Penanaman Giliran adalah amalan pertanian asas yang telah diterima pakai secara meluas untuk meningkatkan produktiviti dan mengekalkan kesihatan tanah. Dengan menggilirkan tanaman yang berbeza di kawasan yang sama, petani dapat mengoptimumkan penggunaan sumber, mengurangkan perosak dan penyakit, serta meningkatkan kesuburan tanah. Analisis ini menggabungkan pandangan daripada pelbagai kajian untuk meneroka pelbagai kesan penanaman bergilir terhadap produktiviti pertanian dan kesihatan tanah.
1. Peningkatan Produktiviti Pertanian
Penanaman bergilir meningkatkan produktiviti pertanian secara signifikan dengan memperbaiki hasil tanaman dan memastikan pengeluaran makanan yang mampan. Kajian menunjukkan bahawa mempelbagaikan penanaman bergilir boleh meningkatkan hasil setara sehingga 38% berbanding dengan sistem monokultur (Yang et al., 2024). Sebagai contoh, memasukkan kekacang seperti kacang soya dan kacang tanah ke dalam giliran bijirin bukan sahaja meningkatkan hasil tetapi juga mengurangkan pelepasan gas rumah hijau, menjadikan pertanian lebih mesra alam sekitar (Yang et al., 2024).
Dalam sistem pertanian berskala kecil, penanaman bergilir telah terbukti meningkatkan keuntungan dan mengurangkan kos input. Petani di Punjab, Pakistan, melaporkan hasil yang lebih tinggi dan kos benih yang lebih rendah apabila mengamalkan penanaman bergilir, menunjukkan manfaat ekonominya (Hassaan et al., 2024). Begitu juga, di Dataran China Utara, giliran yang pelbagai meningkatkan pengeluaran bijirin sebanyak 32% dan pendapatan petani sebanyak 20%, menunjukkan manfaat dual produktiviti dan keuntungan (Yang et al., 2024).
2. Peningkatan Kesihatan Tanah
Kesihatan tanah adalah penentu kritikal kemampanan pertanian jangka panjang. Penanaman bergilir memainkan peranan penting dalam mengekalkan kesuburan tanah dengan meningkatkan stok karbon organik, aktiviti mikrob, dan kitaran nutrien. Sebagai contoh, giliran yang merangkumi kekacang seperti kacang soya dan kacang tanah telah terbukti meningkatkan karbon organik tanah sebanyak 8% dan memperbaiki indeks kesihatan tanah sebanyak 45% (Yang et al., 2024). Peningkatan ini disebabkan oleh rangsangan aktiviti mikrob tanah, yang penting untuk ketersediaan nutrien dan struktur tanah (Yang et al., 2024; Zhang et al., 2024).
Penglibatan tanaman penutup dan baja hijau dalam sistem giliran seterusnya meningkatkan kesihatan tanah dengan meningkatkan kelimpahan mikroorganisma berfaedah. Sebagai contoh, giliran yang melibatkan lidah buaya getah dan bit gula telah terbukti memperbaiki sifat fizikokimia tanah, seperti nitrogen dan kalium tersedia, selain meningkatkan biojisim mikrob (Guo et al., 2024). Perubahan ini menyumbang kepada persekitaran tanah yang lebih berdaya tahan dan produktif.
3. Pengurangan Penyakit Bawaan Tanah
Penanaman bergilir adalah strategi berkesan untuk mengurangkan penyakit bawaan tanah, yang merupakan ancaman signifikan kepada produktiviti tanaman. Dengan memutuskan kitaran hidup patogen, giliran mengurangkan ketumpatan mikroorganisma berbahaya dalam tanah. Sebagai contoh, kajian tentang giliran kentang telah menunjukkan bahawa penukaran dengan oat atau jagung makanan ternakan mengurangkan kelimpahan kulat patogen seperti Fusarium dan Verticillium (Li et al., 2023). Begitu juga, giliran yang melibatkan kubis Cina telah terbukti menekan penyakit akar jingga dengan mengubah komposisi komuniti mikrob tanah (Wang & Sugiyama, 2024).
