Mencegah tanah dari erosi merupakan langkah awal ke arah keberlanjutan pertanian Biaya pokok usaha pertanian berkaitan dengan erosi lahan dalam mempertahankan kemampuan memegang unsur hara dan air, tercatat mencapai kerugian 50-75% dari produksi(2). Tanah tererosi tipikal sekitar tiga kali lebih banyak unsur hara hilang dibandingkan 1.5 5 kali lebih besar dari bahan organik (2). Kehilangan bahan organik tidak hanya mengakibatkan kapasitas penahanan air berkurang tetapi juga unsur hara tanaman, yang harus digantikan melalui pemberian pupuk. Lima ton top soil (disebut tingkat toleransi) mengandung 100 pon nitrogen, 60 pon fosfat, 45 pon kalium, 2 pon kalsium, 10 pon magnesium, dan 8 pon belerang. Tabel 8 menunjukkan pengaruh tingkat erosi terhadap kadar bahan organik, fosfor dan air tersedia bagi tanaman pada tanah lempung berdebu Indiana (25). Table 8. Pengaruh Tingkat Erosi Terhadap Kadar Bahan Organik, P, dan Air Tersedia bagi Tanaman pada Tanah Lempung Berdebu Indiana Level Erosi Bahan Organik Fosfor Air Tersedia bagi Tanaman % pon/are % Sedikit 3.0 62 7.4 Sedang 2.5 61 6.2 Berat 1.9 41 3.6 Sumber: Schertz et al. 1984 (25) Bila erosi oleh hujan atau angin mencapai tingkat 7.6 ton/are/tahun, maka diperlukan biaya $ 40 tiap tahun untuk menggantikan unsur hara yang hilang melalui pemberian pupuk dan sekitar $ 17/are/tahun air irigasi untuk menggantikan kapasitas penahanan air tanah yang hilang (26). Total biaya tanah dan air hilang tiap-tiap tahun di lahan pertanian AS setara produksi hilang mencapai sekitar $ 27 juta tiap tahun (2). Mencegah erosi tanah merupakan langkah awal ke arah pertanian berkelanjutan. Erosi dimulai akibat aktivitas tetes hujan pada permukaan tanah gundul. Praktek pengelolaan melindungi tanah dari dampak tetesan air hujan akan mengurangi erosi dan meningkatkan infiltrasi. Jerami, tanaman penutup tanah, dan sisa tanaman merupakan solusi. Sebagai tambahan, perlindungan terhadap top soil menggunakan bahan-bahan di atas memantapkan agregat tanah sehingga tidak pecah oleh tetes air hujan. Bahan organik cukup disertai aktivitas biologi tanah tinggi membantu pembentukan agregat tanah. Banyak penelitian menunjukkan bahwa sistem pertanaman tertentu membentuk kanopi tanaman sebagai pelindung permukaan tanah dan mencegah terjadi erosi. Secara umum hal ini adalah benar. Penelitian penutup tanah jangka panjang mulai 1888 di Universitas Missouri membuktikan secara dramatis tentang konsep ini.
Gantzer dan kawan-kawan (27), menguji pengaruh waktu pertanaman terhadap erosi tanah. Mereka membandingkan ketebalan topsoil tersisa setelah 100 tahun pertanaman (Tabel 9). Tabel 9 menunjukkan bahwa praktek pertanaman rumput Timothy sebagai penutup tanah secara terus menerus menunjukkan lapisan top soil yang tertinggal paling tebal. Tabel 9. Ketebalan Topsoil Tersisa Setelah 100 Tahun pada Praktek Pertanian Berbeda Pergiliran Tanaman Topsoil Tersisa, inci Jagung terus menerus 7.7 Rotasi 6 tahun* 12.2 Rumput. Timothy terus 17.4 menerus *Corn, oats, wheat, clover, Timothy, Timothy (27) Peneliti membahas bahwa lapisan top soil tersisa yang tipis pada pertanaman jagung terus menerus adalah akibat lapisan top soil dicampur dengan sub soil saat pengolahan tanah. Pada kenyataannya, semua top soil hilang pada pertanaman jagung terus menerus selama waktu 100 tahun. Pada sistim rotasi, hanya sekitar separuh top soil hilang setelah 100 tahun. Bagaimana mungkin kita memberi makan generasi mendatang dengan praktek pertanian semacam ini? Penelitian pada berbagai tanah berbeda di berbagai zone iklim utama AS, menunjukkan perbedaan erosi tanah secara dramatis ketika membandingkan antara tanaman ditanam dalam berbaris dengan tanah tertutup tanaman penutup permukaan tanah yang selalu hijau. Tanaman berbaris terdiri dari kapas atau jagung, dan tanaman penutup tanah adalah bluegrass atau rumput bermuda. Pada jalur tanaman berbaris terjadi longsor 50 kali lebih besar dibandingkan tanah tertutup tanaman penutup. Dua faktor pengaruh utama adalah penutup tanah dan pengolahan tanah. Hasil ditunjukkan dalam Tabel 10. Tabel 10. Pengaruh Pertanaman terhadap Tingkat Erosi Tanah Tipe Tanah Lokasi Lereng Kehilangan tanah alur tanam Kehilangan tanah lapis atas Negara % Ton/are Ton/are Bagian Lempung Iowa 9 38.02
