Nama NIM Kelas Dosen Pembimbing Judul Sumber

: : : : : :

Moh Shoimus Sholeh 0810440241 D Dr. Ir. Anton Muhibuddin Balanced Crop Nutrition: Fertilizing for Crop and Food Quality Journal of Agriculture and Forestry. Vol. 32, no. 3, pp. 183-193. 2008

Balanced Crop Nutrition: Fertilizing for Crop and Food Quality

Hillel MAGEN*

International Potash Institute, POB 569, CH-8810 Horgen - SWITZERLAND

Received: 17.01.2008

Abstract: Globally the ratio of N:P2O5:K2O changed from 2.5:1.3:1 in the 1980s to 3.6:1.4:1 in 2002 as N consumption outstripped that of K. Regardless of their decreased nutrient consumption, developed countries maintained a modest increase in agricultural production. Positive and similar growth rates for agricultural products and nutrient consumption prevail in developing countries, but with the use of a 35% higher nitrogen (N) to potassium (K) ratio than in developed countries. The outcome of a negative K balance is presented here using examples from India, China, Egypt, and Bulgaria. Reasons for a negative K balance stem mostly from farmers_ lack of knowledge and socio-economic factors. Maintaining a negative K balance results in decreased soil fertility and stagnating and even decreasing productivity. Balanced and timely application of nutrients needs to be demonstrated through different parameters according to the prevailing agro-climatic conditions. Results from long-term experiments and intensive investment in educational activities play an important role in demonstrating the benefits of balanced fertilization. In contrast, when analyzing nutrient applications in organic agriculture, it appears that often these may not be sufficient to meet a crop's requirement in quantity and time of application and hence creating soil nutrient mining and pollution. Balanced fertilization is significant in reducing pest and disease infestation, which results in higher returns through larger yields and better quality. Finally, the economic benefit from site-specific nutrient management practices is demonstrated for Souteast Asia's farmers.

Key Words: Potassium, nutrient ratio, negative balance, balanced fertilization

How common is unbalanced fertilization?

Globally the ratio of N:P2O2:K2O consumption in 1980 was 2.5:1.3:1, but this has changed dramatically as nitrogen (N) consumption outstripped that of P and K, and now the ratio is 3.6:1.4:1. In fact, since 1980, production of agricultural products has changed little in developed countries, whilst it has increased significantly in developing countries (Figure 1). Such growth is maintained by larger inputs of fertilizers, and indeed, when comparing nutrient consumption in developed and developing countries, there is the same growth pattern (Figure 2).

Comparing growth trends in agricultural production to those of nutrient application shows that over the last 25 years growth rates of the main crop groups and meat production in developed countries ranged from 0.2% to 3.4% per annum, whilst consumption of N, P2O5, and K2O decreased over the same period at 0.8%, 3.0%, and 2.8% per annum, respectively (Table 1). However, in developing countries, crop and meat production andnutrient consumption increased. Production increased by 1.9% to 6% per annum fueled by average annual growth rates of 3.8%, 4.1%, and 5.8% for N, P2O5, and K2O, respectively (Table 1).

These changes led to an improvement in the N:P2O5:K2O ratio in developing countries from 6.2:2.6:1 in 1980 to 4.3:2.5:1 in 2002, reflecting much larger K application rates. However, there is still a wide gap between the developing and developed countries. In developed countries, N consumption is 2.8 times that of K2O, while in developing countries, relative N consumption is 4.3 times that of K2O.

Although the nutrient requirement of crops may differ, the amount of N and K removed by many of them tends to be the same, except for many fruits and vegetables, when the amount of K removed exceeds that of N. The supply of N and K in soils also differs and depends on soil organic matter, soil texture, mineralogy, and climate. Policy issues also affect nutrient consumption, and a higher subsidy to a specific nutrient. will no doubt increase its use. However, the final decision on how much N and K to apply is taken by the farmer, based on his knowledge. Market conditions, yield expectation, and climate will affect the farmer’s short- term decisions, whilst his knowledge and education will affect his decisions related to the sustainability and long- term fertility of his soil.

Figure 1.Production of major crop groups and meat in developed countries and developing countries, 1980-2004.(Source: FAO http://faostat.fao.org/faostat/collections, last accessed December 2005).

Figure 2.Nutrient consumption in developed and developing countries, 1980-2004. (Source: FAO http://faostat.fao.org/faostat/collections, last accessed December 2005).

Table 1. Production and growth rates of major crop groups and averaged nutrient consumption in developed and developing countries (1980-2004). (Source: FAO http://faostat.fao.org/faostat/collections, last accessed December 2005).

Outcome of unbalanced crop nutrition

This paper presents 4 different country examples of negative K balances. In India, the slow but continuous reduction in the soil’s K supply in the Indo-Gangetic plains may lead to stagnating or reduced yields. In China, the demand for K in regions with highly weathered soils and an insufficient K supply, when accompanied by a positive balance for N and P, causes a large negative K balance. In Egypt, on the highly productive irrigated land there is a severe negative K balance, especially on soils of low fertility. In Bulgaria, a recent assessment of farm gate and regional nutrient balances shows a decline in soil fertility.

India

Use of mineral fertilizers in India almost tripled from 5.5 million mt in 1980 to currently (2002) 15.1 million mt of N, P2O5, and K2O of which only ~10% are potash fertilizers. At the same time, production of cereals increased significantly from 140.5 to 233.4 million mt between 1980 and 2004 and that of fruits and vegetables more than doubled from 56.3 to 127.7 million mt in the same period. Do current fertilization rates support such large increases in production and ensure the sustainability of the system?

Yadvinder-Singh et al. (2004) studied the long-term effects of organic inputs on yield and soil fertility in the typical rice–wheat crop rotation practiced in the Indo- Gangetic plains in India. After the dramatic rise in productivity during the 1970s and early 1980s, yields in this region have either remained stagnant or declined (Yadvinder-Singh et al., 2004). Yields of cereals in the Punjab are the largest in India (3953 kg ha-1; FAI, 2005)and they receive the most nutrients (368 kg ha-1), yet with very little K of only about 10 kg ha-1(FAI, 2005). The detailed balance calculation of input/output for K showed that over a 12-year period the negative K balance varied between -932 and -1810 kg K ha-1, depending on the treatment and consequent yield and K input through straw and farmyard manure (FYM) (Figure 3).

The addition of K through organic matter appears to be significant, yet it is not sufficient to supply and replenish the K removed. The balance calculation shows that for a zero net balance an additional ~90 kg K ha-1 year-1 as fertilizer would have been sufficient for both crops (wheat and rice).

Such a negative balance may lead to a decrease in exchangeable potassium (Kex) in soil. Figure 4 shows the long-term effects of applying no K in the Control + 150N treatment. There has been a decrease of approximately 30% in Kex, as compared to the application of FYM + 150N, which showed only a slight reduction.

The authors comment that “Current K fertilizer recommendations for P and K are inadequate in the long run” and they also rule out the possibility of decline in soil organic matter as the reason for negative yield trends. Finally the authors conclude that the adverse changes in climate along with a decreased soil supply of available K may be the possible reasons associated with yield decline.

China

The spatial and temporal variability of N, P, and K balances for agro-ecosystems in China was described by Shen et al. (2005). Inputs of nutrients in fertilizers and organic matter (from crop residues and human and animal excreta) were calculated and compared with their removal in harvested produce. Balances were calculated at province level, which represent the major agro-ecosystems of China. Large N and P positive balances were found in almost all regions, as also reported by others (Cui et al., 2005; Peng et al., 2005). In sharp contrast, negative K balances were found in almost all provinces (Figure 5), and they were very serious in Shanghai, Jiangsu, Zhejiang, Beijing, and Xinjiang, where the negative K balance exceeded 72 kg K ha -1 year-1 (Shen et al., 2005).

Low fertilizer input alone appeared to be the main reason for the K deficit in Xinjiang and Beijing. However, in the Eastern Provinces the negative K balance was due to too small a K input (even though it was quite large) to replenish the large amount of K removed in the harvested crops and losses by leaching. In addition, large areas of East and Southeast China suffer from a negative K balance ranging from 48 to 72 kg K ha-1 year-1 (Figure 5). Interestingly, these provinces are also associated with large surplus applications of N, which aggravate the negative K balance.

The authors related the nutrient balances to economic and social factors. They pointed to the correlation between GOVA (per capita gross output of value of agriculture), especially in North China and to NIRH (per capita net income of rural households). The lower these socio-economic factors are, the higher is the negative K balance. These findings demonstrate the important role of socio-economic development on nutrient balances.

