Nitrat, pestisida, logam, plastik – tanah pertanian sering mengandung polutan. Apakah ada solusi berkelanjutan dan netral iklim untuk meningkatkan dan mempromosikan kesehatan tanah di daerah pertanian? Ya, kata tim peneliti di UFZ (Pusat Penelitian Lingkungan Helmholtz). Spesies tanaman tertentu dapat digunakan sebagai tanaman penutup untuk fitoremediasi, yaitu untuk menghilangkan polutan dari tanah. Tanaman penutup adalah tanaman yang ditanam di antara dua tanaman utama: misalnya, vetch, gandum pasir, atau gandum hitam di antara tanaman utama rapeseed dan gandum musim dingin.
Dalam artikel mereka yang diterbitkan di jurnal Trends in Plant Sciences, para peneliti mengkompilasi hasil dari lebih dari 100 studi ilmiah dan menunjukkan tanaman mana, berdasarkan pengetahuan saat ini, yang cocok untuk menghilangkan polutan atau memperbaikinya di zona akar.
Petani sering menanam tanaman sela di antara dua tanaman utama. Tanaman ini digunakan, antara lain, sebagai pakan ternak atau dibiarkan di ladang sebagai pupuk hijau. Tanaman ini menyediakan nutrisi bagi tanah sebelum penanaman atau penanaman berikutnya. Tanaman sela juga melindungi dari erosi, menstabilkan keseimbangan air, nutrisi, dan karbon tanah, mengatur suhu tanah, mendorong pembentukan humus, menyimpan karbon dioksida, dan meningkatkan keanekaragaman hayati di atas dan di bawah tanah. "Tanaman penutup tanah benar-benar merupakan senjata ajaib dalam pertanian," kata Prof. Marie Muehe, kepala kelompok kerja Biogeokimia Tanaman di UFZ dan penulis terakhir publikasi ini. Namun, potensinya dalam menghilangkan polutan dari tanah sejauh ini masih diremehkan.
Menghilangkan polutan dari tanah menggunakan tanaman bukanlah hal baru. Tanah yang terkontaminasi di lokasi industri, misalnya, sudah diremediasi dengan cara ini. Pertanian juga dapat memperoleh manfaat dari metode ini, kata Marie Muehe: "Penggunaan tanaman penutup terpilih untuk fitoremediasi merupakan cara yang ramah lingkungan dan netral iklim untuk meningkatkan dan menjaga kesehatan tanah. Kita juga harus memanfaatkan hal ini dalam semangat pertanian berkelanjutan."
Namun, tanaman apa saja yang sebenarnya cocok untuk fitoremediasi di bidang pertanian? Dan polutan apa saja yang dapat dikelola dengan tanaman apa? Tim UFZ menyelidiki pertanyaan-pertanyaan ini dan meneliti perkembangan penelitian terkini. "Sebagai contoh, kami menyelidiki apakah sudah ada penelitian yang menunjukkan tanaman penutup tanah mana yang sering digunakan yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi polutan. Lebih lanjut, berdasarkan enam kategori polutan – nitrat, garam, logam, pestisida, plastik, dan gen resistensi antibiotik – kami mencari tanaman yang mampu mendegradasi atau memperbaiki polutan ini," jelas penulis utama Dr. Pooja Sharma, yang juga melakukan penelitian di kelompok kerja Biogeokimia Tumbuhan di UFZ.
Berdasarkan hasil tinjauan literatur, tim peneliti mengembangkan konsep fitoremediasi untuk kategori polutan masing-masing. Misalnya, untuk mencegah kelebihan nitrat tercuci dari tanah dan mencemari air tanah, gandum dan bunga matahari dapat digunakan sebagai tanaman penutup tanah. Tanaman ini menyerap nitrat dari tanah saat tumbuh dan dapat tetap berada di lahan sebagai pupuk hijau. Sebaliknya, tanaman penutup tanah yang menghilangkan logam yang tidak diinginkan seperti kadmium dari tanah harus dihilangkan. Pilihan yang sesuai termasuk berbagai varietas semanggi, gandum, atau rapeseed. "Tanaman penutup tanah yang digunakan untuk menghilangkan logam umumnya tidak cocok sebagai pakan ternak. Namun, tanaman tersebut dapat berperan dalam produksi biogas ," kata Pooja Sharma. "Bunga matahari juga efektif dalam menghilangkan logam dari tanah. Karena logam terutama terakumulasi di daun, bijinya dapat dipanen." Hal yang sama berlaku untuk biji sawi (misalnya Sinapis alba ), yang, sebagai tanaman sela, menghilangkan pestisida dari tanah – seperti halnya rumput-rumputan seperti rumput rai abadi ( Lolium perenne ), gandum kasar ( Avena strigosa ), gandum hitam ( Secale cereale ) atau rami India Timur ( Crotalaria juncea ).
Terkait kategori polutan plastik dan gen resistensi antibiotik, para peneliti belum dapat mengidentifikasi tanaman penutup tanah yang secara khusus cocok untuk fitoremediasi. Mereka menduga bahwa interaksi antara bakteri tanah dan tanaman penutup tanah juga berperan penting dalam menentukan apakah dan seberapa baik polutan dapat difiksasi, didegradasi, atau dihilangkan melalui fitoremediasi. "Diperlukan lebih banyak penelitian di sini – bekerja sama dengan petani. Hanya dengan cara ini strategi fitoremediasi yang efektif dan praktis – yang disesuaikan dengan berbagai lokasi, tanah, dan masalah polutan – dapat dikembangkan," kata Marie Muehe. "Menurut pandangan kami, penggunaan tanaman penutup tanah untuk mengelola polutan tanah merupakan konsep masa depan yang efisien untuk tanah yang lebih sehat dan pertanian yang lebih berkelanjutan."
Pada musim panas 2025, tim peneliti UFZ akan memulai studi lapangan bersama para petani sebagai bagian dari proyek SmartManure. Tujuannya adalah untuk mengkaji berbagai tanaman penutup dan kinerja remediasinya secara lebih rinci, serta untuk mengkaji kepraktisan fitoremediasi dalam praktik pertanian.
publikasi asli
Pooja Sharma, Thomas Reitz, Surendra Pratap Singh, Anja Worrich dan E. Marie Muehe: Melampaui peningkatan kesehatan tanah: tanaman penutup sebagai penghilang kontaminan dalam pertanian, Tren dalam Ilmu Tanaman
Latar belakang
Lima puluh persen tanah pertanian di Jerman melebihi batas beban nitrogen kritis . Polusi ini terutama disebabkan oleh pemupukan nitrogen intensif dengan pupuk mineral, pupuk cair, dan pupuk padat.
22 persen dari badan air tanah melebihi batas nitrat sebesar 50 mg per liter.
Logam berat seperti kadmium dan timbal masuk ke dalam tanah melalui lumpur limbah dan pupuk. Data mengenai persentase pasti tanah yang terdampak belum tersedia, tetapi lumpur limbah seringkali mengandung bahan kimia dan logam beracun.
Plastik merupakan masalah yang semakin meningkat: Diperkirakan hingga 20.000 ton plastik masuk ke dalam tanah setiap tahun melalui kompos, digestat, dan lumpur limbah. Polusi mikroplastik di tanah pertanian hingga 32 kali lebih tinggi daripada di lautan.
Sekitar 86.000 ton pestisida , yang mana 29.000 ton di antaranya adalah bahan aktif murni, diaplikasikan ke lahan pertanian di Jerman setiap tahunnya.
Baca juga
Ide proyek yang dicari: Sistem peternakan berkelanjutan | Pugnalom
