Penggiliran tanaman ialah amalan menanam satu turutan jenis tanaman yang berbeza di kawasan yang sama merentasi urutan musim penanaman. Amalan ini mengurangkan kebergantungan sesuatu tanaman terhadap satu jenis nutrien, mengurangkan tekanan dari makhluk perosak dan agen penyakit, serta mengurangkan kebarangkalian makhluk perosak dan rumpai liar untuk terhasil rintangan terhadap racun.
Menanam tanaman yang sama di tempat yang sama selama bertahun-tahun berturut-turut, yang dikenali sebagai penanaman tunggal, secara beransur-ansur menghabiskan nutrien tertentu pada tanah tersebut dan menggalakkan daya saing antara jenis-jenis makhluk perosak di tanah tersebut. Tanpa mengimbangi penggunaan nutrien dan mempelbagaikan komuniti makhluk perosak serta rumpai liar, produktiviti monokultur sangat bergantung kepada input luaran yang mungkin berbahaya terhadap kesuburan tanah. Sebaliknya, penggiliran tanaman yang direka bentuk dengan baik boleh mengurangkan keperluan baja sintetik dan racun rumpai dengan menggunakan perkhidmatan ekosistem yang lebih baik daripada set tanaman yang pelbagai. Selain itu, penggiliran tanaman boleh memperbaiki struktur tanah dan bahan organik, yang mengurangkan hakisan dan meningkatkan daya tahan sistem ladang.
Sejarah
Pakar pertanian telah lama menyedari bahawa putaran yang sesuai seperti menanam tanaman musim bunga untuk makanan ternakan sebagai ganti kepada bijirin untuk kegunaan manusia memungkinkan pemulihan atau pengekalan keproduktifan tanah. Petani Timur Dekat Kuno mengamalkan penggiliran tanaman pada 6000 SM tanpa memahami kimia, menanam kekacang dan bijirin secara bergantian.[1][2] Tanpa disedari, hal ini merupakan permulaan kepada amalan yang tidak lama lagi akan memberi manfaat kepada ramai petani.
Sistem dua bidang
Sistem penggiliran dua bidang tanah menggunakan prinsip penanaman separuh daripada tanah tersebut selama setahun dengan separuh lain terdedah begitu sahaja, kemudian pada tahun berikutnya kedua-dua bidang itu diterbalikkan penanamannya. Di negara China kedua-dua sistem dua medan dan tiga medan telah digunakan sejak zaman Zhou Timur.[3] Dari zaman Charlemagne (meninggal dunia pada tahun 814), petani di Eropah beralih daripada giliran tanaman dua ladang kepada giliran tanaman tiga ladang.
Sistem tiga bidang
Dari penghujung Zaman Pertengahan sehingga ke abad ke-20, petani Eropah mengamalkan penggiliran tiga bidang tanah melalui pembahagian tanah sedia ada kepada tiga bahagian. Satu bahagian ditanam pada musim luruh dengan tumbuhan rai atau gandum musim sejuk, diikuti dengan tumbuhan oat atau barli pada musim bunga; bahagian kedua menanam tanaman seperti pis, lentil, atau kekacang; dan ladang ketiga dibiarkan terdedah sebagai tanah rang begitu sahaja. Ketiga-tiga bidang tanah itu diputar dengan cara ini supaya setiap tiga tahun, salah satu bidang tanah akan berehat dan dibiarkan terdedah. Jika seseorang misalnya mempunyai sejumlah 600 ekar (2.4 km2) tanah yang subur, dia hanya dapat menanam 300 ekar apabila menggunakan sistem dua bidang. Sekiranya menggunakan sistem penggiliran tiga bidang pula, seseorang itu dapat menanam (termasuk menuai) 400 ekar tanah. Namun tanaman tambahan mempunyai kesan lain yang lebih ketara berbanding produktiviti kuantitatif semata-mata. Disebabkan tanaman musim bunga kebanyakannya adalah kekacang, hasil sistem ini dapat meningkatkan gizi pemakanan keseluruhan penduduk Eropah Utara.
Sistem empat bidang
Petani di wilayah Waasland (kini di utara Belgium) mempelopori kaedah penggiliran tanaman empat bidang pada awal abad ke-16, dan ahli pertanian British Charles Townshend (1674–1738) mempopularkan sistem ini pada abad ke-18. Urutan empat tanaman (gandum, turnip, barli dan klover), termasuk tanaman makanan ternakan dan tanaman ragut, membolehkan ternakan dibiakkan sepanjang tahun. Pusingan tanaman empat bidang tanah menjadi perkembangan utama sewaktu Revolusi Pertanian British. Putaran antara tanah suai tani dan tanah lei kadangkala dipanggil sebagai pertanian lei.
Perkembangan moden
George Washington Carver (1860-an–1943) mengkaji kaedah penggiliran tanaman di Amerika Syarikat, mengajar petani selatan untuk menggilirkan tanaman yang menghauskan zat dalam tanah seperti kapas dengan tanaman yang memperkayakan zat tanah seperti kacang tanah dan kacang pis.
