Abstrak
Tanaman penutup tanah dan laju pemupukan N pada jelai malt ( Hordeum vulgare L.) (NRMB) dapat memengaruhi sisa NO 3 -N tanah yang dapat mengubah pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong ( Pisum sativum L.) dalam rotasi jelai malt–kacang polong. Pengaruh tanaman penutup tanah (tanaman penutup oat [ Avena sativa L.] vs. tidak ada) dan NRMB (0, 40, 50, 60, 70, dan 80 kg N ha −1 ) diperiksa pada sisa NO 3 -N tanah dan pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong dalam rotasi jelai malt–kacang polong dari tahun 2014 hingga 2019 di Great Plains utara AS. Kandungan sisa NO 3 -N tanah meningkat dengan meningkatnya NRMB. Hasil biomassa tanaman penutup tanah 33%–393% lebih besar dengan daripada tanpa NRMB pada tahun 2015 dan 2016. Hasil biji kacang polong dan serapan N 40%–41% lebih besar untuk 40 daripada 60 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2015 dan 45%–167% lebih besar untuk 70 daripada 0 kg N ha −1 pada tahun 2018. Berat uji biji-bijian 27% lebih besar dengan daripada tanpa NRMB pada tahun 2014 dan 2019. Indeks panen 22%–29% lebih besar untuk 70 daripada 40, 60, dan 80 kg N ha −1 pada tahun 2014, tetapi 18%–33% lebih besar untuk 0 daripada 50 atau 80 kg N ha −1 pada tahun 2017 dan 2019. Indeks panen nitrogen 13%–14% lebih besar untuk 0 lebih dari 50 dan 60 kg N ha −1 pada tahun 2015 dan 2019. Hasil jerami, konsentrasi N, serapan N, dan konsentrasi protein biji-bijian 10%–34% lebih besar dengan NRMB daripada tanpa NRMB. Pemupukan nitrogen pada jelai malt meningkatkan hasil dan kualitas kacang polong, terlepas dari penanaman penutup tanah, dalam rotasi jelai malt–kacang polong di Great Plains utara.
Ringkasan Bahasa Sederhana
Rotasi tanaman legum–nonlegum semakin populer untuk menggantikan rotasi tanaman bera–nonlegum dalam sistem penanaman lahan kering di Great Plains utara AS karena meningkatkan hasil panen dan pendapatan pertanian bagi produsen. Dalam rotasi ini, nonlegum menerima pupuk nitrogen, tetapi legum tidak karena mereka mengikat nitrogen dari atmosfer. Efek tingkat pemupukan nitrogen untuk nonlegum terhadap hasil dan kualitas legum dalam rotasi legum–nonlegum tidak diketahui dengan baik. Seorang peneliti ARS di Sidney, MT, mengevaluasi efek penanaman penutup tanah musim dingin dan tingkat pemupukan nitrogen untuk jelai malt terhadap pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong dalam rotasi jelai malt–kacang polong dari tahun 2014 hingga 2019. Dia melaporkan bahwa pemupukan nitrogen untuk jelai malt meningkatkan hasil dan kualitas kacang polong dibandingkan dengan tanpa pemupukan nitrogen, terlepas dari penanaman penutup tanah, dalam rotasi jelai malt–kacang polong. Penanaman penutup tanah kurang efektif dalam kinerja kacang polong. Produsen dapat memperoleh keuntungan dari peningkatan hasil dan kualitas kacang polong dengan menerapkan pupuk nitrogen pada jelai malt dalam rotasi jelai malt–kacang polong.
Singkatan
Bahasa Indonesia: NRMB
Tingkat pemupukan nitrogen pada barley malt
1. PENDAHULUAN
Rotasi tanaman polong-polongan, seperti kacang polong ( Pisum sativum L.), dengan tanaman non-polong-polongan, seperti jelai malt ( Hordeum vulgare L.), semakin populer dalam sistem penanaman lahan kering di wilayah kering dan semi-kering karena banyaknya manfaat pada layanan ekosistem dibandingkan dengan penanaman tunggal. Manfaat-manfaat ini meliputi peningkatan konservasi air tanah, berkurangnya serangan gulma dan hama, penurunan tingkat pemupukan N pada tanaman non-polong-polongan, hasil panen yang lebih besar (Krupinsky et al., 2002 ; Stevenson & van Kissel, 1996 ), risiko gagal panen yang lebih rendah, dan peningkatan keuntungan ekonomi (Chen et al., 2012 ; Lafond et al., 2011 ; Miller et al., 2015 ). Lebih jauh lagi, manfaat lingkungan yang terkait dengan rotasi tanaman polong-polongan–nonpolong-polongan meliputi pengurangan pencucian N dan emisi gas rumah kaca dibandingkan dengan penanaman tunggal nonpolong-polongan (Lafond et al., 2011 ; Sainju et al., 2020 ). Kacang polong matang lebih awal daripada nonpolong-polongan, seperti gandum musim semi ( Triticum aestivum L.) dan jelai, menghasilkan lebih banyak air tanah yang tersedia untuk tanaman berikutnya dan meningkatkan hasil panen mereka di wilayah semikering di Great Plains utara AS di mana curah hujan musim tanam terbatas (Lenssen et al., 2018 ). Karena manfaat ini, sistem bera dalam rotasi tanaman–bera sekarang digantikan oleh kacang polong, menghasilkan rotasi biji-bijian kecil–kacang polong, sehingga meningkatkan hasil panen dan pendapatan pertanian di wilayah ini (Chen et al., 2012 ; Huang et al., 2017 ; Koeshell et al., 2022 ; Miller et al., 2015 ).
Dalam rotasi legum–nonlegum, pupuk N biasanya diberikan pada nonlegum untuk meningkatkan hasil dan kualitasnya, tetapi tidak pada legum karena kemampuan fiksasi N-nya (Sainju & Pradhan, 2024 ). Pemupukan N pada nonlegum biasanya menghasilkan akumulasi kandungan NO 3 -N sisa tanah (Sainju & Pradhan, 2024 ) karena ketidakmampuan tanaman untuk menghilangkan 100% pupuk N yang diberikan (Eickhout et al., 2006 ; Ross et al., 2008 ). Akumulasi berlebihan kandungan NO 3 -N sisa tanah dapat mengakibatkan konsekuensi negatif pada kesehatan tanah dan kualitas lingkungan dengan meningkatkan keasaman tanah, pelindian N, dan emisi N 2 O, gas rumah kaca yang kuat yang berkontribusi terhadap pemanasan global (Eickhout et al., 2006 ; Ross et al., 2008 ). Akumulasi kandungan sisa NO3-N tanah juga dapat mempengaruhi pertumbuhan legum, hasil, dan kualitas tanaman polong-polongan berikutnya dalam rotasi legum–nonlegum, yang perlu dieksplorasi, karena sedikit informasi yang tersedia dalam literatur.
