Melangkaui NPK: membina semula biologi tanah dalam sistem padi Malaysia

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 60.6% asid humik (mengikut kaedah CDFA) 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.