한국 논에서 제초제 저항성잡초 발생면적은 2011년까지 약 167,000ha로 보고되었다(Lee et al., 2012). 충남 서산간척지 및 전북 김제에서 ACCase 저해제들에 대한 저항성 강피의 발생 보고(Im et al., 2009; Park et al., 2009)전까지는 저항성잡초 발생초종들은 모두 설포닐우레아(SU)계 제초제들에 대한 저항성이다. 국내 논에서 발생된 SU계 제초제들에 대한 저항성잡초들은 1999년 충남 서산 간척지 논에서 물옥잠(Monochoria korsakowii)이 최초로 보고(Park et al., 1999)된 이후 이듬해인 전남지방에서 물달개비(Monochoria vaginalis), 올챙이고랭이(Scirpus juncoides), 미국외풀(Lindernia dubia), 마디꽃(Rotala indica) 등이 7초종이 일년생잡초로 보고되었고(Kwon et al., 2000; Kuk et al., 2002; Park and Park, 2002; Kuk et al., 2004), 다년생잡초들인 올미(Sagittaria pigmaea), 쇠털골(Eleocharis acicularis), 새섬매자기(Scirpus planiculmis)까지 3초종이 확인되었다(Im et al., 2005; Kwon et al., 2009; Park et al., 2006).

또한 국내 논에서 SU계들 제초제들과 혼합되어 광범위하게 사용되고 있었던 화본과 전용 제초제인 molinate가 2008년도부터 생산 중단된 이후 cyhalofop-butyl, fenoxaprop-P-ethyl, metamifop의 ACCase 저해제 및 priminobacmethyl, penoxsulam의 ALS 저해제들이 광범위하게 사용되어 짐에 따라 ACCase 및 ALS 제해제들에 대한 저항성피(Echinochloa crus-galli)가 확인되어 충남, 전남북지역으로부터 확산되고 있다(Lim et al., 2009: Park et al., 2009b). 우리나라와 제초제 사용 경향이 비슷한 일본에서는 이미 1995년부터 논에서 SU계 제초제들에 대한 저항성잡초가 발생하기 시작하여 현재까지 일년생 18초종, 다년생 3초 종이 발생하여 매우 빠른 속도로 확산되고 있다(Heap, 2013). 따라서 우리나라 역시 지금까지 확인되지 않았지만 제초제 저항성잡초로 의심이 되는 초종들에 대한 민원이 증가하고 있는 실정이다. 특히 다년생잡초인 벗풀(Sagittaria trifolia)과 일년생잡초인 여뀌바늘(Ludwigia prostrata) 그리고 드렁새(Leptochloa chinensis) 등에 대한 저항성 검증과 초종별 방제법 개발이 시급한 실정이다.

이와 같이 국내 논에서 제초제 저항성잡초들과 초종들이 빠르게 확산되고 있으나 ALS 및 ACCase 저해제들이 혼합된 제초제들이 아직 광범위하게 사용되고 있다. 제초제 저항성잡초들의 발생면적이 증가함에 따라 제초제 사용량 역시 빠른 속도로 증가하고 있는데, 벼 재배면적 대비 연도별 제초제 출하량은 1995년 116.9%, 2005년 178.3% 그리고 2011년에는 213.1%로 매우 빠르게 증가하고 있다. 즉 1995년도에는 대부분 논에 제초제를 1회 처리하고 방제가 미흡한 논에 주로 경엽처리를 처리하였으나 최근에는 이앙전 처리제는 거의 모든 논에 사용하고 방제가 미흡한 논에는 경엽처리를 처리하고 있다. 따라서 본 연구는 국내 논에서 발생하고 있는 주요 저항성잡초 및 저항성 가능성이 높은 잡초 초종별 방제가능 약제를 선발하고, 방제가능 제초제들이 혼합된 제초제를 저항성잡초가 높은 밀도로 발생하고 있는 논에 적용하여 저항성잡초뿐만 아니라 제초제 사용량을 줄일 수 있는 효율적인 방제 방법을 제시하고자 실시하였다.

