Bab 10. CONTOH PERTANIAN BERLANJUT
SISTEM PERTANIAN PADA BENTANG LAHAN Oleh : Sri Karindah dan Medha Baskara
PTI4208 Pertanian Berlanjut
Tujuan Instruksional
Membahas contoh pertanian berlanjut yang memanfaatkan biodiversitas tanaman pertanian Membahas interaksi biodiversitas tanaman pertanian dengan biodiversitas flora-fauna asal hutan
Outline 1. 2. 3.
4.
5.
Biodiversitas tanaman pertanian Biodiversitas flora-fauna hutan Biodiversitas flora-fauna di lahan pertanian Interaksi biodiversitas pertanian dan biodiversitas hutan tropis Contoh sistem pertanian berlanjut yang memanfaatkan interaksi biodiversitas pertanian dan hutan.
Karakteristik Hutan Tropis
Rata-rata temperatur di bulan (terdingin) >18ºC Curah hujan >2000 mm, musim kering < 4 bulan Tanaman Deciduous < 15% Ketinggian kanopi pohon tertutup > 25m Elevasi < 1000 m
Tipe Hutan berdasarkan Jumlah Curah Hujan 800-2000mm : Closed canopy forest forms 2000-4000mm : Semi-evergreen & Evergreen 4000-8000mm : Wet rainforest >8000 : Pluvial Forest
Sebaran Hutan Tropis
NEOTROPICAL (4 juta km2) Trans Pegunungan Andes, Pesisir Venezuela, Amazon, dan Atlantik
MELASIA (2.5 juta km2) Asia tenggara hingga Australia utara, Western Ghats & Srilanka. Terdapat perbedaan Biogeografi antara Zona Asia & Zona Papua-Australia
AFRIKA (1.8 juta km2) Cekungan Kongo, dan Area Barat ke Tengah Afrika, Madagaskar
Biodiversitas di Hutan Tropis
Terdapat 1.4 juta organisme, 400.000 diantaranya kumbang, meliputi 40% semua Arthropods Keragaman Katak di Kalimantan ± 140 spesies Keragaman burung di Indonesia berjumlah ± 1.599 dengan ± 353 jenis burung endemik (Indonesia nomor 4 di Dunia, ) Jumlah taxa (Famili) lebih tinggi dibanding hutan temperate Jumlah spesies dalam famili juga lebih besar Beberapa famili Lebah dan Parasitoid lebih rendah di tropis Perbandingan wilayah : Keragaman Fauna Neotropics>Afrika>Asia Keragaman Flora Neotropics>Asia>Afrika
Mengapa Biodiversitas Hutan penting? Ecosystem services Re-newable resources Potential cultivation (new crops) or Improved cultivation (genetic diversity) Bio-prospecting Cultural importance : How much species worth?
Mengapa Biodiversitas Hutan penting?
“ Biodiversitas merupakan harta karun penting khususnya tidak hanya bagi sumber adaptasi, tapi juga sumber mitigasi terhadap perubahan lingkungan global " Eduardo Rojas (Asisten Direktur Jenderal FAO)
Pengelolaan Biodiversitas Hutan
Timber production Water Community Values Carbon Biodiversity
Resource
Sustainable Management
Time
Pengelolaan Biodiversitas Hutan Uniform Management
Taman Nasional Taman Hutan raya dll
Specialised Management
Pengelolaan biodiversitas hutan bambu di TN, dll
Biologi Reproduksi Pohon Hutan Reproduksi sangat penting dalam pemeliharaan populasi Reproduksi seksual mendorong variasi genetik kombinasi berbeda, saling silang dan mutasi Strategi dalam menghadapi variasi kondisi lingkungan Kunci evolusi oleh seleksi alam
growth survival
sexual
ADULT PLANT
pollination
asexual
apomixis
SAPLING
self pollination
growth survival
SEED dispersal
SEEDLING
germination establishment Harrison, 2010
Interaksi Biodiversitas Hutan-Pertanian Penyediaan sumber air/hidrologi dan siklus hara Polinasi/penyerbukan tanaman pertanian oleh fauna hutan Penyebaran biji (secara biotik & abiotik) Pengendalian hama dan penyakit Penunjang kehidupan musuh alami dalam
Bagaimana Fauna hutan mencari buah/bunga untuk dimakan/dihisap? Deteksi lokasi dengan indra Menggunakan inspeksi/pemeriksaan wilayah serta pemilahan berdasar pengalaman (mis. saat memilih buah untuk dimakan) Tanpa menggunakan memori (bersifat simple) saat menelan dan mencerna buah atau nectar bunga
Sumber: Corlett, 2010
(Yumoto. 2000).