Sewaktu Revolusi Hijau pada pertengahan abad ke-20, di beberapa bahagian serata dunia amalan tradisional penggiliran tanaman digantikan dengan amalan menambah input kimia ke tanah melalui penyemburan baja, menambah (contohnya) ammonium nitrat atau urea dan memulihkan pH tanah dengan kapur. Amalan sedemikian bertujuan untuk meningkatkan hasil, menyediakan tanah untuk tanaman khusus, dan mengurangkan sisa dan ketidakcekapan dengan memudahkan proses penanaman, penuaian dan pengairan.
Pilihan tanaman
Penilaian awal perkaitan tanaman boleh didapati dalam bagaimana setiap tanaman:[4]
- menyumbang kepada kandungan bahan organik tanah (SOM).
- membantu dari segi pengurusan perosak
- menguruskan kekurangan atau lebihan nutrien
- bagaimana ia menyumbang kepada atau mengawal hakisan tanah
- membiak dengan tanaman lain untuk menghasilkan turunan tanaman hibrid, dan
- memberi kesan terhadap jaringan makanan dan ekosistem padang di sekeliling tanaman tersebut
Pilihan tanaman sering dikaitkan dengan matlamat yang ingin dicapai oleh petani apabila menggunakan sistem penggiliran, boleh jadi matlamat tersebut termasuknya pengurusan rumpai, peningkatan ketersediaan nitrogen dalam tanah, pengawalan hakisan, atau peningkatan struktur tanah dan biojisim.[5] Apabila berbincang tentang sistem penggiliran tanaman, tanaman terbabit dikelaskan dalam beberapa cara berbeza bergantung pada kualiti yang dinilai: mengikut keluarga, mengikut keperluan/faedah nutrien, dan/atau mengikut keuntungan (sama ada tanaman kontan atau tanaman penutup bumi).[6] Pemberian perhatian yang mencukupi terhadap pengelasan keluarga tumbuhan ini adalah penting untuk tujuan seperti mengurangkan perosak dan patogen tumbuhan. Walau bagaimanapun, ramai petani berjaya menguruskan giliran tanaman dengan merancang penjujukan atau meliputi tanaman penutup bumi di sekitar tanaman tunai yang diingini.[7] Berikut merupakan pengelasan mudah berdasarkan kualiti dan tujuan tanaman.
Tanaman barisan
Banyak tanaman yang penting untuk pasaran seperti sayur-sayuran adalah tanaman barisan (iaitu, ditanam dalam barisan demi barisan yang disusun rapat).[6] Walaupun tanaman barisan selalunya yang paling menguntungkan petani, tanaman jenis ini lebih membebankan tanah.[6] Tanaman barisan biasanya mempunyai biojisim yang rendah dan akar cetek, dan hal ini bermakna tumbuhan menyumbang sisa yang rendah kepada tanah sekeliling dan mempunyai kesan terhad kepada struktur tanah.[8] Dengan kebanyakan tanah di sekeliling tumbuhan tersebut terdedah kepada gangguan dari hujan lebat dan jalan-jalan bertanah, ladang dengan tanaman barisan mengalami pemecahan bahan organik oleh mikrob dengan lebih cepat, meninggalkan kandungan nutrien tanah yang lebih sedikit untuk tumbuhan masa hadapan.[8]
Ringkasnya, walaupun tanaman barisan ini mungkin menguntungkan ladang, ia mengurangkan nutrien tanah. Amalan penggiliran tanaman wujud untuk mencapai keseimbangan antara keuntungan jangka pendek dan produktiviti jangka panjang. [7]
Kekacang
Kelebihan besar penggiliran tanaman datang daripada perkaitan antara tanaman pengikat nitrogen dengan tanaman yang memerlukan nitrogen. Kekacang seperti alfalfa dan klover mengumpul nitrogen yang tersedia dari atmosfera dan menyimpannya dalam nodul pada struktur akarnya.[9] Apabila tumbuhan dituai, biojisim akar yang tidak tertuai akan terurai, menjadikan nitrogen yang disimpan tersedia untuk tanaman masa depan.[10]
Di samping itu, kekacang mempunyai akar tunjang yang berat yang menggali jauh ke dalam tanah, mencengkam tanah untuk penggemburan dan penyerapan air yang lebih baik.
Rumput dan bijirin
Bijirin dan rumput adalah tanaman tutup bumi yang kerap digunakan disebabkan oleh banyak sumbangannya terhadap kualiti dan struktur tanah. Sistem akar yang padat dan meluas memberikan struktur yang mencukupi kepada tanah sekeliling dan menyediakan biojisim yang ketara untuk jirim organik tanah.
Rumput dan bijirin adalah kunci kepada pengurusan rumpai kerana ia bersaing dengan tumbuhan yang tidak diingini untuk ruang tanah dan nutrien.
