Rotasi tanaman adalah teknik pertanian yang sudah ada sejak Kekaisaran Romawi atau Yunani Kuno. Meskipun petani kuno tidak sepenuhnya memahami ilmu di balik rotasi tanaman, mereka mengamati bahwa menanam tanaman yang sama di petak yang sama selama beberapa tahun menghabiskan nutrisi tanah dan menurunkan hasil panen.
Untuk mengatasi masalah tersebut, orang Romawi datang dengan sistem sederhana yang disebut "makanan, memberi makan, kosong." Selama praktikum ini, petani membagi lahan menjadi tiga bagian. Dalam satu bagian, makanan tanaman seperti gandum ditanam; di bagian selanjutnya, ternak memberi makan seperti gandum yang tumbuh, dan bagian terakhir ditinggalkan kosong untuk memulihkan. Setiap musim tanam, bagian dirotasi untuk memastikan produktivitas lahan tertinggi dalam jangka panjang [1].
Setelah petani menerapkan sistem ini, kualitas tanah meningkat dan kehilangan hasil panen karena hama atau penyakit menurun. Sederhana dan efektif.
Untuk memahami mengapa praktik sederhana seperti itu membuat perbedaan, kita harus melihat dulu prinsip-prinsip dasar rotasi tanaman.
Prinsip rotasi tanaman
Rotasi tanaman didasarkan pada penanaman serangkaian jenis tanaman yang berbeda di area yang sama pada musim yang berurutan. Rotasi yang direncanakan dapat bervariasi dari musim tanam hingga beberapa tahun atau bahkan periode yang lebih lama. Petani biasanya tidak mengikuti satu rencana rotasi tanaman tertentu. Mereka memilih untuk mengganti tanaman berdasarkan kebutuhan masing-masing, kemungkinan, kondisi lingkungan dan anggaran.
Sebagai contoh, seorang petani mungkin mengikuti skema rotasi tanaman tujuh tahun sebagai berikut:
- Tahun pertama:Jagung
- Tahun kedua:Oat
- Tahun ketiga hingga kelima:Alfalfa atau semanggi
- Tahun keenam sampai ketujuh:Bera atau digunakan sebagai padang rumput untuk ternak
Petani lain mungkin memilih skema yang lebih sederhana:
- Tahun pertama:Wortel
- Tahun kedua:Gandum
- Tahun ketiga hingga ketujuh:Bluegrass
Meskipun kedua rencana ini berbeda, mereka berdua berpegang pada aturan umum rotasi tanaman. Prinsip dasarnya adalah menanam tanaman polong-polongan (misalnya kacang-kacangan, alfalfa, rumput biru, semanggi) setelah tanaman sereal (misalnya gandum, gandum, jagung, Nasi), dan kemudian biarkan tanah itu tidak terganggu setidaknya selama satu musim.
Mengikuti urutan rotasi ini membantu mencegah tiga masalah utama kita lihat ketika menanam hanya satu kali panen dari tahun ke tahun. Masalah-masalah ini adalah:
- Kehilangan kesuburan tanah: Jika tanaman yang sama ditanam terus menerus, tanaman selalu mengalirkan nutrisi yang sama dari tanah. Hal ini pada akhirnya menyebabkan penipisan unsur hara dan ketidaksuburan tanah.
- Infestasi hama: Banyak hama berspesialisasi dalam jenis tanaman tertentu. Ketika kita menanam berulang kali tanaman pilihan mereka, kami menyediakan mereka kondisi yang menguntungkan untuk berjuang.
- Erosi: Penanaman berulang dari tanaman yang sama membuat tanah lebih rentan terhadap erosi. Setiap spesies tanaman memiliki bentuk tertentu dari sistem akar, kebutuhan air, jarak antara tanaman dan kanopi. Ketika menanam hanya satu jenis tanaman dalam jangka waktu yang lama, tanah akan mulai terkikis di tempat-tempat di mana tanaman membiarkannya terbuka dan melemah.
Praktek rotasi tanaman adalah, karena itu, salah satu strategi pengendalian pertanian yang paling efektif, karena memiliki banyak keuntungan yang sangat penting untuk mengurangi penggunaan bahan kimia di pertanian dan mendukung kesuburan tanah jangka panjang.
10 manfaat utama rotasi tanaman dalam pertanian
#1 Pengelolaan nitrogen yang lebih baik
Nitrogen merupakan salah satu unsur hara yang sangat penting bagi perkembangan tanaman. Ini adalah bagian tak terpisahkan dari DNA , blok bangunan protein , dan bahkan klorofil .
