20
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Gas Rumah Kaca dan Laboratorium Terpadu Balingtan Jakenan Pati, Jawa Tengah. Lokasi penelitian terletak pada ketinggian 10-25 meter di atas permukaan laut. Secara geografis daerah penelitian terletak pada koordiat 111040’ Bujur Timur dan 6045’ Lintang Selatan. Contoh gambut diambil dari Desa Jabiren, Kecamatan Jabiren Raya, Kabupaten Pulang Pisau, Provinsi Kalimantan Tengah. Penelitian dilaksanakan selama 6 bulan yaitu dimulai bulan Maret sampai dengan Agustus 2012.
Sumber Data Penelitian ini menggunakan dua jenis data yaitu data primer dan data sekunder. Data primer diperoleh dengan melakukan pengukuran langsung di lapang dan hasil analisis laboratorium, sedangkan data sekunder yang digunakan merupakan data hasil penelitian sebelumnya terkait dengan emisi GRK pada lahan gambut dengan perlakuan dan kondisi tutupan lahan yang berbeda.
Variabel yang Diamati Pengamatan serta pengukuran variabel dilakukan untuk mencapai output penelitian yang telah ditentukan. Variabel yang diamati dalam penelitian ini terdiri atas variabel utama dan variabel ekonomi. Variabel utama: Perlakuan percobaan terdiri atas 2 faktor. Faktor I adalah tanah yang diambil dari tipe penggunaan lahan dan Faktor II adalah dosis amelioran (pupuk kandang ayam). Faktor I adalah tanah yang diambil dari tiga tipe penggunaan lahan, yaitu : L1
: lahan gambut yang ditanami tanaman karet dan ditumbuhi semak
L2
: lahan gambut yang ditanami karet dan nanas (ICCTF)
L3
: lahan gambut yang ditumbuhi semak
21
Faktor II adalah dosis pupuk kandang ayam A1
: 0 ton/ha (kontrol)
A2
: 4 ton/ha
Variabel Ekonomi: Variabel ekonomi terdiri atas data-data yang diperlukan untuk menghitung usaha tani penggunaan amelioran (pupuk kandang) pada beberapa agroekosistem kebun karet di tanah gambut. Data ini diperoleh melalui wawancara langsung dengan para petani karet yang berada di sekitar lokasi penelitian.
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas contoh gambut yang berasal dari tiga tipe penggunaan lahan. Bahan lain yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya gas pembawa N2 dan H2, gas standar CO2, CH4 dan N2O, amelioran (pukan ayam) dan peta penggunaan lahan skala 1:50.000. Alat yang digunakan meliputi bor gambut, syringe, kromatografi gas, timbangan, meteran, elektroda, pH/EH meter, gelas piala 250 mL, gas chamber (paralon, tutup paralon, sungkup, selang dan septum), GPS dan kamera digital.
Termometer Syringe Septum Tutup paralon dan penampung air
Selang
Gambar 2. Bagian – bagian gas chamber
22
Metode Penelitian Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) Split Plot dengan 2 faktor perlakuan. Faktor I adalah tipe penggunaan lahan dan Faktor II adalah pupuk kandang ayam. Kombinasi perlakuan terdiri atas 3 tipe penggunaan lahan dan 2 taraf dosis pupuk kandang ayam. Terdapat 3 ulangan pada percobaan ini sehingga keseluruhan percobaan terdiri atas 18 satuan percobaan. Tata letak perlakuan saat percobaan disajikan pada Gambar Lampiran 1. Untuk mengetahui adanya pengaruh perlakuan yang dilakukan terhadap peubah respon yang diamati dilakukan analisis ragam (uji-F). Model aditif linear yang digunakan adalah sebagai berikut: Yijk = µ + i + j + ij + k + ()jk + ijk
Yijk
= Respon pengamatan pada kelompok ke-i di lokasi ke-j dengan pemberian amelioran ke-k
µ
= Rataan umum
i
= Pengaruh aditif kelompok ke-i
j
= Pengaruh aditif dari tipe penggunaan lahan ke-j
ij
= Pengaruh galat pada ulangan ke-i di tipe penggunaan lahan ke-j
k
= Pengaruh aditif dari pemberian amelioran ke-k
()jk
= Pengaruh interaksi pemberian amelioran ke-k pada tipe penggunaan lahan ke-j
ijk
= Pengaruh galat kelompok ke-i pada tipe penggunaan lahan ke-j dengan pemberian amelioran ke-k
Data pengamatan diuji dengan menggunakan analisis ragam (ANOVA). Jika terdapat perbedaan diantara perlakuan yang diuji berdasarkan uji F-hitung pada taraf 5% maka dilakukan uji lanjut dengan Uji DMRT (Duncan’s Multiple Range Test) pada taraf 5% (Gomez dan Gomez, 1995). Analisis statistika ini dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak yang tersedia pada SAS/Stat. system.