Tanaman baja hijau
Tanaman baja hijau ialah tanaman yang dicampurkan ke dalam tanah. Kedua-dua jenis kekacang pengikat nitrogen serta penghapus nutrien seperti rumput boleh digunakan sebagai baja hijau.[9] Baja hijau kekacang adalah sumber nitrogen yang sangat baik, terutamanya untuk sistem organik, bagaimanapun, biojisim kekacang tidak menyumbang kepada jirim organik tanah yang berkekalan seperti rumput.[9]
Merancang pusingan penggiliran tanaman
Terdapat banyak faktor yang mesti diambil kira semasa merancang penggiliran tanaman. Perancangan penggiliran tanah yang berkesan memerlukan penimbangan terhadap keadaan-keadaan pengeluaran yang malar dan turun naik seperti aspek pemasaran, saiz ladang, bekalan buruh, iklim, jenis tanah, amalan penanaman, dan lain-lain.[11] Selain itu, penggiliran tanaman mesti mempertimbangkan keadaan tanah bagaimana sesuatu tanaman akan tinggalkan untuk tanaman seterusnya dan bagaimana satu tanaman boleh disemai dengan tanaman lain.[11] Contohnya, tanaman pengikat nitrogen seperti kekacang hendaklah sentiasa mendahului tanaman yang mengurangkan nitrogen; begitu juga tanaman sisa rendah (iaitu tanaman dengan biojisim rendah) harus diimbangi dengan tanaman penutup berbiojisim tinggi, seperti campuran rumput dan kekacang.[4]
Tiada had untuk bilangan tanaman yang boleh digunakan dalam satu putaran penggiliran, atau jumlah masa yang diambil untuk menyempurnakan satu putaran penggiliran tanaman.[8] Keputusan tentang putaran dibuat beberapa tahun sebelumnya, atau beberapa musim sebelumnya, atau bahkan pada saat-saat akhir apabila peluang untuk meningkatkan keuntungan atau kualiti tanah muncul dengan sendirinya.[7]
Perlaksanaan
Sistem penggiliran tanaman boleh diperkaya dengan pengaruh amalan lain seperti penambahan haiwan ternakan untuk baja kandang,[12] tanaman selingan atau tanaman berganda. Semua ini adalah perkara yang biasa digunapakai dalam sistem tanaman organik.
Penambahan haiwan ternakan
Pengenalan haiwan ternakan menjadikan penggunaan kritikal tanaman sod dan tanaman penutup bumi paling berkesan; haiwan ternakan (melalui baja kandang) dapat mengagihkan nutrien dalam tanaman ini ke seluruh tanah dan bukannya mengeluarkan nutrien dari ladang melalui penjualan jerami.[8]
Pertanian campuran atau amalan penanaman tanaman dengan keberadaan ternakan boleh membantu menguruskan tanaman secara bergilir-gilir dan mengitar nutrien. Sisa tanaman boleh dijadikan sebagai makanan haiwan, manakala haiwan pula boleh menyediakan baja untuk menambah nutrien tanaman dan di samping membantu proses pembajakan. Semua manfaat dari penambahan haiwan ini menggalakkan kitaran nutrien dalaman dan meminimumkan keperluan untuk baja sintetik dan mesin berskala besar. Selain itu juga, keberadaan lembu, biri-biri dan/atau kambing pada tanaman bergilir ini dapat membekalkan susu dan boleh bertindak sebagai pengganti tanaman kontan semasa dilanda kesusahan ekonomi.[13]
Penanaman selingan
Sistem tanaman berbilang, seperti tanaman selingan atau penanaman regu, menawarkan lebih banyak kepelbagaian dan kerumitan sewaktu musim atau pusingan giliran tanaman yang sama. Contoh bagi penanaman regu ialah "penanaman tiga beradik", yakni penanaman jagung dengan selingan penanaman kacang buncis dan labu manis atau labu biasa. Dalam sistem ini, kacang membekalkan nitrogen; jagung menyediakan sokongan untuk kacang dan "penghadang" kepada rama-rama pengorek labu manis; labu manis pula menyediakan kanopi yang menghalang pembiakan penumbuhan rumpai serta pencerobohan haiwan rakun yang ingin memakan jagung itu.[5]
Penanaman berganda pula merupakan perkara biasa yang melibatkan dua tanaman, biasanya daripada dua spesies yang berbeza, ditanam secara berurutan dalam musim penanaman yang sama, atau apabila satu tanaman (contohnya sayur-sayuran) ditanam secara berterusan berserta tanaman penutup tanah (contohnya gandum).[4] Hal ini memberi faedah kepada ladang kecil, yang selalunya tidak mampu meninggalkan tanaman penutup tanah untuk memulih zat dalam tanah pada jangka masa yang panjang, seperti yang boleh dilakukan pada ladang yang lebih besar.[7] Apabila tanaman berganda dilaksanakan di ladang kecil, sistem ini boleh memaksimumkan faedah penggiliran tanaman pada sumber tanah sedia ada.[7]
Pertanian organik
Penggiliran tanaman adalah amalan yang wajib di Amerika Syarikat, untuk ladang yang ingin mendapt pensijilan organik.[14] "Piawaian Amalan Penggiliran Tanaman" untuk Program Organik Kebangsaan di bawah Kod Peraturan Persekutuan Amerika Syarikat, seksyen §205.205, menyatakan bahawa:
Petani dikehendaki melaksanakan penggiliran tanaman yang mengekal atau membina jirim organik tanah, berfungsi untuk mengawal perosak, mengurus dan memulihara nutrien, serta melindungi tanah daripada hakisan. Pengeluar tanaman saka yang tidak digilir boleh menggunakan cara lain, seperti tanaman penutup tanah, untuk mengekalkan kesihatan tanah.[8]
