Mengoptimalkan frekuensi pemberian nitrogen untuk meningkatkan akumulasi bahan pasca pembungaan, hasil dan efisiensi penggunaan air/nitrogen pada jagung yang ditanam rapat dan diirigasi tetes.

Abstrak
LATAR BELAKANG
Stabilitas hasil panen jagung sangat penting bagi ketahanan pangan nasional Tiongkok. Metode irigasi dan pemberian nitrogen konvensional memiliki masalah seperti hasil panen yang rendah, inefisiensi, dan pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, mengoptimalkan pengelolaan air/pupuk menjadi sangat penting. Studi ini melaporkan eksperimen lapangan yang dilakukan di Tongliao, Mongolia Dalam (2020–2021) yang menggunakan jagung ‘Dika 159’ yang ditanam pada kepadatan 9,0 × 104 tanaman ha −1 . Lima frekuensi pemberian nitrogen ditetapkan, 0 (F0), 2 (F2), 4 (F3), 6 (F4), 8 (F5) dengan irigasi tetes, sebagai tambahan irigasi dasar dan banjir satu kali yang dilakukan petani sebagai kontrol (F1).

HASIL
Dibandingkan dengan F1, indeks luas daun F4 meningkat sebesar 5,05% pada tahap VT (munculnya rambut gimbal) dan sebesar 73,01% pada tahap R6 (kematangan), dan durasi luas daun maksimum muncul pada tahap VT-R3 (munculnya rambut gimbal–pematangan susu). Frekuensi pemberian nitrogen terutama memengaruhi laju fotosintesis pasca-antesis jagung. F4 dan F1 tidak berbeda secara signifikan dalam akumulasi bahan pra-antesis, tetapi akumulasi bahan pasca-antesis F4 secara signifikan lebih tinggi, laju akumulasi bahan kering maksimum F4 menjadi 94,44% lebih tinggi daripada F1. Pemberian nitrogen sebanyak enam kali menghasilkan hasil optimum (15,82–16,06 t ha −1 ) dan efisiensi penggunaan nitrogen fisiologis (PNUE; 7,87–7,44 kg kg −1 ), serta efisiensi penggunaan air (WUE) mencapai 2,10–2,14 kg m −3 , sehingga meningkatkan hasil sebesar 65,75–69,84%, meningkatkan WUE sebesar 62,12–62,79%, dan meningkatkan PNUE sebesar 29,23–40,11%.

KESIMPULAN
Frekuensi pemberian nitrogen yang lebih besar (enam kali) dapat memperpanjang periode fungsional daun jagung, memperlambat penuaan daun, meningkatkan kapasitas fotosintesis pasca-antesis jagung untuk mendukung akumulasi materi pasca-antesis dan berat biji, meningkatkan hasil panen dan tingkat pemanfaatan air/pupuk. © 2025 Penulis. Jurnal Ilmu Pangan dan Pertanian diterbitkan oleh John Wiley & Sons Ltd atas nama Society of Chemical Industry.

PERKENALAN
Populasi global yang terus bertambah memperburuk permintaan biji-bijian. 1 Oleh karena itu, diperlukan lahan pertanian yang lebih luas, pengelolaan agronomi yang lebih baik, dan teknologi presisi. 2 Oleh karena itu, penanaman yang rapat merupakan solusi utama. 3 Namun, penanaman dengan kepadatan yang lebih tinggi membutuhkan lebih banyak masukan air dan pupuk. Kekurangan air menimbulkan tantangan bagi produksi pertanian, dan bagaimana cara mengurangi konsumsi air pertanian dan meningkatkan efisiensi penggunaan airnya menjadi perhatian yang semakin meningkat. 4 Pupuk nitrogen, yang banyak digunakan dalam pertanian modern, dapat meningkatkan hasil dan kualitas tanaman, namun penggunaannya yang berlebihan dapat berdampak negatif. Pengelolaan nitrogen yang tidak tepat menyebabkan peningkatan emisi N 2 O, dapat menyebabkan polusi tanah dan air yang substansial, serta berkontribusi terhadap pemanasan global, 5 yang merusak lingkungan. Jagung sekarang menjadi tanaman pangan terbesar di Tiongkok, dan hasilnya yang tinggi dan stabil mendukung ketahanan pangan nasionalnya. 6 Namun, metode pemupukan dan irigasi konvensional memiliki masalah yang berulang, seperti pemborosan air dan sumber daya pupuk, hasil panen yang rendah, dan efisiensi umum yang rendah. Oleh karena itu, menemukan cara untuk meningkatkan hasil panen jagung sekaligus meningkatkan efisiensi penggunaan air dan pupuk merupakan isu mendesak di bidang pertanian.