Meskipun atmosfer mengandung 78 persen nitrogen, tanaman tidak mampu menggunakan bentuk atmosfer. Mereka membutuhkan jenis nitrogen “tetap” dari tanah baik dalam bentuk amonia, nitrat atau nitrit.
Salah satu cara nitrogen ditarik ke dalam tanah adalah melalui aktivitas bakteri simbiosis ( Rhizobium sp. ) hidup di akar kacang-kacangan, seperti kedelai, kacang polong, lentil atau contoh lain yang disebutkan sebelumnya.
Ketika seorang petani menanam tanaman polong-polongan, kacang-kacangan bersama-sama dengan ini bakteri pengikat nitrogen memperkaya tanah dengan jenis nitrogen “tetap” .
Sebagai contoh:Kedelai dapat memperbaiki hingga 200 kg nitrogen per hektar dalam satu tahun. Meskipun sebagian dari nitrogen ini digunakan oleh tanaman itu sendiri untuk menghasilkan kacang kaya protein, sisa nitrogen tetap berada di dalam tanah [3].
Ini memastikan bahwa tanaman serealia atau spesies rumput berikut yang dibudidayakan di lahan yang sama akan memiliki nutrisi penting ini dalam jumlah yang cukup untuk pertumbuhannya yang sehat. Jadi, menanam tanaman polongan menghasilkan tanah yang kaya nitrogen dan hasil yang lebih tinggi dari tanaman rotasi berikutnya.
#2 Mengurangi polusi tanah dan air
Dengan intensifikasi sistem pertanian, kami telah belajar bagaimana meningkatkan kandungan nitrogen dalam tanah secara artifisial dengan menggunakan pupuk. Tetapi perubahan siklus nitrogen alami yang dikombinasikan dengan penggunaan pupuk yang berlebihan dan tidak efisien telah menyebabkan pelepasan terlalu banyak nutrisi ini ke lingkungan, mengganggu keseimbangan ekosistem (terutama ekosistem perairan).
Beberapa penelitian memperkirakan bahwa sekitar 80 persen nitrogen yang digunakan sebagai pupuk pertanian akhirnya dilepaskan secara bebas di lingkungan, mencemari sumber air.
Efek paling serius dari polusi nitrogen adalah eutrofikasi badan air, yang berbahaya bagi persediaan air minum kita dan mengakibatkan masalah kesehatan yang parah. Sebagai contoh, air yang kaya nitrat membatasi transportasi oksigen dalam aliran darah bayi dan menyebabkan kondisi serius yang dikenal sebagai Blue Baby Syndrome.
Jika menurut Anda masalah ini tidak memengaruhi Anda secara langsung, berpikir dua kali. Pada tahun 2010, Survei Geologi AS menemukan bahwa 64 persen sumur dangkal di daerah pertanian Amerika Serikat memiliki kadar nitrat di atas normal [4]. Kontaminasi nitrogen lebih luas dari yang diperkirakan.
Tidak seperti pertanian pupuk intensif, sistem rotasi tanaman bekerja dengan mengisi kembali tingkat nitrogen secara alami di tanah melalui tanaman polongan secara bergantian dengan tanaman lain.
Menurut penelitian, nitrogen yang difiksasi oleh legum bahkan bertahan lebih lama di dalam tanah daripada bentuk yang disediakan secara sintetis [5]. Rotasi tanaman tidak melepaskan nitrogen ke lingkungan. Sebagai gantinya, hara tetap tersimpan di dalam tanah untuk diserap tanaman.
Praktek rotasi tanaman mengurangi kebutuhan akan aplikasi pupuk dan meminimalkan risiko pencemaran tanah dan air.
Diversifikasi rotasi tanaman adalah solusi win-win-win untuk keuntungan petani, kesehatan jangka panjang tanah mereka, dan air bersih bagi masyarakat.
— Kranti Mulik
#3 Memperbaiki struktur tanah
Struktur tanah merupakan faktor penting bagi pertumbuhan tanaman yang sehat. Ini mempengaruhi seberapa banyak ruang akar harus berkembang melalui tanah dan seberapa mudah air, udara dan nutrisi mencapai mereka.
Jika struktur tanah buruk, tanaman tidak akan mengembangkan sistem akar yang sehat dan tidak akan tumbuh dengan baik. Hal ini memicu serangkaian konsekuensi negatif bagi petani, karena mereka tidak hanya akan kehilangan hasil panen, tetapi lahan pertanian mereka menjadi jauh lebih rentan terhadap erosi dan limpasan permukaan, membocorkan nutrisi dan selanjutnya menurunkan kesuburan.
