[식물보호기사 필기] 23년 1회차 기출문제 해설 페이지

후벽포자(chlamydospore)는 균사 일부가 두꺼운 세포벽으로 둘러싸여 만들어지는 내구체로, 토양 속에서 수년간 살아남는 월동·생존 구조다. 시들음병(위조병)을 일으키는 Fusarium oxysporum이 대표적인 토양전염성 병원균으로, 후벽포자 상태로 토양에서 월동하다가 기주 뿌리 부근에서 발아해 침입한다. 흰가루병균(Erysiphe graminis)은 자낭각, 그 밖의 균들은 균사나 분생포자·병자각 형태로 월동하는 점이 다르다.

바이로이드는 단백질 껍질(외피) 없이 250~400개 내외의 염기로 이루어진 작은 환상 RNA만으로 존재하는 병원체로, 알려진 식물 병원체 중 크기가 가장 작다. 바이러스는 핵산에 외피단백질이 더해져 수십~수백 nm 크기이고, 세균은 마이크로미터 단위, 곰팡이는 그보다 더 크다. 따라서 크기 순서는 바이로이드 < 바이러스 < 세균 < 곰팡이가 된다.

Agrobacterium tumefaciens는 Ti 플라스미드를 지닌 토양세균으로, 상처 부위로 침입해 T-DNA를 식물 세포의 핵 DNA에 삽입시키고 옥신·사이토키닌 합성 유전자를 발현시켜 뿌리혹병(근두암종병, crown gall)을 일으킨다. 이 자연적인 유전자 전달 능력을 이용해 T-DNA 부위에 원하는 유전자를 넣는 방식이 식물 형질전환의 표준 기법으로 쓰인다. Xanthomonas·Clavibacter·Erwinia는 각각 잎마름·시들음·화상병을 일으킬 뿐 암종을 형성하지 않는다.

유성포자는 서로 다른 두 핵이 융합한 뒤 감수분열을 거쳐 만들어지는 포자로 난포자, 접합포자, 자낭포자, 담자포자가 여기에 속한다. 병포자(pycnidiospore)는 병자각(pycnidium) 안에서 균사가 무성적으로 잘라내어 만드는 분생포자의 일종이므로 유성포자가 아니다. 분생포자, 유주포자, 후벽포자 등도 같은 무성포자 무리에 든다.

표징은 병든 부위에 병원체 자체(균사, 포자덩이, 자낭각, 세균 점액 등)가 드러난 것이므로 곰팡이병에서 잘 관찰되지만, 바이러스는 세포 안에서만 증식하여 육안으로 보이는 표징을 만들지 않는다. 고추 모자이크병은 바이러스병이라 잎의 모자이크·기형·위축 같은 병징만으로 진단해야 한다. 사과나무 부란병, 보리 붉은곰팡이병, 밤나무 줄기마름병은 모두 자실체나 포자층이 드러나 표징 관찰이 가능하다.

같은 작용기작의 살균제를 반복 살포하면 집단 안에 원래 낮은 빈도로 존재하던 저항성(내성) 개체만 선택적으로 살아남아 증식하므로, 시간이 지날수록 약효가 떨어진다. 특히 작용점이 하나인 침투성 살균제에서 내성균 출현이 빠르다. 이를 늦추려면 작용기작이 다른 약제를 교호 살포하거나 혼합제를 쓰고, 연용 횟수를 제한해야 한다.

Pyricularia oryzae(무성세대 학명, 유성세대는 Magnaporthe oryzae, 이명 P. grisea)는 벼 도열병의 병원균이다. 잎·마디·이삭목·이삭가지 등 침해 부위에 따라 잎도열병, 마디도열병, 이삭목도열병 등으로 나뉜다. 벼 흰잎마름병은 세균 Xanthomonas oryzae pv. oryzae가, 맥류 줄기녹병은 Puccinia graminis가 일으킨다.

벼 도열병의 병원균은 Pyricularia oryzae(유성세대 Magnaporthe oryzae)이며, Fulvia fulva는 토마토 잎곰팡이병을 일으키는 전혀 다른 곰팡이다. 도열병균은 분생포자가 바람을 타고 퍼지는 공기전염성 병원균이고, 기주 저항성 유전자에 따라 반응이 다른 여러 레이스로 분화되어 있다. 야간 저온·다습이 이어지고 질소질 비료를 과용해 벼가 웃자란 논에서 특히 발생이 심하다.

뿌리혹선충(Meloidogyne속)은 2령 유충이 뿌리 끝으로 침입해 거대세포를 만들고 주변 조직을 비대시켜 뿌리 표면에 크고 작은 혹을 형성한다. 인삼·당근처럼 뿌리를 이용하는 작물에서는 혹과 기형근 때문에 상품성이 크게 떨어진다. 콩과의 뿌리혹박테리아는 질소를 고정하는 공생균이라 병이 아니고, 노균병균과 더뎅이병균은 각각 잎의 다각형 병반과 표면의 딱지 모양 병반을 일으킨다.

식물병이 성립하려면 병을 일으키는 직접 원인인 병원(병원체), 기주가 병에 걸리기 쉬운 소질인 소인, 발병을 조장하는 환경조건인 유인이 동시에 갖추어져야 하며 이를 병삼각형이라 한다. 주인은 병원과 같은 뜻으로 병원체를 가리키는 다른 표현이므로 별개의 발병조건으로 세지 않는다.

벼 줄무늬잎마름병(RSV)은 애멸구가 즙액을 빨면서 전염시키는 영속전염(경란전염) 바이러스병이다. 애멸구는 논둑이나 밭의 화본과 잡초에서 약충으로 월동한 뒤 본답으로 날아들며, 보독충의 몸속에서 바이러스가 증식해 알로도 전달된다. 끝동매미충은 벼 오갈병, 번개매미충은 다른 파이토플라스마병의 매개충이다.

모자이크는 잎의 엽록소 분포가 고르지 못해 짙은 녹색과 옅은 녹색·황색 부분이 얼룩덜룩하게 섞이는 증상으로, 식물 바이러스병의 가장 대표적인 전신 병징이다. 담배모자이크바이러스(TMV), 오이모자이크바이러스(CMV) 등이 여기에 해당한다. 파이토플라스마는 주로 위축·황화·빗자루·오갈 증상을, 세균과 곰팡이는 반점·썩음·시들음 등 국부 병징을 일으킨다.

