Hasil padi di zon jelapang padi Malaysia (Kedah, Perlis, Selangor, Perak) telah mendatar pada 4.5-5.2 tan/ha selama lebih 15 tahun. Laporan ujian tanah menunjukkan N (160-200 kg/ha digunakan), P (20-30 mg/kg tersedia), dan K (150-200 mg/kg boleh tukar ganti) yang mencukupi. Kekeliruan petani adalah dijangka: mengapa hasil tidak meningkat jika nutrien mencukupi? Jawapannya adalah biologi, bukan kimia. Puluhan tahun penanaman monokultur, input baja yang tinggi, dan pembajakan mekanikal telah menyebabkan keruntuhan komuniti mikrob tanah. Tanpa tanah yang hidup, akar tumbuhan tidak dapat mengakses nutrien dengan cekap, dan tekanan penyakit meningkat.
Keruntuhan populasi mikrob
Tanah sawah yang sihat mengandungi 10⁸-10⁹ bakteria per gram tanah kering, 10⁵-10⁶ propagul kulat per gram, dan pelbagai aktinomiset, protozoa, dan nematod. Organisma ini membentuk jaringan makanan tanah: bakteria memineralisasi bahan organik, melepaskan nitrogen yang tersedia; kulat memanjangkan capaian akar dan menggerakkan fosforus; protozoa memakan bakteria dan mengawal kitaran nutrien. Biomas dan aktiviti komuniti ini diukur sebagai permintaan oksigen biologi (BOD) atau pernafasan mikrob (pelepasan CO₂ per kg tanah per hari).
Tanah sawah Malaysia dalam monokultur intensif menunjukkan kadar pernafasan mikrob 2-4 mg CO₂/kg tanah/hari. Tanah di bawah pertanian pemuliharaan atau vegetasi semula jadi menunjukkan 8-15 mg CO₂/kg tanah/hari. Kadar yang lebih rendah menunjukkan jaringan makanan yang mengecil. Karbon biomas mikrob seringkali < 300 mg C/kg tanah (tanah sihat 400-600 mg C/kg). Dengan mikrob yang lebih sedikit, penguraian bahan organik menjadi perlahan, dan kadar mineralisasi nitrogen (sudah bergantung pada suhu dan kelembapan) menjadi tidak menentu.
Petani mengimbangi dengan meningkatkan aplikasi urea kepada 160-200 kg N/ha, dengan harapan nitrogen tambahan akan mengatasi defisit biologi. Ia tidak berlaku. Masalahnya bukan bekalan nitrogen; ia adalah keupayaan tumbuhan untuk mengakses nutrien sedia ada dan menahan penyakit. Jaringan makanan yang runtuh tidak dapat mempertahankan diri daripada patogen akar (Fusarium, Pythium); tidak dapat menggerakkan fosforus yang terkunci; dan tidak dapat menghasilkan hormon tumbuhan (giberelin, auksin) yang meningkatkan hasil.
Mengapa keruntuhan mikrob berlaku di sawah
Empat faktor memampatkan biologi tanah sawah. Pertama, penenggelaman bermusim dan kitaran pengairan mewujudkan keadaan anaerobik selama lebih 120 hari setiap musim tanaman. Pengurai aerobik mati; bakteria anaerobik (metanogen, pengerak sulfat) mendominasi, menghasilkan sebatian bertenaga rendah (CH₄, H₂S) dan bukannya nutrien yang tersedia untuk tumbuhan. Kedua, input urea yang tinggi pada masa penanaman (50-80 kg N/ha dalam minggu 1) menghasilkan kejutan osmotik: paras ammonium larut meningkat kepada 200+ mg N/kg tanah. Ini menekan kepelbagaian mikrob; bakteria toleran ammonium khusus berkembang biak manakala generalis menurun (FAO, 2021). Ketiga, pembajakan mekanikal tahunan memecahkan agregat tanah dan menimbus bahan organik di zon anaerobik, melambatkan penguraian. Keempat, sisa tanaman (jerami padi) biasanya dibakar atau dieksport, mengembalikan hanya 10-15% karbon ke tanah dan bukannya 50%+.
Hasilnya adalah maklum balas positif yang perlahan: biologi runtuh, penguraian perlahan, bahan organik menurun dari 2.5-3.0% kepada 1.5-2.0%, sumber makanan biologi mengecil, dan biologi runtuh lebih jauh. Menjelang tahun ke-20-25 monokultur, tanah menjadi biologi tidak aktif walaupun nutrien kimia mencukupi.