Selain mengurangkan keperluan input (dengan mengawal haiwan perosak dan rumpai liar serta meningkatkan nutrien yang ada), penggiliran tanaman membantu penanam organik meningkatkan jumlah biodiversiti ladang mereka.[8] Biodiversiti juga merupakan keperluan untuk memohon pensijilan organik, walau bagaimanapun, tiada peraturan yang ditetapkan untuk mengawal selia atau menguatkuasa piawaian ini.[8] Peningkatan biodiversiti tanaman mempunyai kesan yang baik terhadap ekosistem sekeliling dan boleh menjadi tuan rumah kepelbagaian fauna, serangga,[8] dan mikroorganisma berfaedah yang lebih besar dalam tanah [8] seperti yang ditemui pada kumpulan kajian McDaniel tahun 2014 dan Lori tahun 2017.[15] Sesetengah kajian menunjukkan peningkatan ketersediaan nutrien hasil penggiliran tanaman di bawah sistem organik berbanding amalan konvensional kerana amalan organik kurang berkemungkinan menghalang pertumbuhan mikrob berfaedah pada jirim organik tanah.[16]
Walaupun tanaman berbilang dan tanaman selingan mendapat manfaat daripada banyak prinsip yang sama seperti penggiliran tanaman, mereka tidak memenuhi keperluan di bawah Program Organik Kebangsaan Amerika Syarkat.[8]
Faedah
Ahli agronomi menerangkan faedah penghasilan tanaman di bawah sistem penggiliran sebagai "Kesan Penggiliran". Terdapat banyak faedah sistem penggiliran tanaman. Faktor-faktor yang berkaitan dengan peningkatan secara amnya adalah disebabkan oleh pengurangan faktor negatif sistem tanaman monokultur. Khususnya, peningkatan pada gizi pemakanan; pengurangan tekanan dari haiwan perosak, patogen, dan rumpai liar; serta struktur tanah yang lebih baik didapati dalam beberapa kes dikaitkan dengan kesan penggiliran tanaman yang bermanfaat.
Faedah lain sistem penggiliran tanaman termasuk kelebihan kos pengeluaran. Risiko kewangan keseluruhan diagihkan dengan lebih meluas ke atas pengeluaran tanaman dan/atau ternakan yang lebih berpelbagai. Kurang kebergantungan diletakkan pada input yang dibeli dan dari masa ke masa tanaman boleh mengekalkan matlamat pengeluaran dengan input yang lebih sedikit. Hal ini seiring dengan manfaat pada jangka masa pendek dan jangka masa panjang yang lebih besar, sehingga menjadikan penggiliran tanaman sebagai kaedah yang berkuasa untuk menambah baik sistem pertanian.
Jirim organik tanah
Penggunaan spesies yang berbeza dalam penggiliran tanaman membolehkan peningkatan kualiti jirim organik tanah (SOM), struktur tanah yang lebih besar, dan peningkatan persekitaran tanah kimia dan biologi untuk tanaman. Dengan lebih tingginya SOM, penyusupan dan pengekalan air bertambah baik, memberikan peningkatan toleransi kemarau dan mengurangkan hakisan.
Jirim organik tanah ialah campuran bahan reput daripada biojisim dengan mikroorganisma aktif. Penggiliran tanaman meningkatkan secara semula jadi pendedahan kepada biojisim berpunca dari sod, baja ternakan hijau, dan pelbagai serpihan tumbuhan lain. Pengurangan keperluan untuk pemugaran intensif sewaktu penggiliran tanaman membolehkan pengagregatan biojisim membawa kepada pengekalan dan penggunaan nutrien yang lebih besar, serta mengurangkan keperluan untuk nutrien tambahan.[6] Ini kerana proses pemugaran membawa kepada gangguan dan pengoksidaan tanah sehingga mewujudkan persekitaran yang kurang kondusif untuk kepelbagaian dan pembiakan mikroorganisma dalam tanah. Mikroorganisma inilah yang menjadikan nutrien tersedia untuk tumbuhan. Makanya disebabkan jirim organik tanah "aktif" adalah kunci kepada tanah yang produktif, tanah dengan aktiviti mikrob yang rendah memberikan nutrien yang jauh lebih sedikit kepada tumbuhan; hal ini benar walaupun kuantiti biojisim yang tertinggal di dalam tanah mungkin sama.
Mikroorganisma tanah juga mengurangkan aktiviti patogen dan perosak melalui persaingan. Di samping itu, tumbuhan menghasilkan eksudat akar dan bahan kimia lain yang memanipulasi persekitaran tanah mereka serta persekitaran rumpai liar mereka. Oleh itu penggiliran tanaman membolehkan peningkatan hasil daripada ketersediaan nutrien tetapi juga pengurangan alelopati dan persekitaran rumpai yang kompetitif.[17]
Pensekuesteran karbon
Kajian telah menunjukkan bahawa kaedah penggiliran tanaman amat meningkatkan kandungan karbon organik tanah (SOC), yakni bahan utama jirim organik tanah.[18] Karbon, bersama-sama dengan hidrogen dan oksigen, adalah makronutrien untuk tumbuhan. Penggiliran tanaman yang sangat tinggi kepelbagaiannya dalam tempoh masa yang lama telah terbukti lebih berkesan untuk meningkatkan SOC, manakala gangguan tanah (contohnya dari pemugaran tanah) bertanggungjawab untuk penurunan eksponen terhadap tahap SOC.[18] Di Brazil, penukaran kepada kaedah tanpa pemugaran digabungkan dengan penggiliran tanaman intensif telah menunjukkan kadar penyerapan SOC sebanyak 0.41 tan sehektar setahun.[19]
Di samping meningkatkan produktiviti tanaman, penyerapan karbon atmosfera mempunyai implikasi yang besar dalam mengurangkan kadar perubahan iklim dengan menurunkan karbon dioksida dari udara.