Sumber: Corlett, 2010
Pollination (Penyerbukan) Penyerbukan, merupakan jasa lingkungan yang sangat penting untuk produksi tanaman Berhubungan langsung dengan habitat alami dianggap ‘selayaknya’ ada di alam (free service) dan tersedia setiap saat free public good Dapat terus dilakukan fauna hutan (burung, serangga, mamalia, dll) selama dalam jangkauan homerange habitat.
Penyerbukan Bunga Tumbuhan POLLEN VECTOR Wind Water
Bees Hymenoptera Butterflies/Moths Flies Beetles Thrips Birds Bats
ANGIOSPERMS POLLINATED 8.3 % 0.6 %
16.6 18.0 8.0 5.9 88.3 0.2 0.4 0.07
% % % % % % % %
. .
. . . . . . . .
Buchmann & Nabhan, 1996 dalam Harrison, 2010
Fauna Hutan mendeteksi buah/bunga
Bervariasi antar famili hewan, diantaranya :
Penyerbukan berdasar Polinator
Penyerbukan berdasar Polinator
Budidaya Buah Durian
Penyerbukan Buah Durian
Dua faktor yang paling mempengaruhi yaitu pollinator (Yumoto. 2000 dan Bumrungsri et al. 2009) dan waktu
penyerbukannya (Honso et al. 2004).
Waktu efektif penyerbukan bunga durian berlangsung dalam periode antara 6 jam sebelum hingga 12 jam setelah mekar dikenal dengan Efective Pollination Period (EPP). EPP dipengaruhi oleh tiga parameter reproduksi pohon, yaitu tingkat penerimaan putik, pergerakan buluh serbuk sari, dan umur bakal buah (ovule). Pollinator : Kelelawar buah/Eonycteris spelacea (Bumrungsri et al. 2009), Burung pemakan serangga /nectariniidae dan lebah madu raksasa (Yumoto. 2000).
Penyerbukan Buah Durian
Tiap varietas durian memiliki karakter bunga dan serbuk sari berbeda, yang menyebabkan variasi pada jenis pollinator dan tingkat keberhasilan penyerbukan. Kelelawar merupakan agen penyerbuk paling efektif, kedatangannya bersifat sporadis yg tertarik pada tumbuhan durian yg berbunga secara serentak (Bumrungsri et al. 2008). Jenis-jenis durian yang penyerbukannya dibantu burung (ornithophily) memiliki karakter warna yang menarik, aroma tidak terlalu kuat, dasar bunga dalam, dan waktu mekar di siang hari. Penyerbukan bunga durian oleh serangga adalah bunga yang berwarna kekrem-kreman/cenderung putih, aroma yang kuat, dan bidang bunga yang lebar atau dasar bunga yang dangkal. (Yumoto. 2000).
Sumber: Yumoto. 2000
Budidaya Sayuran Brassica rapa (caisin)
Caisin merupakan tanaman sayuran penting di Indonesia dan Asia. Daun bertangkai, bentuk oval, warna hijau mengkilap. Penelitian dilakukan di pinggir hutan & jauh dari hutan Serangga penyerbuk pertanaman caisin didominasi oleh Hymenoptera (10 spesies). Serangga penyerbuk dari ordo Diptera (2 spesies), Coleoptera (1 spesies), dan Lepidoptera (6 spesies) ditemukan dengan kelimpahan rendah. Lebah Apis cerana, Ceratina sp., dan A. dorsata (Apidae: Hymenoptera) memiliki kelimpahan tinggi, masing-masing 43.11, 36.98, dan 8.36%, spesies lainnya dengan kelimpahan kurang dari 3%.
