DINAMIKA EMISI METAN (CH

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

SKRIPSI

DINAMIKA EMISI METAN (CH4) PADA LAHAN PADI SAWAH DENGAN KOMBINASI SISTEM PENGELOLAAN AIR DAN PEMUPUKANDI DESA DEMAKAN KECAMATAN MOJOLABAN SUKOHARJO

Oleh Aulia Prida Arumsari H0708082

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2013

i


digilib.uns.ac.id

SKRIPSI

DINAMIKA EMISI METAN (CH4) PADA LAHAN PADI SAWAH DENGAN KOMBINASI SISTEM PENGELOLAAN AIR DAN PEMUPUKAN DI DESA DEMAKAN KECAMATAN MOJOLABAN SUKOHARJO

Aulia Prida Arumsari H0708082

Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping

Prof. Dr. Ir. Purwanto, MS NIP 19520511 1982 031 002

Dra. LinayantiDarsana, MSi NIP 19520711 198003 2 001

Surakarta, .........................................

Fakultas Pertanian Dekan

Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto NIP 19560225 198601 1 001

commit to user


digilib.uns.ac.id

SKRIPSI

DINAMIKA EMISI METAN (CH4) PADA LAHAN PADI SAWAH DENGAN KOMBINASI SISTEM PENGELOLAAN AIR DAN PEMUPUKAN DI DESA DEMAKAN KECAMATAN MOJOLABAN SUKOHARJO

yang dipersiapkan dan disusun oleh Aulia Prida Arumsari H0708082

telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal: 24 Oktober 2012 dan dinyatakan telah memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian Program Studi Agroteknologi

Susunan Tim Penguji:

Ketua

Anggota I

Anggota II

Prof. Dr. Ir. Purwanto, MS NIP 19520511 1982 031 002

Drs. LinayantiDarsana, MSi NIP 19520711 198003 2 001

Prof.Dr.Ir.H.Suntoro,MSNIP. 19551217 198203 1 003

commit to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan segala

rahmat

dan karunia-Nya,

sehingga penulis

dapat

menyelesaikan penelitian sekaligus penyusunan skripsi ini. Dalam penulisan skripsi ini tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karenanya, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, MS selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Prof.

Dr.

Ir.

Purwanto,

MSselaku

pembimbingutama

yang

telahmemberikanbimbinganuntukpenulisanskripsiini. 3. Drs. Linayanti Darsana, MSi selaku pembimbing pendamping yang telahmemberikankoreksi, bimbingandan saran dalampenulisanskripsiini. 4. Ir.

Sri

Hartati,

MPselakupembimbingakademik

yang

telahmemberikanbimbingandannasehatselamamasaperkuliahan. 5. Ibunda tercinta Siti Mahmudah dan Ayahanda Suwarno yang telah memberikan semangat, kasih sayang yang tak terhingga, doa, nasehat, dan dukungan lahir batin. 6. Teman-teman

jurusan Agroteknologi 2008, kakak Ilmu Tanah 2007 dan

teman-temanku di UKM KKT Thoekoel FP UNS yang selalu siap menyumbangkan tenaga membantu kelancaran penelitian ini. 7. Segenap Laboran di Laboratorium Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan analisis laboratorium. Penulis berharap semogaskripsiinidapat memberikan manfaat bagi penulis sendiri khususnya dan bagipara pembaca pada umumnya. Amin.

Surakarta, Januari 2013

Penulis commit to user i


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR ...................................................................................... i DAFTAR ISI ................................................................................................... ii DAFTAR TABEL .......................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... v RINGKASAN ................................................................................................. vi SUMMARY .................................................................................................... vii I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 A. Latar belakang ......................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .................................................................................... 4 C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ................................................................. 4 II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 6 A. Komoditas Padi (Oryza sativa) ................................................................ 6 B. Pemupukan pada Lahan Sawah ................................................................ 8 1. Pupuk Organik .................................................................................... 8 2. Pupuk Anorganik ................................................................................. 9 C. Metode Pengelolaan Air pada Budidaya Padi ......................................... 10 1. Metode Konvensional ........................................................................ 10 2. Metode SRI (System of Rice Intensification) ...................................... 10 D. Gas Metan (CH4) sebagai Gas Rumah Kaca ........................................... 12 E. Faktor yang Mempengaruhi Emisi ......................................................... 15 1. PH Tanah Sawah ................................................................................ 15 2. Reaksi Redoks pada Tanah Sawah ..................................................... 15 III. METODE PENELITIAN ......................................................................... 18 A. Tempat dan WaktuPenelitian ............................................................... 18 B. Bahan dan Alat Penelitian .................................................................... 18 C. Perancangan Penelitian ........................................................................ 18 D. Analisis Data ....................................................................................... 20 commit to user E. Pelaksanaan Penelitian......................................................................... 20 ii


digilib.uns.ac.id

F. Pengamatan Peubah ............................................................................. 27 IV. HASILDAN PEMBAHASAN .................................................................. 30 A. Keadaan Umum Wilayah ....................................................................... 30 B. Karakteristik Tanah Awal ...................................................................... 31 C. Pengaruh Perlakuan Terhadap Emisi Gas Metan (CH4) .......................... 33 D. Hubungan Emisi Gas Metan (CH4) Harian dengan Kondisi Tanah ......... 47 E. Pengaruh Perlakuan Terhadap Hasil Tanaman ....................................... 57 V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 63 A. Kesimpulan .......................................................................................... 63 B. Saran .................................................................................................... 63 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user iii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Nomor 1.

Judul

Hal.

PerbedaanSistemTanamPadiMetode SRI (System of Rice Intensification) denganSistemKonvensional .................................................................. 12

2.

EstimasiEmisiMetansecara global secara Global darikegiatanmanusia (Antropogenic) ..................................................................................... 14

3.

Kombinasi Perlakuan Faktor I dan II di Petak Lahan ............................ 19

4.

Jumlah Sampel pada Setiap Pengambilan ............................................. 19

5.

Tabel Pengamatan Peubah dan Metode yang Digunakan ...................... 21

6.

Sistem pengairan menurut metode SRI (I1) ...........................................22

7.

Sistem pengairan Metode Konvensional (I2) ........................................ 23

8.

Dosis Pemupukan Tanaman Padi .......................................................... 24

9.

Penggunaan Lahan di Desa Demakan Kec. Mojolaban tahun 2011 ....... 30

10.

Karakteristik Tanah Awal Lokasi Penelitian ......................................... 31

11.

Pengaruh Perlakuan Terhadap Emisi Metan (CH4) ............................... 48

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul dalam Teks

Hal.

1.

Bagan DinamikaProduksidanEmisi CH4dariLahanSawah ..................... 16

2.

Proses Pembentukan Gas Metanolehtanaman Air ................................. 35

3.

Dinamika Fluktuasi Emisi Metan pada Budidaya Padi Var. Sunggal di Desa Demakan Kec. Mojolaban Sukoharjo dalam Satu Periode Tanam 36

4.

Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 Fase 22 HST.............. 38

5.

Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 pada Fase 43 HST ..... 41

6.

Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 Fase 65 HST.............. 42

7.

Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 pada Fase setelah panen.......................................................................................................44

8.

Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Total CH4 dalam Satu Periode Tanam Padi .......................................................................................... 46

9.

Hubungan emisi Metan dengan kandungan Bahan Organik .................. 48

10.

Hubungan emisi Metan dengan Eh Tanah ............................................. 52

11.

Hubungan emisi Metan dengan pH Tanah ............................................ 55

12.

Pengaruh Perlakuan Terhadap Tinggi Tanaman ....................................57

13.

Pengaruh Perlakuan Terhadap Jumlah anakan Produktif ...................... 58

14.

Pengaruh Perlakuan Bobot Gabah Kering Panen .................................. 60

15.

Pengaruh Perlakuan Terhadap Bobot Gabah Kering Giling .................. 61

commit to user v


digilib.uns.ac.id

RINGKASAN DINAMIKA EMISI METAN (CH4) PADA LAHAN PADI SAWAH DENGAN KOMBINASI SISTEM PENGELOLAAN AIR DAN PEMUPUKAN DI DESA DEMAKAN KECAMATAN MOJOLABAN SUKOHARJO. Skripsi: AuliaPridaArumsari(H0708082). Pembimbing:Purwanto, Linayanti Darsana, dan Suntoro. Program StudiAgroteknologi, FakultasPertanianUniversitasSebelasMaret (UNS) Surakarta. Penelitiantentang dinamikaemisi CH4padabudidayapadisawahdengankombinasisistempengelolaanairdanpemupuka nini dilaksanakan di Desa Demakan Kecamatan Mojolaban Kabupaten Sukoharjo. Lokasi penelitian merupakan lahan sawah milik petani yang digunakan untuk budidaya padi. Penelitian ini bertujuanuntukmengetahuidinamikaemisi CH4selamasatuperiodetanam, sertamengetahuikombinasidosispemupukandansistempengelolaan air yang efisienuntukmereduksi gas metan. PenelitiandilaksanakanpadabulanFebruari-Juli 2012. Pelaksanaan analisa gas dilakuan di Balai Penelitian Lingkungan (Balingtan) Jakenan, sedangkan analisis tanah dilakukan di laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret. Penelitian inidisusundenganrancanganacakkelompoklengkap (RAKL) split plot denganduafaktorperlakuandanempatblokulangan. Perlakuanterdiridarisistempengairandan dosis pemupukan. Adapun main plot adalah perlakuan sistem pengelolaan air metode SRI (I1) dansistem pengairan metode konvensional (I2). Sedangkan sub plot adalah perlakuandosispemupukanpetanisetempat (P1), dosis rekomendasi permentan (P2), dan dosis rekomendasi hasilujitanah (P3). Pengambilansampel gas dilakukansebanyak 5 kali selamafasepertumbuhanpadihinggasetelahpanendenganmetodesungkupstatik. Hasilpenelitianmenunjukkanbahwaemisi CH4 yang dihasilkanmasingmasingfasepertumbuhpadiberadapadakisaran0-200 mg CH4/m2/Hari.Sistem pengairan secara mandirihanyaberpengaruhdalammenurunkanemisi gas metanpadafase 22 HST. Grafikdinamikaemisi total CH4padasatuperiodetanampadimengalamipeningkatandariawalsebelumtanamhing gaumurpadimencapai 43 HST kemudianmengalamipenurunanhinggamenjelangmasapanen.Sistempengelolaan air SRI cenderunglebihmampumenekanemisi gas metandalampenanamanpadiselamasatumusimtanamdibandingkandengansistempen gelolaan air secarakonvensional.Dinamikaemisi gas metanterendahdanterlihattidakterlalufluktuatifdalamperhitungansatumusimtanamd ihasilkanolehpenggunaansistempengelolaan air SRI dandosispemupukanujitanahdengan total emisi gas metansebesar341,212 KgCH4/ha/Musim Tanam. Padapenelitianini, sistempengelolaan air metode SRI dandosispupukhasilujitanahmerupakanrekomendasi yang cenderung paling efisienuntukmenekanemisi gas commit to user metandantidakmenurunkanhasilpanensehinggatidakmerugikanlingkungandantidak

vi


digilib.uns.ac.id

merugikanpetanikarena cenderungmemberikanemisilebihrendah, tinggitanamanlebihpendek, jumlahanakanproduktiflebihbanyakdanbobotgabahlebihtinggi.

commit to user


digilib.uns.ac.id

SUMMARY

METHANE (CH4) EMISSION DYNAMICS IN RICE FIELD WITH COMBINATION OF WATER MANAGEMENT SYSTEM AND DOSE OF FERTILIZATION IN DEMAKAN VILLAGE OF MOJOLABAN SUBDISTRICT OF SUKOHARJO. Thesis: AuliaPridaArumsari (H0708082). Lecturer: Purwanto, LinayantiDarsana, and Suntoro. Agrotechnology Study Program, Agriculture Faculty of SebelasMaret University (UNS) Surakarta. A study on methane (CH4) Emission dynamics in rice field with Combination between of water management system and dose of fertilization was conducted in Demakan Village of MojolabanSubdistrict of Sukoharjo Regency. The location of research was the farmer-owned land used for cultivating rice. This research aims to find out the CH4 emission dynamics during one planting period, and to find out the effective combination of fertilization dose and water management system to reduce the methane gas. This study was conducted from February to July 2012. The gas analysis was conducted in Environmental Research Center (Balingtan) of Jakenan, while the soil analysis was conducted in Soil Chemical and Fertility Laboratory of Agriculture Faculty of SebelasMaret University. This study was organized using a split plot Randomized CompletelyBlock Design (RCBD) with two treatment factors and four repetitions. The treatment consisted of watering system and fertilization dose. The main plot was the treatment with Sustem of Rice Intensification (SRI)method of water management system (I1) and conventional method of watering system (I2). The sub plot was the local farmer fertilization dose treatment (P1), Agriculture Minister-recommended dose (P2), and soil test result-recommended dose (P3). The gas sampling was done five times from the growth phase of rice to postharvest time with static concave method. The result of research showed that the CH4 emission each rice growth phase provided ranged from 0 to 200 mcg CH4/m2/Day. Independently watering system only contributed to reducing the methane emission at 22 HST phase. The chart of total CH4 emission dynamic during one rice planting period increased from the beginning before planting to the rice age of 43 days after planting then decreased toward the harvest time. The lowest and apparently not too fluctuating methane gas emission in one planting season calculation resulted from the use of SRI water management system and fertilizer dose of soil test with methane gas emission of 341,212 KgCH4/ha/Planting Season. In this research, the SRI method of water management and fertilizer dose of soil test tended to be the most efficient recommendation to suppress the methane gas emission and did not reduce the harvest yield thereby not harming the environment and the farmers because it tended to give lower emission, shorter plant height, more number of productive small plants and higher weight of grain. commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

DINAMIKA EMISI METAN (CH4) PADA LAHAN PADI SAWAH DENGAN KOMBINASI SISTEM PENGELOLAAN AIR DAN PEMUPUKAN DI DESA DEMAKAN KECAMATAN MOJOLABAN SUKOHARJO Aulia Prida Arumsari 1), Purwanto 2), Linayanti 3) Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dinamika emisi CH4 selama satu periode tanam, serta mengetahui kombinasi dosis pemupukan dan sistem pengelolaan air yang efisien untuk mereduksi gas metan. Dilaksanakan pada bulan Februari-Juli 2012 dengan rancangan acak kelompok lengkap (RAKL) split plot dengan dua faktor perlakuan dan empat blok ulangan. Sistem pengairan (SRI dan konvensional) sebagai main plot dan dosis pemupukan (petani setempat, permentan, hasil uji tanah) sebagai sub plot. Pengambilan sampel gas dilakukan sebanyak 5 kali selama fase pertumbuhan padi hingga setelah panen dengan metode sungkup statik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa emisi CH4 yang dihasilkan masing-masing fase pertumbuh padi berada pada kisaran 0-200 mg CH4/m2/Hari. Sistem pengairan secara mandiri hanya berpengaruh dalam menurunkan emisi gas metan pada fase 22 HST. Grafik dinamika emisi total CH 4 pada satu periode tanam padi mengalami peningkatan dari awal sebelum tanam hingga umur padi mencapai 43 HST kemudian mengalami penurunan hingga menjelang masa panen. Dinamika emisi gas metan terendah dan terlihat tidak terlalu fluktuatif dalam perhitungan satu musim tanam dihasilkan oleh penggunaan sistem pengelolaan air SRI dan dosis pemupukan uji tanah dengan total emisi gas metan sebesar 341,212 KgCH4/ha/Musim Tanam. Pada penelitian ini, sistem pengelolaan air metode SRI dan dosis pupuk hasil uji tanah merupakan rekomendasi yang cenderung paling efisien untuk menekan emisi gas metan dan tidak menurunkan hasil panen sehingga tidak merugikan lingkungan dan tidak merugikan petani karena cenderung memberikan emisi lebih rendah, tinggi tanaman lebih pendek, jumlah anakan produktif lebih banyak dan bobot gabah lebih tinggi. Kata kunci: Metan, Padi sawah, SRI, Konvensional, Dosis Pupuk

_______________________________________________________________________________________ Keterangan : 1 ) Mahasiswa dari Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta. 2 ) Pembimbing Utama 3 ) Pembimbing Pendamping

commit to user


digilib.uns.ac.id

METHANE (CH4) EMISSION DYNAMICS IN RICE FIELD WITH COMBINATION OF WATER MANAGEMENT SYSTEM AND FERTILIZATION IN DEMAKAN VILLAGE OF MOJOLABAN SUBDISTRICT OF SUKOHARJO Aulia Prida Arumsari1), Purwanto2), Linayanti3) Agrotechnology Study Program, Agriculture Faculty of Sebelas Maret University (UNS) Surakarta ABSTRACT This research aims to find out the CH4 emission dynamics during one planting period, and to find out the effective combination of fertilization dose and water management system to reduce the methane gas. This study was conducted from February to July 2012 with split plot random completely block design (RCBD) with two treatment factors and four repetitions. The watering system System of Rice Intensification and conventional) as the main plot and fertilization dose (local farmer, Agriculture Minister’s Regulation, soil test result) as sub plot. The gas sampling was done five times from the growth phase of rice to postharvest time with static concave method. The result of research showed that the CH 4 emission each rice growth phase provided ranged from 0 to 200 mcg CH4/m2/Day. Independently watering system only contributed to reducing the methane emission at 22 HST phase. The chart of total CH4 emission dynamic during one rice planting period increased from the beginning before planting to the rice age of 43 days after planting then decreased toward the harvest time. The lowest and apparently not too fluctuating methane gas emission in one planting season calculation resulted from the use of SRI (System of Rice Intensification) water management system and fertilizer dose of soil test with methane gas emission of 341,212 KgCH4/ha/Planting Season. In this research, the SRI method of water management and fertilizer dose of soil test tended to be the most efficient recommendation to suppress the methane gas emission and did not reduce the harvest yield thereby not harming the environment and the farmers because it tended to give lower emission, shorter plant height, more number of productive small plants and higher weight of grain.

