Abstrak
Pencucian nitrat (NO3 ) dari budidaya alfalfa ( Medicago sativa L.) di musim gugur dan mempertahankan akumulasi hijauan yang tinggi di bawah kondisi kering merupakan masalah serius dalam pertanian. Dalam penelitian ini, campuran alfalfa dan ribwort plantain ( Plantago lanceolata L.) memiliki keuntungan agronomis untuk akumulasi hijauan dibandingkan dengan campuran alfalfa dan spesies rumput yang sesuai (meadow fescue [ Festuca pratensis Hudson ]). Campuran ribwort plantain dan alfalfa mengakumulasi hijauan dua kali lebih banyak daripada campuran referensi dengan meadow fescue. Sebagian besar akumulasi hijauan diperhitungkan untuk ribwort plantain karena perkembangan alfalfa awal yang buruk. Ribwort plantain menekan alfalfa dan semua spesies gulma sejak awal Juli dan terus meningkatkan akumulasi hijauan hingga awal musim gugur. Pada saat yang sama, ribwort plantain berkontribusi lebih dari meadow fescue untuk pengurangan NO3 – N. Kadar NO 3 -N yang jauh lebih rendah di dalam tanah diamati, rata-rata, dalam campuran dengan ribwort plantain dan alfalfa pada kedalaman tanah 0,6 hingga 1,2 m di musim gugur. Karena penghambatan nitrifikasi oleh ribwort plantain, NH 4 -N hadir dalam larutan tanah berpasir di lokasi uji dalam jumlah yang lebih besar di musim gugur dibandingkan dengan alfalfa dan campuran dengan meadow fescue. Karena daya saing ribwort plantain yang tinggi, tanaman ini hanya boleh ditanam dalam campuran dengan alfalfa dengan laju perkecambahan 100 biji m −2 .
Ringkasan Bahasa Sederhana
Pencucian nitrat (NO3 ) dari budidaya alfalfa ( Medicago sativa L.) di musim gugur dan mempertahankan akumulasi hijauan yang tinggi di bawah kondisi kering merupakan masalah serius dalam pertanian. Dalam penelitian ini, campuran alfalfa dan ribwort plantain ( Plantago lanceolata L.) memiliki keuntungan agronomis untuk akumulasi hijauan dibandingkan dengan campuran alfalfa dan spesies rumput yang sesuai (meadow fescue [ Festuca pratensis Hudson ]). Campuran ribwort plantain dan alfalfa mengakumulasi hijauan dua kali lebih banyak daripada campuran referensi dengan meadow fescue. Sebagian besar akumulasi hijauan diperhitungkan untuk ribwort plantain karena perkembangan alfalfa awal yang buruk. Ribwort plantain menekan alfalfa dan semua spesies gulma sejak awal Juli dan terus meningkatkan akumulasi hijauan hingga awal musim gugur. Pada saat yang sama, ribwort plantain berkontribusi lebih dari meadow fescue untuk pengurangan NO3 – N. Kadar NO 3 -N yang jauh lebih rendah di dalam tanah diamati, secara rata-rata, pada campuran dengan rimpang pisang raja dan alfalfa.
Singkatan
LEBIH BANYAK
rasio ekuivalen tanah
lebih baik
rasio ekuivalen lahan parsial
1. PENDAHULUAN
Tujuan dari pertanian organik adalah untuk mengembangkan sistem produksi tanaman terpadu dan berkelanjutan secara lingkungan yang bekerja serupa dengan ekosistem alami (Rigby & Cáceres, 2001 ). Metode budidaya organik sepenuhnya mengecualikan penggunaan pupuk nitrogen (N) sintetis (Hansen et al., 2000 ; Knapp et al., 2023 ), sehingga praktik pertanian organik harus menyediakan pasokan N yang cukup melalui fiksasi N 2 simbiosis untuk mempertahankan tingkat hasil yang moderat (Barbieri et al., 2021 ). Dalam pertanian organik, hilangnya N dalam siklus pertumbuhan tanaman tertentu menyebabkan hilangnya hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan praktik pertanian konvensional, yang dapat mengkompensasi hilangnya N lebih mudah melalui pupuk mineral (Pandey et al., 2018 ).
Karena kemampuan legum pakan ternak untuk mengikat N secara simbiosis, legum ini merupakan komponen penting dari rotasi tanaman dalam pertanian organik (Fustec et al., 2010 ; Kayser et al., 2010 ). Alfalfa ( Medicago sativa L.) adalah legum pakan ternak yang berproduksi tinggi, berakar dalam, dan kaya protein kasar yang mampu mengikat N dalam jumlah besar secara simbiosis; legum ini juga dicirikan oleh toleransi kekeringan yang tinggi (Ghimire et al., 2021 ; Moghaddam et al., 2015 ). Alfalfa mampu mencapai hasil yang lebih tinggi daripada legum pakan ternak lainnya (misalnya, semanggi) di pertanian organik (Liu et al., 2022 ). Namun, budidaya alfalfa dapat menghasilkan NO 3 -N dalam jumlah yang sangat tinggi yang terakumulasi sebagai akibat dari masukan N terikat organik dalam jumlah tinggi dan mudah dimineralisasi (Heichel et al., 1984 ). Alfalfa dapat mengikat antara 93 dan 183 kg N ha −1 , rata-rata, pada tahun pertama (Burity et al., 1989 ; Kelner et al., 1997 ). Rakotovololona et al. ( 2019 ) melaporkan rata-rata 333 kg N ha −1 yang difiksasi oleh alfalfa pada tegakan murni. Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa pelindian NO 3 -N pada tegakan alfalfa murni relatif tinggi pada musim gugur tahun pertama (Burity et al., 1989 ; Heichel et al., 1984, 1985 ; Masoni et al., 2015 ; Rakotovololona et al., 2019 ; Schmidtke, 2001 ; Ta & Faris, 1987 ; Walley et al., 1996 ). Hal ini menimbulkan kekhawatiran terhadap pertanian organik sebagai cara yang dapat mengakibatkan hilangnya sumber daya penting untuk mempertahankan hasil panen dan mempertahankan N dalam sistem. Pelindian NO 3 -N dari alfalfa yang ditanam secara menahun berpotensi lebih rendah (Benoit et al., 2014 ), yang dikaitkan dengan kandungan N yang tinggi dalam biomassa yang dipanen dan penipisan air yang lebih besar melalui akar alfalfa (Singh et al., 2023 ).
Alfalfa sering dicampur dengan spesies rumput, yang bermanfaat untuk sistem pertanian (Fernandez et al., 2019 ). Dalam banyak kasus, campuran alfalfa dan rumput mencapai hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan tegakan murni (Aponte et al., 2019 ; Fernandez et al., 2019 ; Sleugh et al., 2000 ; Veronesi et al., 2010 ). Rumput fescue padang rumput ( Festuca pratensis Hudson) adalah rumput yang berharga untuk campuran alfalfa karena memiliki daya saing yang agak rendah karena pembentukannya yang lebih lambat (Cherney et al., 2020 ; Flynn et al., 2013 ; Suter et al., 2004 ). Rumput fescue padang rumput memiliki nilai pakan ternak yang baik, sebanding dengan rumput gandum hitam Inggris ( Lolium perenne L.) (Suter et al., 2011 ). Alfalfa terutama ditemukan di padang rumput alami yang dikelola dengan intensitas rendah hingga sedang, tetapi juga cocok untuk padang rumput yang dikelola secara intensif karena nilai pakannya yang tinggi (Frick et al., 2019 ). Alfalfa dan fescue padang rumput tumbuh baik bersama sebagai campuran tahunan karena keduanya memiliki musim pertumbuhan yang sama, toleransi kekeringan, dan nilai pakan yang tinggi (Hartmann, 2013 ; Kivelitz, 2020 ; Landwirtschaftskammer NRW, 2025 ; LfL, 2025). ).
Ribwort plantain ( Plantago lanceolata L.) adalah spesies tanaman yang tersebar luas di padang rumput dan padang penggembalaan di seluruh Eropa Tengah (Pol et al., 2021 ) dan lezat untuk hewan penggembala (Cavers et al., 1980 ; Rumball et al., 1997 ; Stewart, 1996 ). Paling sering, ribwort plantain dalam pertanian adalah sebagai komponen padang rumput campuran (Stewart, 1996 ). Namun, ribwort plantain menawarkan sifat agronomis yang kurang mendapat pengakuan di bidang pertanian tetapi memiliki potensi untuk meningkatkan ketahanan dan hasil tegakan tanaman dalam pertanian organik. Ribwort plantain memiliki kerapatan panjang akar rata-rata 1,6 cm −3 di kedalaman tanah 0 hingga 0,75 m dan panjang akar spesifik hingga 1,9 m, yang dapat meningkatkan ketahanan sistem tanam selama periode kekeringan di bawah perubahan iklim (Pol et al., 2021 ). Biji tanaman ribwort plantain berkecambah dengan baik dalam kondisi lapangan (Sagar & Harper, 1960 ), tidak sensitif terhadap kondisi cahaya (Ellenberg & Leuschner, 2010 ; Thompson & Grime, 1983 ) dan perubahan suhu (Thompson & Grime, 1983 ), dan suhu perkecambahan berkisar antara 13,5 hingga 30,5°C (Grey et al., 2019 ). Tanaman ribwort plantain adalah spesies yang tumbuh merambat dan juga dapat tumbuh melalui penyemaian dorman di musim dingin (Grey et al., 2019 ; Pons & van der Toorn, 1988 ).