Dalam beberapa dekade terakhir, petani sering kali menggunakan pupuk nitrogen dalam jumlah besar untuk memperoleh hasil panen jagung yang tinggi. Di daerah irigasi tambahan di timur laut Tiongkok, petani sebagian besar menggunakan cara ‘aplikasi dasar satu kali dan irigasi banjir’: pemupukan sekali selama penanaman atau periode vegetatif, yang menyebabkan kelebihan pupuk tahap awal, kehilangan nitrogen dan penguapan serta pencucian, sehingga mencemari tanah dan lingkungan. 7 , 8 Irigasi tetes dengan aplikasi pupuk nitrogen terpisah merupakan cara yang sangat baik untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air/nitrogen, dengan tidak hanya mengurangi kehilangan nutrisi dari limpasan dan penguapan 9 tetapi juga meminimalkan pemborosan air dari irigasi yang tidak tepat. 10 Menunda aplikasi nitrogen mendekati periode puncak permintaan nitrogen tanaman juga dapat meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen. 11 Penelitian sebelumnya telah menemukan bahwa jagung memiliki sensitivitas nitrogen yang lemah sebelum antesis, sehingga secara umum nitrogen yang tersedia di tanah cukup untuk pertumbuhan awalnya. Namun pasca-antesis, kekurangan nitrogen merupakan faktor utama yang memengaruhi hasil panen jagung. 12 Oleh karena itu, pemberian pupuk nitrogen selama tahap akhir pertumbuhan jagung dapat secara efektif meningkatkan hasil dan efisiensi penggunaan nitrogen.

Air dan nitrogen merupakan faktor penting yang mengatur ekosistem pertanian irigasi. 13 Dalam praktik pengelolaan air/nitrogen yang berbeda, perubahan dinamika air–nitrogen dapat memengaruhi produktivitas faktor parsial nitrogen 14 dan efisiensi penggunaan air. 15 Metode irigasi dan pemupukan standar sering kali meningkatkan risiko kehilangan nitrogen dan mengakibatkan lebih banyak air yang terbuang. 16 Teknologi integrasi irigasi tetes dan pemupukan merupakan cara pengelolaan pertanian yang terintegrasi dengan air/pupuk. 17 Dibandingkan dengan teknologi irigasi lainnya, irigasi tetes dan aplikasi nitrogen dapat mengurangi kehilangan air/nitrogen dan meningkatkan hasil panen. 17 Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa dibandingkan dengan irigasi banjir tradisional, irigasi tetes menghemat air irigasi, meningkatkan efisiensi penggunaan air hingga 26,4% dan meningkatkan hasil panen jagung hingga 14%. 18 Dengan jumlah nitrogen yang sama dengan irigasi tetes, aplikasi nitrogen terpisah dapat secara efektif mengurangi pelindian NO 3 sambil meningkatkan hasil panen jagung. 19 Hal ini menunjukkan bahwa irigasi tetes yang dikombinasikan dengan strategi aplikasi nitrogen yang berbeda dapat secara substansial memengaruhi hilangnya nitrogen tanah, 20 dan memengaruhi hasil panen serta efisiensi penggunaan air/pupuk.

Terletak di sabuk jagung emas Tiongkok, Tongliao (Mongolia Dalam) adalah rumah bagi area penanaman tahunan setidaknya 130 × 10 4  ha, yang bertanggung jawab atas sekitar 5% dari total hasil jagung nasional. Lebih dari 90% lahan diairi. Hasil jagung telah meningkat dengan penerapan teknologi irigasi air-pupuk terpadu, 21 namun teknologi pemupukan memiliki kekurangan. Sebagian besar petani menggunakan praktik pengelolaan air/pupuk yang ekstensif: 60% mengandalkan pemupukan pra-silking, biasanya dengan dua atau empat pemupukan irigasi tetes. Hal ini menyebabkan konsumsi nitrogen yang tinggi di awal dan kekurangan nitrogen di kemudian hari. Oleh karena itu, mengingat penerapan pupuk nitrogen yang tidak masuk akal di area ini, apakah menggunakan irigasi tetes terintegrasi dan mode air-pupuk dan pengaturan jadwal pemupukan yang terhuyung-huyung – menerapkan jumlah yang sama tetapi tersebar dalam waktu yang lebih lama – tidak hanya dapat secara efektif meningkatkan tingkat pemanfaatan air dan pupuk, tetapi juga mempertahankan hasil, adalah masalah yang belum terselesaikan.

Untuk mengatasi masalah ini, tujuan dari penelitian yang dilaporkan di sini adalah (1) untuk mengklarifikasi mekanisme peningkatan hasil panen jagung dan pemanfaatan air/pupuk dengan frekuensi pemberian nitrogen yang berbeda; dan (2) untuk menentukan jumlah waktu optimal pemberian nitrogen untuk jagung yang menghasilkan panen tinggi, ditanam rapat, dan diirigasi tetes, sehingga memberikan panduan dan dukungan untuk pengelolaan air pertanian. Temuan ini akan membantu memacu transformasi pertanian dan meningkatkan keberlanjutan produksi pangan, yang berkontribusi pada ketahanan pangan global dan pembangunan pertanian yang lebih baik.