국내 논에서 발생하고 있는 SU계 저항성잡초들인 일년생잡초 물달개비, 올챙이고랭이, 알방동사니, 물옥잠, 올챙이고랭이 5초종과 다년생잡초인 쇠털골, 새섬매자기, 올미 3초종 모두 8초종을 대상으로 하였다. 대상 잡초 초종들의 종자 및 괴경들은 모두 저항성잡초 발생 논에서 채취하였으며, pyrazosulfuron-ethyl을 배량으로 처리한 다음 생존한 개체를 2℃ 저온에서 2개월 이상 보관된 개체를 활용하였다. 25~27℃의 온실조건에서 고무폿트(35 cm×45 cm)에 정확이 8개 부분으로 구분 후 8초종을 파종 후 10일에 benzobicyclon 3.5% 액상수화제, bromobutide 3.0% 액상수화제, carfentrazone 0.25% 입제, pyrazolate 36.0% 액상수화제, mesotrione 0.3% 입제를 처리한 다음, 처리 후 20일에 약효를 달관으로 조사하였다.

저항성 강피(Echinochloa oryzicola)는 ACCase 및 ALS 혼합 제초제들을 장기간 사용하고 있었던 전북 김제시에서 채종하여 2010년에 저항성으로 확인된 종자를 사용하였다. 저항성 강피의 효율적인 제초제를 선발하기 위하여 Table 1과 같이 화본과 전용 제초제들 중에서 ACCase 및 ALS 저해제들과 작용기작이 다른 피 전용 제초제들과 이들 제초제들이 혼합된 약제를 방제 특성에 따라 0.5엽기부터 3엽기까지 각각 처리하여 처리 후 20일에 생존한 식물체로 방제 효과를 계산하였다.

[Table 1.] Herbicides tested for controlling ACCase and ALS inhibitor resistant Echinochloa oryzicola.

Herbicides tested for controlling ACCase and ALS inhibitor resistant Echinochloa oryzicola.

최근 SU계 제초제들에 대한 다년생 잡초인 벗풀(Sagittaria trifolia)대한 SU계 제초제들의 약효반응에 대한 민원이 증가하고 있다. 그러므로 SU계 저항성잡초로 추정되는 벗풀에 대한 SU계 제초제들의 반응과 대체약제들을 선발하기 위하여, 2009년 SU계 혼합제초제들을 살포하였으나 방제에 실패한 경북 포항시 흥해읍에서 채종한 종자와 국립식량과학원 익산 시험포장에서 채종한 종자를 사용하였다. 우선 SU계 제초제들에 대한 반응을 조사하기 위하여 약 2mm 정도 균일하게 발아된 종자를 20 cm×20 cm×20 cm(가로×세로×높이)의 플라스틱 폿트에 파종한 다음 SU계 제초제들인 imazosulfuron 및 pyrazosulfuron-ethyl 입제를 기준량 대비 각각 1/4×, 1/2×, 1×, 2×, 그리고 5배량까지 처리한 다음 처리 후 20일에 생존율을 조사하였다. 벗풀 방제를 위한 대체약제 선발은 국내에서 저항성 잡초 방제를 위하여 사용 중이거나 등록 예정인 benzobicyclon, bromobutide, carfentrazone, pyrazolate, mesotrione, pyraclonil, primisulfan의 제초제들을 온실조건에서 기준량으로 파종 후 10일에 처리하였다. 약효는 약제처리 후 20일에 생존율로 조사하였다.

다년간 SU계 혼합 제초제들을 처리하였으나 생존한 전북 익산 농가에서 채종한 여뀌바늘 종자를 2℃ 저온 저장고에 6개월 이상 보관한 후 실험에 사용하였다. 20 cm×20 cm×20 cm(가로×세로×높이)의 플라스틱 폿트에 종자를 파종한 다음 pyrazosulfuron-ethyl 입제를 기준량, 배량 그리고 5배량까지 처리 후 20일에 생존율을 조사하였다. 저항성 여뀌바늘 방제를 위한 대체약제 선발은 benzobicyclon 3.5% 액상수화제, bromobutide 3.0% 액상수화제, carfentrazone 0.25% 입제, carfenstrole 0.8% 입제, mesotrione 0.3% 입제, pyrazolate 36.0% 액상수화제, pyraclonil 3.6% 대립제, primisulfan 1% 액상수화제의 8종류를 온실조건에서 기준량으로 파종 후 10일에 처리하였다. 약효는 약제처리 후 20일에 생존율로 조사하였다.