Pengikatan nitrogen
Penggiliran tanaman menambahkan nutrien pada tanah. Kekacang, tumbuhan keluarga Fabaceae, misalnya, mempunyai nodul akar berserta bakteria pengikat nitrogen, dan nodul akar ini dikenali sebagai rizobia. Semasa proses yang dipanggil pernodulan, bakteria rizobia menggunakan nutrien dan air yang disediakan oleh tumbuhan untuk menukar nitrogen atmosfera kepada ammonia, yang kemudiannya ditukar kepada sebatian organik yang boleh digunakan oleh tumbuhan sebagai sumber nitrogennya.[20] Oleh itu, hal ini adalah wajar dari segi pertanian untuk bersilih ganti dengan bijirin (keluarga Poaceae) dan tumbuhan lain yang memerlukan nitrat. Berapa banyak nitrogen yang disediakan untuk tumbuhan bergantung pada faktor seperti jenis kekacang, keberkesanan bakteria rhizobia, keadaan tanah, dan ketersediaan unsur yang diperlukan untuk makanan tumbuhan.[21]
Kawalan patogen dan perosak
Penggiliran tanaman juga digunakan untuk mengawal makhluk perosak dan agen penyakit yang boleh bertapak di dalam tanah dari semasa ke semasa. Perubahan tanaman dalam satu turutan tanaman mengurangkan tahap populasi makhluk perosak dengan (1) mengganggu kitaran hidup perosak dan (2) mengganggu habitat perosak.[7] Tumbuhan dalam keluarga taksonomi yang sama cenderung menghadapi jenis makhluk perosak dan patogen yang seakan. Dengan menukar tanaman secara kerap dan mengekal tanah yang diduduki oleh tanaman penutup bukannya terdedah sebagai tanah rang, kitaran hidup makhluk perosak boleh dipecah atau dihadkan, terutamanya kitaran hidup yang mendapat manfaat daripada sisa tanah sewaktu musim sejuk.[22]Contohnya, nematod simpul akar merupakan satu masalah serius bagi sesetengah tumbuhan dalam iklim panas dan tanah berpasir, apabila ia perlahan-lahan membiak sehingga paras tinggi di dalam tanah, kerana ia boleh merosakkan produktiviti tumbuhan dengan teruk melalui pemotongan peredaran dari akar tumbuhan. Penanaman tanaman yang bukan perumah bagi nematod simpul akar selama satu musim mengurangkan tahap nematod dalam tanah secara ketara, sekali gus memungkinkan penanaman tanaman yang terdedah pada musim berikutnya tanpa memerlukan pengasapan tanah.
Prinsip ini digunakan secara khusus dalam pertanian organik yang memerlukan kawalan perosak dicapai tanpa penggunaan racun sintetik.[12]
Pengurusan rumpai liar
Pengintegrasian tanaman tertentu, terutamanya tanaman penutup bumi, ke dalam penggiliran tanaman mempunyai nilai khusus untuk pengurusan rumpai liar. Tanaman jenis ini memusnahkan rumpai liar melalui persaingan. Di samping itu, sod dan kompos daripada tanaman penutup bumi dan baja hijau memperlahankan pertumbuhan rumpai yang masih mampu menembusi tanah, memberikan tanaman lebih banyak kelebihan daya saing. Dengan melambatkan pertumbuhan dan pembiakan rumpai liar semasa tanaman penutup ditanam, petani dapat mengurangkan kehadiran rumpai liar untuk tanaman akan datang, termasuk tanaman berakar cetek dan berbaris, yang kurang tahan terhadap rumpai. Oleh itu, tanaman penutup bumi dianggap sebagai tanaman pemuliharaan kerana ia melindungi tanah terbiar daripada ditimpa rumpai.[22]
Sistem ini mempunyai kelebihan berbanding amalan biasa lain untuk pengurusan rumpai, seperti pemugaran tanah. Pemugaran tanah bertujuan untuk menghalang pertumbuhan rumpai dengan menterbalikkan tanah; walau bagaimanapun, ini mempunyai kesan sampingan apabila mendedahkan benih rumpai yang mungkin telah tertimbus dan menanam benih tanaman yang berharga. Di bawah sistem penggiliran tanaman, bilangan benih bawah tanah yang boleh hidup dikurangkan melalui pengurangan populasi rumpai liar.
