귤굴나방은 감귤의 어린 잎의 표면에 잠입하여 가해하고 생산성을 감소시키는 감귤의 주요한 해충이다. 귤굴나방의방제시기 결정을 위해 연간 발생양상을 예측하는 개체군 모형을 수립하고 모의 결과를 제주에서의 지난 10년간의트랩 포획 데이터와 비교하였다. 모형의 작성에 필요한 기초데이터는 국내외 각 문헌으로부터 수집하였다. 귤굴나방의발육단계별 발육모형과 성충 산란모형과 같은 부속모형의 결과값들과 기주인 감귤의 신초 발육율을 산출하는데에 일평균기온을, 성충의 비행활성을 산출하는 데에 일최저기온과 일평균풍속을 이용하였으며 이에 해당하는기상자료는 기상청의 제주도내 4개 관측지점의 데이터를 입력하였다. 모의 결과는 과거 트랩 포획 데이터와 잘적합되었으며 개체군 모형을 통해 해충의 발생양상을 예측하고 의사결정에 활용할 수 있다고 판단하였다.

주요 검역해충에 속하는 오리엔탈과실파리와 오이과실파리 두 종의 국내에서의 정착평가를 위한 기초자료를 작성하기 위하여 기존에 발표된 온도반응 데이터를 수집하여 개체군 모의에 필요한 단위모형의 매개변수를 구하였다. 이 값들로 두 해충의 개체군모형을 구성하고 제주도내 과거 기후관측 데이터를 이용하여 이들 해충이 각각 유입되었을 때의 연간 발생세대수와 그 양상을 모의하였다. 오리엔탈과실파리와 오이과실파리는 각각 연 3세대, 2세대가 발생하는 것으로 나타났으나 오리엔탈과실파리의 경우 번데기 상태로 월동하는 것을 고려해 볼 때 마지막 세대 성충의 실제 발생여부는 번데기의 온도반응 특성을 통해 검토할 필요가 있다.

해충 개체군 모형의 작성목적은 궁극적으로 합리적인 해충관리의 수단을 제공하는 데 있다고 볼 수 있다. 복잡한 농업생태계 내에서 정확한 해충관리 의사결정을 위해서는 해충과 이에 작용하는 천적 개체군의 밀도 평가, 토양 등 환경과 관련된 작물의 생육상태 등이 고려되어야 하며, 기상적 측면에서는 해충 생활계의 미기상 분포, 그리고 경제적 측면에서는 방제비용과 이와 관련된 작물의 경제적 가치 등이 평가되어야 한다. 현재 해충 개체군 모형의 대부분은 온도 환경요소에 크게 의존하고 있으며, 작물의 생육상태에 따른 영향을 반영하지 못하는 경우가 많다. 복숭아심식나방의 경우 시기 및 과종이나 품종별 과실 속에서 발육하는 유충의 생존율이 연간 개체군 동태에 큰 영향을 미쳤다. 특히 후지사과 품종의 어린 과실에서 낮은 유충 생존율은 후세대 발생량에 직접적인 영향을 주었다. 또한 과실내부의 온도는 유충의 발육속도에 작용하여 모형의 결과에 영향을 줄 수 있는 것으로 추정되었으며, 과실발육모형과 과실 내부 미기상 추정모형이 접목되어야 할 것으로 판단되었다. 감귤에서 신초의 어린잎에 만 발생하는 귤굴나방의 개체군 모형은 감귤신초 발육모형의 접목이 요구되었다. 기존 보고된 감귤신초발생 자료를 이용하여 적산온도를 기반으로 경험적인 신초발생모형을 작성하였으며, 개체군 모형에 접목 방안에 대하여 고찰하였다.