국내 논에서 발생하고 있는 SU계 저항성잡초들인 일년 생잡초 물달개비, 올챙이고랭이, 알방동사니, 물옥잠, 올챙이고랭이 5초종과 다년생잡초인 쇠털골, 새섬매자기, 올미 3초종을 온실조건에서 국내 등록 주요 저항성잡초 방제 전문약제들에 대한 반응을 조사한 결과는 Table 2와 같다. Benzobicyclon은 물달개비 등 조사된 모든 저항성잡초들에 대하여 매우 높은 효과를 나타내었으나 물옥잠과 매자기의 경우 2엽기 이내 초기에 효과가 탁월하나 그 이후에는 낮은 방제효과를 보였다. Bromobutide는 물달개비, 알방동사니, 쇠털골, 올챙이고랭에 대하여 완전한 방제효과를 보였으나 올미와 매자기에 대여서는 매우 낮은 방제효과를 보였다. Carfentrazon과 pyrazolate는 광엽 저항성잡초들에 대하여서는 매우 높은 방제효과를 보였으나 방동사니과 저항성잡초들에 대하여서는 매우 낮은 방제효과를 나타내었다. Park et al. (2009a)도 서로 다른 지역에서 채집된 SU계 제초제들에 대한 저항성 올챙이고랭이에 대한 대체약제들에 대한 반응을 검토한 결과 benzobicyclon과 bromobutide 그리고 mesotrione은 효과가 탁월하였으나 carfentrazone과 pyrazolate는 방제효과가 저조하였다고 보고하였다. Kwon et al. (2009) 전남지역에서 발생하고 있는 SU계 제초제들에 대한 저항성 쇠털골에는 benzobicyclon과 bromobutide가 효과적이라고 보고하여 본 연구와 일치하였다.

[Table 2.] Herbicidal efficacy of tested herbicides against sulfonylurea-resistant weeds

Herbicidal efficacy of tested herbicides against sulfonylurea-resistant weeds

Table 3은 온실 조건에서 국내 등록된 화본과잡초 전용 주요 제초제들에 대한 ACCase 및 ALS 저해제들에 대한 강피의 엽기별 생존율을 나타낸 것이다. 파종 및 이앙전처리제들인 oxadiazon EC, pyrazolate SC, pretilachlor EC, benzobicyclon + thiobencarb SE들은 제초제 처리시기가 피엽기를 기준으로 하였을 때 0.5엽기 이하에 해당된다. 따라서 이들을 강피 0.5엽기에 처리하였을 때 모두 완전한 효과를 보였다. 현재 국내에 등록된 화본과 전용 논 제초제들 중에서 강피가 저항성을 나타낸 ACCase 및 ALS 저해제들 외에 이앙 후 10~15일에 처리시기가 설정된 제초제들은 cafenstrole, fentrazamide, mefenacet이다. 이들 제초제들이 혼합된 제초제들을 강피 엽기별로 처리한 결과, 2엽기까지는 90% 이상 방제되었으나 3엽기에 처리할 경우 생존율이 65% 이상이나 되었다. 따라서 ACCase 및 ALS 저해제들에 대한 저항성 강피가 발생한 논은 기계이앙재배로 전환 후 cafenstrole, fentrazamide, mefenacet를 강피 2엽기 이내 처리하여야 효과적으로 방제할 수 있다. 그러나 최근 가구당 경지면적이 증가할 뿐만 아니라 저항성 강피가 주로 많이 발생하고 있는 남부지역의 경우 맥류 수확 후 6월 중순 이후에 기계이앙하는 농가들이 증가하고 있다. 5월 하순 이후 이앙할 경우 로터리 후 15일 이내에 피 3엽기 정도 도달하고, 6월 하순에 이앙할 경우에는 로터리 후 12일 이내에 피가 3엽기까지 성장한다(Park et al., 2009b). 따라서 저항성 강피가 발생한 논은 이미 토양 내에 많은 종자를 내포하고 있을 뿐만 아니라 주로 대규모 경영으로 물관리가 부실하였던 농가에서 많이 발생하기 때문에 이앙전 5~7일에 제초제를 처리 후 이앙 후 12~15일에 fentrazamide나 mefenacet이 혼합된 제초제를 체계처리하면 저항성 피를 효과적으로 방제할 수 있을 것으로 생각된다. 그리고 저항성 강피가 발생한 논이 이미 SU계 제초제들에 대한 저항성 물달개비와 올챙이고랭이 등의 저항성잡초들이 높은 밀도로 발생하고 있을 가능성이 매우 높기 때문에 이들 저항성잡초들을 동시에 방제할 수 있는 benzobicyclone, bromobutide, mesotrione 등을 처리하여야 한다.

[Table 3.] Survival rates of Echinochloa oryzicola treated with herbicides different growth stages.

Survival rates of Echinochloa oryzicola treated with herbicides different growth stages.