설명된 병은 벼 흰잎마름병으로, 병원균은 Xanthomonas oryzae pv. oryzae이며 Xanthomonas속에 속한다. 태풍이나 침수로 잎에 상처가 생기면 물구멍이나 상처를 통해 침입해 잎 가장자리를 따라 회백색 물결무늬 줄무늬를 만들고, 심하면 잎이 말라 등숙이 나빠져 수량이 크게 준다. 상습 발생지에서는 저항성 품종 재배와 배수 관리, 질소 과용 회피가 기본 대책이다.

발생예찰은 앞으로 병이 얼마나 발생할지를 예측하는 작업이므로, 전염원의 양(병원균 밀도와 번식상황), 기주의 감수성 정도, 발병에 유리한 기상조건처럼 시기에 따라 변하는 요인이 자료가 된다. 반면 병원균의 분류(분류학적 위치)는 병원체를 동정할 때 필요한 고정된 정보일 뿐 발생량 예측에는 직접 쓰이지 않는다.

벼 잎집무늬마름병은 균핵이 물에 떠올라 물가 잎집에 붙어 감염되며, 고온다습·밀식·질소 과용 조건에서 급격히 퍼지고 칼리질 비료는 오히려 발병을 줄이므로 감수성 품종 재배, 고습도 유지, 칼리 감비는 모두 잘못된 대책이다. 생육 성기가 발병 최성기와 어긋나는 만생종을 심으면 피해를 줄일 수 있다. 그 밖에 재식밀도를 낮추고 중간 물떼기로 포기 사이 습도를 낮추는 것이 효과적이다.

딸기 잿빛곰팡이병균(Botrytis cinerea)은 15~20℃의 비교적 낮은 온도와 90% 이상의 높은 습도에서 잘 자라, 환기가 부족한 겨울철 하우스에서 꽃과 과실을 급속히 썩힌다. 따라서 난방과 환기로 습도를 낮추고 병든 꽃잎·과실을 제거하는 것이 기본 대책이다. 고추 탄저병, 오이 덩굴쪼김병, 토마토 풋마름병은 모두 고온기에 심해지는 병이다.

우리나라 벼 흰잎마름병균은 판별품종 반응에 따라 K1부터 K3, 그리고 저항성 유전자를 극복한 K3a 등으로 구분되는데, 이 가운데 전국적으로 가장 널리 검출되는 것은 K1이다. K1에는 Xa1, Xa3 등 기존 저항성 유전자가 유효하지만, 상습 발생지에서는 새로운 레이스의 분포 변화를 확인해 그에 맞는 저항성 품종을 골라야 한다.

지표식물(검정식물)은 특정 병원체를 접종했을 때 뚜렷하고 특징적인 병징을 빠르게 나타내는 식물로, 여기에 즙액을 접종해 반응을 보고 병원체를 판정하는 것은 살아 있는 생물의 반응을 이용하는 생물학적 진단에 해당한다. 담배와 명아주가 바이러스 검정용 지표식물로 널리 쓰인다. 혈청학적 진단은 항원·항체 반응, 해부학적·현미경적 진단은 조직이나 병원체 형태 관찰을 이용한다는 점에서 구별된다.

RT-PCR은 검출하려는 바이러스의 염기서열을 미리 알고 그에 맞는 특이 프라이머를 설계해야 하므로, 표적으로 삼지 않은 바이러스나 신종은 놓친다. 반면 차세대염기서열분석(NGS)은 시료의 핵산 전체를 무작위로 해독한 뒤 데이터베이스와 대조하므로, 사전 서열정보 없이도 시료에 들어 있는 여러 바이러스를 한 번에 검출하고 동정할 수 있다. 다만 핵산 추출은 여전히 필요하고, 사멸한 병원체의 핵산도 검출되며 비용은 오히려 높다.

진균의 표준 DNA 바코드는 리보솜 RNA 유전자의 내부전사지역(ITS)으로, 국제적인 비교 검정을 거쳐 종 수준 동정에 가장 널리 쓰이는 영역으로 채택되었다. 보존적인 rRNA 유전자 사이에 놓여 프라이머 설계가 쉬우면서도 종 간 변이가 충분히 크다는 점이 장점이다. 16S rRNA는 세균, rbcL은 식물, COI는 동물의 바코드 영역이므로 진균 동정에는 적합하지 않다.

가뢰과(Meloidae)는 완전변태를 하되 유충기 안에서 생김새와 생활습성이 전혀 다른 여러 형태의 영기를 거치는데, 이처럼 유충 단계가 두 가지 이상으로 크게 변하는 특수한 변태를 과변태라 한다. 부화 직후의 1령 유충은 다리가 발달한 삼각유충(triungulin)으로 활발히 이동해 메뚜기 알집이나 벌의 집을 찾아 들어가고, 그 뒤에는 다리가 퇴화한 굼벵이형 유충으로 바뀌어 정착 생활을 한다. 무변태는 좀·돌좀류, 불완전변태는 노린재·메뚜기류의 방식이다.

콩나방은 콩의 대표적인 종실 해충으로, 성충이 어린 꼬투리에 알을 낳으면 부화한 유충이 꼬투리 속으로 파고들어가 여물지 않은 콩알을 갉아 먹는다. 피해 꼬투리는 겉으로는 멀쩡해 보여도 안에 배설물이 차 있고 종실에 벌레 먹은 구멍이 남아 상품성이 크게 떨어진다. 콩진딧물은 잎·생장점을 흡즙하고, 콩줄기굴파리는 줄기 속을, 콩잎말이명나방은 잎을 말고 가해하므로 종실 피해와는 구분된다.

내충성(저항성)은 흔히 항객성(비선호성), 항생성, 내성의 세 가지 범주로 나눈다. 항객성은 해충이 산란·섭식 대상으로 그 식물을 기피하게 하는 성질, 항생성은 섭식한 해충의 생존율·발육·산란을 떨어뜨리는 성질, 내성은 같은 밀도의 해충 가해를 받고도 수량 감소가 적은 성질이다. 감수성은 해충 피해를 그대로 받는 상태로 저항성의 반대 개념이므로 내충성의 범주에 들지 않는다.

