피복작물 관리 - 병해충 및 잡초

 피복작물을 효과적으로 관리하는 방법

- 미국 지속 가능한 농업 네트워크, USDA-SARE

 

피복작물에 의한 병해충 관리
 

피복작물은 토양침식을 느리게 하고 토양구조를 향상시키고 토양을 비옥하게 하는 것 외에,  병해충을 관리하는데 도움이 된다. 제한된 경운과 품종선택, 배치 및 시기 등을 주의해서 하면 피복작물은 곤충, 병, 선충과 잡초의 침입을 막을 수 있다. 병해충을 억제하는 피복작물체계는 농약에 대한 의존을 최소화 하고 결과적으로 경영비를 줄이고 화학물질의 노출을 줄이고, 환경을 보호하며 농산물에 대한 소비자 신뢰를 증가시킨다.
 

환경적으로 지속가능한 병해충 관리는 건강한 토양을 만드는 것으로 시작한다. 생물학적으로 활동적인 토양에서 재배된 작물은 비옥도가 낮고, 산도가 적합하지 않고, 낮은 생물학적 활동과 나쁜 토양구조를 가진 토양에서 재배된 작물보다 병해충에 대한 공격에 더 잘 저항한다는 연구결과가 있다.
 

토양에서 생물학적 활성을 증가시키는 많은 방법이 있다. 피복작물을 키우거나 가축분뇨나 퇴비를 시용함으로써 더 많은 유기물을 첨가하는 것은 도움이 된다. 농약을 줄이거나 사용하지 않으면 유익한 토양 식물분포과 동물군의 다양하고 건강한 개체군를 유지시킨다. 토양구조, 생물학적 생활이나 유기물을 잃게 하는 경운을 최소화하거나 하지 않는 것도 같은 효과가 있다. 이러한 토양구조, 생물학적 생활, 유기물손실은 작물을 병해충 피해에 더 약하게 만든다.
 

적어도 10년간 나무나 목초와 같은 피복작물로 있었던 땅은 처음 2-3년간은 작물이나 채소류에 매우 생산적이다. 농작물이나 원예작물의 높은 수량은 농약이나 비료의 투입이 상대적으로 거의 없기 때문에 수지가 맞다. 그러한 기간이 지나고, 관습적인 경운으로 관행적인 체계하에서 일년생 작물은 더 많은 투입물을 필요로 한다. 초기 몇년간의 과다한 경운으로 병해충을 억제하는 역할을 하는 토양 생명체가 의존하여 살아가는 먹이나 미세환경을 파괴한다. 보호적이고 자연적, 생물학적 체계가 혼란에 빠지면 병해충은 새로운 통로를 가지게 되고 작물은 훨씬 많은 위험에 빠진다.
 

생물학적 다양성을 증가시키겠다는 어떤 의지도 없이 옥수수나 목화로 깨끗한 밭에서 단작을 하는 것과 피복작물농업은 다르다. 피복작물은 더 많은 형태의 생명을 밭으로 불러들인다. 같은 포장에 같은 시기에 더 다양한 범위의 작물을 재배함으로써, 많은 선택을 얻을 수 있다.

 
 

해충 관리
 

균형잡힌 생태계에서는 해충은 천적에 의해 저지 당한다. 이러한 자연적 해충관리 유기체- 농업시스템에서 유익한 것으로 불리어지는- 는 포식자와  포식기생 곤충과 병원균을 포함한다. 포식자는 다른 곤충을 죽여서 먹는다; 포식기생은 다른 곤충의 몸안에 들어가서 애벌레 단계를 보내면서 애벌레 단계가 끝날 때 곤충을 죽인다. 그러나, 관행농업체계에서, 해충을 죽이기 위한 합성화학물질은 전형적으로 해충의 천적도 죽인다. 유익한 생명체를 보존하고 증가시키는 것은 지속가능한 병해충관리를 이루기 위한 열쇠이다.
 

유익한 곤충이 많아질 수 있도록 농장을 만드는 전략을 세워야 한다. 농약 사용을 줄이고 만일 꼭 사용해야 할 경우에는 친적에 해가 적은 것을 선택한다. 유익한 생명체를 죽이거나 그들의 서식처를 파괴하는 경운이나 태우는 재배형태는 지양하거나 최소한으로 해야한다. 유익한 생명체가 필요로 하는 양분과 서식처를 만들어 주어야 한다. 잘 관리된 피복작물은 수분, 물리적 틈새와 화분, 꿀물이나 과즙과 같은 먹이를 공급한다.

