Effect of Soil Incorporation of Graminaceous and Leguminous Manures on Tomato (Lycoperiscon esculentum Mill.) Growth and Soil Nutrient Balances

To investigate the effects of incorporation of green manures (GM) into a sandy loam soil on growth, yield, and nutrient uptake of tomato (Lycoperiscon esculentum Mill.) and nutrient balances (input minus offtake of nutrients), five tomato production systems were compared under the condition of plastic film house: 1) a no input system (no additional amendment or inputs, 0-To-0-To); 2) a conventional system (application of N-P-K chemical fertilizers, Cf-To-Cf-To); 3) a leguminous GM-containing system (hairy vetch-tomato-soybean-tomato, Hv-To-Sb-To); 4) a graminaceous GM-containing system (rye-tomato-sudan grass-tomato, Ry-To-Sd-To); and 5) system mixed with leguminous and graminaceous GMs (rye-tomatosoybean- tomato, Ry-To-Sb-To). Here, hairy vetch and rye were cultivated as winter cover crops during late $Dec{\sim}late$ Feb and soybean and sudan grass were cultivated as summer cover crops during late $Jun{\sim}mid$ Aug. All of them cut before tomato planting and then incorporated into soil. Biomass of GMs was greater in summer season than that of winter season. Nitrogen amount fixed by a leguminous plants was about $126\;kg\;ha^{-1}$ per a cropping season, corresponding to 60% N level needed for tomato production, which was comparable to 50 and $96\;kg\;ha^{-1}$ fixed by rye and sudan grass. As a result, tomato yield of Hv-To-Sb-To system (legume GM treatment) was similar to Cf-To-Cf-To (conventional), but that in Ry-To-Sd-To system (graminaceous GM treatment) was not attained to a half level of conventional treatment. Nutrient budgets for N, P and K on the conventional farm were balanced or somewhat positive exception for minus-balanced K. Ry-To-Sd-To system showed a positive N, P and K budgets due to the depressed growth of tomato which is caused by high C/N ratio and low N-fixing capacity of the GMs. Inversely, those of Hv-To-Sb-To system were negative in all of N, P and K budgets because of increased growth and yield of tomato with high nitrogen-supplying capacity as well as low C/N ratio of leguminous GM. In conclusion, although conventional cultivation has an advantage in relation to N, P and K nutrient budgets rather than GM-incorporated systems, a leguminous GMs could be recommended as nitrogen reservoir and soil amendment because the yield of tomato between use of leguminous GM and conventional cultivation was not only significantly difference, but also GMs commonly reduce nutrient loss and improve microbial communities.

화본과 및 두과 녹비작물 토양환원에 따른 토마토 생육 및 토양 양분수지량 변화

시설재배 토마토(To) 생산에 미치는 녹비 토양투입 효과와 양분 수지량을 조사하기 위하여 겨울과 여름 휴한기 동안 헤어리베치(Hv), 호밀(Ry), 콩(Sb), 수단그라스(Sd)를 녹비로 재배하였으며, 녹비와 토마토를 조합한 작부체계로서 두과 녹비작물을 활용한 Hv-To-Sb-To, 화본과 녹비작물로 구성된 Ry-To-Sb-To, 그리고 두과와 화본과 녹비를 교호 재배하는 Ry-To-Sd-To로 구분하여, 화학비료(Cf)를 처리하는 Cf-To-Cf-To 작부체계와 비교하였다. 녹비 수량은 겨울 휴한기에 비해 여름 휴한기 동안 높았던 반면, 녹비의 질소 고정량은 화본과에 비해 두과 녹비작물에서 현저히 높아 두과 녹비작물의 경우 토마토 재배를 위한 질소량의 62%를 고정하였다. 두과 녹비작물로 구성된 작부체계(Hv-To-Sb-To)의 토마토 수량은 관행(Cf-To-Cf-To)과 유사하였으나, 화본과 녹비로 구성된 처리구(Ry-To-Sd-To)의 수량은 두과 녹비작물 처리구 수량의 40% 수준으로서 현저한 수량 감소가 나타났다. 한편 두과 녹비작물 활용에 따른 질소공급 효과로 인해 토마토 생육 및 과실 생산량은 증가한 반면, 후작물에 의한 양분흡수량이 많아 Ry-To-Sb-To 작부체계의 N:P:K 수지량은 -80:-59:$-480\;kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$로서 양분의 불균형이 심각하였다. 역으로 화본과 녹비로 구성된 Ry-To-Sb-To 작부체계의 N:P:K 수지량은 43:1:$130\;kg\;ha^{-1}\;yr^{-1}$로서 양분수지상 3요소 모두 양의 값을 보였으나, 이는 화본과 녹비작물의 낮은 질소 고정량과 높은 C/N율로 인해 후작물 토마토의 생육이 부진하였던 결과로 판단된다. 결론적으로 두과 녹비작물 토양 환원시 양분 수지량에서 큰 음의 값을 보였을지라도 관행수준의 토마토 수량을 얻을 수 있다는 관점에서 두과녹비는 화학비료 없이 유기농 재배를 위한 양분공급 및 토양지력 증진 방안으로서 활용 가능하고, 일반 토마토 재배 시에도 다소의 부족한 양분 수지량만 조정한다면 균형된 작부체계로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.