천적으로 활용되는 곤충은 주로 벌목(기생벌·기생파리류의 맵시벌·고치벌·알벌 등), 딱정벌레목(무당벌레·딱정벌레·반날개류), 풀잠자리목(풀잠자리·뱀잠자리붙이) 그리고 파리목의 꽃등에·기생파리류에 집중되어 있다. 매미목(진딧물·깍지벌레·가루이·매미충류)은 식물의 즙액을 빨아먹는 흡즙성 무리로 대부분 작물 해충이며 바이러스 매개까지 하므로 유익 곤충이 속한 목으로 보기 어렵다.

말피기관은 곤충의 배설계에 속하며 중장과 후장의 경계에서 후장 쪽으로 연결되어, 혈림프에서 물·무기이온·질소노폐물을 흡수해 후장으로 보내고 후장에서 수분과 유용 이온을 재흡수한다. 그러나 진딧물류를 비롯한 일부 매미목 곤충은 말피기관이 없고, 대신 액체 먹이의 과잉 수분과 당을 여과실(filter chamber)로 처리해 감로로 배출한다. 따라서 진딧물에서 말피기관을 볼 수 있다는 설명이 잘못되었다.

고시류와 신시류는 날개를 배 위로 완전히 접어 포갤 수 있는지를 기준으로 나눈 무리다. 하루살이목·잠자리목처럼 날개를 등 위로 세우거나 편 채로만 둘 수 있는 무리가 고시류이고, 날개 기부에 접는 관절 구조가 발달해 쉴 때 날개를 몸 위에 접어 두는 나머지 유시류가 신시류다. 변태 정도나 날개의 유무는 유시류·무시류 또는 완전·불완전변태를 가르는 별개의 기준이다.

온실가루이(Trialeurodes vaporariorum)는 가루이과에 속하는 흡즙성 해충으로, 진딧물·깍지벌레·매미충과 함께 노린재목(매미아목)으로 분류된다. 흡관형 구침으로 잎 뒷면의 즙액을 빨아 생육을 저해하고 감로를 배설해 그을음병을 유발하며 바이러스도 매개한다. 이름에 '가루'가 붙어 나방류로 오해하기 쉬우나 나비목과는 무관하다.

곤충의 전장과 후장은 외배엽이 함입되어 만들어져 안쪽이 큐티클 표피로 덮여 있으므로, 탈피할 때 몸 표면의 표피와 함께 벗겨지고 새 표피로 대체된다. 반면 중장은 내배엽 기원이라 큐티클 표피가 없고 위식막이 이를 대신하므로 탈피 시 새 표피로 바뀌지 않는데, 중장 앞쪽에 달린 맹장(위맹낭)도 중장의 일부이므로 마찬가지다. 식도는 전장, 직장은 후장에 속해 모두 탈피 대상이 된다.

곤충의 가슴은 앞가슴·가운데가슴·뒷가슴 세 마디로 이루어지며 각 마디에 다리 한 쌍씩 모두 세 쌍이 붙고, 가운데가슴과 뒷가슴에는 날개가 달리며 가슴 옆면에도 기문이 열린다. 즉 가슴은 이동을 담당하는 부위다. 생식기(산란관·교미기)는 배 끝쪽 마디에 있는 부속기관이므로 가슴의 부속기관과는 거리가 멀다.

맵시벌류·고치벌류·알좀벌류는 모두 벌목의 기생성 천적으로, 기주 곤충의 몸이나 알 속에 산란해 유충이 기주를 안에서 먹고 자란 뒤 기주를 죽인다. 반면 침노린재·애꽃노린재 같은 포식성 노린재류는 구침으로 해충을 직접 찔러 체액을 빨아먹고 곧바로 죽이는 포식자이므로 기생성 천적에 해당하지 않는다.

털어잡기법(beating method)은 작물의 가지나 포기를 막대 등으로 두드려 붙어 있던 해충을 아래에 받쳐 둔 사각접시·흰 천(면포)·수면 위로 떨어뜨려 마릿수를 세는 조사법이다. 나무나 콩·과수처럼 흔들면 쉽게 떨어지는 노린재류·바구미류·응애류 밀도 조사에 널리 쓰인다. 수반조사법은 노란 물담은 접시로 유인 포획하는 방법, 포충망 조사법은 망으로 쓸어 잡는 방법이다.

방아벌레 유충(굼벵이형 철사벌레)처럼 토양 속에서 여러 해에 걸쳐 생활하는 토양해충은 이동성이 낮고 기주 범위가 한정되어 있어, 기주가 되지 않는 근연관계가 먼 작물로 돌려짓기하면 먹이가 끊겨 밀도가 크게 줄어든다. 반대로 여러 작물을 혼작하면 기주 작물이 계속 존재하고, 재식밀도를 높이거나 미숙 유기질 비료를 많이 넣으면 산란과 유충 생존에 오히려 유리한 조건이 된다.

곤충 표피는 바깥의 외표피와 그 아래 원표피(외원표피·내원표피), 진피세포층으로 이루어지는데, 이 가운데 가장 바깥의 외표피에 왁스층과 시멘트층이 있어 체내 수분이 밖으로 증발하는 것을 막는다. 외표피는 매우 얇지만 소수성 지질층 덕분에 방수 기능을 담당하며, 이 층이 연마제나 규조토 등으로 손상되면 곤충은 탈수로 죽는다. 원표피와 내원표피는 키틴-단백질로 이루어진 지지·강도 담당 층이다.

곤충이 포식자를 쫓기 위해 분비하는 방어물질은 방출자에게 이익이 되고 수용자에게 불리하므로 알로몬으로 총칭한다. 카이로몬은 반대로 수용자에게 이익이 되는 타종간 정보화학물질로, 천적이 해충의 냄새를 추적할 때 이용하는 물질이 여기에 해당하므로 방어물질의 총칭이 될 수 없다. 방어샘에서는 알칼로이드·테르페노이드·퀴논·페놀 등이 확인되고, 사회성 곤충의 독샘 분비물에는 효소 단백질이 많으며 일부 비사회성 곤충의 방어물질은 개미의 경보페로몬과 유사한 구조를 가진다.