Penindasan penyakit bawaan tanah seterusnya dipertingkatkan oleh pengayaan komuniti mikrob berfaedah. Sebagai contoh, giliran yang merangkumi kekacang dan tanaman tunai telah terbukti meningkatkan kelimpahan kulat berfaedah tumbuhan, seperti Schizothecium, sambil mengurangkan kelaziman patogen (Li et al., 2023; Wang & Sugiyama, 2024).
4. Peningkatan Multifungsian Ekosistem
Penanaman bergilir bukan sahaja meningkatkan kesihatan tanah tetapi juga meningkatkan multifungsian ekosistem, yang merangkumi proses seperti penyerapan karbon, kitaran nutrien, dan pengawalaturan perosak. Kajian telah menunjukkan bahawa giliran meningkatkan multifungsian ekosistem tanah dengan memperbaiki taksa utama dan sifat-sifat tanah. Sebagai contoh, giliran kentang-oat dan kentang-jagung makanan ternakan telah terbukti meningkatkan aktiviti mikrob tanah dan mengurangkan penyakit bawaan tanah, membawa kepada hasil kentang yang lebih tinggi (Li et al., 2023).
Pendekatan pemodelan persamaan struktur (SEM) telah digunakan untuk menjelaskan mekanisme bagaimana penanaman bergilir meningkatkan multifungsian ekosistem. Sebagai contoh, dalam giliran berasaskan kentang, bahan organik tanah (SOM) dan taksa utama seperti Nitrospira dan Microlunatus didapati menjadi pengantara peningkatan dalam kesihatan tanah dan fungsi ekosistem (Li et al., 2023; Li et al., 2023).
5. Kecekapan Penggunaan Air dan Ketahanan Kemarau
Air adalah sumber kritikal dalam pertanian, dan penanaman bergilir boleh memainkan peranan penting dalam meningkatkan kecekapan penggunaan air dan mengurangkan kesan kemarau. Giliran pelbagai telah terbukti mengurangkan penyejatpeluhan tanaman sebenar tahunan sebanyak 7-12% dan penggunaan air bawah tanah bersih sebanyak 21-31% berbanding dengan sistem konvensional (Wang et al., 2024). Sebagai contoh, di Dataran China Utara, giliran yang melibatkan tanaman berakar cetek seperti ubi keledek dan kacang tanah telah terbukti memperbaiki penyimpanan air tanah, melengkapi sistem akar yang lebih dalam bagi tanaman berikutnya seperti gandum dan jagung (Wang et al., 2024).
Selain meningkatkan kecekapan penggunaan air, giliran pelbagai telah terbukti mengurangkan kerugian pertanian semasa kemarau. Pemodelan Bayesian data hasil dari lebih 2.2 juta tahun lapangan di Midwest Amerika Syarikat mendedahkan bahawa giliran pelbagai mengurangkan risiko kerugian hasil jagung pada tahun-tahun kering sambil meningkatkan hasil dalam keadaan yang baik (Manski et al., 2024).
6. Manfaat Ekonomi dan Alam Sekitar
Penggunaan sistem penanaman bergilir menawarkan pelbagai manfaat ekonomi dan alam sekitar. Dari perspektif ekonomi, penanaman bergilir mengurangkan kos input, seperti benih dan baja, sambil meningkatkan keuntungan. Sebagai contoh, di Punjab, Pakistan, petani berskala kecil yang mengamalkan penanaman bergilir melaporkan hasil yang lebih tinggi dan kos benih yang lebih rendah, membawa kepada ketahanan kewangan yang lebih besar (Hassaan et al., 2024).
Dari perspektif alam sekitar, penanaman bergilir mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan meningkatkan penyerapan karbon. Sebagai contoh, giliran pelbagai di Dataran China Utara telah terbukti mengurangkan pelepasan gas rumah hijau bersih sebanyak 88% sambil meningkatkan pengeluaran bijirin sebanyak 32% (Yang et al., 2024). Selain itu, giliran yang melibatkan kekacang mengurangkan keperluan baja nitrogen sintetik, mengurangkan pelepasan nitrus oksida (N?O) (Gan & Scherer, 2022).