SU계 제초제 저항성잡초로 추정되는 벗풀 종자에 imazosulfuron 입제와 pyrazosulfuron-ethyl 입제를 기준량 대비 각각 1/4량에서 5배량까지 처리하여 생존율을 조사한 결과는 Table 4와 같다. 처리된 SU계 제초제들은 모두 기준량 이하 처리량에서 저항성 계통은 100% 생존하였을 뿐만 아니라 기준량 대비 5배량에서도 80% 이상 생존하였다. 그러나 감수성 계통은 기준량의 1/4량에서도 imazosulfuron 입제 65%, pyrazosulfuron-ethyl 입제 80%나 고사되었다. 따라서 경북 포항에서 채집된 다년생잡초 벗풀은 SU계 제초제에 대하여 강한 저항성을 나타내어 대체약제 선발이 시급하다고 판단되었다. 다년생 잡초인 벗풀은 괴경으로 도 번식하나 종자 생산량이 매우 많고 발아율도 높아 종자에 의한 확산이 더 우려되고 있는 잡초이다. 비록 일본에서는 저항성 벗풀에 대한 문헌이 보고되어지고 있지 않으나 최근 SU계 제초제들에 의하여 방제가 불가능하여 대체약제인 pracronil 약제가 널리 보급되고 있다.

[Table 4.] Survival rates of resistant and susceptible biotypes of Sagittaria trifolia treated with two sulfonylurea herbicides at 10 days after planting.

Survival rates of resistant and susceptible biotypes of Sagittaria trifolia treated with two sulfonylurea herbicides at 10 days after planting.

Table 5는 SU계 제초제 저항성 다년생잡초 벗풀에 대한 몇몇 대체 약제들의 반응을 온실에서 조사한결과이다. 시험에 사용된 7약제들 중에서 carfentrazone과 pyraclonil만 95% 이상의 방제효과를 보였으나 다른 약제들은 모두 60%이하의 저조한 방제효과를 보였다. 특히 국내에서 광범위하게 확산되어져 있는 물달개비와 올챙이고랭이 방제에 효과가 있어 널리 사용되어 지고 있는 benzobicyclon, bromobutide 그리고 mesotrione이 저조한 방제 효과를 보였다. 따라서 다년생잡초이면서 종자생산량이 매우 많은 SU계 벗풀이 확산될 경우 방제효과가 있는 carfentrazone과 pyraclonil이 추가로 혼합되어 일본과 같이 4종 혼합되어야 할 가능성이 높다.

[Table 5.] Herbicidal efficacy of herbicides applied at 10 days after planting against sulfonylurea-resistant Sagittaria trifolia.

Herbicidal efficacy of herbicides applied at 10 days after planting against sulfonylurea-resistant Sagittaria trifolia.

SU계 제초제 저항성잡초로 추정되는 여뀌바늘 종자에 SU계 제초제인 prazosulfuron-ethyl 0.07%입제를 기준량, 배량 그리고 5배량에서 생존율을 조사한 결과는 Table 6과 같다. 기준량에서 무처리 대비 70%, 배량에서 60% 그리고 5배량에서 45%까지 생존되어 감수성 계통과 혼재되어 있지만 대부분 저항성으로 추정되었다. 그러나 보다 확실한 저항성 검증을 위해서 보다 많은 SU계 제초제들에 대한 감수성 및 저항성 계통간 추가적인 세밀한 검토가 요구되어진다. Table 7은 SU계 제초제들에 대하여 강한 내성을 보이고 있는 여뀌바늘에 대한 8 종류의 주요 제초제를 처리한 결과, mesotrione, pyraclonil 그리고 carfentrazone이 완전한 방제효과를 보였다. 그러나 국내에서 저항성 물달개비 및 올챙이고랭이에 매우 효과가 우수하여 매우 광범위하게 사용 중인 benzobicyclon과 bromobutide은 각각 25%와 43%의 낮은 방제 효과를 나타내었다. 따라서 SU계에 대한 저항성 벗풀과 같이 여뀌바늘 또한 확산할 경우 국내 제초제 품목별 다양한 변화가 예상되어 진다.

[Table 6.] Survival rates of resistant and susceptible biotypes of Ludwigia prostrata treated with pyrazosulfuron-ethyl 0.07% GR at 10 days after planting.

Survival rates of resistant and susceptible biotypes of Ludwigia prostrata treated with pyrazosulfuron-ethyl 0.07% GR at 10 days after planting.

[Table 7.] Herbicidal efficacy of herbicides applied at 10 days afterplanting against sulfonylurea-resistant Ludwigia prostrata.

Herbicidal efficacy of herbicides applied at 10 days afterplanting against sulfonylurea-resistant Ludwigia prostrata.