BAHAN DAN METODE
Deskripsi situs
Percobaan lapangan dilakukan di Kota Qianjiadian, Kota Tongliao, Mongolia Dalam (lintang: 43°43′ LU, bujur: 122°30′ BT, ketinggian: 174 m) pada tahun 2020 dan 2021 (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 ). Suhu kumulatif ≥10 °C berkisar antara 3000 hingga 3300 °C. Durasi sinar matahari tahunan antara 2500 dan 2800 jam, dan periode bebas embun beku antara 150 hingga 169 hari. Curah hujan dan suhu rata-rata selama periode pertumbuhan jagung dua tahun disajikan dalam Tabel 1. Tanah di lokasi percobaan Qianjiadian adalah lempung liat berpasir, dengan 48,0% pasir, 7,99% lempung, dan 44,01% lempung. Kandungan bahan organik tanah pada lapisan tanah 0–60 cm sebesar 23,88 g kg −1 , nitrogen yang dapat dihidrolisis oleh alkali sebesar 87,5 mg kg −1 , fosfor tersedia sebesar 6,92 mg kg −1 , kalium tersedia sebesar 196,9 mg kg −1 dan pH sebesar 7,4.

Desain eksperimental
Percobaan ini menggunakan rancangan blok acak faktor tunggal. Frekuensi pemupukan dan irigasi tetes ditetapkan sebanyak lima kali, yaitu 0 kali (tanpa pemberian pupuk nitrogen, F0), 2 kali (F2), 4 kali (F3), 6 kali (F4) dan 8 kali (F5). Pemberian basal satu kali dengan irigasi banjir oleh petani (F1, CK) berfungsi sebagai kontrol. Varietas jagung yang diuji adalah ‘Dika 159’ (DK159), dengan kerapatan tanam 9,0 × 104 tanaman ha −1 . Selama seluruh periode pertumbuhan dua tahun, diberikan 270 kg ha −1 nitrogen murni, 120 kg ha −1 fosfor murni (P₂O₅) dan 150 kg ha −1 kalium murni (K₂O). Sebanyak 22 pupuk fosfor dan kalium diberikan satu kali, sebagai pupuk benih. Untuk perlakuan F2–F5, 50 kg ha −1 nitrogen murni diaplikasikan sebagai pupuk benih; jumlah pupuk nitrogen yang tersisa diaplikasikan dalam jumlah yang sama secara bertahap selama periode pertumbuhan. Perlakuan F0 tidak menerima pupuk nitrogen apa pun. Pupuk nitrogen dalam perlakuan F1 diaplikasikan satu kali, sebagai pupuk benih. Waktu pemupukan spesifik disajikan dalam Tabel 2 .

Manajemen eksperimental
Penyemaian dilakukan pada tanggal 9 Mei dan panen dilakukan pada tanggal 3 Oktober di kedua tahun tersebut. Metode penanaman baris lebar-sempit (40 + 80 cm) diadopsi, dan sistem integrasi irigasi tetes dan pemupukan yang dikubur dangkal digunakan untuk irigasi dan pemupukan. Luas plot adalah 72 m 2 (10 m × 7,2 m), dengan tiga kali ulangan. Air irigasi untuk jagung adalah air tanah, yang diairi melalui sistem irigasi tetes. Kuota irigasi untuk F1 ditetapkan sebesar 450 mm, dengan irigasi banjir dilakukan lima kali. Kuota irigasi untuk perlakuan lain ditetapkan sebesar 270 mm, dengan irigasi tetes dilakukan delapan kali. Irigasi tetes untuk teknologi kemunculan bibit diadopsi. Satu hari setelah penaburan, kecuali untuk F1, 45 mm air kemunculan diairi tetes untuk meningkatkan perkecambahan benih, memastikan bibit seragam dan rapi dan meningkatkan keseragaman populasi jagung. Untuk F1, 90 mm air diairi banjir. Pengairan dan pemupukan dimulai 54 hari setelah penanaman. Semua gulma, hama, dan penyakit di lahan percobaan berhasil dicegah dan dikendalikan.

Indeks dan metode pengukuran
Indeks luas daun (LAI), durasi luas daun (LAD) dan laju fotosintesis (Pn)
Tiga tanaman jagung diambil sampelnya secara acak pada tahap 6 daun mengembang (V6), tahap 12 daun tidak melipat (V12), munculnya rambut jagung (VT), pematangan susu (R3), pematangan lilin (R4) dan kematangan (R6) untuk mengukur luas daun (LA). LA, LAI dan LAD dihitung menurut Persamaan ( 1-4 )–( 1-4 ):

Dalam rumus, LL adalah panjang daun (cm) yang diukur dari kerah daun hingga ujung daun, LW adalah lebar daun (cm) yang diukur pada bagian daun yang paling lebar dan t adalah waktu periode pertumbuhan. Pada hari-hari cerah antara pukul 11:00 AM dan 1:00 PM, Pn dari tiga daun tongkol yang mewakili dari setiap plot diukur menggunakan sistem fotosintesis portabel CIRAS-3 pada tahap VT, R3 dan R4.
Bahan kering
Tiga tanaman jagung dipilih pada stadium V6, V12, VT, R3, R4 dan R6. Daun, batang, pelepah dan malai betina dan jantan dikeringkan pada suhu 105 °C selama 30 menit, dikeringkan pada suhu 80 °C hingga mencapai berat konstan dan kemudian ditimbang. Sampel tanaman yang dikeringkan ditimbang, digiling menjadi bubuk, dilewatkan melalui saringan 1 mm dan dicerna dengan H2SO4 – H2O2 . Konsentrasi nitrogen tanaman ditentukan menggunakan meteran nitrogen Kjeldahl semi-otomatis K9840. Nilai karakteristik laju akumulasi material, t1 , t2 , vm , tm dan td, dihitung menggunakan Persamaan ( 5-9 )–( 5-9 ) :