곤충의 소화관은 전장·중장·후장으로 나뉘며, 전장은 입 뒤의 인두, 식도, 먹이를 일시 저장하는 모이주머니(소낭), 먹이를 잘게 부수고 통과를 조절하는 전위로 구성된다. 위(중장)와 그 앞쪽에 달린 위맹낭은 소화효소 분비와 흡수를 담당하는 중장 부위이고, 말피기관은 중장과 후장 경계에서 후장으로 이어지는 배설기관이다.

곤충의 더듬이는 머리에 붙는 자루마디(scape), 그 다음의 팔굽마디(pedicel), 여러 마디로 이루어진 채찍마디(flagellum)로 구성되는데, 존스턴기관은 팔굽마디 안에 들어 있는 현음기관이다. 채찍마디가 공기 흐름이나 소리·진동으로 움직일 때 그 변위를 감지해 비행 속도 조절, 소리 감지, 자세 유지에 관여하며 모기 수컷이 암컷 날갯짓 소리를 알아채는 것도 이 기관 덕분이다.

말매미는 부화한 약충이 땅속으로 들어가 나무뿌리의 즙액을 빨며 여러 해(대체로 5~7년)를 보낸 뒤 지상으로 올라와 우화하므로, 보기 가운데 1세대 경과 기간이 가장 길다. 알락하늘소는 대개 1년 1세대(지역·기주에 따라 2년), 장수풍뎅이는 1년 1세대, 소나무좀은 연 1회 발생하면서 봄에 짧은 기간에 세대를 마친다.

유효적산온도는 $DD = (\text{평균기온} - \text{발육영점온도}) \times \text{일수}$이므로 경과기간은 총 적산온도를 하루의 유효온도로 나누어 구한다. 대입하면 $\dfrac{266}{25 - 12} = \dfrac{266}{13} \approx 20.5\ \mathrm{일}$로, 알에서 성충 우화까지 약 20일이 걸린다. 하루의 유효온도가 13℃에 불과하므로 기온이 낮아지면 필요 일수는 그만큼 길어진다.

소나무허리노린재는 북미 원산의 허리노린재과 침입해충으로 2010년 국내에서 처음 확인되었으며, 성충과 약충이 모두 흡즙성이어서 소나무·잣나무 등 침엽수의 구과 인편을 구침으로 찔러 발육 중인 종자의 내용물을 빨아먹는다. 그 결과 종자가 쭉정이가 되어 결실률과 발아율이 떨어지므로 채종림과 잣 생산에 특히 문제가 된다. 목질부에 갱도를 뚫거나 잎에 굴을 만드는 것은 나무좀·굴나방류의 가해 방식이다.

갈색날개매미충은 연 1회 발생하며 성충이 그해 자란 1년생 가지의 껍질 속에 산란관을 넣어 알을 두 줄로 나란히 낳고, 그 위를 톱밥 모양의 배설물과 흰 밀랍물질로 덮어 놓은 상태로 월동한다. 산란된 가지는 조직이 갈라지고 수분·양분 이동이 막혀 말라 죽기 쉬우므로, 겨울에 산란 가지를 잘라 태우는 것이 효과적인 방제법이다. 잎 뒷면에 난괴를 낳고 암컷의 털로 덮는 것은 매미나방의 습성이다.

벼는 토양용액의 염분농도가 약 0.1% NaCl 수준부터 생육 저해가 나타나기 시작하므로 이 값을 염해 우려의 하한으로 본다. 0.3% 이상이 되면 잎끝이 마르고 분얼이 억제되어 감수가 뚜렷해지고, 0.5%를 넘으면 재배가 사실상 불가능하다. 따라서 간척지 논에서는 담수·환수로 표층 염분을 0.1% 이하로 낮추는 제염 관리가 기본이 된다.

복토 깊이는 종자·종구의 크기와 발아 습성에 따라 정해지는데, 생강은 감자·토란·글라디올러스 등과 함께 5~9cm로 깊게 덮는 부류에 속한다. 호박·수수는 대체로 1.5~4cm, 시금치는 1.5~2cm 정도로 얕게 덮는다. 종구가 크고 지하에서 새 뿌리줄기가 굵어지는 작물일수록 복토를 깊게 하는 것이 원칙이다.

혈식은 포기 사이를 넓게 띄우고 구덩이를 파서 한 포기씩 심는 방식으로, 과수·수목이나 양배추·토마토처럼 큰 그루를 만드는 작물에 쓰인다. 조식은 골을 만들어 줄지어 심는 방법, 점식은 일정 간격으로 한두 포기씩 띄어 심는 방법이며, 난식은 정해진 규칙 없이 흩어 심는 방법이다.

감광형은 일장(단일조건)에 민감해 늦게 출수하는 만생종 계통으로, 그루조·그루콩·가을메밀 등 늦게 파종해도 가을의 짧은 해에 반응해 개화하는 작물이 여기 속한다. 반대로 조생종·올콩·여름메밀은 온도에 민감한 감온형으로, 파종기를 앞당기면 그만큼 빨리 출수·개화한다. 우리나라 만파 재배에는 감광형이, 조기 재배에는 감온형이 주로 이용된다.

침관수해는 맑은 물보다 흙앙금과 유기물이 섞인 흐린 물에서 더 크다. 탁수는 광 투과를 막아 광합성을 억제하고 잎에 앙금이 앉아 호흡·증산을 방해하기 때문이다. 물이 흐르지 않는 정체수는 산소 공급이 적어 유수보다 피해가 크고, 수온이 높을수록 호흡 소모가 커져 피해가 커지므로 물이 빠진 뒤에는 잎의 앙금을 씻어 주어야 한다.

양배추는 유채·사탕무·순무·목화 등과 함께 내염성이 강한 작물로 분류되어 간척지 초기 재배에도 비교적 잘 견딘다. 반면 완두·가지·셀러리는 내염성이 약한 부류여서 낮은 염분농도에서도 생육이 크게 억제된다.

모관수는 토양 입자 사이의 모세관에 보유되어 pF 약 2.7~4.5 범위에서 작물 뿌리가 흡수할 수 있는 유효수분의 주체다. 중력수는 중력으로 곧 하층으로 빠져나가 이용 시간이 짧고, 흡습수와 결합수는 토양 입자에 강하게 붙잡혀 있어 작물이 흡수하지 못한다.