7. Peranan Komuniti Mikrob
Komuniti mikrob tanah memainkan peranan penting dalam perantaraan manfaat penanaman bergilir. Tanaman yang berbeza mempengaruhi komposisi dan fungsi komuniti mikrob, yang seterusnya mempengaruhi kesihatan tanah dan produktiviti pertanian. Sebagai contoh, giliran gandum-kacang soya telah terbukti memperkaya kelimpahan Proteobacteria, Actinobacteria, dan Firmicutes, yang terlibat dalam kitaran fosforus dan penyerapan karbon (Wang et al., 2024; Yan et al., 2023).
Kepelbagaian dan aktiviti komuniti mikrob seterusnya dipengaruhi oleh jenis tanaman yang dimasukkan dalam giliran. Sebagai contoh, giliran yang melibatkan kekacang seperti kacang soya dan kacang tanah telah terbukti merangsang biojisim mikrob dan aktiviti enzim, membawa kepada kitaran nutrien dan kesuburan tanah yang lebih baik (Yang et al., 2024; Zhang et al., 2024).
8. Implikasi Dasar dan Amalan
Penemuan daripada kajian-kajian ini mempunyai implikasi penting untuk dasar dan amalan pertanian. Penggubal dasar boleh mempromosikan penggunaan penanaman bergilir pelbagai dengan menyediakan insentif untuk petani beralih daripada sistem monokultur. Sebagai contoh, di Ukraine, penggunaan sistem penanaman bergilir telah terbukti memulihkan kesuburan tanah dan meningkatkan keselamatan makanan, menyerlahkan keperluan untuk pendekatan yang disesuaikan untuk menangani cabaran serantau (Moldavan et al., 2024).
Di peringkat ladang, integrasi penanaman bergilir ke dalam amalan pertanian boleh dipertingkatkan melalui program pendidikan dan latihan. Petani perlu sedar akan manfaat penanaman bergilir, termasuk hasil yang lebih baik, kos input yang lebih rendah, dan kemampanan alam sekitar. Selain itu, pembangunan sistem penanaman bergilir khusus untuk setiap kawasan boleh membantu menangani cabaran tempatan seperti degradasi tanah dan perubahan iklim (Hassaan et al., 2024; Bruyn et al., 2024).
9. Kesimpulan
Penanaman giliran adalah kaedah yang dapat meningkatkan produktiviti pertanian dan kesihatan tanah. Dengan mempelbagaikan giliran tanaman, petani boleh meningkatkan hasil tanaman, mengurangkan pelepasan gas rumah hijau, dan menggalakkan multifungsian ekosistem. Manfaat penanaman bergilir seterusnya diperkukuhkan oleh peranannya dalam mengurangkan penyakit bawaan tanah, meningkatkan kecekapan penggunaan air, dan menyokong komuniti mikrob.
Jadual: Ringkasan Manfaat Utama Penanaman Bergilir
| Manfaat | Penerangan | Rujukan |
|---|---|---|
| Peningkatan Hasil | Giliran pelbagai meningkatkan hasil setara sehingga 38%. | (Yang et al., 2024; Hassaan et al., 2024; Wang et al., 2024) |
| Peningkatan Kesihatan Tanah | Giliran meningkatkan karbon organik tanah sebanyak 8% dan memperbaiki indeks kesihatan tanah sebanyak 45%. | (Yang et al., 2024; Zhang et al., 2024; Guo et al., 2024) |
| Penindasan Penyakit | Giliran mengurangkan penyakit bawaan tanah dengan mengubah komuniti mikrob. | (Li et al., 2023; Wang & Sugiyama, 2024) |
| Kecekapan Penggunaan Air | Giliran pelbagai mengurangkan penggunaan air bawah tanah sebanyak 21-31%. | (Wang et al., 2024) |
| Manfaat Ekonomi | Penanaman bergilir mengurangkan kos input dan meningkatkan keuntungan. | (Yang et al., 2024; Hassaan et al., 2024; Mamiev, 2024) |
| Manfaat Alam Sekitar | Giliran mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan meningkatkan penyerapan karbon. | (Yang et al., 2024; Manski et al., 2024; Gan & Scherer, 2022) |
Jadual ini menyerlahkan manfaat utama penanaman bergilir, disokong oleh bukti daripada pelbagai kajian.
