Penanaman tumpang sari gandum atau sawi dengan kacang-kacangan dalam pengelolaan organik di padang rumput semiarid Kanada

Abstrak
Tumpang sari, penanaman lebih dari satu tanaman pada saat yang sama di lahan yang sama, dapat menjadi metode produksi tanaman yang berkelanjutan di wilayah semikering, yang dapat meningkatkan keanekaragaman hayati, dan produktivitas serta kualitas tanaman dibandingkan dengan monokultur. Ini mungkin penting dalam N terbatas, seperti dalam pertanian organik, dan dapat menjadi alternatif pupuk hijau. Sebuah studi organik dilakukan di Canadian Prairie semikering pada tahun-tahun yang lebih kering dari rata-rata (2017–2018) untuk menentukan apakah tumpang sari legum dengan non-legum dapat mengurangi gulma dan meningkatkan hasil biji-bijian dan kualitas tanaman pada rasio tingkat penyemaian yang berbeda. Tumpang sari yang diperiksa adalah lentil ( Lens culinaris Medik.)–sawi kuning ( Sinapis alba L.), dan kacang polong ( Pisum sativum L.)–oat ( Avena sativa L.), pada tiga rasio tingkat penyemaian, dan monokultur masing-masing. Kepadatan gulma lebih rendah pada tanaman sela kacang polong–oat daripada monokultur kacang polong, sementara biomassa gulma lebih rendah pada tanaman sela lentil–mustard daripada monokultur lentil. Legum, ketika ditanam sela bahkan pada rasio monokultur, memiliki biomassa di atas tanah dan hasil gabah yang lebih rendah daripada monokulturnya, dengan kacang polong menunjukkan toleransi yang lebih tinggi daripada lentil terhadap persaingan dengan pendampingnya. Total biomassa dan hasil gabah sebagian besar diperhitungkan oleh non-legum, yang berkinerja lebih baik dari yang diharapkan berdasarkan rasio penyemaiannya. Mustard yang ditanam dengan lentil tampaknya lebih kompetitif daripada oat yang ditanam dengan kacang polong. Berat gabah oat lebih tinggi di semua tanaman sela dengan kacang polong daripada di monokulturnya, sementara protein gabah kacang polong lebih tinggi ketika ditanam sela dengan oat daripada di monokulturnya.

Singkatan
Bahasa Inggris
rasio kompetitif
MJJA
musim tanam (Mei, Juni, Juli, Agustus)
1. PENDAHULUAN
Kacang-kacangan merupakan salah satu dari sedikit pilihan bagi produsen organik untuk digunakan dalam rotasi tanaman mereka guna meningkatkan N tanah (Lithourgidis et al., 2011 ). Saat ini, produsen organik di Canadian Prairies memenuhi kebutuhan kesuburan mereka, dan sebagian besar pengendalian gulma mereka, dengan menggunakan pupuk hijau kacang-kacangan (Fernandez, Zentner, Schellenberg, Aladenola, et al., 2019 ; Fernandez, Zentner, Schellenberg, Leeson, et al., 2019 ). Namun, sebagian besar spesies legum tidak terlalu kompetitif terhadap gulma (Šarūnaitė et al., 2010 ) dan terpengaruh oleh stres air, selain rentan terhadap penyakit penting yang telah meningkat di Kanada bagian barat, seperti busuk akar/mahkota Fusarium ( Fusarium spp.) dan busuk akar Aphanomyces ( Aphanomyces euteiches ) (Saskatchewan Pulse Growers, 2023a, 2023b , 2023c ).

Telah dikemukakan bahwa memenuhi kebutuhan gizi populasi manusia yang berkembang pesat sambil membatasi dampak lingkungan dan mencoba beradaptasi dengan perubahan iklim akan memerlukan intensifikasi pertanian yang berkelanjutan (Martin-Guay et al., 2018 ). Menanam setidaknya dua tanaman di ruang yang sama pada waktu yang sama dapat memainkan peran dalam upaya ini. Tumpang sari dapat didefinisikan sebagai menanam dua atau lebih tanaman bersama-sama pada waktu yang sama di dalam lahan yang sama (Willey, 1979 ). Tumpang sari memiliki potensi untuk mengoptimalkan pemanfaatan lahan dan mempromosikan hubungan sinergis di antara spesies tanaman. Secara khusus, menanam kacang-kacangan dengan spesies yang lebih kompetitif dapat memberikan alternatif terhadap kurangnya pengembalian ekonomi tahun berjalan dari pupuk hijau dan kemampuan penekanan gulma yang buruk (Šarūnaitė et al., 2010 ). Tumpang sari sering memiliki manfaat penekanan gulma, terutama relatif terhadap tanaman yang paling tidak kompetitif ketika ditanam sendiri. Selain meningkatkan produktivitas tanaman dengan meningkatkan efisiensi penggunaan sumber daya melalui hubungan yang saling melengkapi dan memfasilitasi, penanaman tumpang sari dapat menyediakan banyak layanan agroekologi berharga lainnya (Duchene et al., 2017 ).

Tumpang sari telah terbukti bermanfaat bagi sistem N rendah (Bedoussac et al., 2015, 2018 ; Finckh et al., 2000 ; Ofori & Stern, 1987 ). Penggunaan legum dalam tumpang sari diharapkan dapat meningkatkan kesuburan tanah di lahan yang dikelola secara organik melalui fiksasi nitrogen (Lithourgidis et al., 2011 ) dan dengan demikian akan memungkinkan produsen organik untuk tidak mengabaikan satu tahun tanam komersial dibandingkan dengan urutan dengan bera musim panas atau pupuk hijau. Mengingat kemampuannya menekan gulma, tumpang sari sangat cocok dengan pengolahan tanah yang dikurangi dalam pertanian organik (Gronle et al., 2015 ).

Keuntungan yang paling diantisipasi dari intercropping organik adalah hasil yang lebih tinggi per unit area ketika menggunakan campuran tanaman dengan kemampuan perakaran, arsitektur kanopi, tinggi tanaman, dan kebutuhan nutrisi yang berbeda berdasarkan pemanfaatan sumber daya pertumbuhan yang saling melengkapi oleh tanaman komponen (Lithourgidis et al., 2011 ). Pengurangan penyakit juga telah diamati pada intercropping (Boudreau, 2013 ). Selain itu, intercropping dapat menghasilkan kualitas gabah yang lebih baik karena potensi konsentrasi protein yang lebih tinggi pada tanaman non-kacang-kacangan (Lithourgidis et al., 2011 ). Dalam tinjauan intercropping gandum ( Triticum aestivum L.)–kacang faba ( Vicia faba L.) di lima wilayah di Eropa, Gooding et al. ( 2007 ) menyimpulkan bahwa, meskipun terjadi pengurangan 25%–30% dalam hasil gandum dibandingkan dengan gandum tunggal, intercropping masih dapat memiliki manfaat ekonomi yang dihasilkan dari konsentrasi protein yang lebih tinggi dari gandum yang diselingi, dikombinasikan dengan nilai tambah dari tanaman kacang-kacangan.

N 2 yang diikat oleh legum dalam tanaman sela mungkin tersedia untuk pendamping non-legum pada musim tanam yang sama di samping N yang tercuci dari daun legum dan bagian tanaman lainnya (Brophy & Heichel, 1989 ; Eaglesham et al., 1981 ), atau sebagai N residual untuk tanaman serealia berikutnya (Searle et al., 1981 ). Beberapa penelitian telah melaporkan sedikit atau tidak ada transfer N saat ini dalam penanaman campuran legum/sereal (Ofori & Stern, 1987 ; Papastylianou & Danso, 1991 ; Rerkasem & Rerkasem, 1988 ; Van Kessel & Roskoski, 1988 ), yang menunjukkan bahwa transfer N mungkin terjadi hanya dalam kondisi tertentu. Terlepas dari itu, jarak antara sistem akar serealia dan legum penting ketika N ditransfer melalui percampuran sistem akar (Fujita et al., 1992 ).

Tanaman sela serealia–kacang-kacangan biji-bijian menunjukkan stabilitas hasil biji-bijian yang lebih tinggi daripada tanaman tunggalnya masing-masing dalam meta-analisis uji coba organik dan nonorganik dalam kondisi yang berbeda di berbagai wilayah di dunia (Raseduzzaman & Jensen, 2017 ). Studi penanaman sela dengan tanaman serealia dan kacang-kacangan yang dilakukan di bawah manajemen organik di Inggris juga menunjukkan bahwa penanaman sela dapat memberikan beberapa keuntungan, termasuk hasil biji-bijian yang lebih tinggi, dibandingkan tanaman tunggalnya masing-masing (Bulson et al., 1997 ). Di India, penanaman sela baris sawi Brassica juncea (L.) Czern dan kacang-kacangan tahunan juga meningkatkan stabilitas hasil (Devi et al., 2014 ). Lithourgidis et al. ( 2011 ) juga menyarankan bahwa penanaman sela dapat memberikan asuransi terhadap gagal panen atau terhadap harga pasar yang tidak stabil, terutama di daerah yang mengalami kondisi cuaca ekstrem. Dalam kondisi tersebut, penanaman sela akan lebih kecil risikonya daripada monokultur, mengingat jika satu tanaman dalam campuran gagal, tanaman pendamping masih dapat dipanen.

Mungkin juga ada manfaat lingkungan potensial lainnya dari penanaman tumpang sari. Peningkatan konservasi tanah melalui tutupan tanah yang lebih besar daripada penanaman tunggal diharapkan dengan penanaman tumpang sari (Lithourgidis et al., 2011 ). Menanam legum dengan non-legum juga diharapkan dapat mengurangi kehilangan N ke lingkungan (Jensen et al., 2015 ). Kehilangan nitrat melalui pencucian telah dilaporkan lebih rendah dalam sistem penanaman tumpang sari daripada pada tanaman tunggal (Mariotti et al., 2015 ; Ofori & Stern, 1987 ), sementara Neumann et al. ( 2007 ) melaporkan bahwa bahkan pada kepadatan kacang polong ( Pisum sativum L.) yang tinggi, penanaman tumpang sari mengurangi risiko kehilangan N melalui pencucian dibandingkan dengan kacang polong yang ditanam tunggal. Peningkatan keanekaragaman juga diharapkan dapat menurunkan kontribusi produksi tanaman terhadap gas rumah kaca (Jensen et al., 2015 ).