Keywords: Methane, Farm Rice, SRI (System of Rice Intensification), Conventional, Fertilize Dose

_______________________________________________________________________________________ Description : 1

) Student of Agrotechnology Study Program, Agriculture Faculty of Sebelas Maret University (UNS) Surakarta 2 ) Lecturer Guide 1 3 ) Lecturer Guide 2

commit to user

1 digilib.uns.ac.id


I.

PENDAHULUAN A. Latar Belakang

Masalah lingkungan yang pada saat ini menjadi salah satu isu paling sering dibahas baik oleh pemerintah, peneliti maupun badan organisasi di tingkat internasional, nasional maupun lokal adalah perubahan iklim akibat pemanasan global. Sebagaimana yang tertera dalam Undang-Undang No. 32 Tahun 2009 Tentang Perlindungan dan Pengelolaan Lingkungan Hidup, pemanasan global menjadi salah satu aspek penting yang ditekankan Undang-Undang Lingkungan, bahwa pemanasan global yang semakin meningkat mengakibatkan perubahan iklim sehingga memperparah penurunan kualitas lingkungan hidup. Oleh karena itu perlu dilakukan perlindungan dan pengelolaan lingkungan hidup. Ditambah lagi dengan perpres No.61 tentang Rencana Aksi Nasional Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca. Hal ini menunjukkan bahwa perubahan ikilm merupakan masalah serius yang harus segera ditangani. Perubahan iklim yang diakibatkan langsung atau tidak langsung oleh aktivitas manusia menyebabkan perubahan komposisi atmosfer secara global dan perubahan variabilitas iklim alamiah yang teramati pada kurun waktu yang dapat dibandingkan (Perpres No.61 2011). Gas-gas penyebab pemanasan global di atmosfer bumi disebut Gas Rumah Kaca (GRK). GRK yaitu gas-gas di atmosfer yang memiliki potensi untuk menghambat radiasi sinar matahari yang dipantulkan oleh bumi sehingga menyebabkan suhu di permukaan bumi menjadi hangat (Newby, 2007). United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) (2010) dalam konvensi PBB (Perserikatan Bangsa Bangsa) mengenai perubahan iklim menyatakan bahwa terdapat enam jenis gas yang tergolong gas rumah kaca, yaitu: Karbon Dioksida (CO2), Methan (CH4), Dinitro Oksida (N2O), Perfluorkarbon (PFC), Chlorofluorocarbons (CFC), Hydrochlorofluorocarbons (HCFC) dan Sulfurheksfluorida (SF6) (IPPC, 2007). Diantara ke enam GRK tersebut, CH4 adalah kontributor GRK kedua terbesar pemanasan iklim global (IPCC, 2001). Molekul gas metan (CH4) memiliki potensi 20-30 kali lebih kuat dari CO 2 (Porteus 1992).

commit to user 1

2 digilib.uns.ac.id


Gas metan merupakan salah satu GRK semakin meningkat tajam di atmosfer dan telah memberikan kontribusi terhadap pemanasan global sampai saat ini. Konsentrasi CH4 bertambah sangat nyata pada periode 1750-1992, terutama sejak 1960-an yaitu 145%. Berdasarkan laporan ADB-GEF-UNDP

dalam

Rahardjo 2010, padi sawah menyumbang 76% dari total gas metan yang diemisikan dari sektor pertanian. Budidaya padi menghasilkan gas metan terbanyak yaitu 2,57 Tg/tahun. 58% emisi gas metan dari budidaya padi sawah berasal dari pulau Jawa. 15,9% dari Jawa Tengah. Kondisi di atas diperparah lagi dengan pemupukan (terutama pupuk N dan pupuk organik) yang kurang seimbang. Pemupukan yang tidak berimbang ini menimbulkan kontribusi lahan sawah sebagai penghasil metan semakin meningkat. Intensifikasi dalam sistem produksi padi sawah dengan asupan pupuk anorganik dalam jumlah besar dan dalam jangka waktu yang lama dapat menurunkan kualiatas sumberdaya lahan, khususnya penurunan kandungan Corganik tanah. Beberapa rekomendasi pemupukan telah dibuat untuk mengatasi masalah penurunan kualitas lahan, antara lain rekomendasi pemupukan berdasarkan uji tanah, penelitian maupun dari permentan. Semua rekomendasi tersebut telah memberikan solusi mengenai dosis pupuk majemuk untuk penanaman padi sawah. Namun, hal ini tidak di imbangi dengan bagaimana dampak pemupukan majemuk ini terhadap produksi gas metan dari lahan sawah. Lahan sawah dengan kondisi tergenang (anaerob) merupakan salah satu sumber emisi gas metan (CH4) terbesar. Diketahui bahwa tanaman padi berperan aktif dalam pelepasan emisi gas metan ke atmosfer. Lebih dari 90% metana diemisikan melalui jaringan parenkim dan ruang interseluler tanaman padi, sedangkan kurang dari 10% sisanya melalui gelembung air (Setyanto 2007). Dinamika emisi gas CH4 berkaitan erat dengan potensial redoks dalam tanah, masukan pupuk dan tingkat penggenangan. Pemupukan intensif disertai air yang tergenang sangat ideal bagi proses dekomposisi anaerobik di lahan sawah, sehingga menghasilkan gas metan dari lahan sawah. Hal inilah yang memacu adanya

aktivitas

mikrobia

dalam tanah sehingga berlangsung reaksi commit toOksidasi user metanogenesis oleh bakteri metanogenik. CH4 dilakukan oleh berbagai

3 digilib.uns.ac.id


macam bakteri metanotrof seperti : Methylobacter luteus, Methylosinus trichosporium, Methylococcus capsulatus (Hanson and Hanson 1996). Teknik budidaya padi oleh sebagian besar petani di Indonesia masih menggunakan cara konvensional yaitu dengan sistem tergenang terus-menerus sehingga boros air. System of Rice Intensification (SRI) merupakan cara budidaya tanaman padi dengan pemakaian air irigasi secara efisien yaitu dengan cara intermittent (terputus). SRI berkembang di Indonesia sejak tahun 1999. Ciri umum dari metode SRI yaitu pemberian air irigasi secara terputus (intermitten) dengan tinggi muka air 1-2 cm, sedangkan pada metode konvensional tinggi muka airnya 3-5 cm. Hasil di lapangan menunjukkan bahwa dengan budidaya metode SRI, tingkat produktifitas tanaman padi dapat mencapai 8-10 ton/ha dengan penghematan air sekitar 50% (Setyanto, 2004) dan menurunkan emisi hingga 37,5% (Suprihati 2007). Kenaikan konsentrasi gas metan pada lahan sawah diduga berkaitan dengan hasil

panen.

Penelitian-penelitian

yang

dievaluasi

oleh

IPCC

(The

Intergovermental Panel on Climate Change) mengindikasikan bahwa kenaikan konsentrasi GRK akan menaikkan suhu rata-rata global antara 10C sampai 3,5 oC pada akhir abad ke 21 (Houghton et al.; Setyanto et al. 2007). Kenaikan suhu 1oC telah cukup untuk mengubah kapasitas pertumbuhan dari banyak spesies tanaman dan akan berakibat terhadap komposisi ekosistem tanaman. Kenaikan suhu 1 oC pada bulan Mei-Agustus menurunkan hasil padi khususnya di daerah jawa sebesar 1,0 juta ton (panen Januari-April) (Naylor et al.; Setyanto et al. 2007). Indonesia yang memiliki lahan sawah 6,50% dari ladang beras dunia (sekitar 8 juta ha) telah diklaim sebagai sumber emisi gas rumah kaca terutama gas metan (CH 4) (Las 2006). Mengingat perubahan iklim sangat besar dampaknya bagi kehidupan manusia dan bumi, maka pemerintah RI (dalam Sidang G-20, 2009) berkomitmen untuk menurunkan emisi GRK 26% (unilateral) dan 41% (multilateral) (Perpres RAN-GRK) terutama di bidang pertanian. Saat ini pemerintah masih miskin data base pendukung, khususnya data base awal mengenai sumbangan CH4 pada commit to user praktek budidaya pertanian padi sawah untuk menentukan strategi untuk

4 digilib.uns.ac.id


mencapai target tersebut. Salah satu upaya yang sedang dilakukan untuk memitigasi emisi gas metan antara lain dengan pemberian rekomendasi pemupukan yang sesuai dan pengaturan drainase lahan sawah. Studi mengenai dampak pemupukan dan penggenangan (rezim air) yang biasa dilakukan petani mengenai emisi metan (CH4) masih sangat terbatas. Oleh karena itu, perlu adanya studi mengenai besarnya CH4 yang disumbangkan oleh lahan sawah dan dampak dari proses pemupukan dan sistem pengelolaan air yang dilakukan. Upaya untuk memitigasi sumbangan gas metan dapat dilakukan apabila diketahui dosis pemupukan yang rendah emisi dan meminimalkan dampak negatif pertanian padi sawah terhadap lingkungan. B. Perumusan Masalah Berdasarkan beberapa hal yang melatarbelakangi penelitian ini, maka memunculkan beberapa perumusan masalah dalam penelitian ini antara lain (Lampiran 1): a)

Bagaimana pengaruh kombinasi pemupukan dan sistem pengelolaan air di lahan budidaya padi sawah terhadap dinamika emisi CH4 tanah?

b) Berapa besar emisi gas metan (CH4) di lahan budidaya padi sawah dari kombinasi pemupukan dan sistem pengelolaan air sawah? c)

Kombinasi

pemupukan

dan

sistem

pengelolaan

air

mana

yang

menyumbangkan emisi CH4 paling rendah dari lahan budidaya padi di tanah sawah? C. Tujuan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan antara lain bertujuan untuk: 1) Mengetahui produksi emisi gas metan dari tanaman padi dalam satu kali masa tanam 2) Mempelajari dinamika emisi gas metan selama satu kali masa tanam 3) Menentukan metode pemupukan dan pengelolaan air yang efisien untuk mereduksi emisi gas metan dari sektor pertanian commit to user

5 digilib.uns.ac.id


Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah diperoleh suatu inovasi teknologi pemupukan (khususnya pemupukan anorganik) dan pengelolaan air yang paling efisien dan rendah emisi gas metan (CH4) serta meminimalkan adanya dampak negatif yang ditimbulkan bagi lingkungan. Diharapkan masyarakat

dapat

menggunakan

hasil

penelitian

ini

untuk

mengatasi

permasalahan global warming di dunia yang timbul akibat adanya gas metan (CH4) yang semakin meningkat di atmosfer bumi, tanpa menimbulkan kerugian finansial karena penurunan hasil panen petani. Sehingga perubahan iklim yang semakin ekstrim dapat kembali normal dan sektor pertanian semakin lancar.

commit to user

6 digilib.uns.ac.id


II.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Komoditas Padi (Oryza sativa) Sesuai dengan asalnya, padi merupakan tanaman lahan basah, tetapi adaptasi tanaman ini telah mampu menghasilkan varietas yang tumbuh di lahan kering (padi gogo). Namun, daerah utama penghasil beras di berbagai belahan dunia adalah daerah padi lahan basah atau daerah tanah sawah (Hardjowigeno dan Rayes 2005). Tanaman padi termasuk golongan tanaman semusim. Bentuk batangnya bulat dan berongga, daunnya memanjang seperti pita yang berdiri pada ruas-ruas batang dan mempunyai sebuah malai yang terdapat pada ujung batang. Batang padi disusun oleh serangkaian ruas-ruas dan antara ruas yang satu dengan yang lainnya dipisahkan oleh buku. Pada tiap buku, duduk sehelai daun. Pada buku-buku yang terletak paling bawah, mata ketiak yang ada diantara ruas batang dan upih daun tumbuh menjadi batang sekunder yang serupa dengang batang primer. Batang-batang sekunder ini nantinya akan menghasilkan batang tertier, dst. Peristiwa ini disebut pertunasan atau menganak (Badan Pengendali Bimas 1977). Padi termasuk dalam suku padi-padian atau Poaceae (sinonim Graminae atau Lumiflorae). Adapun klasifikasi ilmiah padi (Oryza sativa) sebagai berikut : Kingdom : Plantae Devisio

: Magnoliophyta

Classis

: Monocotylae

Ordo

: Poales

Familia

: Poaceae

Genus

: Oryza

Spesies

: Oryza sativa L.