Egypt

Potassium fertilization in Egyptian irrigated agriculture has become very important since the completion of the High Dam in Aswan, which prevented the continuous deposition on farmers’ fields of the Nile silt-rich in K bearing minerals (Abdel Hadi, 2004). In addition, Nile alluvial soils with high clay content can have a high K fixing capacity. Thus, even with a high Kex level there might not be sufficient available K for various crops (El-Fouly and El-Sayed, 1997). In addition, the newly reclaimed soils (approximately 800,000 ha, 25% of the total cultivated land) are sandy and calcareous, and poor in organic matter and macro- and micronutrients (Abd El Hadi, 2004).

Using the average yields in 2002-2004 of rice, wheat, fruit, and vegetables, the amount of K removed was calculated. Approximately 250,000 mt K2O (conservative calculation, with all straw of rice and wheat returned to the field) and 489,650 mt K2O (with all straw of rice and wheat removed from the field) are removed annually (Table 2).

During this period, potash consumption (input of K) in Egypt was only 57,000 mt K2O, (FAO, 2005). This means that the negative balance for potash was between 183,000 and 433,000 mt K2O, or between 3 and 8 timesthe amount of potash used. This calculation is valid for 75% of the cultivated land in Egypt.

Figure 3.Apparent K balance during 1988-2000 in a long-term rice-wheat experiment, Punjab, PAU. (Adapted from Yadvinder Singh et al., 2004).

Figure 4.Long-term effects of inorganic and organic inputs on available K content in soil. (Adapted from Yadvinder Singh et al., 2004).

The production of fruit and vegetables is considerable and therefore very significant in K2O consumption. We estimate that currently these crops are responsible for approximately half of the K2O removed in Egypt (Table 2). In future, with increased production of fruit and vegetables on the newly reclaimed land, with its poor K- supplying capacity, there should be a need for higher K2O consumption.

Bulgaria

Nutrient consumption in Bulgaria was at its peak during the mid 1980s, but fell dramatically to about 20%, 0%, and 0% for N, P2O5, and K2O of its peak use during the mid and late 1990s. During this period, fruit production fell by 75%, vegetables by 30%, and cereals by 20%.

Table 2.Mean (2002-2004) area, production, yield, and calculated removal of potassium in various crops in Egypt. Source: FAO http://faostat.fao.org/faostat/collections , last accessed December 2005(1) Source: K+S / Nutrient removal; accessed December 2005 http://www.kali-gmbh.com/duengemittel_en/TechService/NutrientsRemoval/graincrops.cfm

Nikolova (2005) calculated K balances at farm gate, regional, and national levels. Only dairy farms showed a positive K balance (145 kg K ha-1). Arable and mixed farms in 7 regions of Bulgaria, representing all types of soils and regions, all showed a negative K balance due to the very small amounts of K applied. The author concludes that the mean annual K deficiency varies between 43 and 79 kg ha-1, and the national K balance is approximately -200,000 mt K year-1, a similar level since the 1990s.

Figure 5. Change of K balance in the agro-ecosystems in China from 1997 to 2001 (Adapted from Shen et al., 2005).

The long-term consequences of a negative K balance on soil fertility are obvious. In 13 years (1989-2002), the frequency of “Low” K status soils doubled and that of “High” K status fell from 71% to 27% (Figure 6).

Balanced and timely nutrient application

The following examples demonstrate various consequences of correcting unbalanced nutrient management. These are related to i) long-term fertilization; ii) organic agriculture; iii) the effect of balanced fertilization on yields, quality, and pest and disease infestation and iv) the economics of balanced fertilization.

Long-term observations

Fertilization is a decision taken by the farmer according to economic parameters. When there is no short-term economic response to applied K, the farmer tends to eliminate this factor from his manuring policy.

In a 3-year experiment in cotton grown on vermicultic soil, an increase in cumulative yield in the order of 13% to 21% was found for applying 120-240 kg K ha-1; however, at 480 kg K ha-1 , an increase of 42% was achieved (Dobermann et al., 2005; Figure 7). These data may mislead, because in 1985 there was only a very small increase in yield from the applied K compared to that of 1987. In addition, application of 480 kg K ha-1 was the only rate in which yields were increasing in all 3 years. In contrast to the large K application, where no K was applied there was a decrease in organic matter and of available soil K that caused K fixation and resulting in a 3- year downward trend in yields. This example illustrates the need to consider the longer-term effect of repeated K fertilization, especially with high K rates in heavy soils with fixation capacity.

Organic agriculture

Organic agriculture is often perceived as a clear-cut solution for better crop production. A mixture of beliefs and scientific data hinders the real questions and consequences from long-term practice of organic agriculture. Can organic farming match today’s large requirements for balanced and timely nutrient application? Soil fertility status after 21 years of organic agriculture shows a greater decline in available K in soil than where fertilizers have been used.

Figure 7.Response of response of annual seed cotton yield to annual K applications on a vertisol (adapted from Dobermann et al., 2005).

A 21-year long-term experiment at Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL) in Frick, Switzerland, compares 4 farming systems differing mainly in the management of fertilization and plant protection (Mäderet al., 2002). Four basic treatments were compared: 2 organic systems (biodynamic and bioorganic) that used farmyard manure and slurry corresponding to a certain amount of livestock per area unit; 1 conventional system using the same amount of farmyard manure as the organic systems but with the addition of mineral fertilizers to reach the plant-specific Swiss standard recommendation; and another conventional system using no fertilizer during the first crop rotation, then mineral fertilizers exclusively, as in regular non-livestock farming. The results show that yields of winter wheat, potatoes, and grass clover were 20% higher with the 2 non-organic treatments by an amount corresponding to lower input costs, including fuel. However, there was a negative K balance with the organic treatment (-36 K2O ha-1), compared to a positive balance with mineral NPK. There was a negative N balance with all 4 systems but it was larger with the organic systems (-173 kg N ha-1) compared to that (-108 kg N ha-1) with mineral NPK fertilizers (Figure 8).

In contrast, organic dairy farms have reported positive nutrient balances, mainly due to larger inputs of nutrients in animal feed (Öborn et al., 2005).

Timely application of nutrients from organic sources is complicated. Nitrogen supply is highly dependent on mineralization of the organic matter, which can be assessed in terms of total N supply, but for practical reasons is usually insufficient to meet the requirements of a crop at the appropriate time (Johnston and Poulton, 2005). Dahlin et al. (2005) discussed the use of N from organic material. They showed that the expected leaching loss of N from poultry manure is far greater than that from ammonium nitrate (Figure 9) and that N uptake from ammonium nitrate is much higher than that from red clover manure. Clearly, the precise timing and split application of ammonium nitrate can supply N in a much more controllable way than can be achieved with organic materials.

However, efficiency of phosphate use from single superphosphate (SSP) or poultry litter compost was equal (Sikora and Enkiri, 2005). Even greater efficiency of phosphate use is achieved with fertigation systems, when P is added in very frequent applications of water and fertilizer (Silber, 2005). In fact, both P and K efficiency were increased by daily and even more frequent application of water and nutrients.

In summary, organic agriculture may cause soil nutrient mining due to insufficient nutrient application and may lead to large losses, especially of nitrogen and potassium, but not necessarily in dairy farms. In contrast, using mineral fertilizers that can be applied at flexible timing and rates can increase the uptake of nutrients and thus reduce loss to the environment.

Effect on yields, quality, and plant health

Nutrient application is highly unbalanced in Punjab. In 2004/05, the state consumed 1.562 Mt of nutrients, of which 1.2; 0.32 and 0.043 Mt was N, P2O5, and K2O, respectively. The N:P2O5:K2O ratio of 28:5:1 is highly unbalanced, due to the very high N application (282 kg N ha-1) compared to the very small K application (10 kg K2Oha-1). In order to evaluate the effect of potassium in a typical crop rotation performed in districts of Punjab, IPI has initiated research and extension activities at the KVK Bahowal, Directorate of Extension of Punjab Agriculture University. The effect of K was demonstrated in farmers’ fields in 5 districts on a typical pea-sunflower-maize crop rotation, grown on sandy loam soil. This project has a specific extension character and includes demonstration plots, farmers’ field days, and literature in the local language (Punjabi). Both scientific and extension activities were possible in these experiments.

Figure 6.Change in K status in soils, 1998-2002. (Source: Nikolova, 2005).