Asid humik sebagai substrat mikrob
SoilBoost EA, produk asid humik terbitan leonardite, mengandungi asid humik dan 0.45% sulfur. Ia stabil secara kimia tetapi mudah rosak secara biologi: mikrob tanah mengenali molekul humik sebagai substrat karbon bertenaga. Apabila SoilBoost EA digunakan pada tanah sawah yang terdegradasi, pernafasan mikrob meningkat dalam 2-4 minggu (Nardi et al., 2021). Asid humik merangsang pertumbuhan taksa bakteria yang menghasilkan enzim ekstraselular (selulase, laktase) dan eksopolisakarida. Polimer ini menstabilkan agregat tanah dan mewujudkan mikrosit di mana mikrob lain menjajah. Biomas mikrob meningkat, dan kepelbagaian pulih.
Ini berbeza daripada penggunaan kompos atau baja mentah, yang besar dan mahal untuk diangkut ke sawah. Asid humik pekat, hanya memerlukan 10-15 kg/ha setiap aplikasi, dan larut dalam air, membolehkan kelembapan tanah membawanya ke zon akar. Dalam percubaan Eroy (2019), asid humik meningkatkan kapasiti penahanan air dan penahanan kation; ia juga meningkatkan hasil anak benih legum yang diinokulasi, menunjukkan peningkatan kitaran nutrien dan aktiviti mikrob.
Tanaman penutup bumi luar musim dan pemulihan biologi
Selepas penuaian padi utama (biasanya November di Semenanjung Malaysia), sawah dibiarkan terbiar atau ditanam tebu atau tembakau. Jendela 4-6 bulan ini sesuai untuk pemulihan biologi. Penanaman tanaman penutup bumi legum (Pueraria javanica, Mucuna bracteata, atau Calopogonium mucunoides) sepanjang tempoh ini memulihkan komuniti biologi tanah dan menambahkan nitrogen melalui pengikatan.
Akar legum merembeskan gula dan asid amino; substrat ini membekalkan bakteria dan kulat di rizospfera. Bakteria nodul (Rhizobium, Bradyrhizobium) berkembang biak. Kulat mikoriza arbuskular menjajah akar. Fauna tanah (nematod, artropoda) melantun semula kerana bahan organik sekali lagi diuraikan dan dikitar. Apabila legum dimasukkan ke dalam tanah 6-8 minggu sebelum penanaman padi seterusnya (Mac-April), biojisimnya (biasanya 5-10 tan/ha berat segar) menjadi denyutan karbon organik. Mikrob menguraikan legum, melepaskan nitrogen tersedia dan nutrien lain selaras dengan penubuhan padi.
Tan & Zaharah (2015) mendokumenkan bahawa PJ mengikat 115-180 kg N/ha/tahun. Abdul Rahim (2018) menunjukkan bahawa tanaman penutup bumi mengurangkan hakisan dan mengekalkan struktur tanah, mencegah pemadatan dan keruntuhan struktur yang menekan aktiviti mikrob dalam sawah yang dibajak secara konvensional. Sistem dua tanaman (padi + penutup bumi legum) atau sistem tiga tanaman (padi + legum + tanaman sekunder) mengekalkan aktiviti biologi sepanjang tahun.
Protokol pemulihan termodel untuk sawah yang telah kehabisan sumber selama 20 tahun
Baseline: 1.5 hektar sawah, pH 7.1, bahan organik 1.6%, pernafasan mikrob 2.8 mg CO₂/kg tanah/hari, hasil padi 4.8 tan/ha.
Intervensi Tahun 1 (Musim menuai, Oktober-November):
• Selepas menuai padi, keringkan sawah dan biarkan tanah kering hingga 50% kapasiti lapangan.
• Gunakan SoilBoost EA pada 15 kg/ha. Tabur butiran secara seragam dan gabungkan sedikit (bajak cetek, bukan membajak dalam) hingga kedalaman 5-10 cm untuk mengelakkan penanaman anaerobik.
• Tunda pembajakan; biarkan sawah kering selama 2-3 minggu untuk membolehkan penyebaran asid humik dan pengaktifan mikrob.
• Tanam Pueraria javanica pada 30 kg benih/ha pada akhir November (awal musim sejuk). PJ toleran terhadap kesuburan rendah dan mikrohabitat berasid yang dicipta oleh penguraian asid humik.
Transisi Tahun 1-2 (Januari-Februari):
• Kanopi PJ berkembang selama 6-8 minggu. Pantau nodulasi (nodul merah jambu/merah pada akar menunjukkan pengikatan aktif). Jika nodulasi lemah, inokulasi benih legum sisa dengan inokulan Rhizobium pada kadar mengikut cadangan pembekal.