윤작에 피복작물을 넣고, 살충제를 살포하지 않으면, 유익한 생명체들은 작물을 재배하기 전부터 적절한 장소에 이미 있다. 그러나 피복작물을 토양으로 완전이 쓸어넣으면 살아 있던 대부분의 유익한 생명체들이 파괴되고 흩어져 버린다. 보존경운(최소경운)은 피복작물 잔재물의 많은 양을 표면에 남기기 때문에 더 좋은 선택이다.

무경운 재배는 5 – 10cm 너비로만 어지럽히지만, 스트립경운은 휘지어지지 않는 줄 중간 사이에 있는 60cm 너비까지의 지역은 휘저어진다. 표면에 남겨진 피복작물은 살아있기도 하고, 일시적으로 억제되며, 마르거나 죽는다. 어떤 경우에는, 피복작물이 있으면 유익한 생명체와 그들의 서식처를 보호해 준다.

농부에게 도움이 되는 생명체는 피복작물의 잔재물 속으로 심겨진 경제작물의 병해충을 잡아먹을 준비가 되어 있다. 궁극적인 목표는 주요작물의 내부나 근처에 유익한 생물이 존재할 수 있도록 일년 내내 먹을 것과 서식처를 제공하는 것이다.
 

유익한 생물과 해충의 개체수에 미치는 작물재배순서와 피복작물의 효과에 대하여 이해하기 시작했다. 많은 종을 먹이로 살아가는 범식포식자(여러가지 해충을 잡아먹는 포식자)는 중요한 생물학적 방제이다. 해충이 적거나 없는 기간동안에 몇몇 중요한 범식포식자는피복작물에 의해 공급받는 과즙이나, 꽃가루와 대체적인 먹이에 의지하여 생존할 수 있다. 따라서, 유익한 생물을 위한 먹이와 서식처로서 피복작물을 이용하면 해충의 생물학적 방제를 향상시킬 수 있다.
 

이러한 전략은 해충의 압박이 특별히 심할 수 있는 따뜻한 지역에서 중요하다. 미국의 남부지역에서 꽃벌레(인시디어스 플라워 버그, 미너트 해적벌레), 큰눈벌레(빅아이드 버그)와 다양한 무당벌레들이 다양한 베치, 클로버와 어떤 십자화과 작물에서 높은 밀도를 유지한다는 결과가 있다. 작물이 해충으로부터 공격을 받을 때, 그들은 유익한 곤충을 끌어들이는 화학 신호를 보낸다. 유익한 생물들이 먹이를 찾아서 안으로 이동한다.
 

천적포식자와 해충의 상호작용을 최대로 하는 것이 생물학에 기초한 종합방제(IPM)의 우선적인 목표이며 피복작물이 주도적인 역할을 할 수 있다.

예를 들어, 

- 감자딱정벌레가 크림슨 클로버 안에 스트립경운으로 심겨진 가지를 공격하는 것을 아침 9시 보았고, 정오까지 침노린재가 먹고 있는 딱정벌레주위로 몰려와서 저녁까지 모든 딱정벌레를 파괴하였다.

- 오이를 공격하는 오이딱정벌레들이 하루내에 유익한 곤충에 의해 파괴되었다.

- 피복작물체계에서 무당벌레들이 많은 작물을 공격하는 진디물을 억제하는 데 도움을 준다.

 

적절히 선택되고 관리된 피복작물은 토양과 포장환경을 좋게하여 유익한 생물을 번성하게 한다. 성공여부는 경제작물과 예상되는 해충의 위협에 대비할 수 있는 피복작물 종을 적절히 관리하는데 있다.
 

- 미국 남조지아의 채소재배지에서 한번의 재배시기동안에 피복작물과 관련하여 13종의 알려진 유익한 곤충을 확인할 수 있었다.

- 생태학적인 지속성의 수준은 재배자의 관심, 영농기술과 상황에 달려 있다. 땅콩, 목화와 채소작물에서 어떤 사람은 살충제를 전혀 사용하지 않는 반면 어떤 사람들은 현저하게 살충제의 사용을 줄였다.

- 많은 농부들은 죽은 헤어리베치 또는 베치/호밀 피복작물에 토마토, 고추와 가지를 이식재배하는 시스템을 채택하고 있다. 잡초, 해충 및 병 억제, 향상된 과일의 품질과 전체적으로 낮은 생산비 등의 이점이 있다.

