Mungkinkah suhu yang memanas dan peningkatan CO di atmosfer2 mempengaruhi kuantitas dan kualitas hijauan yang digunakan untuk memelihara ternak? Itulah pertanyaan yang ingin dijawab oleh David Augustine dan rekan-rekan penelitinya di Unit Riset Sumber Daya dan Sistem Rangeland dari Layanan Penelitian Pertanian. Hasilnya adalah campuran dari “kabar baik” dan “kabar buruk” beserta beberapa rekomendasi tentang bagaimana penggembala dapat beradaptasi agar tetap menguntungkan di masa mendatang.
Studi
Eksperimen Prairie Heating and Carbon Dioxide Enrichment (PHACE), dimulai pada tahun 2006 untuk melihat bagaimana kondisi lingkungan di masa depan akan mempengaruhi padang rumput campuran. Ini adalah ekosistem padang rumput terbesar yang tersisa di Amerika Utara, dan sangat penting untuk produktivitas pertanian dan konservasi keanekaragaman hayati di Amerika Serikat bagian barat.
Salah satu perubahan atmosfer yang paling terdokumentasi dengan baik selama seratus tahun terakhir adalah peningkatan CO2 yang saat ini telah mencapai 410 ppm. Karena CO global2 diperkirakan akan mencapai 600 ppm dalam 30 hingga 70 tahun mendatang, Augustine dan rekan-rekannya menyiapkan studi mereka untuk mensimulasikan tingkat CO atmosfer tersebut2 , dan suhu yang lebih hangat terkait dengannya (peningkatan 1,5° C pada siang hari (2,7° F) dan 3° C pada malam hari).
Sedangkan penelitian semacam ini dapat dilakukan di ruang khusus yang menaikkan CO2 dan suhu, mungkin ada perbedaan dari tanaman yang tumbuh di alam. Jadi, penelitian mengikuti protokol yang memungkinkan area alami dihangatkan dan dirawat dengan konsentrasi CO yang tinggi2 di lapangan. Melakukan sesuatu seperti ini bukanlah hal kecil seperti yang ditunjukkan oleh foto-foto dari studi yang sedang berlangsung ini. Ini termasuk menggali parit dan memasang flensa untuk mengisolasi plot, sensor untuk terus memantau air, suhu, dan CO2 level, dan kamera kecil untuk memantau pertumbuhan akar. Kemudian untuk memastikan bahwa vegetasi tidak terganggu, staf melakukan semua pemantauan dan pengumpulan hijauan sambil meletakkan atau duduk di atas papan dan anjungan di atas plot.
Kabar Baik – Lebih Banyak Makanan Ternak dan Penggunaan Air Lebih Efisien
Kabar baiknya adalah, secara umum, sebagai CO2 tingkat di atmosfer meningkat, begitu juga pertumbuhan tanaman. Faktanya, percobaan sebelumnya telah menunjukkan CO2 konsentrasi 475–600 ppm meningkatkan laju fotosintesis daun rata-rata 40% (Ainsworth &Rogers 2007).
Dalam hal ini, produksi hijauan meningkat sebesar 38% secara keseluruhan, meskipun komposisi spesies hijauan berubah. Tiga rumput dominan (weatgrass barat, jarum dan rumput benang, dan rumput grama biru) menurun dari 83,3% produksi hijauan pada tahun 2007 menjadi 67,5% pada tahun 2013. globemallow), meningkat dari 15,2% produksi hijauan pada tahun 2007 menjadi 24,8% pada tahun 2013.
Tanaman juga dapat menjadi pengguna air yang lebih efisien dengan peningkatan CO2 tingkat. Alasannya struktural. Tumbuhan membuka stomata untuk memungkinkan CO2 untuk masuk. Tetapi stomata yang terbuka juga merupakan jalur keluarnya air dari tanaman. Dengan peningkatan CO2 tingkat, tanaman dapat mengurangi pembukaan stomata, mengurangi berapa banyak air keluar. Hal ini pada gilirannya dapat menimbulkan konsekuensi bagi siklus hidrologi seluruh ekosistem, dengan tingkat kelembapan tanah dan limpasan keduanya meningkat di bawah peningkatan CO2 (Leakey dkk. 2009). Tingkat perubahan ini belum diketahui.
(Untuk memperumit hal ini, fotosintesis terjadi dengan dua cara berbeda, dan untuk membedakannya, tanaman diberi label sebagai C3 atau C4 . C3 laju fotosintesis tumbuhan meningkat lebih banyak dengan peningkatan CO2 . Kami dapat membahas detail itu lain kali.)