Lebih jauh lagi, ribwort plantain mengandung aucubin, glikosida iridoid yang menghambat nitrifikasi NH 4 -N dan akibatnya mengurangi kandungan (NO 3 -N) di dalam tanah (Dietz et al., 2013 ). Komponen sekunder acteoside (fenilpropanoid) dan catalpol juga berkontribusi terhadap penghambatan nitrifikasi (Carlton et al., 2019 ). Lebih jauh lagi, ribwort plantain mengurangi pembentukan gas nitrogen oksida (N 2 O) di padang rumput di tanah gambut sebesar 39% dibandingkan dengan ryegrass (Pijlman et al., 2020 ) dan sebesar 50% di padang rumput (Gardiner et al., 2018 ) dan mengurangi pelindian NO 3 -N sebesar 19% dalam sistem penggembalaan (Navarrete et al., 2022 ).
Strategi agronomi yang dikembangkan sebelumnya untuk mengurangi pencucian NO 3 -N setelah pembajakan alfalfa di musim gugur, seperti penanaman tanaman tangkapan atau tanaman utama dengan serapan N tinggi, penundaan tanggal pembajakan, dan pengurangan intensitas pengolahan tanah, mengurangi kehilangan nitrat (NO 3 ) setelah pembajakan alfalfa di musim dingin (Dreymann et al., 2005 ; Heß, 1989 ; Koch, 1997 ; Notaris et al., 2018 ) tetapi tidak mengarah pada solusi berkelanjutan untuk masalah dalam pertanian organik. Akibatnya, strategi budidaya tahan iklim baru untuk pembajakan alfalfa di musim gugur diperlukan untuk menghasilkan hasil tinggi di bawah perubahan iklim, untuk mengurangi NO 3 di musim dingin, dan untuk mendiversifikasi rotasi tanaman dalam pertanian organik.
Meskipun ada manfaat yang diduga dari ribwort plantain, penelitian mengenai viabilitas dan keberlanjutan dalam budidaya dengan alfalfa belum dilakukan. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk membandingkan tegakan tahunan murni dan campuran alfalfa yang berbeda dengan ribwort plantain dan meadow fescue dalam kondisi organik untuk pertama kalinya. Kami berhipotesis bahwa (a) campuran alfalfa dan ribwort plantain akan menghasilkan penurunan yang lebih cepat dalam kandungan NO 3 -N di lapisan tanah dibandingkan dengan campuran referensi dengan meadow fescue dengan meningkatkan proporsi nitrogen amonium (NH 4 -N); dan (b) campuran alfalfa dengan ribwort plantain akan menghasilkan hasil yang lebih tinggi daripada campuran alfalfa dengan meadow fescue dalam kondisi kekurangan air yang meningkat selama musim tanam.
2 BAHAN DAN METODE
2.1 Lokasi dan Desain Percobaan
Campuran yang berbeda dari ribwort plantain, alfalfa, dan meadow fescue dan tegakan murni didirikan di lokasi yang sama di Canitz, Jerman (dekat Leipzig, Jerman) selama tahun 2019 dan 2021. Lokasi tersebut terletak 112 m di atas permukaan laut pada 51°24′45″ N 12°41′10″ E. Uji lapangan berada di daerah perlindungan air. Menurut Undang-Undang Sumber Daya Air Federal (Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz, 2009 /22.12.2023), Peraturan Pupuk di Jerman (DüV, 2017 /11.12.2024) dan Petunjuk Nitrat Uni Eropa (Uni Eropa, 1991 ), batas atas untuk aplikasi N adalah 170 kg ha −1 selama periode tertentu di lahan subur di daerah perlindungan air. Jika kandungan NO 3 − dalam air tanah melebihi 50 mg L −1 , pemupukan dengan pupuk cair, bubur, kompos, atau pupuk padat dilarang keras. Pengelolaan lahan sebelumnya dan pengelolaan tanaman musim dingin dijelaskan dalam Tabel 1 . Ladang Canitz telah ditanami secara organik dengan rotasi tanaman ini sejak tahun 1990 (Tabel 1 ).
| Tanaman | Tahun | Rotasi tanaman |
|---|---|---|
| Alfalfa ( Medicago sativa L.) | Tahun 2016–2017 | Tanaman utama |
| Ejaan ( Triticum spelta L.) | Tahun 2018 | Tanaman utama |
| Bunga Phacelia ( Phacelia tanacetifolia L.) | Tahun 2018–2019 | Hasil panen |
| Kacang polong ( Pisum sativum L.) | Tahun 2019 | Tanaman utama |
| Lobak minyak ( Raphanus sativus L.) | Tahun 2019–2020 | Hasil panen |
| Kentang ( Solanum tuberosum L.) | Tahun 2020 | Tanaman utama |
| Bunga Phacelia ( Phacelia tanacetifolia L.) | Tahun 2020–2021 | Hasil panen |
Plot disusun dalam rancangan blok acak dengan empat ulangan dan alokasi perlakuan acak di setiap tahun percobaan (Gambar 1A ). Komposisi ribwort plantain, alfalfa, dan meadow fescue terdiri dari rancangan seri penggantian de Witt dari 0% hingga 100% spesies tanaman masing-masing (alfalfa, ribwort plantain, dan meadow fescue) untuk membudidayakan spesies tanaman dalam tegakan murni (100%) dan memasangkannya dengan campuran spesies dalam persentase yang meningkat, seperti yang dijelaskan oleh deWit ( 1960 ). Oleh karena itu, campuran spesies hijauan berikut diuji: (1) 100% ribwort plantain; (2) 67% ribwort plantain dan 33% alfalfa; (3) 50% ribwort plantain dan 50% alfalfa; (4) 33% ribwort plantain dan 67% alfalfa; (5) 100% alfalfa; (6) 67% alfalfa dan 33% rumput fescue; (7) 50% alfalfa dan 50% rumput fescue; (8) 33% alfalfa dan 67% rumput fescue; dan (9) 100% rumput fescue. Sebuah plot terdiri dari empat lintasan bor dengan lebar total 7,2 m dan panjang 10 m (Gambar 1A ). Dimensi total lapangan percobaan adalah 85,2 m × 55 m. Uji coba lapangan dilakukan pada tanggal 1 April 2019 dan 22 Maret 2021.
Semua pengukuran dan pengambilan sampel yang dijelaskan dalam bagian berikut dilakukan dalam lintasan pengeboran kedua dan ketiga pada plot. Lintasan pengeboran pertama dan keempat meminimalkan efek batas dari plot tetangga.
Dua tahun penelitian ini ditandai dengan kondisi cuaca yang sangat berbeda. Tahun terhangat adalah tahun 2019 dengan suhu rata-rata 12,5°C dan tahun percobaan 2021 jauh lebih dingin yaitu 9,8°C (Gambar 1B). ). Pada Maret 2019, suhu bulanan rata-rata hampir 2°C di atas rata-rata jangka panjang. Pada April 2019, suhu rata-rata tetap sejalan dengan nilai jangka panjang, sedangkan April 2021 6,3°C di bawah rata-rata jangka panjang pada 9,9°C.
Lokasi uji coba dicirikan oleh jumlah curah hujan rendah, rata-rata 557,3 mm per tahun dan 370,7 mm untuk periode Maret–September (rata-rata jangka panjang untuk periode 1913–2020), dengan nilai curah hujan total 253,4 mm pada tahun 2019 dan 374,6 mm pada tahun 2021 (Gambar 1C ). Bulan Mei dan Agustus 2021 merupakan pengecualian, karena terdapat 85,5% dan 65,9% mm lebih banyak curah hujan dibandingkan dengan rata-rata jangka panjang untuk periode 1913–2020. Data cuaca disediakan oleh stasiun cuaca di Wassergut Canitz GmbH, pertanian yang bekerja sama dengan Leipziger Stadtwerke.
Gambar S1 menangkap dampak perubahan iklim terhadap nilai suhu dan curah hujan harian di lokasi uji coba dari tahun 2009 hingga 2023.
2.2 Karakterisasi dan pengambilan sampel tanah
Lokasi ini dicirikan oleh Luvisols (tanah para-coklat) dari kerikil periglasial, dengan tanah liat di atas kerikil berpasir dalam. Tekstur tanah adalah pasir lempung (IS) (LfULG, 2020 ). Nilai pH rata-rata adalah 6,8, yang ditentukan mengikuti metode yang dijelaskan oleh VDLUFA ( 2012c ). Kapasitas air yang tersedia berkisar antara 121 hingga 180 mm, dan kapasitas lapangan berkisar antara 181 hingga 270 mm. Tingkat sensitivitas pemadatan tanah sedang (LfULG, 2020 ). Ladang percobaan juga menunjukkan sensitivitas tinggi terhadap air dan sensitivitas sedang terhadap erosi angin (LfULG, 2020 ).
