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 à Neotropics>Afrika>Asia Keragaman Flora à 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 à 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 àdianggap ‘selayaknya’ ada di alam (free service) dan tersedia setiap saat à 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 è tanam di Asia untuk memenuhi kebutuhan……TETAPI…produksi rendah! Manual pollination .. tidak efisien dan terlalu mahal è 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 Kirikkirik (Merop s sp.) Caladi ulam (Dendrocop us macei) Rangkong (Buceros bicornis) Burung madu (Ixos (Aethopyga malacc Takur tutut Sriguntin Rangkong temminckii) Burung madu ensis) (Megalaima g belukar (Aceros rafflesii) (Dicrurus Pelatuk (Hypsi Burung (Anthreptes undulatus) sp.) (Picus petes singalensis) madu canus) Burung cabai (Anthreptes (Dicaeum Sempur hujan flavala simplex) chysorrheum) darat ) (Phaenic Punai (Eurylaimus ophaeus gading (Calyptome diardi) ochromalus)Pentis pelangi Cabai jawa (Treron Kehicap na viridis) (Prionochilus verans) (Dicaeum ranting Burung cabai percussus) Cica daun trochileum) (Hypothymis (Prionochilus (Aloph sayap biru Delimukan azurea) maculatus) oixus (Chloropsis Kadalan (Chalcophap Sikatan ochracKutilang conchinchin s indica) Murai birah ninon eus) jenggot ensis) Peladuk (Trichixos (Phaenic (Eumyias (Malalcoci yrrhopygus) ophaeus (Alophoixu indigo) Burung api ncla sp.) curvirostri s bres) (Ceyx s) erithacus) Peladuk Cica kopi (Trichastoma melayu Peladuk bicolor) (Pomatorhinus (Stachyris montanus) striolata) Peladuk (Stachyris nigriceps) Burung tikus (Rhinomyias olivacea) 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 5 Number of Metioche per 10 hills farmer 4 3 2 1 farmer 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 2WAT 2WAT 4WAT 6WAT 8WAT 10WAT 12WAT 14WAT 8WAT 10WAT 12WAT 14WAT 16WAT dry season 2005 weed strip farmer 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) selective weeding 30 2WAT 4WAT 16WAT (Weeks After Planting) dry season 2005 selective weeding weed strip dry season 2005 Number Metioche per 10 hills selective weeding weed strip rainy season 2004-2005 selective weeding weed strip farmer 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.dactylon Cynodon sp. E.indica L.chinensis C.iria D. ciliaris E.tenella C.rotundus E. colonum F.miliaris P.repens L.flava Rice seedling P.conjugatum M.vaginalis Rice 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 Rayap Cacing tnh I (Bignel et al., 2000) Epigeic Anecic Endogeic *“Ecosystem Engineers” * Dekomposers * Macropredators MAKROFAUNA 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 è 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, 2007) 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, 2009) Kesimpulan ¨ BioDiversitas tanaman pertanian perlu dipertahankan, untuk: ¤ Diversitas Jenis masukan BO ¤ Iklim mikro ¨ Mempertahankan BIOTA yang menguntungkan dan menekan Biota yang merugikan