Saat merotasi tanaman di lahan yang sama, struktur tanah membaik karena kita berganti-ganti antara tanaman berakar dalam dan dangkal. Sebagai contoh, oat memiliki sistem akar yang besar dan dalam, sedangkan semanggi merah memiliki akar yang kecil dan dangkal [6]. Dengan menanam tanaman ini selanjutnya, sistem akar mereka yang berbeda meningkatkan struktur tanah dengan:
- Meningkatkan porositas tanah
- Menstabilkan agregat partikel tanah
- Meningkatkan pengelolaan nutrisi oleh tanaman – mis. gandum meraih nutrisi dari lapisan tanah yang lebih dalam, sementara semanggi menarik nutrisi dari lapisan atas.
- Meningkatkan retensi air di tanah
- Menyediakan habitat bagi organisme tanah yang lebih beragam
- Memasok kandungan bahan organik yang lebih tinggi
Manfaat tambahan dari sistem rotasi tanaman adalah bahwa petani dapat dengan sengaja memilih urutan rotasi yang meningkatkan struktur tanah bila diperlukan. Contoh:Tumbuhan polong-polongan, lupin, memiliki sistem akar yang dalam yang memungkinkan tanaman tumbuh dengan baik di tanah yang lelah. Dan terlebih lagi, lupin mengisi kembali tingkat nitrogen di tanah juga, mempersiapkan mereka sekali lagi untuk tanaman sereal yang membutuhkan nutrisi [7].
#4 Konservasi air
Dikombinasikan dengan perbaikan struktur tanah, Rotasi tanaman meningkatkan kapasitas tanah menahan air. Tanah dengan struktur yang baik memungkinkan penyerapan air yang cepat dan menyeluruh. Sebagian dari air ini mudah diambil oleh tanaman, sementara air tambahan ditahan lebih dalam di pori-pori untuk ditarik oleh tanaman selama musim kemarau.
Dalam situasi ini, rotasi tanaman membantu menghemat air di pertanian, karena kebutuhan irigasi berkurang.
Beberapa manfaat tambahan dari kapasitas menahan air yang lebih baik adalah:
- Pengurangan limpasan dan hilangnya nutrisi dari tanah
- Risiko banjir lebih rendah karena tanah bertindak sebagai spons
- Pencegahan erosi
- Pengisian reservoir air tanah
- Mencoba tanaman
#5 Pencegahan erosi tanah
Erosi tanah telah menjadi masalah yang tersebar luas di seluruh dunia saat ini. Erosi yang luas menyebabkan banyak masalah dalam pertanian modern, termasuk hilangnya lapisan tanah atas, limpasan pertanian yang berbahaya, dan peningkatan risiko banjir dan tanah longsor karena terbatasnya kapasitas tanah untuk menahan air.
Sementara erosi tanah mendatangkan malapetaka pada lahan pertanian yang dibudidayakan secara intensif, penanaman rotasi membantu mencegah semua dampak negatif ini. Menurut penelitian periode 13 tahun dari sistem rotasi tanaman di Iowa, rotasi tanaman mengurangi erosi hampir 90 persen dibandingkan dengan pertanian monokultur jagung dan kedelai tradisional.
Di antara alasan mengapa rotasi tanaman mengurangi erosi adalah:
- Pengurangan gangguan tanah: Periode yang lebih lama untuk mengurangi gangguan terhadap tanah. Ketika tanah dibiarkan kosong, tanah tidak digarap sama sekali. Ini adalah kebalikan dari pertanian tanaman monokultur intensif, dimana tanahnya sering digarap setiap tahun.
- Tanaman penutup: Tanaman penutup tanah ditanam di lahan untuk sebagian besar siklus rotasi. Tanaman menahan tanah di tempatnya dan meminimalkan paparan langsungnya terhadap hujan dan angin – faktor utama penyebab erosi.
- Sistem akar yang beragam: Kombinasi tanaman dengan panjang dan bentuk yang berbeda dari sistem akar memastikan bahwa partikel tanah saling menempel dengan lebih baik.
- Jarak: Setiap tanaman memiliki kebutuhan ruang yang berbeda. Beberapa tanaman tumbuh ketika baris memiliki ruang yang lebih besar di antaranya; tanaman lain membutuhkan baris yang lebih kecil atau tidak sama sekali. Periode meninggalkan beberapa bagian tanah yang terkena langsung lebih pendek pada penanaman rotasi tanaman, karena tanaman berikutnya kemungkinan besar akan membutuhkan jarak tanam yang lebih pendek atau tidak sama sekali.
- Tanah yang sehat: Peningkatan struktur tanah dan kapasitas menahan air mencegah kerusakan yang diakibatkan oleh hujan deras atau banjir – pemicu umum erosi.
