Introduction
천적 방제는 화학적 방제와 달리 환경과 소비자의 건강에 무해한 안전한 작물의 병해충 관리 수단으로 국내 친환경 농산물의 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 보인다(Kim, 2018).
친환경 농산물 생산에 필수적인 천적 방제 산업에 대한 선진국 간 경쟁이 치열한 가운데 1990년대부터 정부 차원에서 농약의 사용을 줄이는 사업이 시작되어 천적의 농업적 활용 기술 개발을 위해 천적 곤충을 연구하였으나, 천적의 생산 및 보급과 교육, 사용법에 대한 매뉴얼 등 정부 차원의 정책적 지원이 미비한 실정이다(Cho et al., 2021).
천적 방제는 생물적 방제 중 한 방법으로 포식성을 가진 생물을 방사하여 해충의 밀도를 조절하는 방법이다. 물리적 포식작용으로 해충들의 내성이 생기지 않고 특정 해충들을 포식하는 특정성이 있어 선택적인 방제가 가능한 장점이 있다.
19세기 말부터 천적 방제에 사용되는 천적원인 진드기의 사육환경에 대한 실험적 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 천적 방제에 사용되는 진드기류에는 수십 종에 이르며, 이들의 생장과 번식에 중요한 사육환경 요소인 온도, 습도, 천적의 먹이의 종류에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 그 중 뿌리이리 응애는 세계적으로 천적 방제에 널리 사용되는 개체로, 작물의 뿌리에 기생하여 악영향을 미치는 뿌리혹파리 등의 방제에 사용되고 있다(Ali and Brennan, 1991; Cabrera et al., 2005; Wu et al., 2014; Yang et al., 2020).
본 연구에서는 천적 방제 활성화를 위한 뿌리이리 응애 번식에 온도가 미치는 영향을 분석하고자 진행되었다. 이에 따라 통제된 실험 조건으로 개체의 생장과 번식을 검증하는 시험을 실시하였다.
Materials and Methods
천적 사육 박스 구성
사육을 통한 뿌리이리 응애의 개체 수 증식을 위해서는 생장 및 번식이 가능한 환경 조건을 조성하여야 한다. Fig. 1과 같이 온습도를 제어 하기 위해 외부와 단절된 공간이 필요하여 크기의 아크릴 사육 박스 외함을 제작하고, 외함의 내부 면에는 내부 열량 손실을 위해 단열재를 부착하였다.
사육 상자 내부의 온도를 제어하기 위하여 외함의 상부 면에는 펠티어 모듈을 부착하여 필요하면 냉방이 가능하게 하였으며, 내부에는 라디에이터와 가습기를 설치하여 네 가지의 항온(15, 20, 25, 30℃), 항습(70 RH), 조도(1,000 lux) 상태를 유지하도록 하였다.
Fig. 2에서 보는 바와 같이 뿌리이리 응애와 배지 13 L를 고르게 교반하여 15 cm 정도의 높이가 되도록 15 L의 투명한 용기에 평평하게 담고, 다시 밑면에 수돗물을 담은 플라스틱 박스에 위치하였다. 물은 내부 습도 유지 및 배지 온도의 급작스러운 변화를 방지하고, 뿌리이리 응애가 사육 통을 이탈하는 것을 방지하는 용도로 사용되었다(Jung et al., 2018).
사육 배지의 구성
배지는 뿌리이리 응애 개체가 생장, 번식을 할 수 있는 환경을 제공할 수 있어야 한다. 배지가 부패하지 않도록 통기성이 양호하고, 일정 습도를 유지할 수 있는 재료를 선택하여야 한다. 국내 사육 업체 및 연구기관에서는 왕겨를 배지의 재료로 주로 사용하고 있으나, 왕겨의 경우 통기성이 양호하나 보수성이 비교적 좋지 못하므로 팽연 왕겨, 탄화 왕겨, 제올라이트가 함유된 코코 피트를 함께 사용하였다. 팽연 왕겨는 왕겨를 고온, 고압 조건에서 압출 팽창시킨 것으로 보수성이 양호하며, 탄화 왕겨는 다공질로써 통기성이 양호하다. 제올라이트와 코코 피트는 보수성과 통기성이 모두 양호한 성질을 가지고 있다.
본 연구에서는 배지의 재료로 왕겨를 물에 세척하여 물기를 잘 털어낸 다음 팽연 왕겨, 탄화 왕겨, 제올라이트-코코 피트를 1 : 1 : 1 : 1.5 비율로 교반기로 교반하여 사용하였다(Fig. 3).