Sainju dan Pradhan ( 2024 ) melaporkan bahwa pemupukan N pada biji-bijian kecil meningkatkan hasil kacang polong dan penyerapan N dalam rotasi biji-bijian kecil–kacang polong di Great Plains utara AS yang semikering. Sebaliknya, Mohr et al. ( 2007 ) menemukan bahwa pemupukan N pada gandum musim semi tidak memengaruhi hasil kacang polong dalam rotasi gandum musim semi–kacang polong di wilayah semikering Kanada bagian barat. Hasil dan kualitas kacang polong dapat ditingkatkan dengan menerapkan tingkat pemupukan N awal sebesar 15–40 kg N ha −1 dibandingkan tanpa pemupukan N (Lafond et al., 2011 ; McKenzie et al., 2001 ; Raja et al., 2022 ) karena inokulasi rhizobium untuk meningkatkan fiksasi N biologis terkadang menjadi tidak efektif (Huang et al., 2017 ). Karena 35% dari total kebutuhan N untuk kacang polong diambil dari tanah, pemupukan N tambahan dalam jumlah kecil kadang-kadang diperlukan untuk meningkatkan hasil dan kualitas kacang polong (Herridge et al., 2008 ; Huang et al., 2017 ). Ketika kandungan sisa NO 3 -N tanah <20 kg N ha −1 , pemupukan N dapat meningkatkan hasil kacang polong dan konsentrasi protein dibandingkan tanpa pemupukan N (McKenzie et al., 2001 ), tetapi tidak demikian ketika kandungan sisa NO 3 -N tanah >44 kg N ha −1 (Huang et al., 2017 ). Pemupukan nitrogen dapat menghambat perkembangan bintil akar dan fiksasi N, sehingga menurunkan hasil dan kualitas kacang polong dibandingkan tanpa pemupukan N (Bollman & Vessey, 2006 ; Clayton et al., 2004 ; Zhao et al., 2020 ). Tingkat pemupukan N yang rendah (<30 kg N ha −1 ) meningkatkan hasil kacang polong, tetapi tingkat yang lebih tinggi menurunkan hasil dan kualitas kacang polong (Podgorska-Lesiak & Sobkowicz, 2013 ; Raja et al., 2022 ). Tingkat pemupukan N yang lebih tinggi dapat meningkatkan hasil jerami kacang polong alih-alih hasil gabah (Clayon et al., 2004 ; Lopez-Bellido et al., 2003 ; Rutkowska & Pikula, 2016 ).
Penanaman penutup tanah pada musim dingin merupakan pilihan pengelolaan yang populer untuk menutupi tanah selama masa bera dan untuk meningkatkan kualitas tanah dan lingkungan di wilayah dengan musim dingin yang ringan dan curah hujan yang cukup (Daryanto et al., 2018 ; Poeplau & Don, 2015 ; Wang et al., 2018 ). Ada banyak manfaat dari penanaman penutup tanah dibandingkan tanpa penanaman penutup tanah, seperti peningkatan struktur tanah dan pengendalian erosi (Blanco-Canqui & Lal, 2004 ; Kaspar & Singer, 2011 ), peningkatan penyerapan C (Poeplau & Don, 2015 ) dan infiltrasi air (Basche et al., 2016 ), penurunan pencucian nutrisi (Gabriel et al., 2012 ) dan emisi gas rumah kaca (Tonitto et al., 2006 ), pengendalian gulma dan hama yang lebih baik (Damien et al., 2017 ; Schipanski et al., 2014 ), dan peningkatan habitat satwa liar dan keanekaragaman hayati (Elhakeem et al., 2019 ). Meskipun curah hujan terbatas di wilayah semikering di Great Plains utara AS, ada peluang untuk penanaman penutup tanah musim dingin segera setelah panen kacang polong, karena kacang polong menggunakan lebih sedikit air tanah daripada jelai malt, di mana tanaman penutup yang ditanam di musim gugur dapat menggunakan sisa air tanah untuk meningkatkan hasil biomassanya (Lenssen et al., 2018 ; Sainju et al., 2020 ; Zhang et al., 2022 ). Namun, kinerja tanaman penutup tersebut bergantung pada jumlah curah hujan yang diterima selama musim tanam tanaman penutup ketika sedikit curah hujan dapat menghasilkan hasil biomassa tanaman penutup yang sederhana (Antosh et al., 2022 ). Efek penanaman penutup tersebut pada pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong dalam rotasi jelai malt–kacang polong perlu diperiksa.
Kisaran sempit tingkat pemupukan N untuk jelai malt (NRMB) dari 40 hingga 80 kg N ha −1 (40, 50, 60, 70, dan 80 kg N ha −1 ) dalam rotasi jelai malt–kacang polong dievaluasi untuk menentukan tingkat pemupukan N yang tepat untuk meningkatkan hasil dan kualitas jelai malt dalam penelitian ini karena penelitian sebelumnya mengungkapkan bahwa tingkat pemupukan N antara 40 dan 80 kg N ha −1 dapat mempertahankan hasil dan kualitas jelai malt dalam rotasi jelai malt–kacang polong (Sainju & Pradhan, 2024 ). Penelitian ini mengevaluasi pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong yang dipengaruhi oleh kisaran sempit NRMB dan penanaman penutup musim dingin dalam rotasi jelai malt–kacang polong. Dihipotesiskan bahwa pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong akan ditingkatkan dengan tingkat NRMB sedang (40–60 kg N ha −1 ) serta penanaman penutup tanah dibandingkan dengan tanpa pemupukan N dan penanaman penutup tanah dalam rotasi jelai malt–kacang polong. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi pengaruh penanaman penutup tanah dan NRMB pada pertumbuhan, hasil, dan kualitas kacang polong dalam rotasi jelai malt–kacang polong dari tahun 2013 hingga 2019 dalam sistem penanaman lahan kering di Great Plains utara AS.
2 BAHAN DAN METODE
2.1 Percobaan Lapangan
Percobaan lapangan lahan kering dilakukan dari tahun 2013 hingga 2019 di stasiun penelitian, 11 km sebelah barat Sidney (48° 33′ LU, 104° 50′ BB), MT. Suhu udara tahunan rata-rata dan curah hujan tahunan total rata-rata (rata-rata 30 tahun) untuk lokasi penelitian masing-masing adalah 7,1°C dan 341 mm. Sekitar 77% dari total curah hujan tahunan tercakup dalam curah hujan musim tanam tanaman pangan (April–Agustus) (Gambar 1 ). Periode ketika total curah hujan bulanan melebihi rata-rata 30 tahun adalah April–Juni dan Agustus 2013; April, Mei, dan Agustus 2014; Juni dan September 2015 dan 2019; April, Juli, dan September 2016; dan Mei 2018. Curah hujan musim tanam 3–180 mm lebih besar pada tahun 2013, 2014, dan 2016 daripada rata-rata 30 tahun (Gambar 2 ). Curah hujan musim tanam terendah terjadi pada tahun 2017 ketika hanya terjadi 104 mm. Lokasi tersebut memiliki tanah lempung Williams (lempung halus, campuran, superaktif, dingin, Typic Argiustoll), dengan 350 g kg −1 pasir, 325 g kg −1 lanau, 325 g kg −1 lempung, dan pH 7,2 pada kedalaman 0 hingga 20 cm. Lokasi tersebut sebelumnya ditanami dengan gandum musim semi berkelanjutan ( Triticum aestivum L.) dengan pengolahan tanah konvensional selama 10 tahun.
Perlakuannya adalah dua penanaman penutup tanah musim dingin (tanaman penutup tanah oat [ Avena sativa L.] vs. tanpa tanaman penutup tanah) dan enam NRMB (0, 40, 50, 60, 70, dan 80 kg N ha −1 ) dalam rotasi tanaman barley malt–kacang polong tanpa olah tanah di mana setiap fase rotasi tanaman terjadi di setiap tahun. Tingkat sempit NRMB dari 40 hingga 80 kg N ha −1 disesuaikan untuk menentukan tingkat pemupukan N yang tepat yang dapat mempertahankan hasil dan kualitas barley malt. Perlakuan disusun dalam rancangan faktorial dengan tiga kali ulangan. Ukuran plot adalah 6 m × 6 m.