Oleh karena itu, diharapkan bahwa sistem tumpang sari yang berhasil akan membuat penggunaan sumber daya lebih efisien berdasarkan luas lahan, memiliki biomassa dan/atau hasil dan kualitas gabah yang lebih tinggi, menstabilkan hasil panen, mencegah rebah, meningkatkan kualitas tanah, mengurangi pencucian N, menekan gulma dan hama lainnya, dan dengan demikian dapat berkontribusi terhadap adaptasi sistem tanam terhadap perubahan iklim. Sistem tumpang sari juga dapat dianggap multifungsi mengingat dapat memberikan manfaat bagi produksi gabah dan hijauan (Padel et al., 2010 ).

Jika berhasil, penanaman sela dapat diintegrasikan ke dalam dan memperluas rotasi tanaman dalam sistem organik (Jensen et al., 2015 ). Namun, penanaman sela juga memiliki beberapa kelemahan. Praktik ini memerlukan lebih banyak perencanaan dan menambah pekerjaan ekstra dalam menyiapkan dan menanam campuran benih, dan memisahkan spesies biji-bijian setelah panen. Agar penanaman sela berhasil, kombinasi spesies tanaman dan kepadatan tanam yang tepat perlu diidentifikasi untuk kondisi lingkungan tertentu, khususnya jenis tanah dan cuaca yang paling umum di wilayah tersebut.

Meskipun penanaman sela kacang-kacangan dengan tanaman serealia telah dipelajari di Kanada bagian barat dan Amerika Serikat (Carr et al., 1995 ; Fernandez et al., 2015 ; Malhi, 2012 ; Nelson et al., 2012 ; Pridham & Entz, 2008 ; Szumigalski & Van Acker, 2005 ), laporan tentang dampak penanaman sela, terutama di bawah manajemen organik, lebih umum dari wilayah lain di dunia (Bulson et al., 1997 ; Dordas et al., 2012 ; Jensen et al., 2015 ; Lithourgidis et al., 2011 ; Neugschwandtner & Kaul, 2015 ; Pelzer et al., 2012 ; Šarūnaitė et al., 2013 ). Dengan demikian, sebagian besar penelitian yang diterbitkan tentang tanaman sela di bawah pengelolaan organik telah dilakukan di lingkungan yang berbeda dibandingkan di Padang Rumput Kanada, terutama di wilayah semikering.

Mengingat beragamnya lingkungan dan pendekatan yang digunakan dalam studi tentang tanaman sela, terdapat variabilitas dalam keuntungan agronomi dan ekonomi yang dilaporkan dalam penerapan praktik ini. Berdasarkan minimnya informasi tentang potensi manfaat agronomi dan ekonomi dari sistem tanaman sela organik di wilayah semikering Canadian Prairies, di mana kondisi iklim juga dapat sangat bervariasi (Fernandez et al., 2016 ), studi saat ini bertujuan untuk mengkaji sistem penanaman tersebut di wilayah ini, yang juga berlaku untuk wilayah semikering lainnya di seluruh dunia.

Tujuan dari penelitian ini yang dilakukan di bawah manajemen organik di wilayah semiarid (zona tanah Brown) di Canadian Prairies bagian barat adalah untuk menentukan kemampuan tanaman sela untuk menekan populasi gulma, menentukan biomassa dan hasil gabah serta kualitas tanaman dalam kombinasi tanaman sela pada berbagai rasio dibandingkan dengan monokultur masing-masing, dan menentukan rasio penyemaian yang optimal dari tanaman sela untuk mencapai manfaat terbesar. Dampaknya terhadap kesehatan tanah dan pertumbuhan tanaman tunggal berikutnya dilaporkan di tempat lain (Fernandez et al., 2025 ). Diharapkan bahwa pemahaman yang lebih baik tentang tanaman sela di bawah manajemen organik di wilayah ini juga akan membantu di wilayah semiarid lain di Kanada dan sekitarnya, terutama di wilayah yang menghadapi kondisi kekeringan yang menjadi lebih umum karena perubahan iklim dan variabilitas cuaca. Kekeringan diperkirakan akan meningkat dalam tingkat keparahan dan frekuensi karena perubahan iklim (Zhou et al., 2019 ). Penelitian ini juga akan bernilai untuk produksi di bawah metode nonorganik input rendah di mana tanaman sela berpotensi mengurangi kebutuhan pupuk sintetis dan pestisida.

2 BAHAN DAN METODE
2.1 Area penelitian dan desain eksperimen
Percobaan lapangan dilakukan di sebelah selatan Swift Current, SK, di Agriculture and Agri-Food Canada, Swift Current Research and Development Centre (lat: 50°17′ N, long: 107°48′ W, elevasi 825 m) dari tahun 2017 hingga 2018 di lahan-lahan yang berdekatan yang telah dikelola secara organik (CAN/CGSB, 2021 ) selama 2 tahun sebelumnya. Jenis tanah di zona tanah Cokelat ini adalah Haploboroll Aridik (Chernozem Cokelat Ortik), dengan bahan organik tanah sekitar 3,5%, di mana curah hujan tahunan dan musim tanam rata-rata lebih rendah, sementara evapotranspirasi dan suhu tahunan rata-rata lebih tinggi daripada di zona tanah lainnya di Canadian Prairies (Fernandez et al., 2016 ).

Lokasi tempat uji coba ini akan dilakukan telah ditanami campuran kacang-kacangan, biji minyak, dan serealia selama 2 tahun sebelumnya, yang kemudian dicampur saat berbunga menggunakan garu cakram tandem. Untuk setiap uji coba, guna membuang gulma dan memberi keuntungan bagi tanaman, tanah diolah dengan pengolah tanah dengan garu yang terpasang, dan permukaannya diratakan dengan pengepak garu, tepat sebelum penanaman.

Pada tahun 2017 dan 2018, perlakuan yang diperiksa terdiri dari dua kombinasi tanaman sela, masing-masing memiliki tanaman polong-polongan dan tanaman non-polong-polongan pada tiga rasio penyemaian yang berbeda, selain monokultur masing-masing. Ini adalah lentil merah kecil ( Lens culinaris Medik. ‘CDC Maxim’), kacang polong kuning (CDC Meadow), sawi kuning ( Sinapis alba L. ‘AC Andante’), dan gandum ( Avena sativa L. ‘AAC Oravena’). Untuk semua tanaman, seperti yang direkomendasikan untuk produksi organik, tingkat penyemaian sekitar 25% lebih tinggi dari yang biasanya direkomendasikan untuk sistem konvensional (Beavers et al., 2008 ). Untuk wilayah kami, ini adalah untuk gandum 140, kacang polong 269, lentil 192, dan sawi kuning 15,3 kg ha −1 . Lihat Tabel 1 untuk rasio penyemaian dan jumlah benih yang diharapkan per satuan luas di kedua tahun. Inokulan granular Novozymes TagTeam (Novozymes North America Inc.) diaplikasikan pada kacang-kacangan dengan takaran 1 g per baris benih.

TABEL 1. Kombinasi monokultur dan tanaman sela pada rasio penyemaian yang berbeda, dalam sebuah penelitian yang dilakukan di Saskatchewan barat daya, Kanada, tahun 2017 dan 2018.

Varietas tanaman: lentil CDC Maxim, mustard kuning AC Andante, kacang polong CDC Meadow, oat AAC Oravena.
b Rasio pembibitan berdasarkan tingkat monokultur (lentil 76, mustard 15,3, kacang polong 269, dan oat 140 kg ha −1 ). Lentil100 + Mustard50: 100% lentil + 50% mustard; Lentil75 + Mustard75: 75% lentil + 75% mustard; Lentil50 + Mustard100: 50% lentil + 100% mustard; Pea100 + Oat25: 100% kacang polong + 25% oat; Pea100 + Oat50: 100% kacang polong + 50% oat; dan Pea75 + Oat75: 75% kacang polong + 75% oat.
c Rasio penyemaian berdasarkan jumlah benih per m 2 .

Perlakuan disusun sebagai blok lengkap acak dengan empat ulangan. Setiap plot (panjang 6 m x lebar 4 m) memiliki 12 baris dengan jarak 30,5 cm, dengan plot berjarak 0,5 m satu sama lain, dan jalur sepanjang 15 m di antara ulangan. Semua penyemaian dilakukan dengan seeder plot yang dilengkapi dengan pembuka cakram ganda, sebagai baris campuran untuk memaksimalkan interaksinya (Mariotti et al., 2009 ). Penyemaian dilakukan pada tanggal 23 Mei 2017 dan 18 Mei 2018.

Curah hujan dan suhu udara dicatat setiap hari sepanjang tahun di stasiun meteorologi yang berjarak 1 km dari lokasi pengujian (Tabel 2 ).

TABEL 2. Curah hujan dan suhu (2017 dan 2018) di lokasi studi tumpang sari yang dilakukan di barat daya Saskatchewan, Kanada, dan rata-rata jangka panjang (1981–2015).

2.2 Pengumpulan sampel dan perhitungan data
Lima sampel tanah acak dikumpulkan dengan inti tanah hidrolik pada tiga kedalaman (0–15, 15–30, 30–60 cm) dari setiap ulangan sebelum penyemaian, dikeringkan dengan udara, digiling, dan dianalisis untuk NO3–N yang dapat diekstraksi dengan natrium bikarbonat, PO4-P, dan K (Hamm et al., 1970 ) menggunakan SEAL AutoAnalyzer 3 Continuous Segmented Flow Analyzer (Thermo Fisher Scientific) untuk NO3 – N dan PO4 – P, sementara analisis K dilakukan pada iCE 3300 AAS Atomic Absorption Spectrometer (Thermo Fisher Scientific). Jumlah setiap parameter dalam tanah per hektar dihitung dengan mengalikan jumlah tanah dalam lapisan tertentu (menggunakan kerapatan massal tanah) dengan konsentrasi setiap variabel tanah. Tabel 3 menunjukkan tingkat nutrisi tanah utama pada musim semi tahun 2017 dan 2018 sebelum penyemaian setiap percobaan.

