Tanaman penutup tidak cukup untuk memperbaiki tanah yang puluhan tahun ditanami jagung terus menerus

Headshot of Nakian Kim with schematic diagram of corn and soil microbes
Nakian Kim

Meskipun sekitar 20% dari sistem tanam Illinois ditanam untuk jagung terus menerus, hampir tidak mungkin menemukan ladang yang ditanam dengan cara ini selama beberapa dekade pada suatu waktu. Namun percobaan jangka panjang seperti yang dilakukan di University of Illinois, termasuk lebih dari 40 tahun jagung terus menerus di bawah tingkat pupuk nitrogen yang berbeda, memberikan kesempatan belajar yang luar biasa dan pelajaran pengelolaan tanah bagi para peneliti dan petani.

Itu terutama berlaku untuk studi mikrobioma tanah, termasuk dua studi yang dipimpin oleh Nakian Kim,  lulusan doktoral dari Departemen Ilmu Tanaman di Universitas Illinois. Bagi Kim, eksperimen jangka panjang memberikan pengaturan yang unik dan stabil secara biologis untuk mengeksplorasi garis dasar dan mengamati respons mikroba terhadap penyertaan tanaman penutup tanah, perubahan manajemen yang diperkenalkan pada tahun 2018 dan didukung oleh penghargaan USDA-NIFA kepada tim María Villamil.

Yang penting, Kim menemukan penggunaan tanaman penutup tanah dalam jangka pendek tidak dapat membatalkan dinamika mikroba tanah selama beberapa dekade sebagai respons terhadap penggunaan jagung dan pupuk nitrogen berat yang terus menerus.

“Di Midwest, tanah kami sehat dan tangguh, tetapi kami tidak boleh melebih-lebihkannya. Tanah di bawah praktik yang tidak berkelanjutan terlalu lama mungkin mencapai ambang batas yang tidak dapat diubah,” kata Kim.

Dalam studi pertamanya, yang diterbitkan di  Agronomy, Kim mengkarakterisasi pergeseran komunitas mikroba di tingkat genus, resolusi taksonomi yang jauh lebih tinggi daripada studi sebelumnya. Pandangan yang lebih rinci dari komunitas mikroba mengungkapkan genera indikator yang mewakili aspek kritis kesehatan dan fungsi tanah.

“Sebagian besar penelitian telah melihat mikroba secara sangat umum, pada tingkat filum. Tetapi bahkan satu filum mungkin memiliki keragaman mikroba yang sangat luas. Analisis pada tingkat seperti itu tidak dapat memberikan wawasan dengan detail yang cukup, jadi saya melihat lebih dalam,” kata Kim. “Respons atau stasis tingkat genus dapat memberi tahu kita bagaimana tanah dan komunitas mikrobanya merespons praktik pengelolaan tanah.”

Misalnya, ia menemukan pemupukan jangka panjang dan tanaman penutup menyukai mikroba yang dapat meningkatkan risiko emisi oksida nitrat. Sementara itu, tanaman penutup tanah juga meningkatkan keanekaragaman hayati tanah, karena mikroba dengan relung dan fungsi yang lebih beragam dikaitkan dengan praktik ini. Rincian seperti ini — terutama tanaman penutup yang dapat memiliki efek positif dan negatif pada mikroba tanah — mungkin terlewatkan dengan analisis mikroba yang lebih luas di masa lalu.

Dalam studi kedua, yang diterbitkan di  Frontiers in Microbiology, berfokus pada siklus nitrogen dengan mengidentifikasi gen fungsional mikroba di tanah, daripada mengkarakterisasi mikroba itu sendiri.

“Menerapkan banyak pupuk nitrogen pasti mengganggu komunitas siklus nitrogen,” kata Kim. “Arkaea pengoksidasi amonia menurun secara signifikan dengan pemupukan, tetapi bakteri tidak begitu responsif. Dalam komunitas denitrifikasi, mereka yang menyimpan gen nirK pereduksi nitrit tidak begitu sensitif, sementara yang lain dengan gen nirS terpengaruh secara negatif.”

Kim menemukan dua tahun tanaman penutup tidak berdampak pada tingkat potensi nitrifikasi dan denitrifikasi mikroba, indikator tidak langsung pencucian nitrat dan emisi nitro oksida.

“Jika suatu sistem terpapar gangguan komunitas mikroba siklus nitrogen cukup lama, itu dapat mengembangkan resistensi terhadap praktik konservasi,” kata Kim.

Dengan kata lain, dua tahun penanaman penutup tanah mungkin tidak cukup untuk memperbaiki kerusakan selama 36 tahun penggunaan pupuk nitrogen dan jagung secara terus-menerus. Namun Kim ingin menguji efek pengelolaan tanaman penutup tanah jangka panjang.

Villamil, profesor di Departemen Ilmu Tanaman dan rekan penulis di kedua makalah tersebut, mengatakan, “Tanah Midwestern kami tangguh dengan cara yang mungkin tidak kami duga. Pengamatan lebih dekat mengungkapkan komunitas mikroba bereaksi secara dinamis terhadap praktik yang tidak berkelanjutan dan beradaptasi dengan kondisi tanah yang dihasilkan. Mengembalikan perubahan ini mungkin membutuhkan upaya dan waktu yang luar biasa, dan penanaman penutup tanah harus menjadi salah satu dari banyak strategi yang kami terapkan untuk meningkatkan keragaman spasial dan temporal sistem pertanian kami untuk melindungi tanah kami dan masa depan kami di planet ini.”

Sumber:
Cover crops not enough to improve soil after decades of continuous corn

Leave a Reply

Your email address will not be published.

× Beli Sekarang