Sebelum jelai malt dan kacang polong ditanam, tanaman penutup tanah oat ditanam pada bulan September tahun sebelumnya di plot yang diberi perlakuan tanaman penutup tanah dari tahun 2013 hingga 2018 di bawah sistem tanpa olah tanah pada 60 kg ha −1 menggunakan bor tanpa olah tanah dalam rotasi jelai malt–kacang polong. Tanaman penutup tanah tidak menerima pupuk, herbisida, pestisida, atau irigasi apa pun. Pada bulan Maret tahun berikutnya, hasil biomassa tanaman penutup tanah ditentukan dengan memanen biomassa dari dua area seluas 0,4 m 2 dari sebuah plot, pengomposisian, dan pengeringan oven pada suhu 65°C selama 3 hari. Karena pertumbuhan terbatas akibat curah hujan yang lebih rendah selama musim tanam tanaman penutup tanah (dari September tahun sebelumnya hingga Maret tahun berikutnya), hasil biomassa tanaman penutup tanah tidak ditentukan pada tahun 2018 dan 2019. Setelah panen biomassa, tanaman penutup tanah dihentikan dengan menerapkan glifosat [ N -(fosfonometil) glisin] pada 1,8 kg ai ha −1 .
Bahasa Indonesia: Pada akhir April setiap tahun dari 2014 hingga 2019, menggunakan bor tanpa olah tanah, enam baris jelai malt (Certified Tradition, Busch Agricultural Resources) ditanam pada 45 kg ha −1 dan kacang polong (Majoret, Macintosh Seed) diinokulasi dengan Rhizobium sp. yang tepat pada 101 kg ha −1 hingga kedalaman 3,8 cm dalam kondisi tanpa olah tanah di plot yang berbeda. Saat penanaman, baik jelai malt maupun kacang polong menerima aplikasi pita pupuk P sebagai superfosfat rangkap tiga pada 11 kg P ha −1 dan pupuk K sebagai kalium muriat pada 27 kg K ha −1 pada 5 cm ke samping dan 5 cm di bawah benih. Aplikasi siaran pupuk N sebagai urea pada tingkat pemupukan N yang diinginkan diterapkan pada jelai malt, seminggu setelah penanaman. Tingkat pemupukan N yang diinginkan, dianggap sebagai N yang tersedia bagi tanaman, mencakup pupuk dan kandungan NO 3 -N sisa tanah (Technicon Inc.), yang ditentukan hingga kedalaman 60 cm setelah panen tanaman pada musim gugur setiap tahun sebelumnya. Namun, perlakuan 0 kg N ha −1 hanya mencakup kandungan NO 3 -N tanah. Kacang polong tidak menerima pupuk N apa pun. Karena tanaman ditanam dalam kondisi lahan kering, tidak ada irigasi yang diterapkan. Untuk mengendalikan gulma dan hama, jelai malt menerima campuran bromoxynil (3, 5-dibromo-4-hydroxybenzonitrile) dan fenoxaprop-P {(R)-2-[4(6-chloro-1, 3-benoxazol-2-yloxy) phenoxy] asam propionat} pada 0,5 kg ai ha −1 . Kacang polong menerima sonalan [ N etil- N -2(2-metil-2 propenil)-2, 6 dinitro-4-triflurometil benzeneamina] pada 1,0 L ha −1 pada musim gugur diikuti oleh herbisida pascatumbuh dari campuran bentazon [3-isopropil-1- H -2,1,3-benzotiadiazin-(3 H )-on 2,2 –dioksida] dan sethoxydim {2-[1-(etoksiimino) butil]-5-2-[2-(etiltio)propil]-3-hidroksi-2-sikloheksena-1-on} pada 0,12 kg bahan aktif per ha. Pada akhir Juli dan Agustus setiap tahun, 2 hari sebelum panen biji-bijian, biomassa di atas tanah dari jelai malt dan kacang polong dipanen dengan memotong tanaman pada ketinggian 2,5 cm di atas tanah dengan pisau dari dua area 0,4 m 2 dalam satu plot, dan dikompositkan. Biji-bijian dipanen dari petak seluas 11,0 m × 1,5 m menggunakan mesin pemanen gabungan. Setelah panen biji-bijian, sisa tanaman dikembalikan ke tanah.
2.2 Pengumpulan data
Pada 2 minggu setelah penanaman, kepadatan tanaman kacang polong ditentukan dengan menghitung jumlah tanaman dari dua area 0,4 m 2 secara acak dalam satu plot. Hasil jerami kacang polong ditentukan dengan memisahkan jerami dari biji-bijian dalam biomassa di atas tanah dan mengeringkannya dalam oven pada suhu 65°C selama 3 hari. Biji-bijian yang dipisahkan digunakan untuk menentukan indeks panen dengan membagi hasil biji-bijian dengan biomassa di atas tanah (jumlah hasil biji-bijian dan jerami) setelah biji-bijian dikeringkan dalam oven pada suhu 65°C selama 7 hari. Hasil biji-bijian kacang polong yang sebenarnya ditentukan dengan menimbang biji-bijian yang dipanen oleh pemanen gabungan setelah mengeringkan sampel dalam oven pada suhu 65°C selama 7 hari.
AC dan N analyzer (LECO) digunakan untuk menentukan konsentrasi N dalam biomassa tanaman penutup dan jerami kacang polong dan biji-bijian setelah menggiling sampel yang dikeringkan dalam oven hingga 1 mm. Akumulasi Nitrogen dalam biomassa tanaman penutup dan penyerapan N oleh jerami kacang polong dan biji-bijian dihitung dengan mengalikan hasilnya dengan konsentrasi N. Indeks panen N kacang polong dihitung dengan membagi penyerapan N biji-bijian dengan penyerapan N biomassa di atas tanah (jumlah penyerapan N biji-bijian dan jerami). Konsentrasi protein biji-bijian kacang polong ditentukan dengan mengalikan konsentrasi N biji-bijian dengan 6,25 (Sainju & Pradhan, 2024 ). Berat uji biji-bijian kacang polong ditentukan dengan menimbang biji-bijian yang diisi dalam wadah 0,95 L (Lenssen et al., 2018 ). Karena kendala tenaga kerja, berat uji biji-bijian diukur hanya pada tahun 2014, 2017, dan 2019.
Sampel tanah dikumpulkan hingga kedalaman 60 cm di bawah jelai malt setelah panen pada bulan September setiap tahun dari 2014 hingga 2019. Sebuah truk penggerak hidrolik (diameter dalam 3,5 cm) digunakan untuk mengambil sampel tanah di lima tempat dalam satu plot, dikompositkan, dikeringkan dengan udara, dan digiling hingga 2 mm. Konsentrasi NO3 – N dalam tanah ditentukan dengan menggunakan autoanalyzer setelah mengekstraksi sampel dengan 2 mol L −1 KCl selama 1 jam. Kandungan NO3 -N sisa tanah ditentukan dengan mengalikan konsentrasi NO3 – N dengan massa jenis dan ketebalan lapisan tanah. Massa jenis untuk inti tanah yang dikumpulkan di lapangan ditentukan dengan membagi berat tanah kering oven pada suhu 105°C selama 24 jam dengan volume inti.