TABEL 3. Kadar nutrisi tanah utama di lokasi uji coba di barat daya Saskatchewan, Kanada, pada musim semi tahun 2017 dan 2018, sebelum penanaman tanaman penutup tanah pada masing-masing uji coba.

Setelah tanaman tumbuh, semua pengambilan sampel tanaman yang merusak dilakukan di kedua sisi (“area pengambilan sampel”) dari empat baris tengah (“area panen”) setiap plot. Jumlah bibit diambil pada tahap dua daun, sekitar 2 minggu setelah penyemaian, dengan menghitung jumlah bibit setiap tanaman di sepanjang tongkat sepanjang 1 m yang ditempatkan secara acak di setiap tiga baris di area panen. Kepadatan bibit rata-rata per satuan area dihitung untuk setiap tanaman dan plot berdasarkan tiga pengukuran. Pada kematangan fisiologis, tinggi tanaman rata-rata (cm) untuk setiap tanaman didasarkan pada pengukuran dari tanah ke bagian atas tanaman di tiga titik acak di setiap plot.

Untuk penentuan biomassa tanaman dan gulma, sekitar 2 minggu setelah dimulainya pembungaan tanaman non-kacang-kacangan (pertengahan hingga akhir Juli), area kecil dipanen dengan tangan. Kisi logam berukuran 50 cm × 50 cm ditempatkan secara acak dua kali di sepanjang masing-masing “area pengambilan sampel” di setiap plot, dan semua tanaman di dalam kisi dipotong di permukaan tanah. Gulma dan tanaman pangan kemudian dipisahkan dan dikeringkan dalam oven udara paksa (60°C) selama 48 jam. Berat kering setiap tanaman dan gulma gabungan di setiap plot digunakan untuk menghitung biomassa tanaman dan gulma per satuan area (kg ha −1 ). Sampel tanaman kering dari setiap plot digiling halus (2 mm) dan dianalisis untuk konsentrasi N total (Noel & Hambleton, 1976 ) mengikuti metode pencernaan yang ditetapkan oleh Varley ( 1966 ) dan menggunakan SEAL AutoAnalyzer 3 Continuous Segmented Flow Analyzer (Thermo Fisher Scientific). Untuk kepadatan gulma, semua gulma diidentifikasi dan dihitung dalam 20 kuadrat seperempat m2 di setiap plot pada bulan Juli–Agustus.

Empat baris tengah setiap plot dipanen pada tahap matang penuh dari tanaman non-kacang-kacangan pada tanggal 6 September 2017, dan dari tanggal 14 hingga 20 Agustus 2018, menggunakan pemanen plot (Wintersteiger Inc.). Sampel gabah yang dipanen dikeringkan pada suhu 35°C selama 4 hari hingga kadar air di bawah 12%. Gabah lentil-mustard dibersihkan dan dipisahkan menggunakan pemisah layar dua tingkat kecil (Office tester and cleaner 400, Seedburo Equipment Co.), sedangkan gabah kacang polong-oat dibersihkan menggunakan pemisah layar dua tingkat yang sama dan kemudian dipisahkan menggunakan pemisah spiral gravitasi (Pemisah spiral ganda, Seedburo Equipment Co.). Setelah pembersihan dan pemisahan, sampel ditimbang dan dikonversi menjadi hasil gabah per satuan luas. Berat 1000 gabah ditentukan pada sampel yang diambil secara acak dari gabah yang dipanen dari setiap tanaman di setiap plot. Jumlah bibit, hasil gabah, dan berat 1000 gabah digunakan untuk memperkirakan jumlah biji per tanaman. Indeks panen diperkirakan menggunakan hasil gabah dan biomassa tanaman per satuan luas. Protokol Noel dan Hambleton ( 1976 ) digunakan untuk menentukan kandungan protein gabah. Nilai total N dikonversi menjadi protein kasar menggunakan faktor konversi dalam Mariotti et al. ( 2009 ).

Rasio kompetitif (CR) digunakan untuk mengukur persaingan antar tanaman (Willey & Rao, 1980 ). Rasio ini merupakan integrasi rasio kesetaraan lahan (LER) dan proporsi penanaman kedua tanaman, dan mengukur daya saing satu tanaman terhadap tanaman lainnya dalam jumlah waktu, dan dengan demikian memberikan kuantifikasi daya saing tanaman yang ditanam bersama:

di mana Z ab dan Z ba adalah proporsi luas tumpang sari yang awalnya dialokasikan untuk tanaman a dan tanaman b, masing-masing.

Indeks LER total, yang digunakan untuk mengukur kinerja individu dan kolektif tanaman komponen dalam sistem tumpang sari (Dhima et al., 2007 ; Willey & Rao, 1980 ), dihitung sebagai total LER = LER (tanamanA) + LER (tanamanB) ;

, Y ab dan Y ba adalah hasil panen gabah dari tanaman A dan tanaman B pada tumpang sari, sementara Y a dan Y b adalah hasil panen gabah monokultur dari tanaman A dan B, berturut-turut. Ketika LER >1, hasil panen gabah gabungan dari campuran tersebut lebih tinggi daripada hasil panen monokultur dari tanaman A atau B. Jika LER <1, efek tumpang sari bersifat negatif dibandingkan dengan monokultur masing-masing, sementara LER = 1 menunjukkan titik impas, yaitu, efek tumpang sari tidak menguntungkan maupun merugikan berdasarkan produksi per luas lahan (Willey & Rao, 1980 ).

2.3 Analisis Statistik
Meskipun spesies, karakteristik morfologi, dan rasio penyemaian tanaman berbeda antara kombinasi tanaman sela kacang polong–oat dan lentil–mustard, mereka diacak dan dikelola sebagai uji coba tunggal mengingat mereka berbagi praktik budaya dan parameter yang diukur yang sama; namun, data dari kedua kombinasi dianalisis secara terpisah. Prosedur GLIMMIX dari perangkat lunak SAS digunakan untuk analisis statistik data (Littell et al., 2006 ; SAS Institute, Inc., 2008 ). Analisis eksploratori mengungkapkan bahwa efek utama tahun tersebut secara signifikan memengaruhi variabel terkait produktivitas seperti hasil gabah dan biomassa. Perbedaan kelembaban tanah yang tersedia antara 2 tahun kemungkinan menjelaskan efek ini. Terlepas dari perbedaan kuantitatif ini, tidak ada interaksi yang signifikan antara tahun dan perlakuan. Oleh karena itu, kami menganalisis data dari kedua tahun bersama-sama, memperlakukan efek perlakuan sebagai tetap, dan tahun dan replikasi sebagai acak. Pendekatan ini difokuskan pada tujuan utama studi ini dan menyederhanakan penyajian hasil. Residu model dievaluasi untuk distribusi Gaussian menggunakan PROC UNIVARIATE. Dalam beberapa contoh, seperti biomassa gulma dan hasil gabah, varians residual bersifat heterogen antara 2 tahun. Dalam kasus tersebut, opsi grup digunakan dalam pernyataan acak untuk melanjutkan dengan varians residual yang unik untuk setiap tahun. Perbedaan rata-rata dibandingkan menggunakan uji perbedaan signifikan terkecil yang dilindungi Fisher. Selain itu, hubungan antara biomassa tanaman dan gulma, dan hasil gabah dievaluasi menggunakan prosedur PROC CORR dari SAS (SAS Institute, Inc., 2008 ). Untuk semua pengujian, perbedaan dinyatakan signifikan pada p ≤ 0,10, seperti yang digunakan oleh Fernandez, Zentner, Schellenberg, Leeson et al. ( 2019 ) untuk uji coba penelitian organik.

3 HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Kondisi iklim pada tahun 2017 dan 2018
Data cuaca di lokasi studi dari 2017 hingga 2018 dirangkum dalam Tabel 2. Total curah hujan musim tanam (MJJA, di mana MJJA adalah musim tanam [Mei, Juni, Juli, Agustus]) sangat bervariasi dari rata-rata jangka panjang (1981–2015). Total curah hujan di MJJA mewakili 45,7% dan 59,8% dari rata-rata jangka panjang untuk tahun 2017 dan 2018, masing-masing, dan dengan demikian harus dianggap mewakili kondisi kekeringan sedang, terutama pada tahun 2017. Curah hujan pada bulan Juli 2018 membantu memperbaiki kekeringan pada tahun itu. Kondisi ini kontras dengan kondisi pada tahun sebelumnya, 2016, di mana total curah hujan adalah 397,2 mm untuk MJAA dan 588,3 mm untuk sepanjang tahun.

Mengenai suhu rata-rata, MJJA lebih hangat daripada rata-rata jangka panjang, terutama pada tahun 2018, ketika suhu yang lebih tinggi dari rata-rata pada bulan Mei dan Juni mengakibatkan kondisi pertumbuhan yang penuh tekanan selama paruh pertama musim tanam. Secara keseluruhan, tekanan pertumbuhan tanaman dianggap tinggi selama durasi penelitian ini.

3.2 Nutrisi tanah
Tabel 3 menunjukkan tingkat nutrisi tanah di lokasi 2017 dan 2018 sebelum penyemaian. NO 3 −2 tanah cenderung lebih tinggi pada tahun 2018 daripada 2017, terutama pada 0–15 cm dan 15–30 cm, sementara K cenderung lebih tinggi pada tahun 2017 daripada 2018. Perbedaan PO 4 +2 antara kedua lokasi tersebut tampak kecil. Tingkat NO 3 −2 yang lebih rendah di lokasi 2017 dapat dikaitkan dengan tingginya jumlah curah hujan pada tahun 2016, yang akan menyebabkan nutrisi ini bergerak ke bawah profil tanah yang mengakibatkan rendahnya tingkatnya di lapisan tanah bagian atas pada musim semi berikutnya (Geisseler & Horwath, 2016 ).