 
 

병 관리
 

재배자들은 전통적으로 병에 의한 손실을 최소화하기 위하여 식물체의 잔재물을 포장에서 치우거나 태우도록 조언을 받았다. 피복작물을 태우고 전체적인 토양측면을 혼란시키는 것은 유익한 곤충의 서식처와 작물잔재물에 의한 잡초방제 효과를 없앤다는 것을 지금은 인식하고 있다. 늘어난 보존경운방식은 피복작물을 태우지 않고 작물병을 관리하기 위한 필요성을 증가시켰다.
 

포장에서 비록 식물체가 다양한 미생물에 노출되더라도, 미생물에 의한 식물감염은 드물다. 병원균을 뿌리나 줄기 또는 잎에 병을 일으키기 전에 많은 식물체 방어물을 통과해야 한다. 피복작물은 이러한 방어물을 강화시킨다.
 

식물체 큐티클 층.  왁스표면층은 식물체를 뚫기 위한 첫번째 물리적인 방어물이다. 많은 병원균과 모든 세균들은 큐티클층에 있는 상처와 같은 깨진 틈, 기공과 같은 자연 개구를 통하여 식물체내에 들어간다. 이 보호층은재배, 조작, 살포와 바람에 의한 모래강타외에 빗방울에 의한 충격과 흙이 튀기거나 위로의 관수에 의하여 물리적인 손상을 입을 수 있다.

살포보조제는 큐티클층의 와스를 손상을 주어 포도에 잿빛곰팡이병을 발생시킨다. 피복작물로 잘 개발된 최소경운이나 무경운 작물체계에서  잡초관리를 위한 경운이 필요 없게되고 살포하는 것도 최소로 할 수 있다. 유기멀치는 토양을 잡아주고, 토양 물방울에 튀어오르는 것을 막아주고, 큐티클층에 작물이 해를 입는 것을 보호해주는 살아있거나, 죽고 있거나 죽은 피복을 형성한다.
 

식물체 표면의 미생물상.  많은 이로운 생물들이 잎과 줄기표면에 존재한다. 그들은 제한된 양분애 대하여 병원균과 경쟁한다. 어떤 생물들은 자연적인 항생물질을 생산한다. 기생세균은 바이오필름으로 알려진 다세포질 구조를 형성하여 식물의 표면에 붙어있다. 바이오필름은 식물병에 중요한 역할을 한다.

살균제, 비누, 계면활성제, 전착제와 접착제는 이러한 유익한 미생물을 죽이거나 혼란시키고, 병원균에 대한 식물의 방어력을 약하게 한다. 피복작물은 합성된 작물보호물질을 사용할 필요성을 줄여서 자연보호과정이 작동할 수 있도록 돕니다. 더 나아가, 피복작물의 식물표면은 심거나 이식한 후 경제작물로 이동할 수 있는 효모류를 포함하여, 유익한 미생물의 건강한 개체수를 유지하게 한다.
 

토양전염성 진균은 미국 남부에서 채소류와 목화의 생산성을 제한한다. 라이족토니아 솔라니, 피시움속균은 오이, 꼬투리강남콩과 다른 채소류에서 모잘록병을 유발하는 가장 전염성 있는 병원성 곰팡이이다. 스클레로티움 롤프시는 모든 채소와 땅콩, 목화에 부패를 유발하는데, 곰팡이의 영향을 받은 1,2 차 뿌리, 배축과 줄기에 일으난 상처때문에 넘어지고 품질이 나쁘고 수량도 감소할 수 있다.

그러나 피복작물 재배와 무경운 체계에서 2, 3년후에 모잘록병은 심각한 병이 아니었다는 결과가 남조지아 농장에서 있었다. 증가된 토양유기물은 자연적인 병억제에 의해 식물체 병 발생과 심각성을 감소시키는데 도움이 된다.
 

병 접종원이 높은 수준으로 존재하는 토양에서는, 단지 피복작물로 토양 전염원의 개체수준을 감소시키는데는 시간이 걸린다. 귀리, 브로콜리,  와이트 루핀과 사료용 완두로 시험한 결과, 라이족토니아 솔라니(모잘록병)에 의해 일어나는 감자의 줄기손상 손실을 효과적으로 줄이는데 3-5년이 결렸다. 감자의 버티실리움 마름병의 경우에는 수단글라스 녹비 재배 후에 24-29% 감소되었다. 감자의 수량이 보리나 휴경 후의 감자와 비교해서 24- 38% 증가하였다.