2.3 Analisis data
Data untuk kandungan sisa NO 3 -N tanah , hasil biomassa tanaman penutup, dan akumulasi N, serta kepadatan tanaman kacang, hasil gabah dan biomassa, indeks panen, konsentrasi N, serapan N, indeks panen N, konsentrasi protein, dan berat uji gabah dianalisis menggunakan model SAS-MIXED (Littell et al., 2006 ). Dalam analisis data, tanaman penutup, NRMB, dan interaksinya dianggap sebagai efek tetap, tahun sebagai variabel pengukuran berulang, dan replikasi sebagai efek acak. Uji rata-rata kuadrat terkecil (Littell et al., 2006 ) digunakan untuk memisahkan rata-rata dan interaksi jika signifikan pada nilai p ambang ≤0,05, kecuali disebutkan sebaliknya.
3 HASIL
3.1 Sisa Tanah NO3 – N
Kandungan sisa NO 3 -N tanah secara signifikan dipengaruhi oleh NRMB dan tahun, dengan interaksi NRMB × tahun yang signifikan. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup, kandungan sisa NO 3 -N tanah adalah 34%–78% lebih besar untuk 60 dan 70 daripada 0, 40, dan 50 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2016 (Tabel 1 ). Pada tahun 2017, kandungan sisa NO 3 -N tanah adalah 37%–60% lebih besar untuk 80 daripada 0, 40, 50, dan 60 N ha −1 NRMB. Pada tahun 2019, kandungan sisa NO 3 -N tanah adalah 34%–122% lebih besar untuk 70 daripada 0, 40, 50, dan 60 kg N ha −1 NRMB. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan tahun, kandungan sisa NO 3 -N tanah secara umum meningkat dengan meningkatnya NRMB. Jika dirata-ratakan pada tanaman penutup dan NRMB, kandungan sisa NO3-N tanah lebih besar pada tahun 2017 dibandingkan tahun-tahun lainnya.
| NMB (kg N ha -1 ) | Tahun 2014 | Tahun 2015 | Tahun 2016 | Tahun 2017 | Tahun 2018 | Tahun 2019 | Rata-rata |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Kandungan sisa NO 3 -N tanah (kg N ha −1 ) | |||||||
| angka 0 | 3.22 | 3.15 | 5.64 SM | 6.34c | 5.17 | 2.26b | 4.21 hari |
| 40 | 3.12 | jam 4.45 | 4.37c | 6.10c | 4.92 | 2,77b | 4,49cd/hari |
| 50 | 3.34 | 4.36 | 5.14 SM | 6.78 SM | 5.65 | 2,57b | 4,55 bcd |
| 60 | 3.14 | 4.14 | 7.76a | 7.13 SM | 4.58 | 3.29b | 4.82abc |
| 70 | 2.84 | 4.35 | 7.54a | 8.33 inci | 5.93 | 5.02a | 5.38a |
| 80 | 2.31 | 4.32 | 6.23ab | 9.78a | 5.73 | 3,52 inci | 5.07abc |
Catatan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda dalam satu kolom berbeda secara signifikan pada p ≤ 0,05 berdasarkan uji rata-rata kuadrat terkecil.
3.2 Hasil biomassa tanaman penutup tanah dan akumulasi nitrogen
Hasil biomassa tanaman penutup dipengaruhi oleh NRMB dan tahun, dengan interaksi NRMB × tahun yang signifikan (Tabel 2 ). Hasil biomassa tanaman penutup adalah 100%–111% lebih besar untuk 70 daripada 40, 60, dan 80 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2015 dan 51%–392% lebih besar untuk 40, 50, dan 80 daripada 0, 60, dan 70 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2016 (Tabel 3 ). Tidak ada perbedaan signifikan dalam hasil biomassa tanaman penutup di antara NRMB pada tahun 2014 dan 2017. Akumulasi N biomassa tanaman penutup dipengaruhi oleh tahun, tetapi tidak oleh NRMB dan interaksinya dengan tahun (Tabel 2 ). Jika dirata-ratakan di seluruh NRMB, hasil biomassa tanaman penutup tanah 82%–128% lebih besar dan akumulasi N biomassa 64%–170% lebih besar pada tahun 2016 dibandingkan dengan tahun 2014 dan 2017.
| Tahun | Hasil biomassa tanaman penutup tanah (Mg ha −1 ) | Akumulasi N biomassa tanaman penutup (kg N ha −1 ) |
|---|---|---|
| Tahun 2014 | 0,40b | 5,79c tahun |
| Tahun 2015 | 0,50b | 11.36 inci |
| Tahun 2016 | 0,91a | 15.65a |
| Tahun 2017 | 0,40b | 9.63 SM |
| Makna | nilai p | |
| Bahasa Indonesia: NRMB | 0,011 | 0.256 |
| kamu | <0,001 | 0,010 |
| NRMB × Y | <0,001 | 0.172 |
Catatan : Angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda dalam satu kolom berbeda secara signifikan pada p ≤ 0,05 dengan uji rata-rata kuadrat terkecil. Angka yang dicetak tebal menunjukkan nilai p yang signifikan .
| Bahasa Indonesia: NRMB
(kg N ha -1 ) |
Hasil biomassa tanaman penutup tanah (Mg ha −1 ) | |||
|---|---|---|---|---|
| Tahun 2014 | Tahun 2015 | Tahun 2016 | Tahun 2017 | |
| angka 0 | 0.35 | 0,57 ab | 0,27c tahun | 0.32 |
| 40 | 0.45 | 0,38b | 1.33a | 0.46 |
| 50 | 0.45 | 0,54 ab | 1.12a | 0.41 |
| 60 | 0.35 | 0,38b | 0,74b | 0.42 |
| 70 | 0.37 | 0,76a | 0,62 SM | 0.29 |
| 80 | 0.43 | 0,36b | 1.32a | 0.49 |
Catatan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda dalam satu kolom berbeda secara signifikan pada p ≤ 0,05 berdasarkan uji rata-rata kuadrat terkecil.
3.3 Kepadatan tanaman kacang polong, hasil jerami, konsentrasi nitrogen, dan penyerapan nitrogen
Kepadatan tanaman kacang polong dipengaruhi oleh tahun, tetapi tidak oleh tanaman penutup, NRMB, dan interaksinya (Tabel 4 ). Jika dirata-ratakan untuk tanaman penutup dan NRMB, kepadatan tanaman 21%–69% lebih besar pada tahun 2019 dibandingkan tahun-tahun lainnya (Tabel 5 ). Hasil jerami kacang polong dipengaruhi oleh NRMB dan tahun (Tabel 4 ). Jika dirata-ratakan untuk tanaman penutup dan NRMB, hasil jerami 24%–46% lebih besar pada tahun 2016 dan 2019 dibandingkan tahun-tahun lainnya (Tabel 5 ). Jika dirata-ratakan untuk tanaman penutup dan tahun, hasil jerami 15%–20% lebih besar untuk 40, 50, 60, dan 80 daripada 0 kg N ha −1 NRMB (Tabel 6 ).