천적 사육 실험 방법
사육 실험은 네 개의 아크릴 외함을 준비하고 온도의 경우 네 가지 조건 (15, 20, 25, 30℃)에서, 상대 습도는 70 RH, 조도는 1000 lux 이상으로 유지하였다. 뿌리이리 응애의 생장 및 번식을 고려한 사육 기간은 약 3 ~ 4 주 정도이며, 해당 사육 기간이 지났을 때 방제에 사용하기 적합한 밀도가 되었다. 개체가 성장 과정에서 발생하는 이산화탄소 등 불필요한 가스는 개체의 생장에 유해하므로 주기적인 배지의 교반이 동반되어야 한다. 교반과 먹이 투입의 주기는 주 2회 정도가 적당하며, 교반 작업을 선행한 후 미강과 긴털이리응애를 섞은 먹이 150 mL를 배지 표면에 도포 하였다. 또한, 배지 표면의 수분이 증발하여 마르지 않도록 분무기로 수분을 보충하였다. 분무의 양과 주기는 배지에서 수분이 흘러내리지 않도록 육안으로 확인하며, 주 3회 도포하였다.
실험 전과 후의 개체 수 확인 방법으로 Jung et al. (2018)에서 뿌리이리 응애의 개체 수 카운팅 방법을 참고하였다. 매주마다 충분히 교반 한 배지에서 2 mL씩 5개의 샘플을 채취하여 물에 담근 뒤 개체의 사체를 전자 현미경으로 촬영하였다(Fig. 4).
Results and Discussion
사육 실험을 시작하기 전 각 사육 박스의 개체 수 평균이 균일하지 않다는 문제가 있었으나, 사육 기간 동안 전체적으로 증가하는 경향이 있었다. 사육이 끝난 시점에서 개체 수를 확인한 결과, 3번 시작점의 개체 수가 비교적 적었음에도 불구하고 사육박스의 개체 수 증가 폭이 가장 컸으며 시작 시점의 개체 수의 편차보다는 사육 온도가 개체 수 증가에 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다(Fig. 5).
Table 1과 같이 1번 사육 박스(15℃, 70 RH)에서 채집한 5개의 샘플에서 1 mL당 평균 0.8 ±0.75 마리의 개체 분포를 보이며, 사육 박스 내 총 개체 수는 672 ~ 20,128 마리로 예측되었다. 2번(20℃, 70 RH)과 3번(25℃, 70 RH) 사육 박스에서 채집한 5개의 샘플에는 각각 1 mL당 평균 0.6 ±0.49, 0. 6±0.8 마리의 개체 분포를 보이며, 사육 상자 내 총 개체 수는 각각 1,431 ~ 14,169 마리, 0 ~ 18,200 마리로 예측되어 비교적 적은 개체 수가 분포하였다(Table 2, Table 3).
4번 사육 박스(30℃, 70RH)에서 채집한 5개의 샘플에서는 1 mL당 평균 1.2 ±0.98 마리의 개체 분포를 보이며, 사육 상자 내 총 개체 수는 2,863 ~ 28,337 마리로 예측되었다(Table 4).
사육 시작 3주 경과 후 1번 사육 박스(15℃, 70 RH)는 개체 수가 약 0.5 배로 증가하는 추세이나 샘플의 실험 오차로 판단하기보다는 사육 실험환경에 투입되기 전 산란 예정인 개체들의 영향으로 미소 증가한 것으로 판단되며, 사육환경으로는 적합하지 않음을 확인하였다(Table 5). 2번 사육박스(20℃, 70 RH)의 경우 개체 수가 지속해서 증가하여 3주 경과 후에는 8 배 증가하여 번식이 가능한 환경으로 판단되나, 제품화를 위한 개체의 밀도를 충족하는데 시간이 다소 필요하여 적합하지 않다고 판단된다(Table 6).
3번 박스의 경우(25℃, 70 RH) 관행적으로 사용되는 사육환경으로 3주 경과 후의 개체 수는 12.3 배 증가하였으며, 사육에 가장 적합한 환경인 것으로 판단된다(Table 7).
4번 사육 박스(30℃, 70 RH)의 경우 3주 경과 후 개체 수는 4.3 배 증가하여 사육환경으로 적합하지 않음을 확인하였다(Table 8).