Dalam rumus, t1 melambangkan waktu mulai laju akumulasi maksimum, t2 melambangkan waktu berakhirnya laju akumulasi maksimum, vm merupakan laju akumulasi maksimum, dan tm merupakan durasi laju akumulasi maksimum.
Hasil panen gabah
Pada saat kematangan fisiologis, area seluas 36 m 2 (10 m × 3,6 m) dari setiap plot dipanen secara manual, dan massa gabah diukur. Tanaman dan tongkol dihitung, dan jumlah tongkol per tanaman ditentukan. Kadar air gabah ditentukan dengan alat pengukur kadar air portabel (PM8188A). Hasil gabah ditentukan pada kadar air 14%.

Efisiensi penggunaan nitrogen

di mana I adalah jumlah air irigasi yang diberikan (mm); Pe adalah presipitasi (mm); Cr adalah kenaikan kapiler (mm); Dp adalah perkolasi (mm); Rf adalah limpasan (mm); dan Δ S adalah perubahan penyimpanan air tanah (mm).
Pada persamaan ( 14 ), Cr dianggap sama dengan nol, limpasan dianggap tidak signifikan karena lahan datar dan Dp juga dianggap dapat diabaikan karena kandungan air tanah di bawah 100 cm tidak mencapai kapasitas lahan pada setiap tanggal pengambilan sampel.

Efisiensi penggunaan air WUE (kg m −3 ) direpresentasikan sebagai hasil gabah (GY, t ha −1 ) per unit ETc (mm):

Data meteorologi
Data meteorologi diperoleh secara otomatis dari stasiun meteorologi Watchdog 2900 ET (SPECRUM, AS) yang didirikan di lokasi percobaan.

Analisis statistik
Excel 2013 digunakan untuk mengatur data dan membuat tabel, Origin 2022 digunakan untuk membuat plot dan uji LSD ( P  < 0,05) digunakan untuk perbandingan ganda dan analisis signifikansi. ArcGIS digunakan untuk memetakan plot.

HASIL
Hasil, komposisi hasil, efisiensi penggunaan nitrogen, evapotranspirasi dan efisiensi penggunaan air
Tahun tidak memiliki efek signifikan pada jumlah gabah per tongkol, tetapi secara signifikan memengaruhi jumlah tongkol yang dipanen, berat gabah, hasil, PFPN, AEN, PEN, REN, ETc dan WUE. Meskipun jumlah aplikasi nitrogen tidak memiliki efek signifikan pada jumlah tongkol yang dipanen, hal itu secara signifikan memengaruhi parameter tanaman lainnya. Interaksi antara tahun dan frekuensi aplikasi nitrogen memengaruhi semua parameter (faktor) tersebut kecuali jumlah tongkol yang dipanen (Tabel 3 ). Dari tahun 2020 hingga 2021, perlakuan F4 tidak menunjukkan perbedaan signifikan dalam jumlah gabah per tongkol jika dibandingkan dengan F5, F3 atau F2, tetapi 17,41–17,50% lebih tinggi daripada kontrol (F1). Hasil dan berat 1000 gabah F4 dan F5 serupa, tetapi secara signifikan lebih besar daripada F3, F2 dan F1. Secara umum, PFPN, AEN, PEN dan REN semuanya meningkat dengan lebih banyak aplikasi nitrogen. Sementara perlakuan F4 tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dari F5, PFPN, AEN, REN dan PEN-nya lebih tinggi daripada F3, F2 dan F1. Demikian pula, WUE meningkat dengan frekuensi pemupukan yang lebih besar, dengan F4 yang serupa dengan F5, tetapi lebih tinggi daripada F3, F2 dan F1. Peningkatan jumlah pemupukan memiliki dampak kecil pada jumlah gabah per tongkol, sedangkan peningkatan aplikasi nitrogen pasca-silking mampu meningkatkan berat 1000 g, hasil gabah dan tingkat penggunaan air/pupuk.

Huruf yang berbeda menunjukkan perbedaan statistik antara nilai tengah pada P  < 0,05. ns, tidak signifikan. **Signifikan pada P  < 0,01. Demikian pula untuk tabel berikut.