Figure 9.Nitrogen in harvested crops and leaching as affected by various N sources (adapted from Dahlin et al., 2005).

Response to K was apparent in all 3 crops, and ranged between 5% (in peas, with little applied K) and 45% (in sunflower, with 90 kg K2O ha-1) (Figure 10). K application also brought the following benefits:

increased the seed/grain weight in all crops (Figure 10),

increased the number of filled grains and seeds inmaize and sunflower (+25% and +11%,respectively),

decreased lodging in maize (-65%)

increased the ‘shininess’ of grains.

Nutrient application is highly unbalanced also in Madhya Pradesh: in 2004/05, consumption was about 1 million mt nutrients, of which N, P2O5, and K2O were 617,723; 393,253 and 55,296 t, respectively. The N:P2O5:K2O ratio of 11:7:1 is highly unbalanced, reflecting a very low application of potash (3.7 kg K2O ha-1).

Soybean is grown on about 4.5 million ha in the State of Madhya Pradesh and production accounts for 59% of India’s total. In 2004, the Secretary of Agriculture of the State declared that in 8 districts 100,000 ha of soybean had been completely damaged by pests and insects. Total area affected was almost 1 million ha, about 25% of the total area growing soybean in the State.

Often better plant nutrition decreases the susceptibility of crops to attacks by insects and diseases, and this reduces the need for pesticides and insecticides. Results from various experiments performed by IPI and by IRRI show that applying K reduces the damage caused by insects and disease. The effect of potash application on soybean was demonstrated in an IPI experiment in Indore, Madhya Pradesh through the project “Studies on role of potassium nutrition in balanced fertilization of Soybean-Wheat cropping system” (IPI, 2005). One of the major effects for potash application was consistent reduction of infestation and incidence of various insects and disease (Table 3, Figure 11).

A reduction of 50% to 75% of the damage was observed in farmers’ fields, resulting in large savings of pesticides and insecticides. In addition, potash application increased nodule number and dry weight (60% and 100% respectively) and consequently the yield (35%) (IPI, 2005).

Table 3. Effect of potash application on infestation of blue beetle (Cneorane spp.), stem fly (Melanagromyza sojae Zehnt., defoliators and girdle beetle (Oberia brevis) and of incidence of collar rot (caused by Sclerotium rolfsii) and Myrothecium leaf spot. (Source: IPI 2005: IPI-ICAR project, annual report 2004).

Perrenoud (1990) reviewed almost 2450 literature references on this subject and concluded that the use of K decreased the incidence of fungal diseases in 70% of cases. The corresponding decrease of other pests was bacteria 69%, insects and mites 63%, and viruses 41%. Simultaneously, K increased the yield of plants infested with fungal diseases by 42%, with bacteria by 57%, with insects and mites by 36%, and with viruses by 78%. Kafkafi et al. (2001) recently reviewed the role of both K and chloride on the suppression of diseases and stresses in plants. Potassium may exert its greatest effect on disease through specific metabolic functions that alter the compatibility relationship of the host-parasite environment (Huber and Arny, 1985). A number of possible mechanisms may be involved. These include: (i) enhanced host tolerance due to increased water potential that restricts infection by pathogens and, in consequence, plants are better able to withstand disease; (ii) suppression/inhibition of pathogens through lower tissue NO3- (which decreases crop susceptibility), nitrification inhibition and to increased soil NH4+and NH4+ uptake, resulting in rhizosphere acidification (Magen and Imas, 2004).

Better nutrient management, which involved reduced and split N application, along with increased P and K application, reduced the intensity of disease by 50% and increased yield by 12.5% (Table 4). These results from the Site Specific Nutrient Management (SSNM) project in the Philippines demonstrate the positive effect of nutrient management on plant health (Buresh et al., 2005).

Figure 10.Potassium effect on yield increase in peas, maize, and sunflower. (Source: IPI, 2005).

The economics of balanced fertilization

The “Reaching Towards Optimal Productivity” (RTOP) workgroup of the Irrigated Rice Research Consortium (IRRC) has been instrumental in the development, evaluation, and promotion of site specific nutrient management (SSNM) as an approach for increasing the profit of Asian rice farmers through more efficient use of plant nutrients. It operates through partnerships with the national agricultural research and extension systems (NARES) in Bangladesh, China, India, Indonesia, Myanmar, Philippines, Thailand, and Vietnam. In 2005, RTOP activities were incorporated into the new “Productivity and Sustainability” workgroup of Phase III (2005-2008) of the IRRC (IRRI, 2005). The project demonstrates the importance of N management through the use of the Leaf Color Chart (LCC) in increasing N use efficiency and yields, and consequently larger P and K requirements. Potassium fertilization recommendations are calculated through SSNM plots on farmers’ fields, taking into account also the amount of straw recycled back to the field.

Table 4. Effect of real-time N management on sheath blight ()intensity and rice yield in the 2001 wet season at IRRI in thePhilippines (Source: Buresh et al., 2005).

2
Figure 11. Effect of K on infection of soybean from various insects and disease. (Source: IPI, 2005).

The economics of SSNM have been analyzed for recent years. Table 5 shows the increased net profit gained from using the SSNM approach. Farmers in Southern India increased their net profit by 47%, while those in Southern Vietnam by only 4.25%. This calculation does not take into account additional benefits, even though not directly related to the farmers, of smaller N losses to the environment through emissions to the atmosphere and leaching.

Educational and extension activities are performed both at the scientific level and by meetings at the field level. Recommended K levels (set by the local extension service) match the latest findings of SSNM in the Old Delta in Southern India, reflecting the need to promote these to farmers. However, in the New Delta, the higher K rates recommended by SSNM (Table 6) need to be addressed at research, extension, and farmers levels to be brought into practice to benefit farmers.

Table 5. Annual net benefits for SSNM and farmers’ fertilizer practice (FFP) as determined through focus-group discussions (total of 2 rice crops, 2002-2003). (Source: IRRI, 2005).

Table 6.SSNM recommendation for K, as compared to the current recommendation and farmers’ practice, in the dry season in the Cauvery Delta of southern India. (Source: Buresh et al., 2005).

Conclusions

Long-term negative K balances, mainly caused by insufficient K fertilization and limited use of crop residues required for increased yields, cause deterioration of soil fertility that leads to stagnating and decreased production. Common reasons for inadequate K use are the farmers’ lack of knowledge, and frequently of their advisors, as well as socio-economical factors. The constant shift from staple low cost crops to high value horticultural crops is a major driver in correcting unbalanced fertilization.

Long-term experiments with various fertilization treatments reveal valuable processes that cannot be seen in short-term experiments. Even though long-term experiments may lack immediate economic results, they have value for the longer term sustainability of food production and thus require support and advice. Balanced and timely nutrient application contributes to sustainable growth of yield and quality; influences plant health and reduce the environmental risks.

Balanced nutrition with mineral fertilizers can assist in integrated pest management and reduce damage from infestations of pests and diseases and save inputs required to control them.

Balanced fertilization generates higher profits for the farmers, not necessarily through reduced inputs. The role of education and extension in delivering the up-to-date knowledge on nutrient management is crucial, challenging, and continuous.

References

Abdel Hadi, A.H. 2004. Country report on Egyptian Agriculture. In: Proceedings of the IPI workshop on Potassium and Fertigation Development in West Asia and North Africa Region. (Eds.: M. Badraoui, R. Bouabid and A. Aït Houssa). Horgen, Switzerland, pp. 58-73.

Buresh, R.J., C. Witt, M.M. Alam, S. Ramanathan, B. Chandrasekaran, E.V. Laureles and M.I. Samson. 2005. Site-specific nutrient management for rice: principles and implementation. In: Proceedings of the 15^th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) on Plant Nutrition for Food Security, Human Health and Environmental Protection (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 1062-1063.

Cui, Z.L., X.P. Chen, F.S. Zhang, J.L. Li, J.F. Xu, and L.W. Shi. 2005. Nitrogen fertilization recommendation for winter wheat / summer maize rotation system towards high yield friendly

environment. In: Proceedings of the 15^th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) on Plant Nutrition for Food Security, Human Health and Environmental Protection (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 1178- 1179.

Dahlin, S., H. Kirchmann, T. Kätterer, S. Gunnarsson and L. Bergström. 2005. Possibilities for improving nitrogen use from organic materials in agricultural cropping systems. Ambio. 34: 288–295.