Sumber: Tri Atmowidi, 2008
Budidaya Sayuran Brassica rapa (caisin)
Sumber: Tri Atmowidi, 2008
Budidaya Sayuran Brassica rapa (caisin)
Sumber: Tri Atmowidi, 2008
Budidaya Sayuran Brassica rapa (caisin)
Keanekaragaman pollinator serangga ditemukan tinggi di pagi hari (pukul 08.30-10.30), yang berkaitan dengan tingginya sumberdaya (bunga, serbuksari, & nektar). Faktor lingkungan, seperti suhu, kelembaban udara, dan intensitas cahaya berpengaruh terhadap keaneka-ragaman serangga penyerbuk. Pada pertanaman caisin dipinggir HUTAN, dimana serangga berperan dlm penyerbukan, terjadi peningkatan jumlah biji per polong, jumlah biji per tanaman, bobot biji per tanaman, dan perkecambahan biji. Kelimpahan individu serangga penyerbuk berpengaruh positif terhadap jumlah biji yang dihasilkan (sumber: Tri Atmowidi, 2008)
Budidaya Kelapa Sawit (Oil Palm)
Kelapa sawit native dari Afrika Barat tanam di Asia untuk memenuhi kebutuhan……TETAPI…produksi rendah! Manual pollination .. tidak efisien dan terlalu mahal Dikembang biakkan pollinator native dari kamerun
Elaeidobius kamerunicus
Foto: Kurniatun Hairiah
Budidaya Kelapa Sawit
Perkebunan kelapa sawit selama ini dikenal bertentangan dengan biodiversitas lingkungan terutama bila dibandingkan dengan bentuk hutan sebelumnya. Namun dengan menambah biodiversitas di lapisan understory perkebunan kelapa sawit, memberikan kontribusi untuk memelihara beberapa keanekaragaman hayati (Aratrakorn et al 2006.) Manipulasi eksperimental dari pengembangan lapisan understory menunjukkan mempunyai manfaat yang signifikan bagi burung mirip perkebunan lainnya (karet, kopi & kakao)
Emergent adalah lapisan hutan di atas 40 meter yang terdiri dari pohon raksasa. Contohnya adalah pohon Redwood. Pohon ini dapat mencapai tinggi hingga 120 meter. Namun hanya sedikit pohon Emergent. Kanopi adalah lapisan hutan yang terletak di ketinggian 40 meter ke bawah. Contoh tumbuhan di sini adalah Durian. Di sini banyak terdapat hewan seperti Monyet dan sebagainya. Lapisan ini adalah lapisan yang paling banyak mendapat cahaya. Understorey adalah bagian yang meliputi tumbuhan rambat, pakis, dan sebagainya. Contohnya adalah Sirih, Paku, dan sebagainya. Di sini banyak terdapat kadal dan ular. Dasar hutan adalah lapisan meliputi rumput dan semak. Dasar hutan hanya mendapat 12% cahaya mata hari. Di sini banyak terdapat hewan pemburu, rumput, dll
Budidaya Kelapa Sawit
Understory bisa menyediakan sumber makanan, tempat berlindung dan berkembang biak bagi burung dan spesies lain sehingga keanekaragaman hayati terjadi Kelimpahan Burung dan musuh alami dapat digunakan untuk mengurangi kelimpahan serangga herbivora, sehingga burung pemakan serangga dapat memberikan kontribusi terhadap pengendalian hama alami, memperkuat pembenaran untuk melestarikan keanekaragaman hayati dalam lanskap pertanian (Koh 2008b). Selanjutnya, perkebunan kelapa sawit dengan peningkatan understory bahkan dapat berfungsi sebagai koridor antara ekosistem alam (Na´jera & Simonetti, 2010)
Biodiversitas pada kebun kelapa sawit ditingkatkan dengan pengelolaan vegetasi di antara / di bawah kelapa sawit (understorey), jumlah burung pemakan serangga lebih banyak daripada di lahan kelapasawit yang di sekelilingnya dibersihkan dari tb2-an (Without understorey)
Budidaya Kopi Multistrata
Hutan Burung madu (Aethopyga temminckii)
Kirikkirik (Merop s sp.)