LAI dan LAD
LAI dan LAD jagung pada perlakuan pemupukan yang berbeda dalam 2 tahun bervariasi di seluruh tahap pertumbuhan (Gbr. 2 dan 3 ). Kedua sifat tanaman menunjukkan tren peningkatan pertama kemudian penurunan seiring perkembangan melalui tahap pertumbuhan, umumnya memuncak pada tahap VT (VT ke R3). Pada tahun 2020 dan 2021, selama tahap V6 LAI secara signifikan lebih besar pada F1 daripada pada perlakuan lainnya; namun, selama tahap V12, LAI F1 tidak dapat dibedakan dari perlakuan F2, F3, F4 dan F5, tetapi secara signifikan melebihi perlakuan F0. Pada tahap VT, meskipun LAI perlakuan F4 mirip dengan perlakuan F2, F3, dan F5, namun LAI tersebut 5,42–5,89% secara signifikan lebih tinggi daripada F1. Selama tahap R3, LAI perlakuan F4 tidak berbeda secara signifikan dari perlakuan F3 atau F5, tetapi 6,46–10,63% dan 18,56–19,05% secara signifikan lebih tinggi daripada pada F2 dan F1, masing-masing. Selama tahap R4, sementara LAI serupa antara perlakuan F4 dan F5, nilai-nilai ini 10,19–12,32%, 22,70–31,67% dan 35,12–41,07% secara signifikan lebih tinggi daripada F3, F2 dan F1, masing-masing. Selama tahap R6, LAI perlakuan F4 setara dengan perlakuan F5, meskipun masih secara signifikan melampaui perlakuan F3 dan F2, serta F1.

Pada stadium S hingga V6, F1 memiliki LAI yang secara signifikan lebih besar daripada LAD pada perlakuan lainnya. Selama stadium V6 hingga V12, tidak ada perbedaan yang signifikan pada LAD antara F1 dan perlakuan F2 atau F3; tetapi LAD secara signifikan lebih tinggi untuk F1 daripada untuk F4 dan F5. Setelah itu, LAD F1 mulai menurun selama stadium V12 hingga VT. LAD pada perlakuan F2 dan F3 secara signifikan lebih tinggi daripada LAD pada perlakuan F4 dan F5 dan secara signifikan lebih tinggi daripada LAD pada perlakuan F1. Selama stadium VT hingga R3, tidak ada perbedaan yang signifikan pada LAD antara perlakuan F3 dan perlakuan F4 atau F5, tetapi LAD pada perlakuan F3 secara signifikan lebih besar dibandingkan dengan perlakuan F2 dan F1. LAD pada perlakuan F2 mulai menurun selama stadium VT hingga R3. Dari stadium R3 hingga R6, LAD serupa antara perlakuan F4 dan F5, tetapi melebihi LAD pada perlakuan F3, F2, dan F1. Pada perlakuan F3, LAD menurun pada tahap R3 hingga R4.

Laju pertumbuhan daun (GR) selama tahap S hingga VT dan laju penuaan daun (AR) selama tahap VT hingga R6 dihitung (Tabel 4 ). Jelas, perlakuan F4 dan F5 memiliki GR yang lebih tinggi, tetapi AR yang lebih rendah, jika dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Relatif terhadap F1, GR perlakuan F4 adalah 19,23–22,67% lebih tinggi dan AR-nya 34,51–38,79% lebih rendah. Meningkatkan frekuensi aplikasi nitrogen dapat memperpanjang periode fungsional daun setelah silking, yang secara efektif menunda penuaan daun, memperbesar LAI dan meningkatkan kapasitas fotosintesis jagung.

Laju fotosintesis
Frekuensi pemberian nitrogen mempengaruhi Pn jagung setelah keluarnya bulu (Gbr. 4 ). Pada tahap VT, sementara Pn perlakuan F4 setara dengan perlakuan F5 atau F3, Pn tersebut 12,99–20,8% secara signifikan lebih tinggi daripada perlakuan F1. Pada tahap R3, Pn F4 tetap sama dengan F5, tetapi secara signifikan lebih tinggi daripada perlakuan F2 dan F1, masing-masing sebesar 13,38–15,99% dan 28,02–30,43%. Pada tahap R4, Pn perlakuan F4 tidak dapat dibedakan dari F5, namun 8,01–10,03%, 17,46–18,59% dan 17,74–28,76% secara signifikan lebih tinggi daripada rata-rata 2 tahun perlakuan F3, F2 dan F1. Singkatnya, hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan frekuensi pemberian nitrogen meningkatkan Pn setelah pembungaan, yang memungkinkan akumulasi zat setelah pembungaan yang selanjutnya meningkatkan hasil jagung.

Akumulasi dan distribusi bahan kering
Bahan kering yang terakumulasi di bawah perlakuan pemupukan yang berbeda dalam 2 tahun meningkat dengan lebih banyak hari sejak penanaman. Meskipun lambat pada fase awal dan akhir, akumulasi bahan kering cepat di tengah jalan (Gbr. 5 ). Tidak ada perbedaan signifikan dalam akumulasi bahan kering antara perlakuan F4 dan F5 selama setiap periode pertumbuhan. Pada 73 hari setelah penanaman, tidak ada perbedaan signifikan yang terdeteksi di antara F4, F5, F3 dan F2; tetapi perlakuan F4 memiliki 8,01–12,53% lebih banyak bahan kering yang terakumulasi daripada F1. Pada 90 hari setelah penanaman, meskipun tidak ada perbedaan signifikan yang diamati antara F4, F5 dan F3, ada 34,58–40,36% dan 58,81–64,13% akumulasi bahan kering lebih besar di bawah F4 daripada F2 dan F1, masing-masing. Pada 111 hari setelah tanam, F4 dan F5 memiliki jumlah akumulasi bahan kering yang sama, tetapi akumulasi bahan kering F4 masing-masing 10,55–13,53%, 35,74–39,14% dan 54,64–62,73% lebih tinggi daripada F3, F2 dan F1. Terakhir, pada 144 hari setelah tanam, F4 dan F5 tetap tidak dapat dibedakan, tetapi akumulasi bahan kering F4 jauh lebih besar daripada F1, F2 dan F3.