#6 Hama lebih mudah, pengendalian gulma dan ketahanan terhadap penyakit
Salah satu alasan utama mengapa peradaban kuno menerapkan rotasi tanaman adalah untuk mencegah penyebaran hama, gulma dan penyakit. Dengan masuknya bahan kimia ke dalam pertanian, kebutuhan untuk memutar tanaman menghilang. Namun, aplikasi luas bahan kimia ini telah menyebabkan beberapa kasus keracunan yang serius, pencemaran lingkungan dan bahkan peningkatan resistensi hama terhadap zat aktif.
Untunglah, hanya langkah sederhana seperti rotasi tanaman dapat mencegah berjangkitnya hama atau penyakit . Metode ini efektif karena banyak serangga dan bakteri berbahaya musim dingin di tanah. Jika kita menanam tanaman yang sama di tempat yang sama setiap musim tanam, kami menciptakan kondisi yang sempurna bagi koloni mereka untuk menyebar lebih banyak setiap tahun.
Banyak hama atau penyakit hanya menyukai inang tertentu. Dengan memindahkan tanaman dan mendiversifikasi urutan tanam, kami mengambil inang pilihan mereka dan menyebabkan gangguan dalam siklus hidup tahunan hama atau penyakit ini.
Sebagai contoh, penggerek batang padi kebanyakan memakan beras. Jika kita tidak merotasi padi dengan tanaman lain milik keluarga yang berbeda, masalah berlanjut karena makanan selalu tersedia untuk hama. Namun, jika kita menanam legum sebagai tanaman berikutnya, serangga hama kemungkinan akan mati karena tidak adanya makanan.
Pengendalian Hama Terpadu
Food and Agriculture Organization (FAO) mengakui rotasi tanaman sebagai salah satu metode Pengendalian Hama Terpadu (PHT) – metode produksi tanaman yang ramah lingkungan yang bertujuan untuk mengurangi penggunaan pestisida kimia dan herbisida di bidang pertanian.
Rotasi tanaman merupakan salah satu strategi PHT yang direkomendasikan untuk mencegah dan menekan organisme berbahaya.
#7 Mitigasi perubahan iklim
Rotasi tanaman membantu mengurangi perubahan iklim dalam dua cara penting:
- Pengurangan emisi gas rumah kaca;
- Meningkatkan kemampuan tanah untuk menyimpan karbon.
Pertanian intensif telah menjadi salah satu penghasil utama gas rumah kaca yang disebut nitrous oxide. Potensi pemanasan global dari gas ini adalah 300 kali lebih besar dari karbon dioksida. Karena penggunaan pupuk nitrogen yang berlebihan dalam pertanian, emisinya telah meningkat hampir 50 persen [8].
Dengan melakukan rotasi tanaman, penggunaan pupuk nitrogen dapat dikurangi hingga 100 kilogram per hektar setiap tahun [9]. Ini pada gilirannya sangat menurunkan emisi nitrous oxide dan membantu mencegah perubahan lebih lanjut dalam konsentrasi gas rumah kaca yang berasal dari aktivitas kita.
Tanah memiliki kapasitas besar untuk menangkap dan menyimpan karbon atmosfer. Dengan memperbaiki struktur tanah, membiarkan tanah tidak terganggu dan mempraktikkan penanaman penutup, pertanian rotasi tanaman meningkatkan kemampuan tanah untuk menyimpan lebih banyak karbon, dan maka dari itu, membantu mengimbangi emisi karbon yang terkait dengan produksi pertanian.
Sebuah studi menunjukkan kemampuan besar rotasi tanaman dalam mitigasi perubahan iklim dibandingkan a tanaman gandum monokultur dengan rotasi tanam sebesar lentil dan gandum . Inilah yang ditemukan para ilmuwan:
- Kedua sistem menghasilkan jumlah gandum yang hampir sama – sekitar 1, 800 kilogram per hektar.
- Ladang rotasi tanaman menggunakan pupuk hampir 30 persen lebih sedikit.
- Emisi nitrous oxide 16 persen lebih rendah pada rotasi tanaman.
- Jejak karbon 150 persen lebih rendah pada sistem rotasi [10].
Hasil ini dengan jelas menunjukkan secara keseluruhan efek positif dari tanam bergilir atas penanaman gandum standar.