 
 
선충 관리
 

선충은 식물과 직, 간접적으로 작용하는 미세한 회충이다. 어떤 종은 뿌리나 약한 식물을 먹고 살고 또 먹은 상처를 통해 병을 옮긴다. 대부분의 선충은 식물기생충이 아니지만 곰팡이, 세균과 프로토조아와 같은 많은 토양유래 미생물을 먹고 상호작용하면서 산다.

식물기생성 선충에 의한 작물의 해는 손상이나 잎의 황화와 같이, 식물의 조직을 파괴시킨다; 세포의 느려진 생장; 뿌리 혹, 부풀어오른 뿌리끝이나 자연스럽지 않은 뿌리 지근과 같은 과다 생장.
 

선충집단이 다양한 종을 담고 있으면 단일 종이 압도하지는 않는다.
 

관행 작물체계에서, 해로운 선충은 풍부한 먹이를 가지고 토양환경은 그들의 생육을 유도한다. 이것은 식물 기생성 종의 급격한 팽창, 식물병과 수량감소를 유도한다. 반복적으로 생물학적 다양성을 증가시키는 작부체계는 보통 선충문제의 개시를 막을 수 있다.

역동적인 토양 생태학적 균형과 증가된 유기물로 향상되고 더 건강해진 토양구조에 의한 효과이다. 미시건에서, 감자작물 사이에 있는 선충을 억제하기 위하여, 2년의 무 재배는 감자의 생산을 향상시키고 해충관리 비용를 감소시켰다.

한번 선충 종이 포장에 발생하면, 보통 그것을 없애기는 불가능하다. 만일 피복작물이 식물에 해를 주는 선충 종이 기생할 수 있는 다른 작물의 앞이나 뒤에 재배되었다면 어떤 피복물은 거주하는 기생 선충군을 증가시킬 수 있다.
 

선충 해충종이 토양에 없다면, 그 선충종이 씨앗이나, 이식묘 또는 기계로 유입되지 않았다면, 감수성을 가진 피복작물을 심는다고 문제를 야기시키지는 않을 것이다.
 

특정 피복작물을 사용하여 포장의 선충해충군을 감소시키고 작물에 대한 선충의 영향을 서서히 제한할 수 있다. 피복작물과 관련되는 선충방제기술은 다음과 같다.

- 토양구조와 토양부식을 조작하고

- 비기주 작물과 윤작하고

- 배추과 작물과 같은 선충억제 효과를 가진 작물을 심는다.

 

피복작물은 수량에 대한 선충의 영향을 줄일 수 있도록 전체적인 식물의 활력을 향상시켜 줄 수 있다. 배추과 작물과 많은 벼과 작물을 피복작물로 사용하면 선충을 방제하는데 도움이 된다. 적어도 하나의 선충종에 대한 항선충 특성을 가진 것으로 보고된 피복작물은 수수-수단글라스 교잡종, 금잔화, 헤어리 인디고, 쇼우이 크로탈라리아, 썬 헴프, 벨베트콩, 유채, 겨자채와 무 이다.

특별한 선충해충종과 특정 피복작물을 맞추어서 잘 관리해야 한다.

예를들어, 표면에 남아있거나 몇 cm 깊이로 갈아엎어진 곡류 호밀잔재물은 몰드보드로 경운하여 더 깊게 뭍혀버릴 때보다 북 캘로리나의 목화포자에서 콜롬비아 랜스 선충을 더 잘 억제하였다. 갈아엎어진 호밀은 근류선충, 레니형 선충과 그루터기 뿌리선충에도 효과가 있다고 보고하였다.
 

맥아보리, 옥수수, 무와 겨자채는 종종 와이오밍 사탕무에서 사탕무 선충을 억제할 수 있는 표준 상선충제로 자주 이용되었다.

 
 

잡초 관리
 

피복작물은 잡초를 가리고  경쟁하여 이기는 덮는 작물로 널리 사용된다. 곡류는 빨리 싹이 나와서 풀이 생존하는데 필요한 수분, 양분과 빛을 소비해 버린다. 수수-수단글라스 교잡종과 메밀은 이러한 물리적인 방법을 통해서, 그리고 식물이 생산하는 자연 제초제(알레로파시, 타감작용)에 의해 잡초를 억제하는 따뜻한 시기에 자라는 작물이다.
 

곡류 호밀은 물리적이고 화학적인 방법으로 풀을 억제하는 월동작물이다. 호밀 잔재물이 토양표면에 남겨진다면 흰명아주와 명아주류와 같은 많은 일년생 작은 씨앗을 가진 광엽잡초의 묘생육을 저해하는 타감화학물질을 방출한다. 호밀에 대한 초본류 잡초의 반응은 많은 변이를 가진다. 호밀은 무경운 채소 이식재배체계에서 죽은 유기멀치(유기피복물)로서 주요한 요소이다.
 