3.3 Identifikasi gulma, kepadatan, dan biomassa
Di seluruh plot, 19 spesies gulma diidentifikasi setiap tahun. Kedua percobaan memiliki 14 spesies gulma yang sama, dengan spesies tambahan yang relatif jarang. Percobaan didominasi oleh spesies berdaun lebar tahunan di kedua tahun (98,5% gulma pada tahun 2017 dan 97,6% gulma pada tahun 2018). Spesies yang paling melimpah termasuk lambsquarters ( Chenopodium album L.) dan pigweed: redroot ( Amaranthus retroflexus L.), tumble ( A. albus L.), dan prostrate ( A. blitoides S. Watson). Sebagian besar gulma lainnya adalah rumput tahunan, dengan sedikit gulma abadi di kedua percobaan.

Kepadatan gulma rata-rata pada tahun 2017–2018 berkisar antara 3,3 hingga 11,2 tanaman m −2 pada tanaman sela lentil–mustard dan kacang polong–oat, dan monokulturnya masing-masing (Tabel 4 ). Kepadatan gulma yang dilaporkan pada monokultur dalam studi ini lebih rendah daripada yang dilaporkan di area tersebut dalam survei gulma provinsi tahun 2015 di Saskatchewan, Kanada (Leeson, 2016 ). Meskipun sebagian besar lahan yang termasuk dalam survei provinsi berada di bawah pengelolaan nonorganik, kepadatan gulma rata-rata di setiap monokultur tersebut lebih tinggi daripada kepadatan rata-rata dalam studi saat ini. Dalam survei provinsi (Leeson, 2016 ), mustard memiliki kepadatan gulma rata-rata terendah pada 6,9 m −2 , diikuti oleh lentil dan kacang polong pada 18,2 m −2 , dan oat pada 43,1 m −2 . Cuaca kemungkinan berperan dalam kepadatan gulma yang lebih rendah dalam studi kami saat ini (Tabel 4 ) karena cuaca lebih kering dari biasanya (Tabel 2 ), tetapi lebih basah dari biasanya pada tahun survei provinsi (Leeson, 2016 ). Studi lain di Saskatchewan menunjukkan bahwa kepadatan gulma di lahan organik 4x hingga 7x lebih besar di bawah manajemen organik dibandingkan dengan manajemen konvensional yang tinggi atau berkurang (Benaragama et al., 2016 ).

TABEL 4. Rata-rata kepadatan gulma dan biomassa gulma dalam monokultur dan kombinasi tumpang sari pada rasio penyemaian berbeda, ditanam di Saskatchewan barat daya, Kanada, 2017 dan 2018.

Catatan : Nilai merupakan rata-rata LS selama 2 tahun dan empat kali ulangan.
a Rasio penyemaian berdasarkan tingkat monokultur (lentil 76, mustard 15,3, kacang polong 269, dan oat 140 kg ha −1 ): Lentil100 + Mustard50: 100% lentil + 50% mustard; Lentil75 + Mustard75: 75% lentil + 75% mustard; Lentil50 + Mustard100: 50% lentil + 100% mustard; Kacang polong100 + Oat25: 100% kacang polong + 25% oat; Kacang polong100 + Oat50: 100% kacang polong + 50% oat; dan Kacang polong75 + Oat75: 75% kacang polong + 75% oat.
b LS berarti dengan huruf yang sama dalam setiap kolom dan kombinasi tanaman sela lentil-mustard atau kacang polong-oat tidak berbeda secara signifikan ( p ≤ 0,10)

Mirip dengan uji coba organik yang dilakukan sebelumnya di wilayah yang sama (Fernandez, Zentner, Schellenberg, Leeson, dkk., 2019 ), terdapat variabilitas tinggi dalam kepadatan gulma dalam penelitian saat ini (Tabel 4 ). Dengan demikian, sebagian dari tidak adanya perbedaan signifikan di antara perlakuan dapat dikaitkan dengan variasi pertumbuhan gulma di antara ulangan dan dalam plot.

Secara keseluruhan, intercrops kacang polong–oat memiliki kepadatan gulma rata-rata terendah, atau di antara yang terendah, dan bahkan rasio oat terkecil mengakibatkan pengurangan signifikan dalam kepadatan gulma dibandingkan dengan monokultur kacang polong (Tabel 4 ). Biomassa gulma juga memiliki korelasi negatif sedang dengan total hasil gabah intercrops kacang polong–oat ( r = −0,45, p ≤ 0,01), sebuah refleksi dari kemampuan intercropping ini untuk mengendalikan gulma. Pengamatan ini setuju dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan di tempat lain di mana intercropping nonorganik dikaitkan dengan pengurangan kepadatan gulma di intercropping sereal dengan kacang-kacangan (Banik et al., 2006 ; Hamzei & Seyedi, 2015 ). Di bawah cuaca yang lebih baik untuk pertumbuhan tanaman di Manitoba, Kanada, dibandingkan dalam penelitian kami (Tabel 2 ), kepadatan gulma serupa antara monokultur gandum dan tanaman sela dengan berbagai tanaman dalam penelitian organik dan nonorganik (Pridham & Entz, 2008 ; Szumigalski & Van Acker, 2005 ).

Pada gilirannya, biomassa gulma rata-rata secara signifikan lebih rendah pada tanaman sela lentil–mustard dan monokultur mustard daripada pada monokultur lentil (Tabel 4 ). Biomassa gulma yang besar pada monokultur lentil, yang tidak memiliki kepadatan gulma yang secara signifikan lebih tinggi daripada tanaman sela atau monokultur mustard (Tabel 4 ), kemungkinan merupakan indikasi bahwa gulma yang ada di plot tersebut besar. Kemampuan kacang polong yang lebih besar daripada lentil untuk menekan pertumbuhan gulma yang diamati dalam uji coba ini sesuai dengan temuan oleh Fernandez et al. ( 2015 ) dalam kondisi organik di Minnesota. Lebih jauh, korelasi sederhana pada data tanaman sela 2017–2018 menunjukkan bahwa biomassa gulma memiliki korelasi positif sedang dengan biomassa tanaman ( r = +0,44, p ≤ 0,01) dan hasil gabah ( r = +0,39, p ≤ 0,05) lentil, yang menunjukkan bahwa semakin besar kehadiran tanaman yang terakhir, semakin tinggi biomassa gulma.

Pengamatan bahwa semua rasio lentil–mustard menghasilkan pengurangan biomassa gulma dibandingkan dengan monokultur lentil tetapi serupa dengan yang ada pada monokultur mustard (Tabel 4 ) menunjukkan kemampuan tanaman mustard dalam menekan gulma. Korelasi negatif sedang antara biomassa gulma dengan hasil gabah mustard ( r = −0,35 , p ≤ 0,10) juga merupakan cerminan daya saing tanaman ini. Ada beberapa penelitian yang sebelumnya dilakukan pada tanaman sela dengan mustard menggunakan desain yang mirip dengan kami. Ketika digunakan sebagai tanaman penutup, biomassa gulma pada mustard organik ( Sinapis alba dan B. juncea ) berkurang lebih dari 50% pada 9 dari 10 mustard yang ditanam di musim gugur dan pada 15 dari 31 mustard yang ditanam di musim semi di Great Lakes Region (Björkman et al., 2015 ).

Studi lain melaporkan dampak positif dari penanaman tumpang sari pada biomassa gulma dalam penanaman tumpang sari serealia dan kacang-kacangan. Uji coba dengan kacang polong dan jelai dalam desain penanaman tumpang sari organik atau aditif di beberapa lokasi di Eropa menunjukkan bahwa biomassa gulma 3x lebih tinggi dan lebih bervariasi pada tanaman kacang polong tunggal dibandingkan pada tanaman tumpang sari dan jelai tunggal pada saat matang (Corre-Hellou et al., 2011 ). Penelitian-penelitian sebelumnya lainnya, yang dilakukan dengan pengelolaan organik atau nonorganik di berbagai wilayah, juga menunjukkan bahwa tanaman sela mengurangi biomassa gulma dibandingkan dengan satu atau kedua tanaman tunggalnya, dengan serealia biasanya lebih kompetitif dibandingkan kacang-kacangan (Arlauskienė et al., 2011 ; Bedoussac et al., 2018 ; Bulson et al., 1997 ; Carr et al., 1995 ; Hauggaard-Nielsen et al., 2001 ; Liebman & Dyck, 1993 ; Neugschwandtner & Kaul, 2014, 2015 ; Šarūnaitė et al., 2013 ).

Secara keseluruhan, dalam studi ini, ketika perbedaan yang signifikan secara statistik di antara perlakuan terdeteksi, kepadatan gulma dan biomassa lebih rendah di sela-sela daripada di monokultur legum. Ini menunjukkan bahwa tingkat gulma dapat dikurangi oleh non-legum pendamping, menghasilkan bank benih yang lebih rendah daripada di monokultur legum, dan dengan demikian pengurangan tekanan gulma dalam sistem sela-sela. Namun, pengurangan biomassa gulma dalam sistem organik tidak selalu dikaitkan dengan peningkatan biomassa tanaman atau hasil gabah (Björkman et al., 2015 ; Fernandez et al., 2015 ; Fernandez, Zentner, Schellenberg, Leeson, et al., 2019 ). Hubungan antara tanaman dan gulma juga telah dilaporkan bergantung pada kondisi lingkungan, dengan gulma tampaknya kurang merugikan hasil panen di lingkungan yang keras. Stefan et al. ( 2021 ) melaporkan bahwa hasil panen sela nonorganik berhubungan dengan biomassa gulma di tempat yang air dan nutrisinya melimpah (Swiss), tetapi tidak di tempat yang terbatas (Spanyol).

3.4 Pertumbuhan tanaman, biomassa dan hasil gabah, serta komponen-komponennya
Pada tahun 2017–2018, kepadatan bibit sebagian besar tanaman di sela-sela (Tabel 5 ) sesuai dengan rasio pembibitannya (Tabel 1 ). Pengecualiannya adalah kacang lentil, yang memiliki jumlah bibit lebih sedikit ketika ditanam pada tingkat penuh dengan setengah tingkat moster (lentil100 + moster50) dibandingkan dengan monokulturnya. Hal ini kemungkinan merupakan cerminan dari beberapa kematian bibit kacang lentil. Demikian pula, kematian bibit kacang polong sesekali juga diamati.

