염을 만드는 방법은 매우 간단하므로 농가에서 손쉽게 제조하여 사용할 수 있다. 하지만 아인산 자체는 강산성 물질로 식물체에 약해를 나타내므로 반드시 수산화칼륨(KOH)이나 수산화나트륨(NaOH) 등으로 중화시킨 뒤 사용해야한다. 아인산염 제조 방법은 아인산을 물(증류수, 수도물, 지하수 등)에 녹인 다음 수산화칼륨을 소량씩 첨가하여 용액의 산도(pH)를 약 5.5~6.5로 조절하면 된다. 아인산과 수산화칼륨의 비율이 약 100:90(무게비)일 때 용액의 산도가 약 5.8~6.2 정도 되는데 구입한 제품의 순도나 사용한 물에 따라 혼합 비율이 약간 달라질 수 있다. 반응 후 생성물은 KH2PO3혹은 K2HPO3 형태가 된다.
 고농도의 아인산염을 제조할 때는 열과 유독가스가 발생 할 수 있으므로 아인산을 완전히 녹인 다음 수산화칼륨을 소량씩 첨가하면서 천천히 녹인다. 아인산과 수산화칼륨을 전체 사용량(10말 혹은 1톤 등)에 녹이는 것 보다 소량의 물(1/2말 혹은 1말)에 녹여 산도를 잘 조절한 다음 전체 사용량에 첨가하는 것이 편리하다. 아인산염은 양액첨가, 토양관주, 지상부살포, 묘침지, 수간주사 등 모든 처리방법으로 사용할 수 있다. 하지만 모든 작물별 재배유형별로 처리 방법과 농도가 설정되어 있지 않으므로 사용자의 주관적 판단에 의해 처리방법과 농도를 선택해야 한다. 수경재배(혹은 양액재배)의 경우에는 아인산염을 양액에 직접 첨가해야 가장 효과적이고, 작물의 뿌리와 땅가 부위 줄기에 발생하는 고추역병과 같은 경우에는 토양관주가 지상부 살포보다 효과적이며, 토마토나 감자역병의 경우에는 지상부 살포가 가장 우수한 병 방제 효과를 얻을 수 있다. 재배유형별 아인산염의 적용 농도는 표 2와 같이 추천 할 수 있으나, 앞서 언급한 바와 같이 작물별, 생육시기별, 재배유형별 아인산염에 대한 반응이 다소 다를 수 있으므로 작물이 약해를 입지 않도록 주의해야한다.

   
표 1. 아인산염의 농도 및 산도(pH)에 따른 토마토 약해 발생

아인산:수산화칼륨 혼합비율 (w/w)

pH

아인산염의 농도(ppm)

1,000

2,000

4,000

1:0
1:0.5
1:0.83
1:1
1:1.5

1.9
2.2
5.6
6.2
7.8

3.3
2.0
0.0
0.0
0.0

4.2
3.0
0.1
0.2
0.2

5.0
4.0
2.0
2.0
1.5


        주) 약해정도 : 0=없음, 1=미약, 2=약, 3=중, 4=심, 5=고사

   
표 2. 아인산 처리 방법 및 추천 농도

재배유형별

역병발생 전(예방효과)
(ppm)

역병발생 후(치료효과)
(ppm)

수경재배
토양재배
지상부 살포
수간주사

   100
   500
1,000
30,000(3% 용액)

   200
1,000
2,000
50,000(5% 용액)


   
표 3. 농도별 아인산염 제조 예시

아인산염 농도
(ppm)

물 량
(지하수 등)

혼합비율(pH 5.8~6.2)

H₃PO₃ 첨가량(g)

KOH 첨가량(g)

100
(10,000배액)

1.0ℓ
1말(20ℓ)
1톤(1,000ℓ)

0.1
2.0
100

0.09
1.8  
90.0

1,000
(1,000배액)

1.0ℓ
1말(20ℓ)
1톤(1,000ℓ)

   1.0
20.0
1,000(=1.0㎏)

0.9
18
900


     

수경재배
상     추

토 마 토
그림 4. 아인산에 의한 상추역병 및 토마토 역병 방제효과

  참 고 문 헌
 
남기웅. 1999. 수경재배에서 발생하는 주요병해 발생생태 및 방제대책. 1999.  춘계 양액재배 심포지움 발표초록.
지형진 외. 1999. Effect of phosphorous acid on control of tomato late blight  caused by P. infestans. 한국식물병리학회 1999 추계 학술발표 초록.
______ 외. 2000. 한국의 식물역병. 농업과학기술원.
Jee, H. J. 2002. Effect of potassium phosphonate on the control of Phytophthora  root rot of lettuce in hydroponics. Plant Pathol. J. 18(3) : 142-146.
Erwin, D. et al. 1996. Phytophthora diseases worldwide. APS press, St. Paul,  MN, USA.
Forster, H. 1998. Effect of phosphite on tomato and pepper plants and on  susceptibility of pepper Phytophthora root and crown rot in hydroponic  culture. Plant Disease 82 : 1165-1170.