Penulis adalah seorang profesor dan spesialis penyuluh hijauan di Divisi Pertanian Universitas Arkansas.
Kacang-kacangan telah digunakan sebagai padang rumput dan tanaman jerami sepanjang sejarah. Mereka adalah hijauan berkualitas tinggi yang meningkatkan pertambahan berat badan ternak, mengurangi masalah fescue endofit, memperpanjang musim penggembalaan, dan mengurangi input pupuk nitrogen karena fiksasi nitrogen (N). Asosiasi unik legum dengan bakteri rhizobia untuk memfiksasi N adalah proses yang sering dipromosikan tetapi juga banyak disalahpahami.
Jumlah total N tetap tergantung pada spesies legum dan populasi di lapangan. Jumlah N terfiksasi yang dilaporkan dari tegakan penuh oleh spesies legum yang berbeda sangat bervariasi. Misalnya, N yang difiksasi oleh hairy vetch berkisar antara 50 hingga 150 pon per acre dan untuk alfalfa, kisaran yang dilaporkan adalah 128 hingga 250 pon per acre (Tabel 1). Legum tahunan seperti semanggi merah tua atau daun panah memperbaiki N pada tingkat yang lebih tinggi daripada legum abadi, tetapi musim tanam yang lebih lama memungkinkan legum abadi untuk memperbaiki jumlah total N yang lebih tinggi.
Karena tingginya potensi jumlah N tersedia dari fiksasi, kacang-kacangan dipromosikan sebagai sumber pupuk N gratis. Penelitian yang dilakukan di Arkansas menunjukkan bahwa pada tegakan fescue-clover, hasil hijauan hampir sama pada beberapa takaran pupuk N (Tabel 2). Hasil seperti ini dan penelitian serupa telah mengarah pada kepercayaan umum yang keliru bahwa kacang-kacangan memperbaiki nitrogen dan melepaskannya ke dalam tanah untuk digunakan oleh rumput pendamping dalam campuran. Namun, legum tidak berbagi N secara bebas dengan rerumputan karena hal itu akan menciptakan lebih banyak kompetisi yang akan mengancam kelangsungan hidup tanaman legum.
Proses yang mahal
Fiksasi N simbiosis memungkinkan legum tumbuh di lingkungan yang kekurangan N. Fiksasi nitrogen adalah proses biologis yang mahal untuk tanaman legum dan bakteri rhizobia yang bertanggung jawab untuk fiksasi N. Bakteri menginfeksi akar legum, yang menyebabkan akar membentuk bintil tempat rhizobia hidup dan melakukan pekerjaannya.
Bakteri rhizobia memfiksasi N dari udara yang ada di dalam tanah dan legum memperoleh manfaat dari N tetap. Pada gilirannya, legum menyediakan karbohidrat dan gula dari fotosintesis ke rhizobia. Setiap organisme memperoleh nutrisi yang diperlukan dari asosiasi. Fiksasi nitrogen secara langsung mendorong pertumbuhan legum tanpa memerlukan pemupukan N. Peningkatan pertumbuhan rumput hanya merupakan efek tidak langsung dari fiksasi N.
Tanaman menggunakan N dari berbagai sumber termasuk salju atau hujan, yang dapat menyumbang 5 sampai 10 pon N per acre per tahun; bahan organik tanah (OM), yang dapat menyumbang 10 sampai 30 pon N per acre per tahun untuk setiap unit persentase OM di dalam tanah; pupuk atau kotoran hewan, yang bervariasi menurut tingkat aplikasi; dan N difiksasi oleh kacang-kacangan.
Ketika N diberikan melalui kotoran hewan atau pupuk, fiksasi N terhenti karena legum akan menggunakan N bebas dari sumber lain seperti halnya rumput. Namun, rumput lebih kompetitif untuk N daripada legum. Legum umumnya memiliki daun yang berorientasi horizontal, sedangkan rerumputan lebih berorientasi vertikal. Saat rumput tumbuh lebih tinggi akibat penambahan N, mereka menaungi tanaman legum. Naungan tebal juga mengurangi tingkat fiksasi N.
Jadi, penambahan N tidak berdampak negatif langsung pada tanaman legum, tetapi efek bersihnya adalah persaingan yang lebih besar dari rumput, yang memadati legum dari sward. Sebuah studi dari Arkansas menunjukkan persentase semanggi dalam rumput bermuda-semanggi turun setengahnya untuk setiap penambahan pupuk N yang digunakan (Tabel 3).
Sebagian besar berada di pertumbuhan teratas
Penting untuk dicatat bahwa bintil akar adalah pabrik, tetapi bukan gudang N. Penelitian yang dilakukan di Texas oleh Gerald Evers menunjukkan bahwa hingga 90% dari N ada di bagian atas pertumbuhan legum tahunan. Pada legum tahunan, sekitar 70% sampai 80% N berada di bagian atas pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan pucuk legum biasanya mengandung sekitar 2,5% hingga 4% N, yang setara dengan sekitar 50 hingga 80 pon N per ton bahan kering hijauan (DM).