• Kelembapan tanah di plot PJ meningkat disebabkan transpirasi legum dan kestabilan agregat yang lebih baik. Fauna tanah (cacing tanah, artropoda) mula menjajah liang interstisial.
• Pernafasan mikrob meningkat ke arah 4-5 mg CO₂/kg tanah/hari apabila asid humik dimetabolisme dan akar legum memberi makan mikrob rizospfera.
Tahun 2 (Mac-April, Sebelum Penanaman Padi):
• Masukkan biojisim PJ 6 minggu sebelum penanaman padi. Gunakan pembajakan cetek (kedalaman 15 cm) untuk mengelakkan bahan legum terkubur di zon anaerobik. Bahan organik yang terkubur di dalam tanah anaerobik yang bertakung menghasilkan metana dan bukannya nitrogen yang tersedia (Lal, 2016).
• Biarkan 4 minggu untuk penguraian dan mineralisasi nitrogen. Pantau nitrogen mineral tanah (30 mg N/kg nitrogen tersedia adalah mencukupi untuk penanaman padi; kebanyakan nitrogen termal dari penguraian PJ akan mencapai ini pada minggu ke-4).
• Kurangkan aplikasi urea pada penanaman padi dari 80 kg N/ha kepada 50 kg N/ha (pengurangan 30%). Jurang ini diisi oleh nitrogen PJ yang termal dan kitaran biologi yang lebih baik.
• Tanam padi pada kepadatan normal pada bulan April. Hasil yang dijangka: 5.1-5.4 tan/ha (peningkatan 5-12% berbanding baseline 4.8 tan/ha disebabkan ketersediaan nutrien yang lebih baik dan tekanan penyakit yang berkurang).
Tahun 2-3 Berterusan (Selepas Tuai Padi):
• Gunakan semula SoilBoost EA pada dos penyelenggaraan 12 kg/ha pada bulan Oktober (sebelum musim tanaman penutup bumi).
• Tanam semula PJ atau tukar kepada Mucuna bracteata (MB) untuk kepelbagaian dan penekanan penyakit. MB lebih sesuai untuk tanah yang tergenang air dan mempunyai kerentanan patogen yang berbeza daripada PJ, mengurangkan pembentukan penyakit khusus legum.
• Jangkakan hasil padi mencapai 5.4-5.8 tan/ha menjelang Tahun 3 apabila bahan organik tanah pulih semula kepada 2.2-2.4% dan pernafasan mikrob mencapai 6-8 mg CO₂/kg tanah/hari.
Keuntungan yang dijangka dan peringatan
Peningkatan hasil di tanah sawah yang terdegradasi biasanya 8-15% selama 2-3 tahun apabila pemulihan biologi diutamakan. Ini bermakna 0.4-0.7 tan/ha padi tambahan. Dengan harga ladang RM 350/tan, manfaatnya adalah RM 140-245/ha/tahun. Kos intervensi adalah sederhana: SoilBoost EA (15 kg/ha × RM 25/kg) = RM 375/ha, benih legum (RM 200/ha), dan satu kitaran penyediaan tanah tambahan (RM 300/ha). Jumlah kos Tahun 1: RM 875/ha. Kos Tahun 2-3 lebih rendah (penyelenggaraan SoilBoost EA sahaja, RM 300/ha setiap tahun) kerana benih legum dikitar semula di ladang. Pulangan modal adalah 3-4 tahun dalam kebanyakan senario zon jelapang padi.
Protokol ini mengandaikan kesediaan petani untuk membiarkan tanah terbiar 4-6 bulan setiap tahun. Sekiranya penanaman berterusan diperlukan (contohnya, tiga tanaman padi setiap tahun di zon selatan), pemulihan biologi lebih perlahan dan memerlukan kadar input yang lebih tinggi. Jendela pemulihan juga bergantung pada pengurusan air; sawah yang banjir dan anaerobik pulih lebih perlahan daripada sawah yang dikeringkan secara berkala kerana genangan air menyokong bakteria penghasil metana berbanding pengurai aerobik.
Rujukan
Abdul Rahim, A., et al. (2018). Malaysian Journal of Soil Science, 22, 45-56.
Ahmad, F., et al. (2020). J. Soil Science and Plant Nutrition, 20(2), 305-312.
Eroy, M.N. (2019). Bioefficacy Testing SoilBoost EA, PCA-Davao/FPA.
FAO (2021). Status of World’s Soil Resources.
Lal, R. (2016). Soil health and carbon management.
Nardi, S., et al. (2021). Plant biostimulants: humic substances.
Tan, K.H., & Zaharah, A.R. (2015). N Fixation Pueraria javanica. J. Tropical Agriculture, 53(2), 112-120.