TABEL 5. Kepadatan bibit dan tinggi tanaman dari dua kombinasi tanaman sela pada rasio penyemaian yang berbeda, ditanam di Saskatchewan barat daya, Kanada, 2017 dan 2018.

Catatan : Nilai merupakan rata-rata LS selama 2 tahun dan empat kali ulangan.
a Rasio penyemaian berdasarkan tingkat monokultur (lentil 76, mustard 15,3, kacang polong 269, dan oat 140 kg ha −1 ): Lentil100 + Mustard50: 100% lentil + 50% mustard; Lentil75 + Mustard75: 75% lentil + 75% mustard; Lentil50 + Mustard100: 50% lentil + 100% mustard; Kacang polong100 + Oat25: 100% kacang polong + 25% oat; Kacang polong100 + Oat50: 100% kacang polong + 50% oat; dan Kacang polong75 + Oat75: 75% kacang polong + 75% oat.
b LS berarti dengan huruf yang sama dalam setiap kolom dan kombinasi tanaman sela lentil-mustard atau kacang polong-oat tidak berbeda secara signifikan ( p ≤ 0,10).

Untuk semua tanaman sela, tanaman non-kacang-kacangan secara keseluruhan lebih tinggi daripada tanaman kacang-kacangan (Tabel 5 ). Tanaman sawi dan oat dalam monokultur masing-masing sekitar 2,5x dan 1,3x lebih tinggi daripada monokultur lentil dan kacang polong. Perbedaan tinggi tanaman sawi atau oat antara monokultur dan masing-masing tanaman sela dengan kacang-kacangan tidak signifikan secara statistik. Sebaliknya, penanaman sela berdampak negatif pada tinggi kacang-kacangan di tanaman sela (Tabel 5 ). Semakin rendah rasio kacang-kacangan dan semakin tinggi rasio tanaman pendampingnya, semakin besar efek negatif pada tinggi yang pertama, meskipun ini tidak selalu signifikan secara statistik. Untuk lentil–mustard, lentil lebih pendek (sebesar 6,9%) di tanaman sela dengan rasio mustard tertinggi (lentil50 + mustard100) daripada di monokultur lentil (Tabel 5 ). Sebaliknya, pertumbuhan kacang polong terhambat di semua tanaman sela dengan gandum, dengan rasio gandum yang meningkat secara konsisten mengurangi tinggi kacang polong lebih besar daripada kacang lentil. Pengurangan dalam tanaman sela kacang polong-gandum ini berkisar antara 21% hingga 35% dibandingkan dengan tinggi tanaman monokultur kacang polong (Tabel 5 ). Meskipun demikian, sebagian besar tanaman kacang polong yang matang diamati merambat pada tanaman gandum pendampingnya.

Untuk biomassa tanaman pangan, lentil secara signifikan lebih tinggi dalam monokulturnya daripada dalam tanaman sela, dan tidak ada perbedaan di antara yang terakhir, sementara untuk mustard, biomassa tanaman pangan serupa dalam monokulturnya daripada di semua tanaman sela masing-masing (Tabel 6 ). Untuk total biomassa tanaman pangan, tidak ada perbedaan di antara semua rasio tanaman sela lentil-mustard, yang tidak berbeda dari masing-masing monokultur. Kacang polong juga memiliki biomassa tanaman pangan yang lebih tinggi dalam monokulturnya daripada di semua tanaman selanya. Peningkatan hampir dua hingga tiga kali lipat dalam biomassa kacang polong diamati dalam kacang polong100 + oat25 dibandingkan dengan dua campuran tanaman sela lainnya, yang memiliki rasio oat yang lebih tinggi dengan rasio kacang polong yang sama atau lebih rendah (Tabel 6 ). Sebaliknya, biomassa tanaman oat serupa dalam monokulturnya dan tanaman sela dengan rasio tertingginya (kacang polong75 + oat75). Hal ini menghasilkan total biomassa tanaman pangan yang lebih tinggi dalam rasio tanaman sela yang terakhir, sebanding dengan monokultur oat.

TABEL 6. Biomassa tanaman, hasil biji-bijian dan indeks panen tanaman yang ditanam sebagai monokultur dan kombinasi tanaman sela pada rasio penyemaian yang berbeda, di Saskatchewan barat daya, Kanada, 2017 dan 2018.

Catatan : Nilai merupakan rata-rata LS selama 2 tahun dan empat kali ulangan.
a Rasio penyemaian didasarkan pada tingkat monokultur (lentil 76, moster 15,3, kacang polong 269, dan oat 140 kg ha −1 ): Lentil100 + Mustard50: 100% lentil + 50% mustard; Lentil75 + Mustard75: 75% lentil + 75% mustard; Lentil50 + Mustard100: 50% lentil + 100% mustard; Kacang polong100 + Oat25: 100% kacang polong + 25% oat; Kacang polong100 + Oat50: 100% kacang polong + 50% oat; dan Kacang polong75 + Oat75: 75% kacang polong + 75% oat.
b LS berarti dengan huruf yang sama dalam setiap kolom dan kombinasi tanaman sela lentil-mustard atau kacang polong-oat tidak berbeda secara signifikan ( p ≤ 0,10).

Perbedaan di antara rasio intercrop lebih tinggi untuk hasil gabah daripada untuk biomassa tanaman, terutama untuk lentil–mustard (Tabel 6 ). Dalam semua kasus, hasil gabah dari tanaman legum terpengaruh secara negatif ketika ditanam dengan pendamping non-legumnya masing-masing. Untuk lentil–mustard, pengurangan 89% dalam hasil gabah lentil yang diamati dalam campuran dengan rasio lentil tertinggi dan mustard terendah (lentil100 + mustard50) menunjukkan bahwa lentil tidak produktif dalam intercrop-nya. Efek ini lebih diintensifkan ketika rasio lentil dikurangi dalam campuran; pada rasio terendah (lentil50 + mustard100) hasilnya berkurang hingga 95% dibandingkan dengan monokulturnya (Tabel 6 ). Sebaliknya, kecuali untuk lentil100 + mustard50 dengan rasio mustard terendah, yang mengurangi hasilnya hingga 16%, dua rasio lainnya tidak mengurangi hasil mustard dibandingkan dengan monokulturnya. Berbeda dengan lentil, hasil gabah dari monokultur kacang polong lebih rendah daripada total hasil gabah pada semua intercropping kacang polong–oat atau monokultur oat. Dibandingkan dengan monokulturnya, penurunan terendah dalam hasil gabah, yang diamati ketika ditanam pada tingkat penuh dengan rasio oat terendah (kacang100 + oat25), adalah 63% (Tabel 6 ). Penurunan rasio oat pada intercroppingnya juga secara konsisten mengurangi hasil gabahnya, yang dalam semua kasus secara signifikan lebih rendah daripada pada monokultur oat. Penurunan terbesar dalam hasil gabah intercropping dibandingkan dengan monokulturnya adalah 38%, yang diamati pada kacang100 + oat25.

Pengamatan bahwa total biomassa tanaman dan hasil gabah tampaknya sebagian besar dijelaskan oleh non-kacang-kacangan di setiap kombinasi tanaman sela (Tabel 6 ) setuju dengan temuan dari tanaman sela kacang polong–oat oleh Arlauskienė et al. ( 2011 ) dalam uji organik di bawah berbagai tanah di Lithuania, dan dari studi kacang polong–barli organik di Denmark yang menunjukkan hasil gabah gabungan yang lebih tinggi dari tanaman sela daripada salah satu dari masing-masing tanaman tunggalnya, yang dijelaskan oleh tanaman barley (Hauggaard-Nielsen et al., 2001 ). Di Newfoundland, Kanada, menanam kacang polong nonorganik dengan barley atau oat mengurangi hasil hijauan dari setiap tanaman relatif terhadap tegakan tunggalnya tetapi total hasil mereka seringkali lebih tinggi daripada salah satu dari tanaman tunggal, yang dalam banyak kasus dikaitkan dengan tanaman sereal (Kwabiah, 2005 ).

Pengamatan kami terhadap produktivitas gandum yang lebih tinggi daripada kacang polong pada tanaman sela (Tabel 6 ) juga sesuai dengan tinjauan studi organik di Prancis dan Denmark yang menunjukkan bahwa secara umum serealia yang ditanam sela lebih produktif daripada kacang-kacangan pendampingnya, terlepas dari desain penanaman (Bedoussac et al., 2015 ), dengan total rata-rata hasil gabah tanaman sela lebih besar daripada serealia tunggal pada 64%, dan kacang-kacangan tunggal pada 83%, percobaan. Pengamatan serupa dilakukan oleh orang lain dalam studi nonorganik. Survei oleh Ofori dan Stern ( 1987 ) di berbagai wilayah dunia menunjukkan bahwa hasil komponen tumpang sari kacang-kacangan menurun rata-rata sekitar 52% dari hasil panen tunggal, sedangkan hasil serealia berkurang hanya 11%, sementara dalam uji coba irigasi di Victoria, Australia, Mason dan Pritchard ( 1987 ) mengamati bahwa terlepas dari rasio penyemaiannya, kacang polong tidak berkontribusi lebih dari 10%, dan oat 90%, dari total bahan kering di semua tumpang sari. Lebih jauh lagi, dalam lingkungan yang mirip dengan lingkungan kita di North Dakota, Carr et al. ( 1995 ) melaporkan bahwa sementara hasil gabah gandum dipertahankan pada tingkat panen tunggal ketika ditumpang sari dengan lentil, hasil lentil berkurang 70 hingga >90%, tergantung pada rancangan dan rasio panen.

Dibandingkan dengan tanaman sela dengan sereal, ada lebih sedikit laporan tentang sawi yang ditanam dengan kacang-kacangan. Untuk sawi Brassica campestris L., Banik dkk. ( 2000 ) melaporkan bahwa tanaman ini dominan dalam tanaman sela nonorganik dengan kacang-kacangan, yang sesuai dengan temuan kami bahwa sawi dominan ketika ditanam sela dengan kacang lentil.