Pekerjaan yang dilakukan di Virginia menunjukkan bahwa 53% tegakan semanggi merah atau 59% tegakan alfalfa tumbuh dengan fescue tinggi yang cukup mengandung N untuk total hasil DM masing-masing 4,7 dan 5,8 ton per acre. Pertumbuhan puncak legum mengandung 2,8% hingga 2,9% N.
Tiga mode transfer
Jika N tetap ada di pertumbuhan puncak tanaman dan tidak dibagikan secara bebas dengan rumput pengiring di tegakan, bagaimana ia mencapai rumput dan tanaman lain di halaman?
Ada tiga mekanisme utama untuk transfer N. Yang terkecil dari ketiga jalur ini adalah melalui kontak akar-ke-akar dan asosiasi jamur mikoriza. Dua jalur utama lainnya adalah dengan siklus tanaman-hewan melalui penggembalaan dan oleh pembusukan tanaman. Sejauh ini, jalur transfer terbesar adalah siklus bahan tanaman melalui hewan penggembalaan, sebagian besar di atas tanah, tetapi juga oleh herbivora bawah tanah.
Hanya sejumlah kecil N yang tertahan dalam tubuh hewan penggembalaan. Hingga 80% hingga 90% dari N yang tertelan diekskresikan dalam urin dan feses. Sekitar 50% N dalam urin hilang melalui penguapan.
Jelas, sistemnya agak bocor dan tidak semua N tetap ditangkap di dalam tanah. Selanjutnya, penggunaan N yang diekskresikan oleh rerumputan tergantung pada distribusi ekskreta di seluruh padang rumput. Para peneliti telah menunjukkan bahwa hanya sekitar 14% hingga 22% dari area padang rumput yang tercakup oleh pemindahan ini setiap tahun.
Manajemen penggembalaan dan tingkat penebaran mempengaruhi distribusi. Lebih banyak kotoran dan urin cenderung terkonsentrasi di dekat air dan naungan pada tingkat stok rendah dan dalam sistem penggembalaan terus menerus. Lebih banyak N didistribusikan ke seluruh padang rumput pada tingkat penebaran yang tinggi dan dalam sistem rotasi.
Ini berbeda di ladang jerami
Dalam sistem jerami, sebagian besar pertumbuhan atas yang mengandung N dihilangkan sehingga mekanisme transfer sekunder ikut berperan. Jalur transfer N terbesar kedua setelah penggembalaan adalah melalui dekomposisi tanaman. Saat tanaman digembalakan atau dipanen untuk jerami, akar mati kembali menghasilkan bintil-bintil yang terkelupas. Pematangan dan kerusakan tanaman normal juga mengakibatkan tajuk, daun, dan batang mati. Bagian tanaman ini harus membusuk oleh aksi bakteri dan jamur untuk melepaskan N dari waktu ke waktu.
Jalur ini dapat menjadi sumber N yang signifikan dalam sistem rumput musim panas di mana rumput seperti rumput bermuda diawasi dengan legum tahunan. Saat legum tahunan matang dan mati di akhir musim semi, sisa tanaman terurai, melepaskan N untuk digunakan oleh rumput musim panas selama musim panas. Sebuah penelitian di Texas menunjukkan bahwa kombinasi semanggi tahunan musim dingin yang ditanam di rumput bermuda menghasilkan DM sebanyak rumput bermuda yang dibuahi dengan setara dengan 113 hingga 142 pon per acre N.
Fiksasi nitrogen membutuhkan waktu
Ada jeda waktu setelah tanam untuk memulai nodulasi dan fiksasi N. Periode ini sekitar tiga minggu setelah munculnya tanaman. Fiksasi nitrogen terendah selama tahun pembentukan untuk tanaman keras dan mencapai lebih dari 90% pada tahun kedua atau ketiga.
Sebuah penelitian di Arkansas menunjukkan bahwa persen semanggi atau alfalfa meningkat selama empat tahun ketika kacang-kacangan ini diselingi ke padang rumput bermudagrass. Pertambahan bobot badan pedet per acre cenderung meningkat karena persentase legum tumbuh selama empat tahun studi, terutama untuk alfalfa, tetapi peningkatan umumnya lebih rendah pada perlakuan nonlegume di mana pupuk N diterapkan. Menariknya, pertambahan anak sapi per hektar turun drastis selama tahun kekeringan parah untuk perlakuan pupuk N tetapi tetap lebih stabil selama bertahun-tahun dalam perlakuan legum-rumput (Gambar 1 dan 2).
Legum merupakan hijauan yang penting dan mengurangi kebutuhan input N. Mengetahui bagaimana siklus N bekerja dalam sistem hijauan sangat penting untuk memanfaatkan hijauan ini secara efektif. Konsep penting untuk dipahami adalah:Menanam hijauan dari fiksasi N adalah sebuah proses, sedangkan menumbuhkan hijauan dari pemupukan N adalah peristiwa satu kali.
Artikel ini muncul dalam edisi April/Mei 2020 Hay &Forage Grower di halaman 6 sampai 8.
Bukan pelanggan? Klik untuk mendapatkan majalah cetak.