23
Pelaksanaan Percobaan Persiapan Tahapan dalam kegiatan persiapan di lapangan yang dilakukan sebelum kegiatan penelitian dimulai terhadap plot gambut terdiri atas beberapa tahapan penting sebagai berikut: 1. Orientasi, dilakukan untuk mendapatkan informasi lokasi penelitian dan tipe penggunaan lahan. 2. Penetapan plot/training area di lapangan yang mewakili kedalaman gambut. 3. Penentuan posisi titik sampel penelitian menggunakan GPS.
Penentuan Titik Sampel Pembagian plot dilakukan berdasarkan tipe penggunaan lahan yaitu pada lahan gambut yang ditanami tanaman karet dan ditumbuhi semak, lahan gambut yang ditanammi karet dan nanas (ICCTF) serta lahan gambut yang ditumbuhi semak. Penentuan titik pengambilan sampel dilakukan secara diagonal pada masing-masing tutupan lahan.
Penentuan Tingkat Kematangan Gambut Tingkat kematangan gambut dalam kunci taksonomi tanah (Soil Survey Staff 1999) dapat dibedakan berdasarkan tingkat dekomposisi dari bahan (serat) tanaman asalnya. Untuk mempermudah penciriannya di lapangan, penetapan tingkat kematangan gambut dilakukan dengan mengambil segenggam gambut kemudian
diperas
dengan
telapak
tangan
secara
perlahan-lahan
dan
memperhatikan serat-serat yang tertinggal di dalam telapak tangan. Tingkat kematangan gambut ditentukan berdasarkan ciri-ciri berikut ini, yaitu: Gambut fibrik (mentah) merupakan gambut yang belum melapuk, bahan aslinya masih bisa dikenali dan berwarna cokelat. Apabila setelah dilakukan pemerasan kandungan serat yang tertinggal dalam tepak tangan adalah tiga perempat bagian atau lebih (> ¾), maka gambut tersebut digolongkan ke dalam jenis fibrik.
24
Gambut hemik (setengah matang) adalah gambut yang sebagian bahan asalnya masih bisa dikenali dan memiliki warna cokelat. Apabila setelah dilakukan pemerasan kandungan serat yang tertinggal dalam telapak tangan adalah kurang dari tiga perempat sampai seperenam bagian atau lebih ( < 3/4 - > 1/6 ), maka gambut tersebut digolongkan ke dalam jenis hemik. Gambut saprik (matang) adalah gambut yang sudah melapuk lanjut dan bahan asalnya tidak dikenali, memiliki warna cokelat tua sampai hitam. Apabila setelah dilakukan pemerasan kandungan serat yang tertinggal dalam telapak tangan adalah kurang dari seperenam bagian, maka gambut tersebut digolongkan ke dalam jenis saprik.
Pengambilan Sampel Gambut Setelah ditentukan lokasi titik sampling gambut, langkah selanjutnya adalah pengambilan sampel tanah. Pengambilan sampel gambut dilakukan pada masing-masing tipe penggunaan lahan. Sampel gambut yang dibutuhkan kurang lebih sebanyak 1 ton. Sampel gambut kemudian dimasukkan kedalam karung berukuran 20 kg dan diberi label. Karung yang digunakan untuk pengambilan sampel gambut sebelumnya telah dilapisi plastik untuk menjaga kondisi gambut dari gamgguan luar seperti sinar matahari maupun berkurangnya kadar air. Sampel gambut selanjutnya diangkut ke Laboratorium Gas Rumah Kaca Balingtan (Pati, Jawa Tengah) menggunakan jasa ekspedisi.
Analisis Sifat-Sifat Gambut Pada awal penelitian, gambut dianalisis kematangan, BD, pH (H2O), C, N (Kjeldahl), P2O5, K2O, Kation, CEC dan KB. Berikut ini sifat-sifat yang dianalisis ditujukan oleh Tabel 1.
25
Tabel 1. Sifat-sifat gambut yang diamati beserta metode pengukurannya No
Sifat yang Dianalisis
Metode Pengukuran
A. Sifat Fisika Tanah 1.
Bobot Isi
Gravimetri (Blakemore et al., 1987)
2.