Dobermann, A., K.G. Cassman, D. Walters and C. Witt. 2005. Balancing short- and long-term goals in nutrient management. In: Proceedings of the 15^th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) on Plant Nutrition for Food Security, Human Health and Environmental Protection (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 60-61.

El-Fouly, M.M. and A.A. El-Sayed. 1997. Potassium status in soils and crops, recommendations and present use in Egypt. In: Proceedings of the Regional Workshop of IPI on Food Security in the WANA Region, the Essential Need for Balanced Fertilization(Ed.: A.E. Johnston). ‹zmir, pp. 50-65.

FAI. 2005. Fertilizer Statistics, 2004-2005. Fertilizer Association of India, New Delhi.

FAO. 2005. Food and Agriculture Organisation Rome, Italy; web FAOSTAT. www.fao.org.

Huber, D.M. and D.C. Arny. 1985. Interactions of potassium with plant disease. In: Potassium in Agriculture, (Ed.: R.D. Munson), America Society of Agronomy. Madison, pp. 467-479.

IPI. 2005. Annual report (internal). International Potash Institute, Horgen, Switzerland.

IRRI. 2005. Technical report submitted to IPI.

Johnston, A.E. and P.R. Poulton. 2005. Soil organic matter: its importance in sustainable agricultural systems. In: Proceedings of the IFS, No. 565, York. pp. 46.

Kafkafi, U., G. Xu, P. Imas, H. Magen and J. Tarchitzky. 2001. Potassium and Chloride in Crops and Soils: The Role of Potassium Chloride Fertilizer in Crop Nutrition. IPI research topic No. 22.

International Potash Institute, Horgen, Switzerland.

Mäder P, A. Fließbach, D. Dubois, L. Gunst, P. Fried and U. Niggli. 2002. Soil fertility and biodiversity in organic farming. Science. 296: 1694-1697.

Magen, H. and P. Imas. 2004. Potassium chloride and suppression of disease. Poster presented at the XVTH International Plant Protection Congress, Beijing. publications/detail.php?i=189

Nikolova, M. T. 2005. Potassium balance on field, farm and country level in Bulgaria. In: Proceedings of the Polish Fertilizer Society - CIEC on Fertilizers and Fertilization (Eds.: N. Fotyma), Vol. 3(24),

Pulawy, pp. 89-104.

Öborn, K., A.K. Modin-Edman, H. Bengtsson, G.M. Gustafson, E. Salomon, S.I. Nilsson, J. Holmqvist, S. Jonsson and H. Sverdrup. 2005. A systems approach to assess farm-scale nutrient and trace

element dynamics: A case study at the Öjebyn dairy farm. Ambio. 34: 4-5.

Perrenoud, S. 1990. Potassium and Plant Health, (2^nd revised edition). IPI research topic No. 3. International Potash Institute, Horgen, Switzerland.

Peng, S.B., R.J. Buresh, J.L. Huang, J.C. Yang, Y.B. Zou, X.H. Zhong and G.H. Wang. 2005. Over-application of nitrogen fertilizer in intensive rice system in China. In: Proceedings of the 15th

Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) on Plant Nutrition for Food Security, Human Health and Environmental Protection (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 62-63.

Shen, R. P., B. Sun and Q. Zhao. 2005. Spatial and temporal variability of N, P and K balances for agroecosytems in China. Pedosphere. 15: 347-355.

Sikora, L.J. and N.K. Enkiri. 2005. Comparison of phosphorus uptake from poultry litter compost and triple super phosphate in codorus soil. Agronomy Journal. 97: 668-673.

Silber, A. 2005. Fertigation frequency and nutrient uptake by plants: benefits and constrains. In: Proceedings of the IFS, No. 571, York, pp. 35.

Yadvinder Singh, Bijay Singh, J.K. Ladha, C.S. Khind, R.K. Gupta, O.P. Meelu and E. Pasuquin. 2004. Long-term effects of organic inputs on yield and soil fertility in the rice-wheat rotation. Soil Sci. Soc. Am. J. 68: 845-853

Nama : Moh Shoimus Sholeh
Nim : 0810440241
Kelas : D
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Anton Muhibuddin
Judul : Nutrisi Tanaman Seimbang: Pemupukan untuk Tanaman dan Kualitas Makanan

Nutrisi Tanaman Seimbang: Pemupukan untuk Tanaman dan Kualitas Makanan


Hillel MAGEN
International Potash Institute, POB 569, CH-8810 Horgen – SWITZERLAND


Diterima : 17.01.2008

Abstrak: Secara global rasio N:P2O5:K2O berubah dari 2.5:1.3:1 pada tahun 1980-an menjadi 3.6:1.4:1 pada tahun 2002 yang mana konsumsi N melebihi dari pada K. Terlepas dari menurunnya konsumsi gizi, negara-negara maju mempertahankan peningkatan dalam produksi pertanian. Positif dan tingkat pertumbuhan untuk produk pertanian dan konsumsi gizi sangat berpengaruh dalam mengembangkan negara, tetapi penggunaan 35% lebih tinggi nitrogen (N) untuk kalium (K) daripada di negara maju. Hasilnya, persediaan K negatif, disini untuk penyajian dapat menggunakan contoh-contoh dari India, Cina, Mesir, dan Bulgaria. Alasan untuk persediaan kekurangan K sebagian besar dari petani 'kurangnya pengetahuan dan faktor-faktor sosioal-ekonomi. Mempertahankan kekurangan persediaan K hasil dalam tanah berkurang, kurang subur dan stagnasi bahkan penurunan produktivitas. Seimbang dan tepat waktu penerapan gizi perlu dibuktikan melalui parameter berbeda sesuai dengan yang berlaku pada kondisi agro- iklim. Hasil dari eksperimen jangka panjang dan intensif investasi dalam kegiatan pendidikan memainkan peran penting dalam mendemonstrasikan manfaat dari pemupukan seimbang. Sebaliknya, ketika gizi menganalisis aplikasi dalam pertanian organik, tampak bahwa seringkali ini mungkin tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan tanaman yang dalam kuantitas dan waktu aplikasi dan karenanya menciptakan hara tanah pertambangan dan polusi. Pemupukan seimbang signifikan dalam mengurangi hama dan penyakit kutu, yang menghasilkan keuntungan yang lebih tinggi melalui hasil yang lebih besar dan kualitas yang lebih baik. Akhirnya, manfaat ekonomi dari situs-praktek pengelolaan hara spesifik ini ditunjukkan untuk petani Asia timur-selatan.

Kata kunci: Kalium, rasio nutrisi, ketersediaan negatif, pemupukan seimbang


Bagaimana Gambaran Umum Pemupukan Tidak berimbang?

Global rasio N:P2O2:K2O konsumsi pada tahun 1980 adalah 2.5:1.3:1, tetapi hal ini telah berubah secara dramatis yaitu konsumsi nitrogen (N) melebihi dari P dan K, dan sekarang rasio 3.6:1.4:1. Bahkan, sejak tahun 1980, produksi produk pertanian telah sedikit berubah di negara-negara maju, sementara itu telah meningkat secara signifikan di negara berkembang (Gambar 1). Pertumbuhan yang dipengaruhi input pupuk memang lebih besar, tentu saja. Ketika membandingkan konsumsi gizi yang dikembangkan di negara-negara berkembang, ada pola pertumbuhan yang sama (Gambar 2).

Membandingkan kecenderungan pertumbuhan dalam produksi agrikultur bagi mereka aplikasi gizi menunjukkan bahwa selama 25 tahun tingkat pertumbuhan tanaman utama kelompok-kelompok dan daging produksi di negara maju berkisar antara 0,2% untuk 3,4% per tahun, sementara konsumsi N, P2O5, and K2O menurun selama periode yang sama di 0,8%, 3.0%, dan 2,8% per tahun, masing-masing (Tabel 1). Namun, dalam negara-negara berkembang, tanaman dan produksi daging dan konsumsi gizi meningkat. Produksi meningkat 1,9% menjadi 6% per tahun didorong oleh pertumbuhan tahunan rata-rata tingkat 3,8%, 4,1%, dan 5,8% untuk N, P2O5, and K2O,masing-masing (Tabel 1).

Perubahan ini mengarah pada perbaikan dalam N:P O :K O. rasio di negara berkembang dari 6.2:2.6:1 tahun 1980 menjadi 4.3:2.5:1 pada tahun 2002, mencerminkan lebih besar K tingkat aplikasi. Namun, masih ada kesenjangan yang besar antara negara-negara maju dan berkembang. Di negara-negara maju, N konsumsi adalah 2,8 kali dari K2O, sedangkan di negara-negara berkembang, relatif N konsumsi adalah 4,3 kali dari K 2 O.