| Sumber | Tanaman
kepadatan |
Hasil jerami | Hasil panen gabah | Indeks panen | Konsentrasi N jerami | Konsentrasi protein biji-bijian | Penyerapan N oleh jerami | Penyerapan N pada biji-bijian | Indeks panen N | Berat uji biji-bijian |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| nilai p | ||||||||||
| CC | 0.161 | 0.252 | 0.867 | 0.446 | 0,005 | 0.672 | 0.114 | 0,946 tahun | 0.207 | 0.722 |
| Bahasa Indonesia: NRMB | 0.916 | 0,017 tahun | 0,797 tahun | 0,004 tahun | 0,003 | <0,001 | <0,001 | 0,970 | 0,029 | <0,001 |
| CC × NRMB | 0.614 | 0,968 | 0.862 | 0.930 | 0.889 | 0.840 | 0,968 | 0.880 | 0.747 | 0,594 tahun |
| kamu | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 | <0,001 |
| CC × Y | 0.432 | 0.439 | 0.824 | 0,983 | 0,577 tahun | 0.897 | 0.862 | 0,967 tahun | 0,979 tahun | 0,951 |
| NRMB × Y | 0,971 tahun | 0.140 | 0,011 | 0,007 tahun | 0,579 tahun | 0,957 tahun | 0.248 | 0,015 | 0,034 tahun | <0,001 |
| CC × NRMB × Y | 0,965 | 0,982 | 1.000 | 0,996 tahun | 0,998 | 1.000 | 0,999 | 1.000 | 0,999 | 0.790 |
Catatan : Nilai yang dicetak tebal menunjukkan nilai p yang signifikan .
| Tahun | Kepadatan tanaman (juta ha −1 ) | Hasil jerami
(Mg ha -1 ) |
Konsentrasi N jerami
(g N kg −1 ) |
Penyerapan N oleh jerami
(kg N ha -1 ) |
Konsentrasi protein biji-bijian
(gram/kg −1 ) |
|---|---|---|---|---|---|
| Tahun 2014 | 0,95c tahun | 2,57b | 12,6 hari | 32,3d | 229 SM |
| Tahun 2015 | 0,83 hari | 2,71b | 22.3b | 60,8 miliar | 239ab |
| Tahun 2016 | 0,87 hari | 3.36a | 23.1a | 78.1a | 242a |
| Tahun 2017 | 1.16b | 2.41b | 16.2c | 39,0c | 206 hari |
| Tahun 2018 | 1.17b | 2.42b | 23.1a | 56.2b | 221 detik |
| Tahun 2019 | 1.41a | 3.53a | 10.0e | 35,4cd/hari | 196 hari |
Catatan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda dalam satu kolom berbeda secara signifikan pada p ≤ 0,05 berdasarkan uji rata-rata kuadrat terkecil.
| NMB (kg N ha -1 ) | Hasil jerami (Mg ha −1 ) | Konsentrasi N pada jerami (g N kg −1 ) | Penyerapan N oleh jerami (kg N ha −1 ) | Konsentrasi protein biji-bijian (g kg −1 ) |
|---|---|---|---|---|
| angka 0 | 2.45b | 17.3b | 40,9c tahun | 205b |
| 40 | 2.90a | 18.9a | 54.7a | 226a |
| 50 | 2.94a | 18.9a | 54.5a | 226a |
| 60 | 2.81a | 18.8a | 52,1 inci | 225a |
| 70 | 2,65 inci | 18.8a | 49,6b | 226a |
| 80 | 2.86a | 18.4a | 54.0a | 227a |
Catatan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda dalam satu kolom berbeda secara signifikan pada p ≤ 0,05 berdasarkan uji rata-rata kuadrat terkecil.
Konsentrasi N jerami kacang polong dipengaruhi oleh tanaman penutup, NRMB, dan tahun (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh NRMB dan tahun, konsentrasi N jerami 10% lebih besar tanpa tanaman penutup daripada tanaman penutup. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, konsentrasi N jerami 4%–131% lebih besar pada tahun 2016 dan 2018 daripada tahun-tahun lainnya (Tabel 5 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan tahun, konsentrasi N jerami 6%–9% lebih besar dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 6 ). Penyerapan N jerami kacang polong dipengaruhi oleh NRMB dan tahun (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, penyerapan N jerami 28%–142% lebih besar pada tahun 2016 daripada tahun-tahun lainnya (Tabel 5 ). Jika dirata-ratakan pada tanaman penutup dan tahun, serapan N jerami sebesar 9%–34% lebih besar pada tahun 40, 50, dan 80 dibandingkan dengan 0 dan 70 kg N ha −1 pada NRMB (Tabel 6 ).
3.4 Hasil biji kacang polong, konsentrasi protein, dan penyerapan nitrogen
Hasil biji kacang polong dipengaruhi oleh tahun, dengan interaksi NRMB × tahun yang signifikan (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup, hasil biji-bijian 40% lebih besar untuk 40 daripada 60 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2015 (Tabel 7 ). Pada tahun 2018, hasil biji-bijian 45%–167% lebih besar untuk 60 dan 80 daripada 0, 40, dan 70 kg N ha −1 NRMB. Tidak ada perbedaan signifikan dalam hasil biji-bijian di antara NRMB pada tahun 2014, 2016, 2017, dan 2019. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, hasil biji-bijian lebih besar pada tahun 2019 daripada tahun-tahun lainnya.
| NMB (kg N ha -1 ) | Tahun 2014 | Tahun 2015 | Tahun 2016 | Tahun 2017 | Tahun 2018 | Tahun 2019 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hasil gabah (Mg ha −1 ) | ||||||
| angka 0 | 3.03 | 2,70 inci | 3.94 | 1.32 | 1,26 hari | 4.53 |
| 40 | 2.82 | 3.02a | 3.58 | 1.02 | 2.32 SM | 3.96 |
| 50 | 2.89 | 2,80 inci | 3.57 | 1.09 | 2,77 inci | 4.00 |
| 60 | 2.67 | 2.16b | Jam 3.30 | 1.06 | 3.29a | 4.05 |
| 70 | 2.83 | 2,85 inci | 3.55 | 1.01 | 1,75cd | 4.28 |
| 80 | 2.57 | 2,57 inci | 3.62 | 0.86 | 3.37a | 3.96 |
| Penyerapan N pada gabah (kg N ha −1 ) | ||||||
| angka 0 | 110 | 99 tahun | 143 | 33 | 38 hari | 122 |
| 40 | 103 | 115a | 142 | 36 | 85 SM | 129 |
| 50 | 109 | 105 kaki persegi | 139 | 37 | 102ab | 130 |
| 60 | 98 | 82b | 130 | 36 | 120 kaki | 131 |
| 70 | 104 | 109 huruf ab | 141 | 35 | 63cd | 137 |
| 80 | 95 | 114 tahun | 141 | 30 | 123a | 127 |
| Berat uji biji-bijian (kg hL −1 ) | ||||||
| angka 0 | 74,5c | – | – | 84.6 | – | 82,4b |
| 40 | 80,9 miliar | – | – | 84.5 | – | 83.3a |
| 50 | 80,9 miliar | – | – | 84.7 | – | 83.4a |
| 60 | 81.7a | – | – | 84.4 | – | 83.1a |
| 70 | 81.1ab | – | – | 84.7 | – | 83.3a |
| 80 | 81.1ab | – | – | 84.6 | – | 83.2a |
| Indeks panen | ||||||
| angka 0 | 0,54 ab | 0.53 | 0.52 | 0,36a | 0.45 | 0,59a |
| 40 | 0,51b | 0.51 | 0,50 | 0,29 ab | 0.45 | 0,54 ab |
| 50 | 0,54 ab | 0,50 | 0.51 | 0,31 ab | 0,50 | 0,50b |
| 60 | 0,51b | 0.47 | 0.54 | 0,29 ab | 0.52 | 0,53 ab |
| 70 | 0.62a | 0.52 | 0.54 | 0,29 ab | 0.46 | 0,54 ab |
| 80 | 0,48b | 0.49 | 0.51 | 0,27b | 0,50 | 0,57 ab |
| Indeks panen N | ||||||
| angka 0 | 0,78 | 0.64a | 0.66 | 0.49 | 0,55 | 0.83a |
| 40 | 0,75 | 0.64a | 0.62 | 0.46 | 0,55 | 0,78 ab |
| 50 | 0,78 | 0,63 ab | 0.63 | 0.49 | 0.60 | 0,75 miliar |
| 60 | 0,75 | 0,56b | 0.63 | 0.47 | 0.62 | 0,78 ab |
| 70 | 0,80 | 0,65 pon | 0.66 | 0.46 | 0.56 | 0,78 ab |
| 80 | 0.74 | 0,62 ab | 0.66 | 0.44 | 0.60 | 0,80 ab |
Catatan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang berbeda dalam satu kolom berbeda secara signifikan pada p ≤ 0,05 dengan uji rata-rata kuadrat terkecil. “–”: tidak diukur.