Selain kesan negatifnya terhadap kualiti dan hasil tanaman, rumpai liar boleh melambatkan proses penuaian. Rumpai menjadikan petani kurang cekap semasa menuai, kerana rumpai liar seperti Convolvulus arvensis dan Paspalum distichum, boleh berselirat dengan peralatan, mengakibatkan proses penuaian itu sekejap berhenti dan sekejap berjalan.[23]
Mencegah hakisan tanah
Penggiliran tanaman boleh mengurangkan kehilangan tanah akibat hakisan air dengan ketara. Di kawasan yang sangat terdedah kepada hakisan, amalan pengurusan ladang seperti pemugaran sifar dan pemugaran terkurang boleh ditokok tambah dengan kaedah-kaedah penggiliran tanaman khusus untuk mengurangkan kesan titisan hujan, penanggalan mendapan, pemindahan mendapan, limpahan air permukaan dan kehilangan tanah.[24]
Perlindungan mengatasi kehilangan tanah dimaksimumkan dengan kaedah penggiliran yang meninggalkan jisim tunggul tanaman (sisa tumbuhan yang ditinggalkan selepas penuaian) atas tanah yang paling besar. Pelitup tunggul yang bersentuhan dengan tanah meminimumkan hakisan daripada air dengan mengurangkan halaju aliran daratan, kuasa aliran air, dan dengan itu keupayaan air untuk menanggal dan mengangkut mendapan.[25] Tumbuhan yang berupaya melawan hakisan air pada tanah menghalang gangguan dan penanggalan agregat tanah yang menyebabkan liang makro tersumbat, penyusupan berkurangan dan limpahan air permukaan meningkat.[26] Hal ini dengan ketara meningkatkan daya tahan tanah apabila mengalami tempoh hakisan dan tekanan.
Apabila tanaman makanan ternakan terurai, produk pengikat terbentuk dengan bertindak sebagai pelekat pada tanah, yang menjadikan zarah melekat bersama, dan membentuk agregat.[27] Pembentukan agregat tanah adalah penting untuk mengawal hakisan, kerana ia lebih mampu menahan kesan titisan hujan dan hakisan air. Agregat tanah juga mengurangkan hakisan angin, kerana agregat ini merupakan zarah yang lebih besar, dan lebih tahan lelasan akibat pemugaran tanah.[28]
Kesan penggiliran tanaman terhadap kawalan hakisan berbeza mengikut iklim. Di kawasan dengan keadaan iklim yang agak konsisten dengan andaian hujan tahunan dan paras suhu, penggiliran tanaman yang tegar boleh menyebabkan pertumbuhan tumbuhan dan pelitupan tanah yang mencukupi. Di kawasan yang keadaan iklimnya kurang dapat diramalkan, dan tempoh hujan dan kemarau yang tidak terjangka mungkin berlaku pada kawasan itu, pendekatan yang lebih fleksibel untuk pelitupan tanah melalui penggiliran tanaman diperlukan. Sistem penanaman oportunistik menggalakkan perlindungan tanah yang mencukupi di bawah keadaan iklim yang tidak menentu ini.[29] Dalam sistem tanaman oportunistik, tanaman ditanam apabila air tanah mencukupi dan terdapat tempoh tingkap penyemaian yang boleh dipercayai. Bentuk sistem tanaman ini berkemungkinan menghasilkan pelitup tanah yang lebih baik berbanding penggiliran tanaman tegar kerana tanaman hanya disemai pada keadaan optimum, manakala sistem tegar tidak semestinya disemai dalam keadaan terbaik yang ada.[30]
Penggiliran tanaman juga mempengaruhi pemasaan dan tempoh masa bidang tanah tersebut terdedah sebagai tanah rang.[31] Hal ini sangat penting kerana bergantung pada iklim kawasan tertentu, sesuatu bidang tanah boleh menjadi paling terdedah kepada hakisan apabila ia menjadi tanah rang. Pengurusan tanah rang yang cekap adalah satu bahagian yang penting untuk mengurangkan hakisan dalam sistem penggiliran tanaman. Pemugaran sifar ialah amalan pengurusan asas yang menggalakkan pengekalan tunggul tanaman di bawah tanah terdedah tak terancang yang lebih lama apabila tiada tanaman boleh ditanam.[29] Amalan pengurusan sedemikian yang berjaya mengekalkan pelitupan tanah yang sesuai di kawasan yang terdedah akhirnya akan mengurangkan kehilangan tanah. Dalam kajian baru-baru ini yang berlangsung sedekad lamanya, didapati tanaman penutup bumi musim sejuk yang biasa tanam selepas penuaian kentang seperti rai pada musim gugur boleh mengurangkan larian tanah sebanyak 43%, dan ini lazimnya adalah tanah yang paling berkhasiat.[32]
Kepelbagaian biologi
Peningkatan biodiversiti tanaman mempunyai kesan yang baik terhadap ekosistem sekeliling dan boleh menampung lebih banyak kepelbagaian fauna, serangga,[8] dan mikroorganisma berfaedah dalam tanah[8] seperti yang ditemui oleh McDaniel et al 2014 dan Lori et al 2017.[15] Sesetengah kajian menunjukkan peningkatan ketersediaan nutrien daripada penggiliran tanaman di bawah sistem organik berbanding amalan konvensional kerana amalan organik kurang berkemungkinan menghalang mikrob berfaedah dalam jirim organik tanah, seperti mikoriza berarbuskul, yang meningkatkan pengambilan nutrien dalam tumbuhan.[16] Peningkatan biodiversiti juga meningkatkan daya tahan sistem agro-ekologi.[6]
Produktiviti ladang
Penggiliran tanaman menyumbang kepada peningkatan hasil melalui peningkatan nutrisi tanah yang lebih baik. Dengan penanaman dan penuaian tanaman yang berbeza pada masa yang berbeza, lebih banyak tanah boleh ditanam dengan jumlah mesin dan tenaga kerja yang sama.