Meskipun kebutuhan nutrisi tanaman dapat berbeda, pemberian jumlah N dan K oleh mereka cenderung sama, kecuali untuk tanaman buah-buahan dan sayuran, jika jumlah K lebih banyak daripada N. pasokan N dan K dalam tanah juga berbeda dan tergantung pada bahan organik tanah, tekstur tanah, mineralogi, dan iklim. Masalah kebijakan juga mempengaruhi konsumsi gizi, dan subsidi yang lebih tinggi, gizi tertentu tidak diragukan lagi akan meningkatkan penggunaannya. Namun, keputusan akhir, seberapa banyak N dan K untuk diterapkan oleh petani berdasarkan pengetahuan. Kondisi pasar, hasil harapan, dan iklim akan mempengaruhi petani keputusan dalam jangka pendek, sementara pengetahuan dan pendidikan akan mempengaruhi keputusan-keputusan yang berkaitan dengan kelestarian dan panjang istilah kesuburan dari tanah.


Nutrisi Tanaman Seimbang : Pemupukan untuk Tanaman dan Kualitas Makanan


Gambar 1. Produksi kelompok tanaman utama di negara maju dan negara-negara berkembang, 1980-2004.





Gambar 2. Konsumsi gizi di negara maju dan berkembang, 1980-2004.




Tabel 1. Produksi dan tingkat pertumbuhan kelompok tanaman utama dan rata-rata konsumsi gizi di negara maju dan berkembang (1980-2004).


Hasil Tanaman Nutrisi Tidak Seimbang

Makalah ini menyajikan contoh 4 negara yang berbeda dari kekurangan ketersediaan K. Di India, yang lambat tapi kontinyu pengurangan tanah pasokan K di dataran Indo-Gangga dapat menyebabkan hasil berkurang. Di Cina, permintaan untuk K di daerah dengan tanah dan cuaca sangat tidak mencukupi, jika disertai dengan positif keseimbangan untuk N dan P, menyebabkan kekurangan keseimbangan K besar. Di Mesir, di tanah yang dialiri air yang sangat produktif ada ketersediaan kekurangan yang sangat parah, terutama pada tanah yang rendah kesuburan. Di Bulgaria, penilaian petani baru-baru ini menunjukkan penurunan tanah kesuburan.

India
Penggunaan pupuk mineral di India hampir tiga kali lipat dari 5,5 juta mt pada tahun 1980 untuk saat ini (2002) 15,1 million mt of N, P2O5, dan K2O yang hanya 10% dari pupuk. Pada saat yang sama, produksi sereal meningkat secara signifikan 140,5-233,4 million mt antara 1980 dan 2004 dan buah-buahan dan sayuran lebih dari dua kali lipat 56,3-127,7 juta mt pada periode yang sama. Apakah pemupukan seperti itu akan meningkatkan kenaikan produksi dan menjamin keberlanjutan sistem?

Yadvinder-Singh et al. (2004) mempelajari efek jangka panjang input pada hasil organik dan kesuburan tanah di padi-gandum khas rotasi tanaman dilakukan di Indo - Dataran Gangga di India. Setelah peningkatan dramatis produktivitas selama tahun 1970-an dan awal 1980-an, hasil panen di daerah ini merosot. (Yadvinder-Singh et al., 2004). Hasil sereal di Punjab adalah yang terbesar di India (3.953 kg ha\: FAI, 2005), mereka menerima nutrisi (368 kg/ha). Namun K hanya sekitar 10 kg ha (FAI, 2005). Keseimbangan rinci perhitungan input atau output untuk K menunjukkan bahwa selama 12 tahun periode persediaan K bervariasi antara -932 dan -1.810 kg K/ha. Tergantung pada perawatan dan pengruh pada hasil (Gambar 3).

Penambahan K melalui materi organik tampaknya menjadi signifikan, namun itu tidak cukup untuk persediaan dan mengisi kekurangan K. Perhitungan menunjukkan bahwa untuk ketersediaan tambahan 90 kg K/ ha/ tahun sebagai pupuk sudah cukup untuk keduanya tanaman (gandum dan beras).

Kekurangan ketersediaan dapat menyebabkan penurunan ditukarkan kalium (K Di tanah. Gambar 4 menunjukkan efek jangka panjang tidak menerapkan K di Control + 150N pengobatan. Telah terjadi penurunan sekitar 30% di K Dibandingkan dengan penerapan FYM + 150N, yang hanya menunjukkan sedikit penurunan.

Para penulis mengatakan " Laju pupuk K rekomendasi untuk P dan K tidak memadai dalam jangka panjang dan mereka juga mengesampingkan kemungkinan penurunan tanah bahan organik sebagai alasan untuk hasil cenderung negatif. Akhirnya para penulis menyimpulkan bahwa perubahan negatif dalam masalah iklim bersama dengan penurunan ketersedian K dalam pasokan tanah, alasan yang mungkin terkait dengan penurunan hasil.

Cina
Spasial dan temporal variabilitas ketersediaan N, P, dan K untuk agro-ekosistem di Cina digambarkan oleh Shen et al. (2005). Input nutrisi dalam pupuk dan bahan organik (dari residu tanaman dan manusia dan kotoran hewan) dihitung dan dibandingkan dengan hasil panen. Ketersediaan dihitung di tingkat provinsi, yang mewakili agro utama ekosistem Cina.

Ketersediaan N dan P yang terpenuhi dapat ditemukan di hampir semua daerah (Cui et al., 2005; Peng et al., 2005). Dalam kontras yang tajam, kekurangan keterediaan K di hampir semua propinsi (Gambar 5), dan mereka yang sangat serius di Shanghai, Jiangsu, Zhejiang, Beijing, and Xinjiang, di mana kekurangan ketersediaan terlampaui K 72 kg K/ha/tahun (Shen et al., 2005).

Kurangnya masukan pupuk sendiri merupakan tampak utama alasan untuk defisit K di Xinjiang dan Beijing. However, Akan tetapi, di Provinsi Timur K saldo negatif disebabkan terlalu kecil untuk K masukan (meskipun itu cukup besar) untuk mengisi jumlah besar K dibuang di panen tanaman dan kerugian dari pencucian. Selain itu, sebagian besar kawasan Timur dan Tenggara Cina menderita kekurangan K berkisar 48-72 kg K ha tahun (Gambar 5). Menariknya, provinsi ini juga terkait dengan aplikasi surplus besar dari N yang memperburuk ketersediaan K.

Para penulis terkait keseimbangan nutrisi ekonomi dan faktor sosial. Mereka menunjuk ke korelasi antara GOVA (bruto per kapita nilai output per pertanian), khususnya di Cina Utara dan NIRH (pendapatan bersih kapita rumah tangga pedesaan). Bawah ini faktor sosio-ekonomi, maka semakin tinggi adalah negatif K keseimbangan. Temuan ini menunjukkan peran penting sosio-ekonomi pada keseimbangan gizi.

Mesir
Pemupukan Kalium di Mesir dalam mengairi pertanian sangat penting sejak penyelesaian Tanggul Yang tinggi di (dalam) Aswan, yang mencegah pengairan secara terus-menerus di ladang-ladang petani Sungai Nil lumpur-K bantalan kaya mineral (Abdul Hadi, 2004). Selain itu, penambahan tanah endapan Sungai Nil mengotori dengan tanah liat tinggi dan memiliki kapasitas K tinggi yang dapat memperbaiki kapasitas.

Menggunakan 2002-2004 rata-rata hasil panen beras, gandum, buah-buahan, dan sayuran, pengurangan jumlah K adalah Sekitar 250.000 mt K2O (konservatif perhitungan, dengan semua jerami beras dan gandum kembali ke lapangan) dan 489.650 mt K2O (dengan jerami padi dan pemindahan gandum dari ladang) dipindahkan setiap tahun (Tabel 2).

Selama periode ini, pemakaian kalium karbonat di Mesir hanya 57.000 mt K2O, (FAO, 2005). berarti bahwa ketersediaan untuk garam abu antara 183,000 dan 433.000 mt K2O, atau antara 3 dan 8 kali jumlah kalium karbonat digunakan. Perhitungan ini berlaku untuk 75% dari tanah yang dibudidayakan di Mesir.