Konsentrasi protein biji kacang polong dipengaruhi oleh NRMB dan tahun (Tabel 4 ). Jika dirata-ratakan di antara tanaman penutup dan NRMB, konsentrasi protein biji-bijian 6%–17% lebih besar pada tahun 2016 dibandingkan tahun-tahun lainnya, kecuali pada tahun 2015 (Tabel 5 ). Jika dirata-ratakan di antara tanaman penutup dan tahun, konsentrasi protein biji-bijian 10%–11% lebih besar dengan NRMB dibandingkan tanpa NRMB (Tabel 6 ).
Penyerapan N biji kacang polong secara signifikan dipengaruhi oleh tahun, dengan interaksi yang signifikan untuk NRMB × tahun (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup, penyerapan N biji-bijian 40% lebih besar untuk 40 dari 60 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2015 (Tabel 7 ). Pada tahun 2018, penyerapan N biji-bijian 45%–224% lebih besar untuk 80 dari 0, 40, dan 70 kg N ha −1 NRMB. Tidak ada perbedaan yang signifikan dalam penyerapan N biji-bijian di antara NRMB pada tahun 2014, 2016, 2017, dan 2019. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, penyerapan N biji-bijian lebih besar pada tahun 2016 daripada tahun-tahun lainnya.
3.5 Indeks panen kacang polong dan indeks panen nitrogen
Indeks panen kacang polong secara signifikan dipengaruhi oleh NRMB dan tahun, dengan interaksi yang signifikan untuk NRMB × tahun (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup, indeks panen adalah 22% lebih besar untuk 70 dari 40, 60, dan 80 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2014 (Tabel 7 ). Pada tahun 2017, indeks panen adalah 33% lebih besar untuk 0 dari 80 kg N ha −1 dari NRMB. Pada tahun 2019, indeks panen adalah 18% lebih besar untuk 0 dari 50 kg N ha −1 dari NRMB. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, indeks panen lebih besar pada tahun 2019 daripada tahun-tahun lainnya.
Indeks panen N kacang polong juga dipengaruhi secara signifikan oleh NRMB dan tahun, dengan interaksi yang signifikan untuk NRMB × tahun (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup, indeks panen N adalah 14% lebih besar untuk 0 dan 40 daripada 60 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2015. Pada tahun 2019, indeks panen N adalah 11% lebih besar untuk 0 daripada 50 kg N ha −1 NRMB. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, indeks panen N juga lebih besar pada tahun 2019 daripada tahun-tahun lainnya.
3.6 Berat uji biji kacang polong
Berat uji gabah kacang polong secara signifikan dipengaruhi oleh NRMB dan tahun, dengan interaksi yang signifikan untuk NRMB × tahun (Tabel 4 ). Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup, berat uji gabah 9%–10% lebih besar untuk 60 daripada 0, 40, dan 50 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2014 (Tabel 7 ). Pada tahun 2018, berat uji gabah 2%–3% lebih besar dengan daripada tanpa NRMB. Berat uji gabah tidak bervariasi di antara NRMB pada tahun 2017. Dirata-ratakan di seluruh tanaman penutup dan NRMB, berat uji gabah lebih besar pada tahun 2017 daripada tahun-tahun lainnya.
4 DISKUSI
4.1 Kandungan sisa NO3 – N tanah
Kandungan sisa tanah NO 3 -N <10 kg N ha −1 pada semua perlakuan dan tahun (Tabel 1 ), yang menunjukkan bahwa baik jelai malt maupun tanaman penutup tanah mungkin telah menyerap sebagian besar pupuk N yang diberikan. Akibatnya, risiko hilangnya N ke lingkungan melalui limpasan permukaan, pelindian, penguapan, denitrifikasi, dan emisi gas rendah (Eickhout et al., 2006 ; Ross et al., 2008 ). Meningkatnya NRMB meningkatkan kandungan sisa tanah NO 3 -N pada tahun 2016, 2017, dan 2019, yang merupakan indikasi peningkatan ketersediaan N yang tidak dapat diekstraksi oleh jelai malt maupun tanaman penutup tanah dari tanah saat NRMB meningkat. Namun, sebagian kandungan sisa tanah NO 3 -N mungkin merupakan hasil mineralisasi bahan organik tanah, seperti yang diamati pada 0 kg N ha −1 NRMB di mana tidak ada pupuk N yang diberikan. Hal ini menunjukkan bahwa kontribusi NO 3 -N dari mineralisasi bahan organik tanah dapat menjadi substansial yang dapat memengaruhi hasil dan kualitas kacang polong. Kandungan NO 3 -N sisa tanah yang lebih besar pada tahun 2017 dibandingkan tahun-tahun lainnya mungkin disebabkan oleh serapan N yang lebih rendah yang berasal dari hasil jelai malt yang lebih rendah (Tabel 7 ) karena curah hujan musim tanam yang lebih rendah pada tahun tersebut (Gambar 1 ).