온대지역에 서식하는 곤충(해충)은 환경을 생육에 부적합한 극단적인 환경을 극복하기 위하여 휴면이라는 독특한 전략을 발달시켰다. 지금까지 휴면유기와 관련된 관심은 많았지만 상대적으로 휴면타파에 대한 연구는 단편적인 경우가 많았다. 기후변화는 생육기 해충의 발생양상에 영향을 미칠뿐만 아니라, 특히 휴면생태에 교란을 주어 다음년도 발생시기 변이에 큰 영향을 미칠 수 있다. 휴면이 유기된 곤충이 휴면 후 발육을 재개하기 위해서는 휴면타파의 과정이 필요한데 그 과정을 휴면발육이라고 정의했을 때, 휴면상태에 있는 곤충의 발육단계는 절대불응기, 휴면발육기, 휴면후발육기로 크게 나누어볼 수 있다. 본 발표에서는 월동기 일정간격으로 채집하여 가온사육한 결과(복숭아심식나방, 사과혹진딧물)를 바탕으로 각 발육 상태의 존재여부와 발육특성을 분석하였다. 복숭아심식나방은 5～15℃ 범위에서 휴면발육(휴면타파)이 일어나는 것으로 보고되었는데 최고온도의 영향을 많이 받는 것으로 보이고, 절대불응기 없이 자발적으로 휴면발육단계로 이행하는 것으로 보인다. 사과혹진딧물은 온도에 따라 복잡한 발육반응을 보였는데, 상대적으로 고온(19℃ 이상)에서는 절대불응기와 같은 반응을 보였으며, 19℃ 미만 온도에서는 휴면발육이 진행되는 것으로 보인다. 이러한 실증자료를 바탕으로 모형화 방안에 대하여 검토하였다.

대기중의 CO2 농도 증가가 왕담배나방의 산란과 발육에 미치는 영향을 400, 600, 1000 ppm 농도의 CO2 환경에서 2세대에 걸쳐 각각 조사하였다. 1세대와 2세 대 유충과 용의 발육기간 모두 유의하게 600 ppm 에서 짧았다(P < 0.01). 400 ppm, 600 ppm과 1,000 ppm에서 1세대 유충의 발육기간은 각각 21.8일, 20.0일, 21.2일 이었고, 2세대 유충은 각각 24.0일, 22.1일, 25.2일이었다. 1세대 용의 발육기간은 각각 12.8일, 12.1일, 12.6일이었고, 2세대 용은 12.1일, 11.3일, 12.5일이었다. 성충의 수명은 CO2 처리별 차이가 없었으나, 알부터 각 CO2 환경에서 자란 성충 의 총산란수는 400 ppm에서 787.0개(n = 10), 600 ppm은 1225.6개(n = 16), 1,000 ppm에서 926.2개(n = 17)로, CO2 농도가 높은 환경에서 산란수가 유의하게 많았다 (P < 0.05). 400ppm, 600ppm, 1000ppm CO2 농도에서 자란 성충의 내적자연증가 율은 각각 0.058, 0.079, 0.061로 600 ppm에서 유의하게 높았다(P < 0.001). 향후 전세계적인 기후변화로 인한 대기중 CO2 농도 증가는 왕담배나방 산란과 발육에 직접적인 영향을 줄 것으로 판단된다. 특히 600 ppm에서는 개체군 증식에 긍정적인 효과를 보이지만, 1,000 ppm 수준에서는 이러한 긍정적인 효과가 감소될 것으로 판단된다. 따라서 기후변화 관련 개체군 모형 작성시 온도와 더불어 CO2도 새로운 변수로 고려되어야 할 것으로 보인다.