Kadar Air
Gravimetri (Blakemore et al., 1987)
B. Sifat Kimia Tanah 1.
C Organik
Pengabuan Kering (Blakemore et al., 1987)
2.
N-total
Spektrofotometri (Burt, 2004)
3.
pH H2O (1:5)
pH meter (Black, 1965)
4.
P2O5
Spektrofotometri (Horwitz, 2000)
5.
K2O
Flamephotometri (Horwitz, 2000)
6.
KTK
Perkolasi (Page et al., 1982)
Penentuan kadar air dan bobot isi gambut Pengambilan contoh tanah dilakukan pada plot penelitian dengan kedalaman antara 0-60 cm menggunakan bor gambut. Alat ini dapat digunakan untuk mengambil contoh tanah gambut dalam keadaan hampir tidak terganggu mulai dari lapisan atas sampai lapisan dasar gambut. Langkah awal penggunaan bor gambut yaitu dengan menekan bor ke dalam gambut sampai kedalaman yang diinginkan (60 cm) kemudian bor gambut diputar searah jarum jam minimal setengah putaran. Setelah terlewati setengah lingkaran maka tabung pada bor gambut akan terisi dengan gambut dan sayap pada alat ini akan menutup contoh gambut sehingga tidak keluar dari tabung bor dan tidak ada penambahan contoh gambut ke dalam bor. Langkah berikutnya adalah mengambil contoh gambut dan disimpan ke dalam kantong plastik yang tertutup rapat supaya tidak ada air yang tercecer dan gambut yang diambil tidak berubah volumenya. Penentuan berat isi (BD) dan kadar air tanah (KA) dilakukan di laboratorium menggunakan metode gravimetris. Contoh gambut yang berasal dari bor gambut diukur berat basahnya berdasarkan volume bor gambut (Vt). Berat tanah basah (Mt) adalah Ms + Mw , dimana Ms adalah berat tanah dan Mw adalah berat air yang terkandung di dalam matriks tanah. Contoh tanah tersebut
26
kemudian dikeringkan di dalam oven pada suhu 1050 C selama 2 x 24 jam sampai dicapai berat kering konstan. Selanjutnya dilakukan pengukuran berat kering tanah (Ms) + berat cawan (Mc). Perhitungan BI menggunakan rumus: BI =
=
Satuan untuk BI adalah g/cm3 dan satuan untuk kadar air adalah % berat untuk mengindikasikan bahwa kadar air dihitung berdasarkan berat tanah. Pengukuran kadar air tanah (KA) selengkapnya dapat dihitung menggunakan rumus: KA =
x 100%
Penetapan C organik gambut Contoh gambut yang telah dikering oven (yang berasal dari hasil pengeringan sebelumnya) diambil sebanyak satu sendok tanah. Kemudian ditumbuk sampai kira-kira halus menggunakan lumping porselen (mortar) lalu diayak dengan ayakan. Selanjutnya, karbon organik diukur dengan menggunakan metode pengabuan kering (lost of ignation) dan menimbang berat abu yang tersisa dalam cawan (Ma). Kandungan C organik (Corg) menggunakan satuan % berat atau fraksi berat bahan organik terhadap berat kerting total (berat bahan organik dan berat abu, g/g). Corg =
/ 1,724
Persiapan Percobaan Pada tahap persiapan percobaan contoh gambut terlebih dahulu dikomposit berdasarkan tipe penggunaan lahan (L1, L2 dan L3). Masing-masing contoh gambut tersebut dimasukkan ke dalam paralon dengan diameter 22 cm dan tinggi 30 cm. Gambut yang dimasukkan ke dalam paralon harus sesuai dengan kebutuhan tanah masing-masing satuan percobaan berdasarkan BD dan kadar air (Tabel Lampiran 1). Contoh gambut yang sudah dimasukkan ke dalam paralon dikondisikan agar kadar air sekitar 66% (volume/volume).
27
Sebelum diberikan perlakuan, contoh gambut diinkubasikan terlebih dahulu sekitar 2 minggu agar stabil. Pupuk kandang kotoran ayam yang akan dijadikan perlakuan dikomposkan terlebih dahulu sebelum diaplikasikan ke percobaan. Setelah inkubasi selesai dilakukan lalu diberi pupuk kandang ayam sesuai dengan dosis masing-masing (Tabel lampiran 2).