4.2 Hasil biomassa tanaman penutup tanah dan akumulasi nitrogen
Biomassa tanaman penutup <1,5 Mg ha −1 pada semua perlakuan dan tahun (Tabel 3 ) disebabkan oleh berkurangnya curah hujan musim tanam (September–Maret) dan suhu udara. Biomassa tanaman penutup biasanya bergantung pada curah hujan musim tanam tanaman penutup dan suhu udara di Great Plains utara (Antosh et al., 2022 ). Curah hujan musim tanam tanaman penutup berkisar antara 35 mm pada tahun 2014 hingga 89 mm pada tahun 2016, dengan rata-rata 30 tahun sebesar 79 mm (Gambar 1 ). Meskipun kami tidak mengumpulkan suhu udara, suhunya bisa serendah −30°C pada bulan Januari dan Februari (Sainju et al., 2024 ). Cuaca dingin dapat mengurangi pertumbuhan tanaman penutup dan produksi biomassa (Antosh et al., 2022 ). Hasil kami tentang hasil biomassa tanaman penutup musim dingin <1,5 Mg ha −1 serupa dengan <2 Mg ha −1 yang diamati oleh Antosh et al. ( 2022 ) di North Dakota, yang menerima curah hujan sedikit lebih besar (410 mm) daripada lokasi kami. Curah hujan musim tanam tanaman penutup yang lebih tinggi dan ketersediaan N yang meningkat karena kandungan NO 3 -N sisa tanah yang lebih besar dan mineralisasi N organik tanah mungkin telah meningkatkan hasil biomassa tanaman penutup untuk 40, 50, dan 80 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2016 (Tabel 1 dan 3 ). Meskipun N sisa tanah lebih besar pada tahun 2016 dan 2017 daripada tahun-tahun lainnya (Tabel 1 ), curah hujan musim tanam tanaman penutup lebih besar pada tahun 2016 (89 mm) daripada tahun 2017 (45 mm), yang mungkin telah menghasilkan mineralisasi N organik tanah yang lebih besar yang meningkatkan ketersediaan N dan biomassa tanaman penutup pada tahun 2016. Karena pertumbuhan yang terbatas, hasil biomassa tanaman penutup tidak dilaporkan untuk tahun 2018 dan 2019. Peningkatan hasil biomassa tanaman penutup juga menghasilkan akumulasi N tanaman penutup yang lebih besar pada tahun 2016 daripada tahun-tahun lainnya (Tabel 2 ).
4.3 Kepadatan tanaman kacang polong, hasil jerami, konsentrasi nitrogen, dan penyerapan nitrogen
Efek tidak signifikan dari tanaman penutup dan NRMB pada kepadatan tanaman kacang polong menunjukkan bahwa kepadatan tanaman kacang polong tidak diubah oleh tanaman penutup atau kandungan NO3-N sisa tanah . Namun, kepadatan tanaman yang lebih besar pada tahun 2019 daripada tahun-tahun lain mungkin disebabkan oleh peningkatan ketersediaan air tanah dari curah hujan yang lebih tinggi pada tahun itu (Tabel 5 , Gambar 1 ). Total curah hujan tahunan lebih besar pada tahun 2019 daripada tahun-tahun lain dan rata-rata 30 tahun (Gambar 1 ). Peningkatan ketersediaan air tanah dapat meningkatkan kepadatan tanaman kacang polong (Huang et al., 2017 ; Tao et al., 2017 ).
Ketersediaan N tanah yang meningkat karena kandungan NO3-N sisa tanah yang lebih besar dari peningkatan NRMB kemungkinan meningkatkan hasil jerami kacang polong untuk 40, 50, 60, dan 80 dibandingkan dengan 0 kg N ha −1 NRMB (Tabel 6 ). Kandungan NO3 -N sisa tanah biasanya meningkat dengan peningkatan NRMB (Tabel 2 ). Namun, perbedaan yang tidak signifikan dalam hasil jerami di antara NRMB, kecuali untuk 0 kg N ha −1 , menunjukkan bahwa sedikit peningkatan kandungan NO3-N sisa tanah yang dihasilkan dari peningkatan NRMB mungkin tidak mempengaruhi hasil jerami. Sainju dan Pradhan ( 2024 ) melaporkan bahwa hasil jerami kacang polong tidak meningkat ketika tingkat pemupukan N pada tanaman sebelumnya melebihi 50 kg N ha −1 dalam rotasi gabah kecil–kacang polong. Hasil jerami yang lebih besar pada tahun 2019 dibandingkan tahun-tahun lainnya mungkin karena peningkatan kepadatan tanaman (Tabel 5 ). Pertumbuhan kacang polong dan hasil jerami lebih dipengaruhi oleh kondisi iklim daripada tingkat nutrisi tanah (Huang et al., 2017 ; Tao et al., 2017 ). Martin et al. ( 1994 ) menunjukkan bahwa kepadatan tanaman kacang polong yang lebih tinggi meningkatkan hasil jeraminya, tetapi tidak hasil gabah.
Konsentrasi N jerami kacang polong yang lebih besar tanpa daripada dengan tanaman penutup (Gambar 2 ) mungkin karena peningkatan N yang diambil oleh tanaman penutup yang mengurangi ketersediaan N untuk penyerapan kacang polong. Sebaliknya, konsentrasi N jerami yang lebih besar dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 6 ) mungkin karena peningkatan ketersediaan N tanah dari peningkatan NRMB yang meningkatkan kandungan sisa NO3-N tanah ( Tabel 1 ). Karena perbedaan kecil dalam kandungan sisa NO3-N tanah dan fiksasi N biologis, konsentrasi N jerami tidak berbeda antara 40, 50, 60, 70, dan 80 kg N ha −1 dari NRMB. Fiksasi N biologis yang lebih baik selama tahun-tahun dengan curah hujan musim tanam normal mungkin telah meningkatkan konsentrasi N jerami pada tahun 2016 dan 2018 (Tabel 1 dan 5 ). Hasil jerami yang lebih besar meningkatkan penyerapan N jerami kacang polong untuk 40, 50, dan 80 kg N ha −1 dibandingkan dengan NRMB lainnya (Tabel 6 ). Demikian pula, peningkatan hasil jerami dan konsentrasi N meningkatkan penyerapan N jerami pada tahun 2016 dibandingkan tahun-tahun lainnya (Tabel 5 ).
4.4 Hasil biji kacang polong, konsentrasi protein, penyerapan nitrogen, dan berat uji
Ketersediaan N yang meningkat karena NRMB yang lebih besar mungkin telah mengurangi hasil biji kacang polong sebesar 60 dari 40 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2015 ketika curah hujan musim tanam kacang polong berada di bawah rata-rata 30 tahun (Tabel 1 dan 7 ). Beberapa peneliti (Bollman & Vessey, 2006 ; Ghaley et al., 2005 ; Huang et al., 2017 ) telah menunjukkan bahwa peningkatan laju pemupukan N pada kacang polong dapat mengurangi hasilnya karena penurunan nodulasi dan kapasitas fiksasi N. Mungkin saja NRMB yang lebih besar dapat mengakibatkan efek toksik pada produksi kacang polong selama tahun kemarau. Ketika curah hujan musim tanam kacang polong mendekati normal, seperti pada tahun 2018, peningkatan ketersediaan N karena peningkatan NRMB, bagaimanapun, dapat meningkatkan hasil kacang polong sebesar 60 dan 80 kg ha −1 dibandingkan dengan NRMB lainnya. Hasil biji kacang polong merespon dengan baik terhadap tingkat pemupukan N ketika residu tanah NO 3 -N <44 kg N ha −1 pada tahun-tahun dengan curah hujan musim tanam normal (Lafond et al., 2011 ; McKenzie et al., 2001 ; Raja et al., 2022 ). Sainju dan Pradhan ( 2024 ) juga mengamati bahwa pemupukan N pada tanaman sebelumnya meningkatkan hasil biji kacang polong dalam rotasi biji-bijian kecil–kacang polong selama tahun-tahun dengan curah hujan musim tanam normal. Hasil biji yang lebih rendah pada tahun 2017 dibandingkan tahun-tahun lainnya disebabkan oleh curah hujan musim tanam yang di bawah rata-rata (Gambar 1 ).