Bahasa Indonesia: Saat uji lapangan disiapkan (1 April 2019 dan 22 Maret 2021), bahan tanah dikumpulkan untuk menganalisis kandungan fosfor (P) yang tersedia bagi tanaman, kalium (K) yang tersedia bagi tanaman, dan magnesium (Mg) yang tersedia bagi tanaman pada kedalaman 0–0,3 m menggunakan bor tanah Pürckhauer (diameter 0,03 m, panjang pengambilan sampel: 0,3 m). Titik pengambilan sampel dipilih secara acak di seluruh lokasi uji menurut rekomendasi untuk karakterisasi tanah dari Lorenz dan Erdle ( 2018 ). Ketersediaan bagi tanaman dalam penelitian ini mengacu pada fraksi kandungan total P, K, dan Mg dalam tanah yang tersedia untuk diserap oleh akar tanaman. Kandungan P dan K ditentukan dengan mengikuti metode yang dijelaskan oleh VDLUFA ( 2012b ) dan masing-masing sebesar 6,5 dan 14,9 mg 100 g tanah -1 pada kedalaman tanah 0 hingga 0,3 m. Kandungan Mg ditentukan dengan mengikuti metode Walinga et al. ( 1995 ) dan rata-rata sebesar 11,8 mg 100 g tanah -1 .
Kandungan N target dalam tanah untuk pertanian di daerah perlindungan air di Jerman adalah 30 kg N ha −1 untuk mengurangi kadar nitrat dalam air tanah (Bundesministerium der Justiz und für Verbraucherschutz, 2009 /22.12.2023). Dalam 15 tahun terakhir, pertanian telah mencatat surplus rata-rata 15 kg N ha −1 per tahun dalam kandungan tanah untuk tanaman berikutnya. Keseimbangan N, termasuk senyawa N atmosfer, adalah antara 15 dan 20 kg ha −1 surplus N per tahun. Kadar NO 3 − dalam air tanah bervariasi antara 20 dan 24 mg L −1 , yang berada di bawah 25 mg L −1 (tingkat di mana efek antropogenik diasumsikan) dan 50 mg L −1 (nilai batas untuk air tanah di Uni Eropa) (BMEL & BMU, 2020 ). Area uji lapangan tidak dipupuk sebelum penanaman maupun selama periode penelitian (2019–2021) untuk mengukur dampak terhadap ketersediaan N tanaman di dalam tanah.
Untuk menentukan kandungan mineral N yang tersedia bagi tanaman (N min ), sampel dikumpulkan pada hari penanaman pada empat kedalaman dengan interval 0,3 m (0–0,3, 0,3–0,6, 0,6–0,9, dan 0,9–1,2 m) dari seluruh area uji lapangan (Tabel S1 ). Sampel untuk penentuan N min juga dikumpulkan pada tanggal pemotongan pertama (27 Juni 2019 dan 25 Mei 2021), kedua (29 Juli 2021), dan terakhir (14 September 2019, dan 14 September 2021) pada empat kedalaman, dengan total empat sampel di sepanjang lebar plot. Sampel tanah diambil pada 2 hari pada tahun 2019 dan 8 hari pada tahun 2021 setelah panen tangan terakhir bahan tanaman dan sebelum pembajakan. Tidak ada nilai N min atau nitrat pada titik-titik selanjutnya di musim gugur yang disediakan dalam manuskrip ini, karena karya ini berfokus pada efek campuran pada N min tanah selama periode pengolahan tanah. Bahan tanah dari setiap subsampel dan interval yang sama dicampur, dan batu serta bahan tanaman disingkirkan. Di lokasi, sampel disimpan dan diangkut dalam kotak dingin pada suhu sekitar 5°C. Setelah itu, disimpan pada suhu -18°C hingga ekstraksi NO 3 − dan NH 4 + . Pendekatan terperinci untuk analisis NO 3 − dan NH 4 + dijelaskan oleh Krachunova et al. Untuk menghitung kandungan N min dalam tanah, bahan kering bahan tanah ditentukan dalam lemari pengering pada suhu 105°C selama 48 jam. Perhitungan dilakukan menurut rumus berikut yang diambil dari VDLUFA ( 2012a ) dan Deutsches Institut für Normung eV (DIN) ( 2005–2006 ):
di mana d adalah interval kedalaman tanah (0,3 m); dB adalah kepadatan tanah dalam penyimpanan alami, termasuk ruang pori (1,55 g cm −3 ); f adalah konsentrasi CaCl 2 per FM (bahan segar)/bahan tanah (2,50 mL g −1 ).
Nilai dB (kepadatan tanah dalam penyimpanan alami, termasuk ruang pori) disediakan oleh laboratorium Perusahaan Operasi Negara untuk Lingkungan dan Pertanian (BfUL) di Nossen, Negara Bagian Bebas Saxony, Jerman.
2.3 Varietas tanaman dan cara penanaman
Kepadatan benih dari perlakuan tegakan murni (100%) adalah 400 benih hidup murni per m −2 dengan jarak baris 0,13 m. Kultivar La Bella Campagnola (alfalfa), Libor (ribwort plantain), dan Cosmolit (meadow fescue) dengan kualitas organik bersertifikat digunakan untuk kedua uji lapangan pada tahun 2019 dan 2021. La Bella Campagnola adalah kultivar Mediterania dengan toleransi kekeringan yang tinggi. Kultivar ribwort plantain Libor mengandung sekitar 2% aucubin dan dapat tumbuh dari semi-teduh hingga tanpa sinar matahari langsung, menurut pemulia tanaman Jelitto Staudensamen GmbH. Cosmolit adalah kultivar tahan kekeringan yang biasanya digunakan untuk campuran alfalfa di Jerman (Bundessortenamt, 2020 ).
Sebelum penanaman, tanah disiapkan menggunakan bajak putar (Lemken, pada kedalaman 0,27 m) dan pembudidaya (Maschio SpA, pada kedalaman sekitar 0,08 m). Semua benih ditabur di permukaan tanah (Alat penabur benih Wintersteiger Hege 80/Kombi) pada tanggal 1 April 2019 dan 28 Februari 2021. Permukaan tanah diratakan dengan rol (Rol prismatik Mediana, Güttler) setelah penanaman. Periode penanaman berakhir pada tanggal 17 Oktober 2019 dan 21 Oktober 2021, saat ladang dibajak.
2.4 Pengambilan sampel tanaman
Bahan tanaman di atas tanah dipanen pada tiga tanggal: pada tahap kuncup akhir alfalfa (27 Juni 2019 dan 25 Mei 2021), pada pembungaan awal alfalfa pada 29 Juli 2021, dan pada tahap pembungaan akhir alfalfa dari alfalfa dan ribwort plantain (14 Oktober 2019 dan 14 September 2021). Tidak ada pemotongan kedua bahan tanaman yang memungkinkan dalam uji lapangan 2019 pada tahap pembungaan awal alfalfa karena serangan gulma yang parah. Sebaliknya, area tersebut dipangkas pada bulan Juli 2019. Setiap panen terdiri dari pemotongan manual 1,5 m 2 bahan segar dengan gunting tanaman pagar, yang kemudian digunakan untuk menentukan komposisi spesies. Akumulasi hijauan (FA) kemudian ditentukan dengan memanen strip 7 m −2 dari tengah setiap plot dengan pemanen plot pakan ternak hijau yang dioperasikan secara manual (Haldrup GmbH). Bahan dikumpulkan segera setelah dipotong dengan penggaruk dan bahan segar ditimbang di lapangan (Bosche Wägetechnik, 0,2 ± 60,0 kg). Bahan kering ditentukan dengan cara mengeringkannya hingga mencapai berat konstan pada suhu 105°C (48 jam, Thermo UT 6760, +20 hingga 300°C, Heraeus Holding GmbH).
Sampel yang dipotong dengan tangan disimpan dalam kondisi dingin semalaman (5°C) hingga pengolahan sampel dilakukan pada hari berikutnya. Setiap sampel dipisahkan untuk mengukur fraksi spesies campuran dan biomassa gulma. Gulma yang ada di lokasi penelitian dinilai dengan sistem penghitungan visual untuk kepadatan gulma yang disebut Göttinger Zahl- und Schätzrahmen seperti yang dijelaskan oleh LfL ( 2024 ) pada hari yang sama saat panen dengan tangan. Berat segar seluruh sampel dan masing-masing komponen campuran hijauan kemudian ditentukan (Denver Instrument SI-6002, akurasi ± 0,01 g).
2.5 Analisis Statistik
Semua analisis statistik dilaksanakan dengan perangkat lunak statistik SAS (versi 9.4 untuk Windows, SAS Institute Inc.). Pemeriksaan awal dari kumpulan data mentah menunjukkan bahwa FA sangat bervariasi antara 2 tahun studi. Akibatnya, perbedaan dalam N min selama analisis awal juga ditemukan. Oleh karena itu, penulis melakukan dua analisis terpisah setiap tahun untuk mewakili semua efek dari perlakuan campuran.
Semua data dianalisis menggunakan PROC GLM (model linear umum) untuk analisis varians satu (perlakuan T campuran dan tegakan murni) dan multi-faktor (variabel tahun 2019 dan 2021 (Y), T dan Y × T). PROC GLM dengan metode kuadrat terkecil (LS) dipilih untuk desain blok uji lapangan seperti yang direkomendasikan oleh Munzert ( 2015 ). Pendekatan konservatif dari uji post hoc perbedaan signifikan jujur Tukey (HSD, level- p ditetapkan pada level sebagai perbedaan rata-rata terbesar) digunakan untuk perbandingan berpasangan tertentu (Tukey, 1949 ). Distribusi normal semua kumpulan data diuji dengan uji Shapiro–Wilk (Shapiro & Wilk, 1965 ), di mana data yang terdistribusi tidak normal ditransformasikan sesuai dengan pedoman Köhler et al. ( 2012 ) dan Munzert ( 2015 ), fungsi 1:x, √(x), x 2 , √(1:x),1:x 2 , dan log(x). Statistik data serta penyajiannya dilakukan dengan rata-rata aritmatika dan simpangan baku rata-rata. Tingkat signifikansi untuk semua hasil yang disajikan adalah p ≤ 0,05.
