A causality exists between insect density and plant health, where plant health is affected by both the plant’s potential and environmental factors. In other words, causality is possible between insect density and environmental factors, allowing for the analysis of insect density based on these environmental factors. Machine learning enables studying insect density alongside environmental factors, providing insights into the causality between insects, the environment, and plant health. Machine learning is a methodology that involves the design of models by learning patterns from input data. This study aims to predict F. occidentalis density by sampling environmental factors and applying them to machine learning models.

전국 최대 규모의 고추(Capsicum annuum L.) 재배지는 안동이다. 이 지역을 중심으로 본 연구는 시설재배지 고추를 가해하는 총채벌레의 연중(2021년 3월 31일~10월25일) 발생을 보고한다. 황색트랩을 이용하여 포획한 총채벌레를 유관으로 동정한 결과 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)와 대만총채벌레(F. intonsa)가 우점종으로 나타났다. 전체 포획충은 107,873마리였으며 이 가운데 꽃노랑총채벌레가 약 82%, 대만총채벌레가 약 17% 그리고 기타 총채벌레가 약 0.3% 를 차지하였다. 연중 전체적으로 2회 총채벌레 발생 피크를 보였다. 첫 번째 발생피크는 5-6월에 나타났고, 두 번째 발생 피크는 9월 이후에 일어났다. 발생규모는 첫 번째보다는 두 번째 발생 피크에서 높았으며 대부분은 꽃노랑총채벌레가 차지하였다. 흥미롭게 7-8월에 이들 총채벌레의 발생이 매우 낮았는데 이들 주요 총채벌레 가 고온에 대한 높은 감수성으로 기인되었다. 실내 고온 노출실험은 총채벌레들이 35°C 이상에서 고온 감수성을 보여 45°C에서는 1시간 노출을 견디지 못하였다. 실 제로 안동지역 7-8월 시설재배지는 최고온도가 45°C 이상을 기록하였다. 이 가운데 꽃노랑총채벌레가 대만총채벌레에 비해 낮은 고온 감수성을 보였다. 반면에 안동 에 비해 기온이 낮은 강원지역의 시설 고추 재배지에서는 7-8월에 오히려 최대 총채벌레 발생피크를 나타냈으며, 이 시기 최고온도는 45°C 이하를 기록하였다. 조사 한 안동지역 고추에서는 TSWV (tomato spotted wilt virus)에 의해 발병되는 바이러스병이 발생하였다. 다중 PCR 검정법으로 이 바이러스 보독 유무 및 대상 총 채벌레를 동시에 분석하였다. 이 결과 바이러스 보독충 비율은 최대 30%를 기록하며 연중 지속적으로 검출되었는데 이들 모두는 대만총채벌레로 판명되었다. 이상 의 결과는 시설 고추재배지에서 꽃노랑총채벌레는 고추 수확기에 최성기를 이루며 고추에 직접피해를 줄 가능성이 높으며, 대만총채벌레는 높은 바이러스 보독율로 고추의 간접피해를 유발할 위험성이 있다는 것을 각각 제시하고 있다.

시설재배지를 대상으로 고추 정식 이후 황색 끈끈이트랩으로 총채벌레 발생을 모니터링하였다. 아울러 토마토반점위조바이러스(Tomato spotted wilt virus: TSWV)가 유발하는 고추 칼라병을 유관으로 조사하였다. 고추 정식 직후(3월 말) 낮은 밀도로 대만총채벌레(Frankliniella intonsa)가 트랩에 포획되었으며 4월 중순부터는 꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis)도 발견되었다. 이후 5월부터는 두 종이 전체 총채 벌레의 98% 이상을 차지하였고, 이 가운데 대만총채벌레가 꽃노랑총채벌레보다 다소 많은 발생 밀도를 보였다. 전체 총채벌레의 발생 피크를 보면 5월 중순에 낮은 피크를 기점으로 6-7월에 발생 최성기를 보였다. 이후 총채벌레의 발생은 급격하게 감소하였다. 포획된 꽃노랑총채벌레의 암수 비율이 일정하지 않았는데 이는 이 곤충의 특이적 단성생식 가능성으로 이에 대한 실험적 증거를 제공하였다. 지역간 꽃노랑총채벌레의 유전적 거리를 COI 서열로 비교한 결과 원거리에서 채집한 꽃노랑총채벌레 집단과는 차이를 보였지만 안동지역 내에서 발생한 꽃노랑총채벌레는 COI 서열에서 높은 유사성을 보였다. 이들 주요 두 종의 총채벌레가 전파할 것으로 추정되는 고추 칼라병이 일부 시설재배지를 중심으로 발견되었으며 항혈청 및 분자진단을 통해 확인되었다. 더불어 감염 고추에서 채집된 꽃노랑총채벌레에서도 분자진단을 통해 TSWV를 검출하였다. 감 염 TSWV의 게놈 구조를 비교하기 위해 기능성 단백질을 갖는 NSS, N, NSM의 유전자 서열을 분석하였다. 서로 다른 지역별 이들 유전자는 다수의 점돌연변이가 존재하였고 이들 가운데는 아미노산 서열 차이를 초래하는 오류 돌연변이를 포함하였다. 추출된 TSWV를 비보독충 꽃노랑 총채벌레에 섭식 처리한 유충과 성충 모두에서 감염으로 일어났으나, 유충에게서만 바이러스 증식이 일어나는 것을 확인하였다.