기지(그루타기)는 같은 자리에 이어 심을 때 생육이 나빠지는 현상으로, 과수 중에서는 감귤류를 비롯해 복숭아·무화과·앵두에서 특히 문제가 된다. 포도·자두·살구·사과·감 등은 기지가 비교적 적은 편이어서 개식 부담이 작다. 기지가 심한 과수는 개식 시 객토·심경과 함께 저항성 대목 이용, 휴한 기간 확보가 필요하다.

순무는 사탕무·유채·양배추와 함께 내염성이 강한 작물에 속해 염분이 남아 있는 간척지에서도 비교적 안정적으로 재배된다. 완두와 가지는 내염성이 약한 대표 작물이고, 고구마도 염분에 견디는 힘이 중간 이하여서 순무보다 약하다.

콩은 뿌리에 근류균(Rhizobium)이 침입해 뿌리혹을 만들고, 이 공생 세균이 대기 중 질소(N2)를 암모니아로 고정해 식물에 공급한다. 옥수수·보리·벼 같은 화본과 작물은 이런 근류 공생을 하지 않아 질소를 토양이나 비료에서 얻어야 한다. 그래서 콩과 작물은 지력 증진용 윤작·녹비작물로도 널리 이용된다.

발아시는 파종된 종자 가운데 발아한 것이 처음 나타난 날을 뜻한다. 발아기는 전체의 약 40~50%가 발아한 날, 발아전은 대부분(약 80% 이상)이 발아를 마친 날이며, 발아의 양부는 발아가 고르고 균일한지를 나타내는 질적 평가다.

광보상점은 광합성으로 흡수하는 이산화탄소량과 호흡으로 방출하는 양이 같아져 겉보기 광합성이 0이 되는 광의 세기다. 양생식물은 호흡률이 높아 광보상점과 광포화점이 모두 높은 반면, 음생식물은 약한 빛에서도 수지가 맞도록 광보상점이 낮아 그늘에서 견딘다.

붕소(B)는 미량원소 중에서도 화분의 발아와 화분관 신장에 직접 관여해 부족하면 수정·결실이 나빠지고 사탕무 심부병, 사과 축과병 같은 결핍증이 나타난다. P·S·Ca는 모두 다량원소여서 미량원소를 묻는 이 문제의 답이 될 수 없다.

냉해를 받은 벼는 규질화가 덜 되고 조직이 연약해지며 질소 대사가 흐트러져 가용성 질소가 늘어나기 때문에 도열병에 대한 저항성이 크게 떨어진다. 특히 저온과 다습이 겹치는 해에 잎도열병·이삭도열병이 크게 번진다. 반면 잎집무늬마름병은 고온다습, 흰잎마름병은 침관수, 줄무늬잎마름병은 애멸구 발생과 관련이 깊다.

담수된 논의 환원층에서는 탄소가 메탄과 유기산으로, 철·망간이 Fe2+·Mn2+로, 질소가 NH4+나 탈질에 의한 N2로 존재한다. 인산알루미늄(AlPO4)은 산화상태에서 인산이 고정되어 있는 형태로, 환원층에서는 오히려 인산철이 환원되면서 인산이 풀려나 가용성이 높아진다.

콩과 팥은 배유가 발달하지 않고 양분을 떡잎(자엽)에 저장하는 무배유 종자다. 벼·보리·밀·옥수수 같은 화본과 종자와 피마자·양파는 배유에 양분을 저장하는 배유 종자에 해당한다.

담수로 산소가 차단된 환원상태에서는 삼가철이 전자를 받아 이가철(Fe2+)로 바뀌어 가용화된다. 같은 조건에서 탄소는 CO2가 아니라 CH4·유기산으로, 질소는 NO3-가 아니라 NH4+로, 황은 SO42-가 아니라 H2S로 존재한다.

육묘 이식은 조기 수확과 수량 증대, 직파가 불리한 작물(벼·양배추 등)의 안전한 초기 생육 확보, 본답 점유기간 단축에 따른 토지이용도 증대, 종자 절약과 튼튼한 묘의 선별 같은 이점이 있다. 또한 저온기에 보온 육묘를 하면 화아분화가 지나치게 유도되는 것을 막아 추대를 오히려 억제하므로, 추대 촉진은 육묘 이식의 목적이 아니다.

담수로 논을 환원상태로 유지하면 황산이온이 황화물로 환원되면서 카드뮴이 용해도가 매우 낮은 황화카드뮴(CdS)으로 침전해 벼가 흡수할 수 있는 양이 줄어든다. 여기에 석회를 시용해 pH를 높이면 토양 콜로이드의 음전하가 늘어 카드뮴의 흡착·수산화물 침전이 촉진되어 저감 효과가 커진다. 반대로 물을 자주 떼어 산화상태로 만들거나 산성 개량제로 pH를 낮추면 카드뮴이 가용화되어 흡수가 늘어난다.

수식은 빗방울의 타격으로 표층 입단이 부서지고 그 미세 입자가 공극을 막아 침투가 줄고 유거수가 늘면서 시작된다. 따라서 초생재배·부초·멀칭처럼 지표를 덮어 빗방울 충격을 막고 등고선 재배로 유거수의 유속을 줄이는 것이 기본 대책이다. 입단이 잘 발달할수록 투수성이 높아져 침식이 줄고, 침식량은 유거수량뿐 아니라 유속에도 크게 좌우된다.

농약은 목표로 하는 병해충에는 확실히 작용하되 재배 작물과 천적, 인축에는 피해를 주지 않아야 하므로 적용 범위가 넓더라도 선택성을 갖추는 것이 기본 구비조건이다. 비선택적인 약제는 방제 대상뿐 아니라 작물과 유용생물까지 함께 해치므로 갖추어야 할 조건이 될 수 없다. 인축에 대한 저독성, 작물·토양 잔류성 없음, 토양·수질 오염 유발하지 않음은 모두 농약이 갖추어야 할 요건에 해당한다.

눈에 농약이 들어갔을 때는 깨끗한 흐르는 물이나 생리식염수로 최소 15분 이상 충분히 씻어내야 하며, 포화소금물처럼 삼투압이 높은 액체는 각막을 더 손상시키므로 사용하지 않는다. 피부 오염 시 오염된 옷을 벗기고 비눗물로 씻어내는 것, 음독 시 황산나트륨·황산마그네슘 같은 염류 설사약으로 위장관 내 약제 흡수를 줄이는 것, 호흡이 곤란할 때 인공호흡을 실시하는 것은 모두 올바른 응급처치다.