Satuan metrik ton (t) digunakan untuk hasil FA dan secara umum dihitung sebagai berikut:
di mana g mewakili metrik gram dan m 2 melambangkan metrik meter persegi.
Total FA yang dikoreksi untuk DM (bahan kering) (t ha −1 ) digunakan untuk perhitungan rasio ekuivalen lahan parsial (pLER) dan rasio ekuivalen lahan total (LER). LER ditentukan mengikuti persamaan yang diberikan oleh Willey dan Osiru ( 1972 ) dan dihitung sebagai berikut:
Efek signifikan dari interaksi campuran antara seri penggantian diidentifikasi. Ilustrasi grafis dari hasil dibuat dengan SigmaPlot (Versi 12.5, Systate Software Inc.).
3 HASIL
3.1 Akumulasi hijauan dan perkembangan kompetisi
Semua perlakuan menunjukkan hasil bahan kering yang sangat rendah pada pemotongan pertama di kedua tahun percobaan, dengan alfalfa menunjukkan nilai terendah ( p = 0,01, Tabel 2 ). FA dari perlakuan dengan campuran hijauan lebih besar daripada alfalfa di kedua tahun percobaan (Tabel 2 ). Ribwort plantain dengan alfalfa dalam campuran 50/50% menyebabkan FA lebih besar pada pemotongan pertama tahun 2019 dibandingkan dengan alfalfa di kedua tahun tersebut dengan semua perlakuan lainnya menjadi menengah tetapi tidak berbeda dari kedua perlakuan ini. Pada pemotongan kedua tahun 2021, ribwort plantain di semua campuran alfalfa menghasilkan FA terbesar secara numerik, meskipun peningkatannya tidak berbeda dari ribwort plantain, 33/67% alfalfa dengan meadow fescue, atau 50/50% alfalfa dengan meadow fescue. Alfalfa memiliki FA terendah pada pemotongan ketiga tahun 2019 sebesar 0,28 t ha −1 , yang lebih rendah daripada semua campuran alfalfa dan ribwort plantain dan ribwort plantain dan meadow fescue dalam tegakan murni ( p < 0,0001). Meadow fescue menunjukkan FA yang lebih besar daripada dalam campuran dengan alfalfa. Tidak ada perbedaan statistik di antara perlakuan yang ditentukan pada pemotongan ketiga tahun 2021 ( p = 0,59). Total FA menunjukkan tren serupa pada tahun 2019 dan 2021, di mana campuran ribwort plantain dan ribwort plantain/alfalfa secara umum menghasilkan FA yang lebih besar dibandingkan dengan alfalfa dalam tegakan murni dan campuran meadow fescue.
| Tahun | Perlakuan | Tingkat benih (%) | 1. Potong FA (t ha −1 ) | 2. Potong FA (t ha −1 ) a | 3. Potong FA (t ha −1 ) | Jumlah FA (t ha −1 ) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tahun 2019 | R. pisang raja | 100 | 0,06 ab | X | 1.61a | 1.67a |
| Alfalfa/R. pisang raja | 33/67 | 0,05 ab | X | 1.55a | 1.61a | |
| 50/50 | 0,09a | X | 1.69a | 1.78a | ||
| 67/33 | 0,05 ab | X | 1.12ab | 1.17ab | ||
| Daun alfalfa | 100 | 0,01b | X | 0,28c tahun | 0,29c tahun | |
| Alfalfa/rumput fescue padang rumput | 33/67 | 0,03 ab | X | 0,71 SM | 0,75 SM | |
| 50/50 | 0,03 ab | X | 0,71 SM | 0,74 SM | ||
| 67/33 | 0,03 ab | X | 0,68 SM | 0,71 SM | ||
| Rumput fescue padang rumput | 100 | 0,04 ab | X | 1.19 inci | 1.23 inci | |
| Nilai – p Tukey-HSD | 0,01 | X | <0,0001 *** | <0,0001 *** | ||
| Tahun 2021 | R. pisang raja | 100 | 0,15 ab | 4.51abc | 1.43 | 6.09 abc |
| Alfalfa/R. pisang raja | 33/67 | 0,18 ab | 6.62a | 1.52 | 8.32a | |
| 50/50 | 0.27a | 6.19a | 1.79 | 8.25a | ||
| 67/33 | 0,16 ab | 5.14ab | 1.37 | 6,67 inci | ||
| Daun alfalfa | 100 | 0,01b | 2.16c | 1.61 | 3.78 SM | |
| Alfalfa/rumput fescue padang rumput | 33/67 | 0,04b | 2.13abc | 1.56 | 3,73c tahun | |
| 50/50 | 0,10 ab | 2.44abc | 1.48 | 4.02 SM | ||
| 67/33 | 0,11 ab | 1,68c tahun | 1.89 | 3,68c tahun | ||
| Rumput fescue padang rumput | 100 | 0,11 ab | 2,05c tahun | 1.94 | 4.11 SM | |
| Nilai – p Tukey-HSD | 0,01 ** | <0,0001 *** | 0,59 detik | <0,0001 *** | ||
| Tahun 2019 dan 2021 | Nilai p perbandingan ganda | kamu | <0,0001 *** | X | <0,0001 *** | <0,0001 *** |
| T | 0,001 *** | X | 0,001 *** | <0,0001 *** | ||
| Y × T | 0,15 detik | X | 0,001 | 0,001 | ||
Catatan : Data untuk beberapa perbandingan adalah rata-rata tertimbang dari empat kali ulangan per tahun (Y) dan perlakuan (T). Huruf yang mengikuti nilai menunjukkan perbedaan signifikan dalam kolom yang sama menurut uji perbandingan ganda. Kolom tingkat benih (%)—angka 67/33, 50/50, dan 33/67 menunjukkan proporsi campuran dalam persen. Singkatan: ns, tidak signifikan; R. plantain, ribwort plantain; T, perlakuan; Y, tahun; Y × T, efek interaktif antara tahun dan perlakuan. X menunjukkan data hanya tersedia untuk tahun 2021; analisis satu faktor dengan Tukey-HSD. **, ***Signifikan pada p ≤ 0,01 dan p ≤ 0,001, masing-masing.
Gulma yang paling dominan adalah common poppy ( Papaver rhoeas L.), dengan lebih dari 85% kemunculan. 15% kemunculan gulma lainnya terdiri dari purple deadnettle ( Lamium purpureum L.), cornflower ( Centaurea cyanus L.), common dandelion ( Taraxacum officinale L.), common chickweed ( Stelaria media L.), common amaranth ( Amaranthus retroflexus L.), dan tanaman tunggal red clover ( Trifolium pratense L.), jointed charlock ( Raphanus raphanistrum L.), dan common bugloss ( Anchusa officinalis L.) yang tersebar di seluruh lahan percobaan.
Ribwort plantain secara signifikan menekan alfalfa dalam campuran perlakuan 50/50% dan 67/33% pada pemotongan pertama di kedua uji lapangan ( p < 0,0001, Tabel 3 ). Alfalfa tidak tumbuh dengan baik pada pemotongan pertama tahun 2019 atau 2021, tetapi secara umum menunjukkan pangsa yang lebih tinggi di semua perlakuan dengan meadow fescue. Alfalfa menunjukkan pangsa terendah secara signifikan (18,9%) dibandingkan dengan ribwort plantain (81,1%) dalam perlakuan 67/33% ( p < 0,0001, Tabel 3 ). Alfalfa memiliki pangsa yang lebih tinggi dalam perlakuan campuran ribwort plantain dan meadow fescue selama tahun 2019 ( p T < 0,0001), dalam kondisi yang lebih kering, dibandingkan dengan tahun 2021, yang menyebabkan interaksi yang signifikan antara tahun dan perlakuan dalam perbandingan ganda ( p Y × T = 0,001, Tabel 3 ).