berdebu Lempung Missouri 8 51.16 Lempung Ohio 12 99.02 berdebu Lempung berpasir halus Oklahoma 7.7 19.02 Lempung berliat North Carolina 10 31.31 Lempung Texas 8.7 24.08 berpasir halus Liat Texas 4 21.02 Lempung berdebu Wisconsin 16 111.1 Rata-rata 9.4 19.09 Diadaptasi dari: Shiftlet and Darby, 1985. (28) Jadi, berapa lama pengelolaan lahan yang menyebabkan top soil hilang? Secara kasar setiap erosi 8 ton/are/tahun kehilangan top soil mencapai 1 dm. Ketebalan duapuluh dm 1 inci. Jadi suatu luasan dengan tingkat erosi 8 ton akan kehilangan 1 inci lapisan top soil setiap 20 tahun. Karena jumlah ini terdapat pada kehidupan sehari-hari, maka data tersebut tidak tercatat. Peneliti terdahulu: Wes Jackson, dari InstitutLand, menyoroti bagaimana pengolahan tanah yang dilakukan oleh manusia sejak awal budidaya pertanian. Tebasan pedang hingga ke mata bajak secara pasti mewujudkan kemenangan kebaikan terhadap kejahatan. Seseorang yang menciptakan sesuatu yang baru dikatakan mempunyai mata bajak baru. Namun mata bajak tersebut bisa jadi setajam mata pedang untuk generasi akan datang (29). Pengolahan tanah untuk memproduksi tanaman pertanian, menghadapi masalah utama erosi dan kehilangan kualitas tanah. Praktek pertanian apa pun yang dilakukan terhadap perbaikan lahan gundul akan lebih mahal bila dibandingkan dengan usaha menutup tanah sepanjang tahun. Satu-Satunya perkecualian yang disadari penulis adalah lahan sawah, di mana benarbenar dapat dicegah kehilangannya melalui pemberian air irigasi di permukaan tidak menunjukkan keruh akibat erosi. Wes Jackson telah mengembangkan tanaman biji-bijian tahunan meniru sistim padang rumput yang tetap hijau. Tanaman biji-bijian tahunan tidak memerlukan pengolahan tanah untuk berkembang, seperti pada biji-bijian semusim.
Akhirnya, cara ini adalah merupakan visi baru untuk menghasilkan pangan masa depan dengan memproduksi tanaman biji-bijian tahunan. Para pemulia tanaman perlu menujukan penelitian ke tanaman biji-bijian tahunan untuk menghasilkan pangan ketimbangan tanaman biji-bijian semusim yang menuntut pengolahan tanah. Ringkasan Bagian I Pengelolaan Tanah termasuk stewardship penggembalaan organisme tanah! Faktor-faktor utama mempengaruhi kandungan bahan organik, peningkatan, dan proses dekomposisi tanah adalah: kandungan oksigen, kadar nitrogen, kelembaban, suhu, dan penambahan dan kehilangan bahan organik. Semua faktor ini bekerja bersama-sama setiap waktu. Setiap orang mampu mengatasinya. Faktor-faktor tersebut mempengaruhi tingkat kesehatan dan reproduksi organisme dekomposer. Para manajer perlu menyadari akan faktor-faktor di atas dalam membuat keputusan untuk pengelolaan tanah mereka. Mari kita luangkan waktu untuk hal tersebut. Peningkatan oksigen mempercepat dekomposisi bahan organik. Pengolahan tanah adalah cara utama menambahkan oksigen ekstra ke dalam tanah. Tekstur juga mempunyai peran, di mana tanah berpasir mempunyai kemampuan aerasi lebih besar dibandingkan tanah liat berat. Kandungan N dipengaruhi oleh pemupukan. Kelebihan N tanpa penambahan karbon mempercepat dekomposisi bahan organik. Kelembaban mempengaruhi tingkat dekomposisi. Populasi mikroba tanah paling aktif bila terjadi siklus basah dan kering. Peningkatan populasi terjadi diikuti oleh pembasahan sebaliknya bila terjadi pengeringan. Seperti halnya manusia, organisme tanah sangat dipengaruhi oleh suhu. Aktivitas mereka adalah paling tinggi dalam kisaran suhu optimum. Di atas dan di bawah suhu optimum aktivitas mereka berkurang. Penambahan bahan organik menyediakan lebih banyak makanan untuk mikroorganisme. Agar terjadi peningkatan bahan organik tanah, maka penambahan harus lebih tinggi dibanding kehilangan Pada tahun-tahun tertentu, di bawah kondisi rata-rata, 60 hingga 70 persen karbon berada dalam bahan organik yang dimasukkan ke dalam tanah hilang menjadi karbon-dioksida (20). Lima hingga sepuluh persen berasimilasi dalam organisme dekomposer dan sisanya menjadi humus baru. Diperlukan waktu sekitar sepuluh tahun agar humus baru menjadi humus stabil yang mampu bersifat sebagai komponen pemegang unsur hara tanah (20). Sebagai hasil akhir, setiap satu ton sisa tanaman akan menghasilkan 400 hingga 700 pon humus baru.