Nutrisi Tanaman Seimbang : Pemupukan untuk Tanaman dan Kualitas Makanan


Gambar 3. K keseimbangan selama 1988-2000 dalam jangka panjang padi-gandum percobaan, Punjab, PAU (Disadur dari Yadvinder Singh et al., 2004).




Gambar 4. Efek jangka panjang input anorganik dan organik pada tersedianya K konten dalam tanah. (Disadur dari Yadvinder Singh et al., 2004).


Produksi buah dan sayur-mayur adalah pantas dipertimbangkan oleh karena itu sangat penting dalam memakai K2O. Kami memperkirakan bahwa saat ini tanaman ini bertanggung jawab untuk kira-kira setengah dari K2O di Mesir. (Tabel 2). Di masa depan, dengan peningkatan produksi buah-buahan dan sayuran di tanah reklamasi yang baru, dengan kapasitas ketersediaan K yang kurang, harus ada kebutuhan yang lebih tinggi K2O konsumsi.

Bulgaria
Konsumsi gizi di Bulgaria berada pada puncaknya selama pertengahan 1980-an, tapi jatuh secara dramatis menjadi sekitar 20%, 0%, dan 0% for N, P2O5, and K2O dari puncak penggunaan selama pertengahan dan akhir 1990-an. Selama periode ini, buah-buahan produksi turun 75%, sayuran 30%, dan sereal sebesar 20%.





Tabel 2. Rata-rata (2002-2004) kawasan, produksi, hasil, dan diperhitungkan pemindahan kalium dalam berbagai tanaman di Mesir.





Gambar 5. Perubahan K keseimbangan dalam agro-ekosistem di China 1997-2001 (Disadur dari Shen et al., 2005).


Nikolova (2005) dihitung ketersediaan K di tingkat petani, regional, dan tingkat nasional. Hanya peternakan yang menunjukkan keseimbangan K positif (145 kg K ha). Pertanian di 7 daerah di Bulgaria, yang mewakili semua jenis tanah dan wilayah, semua menunjukkan ketersediaan K negatif akibatnya jumlah K yang diterapkan sangat kecil. Penulis menyimpulkan bahwa rata-rata tiap tahun kekurangan K bervariasi antara 43 dan 79 kg ha, Dan K nasional keseimbangan adalah sekitar tahun -200.000 mt K , Tingkat yang sama sejak 1990-an.

Konsekuensi jangka panjang konsekuensi negatif saldo K di tanah kesuburan adalah jelas. Dalam 13 tahun (1989-2002), yang frekuensi "rendah" status K tanah dua kali lipat dan dari "Tinggi" status K turun dari 71% menjadi 27% (Gambar 6).

Gizi seimbang dan aplikasi tepat waktu aplikasi

Contoh-contoh berikut menunjukkan berbagai konsekuensi memperbaiki gizi seimbang manajemen. Ini terkait dengan i) jangka panjang fertilisasi; ii) pertanian organik; iii) efek pemupukan seimbang pada hasil, kualitas, dan hama dan penyakit hama dan iv) ekonomi yang seimbang pembuahan.

Pengamatan jangka panjang

Pemupukan adalah keputusan yang diambil oleh petani sesuai dengan parameter ekonomi. Ketika tidak ada ekonomi jangka pendek terhadap diterapkan K, petani cenderung untuk menghilangkan faktor ini dari kebijakan pemupukan.

Dalam 3-tahun percobaan pada tanman kapas yang ditanam di vermicultic tanah, peningkatan hasil kumulatif dalam urutan 13% untuk 21% yang ditemukan untuk menerapkan 120-240 kg K ha. Namun, pada 480 kg K ha, Peningkatan dari 42% adalah dicapai (Dobermann et al., 2005; Gambar 7). Data ini mungkin menyesatkan, karena pada tahun 1985 hanya ada yang sangat kecil peningkatan hasil dari K diterapkan dibandingkan dengan 1987. Selain itu, aplikasi sebesar 480 kg K ha adalah hanya menilai yang menghasilkan terus meningkat di semua 3 tahun. Di Berbeda dengan aplikasi K besar, di mana tidak ada K yang diterapkan ada penurunan bahan organik dan tersedia tanah K K yang menyebabkan fiksasi dan menghasilkan 3 -tahun kecenderungan penurunan hasil panen. Contoh ini menggambarkan kebutuhan untuk mempertimbangkan efek jangka panjang berulang-ulang K pemupukan, terutama dengan tingkat K tinggi dalam tanah berat dengan kapasitas fiksasi.

Pertanian organik

Pertanian organik sering dianggap sebagai solusi untuk produksi tanaman yang lebih baik. Campuran keyakinan dan data ilmiah menghambat pertanyaan nyata dan konsekuensi dari praktek jangka panjang organik pertanian. Pertanian organik dapat menyesuaikan besar hari ini persyaratan gizi seimbang dan aplikasi tepat waktu? Status kesuburan tanah setelah 21 tahun organik pertanian menunjukkan penurunan yang lebih besar tersedia K di tanah dari mana pupuk telah digunakan.



Gambar 6. Perubahan dalam status K tanah, 1998-2002. (Sumber: Nikolova, 2005).


21-tahun percobaan jangka panjang di Forschungsinstitut für biologischen Landbau (FiBL) di Frick, Swiss, membandingkan 4 sistem pertanian yang berbeda terutama dalam manajemen pemupukan dan perlindungan tanaman (Mader et al., 2002). Empat perawatan dasar dibandingkan: 2 sistem organik (biodynamic dan bioorganik) yang digunakan peternakan pupuk kandang dan bubur tertentu sesuai dengan jumlah ternak per area unit, 1 sistem konvensional menggunakan jumlah yang sama sebagai peternakan pupuk sistem organik namun dengan penambahan mineral pupuk untuk tanaman mencapai standar Swiss spesifik rekomendasi; dan sistem konvensional lain yang menggunakan ada pupuk selama rotasi tanaman pertama, lalu mineral pupuk secara eksklusif, seperti dalam non reguler peternakan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa musim dingin menghasilkan gandum, kentang, dan rumput semanggi adalah 20% lebih tinggi dengan 2 non-organik perawatan dengan jumlah yang sesuai dengan input yang lebih rendah biaya, termasuk bahan bakar. Namun, ada negatif K keseimbangan dengan perlakuan organik (-36 K2O ha) dibandingkan dengan saldo positif dengan mineral NPK. Ada adalah keseimbangan N negatif dengan semua 4 sistem tapi lebih besar dengan sistem organik (-173 kg N ha), dibandingkan dengan (-108 kg N ha). Dengan mineral NPK pupuk (Gambar 8).

Sebaliknya, susu organik peternakan telah dikatakan keseimbangan gizi positif, terutama disebabkan oleh input yang lebih besar dari nutrisi dalam pakan ternak (Öborn et al., 2005).

Aplikasi tepat waktu nutrisi dari sumber organik adalah rumit. Pasokan nitrogen sangat tergantung pada mineralisasi dari bahan organik, yang dapat dinilai dalam hal N total pasokan, tapi untuk praktis alasan biasanya tidak cukup untuk memenuhi persyaratan , tanaman pada waktu yang tepat (Johnston dan Poulton, 2005). Dahlin et al. (2005) membahas penggunaan N dari bahan organik. Mereka menunjukkan bahwa pencucian yang diharapkan kehilangan N dari pupuk kandang unggas jauh lebih besar daripada dari amonium nitrat (Gambar 9) dan bahwa N uptake dari amonium nitrat jauh lebih tinggi daripada yang dari semanggi merah pupuk. Jelas, tepat waktu dan membagi aplikasi ammonium nitrat bisa menyediakan N dalam banyak cara lebih terkendali daripada yang dapat dicapai dengan organik bahan.

Namun, efisiensi penggunaan fosfat dari satu superfosfat (SSP) atau unggas kompos sampah setara (Sikora dan Enkiri, 2005). Efisiensi yang lebih besar penggunaan fosfat dicapai dengan sistem fertigation, ketika P adalah sangat sering ditambahkan dalam aplikasi air dan pupuk (Silber, 2005). Pada kenyataannya, baik P dan K efisiensi yang meningkat setiap hari dan bahkan lebih sering aplikasi air dan nutrisi.