Laju akumulasi bahan kering pada berbagai perlakuan pemupukan bervariasi dari waktu ke waktu sejak penanaman (Tabel 5 ). Dengan frekuensi pemupukan yang lebih besar, vm juga meningkat. Vm perlakuan F4 masing-masing 2,94–3,03%, 51,11–59,09% dan 88,89–100,00% lebih tinggi daripada F3, F2 dan F1. td perlakuan F4 masing-masing 0,7–1,97, 0,35–1,91 dan 2,08–2,10 hari lebih lama daripada F3, F2 dan F1. Singkatnya, pemberian nitrogen dalam jumlah kecil tetapi beberapa kali dapat meningkatkan laju pertumbuhan bahan kering, dan memperpanjang durasinya, yang mendorong pembentukan gabah dan menambah hasil jagung.

Akumulasi material, Na dan indeks panen (HI)
Baik akumulasi materi maupun Na pada jagung dipengaruhi secara signifikan oleh frekuensi aplikasi nitrogen (Tabel 6 ). Pada kedua tahun tersebut, akumulasi pra-antesis pada batang dan daun tidak memiliki perbedaan signifikan di antara perlakuan F2, F3, F4 dan F5, tetapi mereka secara signifikan melampaui perlakuan F1 dan F0. Untuk akumulasi pasca-antesis, perlakuan F4 dan F5 serupa dalam Na mereka pada batang dan daun, serta HI dan Na; namun, nilai-nilai ini secara signifikan lebih tinggi daripada F3, F2, F1 dan F0. Laju transfer nitrogen dari batang dan daun ke biji berkurang dengan lebih banyak aplikasi nitrogen. Na dalam perlakuan F4 adalah 21,46–32,14%, 54,17–54,60% dan 86,75–89,20% lebih besar daripada pada F3, F2 dan F1, berturut-turut. HI pada perlakuan F4 masing-masing adalah 5,66%, 9,80% dan 12,00% lebih tinggi dibandingkan dengan F3, F2 dan F1.

Rasio sebelum dan sesudah pembungaan memiliki korelasi negatif yang signifikan dengan PFPN, AEN, PEN atau REN (Gbr. 6 ). Perbedaan ini jelas menunjukkan adanya trade-off antara pertumbuhan vegetatif dan produksi reproduktif pada jagung.

Analisis korelasi
Ditemukan bahwa KW mempunyai korelasi positif signifikan dengan DMA, DMAm, LAIm, LAD, Pm, HI dan vm ( P  ≤ 0,05), seperti halnya K dengan LAI, LAD, DMA, Pns dan Pnm (Gbr. 7 ). Menurut analisis Mantel, KW, LAIm, LAD, Pnm, DMAm, vm dan HI merupakan faktor pendorong positif hasil jagung. Lebih jauh, PFPN dipengaruhi secara positif oleh K, KW, LAI, LAD, DMA, Pns, Pnm, vm dan HI; PEN dipengaruhi secara positif oleh K, KW, LAI, LAIm, LAD, DMA, DMAm, Pnm, vm dan HI; dan REN dipengaruhi secara positif oleh K, LAI, LAIm, LAD, DMA, DMAm, Pnm, vm dan HI. Selain itu, AEN dan WUE didorong secara positif oleh semua indikator kecuali H. Hasil-hasil ini menunjukkan bahwa perbedaan frekuensi pemberian nitrogen terutama memengaruhi laju fotosintesis pasca-antesis dan laju akumulasi material jagung dengan memengaruhi LAI dan biomassanya setelah antesis, sehingga mengubah bobot 1000 butir dan selanjutnya memengaruhi hasil dan efisiensi penggunaan air/pupuk jagung.

Model kerja optimasi frekuensi pemupukan
Optimalisasi frekuensi pemupukan dan proporsi nitrogen yang diberikan setelah antesis ditingkatkan (Gbr. 8 ). Dengan meningkatkan LAI, akumulasi bahan kering (DMA) dan Na, jumlah gabah per bulir (K) dan berat gabah (KW) dapat ditingkatkan, dan hasil serta efisiensi penggunaan air/nitrogen dapat ditingkatkan.