고사한 피복작물 멀치는 줄기가 그대로 있다면 오래동안 지속되어, 여름채소를 위한 재배기간에 잡초를 잘 방제해 준다.

호밀, 헤어리베치, 크림슨 클로버와 보리의 혼식된 피복작물의 고사한 멀치는 6주동안 거의 잡초없이 토마토가 자랄 수 있었다고 보고된 바 있다. 압연기(땅고르는 기계)는 피복작물을 마무리하는데 사용하는 또 하나의 방법이다. 롤러는 피복작물을 편편하고 정리되게 하여 잡초를 효과적으로 방제할 수 있다.
 

피복작물은 채소생산에서 잡초관리를 위한 생멀치(살아있는 상태로)로 활용될 수 있다. 피복작물을 경제작물의 줄 사이에 키우면 빛을 막고 양분과 수분에 대하여 잡초와 경쟁하여 이겨서 잡초를 억제한다. 그러한 피복작물은유기물, 질소(콩과작물의 경우)와 토양밑으로 묻혀있는 다른 양분, 유익한 곤충의 서식처, 침식예방, 바람보호와 포장 교통(포장에 다니는 농기계의 통로)을 유지하기 위한 질긴 떼를 제공한다.
 

경제작물과의 경쟁을 피하기 위하여, 생 멀치는 화학적으로나 기계적으로 억제될 수 있다. 미국의 남동쪽에서는, 크림슨클로바와 같은 서늘한 기후에 자라는 피복작물은 여름 작물생육기에 자연스럽게 말라죽고 물이나 양분에 대하여 경쟁을 하지 않는다. 그러나 써브테레니안클로바(subterranean clover, 지하클로버), 와이트클로바와 레드클로버와 같이 봄과 여름에 자라는 피복작물은 적당히 억제되지 않으면, 봅에 심겨진 작물과 물에 대하여 강하게 경쟁할 수 있다.
 

뉴욕에서, 토마토를 심은지 3주 후에 피복작물의 씨앗을 위에 뿌리면 좋은 잡초억제 효과로70%의 제초제를 줄일 수 있었다. 수량은 표준 제초제처리구와 비슷하거나 약간 감소하였다. 헤어리베치, 울리포드 베치, 귀리, 보리, 레드클로버와 귀리/헤어리베치 혼파는 어떤 제초제 처리와 같은 억제효과가 있었다.
 

피복작물은 종종, 잡초를 초기에 억제하여 침식을 예방하거나 후기 재배시기에 땅을 비옥하게 한다. 예를들어, 봄 곡류와 함께 심겨지는 레드클로버나 스위트글로버와 같이 그늘에 내성이 있는 콩과작물은 곡류수확 후에 급격히 자라서 늦여름에 잡초가 밭에 퍼지는 것을 예방한다. 콩 잎이 노랗게 될 때 일년생 라이그라스나 귀리를 위에 뿌리면 서리내리기 전까지 잡초를 억제하는 피복을 제공하고 겨울 일년생 잡초를 억제하는 가벼운 멀치를 제공한다.
 

건강한 토양은 건강한 작물뿐 아니라 건강한 잡초를 키워서, 제초제 없이 보존경운으로 잡초를 관리하는 것을 어렵게 만든다. 잡초관리의 장기간의 전략은 다음을 포함해야 한다.

- 잡초씨앗은행을 줄여야 한다.

- 잡초가 씨앗을 맷는 것을 막아야 한다.

- 다른 포장이나 농장에 가기 전에 농기계를 청소한다.

- 보존경운하에서 잡초를 관리할 수 있는 피복작물을 심어야 한다.

 

피복작물은 실질적으로 어떤 농장에서 병해충을 억제하는 역할을 할 수 있다. 우리가 피복작물 체계에서 병해충관리의 이점을 더 많이 이해하기 때문에, 경제적으로나 환경적인 관점에서 피복작물은 더 매력적이다. 전통적인 연구는 이러한 생물학적인 기초에 바탕을 둔 체계에서 새로운 것들을 알아낼 것이다. 그러나 농장의 모든 요소들을 어떻게 맞추어나갈 것인가를 이해하는 재배자는 지속가능한 농장에서 가치가 있는 탁월함으로 피복작물을 이끌 수 있는 사람일 것이다.
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