꽃노랑총채벌레(Frankliniella occidentalis) 방제 전략 가운데 하나로 대량유살 기술이 제기되었다. 이를 위해 본 연구는 이 해충에 적용되는 상용유인제 의 효능을 시설 고추재배지를 중심으로 분석하였다. 총채벌레 모니터링에 사용되는 점착트랩의 경우 청색과 황색 색상에 따른 유인력 차이는 크지 않았다. 그러나 트랩의 위치는 큰 변수로서 기주에 가까이 위치할수록 포획 밀도가 높았다. 또한 상하 위치도 중요한 변수로서 기주 작물 수관 부위에서 가장 높은 포획 밀 도를 보였다. 이를 기준으로 황색 점착 트랩을 설치한 경우 전체 총채벌레 밀도의 약 1%를 유살하였다. 이러한 낮은 유살 능력을 높이기 위해 상용유인제를 황색트랩에 추가하였다. 집합페로몬 또는 식물 휘발성 유인제(4-methoxybenzaldehyde) 성분의 두 가지 상용유인제 추가 처리는 황색트랩 단독 처리에 비해 크게 유인력을 증가시키지 못하였다. 그러나 Y-튜브 실내 행동분석은 집합페로몬과 식물 휘발성 유인제(methyl isonicotinate)들이 각각 꽃노랑총채벌레에 대해서 높은 유인력을 가지고 있는 것을 확인하였다. 반면에 이들 유인물질은 기주 고추 꽃보다 꽃노랑총채벌레에 대해서 상대적으로 낮은 유인력을 나타냈다. 이는 꽃이 없는 시설 대파(Allium fistulosum) 재배지에서는 상용유인제 추가 처리가 황색트랩 단독 처리보다 꽃노랑총채벌레에 대하여 높은 유인력을 가지는 것을 미뤄 이 곤충의 꽃에 대한 높은 선호성을 뒷받침하였다. 본 연구는 꽃노랑총채벌레에 사용되는 상용유인제들의 한계성을 지적하며 추후 고추 꽃을 중심으로 새로운 유인물질의 탐색에 대한 기초자료를 제공한다.

고추 수급 안정대책의 일환으로 정부에서는 2012년부터 고추 비가림시설 지원 사업을 실시하고 있지만 현재 농가에 보급되고 있는 단동 비닐하우스는 측고가 낮아 고추 비가림재배에 부적합한 면이 있다. 본 연구에서는 고추 재배에 적합한 규격을 가지면서 구조적으로도 안전한 고추 비가림재배용 단동 비닐하우스를 개발하고자 하였다. 전국 56개 고추 비가림재배 농가를 대상으로 비닐 하우스 구조실태 및 구조개선 희망사항을 조사하여 비닐 하우스 폭과 높이를 설정하였다. 현재 운용중인 비닐하우스의 폭은 7m 미만이 53%를, 측고는 1.5m 이하가 64%로 가장 높은 비율을 차지하였다. 희망하는 하우스의 폭은 7.0m, 측고는 2.0m를 선호하는 농가가 가장 많아서 이 규격으로 결정하였다. 서까래 파이프 규격을 다 양하게 변화시켜가면서 구조안전성을 분석한 후 골조율과 설치비 등을 고려하여 5종의 모델을 제시하였다. 12- 고추-1형은 Ø42.2 × 2.1t의 서까래 파이프를 90cm 간격, 12-고추-2형부터 5형은 Ø31.8 × 1.5t의 서까래 파이프를 각각 60cm, 70cm, 80cm 및 90cm 간격으로 설치하는 모델이다. 농림수산식품부 고시 10-단동-3형과 비교하여 12-고추-2형의 경제성을 분석한 결과, 672m2 면적의 하우스 1동 기준으로 약 120만원의 소득 증가가 있는 것으로 나타났다.

본 연구는 피복재 종류에 따른 착색단고추의 생육 및 생산성에 대한 지하부 환경 요인의 영향 정도를 알아보았다. 조사 기간 동안 배양액 공급량은 플라스틱 필름온실에서는 5,404L·m-2로 유리온실의 3,483L·m-2보다 1.6배나 많았다. 그러나 배양액 흡수율은 두 온실에서 71.3~73.3%로 유사한 수준이었다. 배지 EC도 4.17~4.23dS·m-1 수준으로 큰 차이를 나타내지 않았다. 정단부에서 아래로 6번째 잎의 면적은 유리온실에서 평균 123.0cm2/1eaf로 플라스틱필름온실의 119.5cm2/1eaf보다 다소 넓었다. 그러나 잎의 생체중, 건물중 및 건물률은 두 온실 간 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 주간 생산량은 유리온실에서 850g·m-2로 플라스틱필름온실의 650g·m-2보다 1.3배정도로 많았다. 하지만 조사 기간 동안 잎의 면적 및 건물률, 그리고 생산량 모두에 대한 배지 EC와 배양액 흡수율 차이에서 오는 영향은 두 온실 간 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 따라서 피복재 및 지상부 환경이 다른 온실에서 착색단고추 수경재배 시 생육 및 생산성 차이에 대한 지하부 요인의 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.