Burung madu belukar Burung (Anthreptes madu singalensis) (Anthreptes simplex) (Phaenic Punai ophaeus gading (Calyptome diardi) (Treron na viridis) verans)
Caladi ulam (Dendrocop us macei) Sriguntin g (Dicrurus Pelatuk (Picus sp.) canus)
Rangkong (Buceros bicornis) (Ixos malacc ensis)
Rangkong (Aceros (Hypsi undulatus) petes Burung cabai (Dicaeum flavala chysorrheum) )
Sempur hujan darat (Eurylaimus ochromalus)Pentis pelangi Kehicap (Prionochilus ranting Burung cabai percussus) Cica daun (Hypothymis (Prionochilus sayap biru Delimukan azurea) maculatus) (Chloropsis Kadalan (Chalcophap Sikatan conchinchin Murai birah s indica) ninon ensis) Peladuk (Trichixos (Phaenic (Eumyias (Malalcoci yrrhopygus) ophaeus Burung api indigo) ncla sp.) curvirostri (Ceyx s) erithacus) Peladuk (Trichastoma Peladuk bicolor) (Stachyris striolata) Peladuk (Stachyris
Burung tikus (Rhinomyias
Takur tutut (Megalaima rafflesii)
Cabai jawa (Dicaeum trochileum) (Aloph oixus ochracKutilang eus) jenggot (Alophoixu s bres)
Cica kopi melayu (Pomatorhinus montanus)
Kopi campuran Kepodang ungu kecil (Coracina fimbriata)
Burung hantu (Bubo sumatrensis
Sikatan hijau laut (Eumyias thalassina) Pelatuk merah (Picus Perenjak miniaceus) sayap garis) (Prinia Caladi familiaris) tikus (Sasia abnormis)
Sepah hutan (Pericrotus flammeus)
Kedasih hitam (Surniculus Jingjing lugubris) bukit (Hemipus picatus) Kepodang kuduk hitam (Oriolus chinensis) Burung madu (Anthreptes simplex) Burung madu rimba (Hypogramma hypogrammicum)
Alang-alang: Imperata grassland Kekep babi (Artamus leucorynchus)
Layanglayang rumah (Delichon dasypus)
Perenjak rawa (Prinia flaviventris )
Perenjak gunung (Prinia atrogularis)
Perenjak belalang lurik (Locustella lanceolata)
Kutilang (Pycnonotus aurigaster)
Puyuh batu (Coturnix chinensis)
Budidaya Kopi
Praktek budidaya kopi multistrata memiliki fungsi lindung bagi daerah aliran sungai & secara finansial berkelanjutan (Sumberjaya, Lampung, Budidarsono & Wijaya, 2003). Vandermeer (2002) menyatakan bahwa biodiversitas kopi multistrata dapat menyerupai hutan alami untuk beberapa famili terutama burung. Perkebunan kopi multistrata juga dapat menunjang pengurangan erosi kawasan (Perfecto et al., 1996; Moguel and Toledo, 1999), dan penyerapan (sequestrasi) karbon (Fournier, 1995; Miirquez-Barrientos, 1997; DeJong et al., 1995, 1997)
(Budidarsono & Wijaya, 2003)
Budidaya Kopi
Biodiversitas burung tinggi karena pertanian kopi multistrata mampu berfungsi sebagai habitat seperti hutan alami. Makanan burung adalah hama tanaman kopi sehingga burung berfungsi sebagai pengendali hama tanaman alami. Vandermeer (2002) juga menyatakan bahwa perkebun an kopi di Meksiko mampu berfungsi sebagai tempat singgah bagi burung migrasi dengan densitas melebihi hutan alami.
Kelimpahan biodiversitas tumbuh-tumbuhan mendukung secara langsung kelimpahan biodiversitas invertebrata
Kelimpahan biodiversitas invertebrata mendukung secara langsung pengurangan populasi hama Ngadirejo, Poncokusumo,
Kelimpahan hama lebih rendah pada lahan pertanian yang biodiversitasnya lebih tinggi
Number of Metioche per 10 hills
f armer
5
f armer
4
3,5 3
4
2,5
3
2 1,5
2
1 0,5
1 0 2WAT
0 2WAT
4WAT
6WAT
8WAT
10WAT
12WAT
14WAT
8WAT
10WAT 12WAT 14WAT 16WAT
dry season 2005
weed strip
30
f armer 25 20 15 10 5 0 4WAT
6WAT
8WAT
10WAT
12WAT
(Weeks After Transplanting)
14WAT
16WAT
Number of Anaxipha per 10 hills
Number of Paederus spp.