(Wikipedia 2011). commit to user 6

7 digilib.uns.ac.id


Muhamad 2010 dalam bukunya menyebutkan bahwa ada tiga stadia umum proses pertumbuhan tanaman padi dari awal penyemaian hingga pemanenan : 1. Stadia vegetatif: dari perkecambahan sampai terbentuknya bulir. Pada varietas padi yang berumur pendek (120 hari) stadia ini lamanya sekitar 55 hari, sedangkan pada varietas padi berumur panjang (150 hari) lamanya sekitar 85 hari. 2. Stadia reproduktif: dari terbentuknya bulir sampai pembungaan. Pada varietas berumur pendek maupun berumur panjang lamanya adalah sekitar 35 hari. 3. Stadia pembentukan gabah atau biji: dari pembungaan sampai pemasakan biji. Lamanya stadia sekitar 30 hari, baik untuk varietas padi berumur pendek maupun berumur panjang. Pertanaman padi sawah ditengarai sebagai penyumbang CH 4, sekaligus sebagai sistem produksi yang akan terkena dampak negatif perubahan iklim global. Tuduhan bahwa padi sawah penyumbang emisi metan akan lebih berat berdasarkan kecenderungan yang terjadi di lapang (Setyanto et al. 2007). Yagi and Minami dalam Wihardjaka 2007b mengemukakan bahwa tanaman padi merupakan sumber pelepas gas metan dengan dugaan 25-170 Tg CH4/tahun. Pada lahan sawah tergenang, metanogenesis diuntungkan oleh kondisi anoksik atau kondisi anaerob, ketersediaan bahan organik dari akar, sisa jerami, dan biomassa fotosintetik tanaman air, pH tanah mendekati netral, suhu tanah berkisar 20-30oC selama pertumbuhan tanaman padi. Tanaman padi tidak hanya sebagai media fluks CH4, namun eksudat akar dan akar yang terdegradasi memungkinkan sebagai pembentukan CH 4, terutama pada saat berakhirnya fase pertumbuhan tanaman. Hal ini didukung oleh pernyataan Bachelet and Neue 1993) bahwa eksudat akar merupakan bahan organik yang merupakan salah satu sumber energi bagi bakteri metanogen. commit to user

8 digilib.uns.ac.id


B. Pemupupuk kandang pada lahan sawah 1. Pupuk organik Pupuk kandang adalah kotoran dari berbagai binatang peliharaan yang dapat digunakan untuk menambah hara, memperbaiki sifat fisik, dan biologi tanah. Apabila dalam memelihara ternak tersebut diberi alas seperti sekam pada ayam, jerami pada sapi, kerbau dan kuda, maka alas tersebut akan dicampur menjadi satu kesatuan dan disebut sebagai pupuk kandang pula. Beberapa petani di beberapa daerah memisahkan antara pupuk kandang padat dan cair. Di antara jenis pupuk kandang, pupuk kandang sapilah yang mempunyai kadar serat yang tinggi seperti selulosa, hal ini terbukti dari hasil pengukuran parameter C/N rasio yang cukup tinggi >40. Tingginya kadar C dalam pupuk kandang sapi menghambat penggunaan langsung ke lahan pertanian karena akan menekan pertumbuhan tanaman utama. Penekanan pertumbuhan terjadi karena mikroba dekomposer akan menggunakan N yang tersedia untuk mendekomposisi bahan organik tersebut sehingga tanaman utama akan kekurangan N. Untuk memaksimalkan penggunaan pupuk kandang sapi harus dilakukan pengomposan agar menjadi kompos pupuk kandang sapi dengan rasio C/N di bawah 20 (Hartatik dan Widowati 2005). Swift et al. (1979) dalam Subowo (2010) menyatakan bahwa dekomposisi bahan organik merupakan proses pemecahan integratif kompleks di antara organisme (makro dan mikro) dengan faktor lingkungan, terutama faktor suhu dan kelembaban serta jenis bahan organik. Subowo (2010) menemukan bahwa kandungan hara makro pada beberapa sumber bahan organik tanah sebagian besar <1,0%. Hasil dekomposisi dihasilkan oleh bahan mudah larut dan sisa padatan serta jaringan organisme hidup. Melalui proses pertukaran aktif maupun pasif, bahan mudah larut yang ada dalam tanah terserap ke jaringan tanaman melalui proses pertukaran ion dan selanjutnya dimobilisasi dalam metabolisme tanaman.

commit to user

9 digilib.uns.ac.id


Besarnya fluks CH4 akibat pemberian bahan organik sangat tergantung

pada

besarnya

kandungan

C-organik

tanah

dan

dekomposisinya. Penggunaan pupuk kandang matang dapat memperbaiki produksi padi sawah, sekaligus menurunkan emisi CH4 dari lahan sawah dengan tingkat kesuburan rendah. Menurut Yagi dan Minami (1990) dalam buku Balingtan 2008, penambahan jerami 6 ton/Ha dapat meningkatkan emisi CH4 1,8 s/d 3,3 kali lebih besar dibandingkan dengan hanya memberikan pupuk anorganik. Penambahan 9 t jerami padi setiap hektarnya menyebabkan emisi CH4 3,5 kali besar. Penambahan jerami yang sudah menjadi kompos (terhumifikasi) menekan emisi CH 4 yang tinggi (Balai Penelitian Lingkungan Pertanian 2008). 2. Pupuk anorganik Pupuk anorganik menurut Departemen Pertanian didefinisikan sebagai

pupuk hasil rekayasa secara kimia, fisik atau biologis, dan

merupakan hasil industri atau pabrik pembuat pupuk yang mengandung hara utama N, P, dan K, hara sekunder yang dilengkapi unsur-unsur mikro seperti

tembaga,

kobalt,

seng,

mangan,

molibden

dan

boron

(Deptan RI 2000). Dalam implementasi program intensifikasi dan ekstensifikasi padi berbasis teknologi Revolusi Hijau, penggunaan pupuk kimia meningkat hampir enam kali lipat, dari 635 ribu ton pada tahun 1970 menjadi 4,42 juta ton pada tahun 2003. Saat ini kebutuhan pupuk kimia untuk pertanaman padi mencapai 4,50 juta ton/tahun. Penggunaan pupuk oleh petani cenderung berlebihan, terutama pada tanaman padi. Kisaran penggunaan pupuk urea (N) dewasa ini adalah 100-800 kg/ha, serta pupuk P dan K masing-masing 0-300 kg dan 0-250 kg/ha (Las et al. 2006). Nitrogen (N) merupakan salah satu unsur hara yang penting bagi tanaman padi dan kekurangan N dapat membatasi produksi padi. Tanaman padi dapat menggunakan N mineral yang berasal dari pupuk N mineral dan bahan organik. Umumnya pupuk N anorganik tidak digunakan secara commit to user


10 digilib.uns.ac.id

efisien oleh tanaman dan cenderung hilang dalam bentuk gas (Indriyati et al. 2008). C. Metode pengelolaan air pada Budidaya Padi 1.

Metode Konvensional Penerapan pertanian konvensional di Indonesia dimulai sejak digulirkannya sebuah program untuk meningkatkan produktivitas pertanian dimulai dengan Padi Sentra pada tahun 1959-1962. Kemudian dilanjutkan dengan Program Demonstrasi Massal (Demas) tahun 19631964 dengan Swasembada Bahan Makanan (SSBM). Program ini dimulai dengan mengenalkan “Panca Usaha Tani” yang meliputi penggunaan bibit unggul, perbaikan cara bercocok tanam, pemupupuk kandang yang baik, perbaikan pengairan, dan pengendalian hama dan penyakit. Kemudian program ini diadopsi menjadi bimbingan Massal (Bimas) pada tahun 1964 dengan melengkapi panca usaha tani dengan memasukkan kredit untuk pertanian di dalamnya. Program Intensifikasi Massal (Inmas) menyusul dikenalkan sejak tahun 1969, merupakan program Bimas tetapi tidak ada kredit. Intensifikasi Khusus (Insus) sejak tahun 1980 dilakukan secara berkelompok dalam suatu kelompok hamparan. Pada tahun 1987 Insus dilanjutkan dengan Supra Insus yang merupakan penyempurnaan Insus dengan penggunaan zat perangsang tumbuh serta kerjasama antar kelompok hamparan (Isnaini 2006).

2.

Metode System of Rice Intensification (SRI) Metode SRI pertama kali ditemukan secara tidak disengaja di Madagaskar antara tahun 1983 -84 oleh Fr. Henri de Laulanie, SJ, seorang Pastor Jesuit asal Prancis yang lebih dari 30 tahun hidup bersama petani-petani di sana. Oleh penemunya, metododologi ini selanjutnya dalam bahasa Prancis dinamakan Ie Systme de Riziculture Intensive disingkat SRI. Dalam bahasa Inggris populer dengan nama System of Rice Intensification disingkat SRI. Prinsip-prinsip budidaya commit to user padi organik metode SRI :



a. Tanaman bibit muda berusia kurang dari 12 hari setelah semai (hss) ketika bibit masih berdaun 2 helai b. Bibit ditanam satu pohon perlubang dengan jarak 30 x 30, 35 x 35 atau lebih jarang c. Pindah tanam harus sesegera mungkin (kurang dari 30 menit) dan harus hati-hati agar akar tidak putus dan ditanam dangkal d. Pemberian air maksimal 2 cm (macak-macak) dan periode tertentu dikeringkan sampai pecah (Irigasi berselang/terputus) e. Penyiangan sejak awal sekitar 10 hari dan diulang 2-3 kali dengan interval 10 hari f. Sedapat mungkin menggunakan pupuk organik (kompos atau pupuk hijau) (Mutakin 2008). Pengairan

metode

SRI

yang

berselang

dengan

metode

konvensional yang tergenang berbeda pengaruhnya terhadap emisi gas yang diproduksi. Koefisien korelasi antara tingkat emisi metan dan suhu yang tinggi pada tahap tanam dan anakan aktif terjadi karena adanya perlakuan tergenang terus-menerus. Sedangkan nilai rendah pada pembungaan dan tahap pematangan dengan pengairan yang berselang. Persentase emisi metan pada tahap berbunga berkisar antara 30 hingga 43% dari jumlah total produksi metan pada musim panen pertama dan itu hanya antara 1 dan 13% pada musim panen kedua. Hal ini berbeda dari pot dan budidaya sawah di daerah yang berbeda di seluruh dunia karena adanya perbedaan perlakuan irigasi, sistem tanam dan aplikasi pupuk (Yang 1999). Sistem tanam padi SRI, pada prakteknya memiliki banyak perbedaan dengan sistem tanam Konvensional. Berikut ini adalah perbedaan antara system konvensional dan system organik SRI:

commit to user



Tabel 1 Perbedaan Sistem Tanam Padi SRI (System of Rice Intensification) dengan Sistem Konvensional (Mutakin, 2008). No 1 2 3 4 5 6 7 8

Komponen Kebutuhan benih Pengujian benih Umur di persemaian Pengelolaan tanah

Sistem Konvensional 30 - 40 Kg/ha Tidak dilakukan 20 - 30 hss 2 -3 kali (struktur lumpur) tanaman Rata-rata 5 pohon

Jumlah perlubang Posisi akar waktu Tidak teratur tanam Pengairan Terus digenagi Pemupupuk kandang Mengutamakan pupuk kimia

9

Penyiangan

10

Rendeman

Diarahkan kepada pemberantasan gulma 50 - 60 %

Sistem organik SRI 5-7 Kg/ha Dilakukan pengujian 7 - 10 hss 3kali (struktur lumpur, rata) 1 pohon/ lubang Posisi akar horizontal (l) Tidak perlu digenangi Disesuaikan dengan kebutuhan hanya dengan pupuk organik Diarahkan kepada pengelolaan perakaran 60 - 70%

Keterangan: HSS = Hari Setelah Semai Tanah sawah yang tidak tergenang (lembab) akan lebih mendorong perkembangan akar secara maksimal karena pada kondisi tersebut tersedia cukup oksigen untuk proses respirasi. Perkembangan akar yang maksimal adalah kunci penyerapan hara, sedangkan penyerapan hara maksimal adalah kunci pertumbuhan tanaman, baik vegetatif (anakan) maupun generatif (gabah) yang akhirnya bersinergis meningkatkan produksi tanaman padi Pada sawah yang tergenang, tanaman padi membutuhkan sejumlah besar energi untuk memasok oksigen bagi pertumbuhan anakan tanaman, sehingga menghasilkan jumlah anaan yang lebih sedikit dibandingkan dengan kondisi tidak tergenang (Deptan 2007). D. Gas Metan (CH4) sebagai Gas Rumah Kaca Emisi GRK adalah lepasnya GRK ke atmosfer pada suatu area tertentu dalam jangka waktu tertentu. Tingkat emisi GRK adalah besarnya emisi GRK tahunan. Perubahan commit iklim to useradalah berubahnya iklim yang



diakibatkan langsung atau tidak langsung oleh aktivitas manusia sehingga menyebabkan perubahan komposisi atmosfer secara global dan selain itu juga berupa perubahan variabilitas iklim alamiah yang teramati pada kurun waktu yang dapat

dibandingkan.

Mitigasi perubahan iklim adalah usaha

pengendalian untuk mengurangi risiko akibat perubahan iklim melalui kegiatan yang dapat menurunkan emisi/meningkatkan penyerapan GRK dari berbagai sumber emisi (Perpres No.61 2011). Metan diproduksi secara alami dalam tanah melalui proses mikrobial. Proses mikrobial alami ini berlangsung dalam kondisi anaerobik. Organisme tanah atau metanogen dapat mengubah beberapa bahan organik tanah menjadi CH4 melalui dua jalur berikut: (Zhang et,al. 2011). 1)

CH3COOH

→

(Asam Asetat)

2)

CO2(g) (karbondioksida)

CH4

+

(Metana)

+

(karbondioksida)

4H2(g) → (Hidrogen)

CO2(g) CH4

(Metana)

+ 2H2O (air)

Emisi GRK ke atmosfer dari tanah sawah melibatkan berbagai proses mikrobiologi. Sekelompok mikrobia metanogen, seperti Methanosarcina berperan dalam degradasi senyawa organik kompleks. Metanogen ini merupakan penghasil CH4 yang telah menjadi isu global beberapa tahun terakhir. Di zona perakaran tanaman padi juga terdapat sekelompok mikroba lain yang berperan sebagai metanotrof yang dapat mengoksidasi CH 4 misalnya

Methylomonas,

Methylobacter,

Methylococcus.

Metanotrof

merupakan bakteri yang menggunakan CH4 sebagai sumber karbon dan energinya (Wihardjaka 2007). Pelepasan CH4 dari tanah sawah ke atmosfer melalui tiga mekanisme, yaitu melalui difusi, gelembung udara, dan melalui aerenkima yang terdapat dalam jaringan tanaman padi. Pelepasan CH4 melalui aerenkima tanaman merupakan media pengangkut yang paling utama, yang mencapai lebih dari 90%. Emisi CH4 dipengaruhi oleh adanya perbedaan variabel internal dan eksternal yaitu variabel internal yang meliputi karakteristik tanah, varietas commit to user



padi, mikrobiologi tanah, sedangkan variabel eksternal meliputi suhu tanah yang disebabkan radiasi surya, iklim, pengelolaan air (irigasi/tadah hujan), dan pemupupuk kandang (Shearer dan Khalil, 2000; Dwijayanti 2007). Metan yang terbentuk dari proses dekomposisi bahan organik secara anaerob merupakan salah GRK dengan efek 20-30 kali lipat dibandingkan dengan gas CO2. Menurut L D Dany (2000) dalam Sudarman (2010), gas metan yang dilepas ke atmosfer sebagian besar berasal dari aktivitas manusia (antropogenic) seperti cara pengelolaan tanah dan irigasi, daripada hasil dari proses alami, termasuk pembakaran biomassa dan beberapa kegiatan yang berasal dari dekomposisi bahan organik dalam keadaan anaerob. Pada Tabel 2 (Sudarman, 2010) terlihat perbedaan hasil estimasi emisi metan secara global dari kegiatan manusia yang berasal dari beberapa sumber. Tabel 2 Estimasi Emisi Metan secara global secara Global dari kegiatan manusia (Antropogenic) Methane Source Emission (Tg CH4/year) 1. Coal Mining 15 – 45 2. Coal Combution 1 – 30 3. Extraction of oil 5 – 30 4. Extraction and use of natural gas 25 – 50 5. Total Fosil 46 – 155 6. Seawage treatment plants 15 – 80 7. Sanitary landfills 20 – 70 8. Domestic Animals 65 – 100 9. Animal waste 23 – 30 10. Rice paddies 20 – 100 11. Biomass burning 20 – 80 12. Total biopspheric 160 - 460 (Sudarman, 2010) Metan dikenal sebagai gas yang memiliki waktu tinggal di atmosfer selama 12 tahun. Selain tinggalnya yang lama, CH4 memiliki kemampuan mamancarkan panas 21 kali lebih tinggi daripada CO2 sehingga mempunyai andil dalam meningkatkan efek gas rumah kaca. Upaya untuk mengurangi atau mengendalikan emisi gas metan atau gas rumah kaca lainnya dapat dilakukan dengan mengubah ekosistem padi sawah dari sistem tergenang commit(.Supriahati, to user (anaerob) menjadi tidak tergenang. 2007).



E. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Emisi 1. pH Tanah Sawah Sifat reaksi tanah yang dinyatakan dengan pH didasarkan pada jumlah ion H+ atau OH- dalam larutan tanah. Sebagian besar bakteri metanogen bersifat netrofilik, yaitu hidup pada kisaran pH antar 6 sampai 8 (Setyanto, 2004). Pembentukan CH4 maksimum terjadi pada pH 6,9 hingga 7,1 (Wang, 1993), sedangkan waktu yang dibutuhkan pada tiap jenis tanah berbeda. Pada tanah sawah di daerah tropis dimana suhu tanah berkisar 25-30oC, pembentukan CH4 terjadi paling cepat pada tanah alkali dan berkapur, yaitu beberapa jam hingga beberapa hari setelah penggenangan. Pada tanah netral setelah 2-3 minggu setelah penggenangan, sedangkan tanah masam setelah 5 minggu atau lebih (Nue, 1993). 2. Reaksi Redoks pada Tanah Sawah Potensi redoks (Eh) tanah merupakan faktor penting dalam produksi metan. Potensial redoks (Eh) menunjukkan status reaksi oksidasi dan reduksi oksidan-oksidan tanah sebagai penyedia oksigen dalam tanah. Aktifitas bakteri metanogen dan metanotrof sangat tergantung kepada ketersediaan oksigen dalam kondisi tanah jenuh air. Pada kondisi reduktif, produksi CH4 terjadi pada kisaran nilai Eh -150 mV (Hou et al. 2000) dan bergerak sampai di bawah -300 mV (Minamikawa et al. 2006) karena bekteri metanogen sebagai penghasil CH4 bekerja optimal pada nilai Eh kurang dari -150 mV (Setiyanto, 2004). Produksi CH4 tertinggi pada kisaran Eh -200 mV (Minamikawa and Sakai 2005, dan menurut Husin 1994 laju emisi CH4 tertinggi pada nilai Eh tersebut untuk berbagai perlakuan pengelolaan air berbeda-beda. Kisaran laju emisi CH4 maksimum dan macak-macak berturut-turut 45, 20 dan 30 mg/m2/jam. Pada perubahan kadar air tanah dari kondisi jenuh dan tidak jenuh Eh bergerak antara +600 dan -300 mV (Li, et al. 2005). Reaksi reduksi-oksidasi tanah merupakan faktor pengontrol commit to user penting pembentukan CH4. Tahapan proses redoks yang terjadi di lahan



sawah yang tergenang adalah berkurangnya kandungan oksigen, reduksi NO3, MN4+, Fe3+, SO42- dan reduksi CO2 membentuk CH4. Bakteri metanogenik dapat bekerja optimal pada redoks potensial -150 mV. Proses reduksi dari oksida-oksida tanah ini diakibatkan oleh aktivitas mikroorganisme yang berbeda. O2 direduksi oleh mikroorganisme anaerobik, sedangkan Mn4+ dan Fe3+ oleh bakteri fakultatif anaerobik (Balai Penelitian Lingkungan Pertanian 2007). Rejim air adalah faktor utama yang menentukan iklim mikro pertanaman padi. Kompleksitas iklim mikro menjadi lebih besar karena fluktuasi intensitas sinar matahari, suhu, reaksi tanah (pH dan Eh), konsentrasi O2 di dalam genangan dan status hara tanah. Proses ini diilustrasikan Pryhasto dan Suharsih 2010 dalam Gambar 1.

Gambar 1 Bagan Dinamika Produksi dan Emisi CH4 dari Lahan Sawah Dekomposisi bahan merupakan ekspresi kinerja dari suatu kultur mikrobia heterogen (Benefield 1980). Laju oksidasi karbon organik tersebut tergantung pada kemudahan karbon organik dioksidasi, kondisi fisika dan kimia lingkungan mikrobial commit serta kesiapan to user mikrobial dalam kultur tersebut.



Apabila kondisi fisika, kimia lingkungan dan mikrobial konstan (sama), maka laju oksidasi semakin tinggi dan semakin mudah pula karbon organik terdegradasi dioksidasi. Sebaliknya, semakin rendah laju oksidasi maka semakin

sulit

pula

karbon

organik

terdegradasi

dapat

dioksidasi

(Harsono, 2010). Yoshida (1981) dalam Prasetyo et, al. (2004) menyatakan bahwa proses reduksi merupakan proses yang mengkonsumsi elektron (sehingga terjadi penurunan Eh) dan menghasilkan ion OH - (sehingga pH meningkat) dan bentuk besi fero. Kecepatan reduksi dan macam serta jumlah hasil reduksi ditentukan oleh: (a) macam dan kandungan bahan organik; (b) macam dan konsentrasi zat anorganik penerima electron; (c) pH; dan (d) lamanya penggenangan. Kuatnya proses reduksi bergantung pada jumlah bahan organik yang mudah melapuk. Makin tinggi kandungan bahan organik tanahnya makin besar kekuatan reduksinya. Pada umumnya, kadar zat yang tereduksi mencapai puncak pada 2-4 minggu setelah penggenangan kemudian berangsur-angsur menurun sampai suatu tingkat keseimbangan.

Hipotesis (Lampiran 1) 1. Kombinasi perlakuan pemupupuk kandang dan sistem pengelolaan air pada budidaya padi di lahan sawah diduga berpengaruh terhadap dinamika emisi gas CH4. 2. Semakin banyak jumlah masukan pupuk organik pada tanah diduga emisi gas CH4 akan semakin besar sehingga pemupukan semakin tidak efisien 3. Hasil panen padi dalam satu musim tanam sebanding dengan kenaikan emisi gas CH4

commit to user



III.

METODE PENELITIAN

A. Tempat dan waktu penelitian Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Februari 2012 sampai Juli 2012 (Jadwal Kegiatan pada Lampiran 2). Lokasi penanaman tanaman padi dan pengambilan sampel tanah dilakukan di lahan sawah di Dukuh Nandan desa Demakan Kecamatan Mojolaban Kabupaten Sukoharjo (Peta Kecamatan Lihat Lampiran 15). Secara geografis, lokasi penelitian terletak pada 07° 36’ 25,7” LS dan 110° 52’ 43,0” BT pada ketinggian 123 m dpl. Analisis penetapan konsentrasi gas metan dilakukan di Laboratoium Gas Rumah Kaca (Lab.GRK) Balai Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan, kabupaten Pati. Analisis sampel tanah dilakukan di Laboratorium Kimia Dan Kesuburan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta.

B. Bahan dan alat 1.

Bahan Bahan-bahan utama pada penelitian ini adalah benih

padi varietas

sunggal (spesifikasi varietas: Lampiran 4), sampel tanah, sampel gas, pupuk kandang sapi, pupuk ZA, pupuk KCl, pupuk urea, pupuk SP 36, sampel tanah komposit 0,5 mm dan lolos 2 mm, N2 dengan kemurnian 99,999% sebagai gas pembawa (carier) dan gas standard CH4 dengan konsentrasi 10,1 ppm. 2.

Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain sungkup 40 x 40 x 100 cm, jarum suntik/injection, stop watch, thermometer, injector, septum, kertas perak (aluminium foil), soil moisture tester, GC-8A dan blanko pengamatan. C. Perancangan penelitian Penelitian di desa Demakan kecamatan Mojolaban Kabupaten Sukoharjo

ini merupakan penelitian dengan menggunakan Split Plot RAKL dengan kombinasi dua faktor perlakuan yaitu sistem pengelolaan air dan rekomendasi pemupukan.

commit to user



a. Faktor I Sistem pengelolaan air (I) dengan tiga taraf perlakuan, yaitu: I1 : Metode SRI (penggenangan berselang) I2 : Metode Konvensional (selalu tergenang 5 cm) b. Faktor II Rekomendasi pemupukan (P) dengan dua taraf perlakuan, yaitu: P1 : Pemupukan dengan dosis petani setempat P2 : Pemupukan rekomendasi permentan P3 : Pemupukan rekomendasi hasil uji sampel tanah Tabel 3 Kombinasi Perlakuan Faktor I dan II di Petak Lahan No Kombinasi Keterangan 1. I1P1 Pengaturan penggenangan air + dosis pupuk petani setempat 2. I1P2 Pengaturan penggenangan air + dosis rekomendasi permentan 3. I1P3 Pengaturan penggenangan air + dosis rekomendasi uji tanah 4. I2P1 Selalu tergenang + dosis pupuk petani setempat 5. I2P2 Selalu tergenang + dosis rekomendasi permentan 6. I2P3 Selalu tergenang + dosis rekomendasi uji tanah Berdasarkan rancangan tersebut, diperoleh 6 kombinasi perlakuan dan dilakukan ulangan sebanyak empat kali. Sehingga diperoleh 24 satuan perlakuan. Luas lahan sawah adalah dibagi menjadi 4 blok perlakuan. Masing-masing blok terdapat 3 petak perlakuan Konvensional dan 3 petak perlakuan SRI dengan ukuran masing-masing petak 3 m x 3 m. antara petak satu dengan petak yang lain dipisahkan galengan 0,2 m. Antara Konvensional (I1) dan SRI (I2) dipisahkan dengan galengan 0,4 m. dibagian tepian lahan terdapat tanaman tepi dengan ukuran 0,4 m x 18,6 m dan 0,4 m x 10,2 m. arah kesuburan lahan adalah dari utara ke selatan. Susunan plot rancangan dapat dilihat pada Lampiran 5. Tabel 4 Jumlah Sampel pada Setiap Pengambilan Pengambilan Contoh Gas pada Jumlah Sampel pada pengambilan HST 0 menit 10 menit 30 menit 7 Hari sebelum tanam 24 24 24 22 HST (Balingtan, 2008) 24 24 24 43 HST (Balingtan, 2008) 24 24 24 65 HST (Balingtan, 2008) 24 24 24 7 hari setelah panen 24 24 24 TOTAL commit to user

Total Sampel 73 73 73 73 73 270



Penelitian ini dilaksanakan dalam satu periode tanam padi, yaitu sejak 7 hari sebelum tanam, 22 HST, 43 HST, 65 HST dan 7 hari setelah panen. Pengambilan contoh gas dilaksanakan dengan metode sungkup statik. Metode sungkup statik adalah metode dengan memasang sungkup di tengah hamparan pertanaman untuk pengambilan sampel gas dengan inkubasi terlebih dahulu minimal 5 menit. Pengambilan gas dilaksanakan pada 10, 20 dan 30 menit setelah sungkup ditutup yang dilaksanakan pada rentang waktu pukul 6.00 hingga 9.00 WIB, data suhu dalam dan luar sungkup serta ketinggian efektif sungkup dicatat saat pengambilan sampel gas. D. Analisis Data Data dianalisa dengan uji F taraf kepercayaan 95%. Apabila terdapat pengaruh yang berbeda nyata, maka analisis dilanjutkan dengan mengunakan uji DMRT (Duncan’s Multiple range Test) taraf kepercayaan 95% untuk membandingkan rerata antar kombinasi perlakuan. E. Pelaksanaan penelitian 1. Survey lahan sawah a. Penentuan lahan Lahan yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah lahan sawah petani dengan komoditas utama tanaman padi (Oryza sativa) b. Penentuan petakan Lahan sawah di ukur sesuai dengan rancangan percobaan. Lahan sawah dibagi menjadi 12 petakan dengan luasan masing-masing 3 m x 3m. sebagai pemisah dibuat galengan. Selain dibuat galengan, juga dibuat saluran air untuk mengatur pengairan. Masing-masing petakan diberi patok nama perlakuan. Pembuatan galengan dilakukan beberapa hari setelah lahan sawah selesai di bajak. c. Pengumpulan data lokasi penelitian Pengumpulan data-data yang diperlukan untuk penelitian, antara lain data-data sekunder dan data tentang lokasi penelitian serta kondisi sosial commit to user budaya di lokasi penelitian dengan pengisian kuisioner.



2. Analisis tanah awal a. Pengambilan sampel tanah Pengambilan sampel untuk analisis tanah awal dilakukan setelah pengambilan sampel gas yang pertama, yaitu 7 hari sebelum tanam. Sampel tanah diambil di lima titik secara diagonal. Sampel tanah dikering anginkan selama 5 hari secara komposit. Hasil dari analisis akan digunakan untuk menentukan dosis pemupukan yang tepat. b. Analisis tanah awal di laboratorium Analisis tanah awal dilakukan setelah pengambilan sampel tanah 7 hari sebelum pindah tanam. Analisis tanah awal dilakukan untuk mengetahui karakteristik lahan penelitian dan sebagai dasar perhitungan takaran pemupukan uji tanah. Analisis tanah awal dilakukan di laboratorium Kimia dan Kesuburan tanah Fakultas Pertanian UNS. Hasil analisis tanah awal disajikan pada bab IV tabel 10. Tabel 5 Tabel Pengamatan Peubah dan Metode yang Digunakan Peubah No. Satuan Metode Tanah 1. PH Tanah pH Soil Moisture Tester 2. BO % metode Walkey and Black 3. N total % metode Kjehldahl 4. C/N ratio % Membandingkan antara bobot 5. BV tanah Mg/m3 dengan volume tanah Kandungan P tersedia dianalisis P-Tersedia dengan metode Bray I. Sedangkan 6. dan K% analisis K total dilakukan dengan Tersedia menggunakan ekstraktan Amonium Acetat; pH 7 metode sungkup statik, kemudian Emisi gas mg 11. contoh gas diukur menggunakan gas CH4 CH4/ha/hari chromatography (GC) Shimatsu 8A Sumber: Balai Penelitian Tanah, 2005 (Lampiran 6)

commit to user



3. Kegiatan di Lahan a. Pengolahan lahan sebelum tanam Pengolahan dilakukan dua minggu sebelum tanam dengan menggunakan bajak dengan kedalaman 20-25 cm sampai terbentuk struktur lumpur. Permukaan tanah diratakan untuk mempermudah mengontrol dan mengendalikan air. Setelah dibajak, lahan digenangi ± 10 cm selama satu minggu untuk melunakkan tanah dan biji-biji tumbuhan pengganggu berkecambah (Badan Pengendali Bimas, 1977). Setelah satu minggu, air disurutkan menjadi macak-macak, agar mudah untuk dibentuk beberapa galengan sesuai rancangan percobaan. b. Pengaturan pengairan dan Pemupukan 1.

Pengaturan Pengairan Sistem pengairan yang diberikan disesuaikan dengan perlakuan yaitu untuk perlakuan I1 sistem pengairan menurut metode SRI diterapkan berdasarkan Suswadi dan Suharto (2011), sedangkan untuk perlakuan I2 adalah pengairan secara konvensional. Pola pengairan yang dilakukan disajikan pada tabel 6 dan tabel 7 berikut: Tabel 6 Sistem pengairan menurut metode SRI (I1) Umur Keadaan Tanaman Pengaturan Air (HST) 0-7 Saat pindah tanam Air macak-macak 7-41 Anakan aktif sampai Pemberian air berselang 5 menjelang anakan hari macak-macak 5 hari maksimum digenangi maksimal 3 cm 41-90 Primordia, pembungaan, Digenangi air maksimal 3 pengisian gabah hingga cm, paling tidak macaksepuluh hari sebelum macak panen 90-100 10 hari sebelum panen Lahan dikeringkan Sumber: Suswadi dan Suharto (2011)

commit to user



Tabel 7 Sistem pengairan Metode Konvensional (I2) Umur Keadaan Tanaman Pengaturan Air (HST) 0-2 Saat pindah tanam Air macak-macak 3-90 Menjelang awal anakan Digenangi air terus dengan aktif sampai anakan ketinggian air 3-4 cm maksimal, pembentukan malai, pengisian biji 90-100 10 hari sebelum panen Lahan dikeringkan Sumber: Suswadi dan Suharto (2011) 2.

