Penggunaan fumigan ini untuk mengendalikan penyakit tular tanah memiliki efek positif pada tanaman di luar kendali penyakit. Hasil total dan yang dapat dipasarkan dan set umbi lebih tinggi di plot yang diberi fumigan daripada di plot kontrol yang tidak difumigasi di semua tingkat nitrogen yang diuji.
Di pertanian kentang Amerika Utara, fumigan kimia seperti metam sodium dan chloropicrin sering digunakan untuk mengendalikan penyakit yang ditularkan melalui tanah. Namun, pendekatan untuk menekan penyakit ini mungkin menjadi pedang bermata dua.
Di satu sisi, pengasapan sangat efektif untuk mengendalikan penyakit yang ditularkan melalui tanah seperti keropeng biasa dan kematian dini kentang, setidaknya untuk satu musim tanam. Dengan lebih sedikit patogen tular tanah, tanaman kentang dapat mengembangkan sistem akar yang lebih sehat dan kuat, membuatnya lebih baik dalam menangkap nutrisi tanah dan mengurangi kebutuhan input nitrogen. Sebagai alternatif, penekanan penyakit tular tanah dapat meningkat kebutuhan input nitrogen dengan meningkatkan hasil maksimum yang dapat dicapai tanaman.
Di sisi lain, fumigan tanah memiliki efek pada komunitas mikroba tanah di luar efeknya pada patogen. Misalnya, fumigan telah ditemukan untuk mengurangi tingkat siklus nitrogen tanah dan respirasi mikroba. Mereka juga dapat menurunkan populasi beberapa mikroba penekan penyakit, meningkatkan sejauh mana petani harus mengandalkan pengasapan untuk mengendalikan patogen di masa depan. Singkatnya, fumigasi tanah kimia mungkin memiliki efek negatif pada kesehatan tanah.
Pendekatan Kami untuk Pertanyaan Ini
Kami menggunakan kata "mungkin" banyak dalam dua paragraf terakhir. Sampai saat ini, hanya ada sedikit penelitian tentang apakah fumigasi mengubah tingkat nitrogen optimal pada tanaman apa pun. Juga tidak diketahui berapa lama waktu yang dibutuhkan komunitas mikroba untuk pulih dari perawatan fumigasi, atau jika memang demikian.
Kami berangkat untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini dalam studi lapangan pada kentang Russet Burbank yang dilakukan pada tahun 2016 dan 2017. Setiap tahun, kami memiliki plot studi yang difumigasi pada musim gugur sebelum kentang ditanam dengan metam sodium atau chloropicrin. Sebuah kontrol non-difumigasi juga disertakan. Pada tahun berikutnya, setiap plot dibagi menjadi lima subplot, masing-masing menerima nitrogen pada tingkat yang berbeda. Semua subplot menerima 40 pon nitrogen per acre sebagai DAP (18-46-0) saat penanaman, dan masing-masing menerima 0, 80, 140, 200, atau 260 pon per acre sebagai ESN (44-0-0) saat muncul, untuk tingkat nitrogen total 40, 120, 180, 240, atau 300 pon per acre.
Kami mengukur respons tanaman terhadap perlakuan fumigasi dan laju nitrogen ini dalam hal pembentukan umbi, hasil, ukuran dan kualitas, gejala kematian dini kentang, jumlah nitrogen yang diambil per pon yang diterapkan, dan peningkatan hasil per pon nitrogen yang diterapkan, antara lain. Kami mengukur respons mikroba tanah dalam hal kepadatan propagul Verticillium, laju respirasi, dan konsentrasi nitrat dan amonium tanah.
Fumigasi Menekan Penyakit, Meningkatkan Hasil
Seperti yang diharapkan, fumigan berhasil memenuhi tujuan utama mereka untuk mengendalikan patogen tular tanah. Mereka berdua menurunkan populasi yang layak Dahlia Vertikillium propagul di tanah dan tingkat keparahan gejala daun kentang mati dini. Chloropicrin juga menurunkan prevalensi keropeng umum pada umbi-umbian.
Penggunaan fumigan ini untuk mengendalikan penyakit tular tanah memiliki efek positif pada tanaman di luar kendali penyakit. Hasil total dan yang dapat dipasarkan dan set umbi lebih tinggi di plot yang diberi fumigan daripada di plot kontrol yang tidak difumigasi di semua tingkat nitrogen yang diuji. Efek pada hasil ini tidak secara berarti mengubah tingkat nitrogen optimum agronomi di mana hasil dimaksimalkan.