Pengurusan risiko
Tanaman yang berbeza pada satu giliran boleh mengurangkan risiko cuaca buruk bagi petani individu.[33][34]
Cabaran
Walaupun penggiliran tanaman memerlukan banyak perancangan, pemilihan tanaman mesti berupaya untuk menangani beberapa keadaan malar (jenis tanah, topografi, iklim, dan pengairan) dengan tambahan kepada keadaan boleh ubah yang berlaku secara mendadak dari tahun ke tahun seterusnya (cuaca, pasaran, tenaga buruh).[7] Makanya perancangan tanaman bertahun-tahun lebih awal bukannya satu perkara yang bijak. Pelaksanaan pelan penggiliran tanaman yang tidak tepat boleh menyebabkan ketidakseimbangan dalam komposisi nutrien tanah atau pengumpulan patogen yang menjejaskan tanaman kritikal.[7] Penggiliran yang tidak betul mungkin mengambil masa bertahun-tahun untuk menampakkan kesan buruknya walaupun dengan adanya kepakaran saintis tanah yang berpengalaman dan boleh mengambil masa yang lama untuk membetulkannya.[7]
Banyak cabaran wujud dalam amalan yang berkaitan dengan penggiliran tanaman. Contohnya, baja hijau daripada kekacang boleh menyebabkan pencerobohan siput atau lintah, manakala pereputan daripada baja hijau kadang-kadang boleh menyekat pertumbuhan tanaman lain.[10]
Lihat juga
- Agroekologi
- Kitaran karbon
- Penternakan boleh tukar
- Hakisan bercucuk tanam
Nota
- ^ "jan 1, 6000 BC - Crop Rotation (Timeline)". time.graphics. Diarkibkan daripada yang asal pada 23 September 2019. Dicapai pada 23 September 2019.
- ^ "What Is Crop Rotation?". WorldAtlas (dalam bahasa Inggeris). 25 April 2017. Dicapai pada 2019-01-25.
- ^ Needham 1984, m/s. 150.
- ^ a b c Organic Production: Using NRCS Practice Standards to Support Organic Growers (PDF) (Laporan) (dalam bahasa Inggeris). Perkhidmatan Pemuliharaan Sumber Asli. Julai 2009. Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada 17 Oktober 2011.
- ^ a b Dufour, Rex (Julai 2015). Tipsheet: Crop Rotation in Organic Farming Systems (Laporan) (dalam bahasa Inggeris). Pusat Kebangsaan untuk Teknologi Sesuai. Diarkibkan daripada yang asal pada 28 April 2016. Dicapai pada 4 Mei 2016.
- ^ a b c d e Baldwin, Keith R. (June 2006). Crop Rotations on Organic Farms (PDF) (Laporan). Center for Environmental Farming Systems. Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada May 13, 2015. Dicapai pada May 4, 2016.
- ^ a b c d e f g h i Johnson, Sue Ellen; Charles L. Mohler (2009). Crop Rotation on Organic Farms: A Planning Manual, NRAES 177. Ithaca, NY: National Resource, Agriculture, and Engineering Services (NRAES). ISBN 978-1-933395-21-0.
- ^ a b c d e f g h i j k l Coleman, Pamela (November 2012). Guide for Organic Crop Producers (PDF) (Laporan). Program Organik Kebangsaan. Diarkibkan (PDF) daripada yang asal pada 4 Oktober 2015. Dicapai pada 4 Mei 2016.
- ^ a b c Lamb, John; Craig Sheaffer & Kristine Moncada (2010). "Chapter 4 Soil Fertility". Risk Management Guide for Organic Producers (Laporan). Universiti Minnesota.
- ^ a b "Green Manures" (dalam bahasa Inggeris). Persatuan Hortikultur Diraja. Diarkibkan daripada yang asal pada 26 Mei 2023. Dicapai pada 4 Mei 2016.
- ^ a b "Chapter 5, "Crop Management,"". Cyclopedia of American Agriculture. 1907. m/s. 85–88.
- ^ a b Kuepper, George; Gegner, Lance (Ogos 2004). "Organic Crop Production Overview" (dalam bahasa Inggeris). Pusat Kebangsaan untuk Teknologi Sesuai. Diarkibkan daripada yang asal pada 15 November 2011. Dicapai pada 4 Mei 2016.
- ^ Powell, J.M.; William, T.O. (1993). "An overview of mixed farming systems in sub-Saharan Africa". Livestock and Sustainable Nutrient Cycling in Mixed Farming Systems of Sub-Saharan Africa: Proceedings of an International Conference, International Livestock Centre for Africa (ILCA). 2: 21–36.
- ^ "§205.205 Crop rotation practice standard". CODE OF FEDERAL REGULATIONS. Dicapai pada May 4, 2016.
- ^ a b Saleem, Muhammad; Hu, Jie; Jousset, Alexandre (2019-11-02). "More Than the Sum of Its Parts: Microbiome Biodiversity as a Driver of Plant Growth and Soil Health". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. Annual Reviews. 50 (1): 145–168. doi:10.1146/annurev-ecolsys-110617-062605. ISSN 1543-592X.
- ^ a b Mäder, P.; Edenhofer, Stephan; Boller, Thomas; Wiemken, Andres; Niggli, Urs (2000-05-01). "Arbuscular mycorrhizae in a long-term field trial comparing low-input (organic, biological) and high-input (conventional) farming systems in a crop rotation". Biology and Fertility of Soils (dalam bahasa Inggeris). 31 (2): 150–156. doi:10.1007/s003740050638. ISSN 1432-0789.