| Tahun | Perlakuan | Tingkat benih (%) | 1. Potong bagian alfalfa (%) | 1. Potong R. plantain/M. fescue bagian (%) | 2. Potong alfalfa bagian (%) a | 2. Potong R. plantain/M. fescue bagian (% ) | 3. Potong bagian alfalfa (%) | 3. Potong R. plantain/M. fescue bagian (%) | Rata-rata porsi alfalfa (%) | Rata-rata proporsi R. plantain/M. fescue (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tahun 2019 | Alfalfa/R. pisang raja | 33/67 | 28.33cd | 71,67 inci | X | X | 1,34 hari | 98.66a | 14,84b | 85.16a |
| 50/50 | 28.32cd | 71,68 inci | X | X | 1,17 hari | 98.83a | 14,74b | 85.26a | ||
| 67/33 | 18,88 hari | 81.12a | X | X | 2,08 hari | 97.92a | 10.48b | 89.52a | ||
| Alfalfa/rumput fescue padang rumput | 33/67 | 41,28 bcd | 58.72abc | X | X | 2.22 hari | 97.78a | 21,75b | 78.25a | |
| 50/50 | 43,48 abcd | 56,52 abcd | X | X | 9,49c tahun 2013 | 90.51b | 26.49b | 73.51a | ||
| 67/33 | 47,77 abcd | 52.23abcd | X | X | 11.37c | 88.63b | 29.57b | 70.43a | ||
| Nilai – p Tukey-HSD | <0,0001 *** | X | <0,0001 *** | <0,0001 *** | ||||||
| Tahun 2021 | Alfalfa/R. pisang raja | 33/67 | 48,90 inci | 51.10ab | 3.10 hari | 96.90a | 2,99 miliar | 97.01a | 18.33b | 81.67a |
| 50/50 | 6.59b | 93.41a | 4,29 hari | 95.71a | 3.92b | 96.08a | 4.93b | 95.07a | ||
| 67/33 | 12.50b | 87.50a | 15,58cd | 84.42ab | 10.58b | 89.42a | 12,89 miliar | Nomor 87.11a | ||
| Alfalfa/rumput fescue padang rumput | 33/67 | 39,53 inci | 60,47 inci | 12,55cd/hari | 87.45 derajat | 4.72b | 95.28a | 18.93b | 81.07a | |
| 50/50 | 20.58b | 79.42a | 15,88cd | 84.12ab | 7.47b | 92.53a | 14.65b | 85.35a | ||
| 67/33 | 3,96b | 96.04a | 27,73c tahun | 72.27b | 10.25b | 89.75a | 13,98 miliar | 86.02a | ||
| Nilai – p Tukey-HSD | <0,0001 *** | <0,0001 *** | <0,0001 *** | <0,0001 *** | ||||||
| Tahun 2019 dan 2021 | Nilai p perbandingan ganda | kamu | 1,0 detik | X | 1,0 detik | 1,0 detik | ||||
| T | <0,0001 *** | <0,0001 *** | <0,0001 *** | <0,0001 *** | ||||||
| Y × T | 0,001 | X | 0,01 | 0,01 | ||||||
Catatan : Data dalam beberapa perbandingan adalah rata-rata tertimbang dari empat kali ulangan per tahun (Y) dan perlakuan (T). Huruf yang mengikuti nilai menunjukkan perbedaan signifikan dalam kolom yang sama menurut uji perbandingan ganda. Kolom tingkat benih (%)—Angka 67/33, 50/50, dan 33/67 menunjukkan proporsi campuran dalam persen. Singkatan: ns, tidak signifikan; M. fescue, fescue padang rumput; R. plantain, ribwort plantain; T, perlakuan; Y, tahun; Y × T, efek interaktif antara tahun dan perlakuan. X menunjukkan data hanya tersedia untuk tahun 2021, analisis satu faktor dengan Tukey-HSD. *** Signifikan pada p ≤0,01 dan 0,001.
Pada pemotongan kedua tahun 2021, porsi alfalfa tertinggi mencapai 27,7% pada perlakuan rumput fescue padang rumput 67/33% ( p < 0,0001). Porsi alfalfa yang jauh lebih rendah ditemukan pada campuran rumput plantain 33/67% dan 50/50%. Pengurangan porsi alfalfa pada campuran rumput plantain 33/67% sangat drastis, dari 48,9% pada pemotongan pertama menjadi 3,1% pada pemotongan kedua (Tabel 3 ).
Pangsa alfalfa menurun pada pemotongan ketiga tahun 2019 dan 2021. Pangsa alfalfa tertinggi terdapat pada campuran 67/33% dengan rumput fescue padang rumput tahun 2019 (11,4%). Alfalfa pada pemotongan ketiga tahun 2019 dan 2021 secara umum jauh di bawah pangsa rumput plantain dan rumput fescue padang rumput pada semua perlakuan ( p < 0,0001, Tabel 3 ). Pangsa rumput plantain tertinggi adalah 89,5% tahun 2019 dan 95,1% tahun 2021 (Tabel 3 ).
3.2 pLER dan LER
pLER tertinggi untuk alfalfa dan ribwort plantain pada tahun 2019 dan 2021 berada pada campuran 50/50%, tetapi signifikan hanya pada tahun 2019 ( p = 0,002, Tabel 4 ). Hasilnya, total LER tertinggi pada perlakuan yang sama signifikan pada tahun 2019 ( p = 0,01, Tabel 4 ). Tidak ada signifikansi pada tahun 2021 (pLER p = 0,2, total LER p = 0,48, Tabel 4 ). Untuk pLER dan total LER, tidak ada interaksi signifikan antara tahun dan perlakuan (pLER p Y × T = 0,49, total LER p Y × T = 0,98, Tabel 4 ).
| Tahun | Perlakuan | Tingkat benih (%) | 1. Potong Alfalfa | 1. Potong pLER R. plantain/M. fescue | 1. Potong Total LER | 2. Potong pLER Alfalfa a | 2. Potong pLER R. plantain/M. fescue | 2. Potong Total LER a | 3. Potong pLER Alfalfa | 3. Potong pLER R. plantain/M. fescue | 3. Potong Total LER | Jumlah total Alfalfa | Total pLER R. plantain/M. fescue | Jumlah LER |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tahun 2019 | Alfalfa/R. Pisang raja | 33/67 | 0,86abc | 0,74abc | 1,60b | X | X | X | 0,06 miliar | 1.01a | 1.07 | 0,57b | 0,88 ab | 1,45 inci |
| 50/50 | 1.72a | 1.15abc | 2.87a | X | X | X | 0,07 miliar | 1.07a | 1.14 | 1.59a | 1.11ab | 2.70a | ||
| 67/33 | 1,51 inci | 0,65 SM | 2.16ab | X | X | X | 0,10b | 0,74 ab | 0.84 | 0,57b | 0,69b | 1.26b | ||
| Alfalfa/rumput fescue padang rumput | 33/67 | 1.02abc | 0,49 SM | 1,51b | X | X | X | 0,11b | 0,63 ab | 0,74 | 0,78 ab | 0,56b | 1,34 inci | |
| 50/50 | 1.12abc | 0,45 SM | 1,57 miliar | X | X | X | 0,27 ab | 0,57 ab | 0.84 | 0,70b | 0,51b | 1.21b | ||
| 67/33 | 0,99abc | 0,36c tahun | 1,35b | X | X | X | 0,58 ab | 0,55 ab | 1.13 | 0,79 pon | 0,45b | 1.24b | ||
| Nilai – p Tukey-HSD | 0,002 ** | 0,01 ** | X | X | 0,001 *** | 0.52 | 0,003 ** | 0,01 ** | ||||||
| Tahun 2021 | Alfalfa/R. pisang raja | 33/67 | 1.41 | 0,65 | 2.06 | 0,09e tahun | 1.42a | 1.52 | 0,04 hari | 1.07a | 1.11 | 0,68 SM | 1,05 inci | 1.73 |
| 50/50 | 1.52 | 1.63 | 3.15 | 0.12e | 1.32 inci | 1.44 | 0,04 hari | 1.23a | 1.27 | 0,56 SM | 1.39a | 1,95 | ||
| 67/33 | 0.82 | 0.92 | 1.74 | 0,36 detik | 0,97abc | 1.33 | 0,08c | 0,87abc | 0,95 | 0,42 SM | 0,92abc | 1.34 | ||
| Alfalfa/rumput fescue padang rumput | 33/67 | 1.50 | 0,50 | 2.00 | 0,17e tahun | 0,64cde | 0.81 | 0,04 hari | 0,83 abcd | 0,87 | 0,45 SM | 0,66 SM | 1.11 | |
| 50/50 | 1.77 | 0.43 | 2.20 | 0.31 detik | 0,86 bcd | 1.17 | 0,06 hari | 0,73abcd | 0,79 | 0,72 SM | 0,68 SM | 1.40 | ||
| 67/33 | 0,45 | 0.92 | 1.37 | 0,53cde | 0,48cde | 1.01 | 0,13 bcd | 0,91 ab | 1.04 | 0,37c tahun | 0,77abc | 1.14 | ||
| Nilai – p Tukey-HSD | 0,2 detik | 0,48 detik | <0,0001 *** | 0,15 detik | <0,0001 *** | 0,59 detik | 0,001 *** | 0,17 detik | ||||||
| Tahun 2019 dan 2021 | nilai- p | kamu | 0,32 detik | 0,18 detik | X | X | 0,63 detik | 0,57 detik | 0,5 detik | 0,34 detik | ||||
| T | 0,001 *** | 0,1 detik | <0,0001 *** | 0,15 detik | <0,0001 *** | 0,23 detik | 0,001 *** | 0,01 | ||||||
| Y × T | 0,49 detik | 0,98 detik | X | X | 0,4 detik | 0,96 detik | 0,01 | 0,89 detik | ||||||
Catatan : Data untuk beberapa perbandingan adalah rata-rata tertimbang dari empat kali replikasi per tahun (Y) dan perlakuan (T). Huruf yang mengikuti nilai menunjukkan perbedaan signifikan dalam kolom yang sama menurut uji perbandingan berganda. Singkatan: ns, tidak signifikan; M. fescue, fescue padang rumput; R. plantain; ribwort plantain; T, perlakuan; Y, tahun; Y × T, efek interaktif antara tahun dan perlakuan. tanda X menunjukkan data yang tersedia hanya untuk tahun 2021, analisis satu faktor dengan Tukey-HSD. Kolom tingkat benih (%)—Angka 67/33, 50/50, dan 33/67 menunjukkan proporsi campuran dalam persen. ***,** Signifikan pada p ≤0,01 dan 0,001, masing-masing.