Jumlah nitrogen yang diambil tanaman per acre dan per pon nitrogen yang diterapkan keduanya lebih tinggi di plot yang difumigasi dengan chloropicrin atau metam sodium daripada di plot kontrol yang tidak difumigasi. Penggunaan kedua fumigan juga meningkatkan jumlah hasil yang dihasilkan per pon nitrogen yang diterapkan. Semua perbedaan ini mencerminkan perbedaan antara perlakuan dalam hasil umbi (biomassa) yang dijelaskan pada paragraf sebelumnya. Mereka bukan karena perbedaan konsentrasi nitrogen umbi atau jumlah nitrogen yang ada di tanaman merambat tepat sebelum tanaman anggur mati.
Bukan Peluru Ajaib
Sementara chloropicrin dan metam sodium keduanya memberikan manfaat dalam hal pengendalian penyakit, hasil, dan efisiensi penggunaan nitrogen, efeknya pada aktivitas mikroba di luar patogen umumnya negatif. Berdasarkan CO2 emisi dari tanah, yang sangat terkait dengan aktivitas mikroba, baik fumigan menekan aktivitas mikroba secara keseluruhan sebelum penanaman dan pada pertengahan musim. Efeknya tidak lagi terdeteksi setelah panen. Dalam sampel pra-tanam, efek metam sodium sangat kuat.
Plot yang diberi fumigan memiliki konsentrasi amonium tanah yang lebih tinggi daripada plot kontrol yang tidak difumigasi pada saat penanaman dan pertengahan musim. Ini menunjukkan bahwa mikroba tanah tidak mengubah amonium menjadi nitrat secara efisien di bawah pengasapan; efek ini sangat kuat ketika chloropicrin adalah fumigan. Jadi, selain menekan aktivitas mikroba secara umum, pengasapan memperlambat laju siklus nitrogen di dalam tanah.
Apa yang Sebenarnya Bekerja?
Hasil kami menunjukkan bahwa, sementara pengasapan tanah dengan metam sodium atau chloropicrin bermanfaat bagi tanaman kentang dalam jangka pendek, efek sampingnya adalah penurunan aktivitas mikroba tanah dan perubahan siklus nitrogen. Bagaimana hal ini mempengaruhi kesehatan tanah tidak pasti, dan akan membutuhkan studi jangka panjang untuk mengetahuinya—studi melihat lebih dekat pada kesehatan tanah dan komunitas mikroba.
Penting juga untuk mempertimbangkan cara lain untuk mengendalikan patogen tular tanah, terutama jika fumigan kimia ditemukan merusak kesehatan tanah dalam jangka panjang. Apakah ada pilihan lain yang layak bagi petani untuk mengendalikan patogen tular tanah? Bisakah fumigasi digunakan lebih jarang atau dikombinasikan dengan inokulasi mikroba yang menguntungkan? Menjaga kesehatan tanah sangat penting untuk kelangsungan hidup jangka panjang dari operasi pertanian, tetapi strategi untuk mempromosikan kesehatan tanah tidak boleh terlalu mahal sehingga membahayakan kelangsungan hidup pertanian dalam jangka pendek.
Untuk mengatasi masalah ini, kami berkolaborasi dengan peneliti di seluruh negeri dalam penyelidikan multi-negara tentang bagaimana kesehatan tanah dipengaruhi oleh keputusan manajemen dalam sistem tanam kentang, apakah metode untuk meningkatkan kesehatan tanah bekerja dengan baik dalam sistem ini, dan bagaimana penanaman dan penggabungan tanaman penutup biofumigant seperti sawi dibandingkan dengan fumigasi kimia dalam meningkatkan hasil dan menekan penyakit.
Inisiatif Penelitian Tanaman Khusus- dan proyek yang didanai USDA/NIFA ini berada di tahun keempat, dan tahun di mana kita akan mendapatkan jawaban awal paling sedikit untuk pertanyaan-pertanyaan ini. Meningkatkan kesehatan tanah adalah proses yang lambat dan kompleks, terutama dengan tanaman yang menantang seperti kentang. Oleh karena itu, studi ini perlu diperluas melampaui tahun 2022 untuk mempelajari apakah strategi yang efektif terus meningkatkan kesehatan tanah sambil mengendalikan patogen tular tanah selama beberapa rotasi dan tahun.
- Penelitian ini didukung dengan dana dari Minnesota Area II Potato Council, Minnesota Agricultural Fertilizer Research & Education Council, dan TriEst Ag Group, Inc. Hasilnya dipublikasikan di Jurnal Penelitian Kentang Amerika September 2021.
- Penulis studi termasuk James Crants, Carl Rosen dan Linda Kinkel di University of Minnesota; José Pablo Dundore-Arias di California State University, Monterey Bay; dan Andy Robinson dan Neil Gudmestad di Universitas Negeri North Dakota.