6WAT
(Weeks After Transplanting)
selectiv e weeding
dry season 2005
4WAT
16WAT
(Weeks After Planting)
2WAT
selectiv e weeding weed strip
dry season 2005
Number Metioche per 10 hills
selectiv e weeding weed strip
rainy season 2004-2005
selectiv e weeding weed strip f armer
4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5
0 2WAT 4WAT 6WAT 8WAT 10WAT 12WAT 14WAT 16WAT
(Weeks After Transplanting)
Rerata populasi predator (Metioche vittaticollis, Anaxipha longipennis dan Paederus spp.) lebih tinggi di pertanaman padi yang tidak disiang bersih gulmanya (Monochoria vaginalis, Limnocharis, Fimbristylis, Cyperus iria) dibandingkan pada pertanaman padi konvensional
Fungsi Tumbuhan Liar Bagi Kehidupan Heksapoda Predator dan Parasitoid
Inang alternatif bagi mangsa atau inang Sumber pakan tambahan: nektar dan polen Tempat berlindung (shelter) Tempat bertelur (oviposisi)
“GULMA” sebagai SHELTER
No. Eggs
20
10
0 C.dac ty lon
Cy nodon s p.
E.indic a
L.c hinens is
C.iria D. c iliaris E.tenella C.rotundus E. c olonum F.miliaris
P.repens
L.flav a
Ric e s eedling
P.c onjugatum
M.v aginalis
Ric e
Plants
Jumlah telur Metioche vittaticollis (predator) yang diletakkan masing-masing pada bibit padi, padi umur 1 bulan setelah transplanting dan 14 species gulma pada uji pilih peletakan telur secara bebas Beberapa predator membutuhkan tempat spesifik untukberkembang biak
Telur yang disisipkan pada batang tumbuhan
FARMSCAPING
Source: http://benton-franklin.wsu.edu/agriculture/Farmscaping.html
FARMSCAPING
"Farmscaping" adalah suatu pendekatan holistik pengendalian hama dan penyakit tanaman pada suatu lahan pertanian yang fokus pada peningkatan biodiversitas untuk mempertahankan populasi serangga berguna, burung, kelelawar, dan kehidupan liar lainnya sebagai bagian dari progam pengelolaan ekologi hama dan penyakit tanaman
FARMSCAPING Farmscaping perlu memperlakukan “beneficial wildlife” sebagai "minature livestock" yang perlu dipelihara seperti memelihara ternak sapi, kambing, ayam dan lain-lain. Farmscaper perlu belajar dan mengamati jenis tumbuhan yang sesuai untuk tanaman pinggir, cover crop, “flower beds” yang berhubungan “beneficial wildlife”.
Keuntungan Farmscaping
Farmscaping menurunkan kebutuhan pestisida, menurunkan biaya dan mengurangi paparan bahan kimia pada petani dan konsumen. Farmscaping sederhana dan murah untuk diimplementasikan. Farmscaping menambah keindahan lansekap. Farmscaping juga dapat menambah pendapatan sampingan untuk petani, seperti ternak lebah, bunga potong dan fish farming.