#8 Produksi tanaman penutup pupuk hijau
Pupuk hijau adalah tanaman cepat tumbuh yang ditaburkan untuk menutupi tanah kosong, menambahkan bahan organik dan memperkaya tanah dengan mineral. Mereka sering digunakan di kebun sayur atau sebagai tanaman musim dingin karena dedaunannya menutupi gulma musim semi yang tumbuh awal dan akarnya menahan tanah di tempatnya selama musim dingin yang keras. Tanaman ini biasanya digarap ke dalam tanah sebelum mereka mencapai kematangan. Saat digali ke dalam tanah saat masih hijau, mereka mengembalikan sebagian besar nutrisi ke tanah dan memperbaiki struktur tanah.
Tanaman pupuk hijau yang biasa digunakan adalah semanggi merah, alfalfa, rumput gandum hitam, kacang polong, kacang-kacangan, vetch, jerami atau rumput padang rumput. Sebagian besar petani memilih tanaman penutup pupuk hijau berdasarkan beberapa fungsinya, seperti:
- Perlindungan tanah dari erosi
- Konservasi nutrisi
- Gangguan siklus hidup hama dan penyakit
- Fiksasi nitrogen
- Penekanan gulma
- Penyediaan biomassa [11]
Budidaya tanaman penutup pupuk hijau adalah strategi yang efektif untuk menghidupkan kembali kesuburan tanah di pertanian. Pertanian rotasi tanaman mendapat manfaat dari metode ini dengan mencapai produktivitas lahan pertanian jangka panjang yang stabil.
#9 Hasil panen lebih tinggi
Daftar dampak positif rotasi tanaman tidak akan lengkap tanpa menyebutkan peningkatan hasil panen. Semua manfaat sebelumnya digabungkan bersama-sama menciptakan lingkungan yang sempurna untuk menumbuhkan tanaman yang sehat dan berlimpah.
Sejumlah penelitian telah mengkonfirmasi bahwa rotasi tanaman sebagai metode pertanian berkelanjutan meningkatkan panen. Sebagai contoh, sebuah studi yang dilakukan oleh Washington State University menyelidiki perubahan hasil jagung dalam sistem rotasi tanaman di Malawi. Dibandingkan dengan budidaya jagung tanpa pengolahan, rotasi tanaman menghasilkan 11 hingga 58 persen lebih banyak .
Sebuah studi serupa dari negara berkembang lainnya menegaskan bahwa panen jagung, kentang dan kacang-kacangan hampir dua kali lipat di lahan yang dikelola secara berkelanjutan [12]. Hasil positif seperti itu kemungkinan besar terjadi karena penekanan gulma dan hama, pemeliharaan tanah yang sehat dan penggunaan nutrisi yang lebih cerdas dalam rotasi tanaman.
#10 Menciptakan lingkungan hidup yang lebih sehat
Lebih dari 200, 000 orang meninggal setiap tahun karena keracunan pestisida dan setidaknya dua juta kasus masalah kesehatan terkait pestisida dilaporkan setiap tahun [13].
Lebih dari dua miliar kilogram pestisida diterapkan setiap tahun pada tanaman di seluruh dunia, meskipun, hanya 0,1 persen dari jumlah ini yang mencapai hama sasaran. Sisanya 99,9 persen dibuang sembarangan ke lingkungan, di mana secara diam-diam merusak ekosistem dan kesehatan kita [14].
Rotasi tanaman adalah cara yang sangat efektif untuk menumbuhkan jumlah makanan yang cukup dengan biaya lingkungan terendah.
Praktik itu sendiri secara signifikan mengurangi kebutuhan untuk menerapkan banyak bahan kimia pertanian yang agresif, termasuk pestisida dan herbisida.
Para ilmuwan telah menjalankan serangkaian tes dengan hama yang disebut rootworm. Hama ini sering menimbulkan masalah pada lahan jagung yang ditanam secara terus menerus. Dalam plot uji mereka, lebih dari 60 persen lahan harus dirawat dengan insektisida untuk mengatasi infestasi cacing akar. Namun, mereka menemukan bahwa ketika jagung diganti dengan tanaman lain, hanya 8 sampai 26 persen yang harus disemprot dengan insektisida [15].
Hasil yang sama dikonfirmasi dengan kapas. Kapas yang ditanam secara terus-menerus harus menerima pestisida 50 persen lebih banyak daripada kapas dari sistem rotasi tanaman [15].
Berdasarkan hasil tersebut, jelas bahwa rotasi tanaman dapat membantu mengatasi kontaminasi kimia yang meluas di lingkungan tempat kita tinggal. Praktiknya adalah, karena itu, bermanfaat bagi kesehatan kita dan bisa menjadi salah satu cara untuk menjaga ketahanan pangan kita sekaligus meminimalkan dampak negatif pertanian terhadap ekosistem. Ini hanya menyoroti pentingnya rotasi tanaman dalam menciptakan masa depan yang berkelanjutan.