- ^ Bowles, Timothy M.; Mooshammer, Maria; Socolar, Yvonne; Calderón, Francisco; Cavigelli, Michel A.; Culman, Steve W.; Deen, William; Drury, Craig F.; Garcia y Garcia, Axel (2020-03-20). "Long-Term Evidence Shows that Crop-Rotation Diversification Increases Agricultural Resilience to Adverse Growing Conditions in North America". One Earth. 2 (3): 284–293. Bibcode:2020OEart...2..284B. doi:10.1016/j.oneear.2020.02.007. ISSN 2590-3322.
- ^ a b Triberti, Loretta; Anna Nastri; Guido Baldoni (2016). "Long-term effects of crop rotation, manure fertilization on carbon sequestration and soil fertility". European Journal of Agronomy. 74: 47–55. doi:10.1016/j.eja.2015.11.024.
- ^ Victoria, Reynaldo (2012). "The Benefits of Soil Carbon". Risk Management Guide for Organic Producers (Laporan). Program Alam Sekitar Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu.
- ^ Loynachan, Tom (December 1, 2016). "Nitrogen Fixation by Forage Legumes" (PDF). Iowa State University. Department of Agrology. Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada May 3, 2013. Dicapai pada December 1, 2016.
- ^ Adjei, M. B.; dll. (December 1, 2016). "Nitrogen Fixation and Inoculation of Forage Legumes" (PDF). Forage Beef. University of Florida. Diarkibkan daripada yang asal (PDF) pada December 2, 2016. Dicapai pada December 1, 2016.
- ^ a b Moncada, Kristine; Craig Sheaffer (2010). "Chapter 2 Rotation". Risk Management Guide for Organic Producers (Laporan). Universiti Minnesota.
- ^ Davies, Ken (March 2007). "Weed Control in Potatoes" (PDF). British Potato Council. Diarkibkan (PDF) daripada yang asal pada 2016-10-19. Dicapai pada December 1, 2016.
- ^ "Conservation Tillage Systems". Advances in Agronomy. 33: 2–53. 1980. doi:10.1016/s0065-2113(08)60163-7. ISBN 9780120007332.
- ^ Rose CW, Freebairn DM. "A mathematical model of soil erosion and deposition processes with application to field data".
- ^ "Measurement of Aggregate Breakdown under rain: comparison with tests of water stability and relationships with field measurements of infiltration". Australian Journal of Soil Research. 32 (4): 701–720. 1994. doi:10.1071/sr9940701.
- ^ "Forages in Rotation" (PDF). Saskatchewan Soil Conservation Association. 2016. Diarkibkan (PDF) daripada yang asal pada 2016-12-02. Dicapai pada December 1, 2016.
- ^ "Aggregate Stability". Natural Resources Conservation Centre. 2011. Dicapai pada December 1, 2016.
- ^ a b "The effect of crop type, crop rotation, and tillage practice on runoff and soil loss on a Vertisol in central Queensland". Australian Journal of Soil Research. 35 (4): 925–939. 1997. doi:10.1071/s96017.
- ^ "PERFECT. A computer simulation model of Productive Erosion Runoff Functions to Evaluate Conservation Techniques". Queensland Department of Primary Industries. Bulletin QB89005. 1989.
- ^ "Water use efficiency and sustainability of different long-term crop rotation systems in the Loess Plateau of China". Soil & Tillage Research. 72: 95–104. 2003. doi:10.1016/s0167-1987(03)00065-5.
- ^ Walker, Andy. "Cover crops have major role to play in soil health". peicanada.com. Dicapai pada 2016-12-01.
- ^ "Crop Rotation – A Vital Component of Organic Farming". 2016-06-15.
- ^ Yamoah, Charles F.; Francis, Charles A.; Varvel, Gary E.; Waltman, William J. (April 1998). "Weather and Management Impact on Crop Yield Variability in Rotations". Journal of Production Agriculture (dalam bahasa Inggeris). 11 (2): 219–225. doi:10.2134/jpa1998.0219. Dicapai pada 9 November 2022.
Rujukan
- Anderson, Randy L. (1 January 2005). "Are Some Crops Synergistic to Following Crops?" (PDF). Agronomy Journal. 97 (1): 7–10. doi:10.2134/agronj2005.0007a. S2CID 215776836.
- Bullock, D. G. (1992). "Crop rotation". Critical Reviews in Plant Sciences. 11 (4): 309–326. doi:10.1080/07352689209382349.
- Francis, Charles A. (2003). "Advances in the Design of Resource-Efficient Cropping Systems". Journal of Crop Production. 8 (1–2): 15–32. doi:10.1300/j144v08n01_02.
- Needham, Joseph (1984), Science and Civilization in China 6-2
- Porter, Paul M.; Lauer, Joseph G.; Lueschen, William E.; Ford, J. Harlan; Hoverstad, Tom R.; Oplinger, Edward S.; Crookston, R. Kent (1997). "Environment Affects the Corn and Soybean Rotation Effect". Agronomy Journal. 89 (3): 442–448. doi:10.2134/agronj1997.00021962008900030012x.
- White, L.T. (1962). Medieval Technology and Social Change. Oxford University Press.
Pautan luar
| Perpustakaan negara | |
|---|---|
| Lain-lain | |