Pemupukan a) Pemupukan dasar (pupuk organik) Setelah lahan telah siap dengan petakan-petakan sesuai rancangan percobaan dan telah diberi papan nama, diberikan pupuk kandang sebagai perlakuan pupuk organik. Pupuk organik yang digunakan adalah pupuk kandang yang telah siap pakai. Pada perlakuan pemupukan rekomendasi permentan (I1P2, I2P2 dan ) dan rekomendasi uji tanah (I1P3, I2P3) pada blok I, II, III dan IV, di aplikasikan pupuk kandang dengan dosis sama yaitu masing-masing 2 ton/ha, sedangkan pada perlakuan petani setempat (I1P1 dan I2P1) di aplikasikan 0 ton/ha karena petani setempat tidak menggunakan pupuk organik dalam menanam padi. b) Penanaman dan pemberian perlakuan pemupukan Pada penelitian ini, bibit padi yang digunakan mengikuti kebiasaan petani setempat, yaitu menggunakan varietas Tunggal. Bibit

yang

telah

disemaikan

berumur

21-40

hari,

dipindahtanamkan ke sawah dengan jarak tanam 20 x 20 cm pada masing-masing petak percobaan. Penanaman bibit dilakukan 7 hari setelah pengaplikasian pupuk kandang dan pengambilan sampel pertama (T1). Penanaman dilakukan pada pagi hari pukul 06.00 WIB. Pemupukan dilakukan untuk mendukung pertumbuhan commit to user tanaman. Pada penelitian ini Jenis dan dosis pupuk yang diberikan



sesuai dengan masing-masing perlakuan yang telah ditentukan, yaitu berdasarkan waktu pengaplikasian dan dosis dari petani, rekomendasi permentan dan rekomendasi berdasarkan hasil uji tanah. Adapun waktu dan dosis pupuk tersebut dapat dilihat pada tabel 8. c. Pengambilan sampel tanah setiap fase tumbuh padi Pengambilan sampel tanah dilakukan pada setiap periode pengambilan sampel gas. Pengambilan sampel tanah ini bertujuan untuk menganalisis kandungan C-Organik dan potensial reduksi oksidasi (Eh) pada setiap petak lahan perlakuan. Tabel 8 Dosis Pemupukan Tanaman Padi Waktu Pemupukan

Sebelum tanam (7 hari sebelum tanam)

Petani

Dosis Pemupukan (kg/ha) Rekomendasi Rekomendasi berdasarkan Hasil Permentan Uji Tanah

-

Saat tanam (0 HST)

ZA = 384 SP-36 = 230

Awal anakan aktif (21-28 HST)

ZA = 230 SP-36 = 154 KCl = 230 ZA = 154 SP-36 = 154 KCl = 154 Sumber: petani pemilik dan penggarap

Awal primordia (35-50 HST) Sumber: Puslitbang Tanaman Pangan, (2006)

Pupuk kandang sapi = 2000

Pupuk kandang sapi = 2000

Urea SP-36 KCl Urea SP-36 KCl

= 50 = 12,5 = 40 = 50 = 12,5 = 40

Urea SP-36 KCl Urea SP-36 KCl

Urea

= 50

Urea

Sumber : Permentan (2007)

commit to user

= 25 = 6,25 = 20 = 75,5 = 205,75 = 142 = 75,5

Sumber : Hasil Uji Tanah Laboratorium Kimia Tanah FP UNS (2012)



d. Pengambilan sample gas dalam sungkup Waktu untuk pengambilan contoh gas mulai pukul 06.00-7.00 WIB (Buendia et al.; Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, 2008). Tahapantahapan pengambilan sampel gas CH4 (T) dilakukan sebanyak lima kali dengan titik lokasi yang sama. Tahap pengambilan sampel tersebut adalah sebagai berikut : T1 = 7 hari sebelum tanam T2 = Fase pembentukan anakan aktif sampai maksimal (22 HST) (Balingtan, 2008) T3 = Fase pembentukan malai (43 HST) (Balingtan, 2008) T4 = Fase pembungaan (65 HST) (Balingtan, 2008) T5 = 7 hari setelah panen Pengambilan sampel gas metan, dilakukan dengan menggunakan sungkup berukuran 20 cm x 20 cm x 100 cm yang diletakan di lapang. Contoh gas diambil pada menit ke 10, 20, dan 30 setelah peletakan sungkup dan inkubasi selama 5 menit. Pengambilan contoh gas dlakukan menggunakan injeksi propilen ukuran 10 ml. Penghitungan konsentrasi gas CH4 pada contoh gas ditetapkan menggunakan alat gas kromatografi (GC) yang dilengkapi dengan FID (Flame Ionization Detector). Metode pengambilan sampel gas CH4 di lahan sawah secara manual di lapangan sesuai prosedur menurut Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (2008), adalah sebagai berikut : 1.

Waktu pengambilan contoh gas disesuaikan dengan data yang diperlukan.

2.

Boks/sungkup diletakkan diantara tanaman padi yang akan diambil contoh gasnya dengan posisi rata dan terjaga agar gas yang tertampung dalam boks tidak bocor.

3.

Boks diletakkan antara tanaman padi lebih dahulu tanpa penutup boks dan dibiarkan terbuka minimal 5 menit untuk menstabilkan konsentrasi gas CH4 di dalam boks. commit to user



4.

Penutup boks diletakkan diatas nadan boks pada waktu yang bersamaan dan thermometer diletakkan pada lubang yang telah tersedia di bagian atas boks. Bersamaan dengan diletakkannya penutup boks, dimulai juga perhitungan waktu pengambilan contoh gasnya.

5.

Air yang telah tersedia diisikan kedalam tempat pelekatan antara badan boks dan tutupnya.

6.

Headspace dari masing-masing boks dicatat.

7.

Suhu dalam boks dicatat satu kali dalam sekali waktu pengambilan cotoh gas.

8.

Jarum suntik dipasang tegak lurus pada Rubber septum. Contoh gas diambil berdasarkan pada interval waktu yang telah ditentukan.

9.

Contoh gas segera dibawa ke laboratorium untuk dianalisis emisi gas CH4nya.

e.

Penetapan konsentrasi gas CH4 Penetapan konsentrasi gas CH4 dilaksanakan di laboratorium dengan Gas Chromatography (GC) yang diperlengkapi dengan Flame Ionization Detector (FID) dengan helium (He) sebagai gas pembawa. Penetapan dilakukan pada suhu kolom 60oC, injektor 100oC, detektor 100oC, kecepatan aliran gas 47 ml menit -1. Sebagai gas pembawa adalah Helium. Penghitungan konsentrasi diperoleh dengan bantuan fungsi peak area gas CH4 standart sebagai deret standart. Dari data perubahan konsentrasi CH 4 antar waktu pengambilan didapat data gradient perubahan konsentrasi per satuan waktu (dc/dt), dan dari kompilasi data suhu, ketinggian efektif. Penetapan fluks sungkup diperoleh data fluks CH4 metan ditetapkan menurut Hou et al. (2000) (Suprihati et al., 2006).

f.

Pengolahan dan Analisis Data Pengolahan dan analisis data dilakukan dengan menggunakan software SPSS. commit to user



F. Pengamatan peubah 1. Variabel utama a.

Emisi Harian Gas CH4 Pengukuran emisi gas CH4 dilakukan dengan menerapkan metode sungkup statik sehingga diperoleh sampel gas dalam injector. Kemudian sampel gas tersebut diukur menggunakan gas chromatography (GC) Shimatsu 8A. Metode penetapan emisi gas CH4 dengan menggunakan gas chromatography (GC), sebagai berikut : 1) Carrier gas dibuka untuk mengalirkan gas. Gas chromatography (GC), CBM dan computer dinyalakan. Pilih menu program GC solution yang sudah disetting pada computer. GC solution program akan memperlihatkan lima kotak pilihan. Klik pada kotak pertama atau pilihan menu ECD dan selanjutnya akan terhubung antara komputer dengan GC system melalui CBM. Suhu injektor, kolom dan CBM (detektor) tidak perlu diganti karena sudah diset oleh GC solution program. 2) Setelah computer dan GC system terhubung dan menuliskan password, selanjutnya akan masuk pada menu utama. Pilih menu file, kemudian open methode file CH4, conditioning CH4, jika menu utama memperlihatkan tanda ready maka pilih menu file, open methode file, CH4-methode calibrate dan klik kotak download. 3) Setelah suhu stabil, klik kotak zero CBM, single run, sample login dan isikan nama file sampel yang disuntikkan. Setelah terlihat standby pada menu utama suntikkan sampel gas pada injector pot dan tekan tombol start pada GC system. Injector pot untuk analisa gas CH4 terdapat dibagian atas (bagian atas untuk analisa CO2). Sampel gas disuntikkan dengan interval waktu tujuh menit per sampel gas (Lampiran 14d). Waktu yang diperlukan untuk satu kali analisa adalah 55 menit dengan 8 buah sampel gas. Semakin banyak sampel gas, semakin banyak waktu yang diperlukan.commit to user



Adapun perhitungan emisi gas CH4 untuk menentukan emisi gas CH 4 yang dihasilkan dari contoh gas di lapangan digunakan rumus perhitungan sebagai berikut :

E

b.

dc Vch mW 273,2 x x x dt Ach mV 273,2  T

E

: Emisi gas CH4

dc/dt

: Perbedaan konsentrasi CH4 per waktu (ppb/menit)

Vch

: Volume boks (m3)

Ach

: Luas books (m2)

mW

: Berat molekul CH4 (g)

mV

: Volume molekul CH4 (22,41 l)

T

: Temperatur rata-rata selama pengambilan sampel (0C)

Emisi Total Gas CH4 Perhitungan emisi total dalam satu musim tanam tanaman padi adalah dengan menggunakan rumus: E CH4 = (F0-35 + F36-65 + F66-95) X (H – N) X 10.000 m2 (Ls – N) 1.000.000 kg Keterangan: E CH4

: estimasi total emisi (kg CH4/ha)

F0-35 + F36-65 + F66-95: kumulatif fluks CH4 pada 0-35, 36-65 dan 66-95 HST (Hari Setelah Tanam), contoh: total fluks CH4 (F) pada 65 HST adalah f65 x (65-36); F pada 95 HST = f95 x (95-66); dan F pada 35 HST = f35 x (35-N) N

: umur bibit (hari)

Ls

: hari terakhir pengambilan gas (dalam persamaan ini adalah 95 hari)

H

: umur tanaman dari persemaian sampai panen (hari)

(Sumber: Setyanto, 2004) commit to user



c.

Kandungan Bahan Organik tanah Kandungan bahan organik tanah dianalisis dengan menggunakan metode Walkey and Black (Lampiran 6b) (Balai Penelitian Tanah, 2005).

d.

Potensial reduksi oksidasi (Eh) Potensial reduksi oksidasi dianalisis dengan reagen H 2O dan KCl. Masing-masing dengan perbandingan 1:2,5 kemudian diukur dengan menggunakan Eh meter (Lampiran 6) (Balittanah, 2005).

2. Variabel Pendukung a.

pH tanah pH tanah diukur dengan menggunakan soil tester di lapangan dan analisis tanah di laboratorium (Lampiran 6a).

b.

Suhu udara Suhu udara diukur dengan menggunakan thermometer secara langsung di lapangan.

3. Variabel Hasil a. Jumlah anakan produktif b. Berat Biji Gabah (ton/ha) Berat

biji

gabah

dihitung

menggunakan

timbangan

analitik.

Perhitungannya dilakukan dengan cara menimbang semua biji gabah tiap petak yang telah dilepaskan dari malainya, sehingga diketahui hasil biji gabah/ha. c. Bobot Gabah Kering Panen (ton/ha) Bobot gabah kering panen dihitung menggunakan timbangan analitik. Perhitungannya dilakukan dengan cara menimbang semua biji gabah tiap petak yang telah dilepaskan dari malainya dan telah di jemur/dikeringkan selama 3 hari, sehingga diketahui bobot gabah kering panen/ha.

commit to user



IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Keadaan Umum Wilayah Lokasi penelitian secara geografis terletak pada 07° 36’ 25,7” LS dan 110° 52’ 43,0” BT pada ketinggian 123 m dpl. Di desa Demakan terdapat sembilan dukuh, yaitu Dukuh Sambilawang, Dobyang, Pancuran, Pondok, Ganggasan, Kalipelang, Goresan, Nandan dan Demakan. Secara administratif, desa Demakan termasuk dalam wilayah kabupaten Sukoharjo Jawa Tengah. Batas-batas wilayah desa Demakan sebelah utara berbatasan dengan desa Palur. Bagian timur berbatasan dengan desa Joho dan desa Klumprit. Bagian selatan berbatasan dengan desa Cangkol dan di bagian barat berbatasan dengan desa Bekonang dan desa Duku (Pemerintah Desa Demakan 2004). Informasi dari Program Nasional Pemberdayaan Masyarakat (PNPM) tahun 2010 menyebutkan bahwa jumlah penduduk di desa Demakan adalah 3739 jiwa. Terdapat 1216 kepala keluarga dengan 1965 diantaranya merupakan penduduk dewasa, yang sebagian besar bekerja sebagai petani dan pengusaha genteng. Laporan dari UPTD Pertanian kecamatan Mojolanan pada tahun 2011 menyebutkan secara rinci tentang penggunaan tanah di kecamatan Mojolaban yang disajikan dalam Tabel 9. Tabel 9 Penggunaan Lahan di Desa Demakan Kec. Mojolaban tahun 2011 Penggunaan Lahan Tanah Sawah Sawah Teknis Bukan Tanah Sawah Pekarangan Rumah Bangunan Tanaman Pertanian Kolam Lain-lain Total

Luas (Ha)

Persentase (%)

125

37,54

96 75 21 0,04 15,96

28,83 22,52 6,31 0,01 4,79 333

100

Sumber: UPTD Kecamatan Mojolaban Kabupaten Sukoharjo Tahun 2011 Bedasarkan data terakhir dari UPTD Pertanian Kecamatan Mojolaban (Tabel 9), Desa Demakan sendiri memiliki luas wilayah 333 ha. 37,54% merupakan daerah persawahan, dimana seluruhnya menggunakan pengairan secara teknis. Sumber pengairan berasal dari sebuah sungai yang melintasi commit to user



desa Demakan dari arah barat ke timur. Mayoritas petani di desa Demakan menggunakan sawah untuk budidaya padi dengan berbagai varietas, diantaranya IR64, Inpari dan Sunggal. Pola tanam yang digunakan adalah padi-padi-padi. Luasan pekarangan juga cukup luas dan hanya 6,31% saja yang digunakan untuk tanaman pertanian. Hal ini sesuai dengan hasil wawancara dengan penduduk dimana selain bertani, mayoritas penduduk di Desa Demakan juga berprofesi sebagai pembuat genteng dari tanah sehingga penggunaan lahan pekarangan di desa Demakan cukup luas, sekitar 28,83% dari jumlah seluruh luas desa. B. Karakteristik tanah awal Hasil analisis laboratorium tanah awal disajikan pada Tabel 10. Tabel 10 Karakteristik Tanah Awal Lokasi Penelitian No

Variabel Satuan Hasil Harkat* Pengamatan 1. pH H2O 5.9 Agak Masam 2. Bahan Organik % 0,114 Sangat Rendah 3. N-Total % 0,13 Sangat rendah 4. P-Tersedia Ppm 1,43 Sangat Rendah 5. K-Tersedia Ppm 0,13 Sangat Rendah 6. Emisi CH4 mg CH4/Ha/hari 0 Sumber:Hasil Analisis Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah April 2012 Keterangan : *) Pengharkatan berdasarkan Balai Penelitian Tanah (2005)

Hasil analisis tanah awal menunjukkan pH pada tanah awal di lokasi penelitian yaitu adalah 5,9. pH tersebut didalam pengharkatan dari Balai Penelitian Tanah (2005) tergolong agak masam. Pada kondisi pH tesebut, populasi mikroba dapat tertekan. Populasi mikroba yang tertekan dan rendahnya pH tanah, menyebabkan hara P lebih banyak terikat daripada yang tersedia. Hal ini juga didukung dengan kondisi lokasi penelitian dimana lokasi tersebut merupakan bekas pengerukan. Lapisan top soil tanah telah hilang karena pengerukan yang dilakukan oleh masyarakat sekitar untuk membuat genteng dari tanah, sehingga sifat kimia pada saat analisis awal tergolong sangat rendah. Selain itu, petani pemilik lahan sawah tersebut juga menyebutkan bahwa lahan sawah tersebut sejak digunakan hingga sekarang commit to user selalu dipupuk dengan pupuk kimia dan pestisida kimia dengan dosis tinggi



dan tanpa masa Bero. Hal ini tentu akan berdampak pada penurunan kualitas lahan. Penggunaan pupuk kimia dalam waktu yang lama dapat mempengaruhi sifat biologi tanah, dimana heterogenitas biota tanah akan menurun karena kemampuan

biologinya

berkurang.