Kekurangan Farmscaping
Farmscaping memerlukan pengamatan dan manajemen lebih dibandingkan cara konvensional untuk mendapatkan keuntungan maksimum. Karena farmscaping lebih tergantung pada siklus alami, sehingga keefektifannya tidak akan sama dari musim ke musim
Pentingnya diversitas tanaman bagi kehidupan biota Kurniatun Hairiah
Supply
CLIMATE
Crop diversity & its rotation,
Drivers
Organic Resource Quality Soil Tillage, fertilization
Factors Eficiency Use
MANAGEMENT
Processes
Soil Fauna
Soil Structure
C and N cycle
N Use Efficiency Services
Water cycle
Water Use Efficiency
C sequestration (Brussard et al., 2006)
Sustainable Agro-ecosystems
Fungsi Biota Utama No 1
Fungsi Biologi Siklus hara, mineralisasi/ immobilisasi • Fiksasi N • Serapan P
Grup fungsional Mikro & makro organisma tanah Pemfiksasi N ~ bebas, simbiosis dengan akar legume
2
Dekomposisi
Mikroorganisma
3
Bioturbasi
Akar tanaman, Ecosystem engineer
4
• Agregasi tanah
Akar, mikoriza, meso & makro- fauna tanah
• Redistribusi BO
Akar, mikoriza, makrofauna tanah
Pengendali hama
Predator, parasit, pathogen
Epigeic Anecic Endogeic
I
Rayap
*“Ecosystem Engineers” * Dekomposers * Macropredators MAKROFAUNA
(Bignel et al., 2000)
Cacing tnh
Nematoda Bacterivores Fungifores Plant parasities omnivores predators
II
MIKROPREDATOR
Mycorrhiza
III III Fungi
IV IV
N-fixers Inang spesifik
ketersediaan hara
MIKROSYMBION
Protists “Dekomposer” sbg. BIOMASA MIKROBIA
Bacteria
Pencampuran Tanah Secara Biologi (bioturbasi)
Rayap
Semut AKAR
Cacing tanah
Penggali Tanah
CONTOH KASUS Dari Sumberjaya, Lampung Barat Fungsi Biodiversitas Tanah (Dewi et al, 2005)
Earthworms sampling SOIL MONOLITH
Earthworm DIVERSITY (Taxonomi, Functional Group) No 1. 2. 3. 4. 5.
6.
7. 8. 9. 10.
Species Megascolecidae sp./Morphospesies 1 Metaphire javanica grup/Morphospesies 2 Metaphire 1/Perionyx excavatus Metaphire 2/Amynthas gracilis Ocnerodriidae: Malabariinae sp. /Morphospesies 3 Nematogenia panamaensis/Morphosp esies 4 Ocnerodrilus occidentalis/ M4 Dichogaster saliens/Morphospesies 5 Gordiudrilus elegan/ Dichogaster bolaui Pontoscolex corethrurus /aff. Pontoscolex corethrurus 1 Jumlah
Func End
Orig N
Epi
N
Epi
N
Epi
N
End
E
End
E
End
E
End
E
End
E
End
E
HA
HT
AF
KM
TP
HR
AL
4 species disappeared
Tolerable
Common Species 3
5
6
6
3
4
1
Stepwise regression analysis
Macropore = 0.78 Roots – 15.6 B/Pnon-Pontoscolex 5.02 Litter thickness Variable Roots DW Litter thickness Ratio B:Pnon Pontoscolex
+
(R2 = 0.98**)
TPY value value 9.37 0.001** PV = 4.79 + 0.74 Root Dw PV = - 0.40 + 10.1 Litter 6.10 0.004** thickness PV = 9.65 + 34.5 B/P non -3.27 0.031*
R2 0.85** 0.58* 0.47*
Pontoscolex
Managing Crop Diversity is the key factor for maintaining Soil macropore
Impact of forest conversion to agricultural land on Nematoda diversity (BGBD-UNILA, Lampung)
(Gede Swibawa,
Effect cropping pattern in coffee based agroforestry system on abudance of parasite nematode (Radopholus)
Cropping pattern Monoculture
Coffee + banana Coffee+ Gliricidia Coffee + Gliricidia + Avocado Coffee + Gliricidia + Avocado + Mahogany Probability
Population (idividu per 300 cc soil) 97.47 b
328.39 a 95.02 b 88.47 b
136.92 b 0.0005 (Swibawa et al, 2008)
Litter thickness and population density of nematode in various land use systems
(Gede Swibawa,
Kesimpulan
BioDiversitas tanaman pertanian perlu dipertahankan, untuk: Diversitas
Jenis masukan BO Iklim mikro
Mempertahankan BIOTA yang menguntungkan dan menekan Biota yang merugikan