Kabar Buruk – Kualitas Nutrisi Lebih Rendah dan Penurunan Berat Badan Hewan
Augustine dan timnya mengamati tiga pengukuran kualitas hijauan yang berbeda:
• in vitro kecernaan bahan kering (IVDMD)
• kandungan selulosa dan lignin (asam deterjen serat atau ADF)
• kandungan Nitrogen sebagai ukuran protein
Apa yang mereka pelajari adalah, “Walaupun produksi hijauan ditingkatkan…hal ini disertai dengan penurunan substansial dalam kualitas hijauan, yang akan berdampak negatif pada kenaikan berat badan ruminansia.” (Agustus dkk 2018) Kombinasi pemanasan dan peningkatan CO2 mengurangi daya cerna C3 rerumputan dari 62,8% menjadi 61,5% dan C4 rumput dari 63,3% menjadi 61,2%.
Sementara perubahan itu tampak kecil, itu mencerminkan peningkatan kandungan serat, dan penurunan protein kasar pada saat hewan muda seharusnya bertambah berat badannya dengan cepat. Berdasarkan perubahan ini, penambahan berat badan akan menjadi sekitar 12,5% lebih sedikit – atau 30 pon. Kehilangan nilai gizi juga dapat mempengaruhi kinerja sapi dengan meningkatkan waktu kawin atau mengurangi tingkat konsepsi. Akhirnya, mikroba rumen membutuhkan protein untuk berfungsi dengan baik, dan hijauan yang terdegradasi kurang dari yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup, artinya produsen mungkin harus menyediakan suplemen.
Bagaimana Peternak Masa Depan Beradaptasi?
Ada berbagai macam solusi yang dijelaskan oleh para peneliti. Salah satu opsi adalah menggunakan penggembalaan untuk meningkatkan hijauan. “Rumput yang digembalakan menumbuhkan kembali daun dengan protein yang meningkat dan konsentrasi selulosa dan lignin yang berkurang dibandingkan dengan rumput yang tidak digembalakan di padang penggembalaan di seluruh dunia…solusi yang jelas bagi produsen di Great Plains Amerika Utara, di mana tanaman beradaptasi dengan baik untuk penggembalaan hewan berkuku, adalah dengan meningkatkan tingkat penebaran secara adaptif disesuaikan dengan ketersediaan pakan. Peningkatan penebaran dengan peningkatan produksi hijauan akan mempertahankan indeks tekanan penggembalaan… dengan demikian mempertahankan atau meningkatkan perolehan massa total per satuan luas.” (Mereka mencatat bahwa di area yang tidak memiliki riwayat penggembalaan yang sama, praktik ini dapat merugikan.)
Pilihan lain termasuk 1) menyesuaikan musim penggembalaan untuk memperhitungkan perubahan nilai gizi dan untuk merumput gulma dan tanaman invasif, 2) memberi makan suplemen nutrisi ternak, 3) menyemai padang rumput dengan legum untuk menambahkan nitrogen ke tanah yang pada gilirannya meningkatkan nilai gizi tanaman, 4) menerapkan pupuk tingkat rendah untuk mencapai hal yang sama, 5) merangsang pertumbuhan rumput baru dengan pembakaran yang ditentukan dan 6) menyesuaikan tingkat penebaran dalam menanggapi perubahan cuaca dan kondisi iklim (mis., periode basah dan kekeringan) yang mempengaruhi produksi rumput.
Para peneliti tetap optimis. “Tentu ada masalah penting yang harus ditangani terkait kualitas hijauan, tetapi ada juga sejumlah solusi potensial,” kata Augustine.
Referensi
Terima kasih kepada Dennis O’Brien, ARS, karena telah berbagi informasi yang disertakan dalam artikel ini.
Artikel tersebut juga diinformasikan oleh dua situs web ini:
Integrate – Ajaran Interdisipliner tentang Bumi untuk Masa Depan yang Berkelanjutan
Proyek Pengetahuan Pendidikan Alam – kutipan dalam isi teks ini berasal dari situs ini dan ditampilkan di bawah:
Ainsworth, E. A. &Rogers, A. Respons fotosintesis dan konduktansi stomata terhadap kenaikan (CO2 ):mekanisme dan interaksi lingkungan. Tanaman, Sel, dan Lingkungan 30, 258-270 (2007).
Leakey, A.D.B., Ainsworth, E.A.dll. Peningkatan CO2 efek pada karbon tanaman, nitrogen, dan hubungan air; enam pelajaran penting dari WAJAH. Jurnal Botani Eksperimental 60, 2859-2876 (2009).
Terima kasih juga kepada Agricultural Research Service, kepala badan penelitian internal Departemen Pertanian AS. ARS berfokus pada solusi untuk masalah pertanian yang mempengaruhi Amerika. Setiap dolar yang diinvestasikan dalam penelitian pertanian menghasilkan dampak ekonomi sebesar $20.