Selain

itu,

dampak

lain

adalah

ketergantungan penggunaan pupuk kimia seiring dengan penurunan hasil tiap musim tanam. Penggunaan pestisida kimia secara terus menerus juga berdampak pada hasil panen. Daerah tersebut sekarang menjadi endemik wereng dan keong karena wereng dan keong telah berkembang menjadi hama yang resisten terhadap pestisida kimia. Berdasarkan hasil wawancara, diketahui bahwa di desa Demakan sering terjadi gagal panen akibat serangan wereng. Hasil analisis tanah awal juga menunjukkan kandungan bahan organik dilokasi penelitian tergolong sangat rendah, hanya sekitar 0,114%. Bahan organik yang rendah tersebut dapat mempengaruhi kuantitas N total tanah yang ditunjukkan dalam pengharkatan sangat rendah pada tanah ini yaitu 0,13%. Kandungan bahan organik dalam setiap jenis tanah tergantung dari beberapa hal yaitu tipe vegetasi yang ada di daerah tersebut, populasi mikroba tanah, keadaan drainase tanah, curah hujan, suhu, dan pengelolaan tanah (Adiningsih 2005). Vegetasi di sekitar lokasi penelitian hanya terdapat padi 65%, pohon jati 25%, pohon pisang 7% dan bambu 3%. Dimana jenis tanaman vegetasi tersebut memiliki C/N ratio yang tinggi dan sulit terdekomposisi, sehingga sumber karbon di lokasi penelitian hanya berasal dari masukan sisa jerami setelah panen. Pernyataan Ponnamperuma yang dikutip dari jurnal Agroland 15 vol. 4 menyatakan bahwa tingkat kesuburan pada tanah sawah yang rendah merupakan akibat dari kondisi kemasaman tanah yang diikuti dengan tingginya toksisitas Al dan Fe sehingga berakibat pada kahatnya Ca, Mg dan P karena adanya proses fiksasi yang distimulasi oleh aktifitas ion H + (Basir 2008). Pemberian pupuk yang relatif tinggi disertai dengan produksi yang tinggi pada sawah irigasi menyebabkan ketidakseimbangan hara pada tanah (Hardjowigeno dan Rayes 2005). commit to user



C. Pengaruh Perlakuan Terhadap Emisi Gas Metan (CH4) 1. Pengaruh Perlakuan Terhadap Emisi Harian Gas Metan (CH4) CH4 adalah salah satu GRK yang dihasilkan melalui dekomposisi anaerobik bahan organik. Pemasukan intensif pupuk baik organik maupun anorganik pada keadaan tergenang sangat ideal bagi berlangsungnya dekomposisi anaerobik di lahan sawah. Variasi emisi CH 4 tidak hanya dipengaruhi secara signifikan oleh jenis tanah tetapi cara pengelolaan tanah dan varietas tanaman ternyata mempunyai peran yang signifikan terhadap emisi CH4 dari lahan sawah (Setyanto dkk. 2007). Berikut ini adalah data emisi harian metan selama satu fase pertumbuhan padi. Tabel 11 Pengaruh Perlakuan Terhadap Emisi Metan (CH4) Emisi Gas CH4 Fase ke- (mgCH4/m2/hari) Perlakuan Sebelum Setelah 22 HST 43 HST 65 HST tanam Panen I1P1 0 64,16a 125,59b 43,8c 19,89d I1P2 0 36,51a 187,18b 49,55c 19,48d I1P3 0 23,97a 71,85b 46,1c 18,68d I2P1 0 36,35a 104,52b 34,46c 16,07d I2P2 0 46,38a 146,14b 27,98c 20,78d I2P3 0 44,25a 197,74b 34,59c 21,13d Sumber : Analisis Data Agustus 2012 Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Emisi harian gas metan pada fase yang berbeda (Tabel 11) memiliki tingkat emisi yang berbeda pula. Akan tetapi, meskipun konsentrasi gas CH4 yang diemisikan setiap perlakuan pada setiap fase pertumbuhan padi berbeda-beda, akan tetapi berdasarkan uji F (P>0,05) dan analisis data DMRT taraf 5% tidak menunjukkan angka yang berbeda nyata baik di semua fase tumbuh tanaman padi. Hal tersebut diduga berkaitan dengan varietas padi yang digunakan. Pada penelitian ini, varietas yang digunakan adalah Varietas Sunggal. Setyanto dan Prihasto commit to user (2004) menjelaskan bahwa varietas padi mempunyai bentuk, kerapatan



dan jumlah pembuluh aerenkima yang berbeda. Perbedaan ini akan mempengaruhi kemampuan tanaman padi mengemisikan CH4. Dengan kata lain, pada varietas yang sama akan sangat mungkin memiliki kemampuan yang relatif sama dalam mengemisikan CH4.

Gambar 2 Proses Pembentukan Gas Metan oleh tanaman Air (Conrad 2004) Proses pembentukan gas metan pada budidaya padi sawah disebabkan oleh adanya aktifitas metanotrofik dalam tanah yang dilakukan oleh bakteri metanogen dengan tersedianya bahan organik. Gambar 2 memperlihatkan proses singkat pembentukan gas metan. Permukaan tanah (A), rizosfer (B) dan jaringan aerenkhima (C) merupakan tempat transportasi O2 yang dibutuhkan tanaman dalam metabolismenya (Frenzel dalam Conrad 2004). Akan tetapi, kandungan jerami bahan organik dalam tanah dan eksudat akar digunakan oleh bakteri metanogen untuk membentuk gas metan dan melalui jalur masuk O2 tersebut gas metan dikeluarkan ke atmosfer (Conrad 2004). Ruang udara pada pembuluh aerenkim daun, batang, dan akar yang berkembang dengan baik commit to user merupakan penyebab utama terjadinya pertukaran gas dari dalam tanah ke



udara. Perbedaan gradien konsentrasi air di sekitar akar dengan ruang antar sel pada akar menyebabkan CH4 terlarut terdifusi. Pada dinding korteks, metan terlarut berubah menjadi gas dan disalurkan ke batang melalui

Emisi CH4 (mgCH4/m2/hari)

pembuluh aerenkim (IRRI 1998). 250

I1P1

200

I1P2 I1P3

150

I2P1 I2P2

100

I2P3

50 0 Sebelum Tanam

22 HST

43 HST

65 HST

Setelah Panen

Fase Pertumbuhan Padi

Gambar 3 Dinamika Fluktuasi Emisi Metan pada Budidaya Padi di Desa Demakan Kec. Mojolaban Sukoharjo dalam Satu Periode Tanam Keterangan: I1P1 Pengaturan penggenangan air + dosis pupuk petani setempat I1P2 Pengaturan penggenangan air + dosis rekomendasi permentan I1P3 Pengaturan penggenangan air + dosis rekomendasi uji tanah I2P1 Selalu tergenang + dosis pupuk petani setempat I2P2 Selalu tergenang + dosis rekomendasi permentan I2P3 Selalu tergenang + dosis rekomendasi uji tanah

Berdasarkan grafik Dinamika fluktuasi emisi gas metan selama satu periode tanam (Gambar 3) dapat diketahui bahwa terjadi fluktuasi atau peningkatan emisi metan tertinggi pada 43 HST, yaitu pada saat tanaman padi dalam tahap anakan maksimum hingga pembentukan malai. Pada fase inilah puncak dari emisi gas metan terjadi, karena puncak dari tanaman mengeluarkan gas metan adalah pada fase vegetatif maksimum sampai pada pengisian malai, sehingga nilai dari emisi metan pada pengambilan sampel selanjutnya mengalami penurunan hingga 163,15 mgCH4/ha/hari. Terjadi peningkatan emisi pada fase 43 HST diduga didukung oleh faktor commit to user penggenangan air dan pemupukan. Persentase kandungan bahan organik



yang meningkat dari kandungan awal 0,114% serta kondisi tanah sawah yang semakin lama tergenangi. Pupuk organik bersifat slow release, sehingga jumlah karbon dalam tanah meningkat secara perlahan dari mulai saat aplikasi hingga 43 HST. Hal tersebut juga berkaitan dengan jumlah anakan, dimana pada fase pembentukan malai (43 HST) tersebut, jumlah anakan telah mencapai maksimum (Lampiran 10; Tabel 11). Dalam penelitian ini, emisi tertinggi dalam satu musim tanam terjadi pada perlakuan I2P3 dimana emisi harian yang dihasilkan meningkat

tajam

dari

44,25

mgCH4/ha/hari

menjadi

197,74

mgCH4/ha/hari. Penyebab kenaikan emisi metan pada perlakuan I2P3 di fase 43 HST ini adalah kondisi pengairan yang selalu tergenang sejak awal bibit mulai dipindahtanamkan, dimana kondisi reduktif merupakan kondisi optimum pembentukan metan (Setyanto 2004). Pada perlakuan I2P3 perlakuan pupuk yang diberikan adalah pemupukan rekomendasi uji tanah yaitu pupuk kandang 2000 kg/ha, Urea 176 kg/ha, Sp-36 212 kg/ha dan KCl 142 kg/ha. Selain penggunaan pupuk kandang sebagai masukan organik, berdasarkan penelitian Wihardjaka 2004 penggunaan pupuk urea ternyata juga mempengaruhi pembentukaan gas metan. Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO (Wikipedia 2012). Di dalam tanah, selain menyumbangkan N-tersedia bagi tanaman, urea juga melepaskan gas CO2. Pada kondisi reduktif, CO2 merupakan bahan utama bagi bakteri metanogen dalam pembentukan gas metan, dengan reaksi yang terjadi adalah CO2(g) + 4H2(g) → CH4(g) + 2H2O. Scultz et al. dalam Balingtan (2007) menambahkan bahwa pupuk urea yang ditambahkan dalam tanah dihidrolisis oleh enzim urease menjadi CO2 dan NH3 sehingga mengakibatkan

penurunan

redoks

potensial

yang

diduga

dapat

meningkatkan emisi CH4. Hal ini akan berbeda dengan I1P3 pada fase yang sama dimana konsentrasi gas metan yang dihasilkan paling rendah yaitu dari 23,97

mgCH4/ha/hari pada 22 HST menjadi 71,85 commitPada to user mgCH4/ha/hari pada 43 HST. kondisi penggenangan yang sama,



emisi gas metan yang dihasilkan pada perlakuan I1P3 paling rendah. Hal ini diduga disebabkan oleh takaran pupuk yang diberikan sesuai dengan kebutuhan tanaman. Selain I1P3, perlakuan yang juga menunjukkan fluktuasi gas metan yang rendah adalah I2P1 dan I1P1 dimana dosis takaran pupuk yang diberikan justru paling tinggi. Hal ini berkaitan dengan kebiasaan petani di desa Demakan yang tidak menggunakan pupuk organik dalam mengelola sawah. Selain itu, penggunaan pupuk ZA oleh petani setempat ternyata mampu mengurangi emisi metan dari lahan sawah. Wihardjaka dan Setyanto 2007 dalam penelitiannya juga menyebutkan bahwa pemupukan (NH4)2SO4 atau ZA dapat menekan emisi CH4 sebesar 17,3% jika dibandingkan dengan tanpa pupuk N sedangkan pupuk urea hanya dapat menekan emisi CH4 sebesar 4,1%. Urea dan ZA sama-sama menyediakan NH4 bagi tanaman. Akan tetapi, Pupuk N yang mengandung sulfat menyebabkan terjadinya persaingan antara bakteri metanogen dan bakteri pereduksi sulfat dalam memperoleh hidrogen. Menurut Jakobsen et al. (1981) dalam Setyanto dan Prihasto (2004), persaingan terjadi dalam memperoleh sumber energi dan memanfaatkan substrat yang tersedia dalam tanah terutama senyawa organik sehingga menghambat pembentukan CH4 (Wihardjaka dan Setyanto 2007). Ada beberapa faktor yang mempengaruhi nilai emisi pada setiap fase tumbuh tanaman padi, antara lain Eh, pH, varietas tanaman, bahan organik dan jumlah anakan. Berikut ini akan dibahas secara lebih detail pengaruh perlakuan terhadap emisi untuk masing-masing fase tumbuh padi varietas Sunggal. a) Fase 22 HST Gigih (2011) menyebutkan bahwa pada fase pertumbuhan awal padi ada dua tahapan penting yaitu pembentukan anakan aktif kemudian disusul dengan perpanjangan batang (steam elongation). Kedua tahapan ini bisa tumpang tindih, tanaman yang sudah tidak membentuk anakan akan mengalami perpanjangan batang, buku kelima dari batang di commit bawah kedudukan malai, memanjang hanya 2-4 to user



cm sebelum pembentukan malai. Sementara tanaman muda (tepi) terkadang

masih

membentuk anakan

baru,

sehingga terlihat

perkembangan kanopi sangat cepat. Secara umum, fase pembentukan anakan berlangsung selama kurang lebih 30 hari setelah pindah tanam.

Emisi Harian CH4 (mgCH4/ha/hari)

Emisi CH4 22 HST 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00

64,16a

36,51a

I1P1

I1P2

23,97a

I1P3

36,35a

I2P1

46,38a 44,25a

I2P2

I2P3

Perlakuan

Gambar 4 Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 Fase 22 HST Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Hasil akhir perhitungan rumus emisi harian gas metan berdasarkan hasil pengujian sampel gas CH4 fase 22 HST dalam bentuk area dan konsentrasi (ppm) di Balingtan (Lampiran 7; Tabel 2) pada masing-masing perlakuan adalah I1P1 64,16 mg CH4/ha/hari; I1P2 36,51 mg CH4/ha/hari; I1P3 23,97 mg CH4/ha/hari; I2P1 36,35 mg CH4/ha/hari; I2P2 46,38 mg CH4/ha/hari dan I2P3 44,25 mg CH4/ha/hari. Hasil perhitungan rumus emisi harian gas metan fase 22 HST tersebut disajikan dalam bentuk histogram (Gambar 4). Hasil analisis sampel gas yang diambil pada 22 HST pada Gambar 4 memperlihatkan laju emisi yang rendah disemua perlakuan. Hasil uji F sendiri menunjukkan adanya pengaruh yang signifikan (p>0,05) antara perlakuan sistem pengelolaan air dengan emisi harian pada 22 HST (Lampiran 11). Emisi tertinggi dihasilkan dari perlakuan I1P1 64,16 commit to user mgCH4/ha/hari. Hal ini sesuai dengan hasil uji korelasi (Pearson



Correlation) antara fluks emisi metan 22 HST dengan sistem pengelolaan air (Lampiran 12), dosis pemupukan dan interaksi keduanya. Korelasi positif antara fluks emisi metan 22 HST dengan perlakuan sistem pengelolaan air yang ditunjukkan dengan nilai r=0,155 (p>0,05). Korelasi positif antara fluks emisi metan 22 HST dengan dosis pemupukan yang ditunjukkan dengan nilai r=0,135 (p>0,05). Korelasi positif antara fluks emisi metan 22 HST dengan dan interaksi keduanya ditunjukkan dengan nilai r=0,200 (p>0,05). Hal tersebut menunjukkan bahwa sistem pengelolaan air, dosis pemupukan dan interaksi keduanya sangat mempengaruhi tingkat emisi gas metan. Tentunya ada beberapa faktor pendukung lain yang mempengaruhi nilai emisi pada fase 22 HST ini. Antara lain umur tanaman, morfologi tanaman, masukan pupuk dan penggenangan air. Emisi gas metan sendiri ditentukan oleh sifat fisiologi dan morfologi tanaman padi. Menurut Neue dan Roger, kemampuan tanaman padi mengemisi metan bergantung pada rongga aerenkhima, jumlah anakan, biomassa padi, pola perakaran, dan aktifitas metabolisme (Balingtan 2007). Umur tanaman pada saat pengambilan adalah 22 HST yang dihitung sejak pindah tanam. Pada umur tersebut tanaman padi masih muda. Ukuran dan jumlah daun, batang maupun akar masih belum maksimal, sehingga tanaman padi pada 22 HST atau pada fase pertumbuhan vegetatif maksimal ini emisinya belum menunjukkan peningkatan atau fluktuasi yang signifikan. Jumlah dan massa akar padi akan mencapai maksimum pada saat heading stage (Hardjowigeno dan Rayes 2005). b) Fase 43 HST Pengambilan sampel selanjutnya adalah pada 43 HST. Menurut Gigih (2011), pertumbuhan vegetatif maksimal tanaman padi umumnya ditandai dengan pertambahan jumlah anakan, tinggi tanaman, bobot, jumlah luas daun. Pembentukan anakan commitdan to user



berlangsung sejak munculnya anakan pertama hingga pembentukan anakan maksimum tercapai. Anakan muncul dari tunas aksial pada buku batang dan menggantungkan tempat daun serta tumbuh dan berkembang (Gambar padi 43 HST pada Lampiran 14b). Hasil uji F (P>0,05) (Lampiran 11) yang dilakukan menunjukkan bahwa kombinasi perlakuan tidak berpengaruh nyata pada emisi harian metan fase 43 HST. meskipun tidak berpengaruh nyata, akan tetapi hasil analisis sampel yang diambil pada 43 HST yang ditunjukkan pada Gambar 4 memperlihatkan adanya kenaikan emisi metan yang cukup tinggi jika dibandingkan dengan fase sebelumnya (22 HST). fase 43 HST merupakan fase pertumbuhan tanaman padi dengan nilai emisi yang paling tinggi. Hasil akhir perhitungan rumus emisi harian gas metan berdasarkan hasil pengujian sampel gas CH4 fase 43 HST dalam bentuk area dan konsentrasi (ppm) di Balingtan (Lampiran 7; Tabel 3) pada masing-masing perlakuan adalah I1P1 125,59 mg CH4/ha/hari; I1P2 187,18 mg CH4/ha/hari; I1P3 71,85 mg CH4/ha/hari; I2P1 104,52 mg CH4/ha/hari; I2P2 146,14 mg CH4/ha/hari dan I2P3 187,74 mg CH4/ha/hari.