Pengamatan Emisi GRK pada Gambut Pengukuran emisi gas rumah kaca pada sampel gambut dilakukan di laboratorium gas rumah kaca Balingtan, Pati. Pengambilan sampel gas rumah kaca (GRK) dilakukan setiap 7 hari sekali sampai 49 hari. Pengambilan contoh gas dilakukan dengan menggunakan jarum suntik. Sampel gas diambil pada pagi hari (06.00-08.00) dengan menggunakan 10 ml-syringe dari sungkup paralon. Interval waktu yang digunakan untuk pengambilan contoh adalah menit ke-10, 20, 30, 40, 50 dan 60. Sungkup diatur pada posisi rata dan terjaga agar gas yang tertampung dalam sungkup tidak bocor (diisi air). Pasang thermometer pada lubang yang ada di tutup sungkup. Sungkup ditutup, penutup karet/septum pada tempat pengambilan sampel udara dibuka kurang lebih 2-3 menit agar konsentrasi udara dalam sungkup menjadi stabil. Setelah 2-3 menit, sumbat lubang pengambilan gas dengan tutup karet (septum). Pengambilan gas menggunakan jarum suntik (syringe) sesuai dengan label dan dipasang pada posisi tegak lurus. Setelah gas masuk ke dalam syringe, tutup dengan septum sesegera mungkin untuk menghindari kebocoran. Perubahan suhu dalam sungkup selalu dicatat saat pengambilan contoh gas Gas yang diambil selanjutnya dianalisis dengan menggunakan peralatan pendukung utama yaitu kromatografi gas model Shimadzu 8A dan GHG Varian 450. Syringe diinjeksikan melalui sampling valve. Pengoperasian Green House Gas (GHG) Varian 450 menggunakan software “Galaxie”. Alat ini dilengkapi dengan tiga detektor yaitu FID (Flame Ionization Detector) untuk menganalisis gas CH4, ECD (Electron Capture Detector) untuk analisis gas N2O dan TCD (Thermal Conductivity Detector) untuk analisis CO2. Carrier gas yang digunakan untuk ECD dan TDC adalah N2, sedangkan untuk FID adalah N2, H2 dan udara
28
tekanan. Sistem kerja alat ini terpisah walau memiliki tiga jenis detektor, sehingga analisis tidak bisa dilakukan secara bersamaan. Analisis CH4, N2O, dan CO2 dilakukan secara bersamaan yang memerlukan waktu sekitar 7 menit. Setelah 7 menit akan keluar hasil análisis pada software. Hasil analisis berupa peak yang diinterpretasikan dalam bentuk area (tanpa satuan) dan konsentrasi (ppm/ppb) dalam waktu bersamaan. Peak yang dihasilkan akan ditampilkan dalam kromatogram yang berbeda. Setiap satu kali analisis akan dihasilkan tiga kromatogram, masing-masing detector satu kromatogram. Laju emisi gas (ppbv) dihitung dengan regresi linier dari peningkatan secara temporal emisi gas dalam sungkup (Van der Gon, 1996).
Gambut berbagai tipe penggunaan lahan
Analisis gas rumah kaca (CO2, CH4 dan N2O)
Pemberian Amelioran
Gambar 3. Tahapan Pengukuran emisi Gambut Pengamatan Eh dan pH Gambut Pengukuran potensial redoks tanah dan pH dilakukan seminggu sekali setelah pengambilan sampel gas. Potensial redoks tanah (Eh) diukur menggunakan alat Eh-meter dan elektroda yang ditancapkan sekitar 20 cm sebagai konduktornya. Sedangkan derajat kemasaman (pH) diukur menggunakan pH meter.
29
Pengambilan contoh gambut (Jabiren, Kalsel)
Penyusunan tata letak percobaan
Persiapan Percobaan
Pembuatan gas chamber
Komposit gambut berdasarkan tipe penggunaan lahan
Gas chamber diisi bahan gambut sesuai dengan kebutuhan gambut kadar air tanah gambut dijaga agar tetap 66% (volum/volum).