곤충 모형 시뮬레이션이론이 구축되고 프로그램상의 시뮬레이션 기법이 연구 된 지 약 30년이 지났다. 다양한 곤충 모형들이 그동안 연구되고 개발되어왔지만, 농업현장에서 곤충 모형이 활용되는 모습은 거의 찾아볼 수 없다. 이러한 근본적인 원인은 바로 곤충 모형을 쉽고 간단하게 모의할 수 있는 플랫폼이 없기 때문이다. 현재 곤충 모형은 구조적 프로그래밍에 의해 만들어진 프로그램이나 범용 시뮬레 이터에 의존하고 있다. 그러나, 이러한 프로그램들은 프로그램화된 모델의 호환성, 가독성, 보편성 부분에서 문제점이 있어 곤충 모형의 플랫폼으로써 큰 한계를 갖고 있다. 곤충 모형은 기본적으로 다양한 스테이지 연결구조를 갖고있으면서 개별 스테 이지에 다양한 함수와 계산방식이 적용되고 있다. 여기에 생존율, 개체군 순 증식률 등 각종 생태적 개념을 적용하는 것도 쉽지 않을뿐더러 곤충 모형을 시뮬레이션하 는 것도 매우 복잡하다. 개별 스테이지마다 다중 코호트를 초기치로 사용될 수 있고, 여러 스테이지를 시작점으로 시뮬레이션하는 경우도 있기 때문이다. PopModel1.0 프로그램은 위와 같은 여러 가지 극복 불가능한 문제점을 해결한 플랫폼 프로그램 이다. 또한 인간중심적 사고방식에 맞춰 다양한 곤충 모형을 쉽고 간단하게 구축하 고 시뮬레이션할 수 있다.

농업해충 개체군 모형은 대게 해충의 발생 시기에 관련된 생물계절모델과 발생 량과 관련된 밀도변동 모델로 나누어 개발되어 왔다. 그 중 국내 개발 사과해충 모 델은 대부분 생물계절모델을 중심으로 방제적기 구명을 목표로 개발되었다. 모델 개발에 있어 해충 시스템에 대한 분석은 해충과 작물, 환경의 상호작용에 대한 다양 한 변수로 구성된 시스템 분석을 통해 주요인을 찾아내는 작업이 선행되어야 함에 도 불구하고, 단순화한 환경변수를 중심으로한 매개변수 추정이 주를 이루었다. 또 한 개발 개체군모형은 다양한 플랫폼을 바탕으로 현장에서 활용되어야 함에도 불 구하고 정보전달체계의 미숙과 미완성, 현장요원의 전문성부족 등으로 인해 실재 농업현장에서 활용하는 데는 한계가 있었다. 최근 기후변화 등으로 인해 변화하는 농업환경에서 기후 등 환경자료를 바탕으로 한 해충개체군 모형은 시뮬레이션을 통한 미래 예측을 가능케 함은 물론 다양한 미래 환경에 대한 모의을 가능케 함으로 써 해충 개체군 밀도 조절 능력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 그간 개발된 다양한 모형의 사례를 통해, 앞으로 추가 개발 및 보완 분야를 찾아내고 활용도를 높일 수 있는 방안에 대한 고찰이 이루어진다.

해충의 개체군 모형은 방제대상 해충의 발생시기, 발생량 추정뿐만 아니라 새로 운 방제법 도입에 따른 영향을 미리 평가하거나, 특히 기후변화에 따른 발생양상을 예측하는데 유용하게 활용될 수 있다. 일반적으로 모형의 작성은 모형의 범위와 구 조 결정(흐름도 작성, flow chart design), 기능적 단위모형 구성(모듈화, modulation), 수식화(매개변수화, parameterization), 단위모형의 종합 (종합화, integration) 등 의 과정을 거쳐서 이루어진다. 모형이 완성되면 세 단계의 검정과정 즉 오류검증 (verification), 포장적합(validation), 민감도 분석(sensitivity analysis) 등을 거치게 되는데 다양한 기법들이 제시되었다. 수식의 선택 기준으로 결정계수, 잔차자승합 (residual sum of square) 등과 더불어 매개변수의 신뢰한계와 분산분석 통계량이 자주 이용되고 있다. 뿐만 아니라 매개변수의 숫자에 따른 수식의 적합도를 달리 평 가할 수 있는 AIC와 BIC(Akaike’s and Bayes–Schwartz information criteria) 통계 량도 유용하게 이용된다. 포장적합단계에서는 관측치와 예측치 간 추세선의 단순 비교를 비롯하여 정량적 통계량 비교로 발전하고 있다. 비모수적 카이스퀘어 검정 이 가장 일반적으로 활용되고 있으며, 4분위값을 기반으로 한 t-검정 및 관측치와 예측치 간 상관계수 등이 활용되고 있다. 기타 민감도 분석 사례, 발육영점온도 추 정 온도범위 선택 등에 대하여 고찰하였다.