Emisi 43 HST 150

187,74a

187,18a

200

146,14a

125,59a

104,52a 71,85a

100 50 0 I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

Perlakuan

Gambar 5 Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 pada Fase 43 HST Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan commit to user P3: Dosis pupuk uji tanah



Berdasarkan hasil pengujian anova ternyata tidak memberikan pengaruh yang nyata. Jadi, pada fase 43 HST ini, perlakuan yang diberikan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap emisi harian gas metan. Emisi metan tertinggi pada fase 43 HST, dihasilkan oleh perlakuan I2P3, yaitu kombinasi perlakuan antara sistem pengelolaan air secara konvensional dan dosis pupuk rekomendari hasil uji tanah. Nilai emisi pada perlakuan tersebut mencapai 187,74 mgCH4/ha/hari. hal tersebut menunjukkan bahwa telah terjadi peningkatan tranformasi karbon di dalam tanah menjadi bentuk gas. Peningkatan tersebut diduga diakibatkan oleh pemberian pupuk urea yang memberikan sumbangan karbon dalam tanah dan didukung dengan dekomposisi pupuk kandang yang telah diberikan sebelumnya. Emisi terendah dihasilkan oleh perlakuan I1P3 dengan emisi metan sebesar 71,85 mgCH4/ha/hari. Pada kondisi dosis pemupukan yang sama, emisi gas metan yang dihasilkan pada I1P3 sangat rendah. Hal tersebut dipengaruhi oleh penggenangan yang digunakan. Penelitian Setyanto dan Rosenani (2006) dalam jurnal litbang pertanian 25 (4) menemukan bahwa penggenangan terus-menerus selama penanaman hingga 10 hari sebelum panen dengan level penggenangan 5 cm, mengemisikan gas metan tertinggi. Diikuti oleh penggenangan 0-1 cm dengan emisi lebih rendah. Emisi terendah dihasilkan dari perlakuan penggenangan

berkala

(intermittent)

dan

kontrol

(tanpa

penggenangan). c) Fase 65 HST Kondisi di lapangan saat penelitian berlangsung, menunjukkan perkembangan pertumbuhan padi yang

normal. Pada 65 HST,

tanaman padi telah memasuki fase pengisian malai (Lampiran 14c). Menurut Gigih (2011), bunting pada padi terlihat pertama kali pada ruas batang utama. Pada tahap bunting, ujung daun layu (menjadi tua dan mati) dan anakan non-produktif terlihat pada bagian dasar commit to user tanaman. Kemudian disusul dengan kemunculan ujung malai dari



pelepah daun bendera. Malai terus berkembang sampai keluar seutuhnya dari pelepah daun. Akhir fase ini adalah tahap pembungaan yang dimulai ketika serbuk sari menonjol keluar dari bulir dan terjadi proses pembuahan.


Emisi 65 HST 60,00

43,80a

49,55a 46,10a 34,46a

40,00

27,98a

34,59a

20,00 0,00 I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

Perlakuan Gambar 6 Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 Fase 65 HST Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Berdasarkan uji F (P>0,05) (Lampiran 11) sistem pengelolaan air maupun dosis pupuk tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap penurunan emisi harian padi fase 65 HST. Uji korelasi (Pearson Correlation) menunjukkan adanya korelasi negatif antara emisi harian gas metan dengan kandungan bahan organik (r=-0,302) dan nilai Eh tanah (r=-0,119) pada fase 65 HST (Lampiran 12). mengartikan bahwa kenaikan emisi gas metan akan diikuti penurunan kandungan bahan organik. Begitu juga dengan penurunan emisi gas metan pada fase 65 HST akan diikuti dengan kenaikan nilai Eh (semakin reduktif). Akan tetapi, penurunan tersebut tidak selalu diikuti dengan kenaikan kandungan bahan organik dan reduktifitas tanah yang ditunjukkan dengan keeratan yang rendah pada nilai signifikansi >0,05. commit to user



Hasil perhitungan rumus emisi harian gas metan, didapatkan data emisi tertinggi yang dihasilkan perlakuan kombinasi sistem pengelolaan air SRI dengan dosis rekomendasi permentan (I1P2) pada fase ini ternyata mengalami penurunan dari fase 43 HST dengan emisi gas metan 187,18 mgCH4/ha/hari menjadi 49,55 mgCH4/ha/hari. Emisi terendah dihasilkan oleh perlakuan I2P2 dengan emisi metan 27,98 mgCH4/ha/hari. Dugaan rendahnya emisi metan ini dinyatakan oleh Watanabe (1997) bahwa rendahnya fluks metan disebabkan oleh adanya dominasi metanotrof terhadap metanogen pada lahan sawah. Pada fase 65 HST ini, hasil gas metan terendah justru dihasilkan oleh perlakuan pengairan sistem pengelolaan air secara konvensional dengan tinggi genangan 5 cm. Sedangkan perlakuan pengairan sistem pengelolaan air secara SRI sedang dalam tahap penggenangan secara macak-macak dengan ketersediaan bahan organik dan kisaran pH tanah yang lebih tinggi (5,9 – 6,3) dari I2. Kondisi macak-macak atau jenuh air mengakibatkan tanah sawah menjadi reduktif. Menurut Neue & Roger (1994) Metanogenesis

terjadi

pada kondisi

anaerob,

tersedianya bahan organik dari akar, dan pH tanah mendekati netral. d) Fase Setelah Panen Panen padi pada penelitian ini dilakukan pada umur padi 110 HST. pada umur 110 HST tersebut, kondisi padi dilapangan telah menguning >95%, sehingga padi siap untuk dipanen. Ciri-ciri padi yang siap dipanen umumnya adalah 95 % butir sudah menguning (3336 hari setelah berbunga), bagian bawah malai masih terdapat sedikit gabah hijau, kadar air gabah 21-26 %, butir hijau rendah (AAK 1990). (Hasil panen padi pada Lampiran 14). Hasil reading pengujian sampel gas CH4 fase setelah panen dari Balingtan diperoleh dalam bentuk area dan konsentrasi (ppm) (Lampiran 7; Tabel 5). Hasil perhitungan rumus pembacaan konsentrasi emisi harian gas metan pada fase setelah panen ini berturut-turut dari yang tinggi adalah sebagai commit to user



berikut: I2P3 21,13 mg CH4/ha/hari; I2P2 20,78 mg CH4/ha/hari; I1P1 19,89 mg CH4/ha/hari; I1P2 19,48 mg CH4/ha/hari; I1P3 18,68 mg CH4/ha/hari dan I2P1 16,07 mg CH4/ha/hari. Emisi harian metan pada fase setelah panen tersebut disajikan dalam bentuk histogram yang dapat dilihat pada Gambar 7.


Emisi 7 Hari Setelah Panen 25,00 20,78a 21,13a 19,89a 19,48a 18,68a 20,00 16,07a 15,00 10,00 5,00 0,00 I1P1 I1P2 I1P3 I2P1 I2P2 I2P3 Perlakuan Gambar 7 Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Harian CH4 pada Fase setelah panen Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Berdasarkan uji DMRT, emisi metan pada 7 hari setelah tanam juga tidak terdapat beda nyata antar perlakuan (Lampiran 11 dan Lampiran 13). Hasil uji korelasi (Pearson Corellation) yang menunjukkan adanya korelasi positif antara emisi gas metan dengan pH tanah pada fase 7 hari setelah panen ini. Korelasi positif tersebut ditunjukkan dengan nilai r=0,243 dengan keeratan yang rendah yang ditunjukkan dengan nilai signifikansi >0,05 (Lampiran 12) yang mengartikan bahwa kenaikan emisi gas metan pada fase 7 hari setelah tanam ini akan diikuti dengan kenaikan pH tanah. Akan tetapi kenaikan emisi gas metan tidak selalu diikuti dengan kenaikan pH tanah. Emisi tertinggi pada fase setelah panen ini dihasilkan oleh kombinasi perlakuan sistem pengelolaan air secara konvensional commit to user uji tanah dengan nilai pH yang dengan dosis pemupukan rekomendasi



juga paling tinggi, yaitu 7,2. pH tanah 7,2 termasuk kisaran pH optimal untuk pertumbuhan mikroorganisme (Hardjowigeno dan Rayes 2005). Pada fase ini, hasil emisi metan terendah dihasilkan oleh kombinasi perlakuan I2P1 dengan nilai emisi 16,07 mgCH4/ha/hari. Pada fase ini, rentang nilai emisi metan sangat rendah dibanding fase sebelumnya karena sudah tidak ada tanaman yang mengemisikan gas metan. Seperti dikemukakan oleh Wihardjaka dan Setyanto (2007), bahwa sekitar 60-90% CH4 diproduksi di lapisan rizosfer melalui pembuluh aerenkhima tanaman dan sisanya dikeluarkan melalui gelembung udara. Sehingga, diduga gas metan yang dihasilkan pada fase setelah panen ini sebagian besar merupakan gas metan yang berasal dari gelembung udara dalam tanah. 2. Pengaruh Perlakuan Terhadap Emisi Total Gas Metan (CH4) Perhitungan emisi total digunakan untuk mengetahui total gas metan yang diemisikan selama satu musim tanam. Berikut ini akan disajikan histogram emisi gas metan dari masing-masing perlakuan dalam satu musim tanam.

Emisi Total CH4 KgCH4/ha/MT*)

EMISI TOTAL 600,000 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0,000

538,231

531,718 341,212 380,753

349,928

I1P1

I1P2

I1P3 I2P1 Perlakuan

429,103

I2P2

I2P3

Gambar 8 Pengaruh Perlakuan terhadap Emisi Total CH4 dalam Satu Periode Tanam Padi I1: Sistem pengelolaan air SRI I2: Sistem pengelolaan air konvensional *) MT : Masa Tanam

commit to user

P1: Dosis pupuk petani setempat P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah



Gambar 8 tersebut menunjukkan emisi gas metan yang dihasilkan oleh kombinasi perlakuan sistem pengelolaan air dan dosis pemupukan. Hasil uji DMR pada emisi gas metan musiman ini menunjukkan tidak ada beda nyata antar perlakuan (Lihat Lampiran 11). Hasil uji korelasi pada emisi total dengan emisi harian padi menunjukkan adanya korelasi positif pada fase 22 HST (r=0,185), fase 43 HST (r=0,906**) dan fase 65 HST (r=0,344) pada nilai signifikansi 0,01>p>0,05 (Lihat lampiran 12). Hal ini membuktikan bahwa pengambilan pada fase-fase tersebut merupakan waktu pengambilan yang mampu mewakili tahap pertumbuhan tanaman padi. Meskipun tidak berbeda nyata, hasil pengukuran emisi total menunjukkan bahwa emisi tertinggi cenderung dihasilkan oleh perlakuan I2P3 dengan emisi total 538,231 KgCH4/ha/MT. Emisi gas metan terendah cenderung

dihasilkan

oleh

I1P3

dengan

emisi

total

341,212

KgCH4/ha/MT. Data estimasi emisi total gas metan yang diperoleh pada penelitian ini menunjukkan bahwa jumlah gas metan yang diemisikan dari semua perlakuan masih dalam rentangan emisi norrmal jika dibandingkan dengan emisi rata-rata yang dihasilkan oleh tanaman padi secara umum yang dikemukakan oleh Yagi dan Minami dalam Wihardjaka dan Setyanto (2007). Yagi dan Minami menduga bahwa tanaman padi merupakan sumber pelepas gas mentan 25-170 Tg (Tg=Terra gram) atau setara dengan 25.106-170.106 KgCH4/tahun. Balai Penelitian Lingkungan Pertanian yang telah menginventarisasi emisi gas metan di setra-sentra produksi padi di Jawa Tengah juga telah menemukan bahwa produksi metan dari padi di Jawa Tengah tertinggi adalah 789 KgCH4/ha/musim dan produksi metan terendah adalah 107 KgCH4/ha/musim (Balingtan 2007).

commit to user



D. Hubungan Emisi Gas Metan Harian dengan Kondisi Tanah 1. Hubungan Emisi Gas Metan dengan Kandungan Bahan Organik Perombakan bahan organik secara anaerobik dikendalikan oleh karakteristik fisik, kimia dan mikrobiologi lingkungan tanaman padi, yang berpengaruh terhadap aktivitas bakteri penghasil metan. Fungsi biologis bahan organik adalah sebagai sumber energi dan makanan mikroorganisme

tanah

sehingga

dapat

meningkatkan

aktivitas

mikroorganisme tanah yang sangat bermanfaat dalam penyediaan hara tanaman (Setyorini 2005). Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan sistem pengelolaan air dan dosis pemupukan tidak memberikan pengaruh nyata terhadap kandungan bahan organik selama masa pertumbuhan padi, begitu juga interaksi keduanya. Namun, antara bahan organik dengan perlakuan penggenangan secara mandiri, menunjukkan adanya pengaruh yang signifikan pada fase 43 HST, 65 HST dan setelah panen. hal ini menunjukkan bahwa perlakuan pengairan selama satu periode tanaman padi berpengaruh terhadap kandungan bahan organik didalam tanah mulai 43 HST hingga setelah panen berlangsung. Hasil uji lanjutan menunjukkan ada beda nyata antar perlakuan hanya pada 65 HST (Lampiran 11 dan Lampiran 13). Histogram kandungan bahan organik dapat dilihat pada gambar 9 dimana kandungan bahan organik tertinggi ada pada perlakuan I2P3, dan terendah pada perlakuan I1P3. Pada perlakuan yang sama, yaitu P3 kandungan bahan organik berbeda. Hal ini diduga disebabkan adanya pengaruh faktor pengairan, dimana pada saat pengaturan penggenangan air pada perlakuan sistem SRI, bahan organik ikut terbuang sehingga persentase kandungan bahan organiknya lebih rendah dari pada perlakuan I2 (Sistem pengelolaan air konvensional) yang tidak dilakukan pengaturan penggenangan. Diduga, terdapat hubungan antara emisi harian masingmasing fase tumbuh tanaman padi dengan kandungan bahan organik tanah. commit to user

0,15 0,145 0,14 0,135 0,13 0,125 0,12

22 HST

60 40 20 0

I2P1

I2P2

I2P3

I1P1

I1P2

60

I1P3

I2P1

0,120 0,118 0,116 0,114 0,112 0,110 0,108

I2P2

I2P3 0,120

65 HST

0,115

40

0,110 20

0,105

0

30

Persen Bahan Organik (%)

I1P3

43 HST

250 200 150 100 50 0

0,100

I1P1 Emisi Gas Metan (mgCH4/ha/Hari)

I1P2


Emisi Gas Metan (mgCH4/ha/Hari)


I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3 0,130

7 Hari Setelah Panen

20

0,120

10

0,110

0

0,100

I1P1 I1P2 I1P3 I2P1 Kandungan Bahan Organik (%)