Inkubasi 2 minggu
Pemberian amelioran
Pengukuran Eh dan pH
Pengambilan sampel gas CH4, CO2, dan N2O setiap satu minggu sekali
Contoh gas dianalisis dengan Kromatografi Gas Pengolahan data Gambar 4. Bagan alir kegiatan penelitian
30
Pengamatan Analisis Gas Rumah Kaca Pengukuran laju produksi gas rumah kaca diukur dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Khalil et al, 1991):
F=
x
x
x
Keterangan: : Fluks CO2/CH4/N2O (mg/m2/menit)
F
dc/dt : Perbedaan Konsentrasi CO2/CH4/N2O per satuan waktu (ppm/menit) Vch : Volume boks (m3) Ach : Luas boks (m2) mW : Bobot molekul CO2/CH4/N2O (gr) mV
: Volume molekul CO2/CH4/N2O (22.4 l pada suhu dan tekanan standar/stp dalam mol/l)
T
: Suhu rata-rata inkubator (0C)
Analisis Usahatani Analisis usahatani dilakukan dengan menggunakan input berupa komponen biaya (TC), penerimaan usaha tani (TR) dan pendapatan biaya usaha tani (Pd). Menurut Soekartawi (2002), cara analisis usahatani dengan menggunakan ketiga variabel tersebut dikenal dengan analisis anggaran arus uang tunai (cash flow analysis). Penentuan analisis biaya-manfaat dalam cash flow pada penelitian ini dikategorikan dalam 2 kondisi, yakni kebun karet monokultur dan kebun karet intercropping dengan tanaman nanas. Secara umum asumsi dasar yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Luas lahan dalam analisis usahatani ini adalah sebesar 1 Ha 2. Semua harga input dan harga output yang digunakan dalam analisis ini adalah berdasarkan harga yang berlaku selama tahun penelitian, dengan asumsi harga konstan selama umur proyek.
31
3. Tingkat diskonto yang digunakan dalam penelitian ini adalah 17 persen yang didasarkan pada tingkat suku bunga kredit investasi rata-rata pada bulan September 2011-September 2012. 4. Sumber modal seluruhnya modal sendiri. 5. Pendapatan bersih (net benefit) adalah selisih antara arus penerimaan (inflow) dan arus biaya (outflow). Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut: a. Total penerimaan usahatani, merupakan perkalian antara prooduksi yang diperoleh tanaman ke-i dengan harga produksi tanaman ke-i. Persamaannya sebagai berikut: TR = Yi . Pyi TR : Total Penerimaan (Rp) Y
: Produksi yang diperoleh tanaman ke-i (kg/ha)
Py : Harga produksi tanaman ke-I (Rp/Kg)
b. Total biaya usahatani, merupakan nilai semua keluaran yang dipakai dalam usahatani selama proses produksi baik yang langsung maupun tidak langsung. Hal ini dapat dihitung menggunakan persamaan: TC = FC + VC TC : Total biaya, meliputi biaya tetap dan biaya variabel (Rp) FC : Biaya tetap (Rp) VC : Biaya variabel atau tidak tetap (Rp)
c. Pendapatan usahatani, merupakan selisih antara penerimaan dan semua biaya yang dapat dihitung melalui persamaan berikut: Pd c= TR-TC Pd : Pendapatan total (Rp) TR : Total Penerimaan (Rp) TC : Total biaya, meliputi biaya tetap dan biaya variabel (Rp)
32
d. Efisiensi, merupakan penerimaan untuk tiap rupiah yang dikeluarkan yaitu revenue cost rasio (R/C rasio) yang dapat dihitung melalui persamaan berikut: RC= TR/TC e. Net Present Value, merupakan selisih antara nilai sekarang arus manfaat dengan nilai sekarang arus biaya selama umur proyek yang dapat dihitung melalui persamaan berikut (Gittinger, 1986):
Bt : Manfaat proyek pada tahun ke-t Ct : Biaya proyek pada tahun ke-t t
: Umur proyek (tahun)
n
: Jumlah tahun
i
: Tingkat suku bunga (diskonto)
f. Internal Rate of Return (IRR) merupakan suatu tingkat diskonto yang membuat NPV sama dengan nol. IRR dapat dihitung melalui persamaan berikut (Gittinger, 1986):
Jika IRR > tingkat diskonto, maka suatu usaha layak untuk dilaksanakan. Sebaliknya apabila IRR < tingkat diskonto, berarti suatu usaha tidak layak untuk dilaksanakan. g. Net Benefit-Cost Ratio (Net B/C), merupakan perbandingan antara jumlah present value yang positif (sebagai pembilang) dengan jumlah present value yang negative (sebagai penyebut). Angka ini menunjukkan tingkat besarnya tambahan manfaat pada setiap tambahan biaya sebesar satu satuan. Secara sistematis dapat dihitung melalui persamaan berikut:
Jika Net B/C > 1, maka suatu usaha layak untuk dilaksanakan. Sebaliknya jika Net B/C < 1 berarti suatu usaha tidak layak untuk dilaksanakan.