원제에 들어 있는 유효성분의 절대량은 희석 전후로 변하지 않으므로 $\text{원제량} \times \text{원제 농도} = \text{제품량} \times \text{제품 농도}$ 관계를 쓴다. 대입하면 $\text{제품량} = 1 \times \dfrac{90}{2} = 45\,\mathrm{kg}$ 이 되고, 여기서 원제 1 kg을 뺀 값이 새로 넣어야 할 증량제의 양이다. 따라서 필요한 증량제는 $45 - 1 = 44\,\mathrm{kg}$ 이다.

니코틴은 담배에서 얻어지는 알칼로이드로, 탄소 골격을 가진 천연 유기화합물계 살충 성분이다. 반면 구리제(보르도액 등), 무기황제(석회황합제·황 수화제), 비소제는 금속이나 비금속 원소의 무기염을 주성분으로 하는 대표적인 무기농약이다.

실용화된 살선충제는 대부분 유기인계와 카바메이트계 화합물이며, 이들은 선충의 아세틸콜린에스터라제를 저해해 작용한다. 무기 퀴논계 화합물이 살선충제의 주류라는 설명은 성립하지 않는다. 토양 속 선충에는 훈증성 약제가, 식물체 내에 이미 기생 중인 선충에는 침투이행성 약제가 주로 쓰인다는 나머지 설명은 옳다.

페노티오카브는 감귤의 귤응애를 대상으로 등록된 응애 전용 살비제로, 살충 스펙트럼이 응애류에 한정되어 있고 곤충류에는 효과가 거의 없다. 싸이헥사틴 역시 살비제이지만 감귤 전용이 아니라 사과 등 여러 작물에 폭넓게 사용되던 유기주석계 약제이고, 디메토에이트 유제는 진딧물·깍지벌레 등을 대상으로 하는 유기인계 일반 살충제다.

식물의 종류를 가리지 않고 모든 식물에 약해를 나타내는 제초제는 비선택성 제초제이며, 선택성 제초제는 특정 식물만 죽이고 작물에는 피해를 주지 않는 약제를 말한다. 세톡시딤은 화본과 잡초만 선택적으로 방제하는 선택성 제초제이고, 글루포시네이트암모늄은 접촉한 식물을 가리지 않고 고사시키는 대표적인 비선택성 제초제다.

프로파닐은 벼가 가진 분해효소(아릴아실아미다제)로 빠르게 분해되기 때문에 선택성을 갖는데, 이어서 살포한 카바메이트계 약제가 그 분해효소를 억제하면 벼에 약해가 나타난다. 이는 제제 자체의 결함이 아니라 약제를 잇달아 뿌린 사용 방법에서 비롯된 약해다. 나머지는 다른 성분이 섞여 들어간 불순물 혼입이나 오래 보관하는 동안 생긴 분해산물처럼 농약 자체에 원인이 있는 약해에 해당한다.

현수성은 수화제 등을 물에 탔을 때 미립자가 가라앉지 않고 고르게 떠 있는 성질로, 물에 희석해 쓰는 액상 살포제에 요구되는 성질이다. 분제처럼 그대로 뿌리는 고체 시용제에는 입자 크기를 나타내는 분말도, 살포기에서 잘 털려 나가는 토분성, 공기 중에 고르게 퍼지는 분산성과 함께 부착성·고착성·안정성 등이 요구된다.

카두사포스는 유기인계 살선충제로 토양에 처리하여 뿌리혹선충 등 식물기생선충을 방제하는 데 등록된 약제다. 티람과 메트코나졸은 살균제이고 스피노사드는 나방류·총채벌레 등을 대상으로 하는 살충제이므로 선충 방제 목적에는 맞지 않는다.

아바멕틴은 토양 방선균인 Streptomyces avermitilis가 만들어내는 아버멕틴 계열 대사산물을 주성분으로 하는 미생물 유래 살충·살비제다. 벤설탑과 카탑은 갯지렁이 독소 네레이스톡신에서 유도된 합성 살충제이고, 메토밀은 카바메이트계 합성 살충제로 미생물 유래가 아니다.

유제는 원제와 유기용제, 그리고 유화제로 구성되는데 이 중 계면활성 작용을 하는 것이 유화제다. 폴리옥시에틸렌계 화합물은 친수성 사슬과 친유성 부분을 함께 가져 물과 기름의 계면장력을 낮추는 대표적인 비이온 계면활성제다. 자일렌은 원제를 녹이는 용제이며, 나머지는 유효성분이나 안정제 계열 물질로 계면활성 작용과는 관계가 없다.

농약을 살포할 때는 바람을 등지고 뒷걸음질하듯 뿌려야 약액이 살포자에게 날아오지 않는다. 바람을 안고 뿌리면 마스크를 써도 약액이 얼굴과 몸에 직접 닿아 중독 위험이 커진다. 고무장갑·방제복 착용, 제초제 살포 후 방제기구 세척은 모두 올바른 안전 사용 수칙이다.

벤타존은 광합성 전자전달을 저해하는 접촉형 선택성 제초제로, 벼에는 안전하면서 물달개비 같은 광엽잡초와 너도방동사니·올챙이고랭이 등 방동사니과 잡초를 중경기 이후에도 방제할 수 있다. 설포세이트는 잡초를 가리지 않는 비선택성 경엽처리제여서 벼 재배지에서 선택적 제거 목적으로는 쓸 수 없다.

엔도설판은 사이클로다이엔계 유기염소계 살충제로 알파형과 베타형 두 가지 이성질체가 존재하며, 접촉독과 식독 작용을 함께 나타낸다. 메소밀은 카바메이트계, 피레스린은 제충국 유래 천연 피레스로이드, 이미다클로프리드는 네오니코티노이드계 약제로 계통이 다르다.

농약관리법 시행규칙 [별표 3의5]는 어독성을 96시간 반수치사농도를 기준으로 Ⅰ급(1 mg/L 이하), Ⅱ급(1 초과 10 이하), Ⅲ급(10 초과)으로 구분한다. 이때 벼 재배용 농약등은 어류 시험에 더해 미꾸리 시험 성적을 함께 보되, 두 값 중 낮은 쪽 농도를 기준으로 등급을 매겨 수생생물에 더 안전한 쪽으로 판정한다. 산술평균이나 높은 값을 쓰면 독성이 과소평가되므로 기준이 될 수 없다.