Selain dari kondisi kering yang menjadi dasar dilakukannya uji coba penanaman tumpang sari ini, pertumbuhan dan produktivitas yang lebih rendah dari kacang lentil dan kacang polong, khususnya yang pertama, ketika ditanam tumpang sari dengan sawi dan gandum, juga harus dikaitkan, setidaknya sebagian, dengan naungan dari tanaman pendampingnya (Arlauskienė et al., 2014 ; Carr et al., 1995 ; Dusa & Stan, 2013 ; Neugschwandtner & Kaul, 2014 ; Ofori & Stern, 1987 ).

Dibandingkan dengan monokultur masing-masing, lentil dan kacang polong mengalami penurunan biomassa dan hasil gabah yang lebih tinggi dari yang diharapkan berdasarkan rasio penyemaiannya (Tabel 6 ). Sebaliknya, perbandingan biomassa dan hasil gabah dari non-kacang-kacangan dengan nilai yang diharapkan menunjukkan bahwa dalam kebanyakan kasus, produktivitasnya lebih disukai. Kedua non-kacang-kacangan, terutama sawi, mampu mengimbangi rasio penyemaian yang lebih rendah ketika ditanam dengan kacang-kacangan masing-masing (Tabel 6 ). Pengamatan bahwa hasil gabah oat dalam intercropping dengan kacang polong melebihi harapan setuju dengan pengamatan dari uji coba intercropping nonorganik di Melita, MB, Kanada, di mana dari berbagai kombinasi kacang polong dengan rami, gandum, sawi, kanola ( Brassica spp.), atau oat pada tahun 2019 dan 2020, oat memberikan kombinasi terbaik dengan kacang polong yang menghasilkan tidak ada perubahan signifikan dalam hasil oat meskipun rasio penyemaian dipotong setengah dibandingkan dengan monokulturnya (Chalmers & Zhanda, 2020 ).

Sehubungan dengan indeks panen, ada pengurangan signifikan untuk lentil (berkisar dari 50% hingga 64%) ketika ditanam di sela-sela dengan mustard dibandingkan dengan monokultur lentil (Tabel 6 ). Seperti yang disarankan oleh perbedaan tinggi tanaman (Tabel 5 ), lentil mungkin telah menginvestasikan lebih banyak energi daripada kacang polong untuk pemanjangan batang untuk bersaing dengan mustard untuk radiasi matahari (Murphy & Dudley, 2007 ). Stres pada lentil yang disebabkan oleh mustard yang lebih kompetitif di sela-sela mereka akan menghasilkan pembentukan bulir yang lebih rendah, dan dengan demikian indeks panen yang lebih rendah. Pengamatan ini setuju dengan hasil oleh Carr et al. ( 1995 ), di mana dalam lingkungan yang sama, indeks panen pada lentil nonorganik yang ditanam di sela-sela dengan gandum menunjukkan bahwa pertumbuhan reproduksi lebih terpengaruh secara negatif oleh sela-sela daripada pertumbuhan vegetatif. Sebaliknya, indeks panen kacang polong tampaknya tidak terpengaruh oleh sela-sela (Tabel 6 ), mampu mempertahankan rasio partisi antara pertumbuhan vegetatif dan reproduksi seperti dalam monokulturnya. Hal ini tidak sesuai dengan pengamatan Neugschwandtner dan Kaul ( 2014 ) yang menyatakan bahwa kacang polong yang ditanam dengan gandum mempunyai indeks panen lebih rendah dibandingkan dengan tanaman tunggal.

Untuk tanaman non-kacang-kacangan, sementara indeks panen sawi tidak terpengaruh oleh penanaman tumpang sari, indeks panen gandum tertinggi pada penanaman tumpang sari dengan rasio terendah dan rasio kacang polong tertinggi (kacang polong100 + gandum25 dan kacang polong100 + gandum50) (Tabel 6 ). Pengamatan bahwa pertumbuhan reproduksi dan pembentukan biji gandum tampak terpengaruh secara positif oleh penanaman tumpang sari dengan rasio penyemaian yang lebih rendah tidak sesuai dengan hasil studi di lingkungan berbeda oleh Neugschwandtner dan Kaul ( 2014 ), yang melaporkan indeks panen gandum nonorganik yang lebih rendah pada rasio penyemaian yang lebih rendah ketika ditanam tumpang sari dengan kacang polong di tanah yang subur di Austria.

Lebih jauh lagi, di lokasi nonorganik Eropa, Chen et al. ( 2021 ) melaporkan bahwa dibandingkan dengan monokultur, campuran dua hingga empat spesies, termasuk kacang-kacangan dan non-kacang-kacangan, meningkatkan produktivitas sehingga menghasilkan biomassa yang lebih tinggi dan, pada tingkat yang lebih rendah, hasil benih yang lebih tinggi, yang membuat mereka menyimpulkan bahwa indeks panen tanaman yang berkurang yang diamati dalam campuran mungkin disebabkan oleh pemuliaan mereka untuk kinerja maksimum dalam monokultur.

Bahasa Indonesia: Terlepas dari kombinasi legum dengan non-legum dalam studi sebelumnya, ada variasi yang cukup besar dalam produktivitas yang dilaporkan, yang kemungkinan besar terkait dengan kondisi pertumbuhan, di antara faktor-faktor lainnya. Di bawah manajemen organik, di lingkungan yang lebih baik untuk pertumbuhan tanaman, Pridham dan Entz ( 2008 ) melaporkan bahwa di Manitoba, Kanada, intercropping gandum dengan sereal lain atau non-sereal tidak memberikan manfaat hasil atas monokultur gandum, sementara intercropping legum dengan berbagai tanaman non-legum di Minnesota, tidak secara konsisten meningkatkan, dan sering menurunkan, hasil dan profitabilitas dibandingkan dengan tanaman kacang polong dan lentil tunggal (Fernandez et al., 2015 ).

CR, yang selanjutnya mengukur daya saing setiap tanaman ketika ditanam bersama (Willey & Rao, 1980 ), juga menunjukkan bahwa untuk kedua kombinasi tanaman sela, tanaman non-kacang-kacangan mengungguli kacang-kacangan dalam hasil gabah, dengan sawi yang ditanam dengan lentil tampak lebih kompetitif daripada oat dengan kacang polong, dan kacang polong tampak lebih kompetitif daripada lentil (Tabel 7 ). Untuk kacang polong–oat, ada variasi signifikan dalam CR kedua tanaman, dengan daya saing oat tampak berkurang secara progresif ketika ditanam sela pada rasio yang lebih rendah dengan rasio kacang polong yang lebih tinggi, sementara kacang polong berkurang saat rasio oat meningkat. Sebaliknya, sawi dan lentil tampaknya dapat menyesuaikan diri dengan kompetisi tanaman sela, dengan daya saing sawi tampaknya tidak terpengaruh oleh rasio penyemaiannya di tanaman sela.

TABEL 7. Rasio kompetitif rasio kesetaraan lahan (LER) untuk biomassa tanaman dan hasil biji-bijian dalam dua kombinasi tanaman sela pada rasio penyemaian yang berbeda, ditanam di Saskatchewan barat daya, Kanada, 2017 dan 2018.

Catatan : Nilai merupakan rata-rata LS selama 2 tahun dan empat kali ulangan.
a Rasio penyemaian didasarkan pada tingkat monokultur (lentil 76, moster 15,3, kacang polong 269, dan oat 140 kg ha −1 ): Lentil100 + Mustard50: 100% lentil + 50% mustard; Lentil75 + Mustard75: 75% lentil + 75% mustard; Lentil50 + Mustard100: 50% lentil + 100% mustard; Kacang polong100 + Oat25: 100% kacang polong + 25% oat; Kacang polong100 + Oat50: 100% kacang polong + 50% oat; dan Kacang polong75 + Oat75: 75% kacang polong + 75% oat.
b LS berarti dengan huruf yang sama dalam setiap kolom dan kombinasi tanaman sela lentil-mustard atau kacang polong-oat tidak berbeda secara signifikan ( p ≤ 0,10).

LER parsial yang lebih tinggi dari non-kacang-kacangan daripada kacang-kacangan sesuai dengan CR yang lebih tinggi (Tabel 7 ). Secara umum, LER parsial kacang-kacangan untuk biomassa tanaman dan hasil secara numerik lebih rendah daripada untuk non-kacang-kacangan, dengan LER untuk kacang polong secara numerik lebih tinggi daripada untuk lentil. Selain itu, untuk kedua kombinasi intercrop, LER parsial untuk biomassa tanaman dan hasil gabah kacang-kacangan menurun ketika rasio penyemaian pendamping meningkat. Ini juga merupakan kasus untuk oat (Tabel 7 ). Sebaliknya, dalam kebanyakan kasus LER parsial untuk mustard serupa antara monokulturnya dan sebagian besar intercropnya dengan lentil, dan secara numerik lebih tinggi daripada untuk oat. LER parsial yang secara numerik lebih tinggi untuk mustard daripada oat mengakibatkan LER total yang sebagian besar lebih tinggi untuk lentil-mustard daripada untuk kacang polong-oat. Total LER untuk biomassa tanaman pangan adalah ≥1 untuk semua rasio lentil–mustard, dengan lentil100 + mustard50 secara signifikan lebih tinggi daripada untuk kedua tanaman tunggal (Tabel 7 ). Untuk tanaman sela kacang polong–oat, hanya kacang polong75 + oat75 yang memiliki total LER untuk biomassa ≥1 tetapi tidak berbeda secara signifikan daripada untuk kedua tanaman tunggal. Untuk hasil gabah, total LER adalah ≥1 untuk lentil–mustard pada rasio lentil terendah dan rasio mustard tertinggi, dan untuk kacang polong–oat pada rasio oat terendah, meskipun tidak ada perbedaan yang signifikan (Tabel 7 ).

Menurut meta-analisis dari studi intercropping yang diberi dan tidak diberi pupuk N di 15 negara di seluruh dunia, LER parsial serealia juga lebih tinggi daripada LER legum dalam 71% kasus (Pelzer et al., 2014 ). Namun, dalam uji coba kami, total LER lebih rendah dari yang diharapkan (Tabel 7 ), yang dapat dikaitkan dengan kondisi cuaca yang lebih kering daripada rata-rata yang terjadi pada tahun 2017–2018 (Tabel 2 ) yang memengaruhi legum lebih luas daripada non-legum, terutama pada intercropping (Tabel 7 ). Variabilitas besar dalam presipitasi bukanlah hal yang tidak biasa di wilayah semiarid ini, tempat kekeringan sering terjadi, seperti halnya dalam kasus ini pada tahun 2017–2018 (Tabel 2 ), tetapi di mana presipitasi yang lebih tinggi dari biasanya juga dapat terjadi (Fernandez et al., 2016 ).