Untuk pemotongan kedua pada tahun 2021, penurunan signifikan pada pLER alfalfa diamati pada semua perlakuan ( p < 0,0001, Tabel 4 ). pLER ribwort plantain adalah 33/67% dan secara signifikan lebih tinggi daripada semua pLER lainnya ( p < 0,0001, Tabel 4 ). Total LER pada pemotongan kedua secara numerik lebih tinggi di antara perlakuan alfalfa/ribwort plantain daripada alfalfa/meadow fescue pada tahun 2021, tetapi tidak signifikan ( p = 0,15, Tabel 4 ).
Pada pemotongan ketiga tahun 2019 dan 2021, pLER tertinggi dicapai oleh ribwort plantain dalam perlakuan 50/50% dengan alfalfa ( p = 0,001 pada tahun 2019 dan p < 0,0001 pada tahun 2021, Tabel 4 ). Nilai pLER alfalfa secara signifikan lebih rendah daripada pLER ribwort plantain dalam campuran 33/67% dan 50/50% pada tahun 2019 dan 2021 ( p = 0,001 pada tahun 2019, p < 0,001 pada tahun 2021, Tabel 4 ). Total LER dari perlakuan tidak menunjukkan signifikansi dalam analisis satu faktor atau interaksi signifikan dalam perbandingan berganda ( p = 0,52 pada tahun 2019, p = 0,52 pada tahun 2021, p Y × T = 0,96, Tabel 4 ).
Total LER pada tiga potongan secara signifikan tertinggi untuk perlakuan alfalfa/ribwort plantain 50/50% pada tahun 2019 ( p = 0,01, Tabel 4 ). Tidak ada perbedaan signifikan untuk total LER pada tahun 2021 ( p = 0,17, Tabel 4 ). Secara keseluruhan, total LER yang lebih tinggi tanpa interaksi signifikan tahun × perlakuan dicapai pada perlakuan ribwort plantain di semua potongan dan tahun ( p T = 0,01, p Y × T = 0,89, Tabel 4 ).
Kandungan min 3,3 N
Pada kedalaman tanah 0 hingga 0,3 m, tidak ada tren yang jelas dalam perkembangan N min yang diamati untuk potongan pertama di kedua tahun percobaan (Gambar 2A,B ). Nilai yang lebih tinggi dicatat pada tahun 2019 untuk ribwort plantain (10,6 kg N ha −1 ) dan alfalfa (10,8 kg N ha −1 ) dalam tegakan murni, tetapi tidak signifikan ( p = 0,06, Gambar 2A ). Pada tahun 2021, campuran ribwort plantain/alfalfa 67/50% dan 50/50%, serta alfalfa dalam tegakan murni, menunjukkan deviasi standar terbesar dan tidak signifikan ( p = 0,66, Gambar 2B ).
Pada tanggal musim gugur di tahun 2019, N min dari 100% alfalfa menunjukkan perbedaan yang signifikan pada kedalaman 0 hingga 0,3 m dari perlakuan 100% ribwort plantain dan 67/33% ribwort plantain/alfalfa ( p = 0,03, Gambar 3A ). N min tertinggi secara signifikan pada kedalaman tanah 0,3 hingga 0,6 m ditentukan di bawah 100% alfalfa pada tahun 2019 dan ada tren untuk N min yang lebih tinggi dalam perlakuan meadow fescue/alfalfa ( p = 0,01, Gambar 3B ). Perbedaan yang signifikan di antara N min juga ditentukan dari 0,6 hingga 0,9 m pada tahun 2019, dengan 100% meadow fescue memiliki rata-rata tertinggi ( p = 0,01, Gambar 3C ). Dari kedalaman 0,9 hingga 1,2 m, tren kandungan N min yang lebih tinggi pada perlakuan 100% alfalfa dan alfalfa/fescue padang rumput tetap terlihat, tetapi tanpa signifikansi ( p = 0,16, Gambar 3D ).
Pada musim gugur 2021, nilai N min di bawah keberadaan ribwort plantain, di sebelah kiri alfalfa murni yang dibudidayakan pada Gambar 4A menunjukkan nilai N min yang hampir sama dengan simpangan baku yang rendah, sedangkan nilai untuk alfalfa dalam tegakan murni dan campuran meadow fescue menunjukkan dispersi yang besar. Tidak ada signifikansi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4A ( p = 0,11). Nilai N min tertinggi pada tahun 2021 juga ditemukan pada 0,3–0,6 m, seperti pada tahun 2019, di bawah 100% alfalfa ( p = 0,03, Gambar 4B ). Campuran ribwort plantain/alfalfa 50/50% dan 33/67% menunjukkan kandungan N min yang jauh lebih rendah . Dari kedalaman 0,6 hingga 0,9 m, nilai N min menunjukkan sebaran yang lebih besar, dengan perlakuan 33/67% meadow fescue/alfalfa memiliki nilai tertinggi. Nilai terendah ditemukan pada 100% tanaman ribwort plantain, tetapi tidak signifikan ( p = 0,07, Gambar 4C ). Dari 0,9 hingga 1,2 m, nilai-nilai individual dari setiap perlakuan tersebar dan tidak signifikan, tetapi nilai N min yang lebih tinggi ditemukan pada perlakuan rumput fescue/alfalfa padang rumput ( p = 0,4, Gambar 4D ).
3.4 NO 3 -N dan NH 4 -N berbagi
Analisis nilai rata-rata menunjukkan bahwa bagian NO 3 -N terendah secara signifikan (65,9%) terdapat pada tegakan murni ribwort plantain ( p = 0,02, Gambar 5A ). Perlakuan 33/67% ribwort plantain/alfalfa menunjukkan proporsi NO 3 -N tertinggi secara signifikan (85,6%) pada 0–0,3 m. Sebaliknya, 100% ribwort plantain memiliki bagian NH 4 -N tertinggi secara signifikan pada tegakan murni dan bagian terendah secara signifikan pada perlakuan 33/67% dengan alfalfa. Tidak ada perbedaan signifikan yang diamati dari 0 hingga 0,3 m pada tanggal pemotongan pertama pada bulan Mei 2021 ( p = 0,76, Gambar 5B ). Berbeda dengan pemotongan pada tahun 2019, 100% alfalfa menunjukkan kandungan NO 3 -N terendah dari semua perlakuan. Ribwort plantain dan meadow fescue pada tegakan murni menunjukkan nilai yang sama (Gambar 5B ).
Tidak ada perbedaan signifikan dalam NO 3 -N dan NH 4 -N dari kedalaman 0 hingga 0,3 m selama pemotongan kedua pada pertengahan Oktober 2019 ( p = 0,14, Gambar 6A ). Namun, perlakuan dengan 33/67% dan 50/50% rumput fescue/alfalfa memiliki proporsi NO 3 -N terendah dan akibatnya proporsi NH 4 -N tertinggi. Pada kedalaman tanah 0,3 hingga 0,6 m, perlakuan 67/33% ribwort plantain/alfalfa memiliki rasio NO 3 -N terendah secara signifikan dan rasio NH 4 -N tertinggi dibandingkan dengan perlakuan 100% alfalfa dan 33/67% rumput fescue/alfalfa ( p = 0,01, Gambar 6B ). Dari kedalaman 0,6 hingga 0,9 m, proporsi NO 3 -N lebih tinggi pada 100% alfalfa dan rumput fescue padang rumput dan semua perlakuan rumput fescue padang rumput/alfalfa daripada pada 100% ribwort plantain, tetapi tidak signifikan ( p = 0,1, Gambar 6C ). Porsi NO 3 -N tertinggi terjadi pada campuran 33/67% dan 50/50% alfalfa/rumput fescue padang rumput. Persentase NH 4 -N pada rumput ribwort plantain murni sedikit lebih rendah dibandingkan dengan semua perlakuan rumput ribwort plantain/alfalfa (Gambar 6C ). Pada kedalaman 0,9 hingga 1,2 m, rasio NH 4 -N menurun pada semua perlakuan, kecuali untuk campuran 67/33% rumput ribwort plantain/alfalfa. Terdapat outlier pada kumpulan data untuk perlakuan ini dan 67/33% fescue padang rumput/alfalfa, yang menyebabkan sulitnya menafsirkan hasilnya ( p = 0,16, Gambar 6D ).
Pada tanggal pemotongan kedua di pertengahan September 2021, bagian NO 3 -N pada 0–0,3 m secara signifikan lebih tinggi dengan 100% alfalfa dan 33/67% meadow fescue/alfalfa yang berbeda dengan perlakuan 33/67% ribwort plantain/alfalfa ( p = 0,04, Gambar 7A ). Dari 0,3 hingga 0,6 m, bagian NO 3 -N terendah secara signifikan diamati dengan ribwort plantain murni ( p = 0,003, Gambar 7B ). Alfalfa kultur murni dan perlakuan 50/50% meadow fescue/alfalfa memiliki nilai yang sama dari 0,3 hingga 0,6 m (Gambar 7B ). Dari 0,6 hingga 0,9 m, perbedaan antara rasio NO 3 -N /NH 4 -N dengan alfalfa murni dan campuran 33/67% meadow fescue/alfalfa meningkat secara jelas, tetapi tanpa signifikansi ( p = 0,09, Gambar 7C ). Dengan 100% alfalfa, pangsa NO 3 -N adalah 37,4% lebih tinggi daripada dalam campuran 33/67% ribwort plantain/alfalfa dibandingkan dengan 0,3–0,6 m. Lebih jauh, Gambar 7C mengungkapkan bahwa semua perlakuan yang mengandung ribwort plantain (sisi kiri 100% alfalfa pada Gambar 7C ) memiliki pangsa NH 4 -N yang lebih tinggi daripada semua perlakuan dengan meadow fescue (kanan 100% alfalfa pada Gambar 7C ). Dari 0,9 hingga 1,2 m, bagian NO 3 -N meningkat pada campuran 33/67% dan 50/50% rumput fescue padang rumput/alfalfa dan secara signifikan lebih tinggi dibandingkan campuran 67/33% dan 33/67% rumput ribwort plantain/alfalfa ( p = 0,001, Gambar 7D ).