패러쾃디클로라이드는 광합성 전자를 가로채 활성산소를 만들어 접촉 부위를 빠르게 고사시키는 비선택성 제초제였으나, 해독제가 없고 소량 음독으로도 치명적인 인체 독성 때문에 농촌진흥청 고시 「농약 및 원제의 등록기준」에 따라 품목 등록이 제한되는 농약으로 지정되어 있다. 글라이포세이트·뷰타클로르·펜디메탈린은 현재도 정상적으로 등록·유통되는 제초제다.

농약관리법 제3조에 따라 제조업·원제업·수입업은 농촌진흥청장에게 등록하고, 판매업은 사업장 소재지의 시장·군수·구청장에게 등록한다. 항공방제업은 같은 법 제3조의2에 따라 농림축산식품부장관에게 신고하는 사항으로 시·도지사가 받는 것이 아니다. 따라서 등록기관이 바르게 연결된 것은 원제업과 농촌진흥청장이다.

SDHI는 숙신산 탈수소효소 저해제(succinate dehydrogenase inhibitor)의 약자로, TCA 회로와 전자전달계를 잇는 미토콘드리아 호흡 복합체 Ⅱ를 저해해 병원균의 에너지 생성을 차단한다. 표면에 피막을 만들어 침입을 막는 것은 보호살균제, RNA 중합효소 Ⅰ 저해는 페닐아마이드계, 멜라닌 생합성 저해는 MBI 계통의 작용기작이다.

트리아졸계로 대표되는 DMI 살균제는 에르고스테롤 생합성 경로에서 스테롤 C14-탈메틸화효소(CYP51)를 저해하여 균의 세포막 구성 성분을 만들지 못하게 한다. 작용점이 한 곳인 단일작용점 침투성 약제여서 연용하면 저항성이 발달할 수 있고, 에르고스테롤을 만들지 않는 난균류에는 효과가 없다.

잡초종자의 대표적인 발아 습성은 발아의 연속성, 계절성, 주기성, 준동시성이다. 같은 모체에서 나온 종자라도 성숙도와 휴면 정도가 제각각이어서 한 번에 모두 발아하지 않고 오랜 기간에 걸쳐 끊임없이 이어서 발아하므로, 발아는 불연속적인 것이 아니라 연속적이라고 표현한다. 이 연속성 때문에 한 번의 방제로는 잡초 발생을 완전히 차단할 수 없다.

설포닐우레아계는 분지아미노산(발린, 류신, 이소류신) 합성의 첫 단계 효소인 아세토락트산 합성효소(ALS)를 저해하여 단백질 합성을 막고 생장을 정지시키는 약제로, 세포분열 자체를 직접 억제하는 계통이 아니다. 세포분열(방추사 형성) 억제는 다이니트로아닐린계 등이 담당한다. 트라이아진계와 요소(urea)계는 광계 II 전자전달을 막는 광합성 저해제, 다이페닐에터계는 프로토포르피리노젠 산화효소를 저해해 활성산소로 세포막을 파괴하는 약제로 연결이 옳다.

좋은 제초제는 잡초에는 살초력이 크되 작물과 인축에는 안전하고, 사용이 간편하며, 목적한 기간 동안 약효를 낸 뒤에는 토양에서 신속히 분해되어야 한다. 약제가 오래 잔류하면 후작물에 약해를 일으키고 토양·수질 오염과 잔류 문제를 낳으므로, 잔류에 의한 지속적 약효는 구비조건이 아니라 오히려 피해야 할 성질이다.

토양처리제와 경엽처리제는 모두 약제를 어디에 처리하는가라는 동일한 기준(처리 부위)에 따른 구분이므로 같은 분류기준끼리 짝지어진 것이다. 나머지는 기준이 서로 다른 용어를 묶은 것으로, 발아전 처리제는 처리 시기, 유기제초제와 무기제초제는 화학 조성, 접촉형과 이행형은 식물체 내 이동성에 따른 분류이다.

2,4-D는 옥신형 호르몬 제초제로 광엽식물에 선택적으로 작용하므로, 광엽작물인 콩에 처리하면 작물이 먼저 심한 약해를 입고 사초과인 방동사니에는 효과도 떨어진다. 벼논의 뷰타클로르 입제(피 방제), 잔디밭의 디캄바 액제(클로버 등 광엽 방제), 과수원의 시마진 수화제(일년생 잡초 토양처리)는 작물의 내성과 대상 잡초가 맞아떨어지는 조합이다.

상호대립억제작용은 식물이 뿌리 분비물, 잎의 용탈물, 잔재물 분해산물 등으로 화학물질을 방출해 주변 식물의 발아와 생육을 억제하는 현상으로, 타감작용(allelopathy)이라고도 부른다. 이 작용은 단자엽·쌍자엽을 가리지 않고 나타나며 잡초와 작물 사이뿐 아니라 작물과 작물 사이에서도 일어난다. 또한 피해는 발아기에 국한되지 않고 생육 전 기간에 걸쳐 나타날 수 있다.

2,4-D, MCPA 같은 페녹시카르복실계는 잎으로 흡수된 뒤 광합성 산물의 흐름을 따라 이동해 생장점 등 분열조직에 축적되는 이행형 호르몬형 제초제로, 잡초가 발생한 뒤 경엽에 처리해 일년생·다년생 광엽잡초를 방제한다. 토양에서는 미생물에 의해 비교적 빠르게 분해되어 잔효기간이 짧으므로, 신초와 뿌리로 흡수되며 토양 잔효성이 1~3개월에 이른다는 설명은 토양처리형 약제의 특성이지 이 계통의 특성이 아니다.

제초제가 처음 결합해 반응을 일으키는 1차 작용부위와 실제로 고사·기형 등 약해 증상이 겉으로 드러나는 부위는 서로 다른 경우가 많다. 흡수된 약제가 체관·물관을 따라 이동하면서 흡수 부위와 떨어진 조직에서 증상을 나타내기 때문이며, 따라서 두 부위가 일치하는 경향이라는 서술은 옳지 않다. 작용기구는 살초에 이르는 생화학적·생물물리적 과정을 뜻하고, 생장점·엽록체·미토콘드리아가 주요 1차 작용점이며, 살초효과는 단일반응보다 복합반응의 결과로 나타난다.

