Teknologi dan Produtivitas Tanaman Jagung dan Kedelai di Negara Besar

Tuntutan yang bersaing dari makanan, pakan, energi, dan penggunaan lingkungan menempatkan tekanan pada sumber daya lahan global. Untuk menghadapi tantangan ini, banyak harapan bertumpu pada mempertahankan tren pertumbuhan produktivitas masa lalu dengan mengembangkan dan mengadopsi teknologi baru. Dalam konteks ini, ada banyak hal yang dapat dipelajari dari pengalaman AS tentang perolehan hasil yang luar biasa yang dicapai berkat varietas tanaman dan praktik pengelolaan yang lebih baik.

Penelitian di CARD telah memeriksa kembali bukti statistik mengenai hasil jagung dan kedelai. Data yang digunakan adalah hasil rata-rata tingkat kabupaten dari USDA untuk periode 1964--2010 untuk pertanian non-irigasi di semua kabupaten AS dengan produksi signifikan dari kedua tanaman ini. Tujuan utamanya adalah untuk mengisolasi kontribusi spesifik dari adopsi varietas rekayasa genetika (RG) dari penentu utama lainnya, termasuk perbaikan plasma nutfah yang disebabkan oleh pemuliaan tradisional, dan kondisi cuaca. 

Untuk mengukur dampak cuaca, suhu harian dari stasiun cuaca terdekat digunakan untuk membangun variabel derajat pertumbuhan bulanan (suhu yang berguna dalam kisaran 50--86 derajat), dan juga variabel hari derajat panas berlebih (suhu berbahaya lebih dari 90 derajat) . Kami juga memperhitungkan dampak tekanan air melalui indeks Palmer bulanan (yang mengukur kelembaban tanah relatif terhadap kondisi normal). Model tersebut juga mencakup perubahan pola aplikasi nitrogen selama periode yang dipelajari.

Hasil kami mengkonfirmasi pentingnya efek cuaca pada hasil, pengingat ketidakpastian dan risiko yang terkait dengan prospek perubahan iklim. Untuk jagung dan kedelai, kami menemukan respons positif hasil panen terhadap hari pertumbuhan dan respons negatif yang kuat terhadap panas berlebih. 

Untuk kelembaban, hasil menunjukkan bahwa produksi mendapat manfaat dari musim semi yang kering dan musim panen yang kering, hal-hal lain yang sama, dan kelembaban yang cukup di bulan-bulan musim panas meningkatkan hasil. Peningkatan pemupukan nitrogen juga telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap peningkatan hasil, terutama untuk jagung---tingkat aplikasi nitrogen rata-rata AS meningkat dari 49 lbs/acre pada tahun 1964 ke puncaknya 136 lbs/acre pada tahun 1985 (telah mendatar sejak saat itu).

Setelah cuaca, pemupukan, dan perbedaan spesifik wilayah dalam produktivitas tanah diperhitungkan, tren sistematis yang tersisa dalam hasil dapat dikaitkan dengan peran varietas unggul. Asumsi bahwa perbaikan plasma nutfah yang mendasari karena pemuliaan tradisional telah memberikan kontribusi keuntungan hasil yang sama baik sebelum dan sesudah pengenalan sifat-sifat RG pada tahun 1996 memungkinkan kita untuk mengisolasi dampak hasil spesifik dari adopsi varietas RG yang meluas.

Perbedaan regional ada, tidak hanya untuk tingkat hasil tetapi juga untuk tingkat pertumbuhan. Di sini, kami secara khusus membahas hasil yang berkaitan dengan Sabuk Jagung pusat (CCB)---Iowa, Illinois, dan Indiana. Negara-negara bagian ini mengalami pertumbuhan yang lebih kuat untuk hasil jagung dan kedelai daripada bagian negara lainnya (walaupun polanya serupa untuk semua wilayah pertumbuhan AS). Kami menemukan bahwa selama periode 1964--2010, hasil jagung meningkat rata-rata 1,35 gantang per acre per tahun tanpa memperhitungkan dampak adopsi sifat RG. Yang terakhir tampaknya telah memberikan kontribusi besar terhadap hasil jagung: mulai dari nol adopsi hingga adopsi penuh, model ini menyiratkan bahwa sifat-sifat RG berkontribusi pada total perolehan hasil tambahan sebesar 20,8 gantang/hektar.

Hasilnya serupa untuk kedelai, sejauh menyangkut tren yang mendasarinya. Di CCB, perkiraan pertumbuhan hasil kedelai rata-rata 0,46 gantang per hektar per tahun selama periode yang dipertimbangkan. Namun, adopsi varietas RG tampaknya tidak memberikan manfaat bagi hasil kedelai. Faktanya, model tersebut menunjukkan bahwa adopsi lengkap dari sifat Roundup-ready dengan sendirinya menyebabkan penurunan 1,1 gantang/hektar.

Memisahkan dampak peningkatan plasma nutfah yang mendasari dari kontribusi sifat RG dengan cara ini bergantung pada beberapa asumsi pemodelan, dan hasil yang sedikit berbeda dimungkinkan dengan mengubah struktur model. Menggabungkan perkiraan efek pemuliaan tradisional dengan dampak tambahan varietas RG, model tersebut digunakan untuk memperkirakan total prediksi pertumbuhan hasil selama periode 2011--2030 yang diharapkan untuk realisasi cuaca normal. Dinyatakan sebagai persentase dari hasil yang direalisasikan pada tahun 2010, model tersebut menunjukkan pertumbuhan total hasil rata-rata di CCB selama periode 20 tahun ini berkisar antara 18,7% dan 31,8% untuk jagung, dan antara 16,7% dan 18,2% untuk kedelai.

Studi ini menegaskan peran kunci teknologi dalam mempertahankan peningkatan produktivitas di bidang pertanian. Keuntungan hasil jagung dan kedelai adalah hasil dari upaya pemuliaan terus menerus selama jangka waktu yang lama, sebuah proses yang dipercepat oleh munculnya bioteknologi, yang mengarah pada pengenalan dan adopsi sifat-sifat RG secara luas. Masukan yang ditingkatkan berjalan seiring dengan praktik manajemen yang lebih baik. Kami mencatat sebelumnya peran kunci yang dimainkan oleh pemupukan nitrogen dalam hasil jagung.