4 DISKUSI
Penulis menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa campuran ribwort plantain/alfalfa meningkatkan porsi NH4 – N dalam campuran alfalfa tahunan pada pembajakan musim gugur. Meskipun pengaruh ribwort plantain pada tanah diamati pada kedua tahun percobaan, hasil dan porsi tanaman campuran dari semua spesies campuran dan kondisi cuaca pada kedua tahun percobaan sangat bervariasi. Hasil yang diuraikan menunjukkan campuran yang diuji dan tegakan murni alfalfa, ribwort plantain, dan meadow fescue di bawah jumlah curah hujan yang berada di bawah rata-rata jangka panjang pada tahun 2019, serta di bawah jumlah curah hujan yang menyimpang dari rata-rata jangka panjang pada tahun 2021.
4.1 Ribwort plantain meningkatkan akumulasi hijauan
Ribwort plantain berkembang pesat dan dengan demikian memberikan kontribusi negatif terhadap pertumbuhan alfalfa (Tabel 2 dan 3 ). Ribwort plantain adalah spesies tanaman yang sangat kompetitif yang memiliki tuntutan sedang untuk kondisi lokasi (Ellenberg & Leuschner, 2010 ). Percobaan pot dengan ribwort plantain menunjukkan bahwa bahkan di bawah tekanan persaingan dan kurangnya pasokan nutrisi, ia tidak memulai reproduksi dan tidak menunjukkan biaya pertahanan kimia yang lebih tinggi; sebaliknya, kehilangan bahan kering di atas tanah lebih sedikit daripada di bawah kondisi lingkungan yang menguntungkan (Marak et al., 2003 ). Ribwort plantain berkembang lebih cepat daripada alfalfa dan meadow fescue di musim semi yang lebih dingin tahun 2021, sedangkan di musim semi yang lebih hangat tahun 2019, perkembangan ribwort plantain dan meadow fescue kira-kira sama. Menurut Marak et al. ( 2003 ), hal ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa ribwort plantain tumbuh dengan baik di suhu dingin. Alfalfa rentan terhadap persaingan cahaya dari tanaman gulma selama perkembangannya (Veronesi et al., 2010 ). Alfalfa adalah tanaman tahan kekeringan yang, mirip dengan ribwort plantain (Pol et al., 2021 ), memiliki sistem akar yang dalam. Namun, akar tanaman alfalfa muda belum cukup berkembang untuk menahan stres kekeringan karena tidak dapat mencapai lapisan tanah yang dalam dan dapat rusak (Prince et al., 2022 ; Sheaffer et al., 1988 ). Dalam kondisi kering, penyerapan N terhambat pada rumput karena stres kekeringan, karena laju pertumbuhan menurun (Burity et al., 1989 ). Metode budidaya alfalfa yang serupa dalam literatur sejauh ini telah mencapai FA yang lebih tinggi pada tahun pertama budidaya dibandingkan dengan uji coba saat ini dengan 2 t ha −1 dalam tiga pemotongan. Selama tiga pemotongan, Rakotovololona et al. ( 2019 ) mencapai FA alfalfa sebesar 8,9 t ha −1 pada tahun tanam pertama. Masoni dkk. ( 2015 ) menemukan hasil alfalfa sebesar 15 t ha −1 selama lima kali pemotongan pada tahun tanam pertama. Koch ( 1997 ) melaporkan hasil bahan kering sebesar 8,8–11,3 t ha −1 pada lanau lempung. Uji praktis varietas alfalfa yang sama di bawah kondisi tanah dan iklim yang sama di Jerman pada tahun 2021 menunjukkan FA sebesar 2,5 t ha −1 selama dua kali pemotongan dalam budidaya tahunan, dengan nilai yang sangat rendah untuk pemotongan pertama, mirip dengan uji coba saat ini (Kling & Bruckner, 2024 ).
FA dari perlakuan 67/33% dan 50/50% ribwort plantain/alfalfa secara signifikan lebih tinggi pada tanggal pemotongan kedua (2021) dan ketiga (2019, 2021) dibandingkan dengan campuran alfalfa/meadow fescue referensi (Tabel 2 ). Skinner dan Gustine ( 2002 ) menemukan bahwa hasil ribwort plantain lebih besar pada bulan September daripada pada bulan Juli, meningkat sebesar 62% pada kontrol dan 29% pada perlakuan yang diairi. Pemberlakuan kekeringan musim panas pada ribwort plantain meningkatkan kelangsungan hidup musim dingin dari 3% pada perlakuan basah menjadi 41% pada perlakuan kering (Skinner & Gustine, 2002 ). Rumball et al. ( 1997 ) juga melaporkan hasil yang lebih tinggi pada musim gugur. Namun, sebagian besar hasil (>90%) disebabkan oleh hasil bahan kering ribwort plantain. FA dari tanaman pisang raja berlipat ganda setelah tiga kali pemotongan, baik dalam kondisi kering (2019) maupun curah hujan yang lebih tinggi (2021). Dembek dkk. ( 2015 ) mengamati dampak tanaman pisang raja pada hasil dan kualitas rumput di padang rumput antara tahun 2006 dan 2011 dan menemukan bahwa tanaman pisang raja menghasilkan hasil padang rumput tertinggi dibandingkan dengan spesies lain yang diteliti dalam kondisi cuaca kering. Dalam penelitian ini, tanaman pisang raja menghasilkan FA tertinggi dalam tegakan murni dan dengan proporsi antara 84% dan 97% dalam perlakuan campuran dengan alfalfa.
Aucubin dalam pakan ternak pisang raja memiliki efek antimikroba pada ruminansia. Stek pisang raja dapat terurai dengan baik dalam rumen ruminansia dan meningkatkan produksi susu (Mangwe et al., 2020 ). Pisang raja cocok sebagai aditif untuk pakan ternak domba karena secara signifikan menurunkan jumlah parasit tertentu dalam feses (Reza et al., 2021 ). Lebih jauh lagi, urin ternak yang diberi makan pisang raja mengurangi kadar NO 3 -N dalam tanah dan emisi nitrogen oksida di padang rumput (Judson et al., 2019 ; Peterson et al., 2022 ; Simon et al., 2019 ).
Kandungan aucubin bervariasi dalam ribwort plantain tergantung pada waktu panen. Sebelum berbunga, kandungan aucubin sangat rendah di setiap organ tanaman dan mencapai maksimumnya di musim gugur (European Medicines Agency, 2011 ). Daun baru ribwort plantain mengandung lebih banyak N dan lebih sedikit aucubin (Bowers & Stamp, 1992 ). Kandungan aucubin daun meningkat selama periode pertumbuhan ribwort plantain tetapi tetap stabil dalam periode pertumbuhan utama di musim panas (Tamura & Nishibe, 2002 ). Darrow dan Deane Bowers ( 1997 ) menemukan kandungan aucubin 0,5% dalam bahan kering daun yang dipanen pada bulan Juli dan 4%–5% setelah panen pada bulan September dan Oktober. Dietz dkk. (2013 ) mencatat 0,5%–1% aucubin pada bulan Juli, 5% pada bulan Agustus, dan 3%–4% pada bulan September.
Hasil dari pekerjaan ini dapat menginformasikan praktik pertanian organik, tidak hanya berkenaan dengan pengamanan FA dalam kondisi kering tetapi juga sebagai rekomendasi untuk perlindungan air tanah preventif. Hasil yang diperoleh di sini juga menunjukkan rekomendasi untuk kepadatan penanaman ribwort plantain dalam campuran dengan alfalfa karena pola pertumbuhan ribwort plantain yang kompetitif. Kepadatan penanaman ribwort plantain 25% atau lebih rendah direkomendasikan dalam campuran dengan alfalfa. Bergantung pada massa 1000 butir benih ribwort plantain, ini mengarah pada tingkat penanaman yang direkomendasikan sebesar 0,75–1,0 kg ha −1 dalam campuran. Berdasarkan pengamatan kami, jika tingkat penanaman ribwort plantain dikurangi menjadi sekitar 25% dan lebih dari satu spesies legum hijauan ditambahkan ke dalam campuran, seperti semanggi putih ( Trifolium repens L.) atau semanggi merah ( Trifolium pratense L.), dapat diasumsikan bahwa FA legum dalam campuran akan meningkat. Campuran lebih dari dua spesies legum hijauan menunjukkan kinerja hasil yang lebih tinggi (Kirwan et al., 2007 ), karena proporsi bahan kering legum dalam total hasil campuran harus antara 30% dan 40% untuk hijauan berkualitas tinggi bagi ruminansia (Broderick, 1995 ; Nußbaum, 2007 ). Rekomendasi lebih lanjut adalah menabur pisang raja ribwort hingga kedalaman 0,5–1 cm (tanah lempung) atau 1–1,5 cm (tanah berpasir) karena ukuran bijinya yang kecil. Lebih jauh, waktu pemotongan pisang raja ribwort tidak boleh terlalu terlambat, karena cenderung membentuk biji dengan cepat, yang dapat menjadi masalah dalam rotasi tanaman organik berikutnya. Karena alfalfa dan ribwort plantain dapat menggunakan cadangan air di lapisan tanah yang lebih rendah karena akarnya yang dalam (Pol et al., 2021 ; Sheaffer et al., 1988 ), kehati-hatian harus dilakukan di area perlindungan air untuk memastikan bahwa pembentukan air tanah tidak terganggu. Penelitian lebih lanjut diperlukan di area ini. Dalam hal ini, perbandingan kinerja hasil panen berbagai varietas ribwort plantain di bawah kondisi lapangan akan sangat berguna untuk pertanian organik.