Singkatnya, pertanian organik dapat menyebabkan tanah pertambangan gizi karena gizi yang tidak mencukupi aplikasi dan dapat mengakibatkan kerugian besar, terutama nitrogen dan potassium, tetapi tidak harus di peternakan sapi. Sebaliknya, menggunakan pupuk mineral yang dapat diterapkan pada waktu dan harga dapat meningkatkan penyerapan nutrisi sehingga mengurangi kerugian terhadap lingkungan.

Berpengaruh pada hasil, kualitas, dan kesehatan tanaman

Dalam rangka mengevaluasi efek kalium di dalam melakukan perputaran panen, IPI telah memulai riset dan aktivitas perluasan di KVK Bahowal, Direktorat Perluasan Punjab Pertanian Universitas. Efek K telah ditunjukkan petani di 5 daerah pada suatu sejenis polong tanaman jagung bunga panen perputaran, mengakar tanah liat berpasir mengotori. Proyek ini mempunyai karakter perluasan spesifik dan meliputi demonstrasi alur cerita, petani’ hari latihan militer, dan literatur di (dalam) yang loka bahasa (Punjabi). Kedua-Duanya ilmiah dan aktivitas perluasan adalah mungkin eksperimen ini.




Gambar 8. Keseimbangan hara setelah 21 tahun membandingkan organik dan perawatan pemupukan mineral (diadaptasi dari Mader et al.,2002).




Gambar 9. Nitrogen dalam tanaman dipanen dan pencucian yang dipengaruhi oleh berbagai sumber N (diadaptasi dari Dahlin et al., 2005).

Respon untuk K jelas dalam semua 3 tanaman, dan berkisar antara 5% (dalam kacang polong, dengan sedikit diterapkan K) dan 45% (dalam bunga matahari, dengan 90 kg K2O/ha). (Gambar 10). K Aplikasi ini juga membawa manfaat sebagai berikut:
1.Meningkatkan benih / biji-bijian berat dalam semua tanaman (Gambar 10),
2.Meningkatkan jumlah biji-bijian dan polong biji jagung (25% dan 11%, masing-masing biji),
3.Menurunkan penginapan pada tanaman jagung (-65%)
4.Meningkatkan 'shininess' dari biji-bijian.

Aplikasi gizi juga sangat tidak seimbang. Dalam Madhya Pradesh: di 2004/05, konsumsi adalah sekitar 1 juta mt gizi, dimana N, P2O5 dan K2O itu 617.723; 393.253 dan 55.296 t, masing-masing. Itu N:P2O5:K2O rasio 11:7:1 sangat tidak seimbang, mencerminkan penerapan kalium karbonat sangat rendah (3,7 kg K2O/ha).

Kedelai ditanam di sekitar 4,5 juta/ha di Negara bagian Madhya Pradesh dan total produksi menyumbang 59% dari India. Pada tahun 2004, Sekretaris Pertanian Negara menyatakan bahwa di 8 kabupaten seluas 100,000 ha kedelai telah benar-benar rusak oleh hama dan serangga. Total area yang terkena hampir 1 juta ha, sekitar 25% dari total area luas wilayah tumbuh kedelai di Negara.

Nutrisi tanaman yang bagus mengurangi kerentanan tanaman terhadap serangan hama dan penyakit, dan mengurangi kebutuhan akan pestisida dan insektisida. Hasil dari berbagai percobaan yang dilakukan oleh IPI dan IRRI menunjukkan bahwa menerapkan K mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh serangga dan penyakit. Efek aplikasi kalium karbonat kedelai telah didemonstrasikan di sebuah eksperimen IPI Indore, Madhya Pradesh melalui proyek "Studies on peran gizi kalium dalam pemupukan seimbang. sistem penanaman kedelai "(IPI, 2005). Salah satu efek utama untuk aplikasi kalium karbonat konsisten pengurangan insiden kutu dan berbagai serangga dan penyakit (Tabel 3, Gambar 11).

Pengurangan sebesar 50% hingga 75% dari kerusakan diamati di ladang-ladang petani, menghasilkan penghematan besar pestisida dan insektisida. Selain itu, aplikasi kaliumkarbonat dapat meningkatknan jumlah dan berat kering (60% dan 100% masing-masing) dan hasilnya (35%) (IPI, 2005).


Tabel 3. Efek aplikasi kalium karbonat pada pengerumunan dari kumbang/blok pancang biru ( Cneorane Spp.), lalat batang ( Melanagromyza sojae Zehnt., defoliators dan melingkupi kumbang/blok pancang ( Oberia brevis) dan timbulnya kebusukan (disebabkan oleh Sclerotium Rolfsii) dan Myrothecium Noda Daun.
( Sumber: IPI 2005: IPI-ICAR proyek, laporan tahunan 2004)


1) mrl= meter panjangnya mentah
2)PDI= penyakit persen menyinggung/mengenakan ( 1-9 skala)





Gambar 10. Kalium berpengaruh pada peningkatan hasil kacang polong, jagung, dan bunga matahari. (Sumber: IPI, 2005).


Perrenoud (1990), ditinjau hampir 2450 sastra referensi mengenai hal ini dan menyimpulkan bahwa penggunaan K mengurangi insiden penyakit jamur di 70% dari kasus. Penurunan yang sesuai hama lain adalah bakteri 69%, serangga dan tungau 63%, dan virus 41%. Secara bersamaan, K meningkatkan hasil tanaman penuh dengan penyakit jamur oleh 42%, dengan bakteri oleh 57%, dengan serangga dan tungau sebesar 36%, dan dengan virus sebesar 78%. Kafkafi et al. (2001), baru-baru ini meninjau peran kedua K dan klorida pada peredaman penyakit dan menekankan pada tumbuhan. Kalium dapat memberikan efek terbesar penyakit melalui fungsi metabolisme spesifik yang mengubah hubungan kompatibilitas host-parasit lingkungan (Huber dan ARNY, 1985). Sejumlah mungkin mekanisme mungkin terlibat. Ini meliputi:
1.Ditingkatkan toleransi karena potensi air meningkat yang membatasi infeksi oleh patogen.
2.Penindasan / penghambatan patogen melalui jaringan yang lebih rendah NO3 (yang mengurangi kerentanan tanaman).
3.Meningkatnya tanah NH4+ dan NH4+pengambilan, mengakibatkan peningkatan keasaman rhizosphere (Magen dan Imas, 2004).

Manajemen gizi yang baik, dikurangi dan membagi aplikasi N, bersama dengan meningkatnya aplikasi P dan K, mengurangi intensitas penyakit sebesar 50% dan peningkatan hasil 12,5% (Tabel 4). Hasil ini Khusus Situs Nutrient Management (SSNM) proyek Filipina menunjukkan efek positif dari hara manajemen kesehatan tanaman (Buresh et al., 2005).

Ekonomi dari pemupukan seimbang
Menuju Mencapai Produktivitas Optimal" (RTOP) Irigasi workgroup dari Rice Research Consortium, (IRRC) telah berperan dalam pengembangan, evaluasi, dan promosi situs hara spesifik manajemen (SSNM) sebagai pendekatan untuk meningkatkan keuntungan petani padi lebih efisien melalui penggunaan nutrisi tanaman. Itu beroperasi melalui kemitraan dengan penelitian pertanian nasional dan sistem penyuluhan (NARES) di Bangladesh, Cina, India, Indonesia, Myanmar, Filipina, Thailand, dan Vietnam. Pada tahun 2005, Kegiatan RTOP dimasukkan ke dalam kegiatan baru "Produktivitas dan Keberlanjutan" workgroup Fase III (2005-2008) dari IRRC (IRRI, 2005). Proyek menunjukkan pentingnya pengelolaan N melalui penggunaan Leaf Color Chart (LCC) dalam meningkatkan penggunaan N efisiensi dan produktivitas, dan akibatnya lebih besar P dan K persyaratan. Rekomendasi pemupukan Kalium dihitung melalui SSNM plot di ladang-ladang petani, juga memperhitungkan jumlah jerami daur ulang di lapang.




Tabel 4. Efek real-time N manajemen pada selubung hawar intensitas dan hasil padi pada musim hujan tahun 2001 di IRRI di Filipina (Sumber: Buresh et al., 2005).




Gambar 11. Efek infeksi K pada kedelai dari berbagai serangga dan penyakit. (Sumber: IPI, 2005).