Rujukan
Yang, X., Xiong, J., Du, T., Ju, X., Gan, Y., Liu, S., Xia, L., Shen, Y., Pacenka, S., Steenhuis, T. S., Siddique, K. H. M., Kang, S., & Butterbach-Bahl, K. (2024). Diversifying crop rotation increases food production, reduces net greenhouse gas emissions and improves soil health. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-023-44464-9
Hassaan, M. A., Alishba, H., Aslam, S., Danyal, M., Abbas, Z., Khan, F., Babar, M. M., Haider, Z., & Iqbal, M. A. (2024). Crop rotation as an economic strategy for small-scale farmers: evidence from Punjab, Pakistan. JOURNAL OF OASIS AGRICULTURE AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT. https://doi.org/10.56027/joasd.192024
Zhang, Y., Chen, J., Du, M., Ruan, Y., Wang, Y., Guo, J., AUTHOR_ID, N., Shao, R., & Wang, H. (2024). Metagenomic insights into microbial variation and carbon cycling function in crop rotation systems. Science of The Total Environment. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174529
Guo, C., Yang, C., Fu, J., Song, Y., Chen, S., Li, H., & Ma, C. (2024). Effects of crop rotation on sugar beet growth through improving soil physicochemical properties and microbiome. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.118331
Li, Q., Zhang, D., Zhang, J., Pan, Y., Yang, Z., Zhu, J., Liu, Y.-H., & Zhang, L. (2023). Crop rotations increased soil ecosystem multifunctionality by improving keystone taxa and soil properties in potatoes. Frontiers in Microbiology. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1034761
Wang, B., & Sugiyama, S. (2024). Microbial Basis for Suppression of Soil-Borne Disease in Crop Rotation. Microorganisms. https://doi.org/10.3390/microorganisms12112290
Li, Q., Dai, Z., Zhang, J., Zhou, Z., Nie, T., Yang, P., Yang, Z., & Zhu, J. (2023). Crop Rotation Enhanced Ecosystem Multifunctionality by Improving Soil Nematode Communities. https://doi.org/10.2139/ssrn.4611172
Wang, B., Wang, G., Dam, J. van, Yang, X., Ritsema, C., Siddique, K. H. M., Du, T., & Kang, S. (2024). Diversified crop rotations improve crop water use and subsequent cereal crop yield through soil moisture compensation. Agricultural Water Management. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108721
Manski, S., Socolar, Y., Goldstein, B., Pizzo, G., Ahmed, Z., Connor, L., Cross, H., Fettes, K., McLauchlan, A., Pham, L., Viens, F., & Bowles, T. M. (2024). Diversified crop rotations mitigate agricultural losses from dry weather. agriRxiv. https://doi.org/10.31220/agrirxiv.2024.00244
Gan, Y., & Scherer, K.-J. (2022). Diversifying crop rotations enhances agroecosystem services and resilience. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2022.02.007
Wang, H., Chen, J., Ruan, Y., Sun, W., Wang, S., Wang, H., Zhang, Y., Guo, J., Wang, Y., Guo, H., Shao, R., & Yang, Q. (2024). Metagenomes reveal the effect of crop rotation systems on phosphorus cycling functional genes and soil phosphorus avail–ability. https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.108886
Yan, Z., Zhou, J., Liu, C., Jia, R., Mganga, K. Z., Yang, L., Yang, Y., Peixoto, L., Zang, H., & Zeng, Z. (2023). Legume-based crop diversification reinforces soil health and carbon storage driven by microbial biomass and aggregates. Soil & Tillage Research. https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105848
Moldavan, L., Pimenowa, O., Wasilewski, M., & Wasilewska, N. (2024). Crop Rotation Management in the Context of Sustainable Development of Agriculture in Ukraine. Agriculture. https://doi.org/10.3390/agriculture14060934
Bruyn, M. D., Nel, A., & Niekerk, J. V. (2024). The effect of crop rotation on soil health in the north-western Free State region, South Africa. The South African Journal of Plant and Soil. https://doi.org/10.1080/02571862.2023.2282504
Mamiev, D. M. (2024). Crop rotations in adaptive landscape farming systems. ??????? ?????. https://doi.org/10.35679/1991-9476-2024-19-4-607-612
Number of View :85