백화(bleaching) 증상은 카로티노이드 생합성이 차단되어 나타난다. 카로티노이드는 과잉 광에너지를 소거해 엽록소를 광산화로부터 보호하는데, 이 색소가 만들어지지 못하면 엽록소가 빛에 의해 파괴되어 새로 나오는 잎이 흰색이나 연노란색이 된다. 클로마존, 피리다존계, HPPD 저해제 계통이 대표적이며, 세포막 파괴형은 급성 갈변·마름, 광합성 전자전달 저해형은 황화 후 고사 증상을 보인다.

잡초경합한계기간은 작물의 초기 생육 속도와 지면 피복 능력에 좌우된다. 양파는 파종·정식 후 초기 생장이 매우 느리고 잎이 가늘게 직립해 오래도록 지면을 덮지 못하므로, 잡초와 경합하는 기간이 보기 중 가장 길어 초기부터 장기간 잡초 관리가 필요하다. 콩·옥수수·녹두는 발아 후 빠르게 자라 잎이 넓게 우거지면서 잡초를 그늘로 눌러 경합한계기간이 상대적으로 짧다.

양파는 초기 생육이 느리고 초형이 작고 직립이어서 오랫동안 이랑 사이를 덮지 못하므로, 잡초와 경합하는 한계기간이 보기 중 가장 길다. 반면 녹두·콩·밭벼는 출아 후 신속히 자라 지상부가 조기에 우거지면서 잡초를 광 경합에서 밀어내므로 경합한계기간이 짧은 편이다.

잡초방제는 인력과 축력으로 뽑고 갈아엎던 단계에서 출발해, 경운기·중경제초기 같은 기계적 방제로 넘어갔다. 이어 작물에는 안전하고 잡초만 죽이는 선택성 제초제가 개발되어 화학적 방제가 주류가 되었고, 최근에는 경종적·물리적·생물적·화학적 수단을 함께 쓰는 종합적 방제로 발전하였다. 따라서 축력 → 기계적 방제 → 선택적 제초제 개발 → 종합적 방제 순이다.

휴면은 발아에 필요한 환경이 갖추어져도 종자가 발아하지 못하는 상태로, 배가 덜 여문 미숙배(생리적 후숙 필요), 수분과 산소가 통하지 않는 두껍고 단단한 종피(경실), 종자나 과피에 들어 있는 발아억제물질 등이 원인이다. 산불에 의한 급격한 온도변화는 종피를 파괴하고 억제물질을 분해해 오히려 휴면을 타파하는 요인이므로 휴면 원인이 될 수 없다.

선형특성적 모형은 어떤 잡초 문제인지 유형을 먼저 검토한 뒤, 발생할 잡초군락을 예찰하고, 그에 맞는 제초방법을 선정해 방제체계를 실제 포장에 적용하며, 마지막으로 그 결과를 평가해 모형을 수정하는 순서로 진행된다. 평가와 수정이 맨 뒤에 오고 그 결과가 다음 해 문제유형 검토로 되먹임된다는 점이 핵심이다.

같은 약제나 같은 작용기작 계열의 제초제를 해마다 반복 사용하면 그 작용점에 저항성을 가진 개체만 선택적으로 살아남아 밀도가 급격히 높아진다. 따라서 작용기작이 서로 다른 여러 계열의 제초제를 해마다 번갈아 쓰거나 혼합·교호 처리하고, 여기에 윤작과 경종적·물리적 방제를 함께 적용하는 것이 저항성 잡초 출현을 늦추는 가장 효과적인 방법이다.

기생성 곤충·선충, 잡초를 먹는 식해성 곤충이나 초식동물, 잡초에 병을 일으키는 병원미생물 등 천적 생물을 이용해 잡초 밀도를 낮추는 방법을 생물적 방제법이라 한다. 약제를 쓰는 화학적 방제, 재배환경을 조절하는 생태적 방제, 손제초·경운·피복 등 물리적 방제와 구분된다.

사질토는 입자가 굵어 공극이 크고 물리적 저항이 작아 깊은 곳에 묻힌 종자도 지표까지 올라올 수 있으므로, 중점토보다 발생심도가 오히려 깊다. 종자가 무거울수록 저장양분이 많아 깊은 곳에서도 출아할 수 있어 발생심도가 깊어지며, 토양이 과습하면 산소가 부족해, 지나치게 건조하면 수분이 모자라 각각 출아율이 낮아진다.

예방적 방제는 잡초 종자나 영양번식체가 포장에 들어오거나 퍼지는 것을 사전에 막는 조치로, 농기계·농기구의 세척, 정결한 종자 사용과 오염된 종자의 수확·조제 관리, 관개수·퇴비 관리, 재배관리의 합리화 등이 이에 해당한다. 손제초는 이미 발생한 잡초를 직접 제거하는 물리적(기계적) 방제법이므로 예방적 방제로 볼 수 없다.

설포닐우레아계, 이미다졸리논계, 트리아졸로피리미딘계는 화학구조 계통은 달라도 모두 아세토락트산 합성효소(ALS)를 저해하는 동일 작용기작 약제이다. 표적효소의 변이 같은 하나의 저항성 기작이 같은 작용기작을 가진 여러 화학계통 전체에 함께 발현된 것이므로 교차저항성에 해당한다. 작용기작이 서로 다른 ACCase 저해제와 광계 II 저해제로는 여전히 방제되므로, 둘 이상의 작용기작에 저항성을 보이는 다중저항성과는 구분된다.

환경부가 「생물다양성 보전 및 이용에 관한 법률」에 따라 고시한 생태계교란 생물 중 식물에는 가시박, 단풍잎돼지풀, 돼지풀, 미국쑥부쟁이, 서양등골나물, 애기수영, 도깨비가지, 서양금혼초, 양미역취, 가시상추, 환삼덩굴 등이 포함된다. 서양민들레는 전국에 흔히 퍼진 귀화식물이지만 생태계교란 생물로 지정·고시된 종은 아니다.