중요 시설해충인 아메리카잎굴파리(Liriomyza trifolii (Burgess))의 개체군 밀도변동모형을 방울토마토 온실내 대기온도와 잎 표면온도를 이용하여 모형 정확성을 비교하였다. 모형 개발에 이용된 생물적 변수들은 기존 발표된 자료들을 사용하였고 모형 작성은 DYMEX 프로그램을 이용하였다. 온도에 따라 상이한 발육기간과 산란수는 생리적 연령으로 표준화시킨 발육완료 분포모형, 연령 특이적 산란수 및 생존율을 비선형회귀 모형에 적합시켜 밀도변동 모형을 개발하였다. 줄내림방식의 방울토마토에서 식물체를 3개의 위치(상단: 지상 1.6 m 이상, 중단: 지상 0.9 - 1.2 m 사이, 하단: 지상 0.3 - 0.5 m 사이)로 나누고 각 위치별로 온실 내 대기 온도와 잎 표면 온도를 기록하였다. 온실 내 잎 표면 최대온도는 대기중 최대온도보다 항상 낮게 유지되고 있었으며, 하단, 상단, 중단의 순으로 온도가 낮아지는 경향을 보였다. 개발된 모형검정을 위한 초기이입 시기와 밀도는 6월초 성충 5마리가 총 50개의 알을 잎에 산란한 것으로 설정하였다. 온실 내 대기 온도와 잎 표면 온도를 이용하여 아메리카잎굴파리 유충 발육모형과 성충의 산란모형을 DYMEX로 프로그래밍하고 모의실험을 하였다. 모의실험결과를 평가하기 위해 기상자료를 수집한 동일한 온실에서 아메리카잎굴파리 유충 밀도를 육안조사 하였으나, 알, 번데기, 성충의 경우 육안조사가 어려워 대상에서 제외하였다. 육안조사결과 밀도변동패턴이 방울토마토 잎 표면 온도를 이용한 모의실험결과 밀도변동패턴과 유사하였다. 육안조사결과와 육안조사시기의 DYMEX모의실험 결과값을 상관분석 한 결과, 육안조사결과와 잎 표면 온도를 이용한 모의실험 결과가 유의한 양의 상관관계를 보였다(r = 0.97, p < 0.01). 대기 온도를 이용한 모의실험 결과와는 유의하지 않은 상관관계를 보였다(r = 0.40, p = 0.18). 본 연구결과 방울토마토 온실에서 아메리카잎굴파리 개체군 밀도변동의 적절한 예측을 위해서는 잎 표면 온도를 고려해야 하는 것으로 나타났다.