Lebih jauh lagi, LER parsial yang secara konsisten lebih tinggi untuk biomassa tanaman daripada hasil gabah pada kacang-kacangan, khususnya lentil (Tabel 7 ), sangat menyarankan bahwa di bawah kondisi pertumbuhan yang lebih baik, produktivitas gabah dari tanaman sela ini mungkin lebih tinggi daripada dalam uji coba saat ini dan dengan demikian akan meningkatkan indeks panen mereka. Dalam tanaman sela nonorganik gandum dan kacang polong di tanah yang subur di Austria (Neugschwandtner & Kaul, 2014 ), LER >1 untuk bahan kering di atas tanah dan hasil jerami, dan <1 untuk hasil gabah menunjukkan bahwa tanaman sela meningkatkan pertumbuhan vegetatif, yang mungkin tidak sepenuhnya ditransfer ke peningkatan hasil gabah karena kondisi kering.

Pemeriksaan jumlah biji per tanaman, yang diperkirakan untuk setiap tanaman, menunjukkan bahwa produksi biji pada legum berkurang secara signifikan ketika ditanam di sela-sela dengan rasio yang sama atau lebih rendah dari monokulturnya masing-masing (Tabel 8 ). Namun, dibandingkan dengan lentil, jumlah biji per tanaman kacang polong tidak berkurang sebanyak pada tanaman sela dibandingkan dengan monokultur (68% untuk kacang polong dan 88% untuk lentil), yang menunjukkan toleransi kacang polong yang lebih tinggi terhadap persaingan dari oat daripada lentil terhadap persaingan dari mustard. Sebaliknya, jumlah biji per tanaman non-legum cenderung meningkat ketika rasio penyemaiannya pada lentil-mustard atau kacang polong-oat menurun. Tren ini lebih jelas untuk pea100 + oat25 di mana oat memiliki jumlah biji 53% lebih tinggi daripada monokultur oat (Tabel 8 ).

TABEL 8. Benih per tanaman, berat 1000 butir, dan konsentrasi protein butir, dari monokultur dan kombinasi tanaman sela pada rasio penyemaian berbeda, ditanam di Saskatchewan barat daya, Kanada, 2017 dan 2018.

Catatan : Nilai merupakan rata-rata LS selama 2 tahun dan empat kali ulangan.
a Rasio penyemaian berdasarkan tingkat monokultur (lentil 76, mustard 15,3, kacang polong 269, dan oat 140 kg ha −1 ): Lentil100 + Mustard50: 100% lentil + 50% mustard; Lentil75 + Mustard75: 75% lentil + 75% mustard; Lentil50 + Mustard100: 50% lentil + 100% mustard; Kacang polong100 + Oat25: 100% kacang polong + 25% oat; Kacang polong100 + Oat50: 100% kacang polong + 50% oat; dan Kacang polong75 + Oat75: 75% kacang polong + 75% oat.
b LS berarti dengan huruf yang sama dalam setiap kolom dan kombinasi tanaman sela lentil-mustard atau kacang polong-oat tidak berbeda secara signifikan ( p ≤ 0,10).

Dibandingkan dengan monokulturnya, berat gabah oat meningkat di semua rasio tumpang sari kacang polong–oat dengan rata-rata 25% (Tabel 8 ). Jadi, selain tumpang sari dengan kacang polong bermanfaat bagi biomassa tanaman dan khususnya hasil gabah oat, berat gabah oat secara signifikan lebih tinggi di tumpang sari daripada di monokulturnya. Hal ini khususnya terjadi pada rasio oat terendah dengan rasio kacang polong tertinggi, meskipun hal ini tidak berbeda secara signifikan di antara ketiga rasio kacang polong–oat (Tabel 8 ). Pengamatan ini menunjukkan bahwa perbedaan dalam hasil gabah oat di antara rasio kacang polong–oat tidak dapat dijelaskan oleh berat gabahnya yang lebih rendah. Hasil ini sebagian setuju dengan Neugschwandtner dan Kaul ( 2014 ), yang melaporkan bahwa berat gabah oat nonorganik meningkat dengan menurunnya persentase oat di tumpang sari dengan kacang polong dalam satu dari 2 tahun. Hal ini tampaknya juga berlaku untuk serealia lainnya. Dalam sebuah studi organik di Italia, De Stefanis et al. ( 2017 ) melaporkan bahwa gandum durum [ Triticum turgidum L. ssp. durum (Desf.) Husn.] memiliki berat biji yang lebih tinggi pada tanaman sela dengan kacang faba dalam dua dari 3 tahun, dengan hasil gabahnya pada tanaman sela lebih rendah daripada pada tanaman tunggalnya dalam dua tahun tersebut, sementara Pelzer et al. ( 2016 ) melaporkan bahwa berat gabah gandum nonorganik di Prancis sama atau lebih tinggi ketika ditanam sela dengan kacang polong musim dingin daripada pada tegakan tunggalnya. Namun, hasil kami tidak sesuai dengan laporan tentang berat gabah yang sebagian besar lebih rendah dari gandum, barley, dan gandum organik ketika ditanam pada tingkat tetap dengan peningkatan tingkat kacang polong, yang menjelaskan penurunan hasil gabah sereal (Lauk & Lauk, 2008 ). Perbedaan dengan uji coba dalam penelitian kami (Tabel 8 ) mungkin disebabkan oleh rasio penyemaian gandum yang lebih rendah pada tanaman sela ini daripada pada monokulturnya dan/atau pertumbuhan kacang polong yang buruk karena kondisi kering (Tabel 2 ). Berat biji gandum yang lebih tinggi pada tanaman sela kemungkinan disebabkan oleh rendahnya persaingan antar tanaman gandum karena rasio penyemaiannya lebih rendah dibandingkan dengan efek positif dari kacang polong (Tabel 8 ).

Mustard yang ditanam secara tumpang sari dengan lentil memberikan respons yang berbeda dibandingkan oat yang ditanam dengan kacang polong (Tabel 8 ). Pengamatan bahwa mirip dengan biomassa tanaman dan sebagian besar hasil gabahnya (Tabel 6 ), berat gabah mostar serupa di antara rasio tumpang sari dengan lentil (Tabel 8 ) sebagian sesuai dengan Singh et al. ( 2014 ) di India, yang melaporkan bahwa ketika baris ditanam secara tumpang sari dengan gandum atau lentil pada rasio yang berbeda, mostar B. juncea memiliki berat gabah yang sama atau lebih rendah daripada tegakan tunggalnya.

Berbeda dengan non-kacang-kacangan, berat gabah lentil dan kacang polong bereaksi dengan cara yang sama terhadap penanaman sela (Tabel 8 ). Secara umum, penanaman sela secara signifikan mengurangi berat 1000 gabah tanaman polong-polongan. Semakin rendah rasionya dan/atau semakin tinggi rasio non-kacang-kacangan dalam penanaman sela, semakin rendah berat gabahnya. Selain itu, sementara pengurangan maksimum berat gabah pada lentil yang ditanam sela adalah 6,5%, dengan rata-rata 5%, pengurangan berat gabah pada kacang polong ketika ditanam sela dengan oat berkisar antara 11% hingga 16% (Tabel 8 ). Penurunan berat gabah legum dengan rasio penyemaian yang lebih rendah, dan rasio penyemaian non-legum yang lebih tinggi, akan menjelaskan, setidaknya sebagian, penurunan hasil gabah mereka ketika ditanam sela. Pengamatan ini juga sesuai dengan pengamatan Neugschwandtner dan Kaul ( 2014 ) yang menyatakan bahwa kacang polong nonorganik memiliki berat gabah lebih rendah pada intercropping dengan oat daripada pada tegakan tunggalnya, dan pengamatan ini juga sebagian sesuai dengan Pelzer et al. ( 2016 ) yang menyatakan bahwa berat gabah kacang polong musim dingin serupa atau lebih rendah pada intercropping dengan gandum daripada pada tegakan tunggalnya. Untuk lentil, Singh et al. ( 2014 ) juga melaporkan bahwa ketika diintercropping dengan mustard, lentil memiliki berat gabah lebih rendah daripada pada tegakan tunggalnya.

Untuk konsentrasi protein biji-bijian, lentil yang ditanam di sela-sela dengan mustard cenderung memiliki kandungan protein yang lebih tinggi daripada monokulturnya, meskipun ini hanya signifikan untuk lentil75 + mustard75 (Tabel 8 ). Sebaliknya, protein biji-bijian kacang polong lebih tinggi di semua sela-selanya daripada di monokulturnya. Temuan ini sesuai dengan Neumann et al. ( 2007 ) di Jerman, yang melaporkan bahwa kandungan N biji-bijian kacang polong meningkat di sela-sela dengan oat, tetapi tampaknya tidak setuju dengan Bedoussac et al. ( 2015 ), yang menemukan bahwa untuk berbagai sela-sela di Prancis dan Denmark, tidak ada perbedaan dalam konsentrasi protein biji-bijian legum rata-rata antara tanaman tunggal dan sela-sela. Hasil yang berbeda di antara penelitian dapat dikaitkan dengan faktor-faktor seperti hasil biji-bijian di sela-sela versus monokultur dan tekanan lingkungan, antara lain. Untuk non-kacang-kacangan dalam kombinasi lentil-mustard dan kacang polong-oat dalam studi kami, tidak ada perbedaan dalam protein biji-bijian di antara rasio penyemaian intercrop dan monokultur masing-masing (Tabel 8 ). Berbeda dengan hasil kami, studi organik dan nonorganik lainnya telah menunjukkan bahwa intercrop dengan kacang-kacangan dapat meningkatkan kandungan protein tanaman sereal. Untuk berbagai intercrop kacang-kacangan dan sereal, Bedoussac et al. ( 2015 ) melaporkan bahwa konsentrasi protein biji-bijian sereal intercrop di bawah manajemen organik sebagian besar lebih besar daripada pada tanaman tunggal masing-masing, sementara hasil serupa dari protein yang lebih tinggi dalam sereal pendamping ditemukan dalam uji coba organik dan nonorganik lainnya (Af Geijersstam & Mårtensson, 2006 ; De Stefanis et al., 2017 ; Gooding et al., 2007 ; Lauk & Lauk, 2008 ; Szumigalski & Van Acker, 2005 ). Di antara penelitian lainnya, Bulson et al. ( 1997 ) mengungkapkan bahwa kandungan protein biji gandum meningkat ketika kepadatan kacang faba pada tanaman sela meningkat, sedangkan menurut Neumann et al. ( 2007 ), meskipun kandungan N biji gandum meningkat ketika ditanam sela dengan kacang polong, namun hal tersebut tidak dipengaruhi oleh kepadatan kacang polong yang kandungan N-nya meningkat pada tanaman sela.