Setiap 7-inci tebal top soil per are menghasilkan 2 juta pon, dapat dilihat betapa lambat proses peningkatan bahan organik. Berat satu persen bahan organik mencapai 20,000 pon/are. Membangun humus stabil memerlukan proses jangka panjang dan lambat Adalah lebih baik untuk menstabilkan dan memelihara humus yang sudah ada sebelum hilang dibanding mencoba untuk meningkatkan Nilai humus tidaklah sepenuhnya terealisir sampai ia betul-betul habis (20). Jika tanah anda mengandung kadar humus tinggi sekarang, upayakan pemeliharaannya. Pembentukan humus baru penting untuk memelihara humus lama dan dekomposisi bahan organik mentah memberikan keuntungan sendiri. Aerasi meningkat melalui pengolahan tanah diikuti kehilangan karbon organik dengan penggunaan pupuk buatan menyebabkan merosotnya kadar humus alami di AS lebih besar dari 50% (20). Unsur hara yang dibutuhkan oleh organisme tanah perlu disediakan agar tanaman berhasil baik. Kecukupan kalsium, magnesium, kalium, fosfor, sodium dan unsur-unsur mikro tidak boleh diberikan berlebihan. Teori keseimbangan kation dapat digunakan acuan sebagai dosis optimum dalam pengambilan keputusan pengelolaan tanah ke arah berlanjutan. Pupuk buatan mempunyai tempat tersendiri dalam pertanian berkelanjutan. Beberapa di antarnya tidak berbahaya bagi kehidupan organisme tanah dan menyediakan stok hara berkadar tinggi seperti yang dituntut tanaman. Kalium khlorida dan anhidrous amoniak bagaimanapun bisa pembatas pertumbuhan tanaman. Anhidrous membunuh organisme tanah di sekitar zone aplikasi. Bakteri dan aktinomiset pulih dalam beberapa minggu tetapi fungi memerlukan waktu lebih lama. Peningkatan populasi bakteri, yang mendapat unsur nitrogen tersedia tinggi dari anhidrous mempercepat laju dekomposisi bahan organik. Kalium khlorida mempunyai indeks garam tinggi dan beberapa tanaman tertentu peka terhadap unsur khlor. Top soil adalah modal petani Pertanian berkelanjutan berarti dukungan terhadap keberlanjutan kesuburan tanah. Menutup permukaan dengan tanaman penutup tanah, jerami, atau sisa tanaman sebanyak mungkin setiap musim pertanaman bisa mencapai keberlajutan kesuburan tanah tersebut. Bilamana tanah diolah dan dibiarkan gundul maka ia peka terhadap erosi. Meskipun erosi terjadi sedikit namun hal tersebut bisa membahayakan keberlanjutan. Adalah sulit untuk melihat terjadinya erosi saat pertanian berlangsung, oleh karena itu kejadian erosi biasanya tidak diketahui.
Pengolahan tanah untuk memperoleh produksi tinggi menciptakan erosi. Tanaman biji-bijian tahunan yang tidak menuntut pengolahan tanah mempunyai peluang untuk dikembangkan dalam rangka meningkatkan ketahanan pangan masa mendatang. Ringkasan Prinsip-prinsip Pengelolaan Tanah Berkelanjutan Organisme tanah berperan dalam daur unsur hara dan keuntungan-keuntungan lain. Bahan organik adalah makanan organisme tanah. Tanah harus tertutup untuk melindunginya dari erosi. Pengolahan tanah mempercepat dekomposisi bahan organik. Kelebihan N mempercepat dekomposisi bahan organik. Pengolahan tanah dengan bajak mempercepat dekomposisi bahan organik, menghancurkan habitat cacing tanah, dan meningkatkan laju erosi. Untuk meningkatkan bahan organik tanah, penambahan bahan organik harus melebihi dekomposisi bahan organik. Kesuburan tanah perlu berada dalam kisaran yang dapat diterima sebelum dilakukan program perbaikan. Prepared by: Preston Sullivan, ATTRA Technical Specialist Berlanjut: -> SOIL-Manajemen VII Appropriate Technology Transfer for Rural Areas (ATTRA), P.O. Box 3657, Fayetteville, AR 72702, Phone: 1-800-346-9140 FAX: (501) 442-9842