DISKUSI
Pengaruh frekuensi pemberian nitrogen terhadap hasil dan efisiensi penggunaan nitrogen pada jagung
Dengan teknik irigasi tetes dan pemupukan terpadu, pemberian pupuk nitrogen dalam dosis kecil tetapi berulang mampu memenuhi kebutuhan nutrisi tanaman, meningkatkan hasil jagung dan meningkatkan tingkat pemanfaatan pupuk. 23 , 24 Alokasi pupuk nitrogen yang wajar selama seluruh periode pertumbuhan jagung sangat penting untuk meningkatkan akumulasi material dan hasil, sekaligus meningkatkan efisiensi pemanfaatan pupuk nitrogen dan mengurangi dampak lingkungan yang merugikan seperti pelindian nitrogen. 25 Dalam studi ini, penggunaan moda teknologi terpadu tersebut dan peningkatan frekuensi pemupukan atas nitrogen menyinkronkan permintaan tanaman dengan pasokan nutrisi, yang meningkatkan ketersediaan nitrogen untuk jagung dan menguntungkan pertumbuhan tanaman dan pembentukan hasil. Hasil terbesar dicapai dengan menggunakan pemupukan atas nitrogen enam kali pada 15,82–16,06 t ha −1 , dengan PFPN 58,81–60,33 kg kg −1 (Tabel 1 ). Dibandingkan dengan pemupukan empat kali atau dua kali, hasil meningkat masing-masing sebesar 22,53–31,35% atau 35,61–50,66%. Pada penelitian pemupukan nitrogen jagung sebelumnya yang dilakukan di wilayah yang sama, dengan pemupukan nitrogen hanya pada tahap pangkal dan ruas, hasil terbesar hanya 10,30–11,06 t ha −1 , dengan PFPN 45,00–46,40 kg kg −1 . 26 Oleh karena itu, hasil yang diperoleh dalam penelitian ini adalah 45,21–53,69% lebih tinggi, sedangkan PFPN 30,02–30,69% lebih tinggi. Kemungkinan alasan untuk perbedaan ini adalah jika frekuensi aplikasi nitrogen terlalu rendah, kelebihan nitrogen tidak dapat diserap dan digunakan oleh jagung sekaligus; karenanya mudah terhidrolisis menjadi zat amonium yang mengalir ke tanah dalam atau menguap dengan pergerakan air. Hal ini akan menyebabkan defisiensi nitrogen pada tahap pertumbuhan akhir, yang memengaruhi hasil dan produktivitas pupuk nitrogen. 27 Selain itu, pada tahun 2020, kondisi cahaya dan suhu mendukung pertumbuhan jagung, 21 sedangkan pada tahun 2021, lebih banyak hujan dan lebih sedikit sinar matahari selama tahap pembentukan bulu kemungkinan memperlambat pertumbuhan jagung, sehingga menghasilkan hasil yang lebih rendah dibandingkan tahun 2020. Perbedaan hasil di antara perlakuan pada tahun 2020 lebih kecil dibandingkan tahun 2021, yang menunjukkan bahwa pemberian pupuk nitrogen secara bertahap dapat meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen pada tahun-tahun yang dianggap tidak mendukung pertumbuhan jagung.

Meningkatkan manajemen irigasi dan pemupukan untuk meningkatkan produktivitas tanaman sangat penting untuk mengatasi kekurangan air saat ini dan masa depan di bidang pertanian. Pemupukan irigasi tetes dapat menyinkronkan pasokan air dan nitrogen dengan permintaan tanaman, sehingga menawarkan potensi untuk meningkatkan efisiensi penggunaan air dan tingkat pemanfaatan pupuk nitrogen. 28 Dalam studi ini, sistem irigasi tetes digunakan untuk mengairi tanaman jagung dengan pemupukan yang menggabungkan air dan pupuk. Meningkatkan frekuensi pemupukan dan mengurangi volume irigasi secara tepat meningkatkan hasil panen jagung. Dibandingkan dengan F1, perlakuan F4 dalam studi ini menghemat 66,7% air irigasi, memiliki WUE keseluruhan terbaik (2,10–2,14 kg m −3 ) dan hasil panen (15,88–16,26 t ha −1 ). Irigasi yang berlebihan tidak hanya gagal meningkatkan hasil panen tetapi juga menyebabkan pemborosan sumber daya, salinitas tanah, dan penurunan kesuburan tanah. 29 Sebaliknya, irigasi tetes mengontrol volume air secara tepat, mengurangi penguapan serta perkolasi dalam. 30 Dibandingkan dengan pendekatan irigasi banjir tradisional, teknik pemupukan irigasi tetes terpadu memiliki efek penghematan air dan peningkatan hasil yang signifikan. 31 Dalam penelitian irigasi di area yang sama, hasil jagung sebesar 13,54 t ha −1 dan WUE sebesar 1,84 kg m −3 dicapai dengan pemupukan dua kali di bawah irigasi tetes. 32 Sebagai perbandingan, pemupukan enam kali di bawah irigasi tetes yang diuji dalam penelitian ini memiliki hasil 18,68% lebih tinggi dan WUE 15,21% lebih tinggi. Alasan utamanya adalah bahwa pendekatan integrasi pemupukan irigasi tetes dengan aplikasi pupuk bertahap dapat mengangkut air dan nutrisi ke akar tanaman sesuai kebutuhan, melalui pipa bertekanan untuk penyerapan yang efektif, untuk meningkatkan hasil dan efisiensi penggunaan air/pupuk.