Dalam penelitian kami, konsentrasi protein biji-bijian yang lebih tinggi dari oat pada tanaman sela (Tabel 8 ) diharapkan mengingat hasil biji-bijian yang lebih rendah per satuan area pada yang terakhir dibandingkan dengan monokulturnya (Tabel 6 ). Dalam penelitian nonorganik di Finlandia, hasil biji-bijian secara umum berhubungan negatif dengan konsentrasi protein biji-bijian pada sereal musim semi tunggal, termasuk oat (Peltonen-Sainio et al., 2012 ), sementara dalam uji coba organik di lokasi yang sama dengan penelitian saat ini, Fernandez, Zentner, Schellenberg, Leeson et al. ( 2019 ) menunjukkan tidak ada hubungan negatif antara kedua parameter pada gandum musim semi, yang dikaitkan dengan mineralisasi N sepanjang musim tanam dari pupuk hijau legum atau tanaman biji-bijian legum sebelumnya. Untuk tanaman sela, peningkatan konsentrasi N biji-bijian gandum yang ditanam dengan legum dikaitkan dengan pengurangan hasil gandum (Gooding et al., 2007 ). ( 2017 ) juga melaporkan bahwa konsentrasi protein gandum durum yang lebih tinggi pada tanaman sela dengan kacang faba daripada pada tanaman tunggalnya juga dikaitkan dengan hasil gabah yang lebih rendah, sementara Bedoussac dan Justes ( 2010 ) mengaitkan konsentrasi protein gabah yang lebih tinggi pada gandum pada tanaman sela daripada pada tegakan tunggalnya dengan lebih sedikit tanaman dan gabah per satuan luas pada yang pertama. Namun, korelasi negatif antara hasil gabah dan kandungan N gabah diamati oleh Neumann et al. ( 2007 ) hanya ketika gandum ditanam sela, yang mengarahkan mereka untuk menyimpulkan bahwa peningkatan kandungan N dengan hasil yang berkurang disebabkan oleh persaingan antarspesies daripada kepadatan tanaman yang lebih rendah.

N yang tersedia dari legum di sela-sela mungkin berkontribusi pada pertumbuhan yang lebih besar dan/atau konsentrasi protein pada non-legum pendamping. Meskipun dalam penelitian kami, berat gabah oat yang lebih tinggi ketika ditanam sela mungkin sebagian merupakan hasil dari efek transfer N dari kacang polong pendamping, kurangnya efek positif pada konsentrasi protein non-legum (Tabel 8 ) mungkin dikaitkan, setidaknya sebagian, dengan pertumbuhan legum yang buruk (Tabel 6 ) karena kondisi pertumbuhan yang tidak menguntungkan selama penelitian kami (Tabel 2 ). Telah dilaporkan bahwa N yang difiksasi secara simbiotik dapat ditransfer dari legum ke non-legum pendamping, terutama ketika mineral tanah N rendah (Bedoussac et al., 2018 ), sementara Xiao et al. ( 2004 ) juga melaporkan bahwa jumlah N yang dipertukarkan antara kacang faba dan gandum lebih tinggi ketika mineral tanah N rendah dan akar saling bercampur, yang merupakan apa yang akan terjadi pada baris campuran dalam penelitian saat ini. Percampuran akar dalam campuran tanaman dianggap penting untuk mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya (Thorsted et al., 2006 ). Namun, transfer N juga dilaporkan terbatas atau tidak ada dalam tanaman sela kacang-gandum nonorganik di tempat lain (Af Geijersstam & Mårtensson, 2006 ), dan dalam tanaman sela lainnya dengan kacang-kacangan (Cowell et al., 1989 ; Jensen, 1996 ).

Meskipun pertumbuhan tanaman dalam percobaan kami sangat terpengaruh oleh cuaca kering (Tabel 2 dan 6 ), beberapa keuntungan dari penanaman tumpang sari masih teridentifikasi. Selain itu, ada beberapa manfaat potensial lain dari penanaman tumpang sari kacang polong–oat. Meskipun dalam penelitian ini tidak terjadi rebahnya tanaman kacang polong dalam monokultur, pengamatan kami bahwa kacang polong memanjat tanaman oat dalam penanaman tumpang sarinya sesuai dengan pengamatan Bedoussac dkk. ( 2015 ) bahwa penanaman tumpang sari serealia dengan legum memberikan dukungan fisik yang mengurangi rebahnya legum. Jadi, karena kebiasaan pertumbuhannya yang merambat, legum seperti kacang polong dapat memperoleh manfaat dari penanaman tumpang sari dengan oat, sementara oat tidak hanya dapat memberikan dukungan fisik pada legum tetapi juga dapat memfasilitasi pemanenan mekanis (Caballero dkk., 1995 ; Cowell dkk., 1989 ; Kontturi dkk., 2011 ). Semua ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pada stabilitas yang lebih baik antara tanaman sela kacang polong dan gandum dibandingkan dengan tanaman sela kacang polong saja (Kontturi et al., 2011 ).

Terakhir, berkenaan dengan kepadatan penyemaian pada tanaman sela, hasil kami menunjukkan bahwa untuk sebagian besar parameter yang diukur, terdapat lebih banyak perbedaan di antara rasio penyemaian pada setiap kombinasi tanaman sela untuk legum daripada untuk non-legum (Tabel 4–8 ). Hal ini dapat dikaitkan dengan dampak yang lebih besar dari penanaman sela pada legum, yang juga mengakibatkan sebagian besar perbedaan pada tanaman yang terakhir terjadi antara monokultur dan rasio tanaman sela masing-masing daripada di antara yang terakhir. Meskipun tanaman sela dengan rasio legum tertinggi dan rasio non-legum terendah memiliki pertumbuhan terbesar dari yang pertama, hal ini tidak selalu signifikan. Berdasarkan data agronomi yang dikumpulkan dalam penelitian ini, tampaknya rasio terbaik dari tanaman sela lentil–mustard dan kacang polong–oat di tanah dan lingkungan ini adalah yang memiliki rasio legum tertinggi dan rasio non-legum terendah. Namun, karena kondisi yang tidak menguntungkan di lingkungan semikering ini pada tahun 2017–2018 (Tabel 2 ), yang menyebabkan kelembaban menjadi faktor paling membatasi pertumbuhan tanaman, tidak mungkin untuk mencapai kesimpulan yang lebih pasti mengenai rasio penyemaian antar tanaman.

4 KESIMPULAN
Sejauh pengetahuan kami, tidak banyak informasi tentang penanaman biji-bijian secara organik di wilayah semikering. Uji coba lapangan dalam penelitian ini memberikan pengetahuan baru tentang kinerja kacang-kacangan dan non-kacang-kacangan yang umumnya ditanam di wilayah semikering Canadian Prairies dalam pengelolaan organik ketika ditanam secara tumpang sari dalam kondisi lingkungan yang lebih kering daripada rata-rata untuk wilayah ini.

Sesuai dengan penelitian lain, legum merupakan tanaman yang paling terpengaruh secara negatif oleh tumpang sari dan kondisi kering yang menjadi dasar penelitian ini dilakukan. Berdasarkan rasio penyemaiannya, penurunan pertumbuhan pada legum lebih tinggi dari yang diharapkan, sementara dalam kebanyakan kasus produktivitas tanaman non-legum meningkat, meskipun tanaman ini tidak bereaksi terhadap persaingan antar dan dalam tanaman dengan cara yang sama. Hasil kami juga menunjukkan bahwa akan agak sulit untuk mengusulkan pendekatan generik dengan kombinasi dan rasio tanaman komponen. Identifikasi sistem tumpang sari yang paling berhasil diharapkan tidak hanya bergantung pada interaksi antara spesies komponen, pengelolaan tanaman, tujuan produksi, dan kondisi lingkungan yang berlaku, tetapi juga pada peningkatan fluktuasi yang diharapkan dari kondisi lingkungan tersebut akibat perubahan iklim.

Bahkan di bawah lingkungan kering yang tidak menguntungkan, studi terkini menunjukkan bahwa peran tanaman non-kacang-kacangan untuk mengurangi tekanan gulma dan, dalam kasus gandum, untuk memberikan dukungan mekanis, telah terwujud. Tidak diketahui apakah hasil serupa akan diperoleh di bawah kondisi yang lebih baik untuk pertumbuhan tanaman di wilayah ini. Dengan demikian, studi tumpang sari serupa pada berbagai kondisi tanah dan pertumbuhan, terutama di bawah cuaca yang lebih baik untuk pertumbuhan tanaman, akan terus diperlukan untuk mengidentifikasi komposisi terbaik untuk wilayah dan tujuan tertentu, mengingat variabilitas lingkungan yang diharapkan. Studi jangka panjang juga akan membantu menentukan apakah populasi gulma abadi, yang mungkin berkembang di lokasi ini dari waktu ke waktu, dapat dikelola secara efektif menggunakan sistem penanaman seperti itu di bawah metode organik. Lebih jauh, efek dari tumpang sari kacang-kacangan dengan non-kacang-kacangan ini pada N tanah dan pertumbuhan tanaman tunggal berikutnya perlu dipertimbangkan (Fernandez et al., 2025 )