4.2 Pergeseran NO 3 -N ke NH 4 -N dengan ribwort plantain
Meskipun campuran ribwort plantain/alfalfa disiangi sangat lebat pada percobaan pertama, keberadaan alfalfa bahkan dalam jumlah kecil, mempengaruhi N yang tersedia bagi tanaman dalam untaian murni dan dalam perlakuan dengan rumput fescue padang rumput. Hasil rasio NO 3 -N dan NH 4 -N pada musim gugur menunjukkan lebih banyak NO 3 -N di bawah 100% alfalfa, yang sesuai dengan temuan Dollete et al. ( 2024 ) dan Wery et al. ( 1986 ), karena kondisi kering tidak menghambat nitrifikasi N. Fiksasi N simbiotik alfalfa bergantung pada ketersediaan air di dalam tanah (Dollete et al., 2024 ; Wery et al., 1986 ). Namun, mekanisme yang digunakan alfalfa untuk beradaptasi dengan stres lingkungan, khususnya kekeringan, masih belum diketahui dengan baik (Soba et al., 2019 ). Nodul akar pada akar alfalfa mengalami anaerobiosis selama periode kekeringan dengan stres air tinggi, yang menurunkan penyerapan oksigen dalam tanah dan memengaruhi nodul (Becana et al., 1986 ). Dollete et al. ( 2024 ) menunjukkan bahwa kondisi kekeringan menyebabkan biomassa lebih rendah dan fiksasi N simbiotik berkurang pada alfalfa dalam percobaan rumah kaca. Dengan merusak akar dan nodul, mereka dapat melepaskan senyawa N organik, yang diubah menjadi NH 4 -N dan selanjutnya menjadi NO 3 -N melalui nitrifikasi (Dollete et al., 2024 ). Penelitian lain telah menyimpulkan bahwa periode kekeringan menyebabkan peningkatan hasil alfalfa (Athar & Johnson, 1996 ). Tingkat stres lingkungan yang tinggi dapat menyebabkan pertumbuhan nodul berikutnya pada legum hijauan sebagai upaya evolusi untuk mempertahankan atau mengimbangi efisiensi tanaman (Bordeleau & Prévost, 1994 ). Akar alfalfa biasanya memperluas pertumbuhannya (lebar dan kedalaman) di dalam tanah selama periode kekeringan dan meningkatkan konsentrasi N-nya (Antolín et al., 1995 ; Soba et al., 2019 ). Perbedaan pertama dalam komposisi N yang tersedia bagi tanaman dalam bagian NO 3 -N dan NH 4 -N diamati pada tanggal pemotongan pertama di akhir Juni 2019. Hasil ini dapat dijelaskan oleh kondisi cuaca pada tahun 2019, karena waktu dari penanaman hingga tanggal pemotongan pertama lebih lama 1 bulan dibandingkan dengan tahun 2021. Perbedaan diamati pada bulan Juni 2019, karena kandungan aucubin dalam ribwort plantain kemungkinan lebih tinggi daripada pada bulan Mei 2021. Konsentrasi aucubin tertinggi ditemukan pada daun yang berumur sedang dan terendah pada daun ribwort plantain yang sudah dewasa (Bowers & Stamp, 1992). Percobaan dalam penelitian ini dilakukan di bawah kondisi tanah dan iklim yang umumnya tidak menguntungkan dengan tingkat penanaman pisang raja yang tinggi, sehingga alfalfa banyak digantikan oleh pisang raja. Menurut Burity et al. ( 1989 ), hingga 50% dari total N dalam rumput dalam campuran alfalfa dapat diperoleh dari fiksasi N. Dengan porsi alfalfa yang lebih tinggi dalam campuran, yang mengikat lebih banyak N, penghambatan nitrifikasi pisang raja lebih jelas terlihat di tanah.
Pada bulan Oktober (Gambar 6 dan 7 ), pergeseran NO 3 -N yang lebih jelas ke NH 4 -N diamati pada kedalaman tanah 0,3 hingga 1,2 m dengan campuran ribwort plantain/alfalfa, yang dipengaruhi oleh keberadaan ribwort plantain. Hubungan antara proporsi benih ribwort plantain yang awalnya ditanam, pertumbuhan ribwort plantain, dan cadangan NO 3 -N yang tersisa di dalam tanah tidak dapat dikenali dengan jelas. Ribwort plantain tidak berbiji selama tahun 2019 dan 2021, tetapi proporsi benih yang lebih rendah cenderung mengumpulkan lebih banyak hijauan dalam campuran. Ribwort plantain umumnya memiliki FA yang lebih tinggi dengan bagian NH 4 -N yang rendah dalam perlakuan alfalfa 50/50% pada musim gugur tahun 2019 dan 2021 (Tabel 2 ; Gambar 6 dan 7 ).
Dalam uji coba lapangan, kami menggunakan kultivar pisang raja ribwort yang umumnya memiliki kandungan aucubin tinggi. Akan tetapi, ada kultivar pisang raja ribwort lain yang mungkin tidak memiliki efek yang sama pada jenis tanah yang berbeda dan kondisi iklim yang lebih kering. Pol et al. ( 2024 ) menunjukkan bahwa kinerja hasil dan kandungan aucubin bervariasi di antara kultivar komersial. Lebih lanjut, Pol et al. ( 2024 ) menemukan bahwa kandungan aucubin bervariasi pada kondisi cahaya, tanah, dan air yang berbeda.
5 KESIMPULAN
Kami menunjukkan bahwa tanaman ribwort plantain memiliki potensi keseluruhan untuk berkontribusi pada pengurangan nitrat dan peningkatan hasil panen. Meskipun terdapat perbedaan tahunan yang signifikan, efek yang sama dari pengurangan nitrat secara keseluruhan diamati. Kami memiliki lokasi dengan kondisi yang menantang untuk pertanian di daerah perlindungan air dengan aturan ketat untuk pengelolaan pertanian. Oleh karena itu, berdasarkan hasil kami, kami menyimpulkan bahwa tanaman ribwort plantain memiliki efek pengurangan nitrat. Kami berharap efek yang sama, lebih lemah atau lebih jelas, terjadi dalam uji coba lapangan baru dengan kondisi tanah yang lebih baik. Namun, perlu juga ditekankan bahwa pengaruh kondisi cuaca yang berbeda harus diselidiki lebih menyeluruh dalam kondisi tanah yang berbeda.
FA tertinggi, dengan kehadiran ribwort plantain, baik dalam tegakan murni maupun campuran. Ribwort plantain mengungguli alfalfa dengan pangsa >80% dalam semua perlakuan campuran, dengan kecenderungan untuk meningkatkan FA pada awal musim gugur. Karena alasan ini, disarankan bagi praktisi untuk sangat mengurangi proporsi benih ribwort plantain dan mempertahankannya di bawah 25% dari tingkat benih murni dalam campuran dengan alfalfa atau legum hijauan lainnya. Kombinasi ribwort plantain dengan, misalnya, dua spesies legum hijauan dapat dibayangkan dalam praktik di bawah kondisi kering untuk meningkatkan pangsa legum dalam campuran. Dalam kedua uji lapangan, campuran rumput fescue/alfalfa padang rumput menghasilkan FA yang lebih rendah untuk rumput fescue padang rumput dibandingkan dengan tegakan murni. Namun, karena keterbatasan penelitian, harus ditekankan bahwa efek yang disajikan mungkin tidak sama di bawah, misalnya, tanah liat atau bahkan lokasi yang lebih kering.
Pada musim gugur, kandungan NO 3 -N pada kedalaman 0–0,3 dan 0,3–0,6 m lebih tinggi pada perlakuan dengan 100% alfalfa dan rumput fescue padang rumput dan campurannya dibandingkan dengan tanaman ribwort plantain. Kesenjangan rasio terus meningkat dari 0,6 menjadi 0,9 m, karena tanaman ribwort plantain jelas memengaruhi pangsa NO 3 -N, karena semua perlakuan dengannya memiliki pangsa NH 4 -N yang lebih tinggi.
Sebagai elemen rotasi tanaman baru, tanaman ribwort plantain dapat secara langsung meningkatkan efisiensi sumber daya suatu agroekosistem, karena budidayanya hanya didasarkan pada pemanfaatan sumber daya alam dan interaksinya. Lebih jauh lagi, pengenalan tanaman ribwort plantain ke dalam sistem agroekologi dapat membantu petani mengatasi dampak buruk perubahan iklim. Studi ini juga dapat membantu petani di daerah perlindungan air untuk mengurangi risiko pembatasan budidaya pertanian untuk legum pakan ternak. Selain itu, dengan rumput fescue padang rumput sebagai spesies rumput yang kurang populer, studi ini memperluas jumlah spesies tanaman di lahan pertanian.
Leave a Reply