Ekonomi SSNM telah dianalisa untuk tahun terbaru. Tabel 5 pertunjukan laba bersih yang ditingkatkan yang diperoleh dari menggunakan SSNM pendekatan [itu]. Petani di (dalam) India Selatan meningkat laba bersih mereka oleh 47%, [selagi/sedang] mereka yang Selatan Vietnam dengan hanya 4.25%. Ini kalkulasi tidak mempertimbangkan manfaat tambahan,sungguhpun tidak secara langsung berhubungan dengan petani, tentang lebih kecil N kerugian kepada lingkungan melalui pancaran untuk atmospir.

Bidang pendidikan Dan aktivitas perluasan dilakukan kedua-duanya di tingkatan yang ilmiah oleh pertemuan-pertemuan di bidang tingkatan. Yang direkomendasikan K mengukur (yang disimpan perluasan yang lokal) memenuhi penemuan SSNM yang terakhir di Delta di dalam India Selatan, mencerminkan kebutuhan untuk mempromosikan ini ke petani. Bagaimanapun, di Delta Yang baru, yang lebih tinggi K menilai yang direkomendasikan oleh SSNM ( Tabel 6) diperlukan yang ditujukan pada riset, perluasan, dan petani mengukur untuk yang dibawa ke dalam praktek untuk bermanfaat bagi petani



Tabel 5. Keuntungan bersih tahunan untuk SSNM dan petani pada praktek pupuk (FFP) seperti yang ditetapkan melalui diskusi kelompok fokus (total dari 2 tanaman padi, 2002-2003).
(Sumber: IRRI, 2005).




Tabel 6. SSNM rekomendasi untuk K, dibandingkan dengan saat ini rekomendasi praktek petani pada musim kemarau di Cauvery selatan India.
(Sumber: Buresh et al., 2005).



Kesimpulan

Dalam jangka panjang kebutuhan K kurang terpenuhi (negatif), terutama disebabkan oleh pemupukan K tidak memadai dan keterbatasan penggunaan residu tanaman yang diperlukan untuk meningkatkan hasil panen, menyebabkan kerusakan tanah dan kesuburan yang mengarah pada penurunan produksi. Alasan umum yang tidak memadai K digunakan adalah kurangnya pengetahuan petani dan faktor-faktor sosial-ekonomi..

Gizi seimbang dan aplikasi tepat waktu berpengaruh pada hasil pertumbuhan berkelanjutan dan kualitas serta pengaruh kesehatan tanaman dan mengurangi risiko lingkungan. Nutrisi seimbang dengan pupuk mineral dapat membantu pengelolaan hama dan mengurangi kerusakan dari infestasi hama dan penyakit dan menyimpan input yang diperlukan untuk mengontrol mereka.

Pemupukan seimbang menghasilkan keuntungan yang lebih tinggi untuk petani, tidak harus melalui pengurangan input. Peran pendidikan dan penyuluhan dalam memberikan pengetahuan tentang manajemen nutrisi sangat penting, menantang, dan berkesinambungan.

Daftar Pustaka

Abdel Hadi, A.H. 2004. Laporan Negara Mesir Pertanian. Dalam: Cara kerja dari the IPI Lokakarya Kalium dan Fertigation Pembangunan di Asia Barat dan Afrika Utara Daerah. (Eds.: M. Badraoui, R. Bouabid and A. Aït Houssa). Horgen, Switzerland, pp. 58-73.

Buresh, R.J., C. Witt, M.M. Alam, S. Ramanathan, B. Chandrasekaran, E.V. Laureles and M.I. Samson. 2005. Site-specific nutrient manajemen untuk beras: prinsip-prinsip dan pelaksanaan. Dalam: Cara kerja dari the 15th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) on Plant Nutrisi untuk Ketahanan Pangan, Kesehatan dan Lingkungan Manusia. (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 1062-1063.

Cui, Z.L., X.P. Chen, F.S. Zhang, J.L. Li, J.F. Xu, and L.W. Shi. 2005. Rekomendasi pemupukan nitrogen gandum untuk musim dingin / musim panas sistem rotasi jagung hasil tinggi ramah terhadap lingkungan. In: Cara kerja dari the 15th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) Nutrisi Tanaman untuk Ketahanan Pangan, dan Kesehatan Manusia (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 1178-1179.

Dahlin, S., H. Kirchmann, T. Kätterer, S. Gunnarsson and L. Bergström.2005. Kemungkinan untuk meningkatkan penggunaan dari nitrogen organik bahan dalam sistem tanam pertanian. Ambio. 34: 288–295.

Dobermann, A., K.G. Cassman, D. Walters and C. Witt. 2005. Menyeimbangkan
pendek dan tujuan jangka panjang dalam pengelolaan gizi. Dalam: Cara kerja dari the 15th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) Nutrisi untuk Ketahanan Pangan, Kesehatan dan Lingkungan Manusia (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 60-61.

El-Fouly, M.M. and A.A. El-Sayed. 1997. Potassium status in soils and crops, recommendations and present use in Egypt. In: Proceedings of the Regional Workshop of IPI on Food Security in the WANA Region, the Essential Need for Balanced Fertilization (Ed.: A.E. Johnston). ‹zmir, pp. 50-65.

FAI. 2005. Perhitungan Pupuk, 2004-2005. Asosiasi pupuk di India, New Delhi.

FAO. 2005. Food and Agriculture Organisation Rome, Italy; web FAOSTAT. www.fao.org.

Huber, D.M. and D.C. Arny. 1985. Interactions of potassium with plant disease. In: Potassium in Agriculture, (Ed.: R.D. Munson), America Society of Agronomy. Madison, pp. 467-479.

IPI. 2005. Annual report (internal). International Potash Institute, Horgen, Switzerland.

IRRI. 2005. Technical report submitted to IPI.

Johnston, A.E. and P.R. Poulton. 2005. Soil organic matter: its importance in sustainable agricultural systems. In: Proceedings of the IFS, No. 565, York. pp. 46.

Kafkafi, U., G. Xu, P. Imas, H. Magen and J. Tarchitzky. 2001. Potassium and Chloride in Crops and Soils: The Role of Potassium Chloride Fertilizer in Crop Nutrition. IPI research topic No. 22. International Potash Institute, Horgen, Switzerland.

Mäder P, A. Fließbach, D. Dubois, L. Gunst, P. Fried and U. Niggli. 2002. Soil fertility and biodiversity in organic farming. Science. 296: 1694-1697

Magen, H. and P. Imas. 2004. Potassium chloride and suppression of disease. Poster presented at the XVTH International Plant Protection Congress, Beijing. http://www.ipipotash.org/ publications/detail.php?i=189

Nikolova, M. T. 2005. Potassium balance on field, farm and country level in Bulgaria. In: Proceedings of the Polish Fertilizer Society - CIEC on Fertilizers and Fertilization (Eds.: N. Fotyma), Vol. 3(24), Pulawy, pp. 89-104.

Öborn, K., A.K. Modin-Edman, H. Bengtsson, G.M. Gustafson, E. Salomon, S.I. Nilsson, J. Holmqvist, S. Jonsson and H. Sverdrup. 2005. A systems approach to assess farm-scale nutrient and trace element dynamics: A case study at the Öjebyn dairy farm. Ambio. 34: 4-5.

Perrenoud, S. 1990. Potassium and Plant Health, (2nd revised edition). IPI research topic No. 3. International Potash Institute, Horgen, Switzerland.

Peng, S.B., R.J. Buresh, J.L. Huang, J.C. Yang, Y.B. Zou, X.H. Zhong and G.H. Wang. 2005. Over-application of nitrogen fertilizer in intensive rice system in China. In: Proceedings of the 15th Int. Plant Nut. Coll. (IPNC) on Plant Nutrition for Food Security, Human Health and Environmental Protection (Eds.: Li, C.J. et al.), Beijing, pp. 62-63.

Shen, R. P., B. Sun and Q. Zhao. 2005. Spatial and temporal variability of N, P and K balances for agroecosytems in China. Pedosphere. 15: 347-355.

Sikora, L.J. and N.K. Enkiri. 2005. Comparison of phosphorus uptake from poultry litter compost and triple super phosphate in codorus soil. Agronomy Journal. 97: 668-673.

Silber, A. 2005. Fertigation frequency and nutrient uptake by plants: benefits and constrains. In: Proceedings of the IFS, No. 571, York, pp. 35.

Yadvinder Singh, Bijay Singh, J.K. Ladha, C.S. Khind, R.K. Gupta, O.P. Meelu and E. Pasuquin. 2004. Efek jangka panjang dari masukan organik pada hasil dan kesuburan lahan dalam perputaran beras-gandum. Soil Sci. Soc. Am. J. 68: 845-853.