감귤원에서 7종의 자나방이 조사되었고, 이 중 네눈쑥가지나방(Ascotis selenaria)의 발생량이 많았다. 감귤 과실 피해는 주로 네눈쑥가지나방 유충에 의 해 발생하는데, 노지 온주밀감은 1～3령의 저령기 유충이 주로 가해하여 무정형의 피해흔을 남기는 반면, 하우스 부지화는 6령 유충에 의해 크게 피해를 입는다. 이러 한 피해증상의 차이는 감귤의 부지화(Shiranuhi: [C. unshiu × C. sinensis] × C. reticulata)와 온주밀감(Citus unshiu)의 착과 특성에 따른 차이로 보인다. 감귤원에 서 자나방류 감귤 과실 피해율은 2008년부터 2010년까지 평균 4.5%였다. 감귤원 에서 네눈쑥가지나방 유충의 공간분포는 무작위분포에 가까운 수치의 군집지수를 보였다. 온주밀감의 신초와 과실의 피해양상을 보면, 5월 중순에 신초피해가 처음 발생 하였고, 6월 상중순에 최성기를 보였다. 이후 봄순이 경화되는 시기인 6월 하순부 터 급격히 감소하여 여름순(7～8월)과 가을순(9～10월)에는 피해가 적었다. 과실 은 봄순이 경화되는 시점(6월 하순 또는 7월 초)부터 증가하여 7월 말경 급증하였 다. 실제 유충 발생시기는 잎과 과실 피해와 비슷하게 발생하는데, 유충은 5월 중순 에 처음 발생하여 6월 중순에 발생최성기를 보였다. 이후 불규칙한 양상을 보이는 데 7월 하순과 9월 상중순에 약한 발생피크를 보였다. 성충 발생은 5월 중순에 발생 최성기를 보였고, 7～9월은년도에 따라 복잡한 발생양상을 보이나, 대개 7월 상순 부터 하순, 8월 하순～9월 상순에 발생 피크를 보였다. 효과적인 네눈쑥가지나방의 방제시기를 예측하기 위하여 실내에서 온도별 네 눈쑥가지나방의 발육기간과 산란을 조사하여 네눈쑥가지나방의 개체군 모형을 구 축하였다. 네눈쑥가지나방의 발육영점온도와 유효적산온도는 각각 알이 10.98℃ 와 83.7 DD, 유충이 9.68℃와 340.7 DD, 용이 9.07℃와 200.7 DD였다. 비선형 모 형으로 알, 유충, 용의 발육속도(1/median day)에 Hilbert와 Logan 모형을, 생리적 연령에 따른 발육완료 분포 값에 Weibull 함수를 적용하여 매개변수를 추정하였 특I-03 다. 산란모형은 총산란수 모형, 생리적 연령에 따른 누적산란율 모형, 생리적 연령 에 따른 생존율 모형으로 구성하였다. 네눈쑥가지나방의 개체군 모형은 알, 유충, 용, 산란 모형을 구성 요소로 하여 각 단계가 완료 될 때마다 전이 되도록 구성하였 다. 월동용을 2 : 3 : 3 : 2 비율로 나눈 그룹을 만들고, 각각의 그룹에 생리적 연령을 -0.3, 0. 0.3, 0.6을 할당하였다. 이 시나리오 조건으로 모의 실행하였을 때 실제 포장에서 1령 유충과 성충의 발생양상과 발생 최성기가 유사하게 모의되었다.

 ,  , Temperature-related parameters of Panonychus citri (McGregor) (Acarina: Tetranychidae) development were estimated and a stage-structured matrix model was developed. The lower threshold temperatures were estimated as 8.4℃ for eggs, 9.9℃ for larvae, 9.2℃ for protonymphs, and 10.9℃ for deutonymphs. Thermal constants were 113.6, 29.1, 29.8, and 33.4 degree days for eggs, larvae, protonymphs, and deutonymphs, respectively. Non-linear development models were established for each stage of P. citri. In addition, temperature-dependent total fecundity, age-specific oviposition rate, and age-specific survival rate models were developed for the construction of an oviposition model. P. citri age was categorized into five stages to construct a matrix model: eggs, larvae, protonymphs, deutonymphs and adults. For the elements in the projection matrix, transition probabilities from an age class to the next age class or the probabilities of remaining in an age class were obtained from development rate function of each stage (age classes). Also, the fecundity coefficients of adult population were expressed as the products of adult longevity completion rate (liiongevity) by temperature-dependent total fecundity. To evaluate the predictability of the matrix model, model outputs were compared with actual field data in a cool early season and hot mid to late season in 2004. The model outputs closely matched the actual field patterns within 30 d after the model was run in both the early and mid to late seasons. Therefore, the developed matrix model can be used to estimate the population density of P. citri for a period of 30 d in citrus orchards.

온일도(Degree day)를 시간단위로한 쌀바구미의 행렬모형을 작성하였다. 기본행렬모형에서 측정된 계차증가율은 2.155/100DD였으며, 성충밀도는 지수함수적으로 증가하였다. 종내경쟁을 도입한 행렬모형에서 성충밀도는 수렴진동의 형태를 보였으며 69.300일도경에서 530으로 안정되었다. 주어진 실험조건에서 실험개체군의 밀도변동 모형에서 예측되는 것과 유사하였다. 그러나 초기최고밀도와 밀도변동추이에서 양자간에 차이를 보였다. 이는 주로 실험 개체군의 경우 자원의 일정성이 유지되지 않았던 데에서 유기된 결과로 생각된다.