Perbedaan yang tidak signifikan dalam hasil gabah kacang polong untuk 0 kg N ha 1 dibandingkan dengan NRMB lainnya di semua tahun, kecuali pada tahun 2018 (Tabel 7 ) mungkin disebabkan oleh kandungan sisa tanah NO 3 -N yang lebih besar yang meningkatkan hasil gabah. Kandungan sisa tanah NO 3 -N tidak signifikan antara 0 kg N ha −1 dan NRMB lainnya di sebagian besar tahun (Tabel 1 ). Mungkin saja mineralisasi yang lebih besar dari mineralisasi bahan organik tanah selama tahun-tahun dengan curah hujan tahunan mendekati atau di atas rata-rata mungkin telah meningkatkan kandungan sisa tanah NO 3 -N di semua tahun, kecuali pada tahun 2017 ketika kandungan sisa NO 3 -N lebih rendah karena curah hujan di bawah rata-rata (Tabel 1 ; Gambar 1 ). Meskipun kandungan sisa NO 3 -N tidak berbeda secara signifikan di antara NRMB pada tahun 2018, kondisi yang lebih kering akibat curah hujan di bawah rata-rata pada tahun 2017 mungkin telah mengurangi hasil biji kacang polong pada 0 kg N ha −1 NRMB pada tahun 2018.
Ketersediaan N yang lebih besar karena peningkatan NRMB juga kemungkinan meningkatkan konsentrasi protein biji kacang polong dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 6 ), karena kandungan NO3-N sisa tanah lebih tinggi dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 1 ). Meskipun sebagian besar konsentrasi N dalam kacang polong disumbangkan oleh fiksasi N biologis, 35% N masih diserap dari tanah (Herridge et al., 2008 ; Huang et al., 2017 ). Konsentrasi protein biji kacang polong kami sebesar 205–227 g kg −1 berada dalam kisaran 130–380 g kg −1 yang dilaporkan oleh beberapa peneliti (Deba & Morris, 2022 ; Sainju & Pradhan, 2024 ). Ketersediaan N yang ditingkatkan karena peningkatan mineralisasi bahan organik dan fiksasi N biologis yang lebih baik mungkin telah meningkatkan konsentrasi protein biji-bijian pada tahun 2016 (Tabel 5 ) ketika curah hujan musim tanam di atas rata-rata (Gambar 1 ).
Peningkatan hasil gabah dan konsentrasi N mungkin telah meningkatkan serapan N gabah kacang polong sebesar 40 dibandingkan dengan 60 kg N ha −1 pada NRMB tahun 2015 dan sebesar 80 dibandingkan dengan 0, 40, dan 70 kg N ha −1 pada tahun 2018 (Tabel 7 ). Karena hasil gabah lebih besar dengan NRMB ini, konsentrasi protein gabah juga lebih tinggi dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 6 ). Sementara beberapa peneliti (Deibert & Utter, 2007 ; Kumar et al., 2015 ) mengamati peningkatan serapan N gabah kacang polong dengan meningkatnya laju pemupukan N, yang lain (Clayton et al., 2004 ; Izaurralde et al., 1990 ) menunjukkan bahwa pemupukan N tidak berpengaruh pada serapan N gabah kacang polong.
Berat uji gabah kacang polong yang lebih besar dengan daripada tanpa NRMB pada tahun 2014 dan 2019 (Tabel 7 ) kemungkinan besar juga disebabkan oleh ketersediaan N yang meningkat karena NRMB, karena kandungan NO3-N sisa tanah lebih besar dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 1 ). Ini bertentangan dengan yang ditunjukkan oleh banyak peneliti (Herridge et al., 2008 ; Huang et al., 2017 ; Lenssen et al., 2018 ; Sainju et al., 2019 ; Sainju & Pradhan, 2024 ) yang melaporkan bahwa peningkatan laju pemupukan N menurunkan berat uji gabah kacang polong. Tidak termasuk 0 kg N ha −1 , berat uji gabah bervariasi di antara NRMB pada tahun 2015, tetapi tidak berbeda secara signifikan pada tahun 2019. Ini menunjukkan bahwa peningkatan NRMB dapat memengaruhi uji gabah secara bervariasi di berbagai tahun. Berat uji gabah yang lebih rendah pada tahun 2014 dibandingkan dengan tahun 2017 dan 2019 kemungkinan besar disebabkan oleh menurunnya ketersediaan N, karena kandungan sisa NO 3 -N tanah lebih rendah pada tahun 2014 (Tabel 1 ).
4.5 Indeks panen dan indeks panen N
Peningkatan hasil gabah relatif terhadap jumlah hasil gabah dan jerami meningkatkan indeks panen kacang polong untuk NRMB 70 dibandingkan dengan 40 dan 60 kg N ha −1 pada tahun 2014, 0 dibandingkan dengan 80 kg N ha −1 pada tahun 2017, dan 0 dibandingkan dengan 50 kg N ha −1 pada tahun 2019 (Tabel 7 ). Meskipun tidak signifikan, hasil gabah agak lebih besar untuk NRMB 70 kg N ha −1 pada tahun 2014 dan untuk 0 kg N ha −1 pada tahun 2017 dan 2019 dibandingkan NRMB lainnya (Tabel 7 ), tetapi hasil jerami tidak berbeda antara NRMB 0 dan 70 kg N ha −1 (Tabel 6 ). Ini menunjukkan bahwa variasi hasil gabah sebagian besar mengakibatkan perbedaan indeks panen di antara NRMB dalam berbagai tahun. Hasil panen gabah yang lebih rendah dibandingkan dengan jumlah hasil panen gabah dan jerami akibat berkurangnya curah hujan kemungkinan mengurangi indeks panen pada tahun 2017 dibandingkan dengan tahun-tahun lainnya.
Peningkatan serapan N pada gabah relatif terhadap jumlah serapan N pada gabah dan jerami mungkin telah meningkatkan indeks panen N kacang polong untuk 0 dan 40 dibandingkan dengan 60 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2015 dan untuk 0 dibandingkan dengan 50 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2019 (Tabel 7 ). Penyerapan N pada gabah lebih besar untuk 40 daripada 60 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2015 (Tabel 7 ), tetapi penyerapan N jerami lebih rendah dengan daripada tanpa NRMB (Tabel 6 ). Hal ini mungkin telah menghasilkan indeks panen N yang lebih besar untuk 0 dan 40 kg N ha −1 dari NRMB pada tahun 2015 dan 2019. Seperti halnya indeks panen, penyerapan N pada gabah yang lebih rendah relatif terhadap jumlah serapan N pada gabah dan jerami akibat berkurangnya curah hujan musim tanam mungkin menurunkan indeks panen N pada tahun 2017 dibandingkan dengan tahun-tahun lainnya.
5 KESIMPULAN
NRMB memiliki pengaruh yang lebih besar pada hasil dan kualitas kacang polong di lahan kering daripada penanaman penutup di wilayah semikering di Great Plains utara AS. Kandungan NO 3 -N sisa tanah setelah hasil biomassa jelai malt dan tanaman penutup serta akumulasi N sederhana, tetapi kandungan NO 3 -N sisa tanah memiliki efek yang lebih besar pada kinerja kacang polong. NRMB meningkatkan hasil jerami dan gabah kacang polong, serapan N jerami dan gabah, dan konsentrasi protein gabah dan berat uji dibandingkan dengan tanpa NRMB, tetapi NRMB yang berbeda memiliki efek variabel pada parameter ini karena variasi ketersediaan N tanah. Pemupukan nitrogen pada jelai malt meningkatkan hasil dan kualitas kacang polong, terlepas dari penanaman penutup, dalam rotasi jelai malt–kacang polong di Great Plains utara.
Leave a Reply