Pengaruh frekuensi pemberian nitrogen terhadap akumulasi zat nitrogen pada tanaman jagung
Hasil jagung dipengaruhi oleh akumulasi bahan kering. LAI tingkat populasi yang tepat adalah dasar produksi material populasi tanaman. 33 LAI jagung hasil tinggi pertama-tama meningkat, stabil, dan kemudian menurun. Aplikasi nitrogen terpisah dapat memperpanjang durasi bernilai tinggi LAI dan menunda penuaan daun. 34 Studi ini menemukan bahwa meningkatkan proporsi aplikasi nitrogen pasca-silking membantu mempertahankan luas daun yang relatif tinggi, menunda penurunan LAI dari waktu ke waktu (Gbr. 2 ). Akumulasi bahan kering pasca-silking sangat penting untuk mencapai hasil gabah jagung yang kuat karena sebagian besar berat kering gabah berasal dari produk fotosintesis pasca-silking. 35 , 36 Mengoptimalkan manajemen pupuk nitrogen dapat memperlambat penuaan daun tanaman tahap akhir dan meningkatkan akumulasi bahan kering tahap akhir, 37 konsisten dengan hasil studi ini. Dengan integrasi air/pupuk, peningkatan efisiensi penggunaan nitrogen meningkatkan retensi kehijauan daun pasca-perasuan, meningkatkan LAI dan potensi fotosintesis dari perasuan hingga kematangan fisiologis, dan mengurangi laju penuaan daun jagung (Tabel 4 ). Secara kolektif, hal itu mendorong akumulasi bahan kering populasinya. Ini menunjukkan bahwa peningkatan frekuensi pembalut atas nitrogen dapat meningkatkan kinerja fotosintesis pasca-perasuan jagung, untuk memperoleh lebih banyak produk fotosintesis, dan dengan demikian meningkatkan hasil. Studi ini juga menemukan bahwa peningkatan frekuensi pembalut atas nitrogen secara efektif memperpanjang periode penghentian akumulasi bahan kering yang cepat, dengan durasi diperpanjang 2,19 hari dan laju akumulasi maksimum meningkat (Tabel 5 ). Jadi, dengan integrasi air/pupuk, penundaan pemupukan nitrogen yang sesuai dapat menunda penuaan daun pasca-perasuan, memperpanjang durasi akumulasi bahan kering yang cepat dan meningkatkan laju yang terakhir, 38 dengan demikian meningkatkan akumulasi bahan kering, yang meningkatkan hasil biji jagung dan laju penggunaan nitrogen.

Dalam studi ini, di bawah mode manajemen air-pupuk terpadu, dengan pemupukan ganda dan peningkatan proporsi pemupukan pasca-antesis, rasio pra- dan pasca-antesis berkorelasi negatif dengan PFPN, AEN, PEN dan REN (Gbr. 6 ). Ini menunjukkan koordinasi antara pertumbuhan vegetatif dan reproduksi jagung. Penundaan aplikasi nitrogen yang tepat dapat memenuhi kebutuhan nitrogen tahap akhir jagung, meningkatkan efisiensi penggunaan nitrogen dan meningkatkan laju dan periode pengisian gabah untuk mempengaruhi hasil akhir. 39 Akumulasi materi pasca-antesis dan LAI berkorelasi positif dengan berat gabah jagung (Gbr. 7 ).

Namun, peningkatan frekuensi pemupukan (F5) secara terus-menerus tidak berdampak signifikan pada hasil panen jagung, yang menunjukkan bahwa ada beberapa keterbatasan pada pemupukan dengan jumlah tetap, dengan proporsi alokasi pupuk nitrogen yang masih belum jelas. Ke depannya, perlu dilakukan penelitian tentang alokasi pupuk nitrogen pada berbagai tahap pertumbuhan jagung untuk lebih memperjelas dampak alokasi pupuk nitrogen terhadap hasil panen dan tingkat pemanfaatan pupuk nitrogen, sehingga dapat memberikan panduan teknis yang tepat waktu untuk memperkuat strategi aplikasi nitrogen jagung untuk daerah irigasi tambahan di Tiongkok timur laut.

KESIMPULAN
Pemberian nitrogen sebanyak enam kali menghasilkan hasil jagung terbaik (berkisar antara 15,82 hingga 16,06 t ha −1 ) dan tingkat pemanfaatan nitrogen optimal (dengan AEN 36,78–37,22 kg kg −1 , PFPN 37,0–37,22 kg kg −1 , PEN pada 7,44–7,87 kg kg −1 dan REN pada 48,12–50,35 kg kg −1 ). WUE mencapai 2,10–2,14 kg m −3 . Dibandingkan dengan moda pemupukan empat kali dan dua kali yang biasa digunakan petani, hasil jagung meningkat masing-masing sebesar 22,53% hingga 31,35% dan 35,61% hingga 50,66%. Pemberian nitrogen yang lebih sering dapat memperpanjang masa fungsional daun jagung, memperlambat penuaan daun, meningkatkan laju pemanfaatan fotosintesisnya, meningkatkan akumulasi materi pasca-antesis, meningkatkan bobot biji jagung, menambah jumlah nitrogen yang terakumulasi dan meningkatkan efisiensi penggunaan air dan nitrogen pada jagung, dengan demikian meningkatkan hasil panen jagung.