I2P2



80




I2P3 Emisi CH4

Gambar 9 Hubungan emisi Metan dengan kandungan Bahan Organik Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5% I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Bahan organik yang ditambahkan sangat menentukan pembentukan metan disawah. Pernyataan ini sesuai dengan hasil penelitian Wihardjaka (2001) dengan menggunakan beberapa jenis bahan organik pada tanah sawah. Kandungan bahan organik pada penelitian ini berada pada kisaran commit to user 0,1% hingga 0,2% (Lihat Lampiran 9). Meskipun telah dilakukan



penambahan pupuk organik pada fase sebelum tanam, kenaikan kandungan bahan organik dalam tanah tidak menunjukkan peningkatan yang tinggi (Lihat gambar 9). Sanchez (1976) dalam Subowo (2010) mengatakan bahwa rendahnya kandungan bahan organik tanah tropika disebabkan oleh temperatur yang tinggi dan capatnya laju dekomposisi. Menurut Hartatik dan Widowati (2006), pupuk kandang sapi tergolong pupuk kandang yang proses perombakannya lambat. Nisbah C/N pupuk kandang sapi yaitu kurang dari 40 tergolong cukup tinggi. Hal ini menghambat penggunaan langsung ke lahan pertanian karena akan menekan pertumbuhan tanaman utama. Penekanan pertumbuhan terjadi karena mikroba dekomposer akan menggunakan N yang tersedia untuk mendekomposisi bahan organik tersebut sehingga tanaman utama akan kekurangan N. Untuk memaksimalkan penggunaan pupuk kandang sapi harus dilakukan pengomposan agar menjadi pupuk kandang sapi dengan nisbah C/N di bawah 20. Penelitian Sculz et al. (1989) dalam Setyanto dan Prihasto (2004) menyebutkan bahwa penambahan pupuk yang sudah menjadi kompos (terhumifikasi) tidak memberi emisi yang tinggi. Jadi, bahan pembentuk yang sedikit, penambahan pupuk organik yang telah dikomposkan, serta kondisi penggenangan tanah sawah merupakan faktor yang mempengaruhi rendahnya emisi metan pada penelitian ini. Hal ini juga berkaitan dengan aktifitas

mikroorganisme

khususnya

bakteri

metanogen

untuk

menghasilkan gas metan. Semakin rendah kandungan bahan organik tanah, aktivitas mikroorganisme semakin sedikit. Selain itu pupuk kandang yang telah dikomposkan juga menyebabkan aktifitas mikroorganisme dan populasi bakteri metanogen dalam tanah lebih sedikit. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wihardjaka dan Abdurachman

(2007) bahwa

pemberian bahan organik dengan nisbah C/N rendah diprediksi lebih menguntungkan dalam meningkatkan hasil tanaman dan menurunkan emisi gas metan. commit to user



Hasil uji korelasi (Pearson Correlation) menunjukkan adanya korelasi negatif antara kandungan bahan organik dengan emisi harian gas metan pada masing-masing fase (Lihat Lampiran 12). Pada fase 22 HST, korelasi negatif antara kandungan bahan organik dengan emisi hariannya ditunjukkan dengan nilai r= -0.653** pada P value (0,01
0,05) (Lihat Lampiran 12). Hal tersebut dapat diartikan bahwa pada setiap kenaikan emisi harian gas metan pada fase 22 HST ini, akan diikuti dengan penurunan persentase kandungan bahan organik, yang ditunjukkan dengan tingkat kekeratan yang tinggi. Berbeda dengan hasil uji korelasi pada 43 HST. pada fase 43 HST, diperoleh korelasi positif antara kandungan bahan organik dengan emisi hariannya ditunjukkan dengan nilai r= 0,150 pada P value >0,05 (Lihat Lampiran 12). Hal tersebut dapat diartikan bahwa pada setiap kenaikan emisi harian gas metan pada fase 43 HST ini, akan diikuti dengan kenaikan persentase kandungan bahan organik. Akan tetapi, kenaikan emisi tidak selalu diikuti oleh kenaikan kandungan bahan organik yang ditunjukkan dengan tingkat kekeratan yang rendah. Kenaikan bahan organik pada fase 43 HST berkaitan dengan penambahan pupuk organik yang diduga mulai terdekomposisi sempurna pada fase 43 HST sehingga meningkatkan persentase kandungan bahan organik. Pada fase 65 HST, kembali terjadi penuruan persentase kandungan bahan organik yang diduga telah berkurang akibat adanya transformasi karbon menjadi gas metan yang meningkat pada fase sebelumnya. Pada fase 65 HST diperoleh hubungan korelasi negatif antara kandungan bahan organik dengan emisi harian gas metan yang ditunjukkan dengan nilai r= -0,302 pada P-value >0,05 dengan tingkat kekeratan yang rendah (Lihat Lampiran 12). 2. Hubungan Emisi Gas Metan dengan Eh Tanah Berdasarkan analisis ragam terhadap potensial redoks tanah fase 22 HST, 43 HST, 65 HST dan setelah panen menunjukkan bahwa sistem pengelolaan air (I) dan pemberian dosis pupuk (P) serta interaksi ketiganya ataupun pengaruh perlakuan secara mandiri tidak memberikan pengaruh commit to user nyata terhadap potensial redoks tanah (Lampiran 11 dan Lampiran 13).

40

40,0

20

20,0

0

0,0

Emisi Gas Metan (mgCH4/ha/Hari) Emisi Gas Metan (mgCH4/ha/Hari)

I1P2

250 200 150 100 50 0

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

43 HST

I1P1

I1P2

60

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0

65 HST

40 20 0

I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3


30

85,0

20

80,0

10

75,0

0

70,0 I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

Potensial Reduksi (Eh)

I2P2

I2P3


60,0


60

I1P1


80,0

22 HST



80




Emisi CH4

Gambar 10 Hubungan emisi Metan dengan Eh Tanah

Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5% I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Gambar 10 menunjukkan bahwa pada penelitian ini nilai Eh pada fase pertumbuhan padi berkisar antara 0 hingga 80 mV (Lihat lampiran 9). Nilai Eh yang tinggi dan positif menunjukkan kondisi oksidatif, sebaliknya nilai Eh yang rendah bahkan negatif menunjukkan kondisi reduktif. Semakin kaya oksigen dalam tanah, semakin lama CH 4 terbentuk dalam commit toYu useret.al. (2001), rentang nilai tanah tanah (Setyanto 2004). Menurut



potensial redoks dimana emisi metan rendah adalah berbeda untuk tanah yang berbeda, akan tetapi itu terletak antara +120 dan -170 mV. Ini adalah berbagai macam potensial redoks yang memungkinkan praktek bidang manajemen untuk meminimalkan emisi metan dari ekosistem lahan basah (Yu et al. 2001). Potensial redoks (Eh) pada fase 43 HST dan 65 HST lebih tinggi dibandingkan potensial redoks pada fase 22 HST, hal tersebut karena bahan organik yang bersifat slow release, sehingga karbon organik yang dilepaskan saat 22 HST lebih rendah dari fase 43 HST dan 65 HST. hal ini sesuai dengan pendapat Hou et al. (2000), bahwa Eh tanah akan rendah jika tersedia karbon organik tanah dalam jumlah yang cukup. Jadi, dapat disimpulkan bahwa apabila bahan organik yang tersedia tergolong sangat rendah, Eh tanah akan berubah sebaliknya. Yaitu menjadi lebih tinggi atau semakin oksidatif. Pada Gambar juga terlihat bahwa sistem pengelolaan air/penggenangan

berpengaruh terhadap

nilai

Eh.

Tanpa adanya

penggenangan tersebut menyebabkan meningkatnya potensial redoks karena saat sawah dikeringkan pada pengairan berselang, oksigen akan terdifusi dengan cepat ke dalam tanah dan Eh tanah meningkat sehingga dekomposisi aerobik lebih dominan (Suharsih et al. 1999). Fluks emisi metan pada Gambar terlihat mengalami penurunan yang cukup signifikan. Fluks metan mengalami penurunan pada saat menjelang panen dan setelah panen. Hal ini disebabkan oleh perubahan kondisi tanah yang sebelumnya tergenang menjadi kering. Kondisi ini menyebabkan popolasi bakteri metanogen menurun, karena bakteri metanogen akan secara optimal menghasilkan metan pada kondisi anaerob (Neue dan Roger 1994). Hasil uji korelasi (Pearson Corellation) juga menunjukkan adanya korelasi negatif antara nilai Eh dengan emisi harian gas metan (Lihat Lampiran 12). Secara berturut-turut, nilai r antara Eh dengan emisi harian gas metan pada P-value >0,05 adalah fase 22 HST r= -0.211; fase 43 HST r= -0.001; fase 65 HST r= -0.119 dan fase setelah commitdapat to user panen r= -0.210. nilai tersebut diartikan bahwa setiap penurunan



nilai Eh tanah, maka akan diikuti oleh kenaikan emisi harian gas metan. Akan tetapi, penurunan Eh tidak selalu diikuti kenaikan emisi haria gas metan. Hal tersebut ditunjukkan dengan tingkat keeratan yang rendah. 3. Hubungan Emisi Gas Metan dengan pH Tanah pH tanah mempengaruhi kelarutan unsur-unsur yang mempunyai keseimbangan dengan fase padat, misalnya kelarutan Al, Ca, P, Fe dll. PH juga mempengaruhi aktivitas biologi dalam tanah. Dalam hal ini, kaitannya dengan emisi metan adalah aktivitas bakteri matanogen. Bakteri metanogen hidup pada pH antara 6-8 (Conrad 1996). Sedangkan padi tumbuh ideal pada pH 6-7. Hasil uji F pada data pH yang diamati selama satu periode tumbuh padi (Lihat Lampiran 9) menunjukkan ada pengaruh yang signifikan antar perlakuan pada 22 HST dan 43 HST. Hasil uji F pH tanah pada fase 22 HST menunjukkan bahwa perlakuan sistem pengelolaan air, ulangan dan interaksi antara sistem pengelolaan air dan dosis pupuk memberikan pengaruh yang nyata terhadap kandungan pH tanah 22 HST (Lihat Lampiran 13). Setelah di uji korelasi, tenyata terdapat korelasi negatif antara pH tanah 22 HST ini dengan emisi harian gas metan dan nilai Eh. Korelasi negatif tersebut ditunjukkan dengan nilai r= -0,243 dan r= -0,106 pada P-value >0,05 dengan tingkat keeratan yang rendah. Hal tersebut menunjukkan bahwa kenaikan pH tanah pada fase 22 HST ini akan diikuti dengan penurunan emisi harian gas metan dan Eh tanah semakin reduktif. Akan tetapi, kenaikan pH tanah tidak selalu diikuti dengan penurunan emisi harian gas metan dan penurunan nilai Eh. Hasil uji F pH tanah pada fase 43 HST menunjukkan bahwa perlakuan sistem pengelolaan air memberikan pengaruh yang nyata terhadap kandungan pH tanah 43 HST (Lihat Lampiran 11 dan Lampiran 13). PH tertinggi adalah pada perlakuan I1P2 dan I1P3 dengan nilai pH tanah 6,3. Hasil uji korelasi (Pearson Corellation) adanya korelasi negatif dengan Eh tanah yang ditunjukkan dengan nilai r= -0,039 pada P-value commit to user



>0,05. Pada penelitian kali ini, penggunaan sistem pengairan SRI ternyata cenderung lebih mampu membuat nilai pH tanah pada fase 22 HST dan 43 HST

lebih tinggi dan medekati netral. Hal itu menunjukkan bahwa

penggenangan air secara berselang cenderung lebih baik dalam meningkatkan pH tanah menjadi netral dibandingkan dengan pengelolaan

22 HST

6,0

40 5,5

20

0

5,0

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

43 HST

250 200 150 100 50 0

6,5 6,0 5,5 5,0

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

65 HST

60

6,5

40

6,0

20

5,5

0

5,0 I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3


30

7,2

20

7,0

10

6,8

0

6,6

I1P1

I1P2

I1P3

pH Tanah

I2P1

I2P2

pH Tanah


I1P2

pH Tanah

I1P1

I1P1


6,5

60

pH Tanah

80

pH Tanah



air secara konvensional, atau terus-menerus digenangi.

I2P3

Emisi CH4

Gambar 11 Hubungan emisi Metan dengan pH Tanah

Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5% I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan commit to user P3: Dosis pupuk uji tanah



Penggunaan tanah secara kontinyu tidak menyebabkan reaksi tanah menjadi semakin masam. Hal ini berkaitan dengan sifat kimia-fisik tanah tergenang, dimana penggenangan menyebabkan terjadinya konvergensi pH tanah menuju netral. Seperti terlihat pada Gambar 11. pH tanah tiap fase menunjukkan range pH antara 5,6-7,2 (agak masam-netral). Berdasarkan analisis ragam diketahui bahwa perlakuan tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap pH tanah baik pada pengukuran tanah fase 22 HST, 43 HST, 65 HST dan setelah panen. Dari data pH tanah pada saat awal masa tanam 22 HST tanah dalam keadaan masam karena memiliki pH kurang dari 6,5 (Lampiran 9). pada pengambilan kedua saat 43 HST beberapa perlakuan yang mengalami penurunan pH, proses perubahan pH ini terjadi akibat aktivitas mikroorganisme dalam tanah yang melakukan perombakan bahan organik tanah secara fermentasi. Proses tersebut kemudian menghasilkan akumulasi CO2 dan H+ yang bereaksi dengan air. Pada fase 65 HST dan setelah panen perlakuan juga tidak berpengaruh nyata terhadap nilai pH yang dihasilkan, akan tetapi pH pada tanah sawah tersebut mengalami kenaikan mendekati pH 7,0 hal ini lebih dikarenakan karena proses penggenangan. Menurut Ponnamperuma (1966) dalam Balingtan (2007) selama beberapa minggu setelah penggenangan, pH pada tanah masam akan meningkat dan pada tanah alkali akan menurun. Dengan demikian, umumnya pH tanah mineral baik pada tanah masam maupun alkali akhirnya menjadi netral setelah penggenangan. Berdasarkan uji korelasi diketahui bahwa pH fase 65 HST dan setelah panen berkorelasi negatif (Lampiran 12). Hal ini menunjukkan seiring meningkatnya kemasaman tanah maka akan diikuti pula peningkatan emisi gas metan pada lahan sawah. E. Pengaruh Perlakuan Terhadap Hasil Tanaman 1. Tinggi Tanaman Berdasarkan hasil uji F pada tinggi tanaman menunjukkan bahwa commit to user kombinasi perlakuan sistem pengelolaan air dan rekomendasi dosis



pupuk berpengaruh nyata (0,01
0,05)

terhadap tinggi tanaman

(Lampiran 11 dan Lampiran 13). Rerata hasil pengamatan tinggi tanaman

Rerata Tinggi Tanman (cm)

pada saat padi siap dipanen disajikan pada gambar 12 berikut ini.

90,00

86,91c 83,52bc

85,00 75,63a

80,00

78,29ab

77,70ab

75,53a

75,00 70,00 65,00 I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

PERLAKUAN

Gambar 12 Pengaruh Perlakuan Terhadap Tinggi Tanaman Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Berdasarkan Gambar 12 dapat diketahui bahwa pertumbuhan tanaman padi tertinggi pada perlakuan I2P1 (Kombinasi sistem pengelolaan air metode konvensional dan dosis rekomendasi petani setempat) sebesar 86,91 cm. Sedangkan pertumbuhan terendah pada perlakuan I2P3 (Kombinasi sistem pengelolaan air metode konvensional dan dosis rekomendasi hasil uji tanah) sebesar 75,53 cm. Pertumbuhan tanaman padi tertinggi disebabkan dosis pupuk yang diberikan dapat diserap dengan baik oleh tanaman sehingga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan pertumbuhan awal. hasil uji korelasi, terdapat korelasi positif yang sangat nyata (r=0,594**) antara tinggi tanaman dengan perlakuan dosis pupuk (Lampiran 12). Sehingga semakin tinggi dosis pupuk yang diberikan, maka semakin tinggi pula tinggi tanaman. Dalam hal ini, dosis tertinggi yang di berikan adalah pada perlakuan P1 (dosis pupuk petani). Sutardi (2004) mengemukakan bahwa, Nitrogen berperan dalam penyusunan protein sebagai bahan pembentukan sel tanaman. commit to user



Dengan semakin cepatnya laju pembelahan sel, pemanjangan sel, dan pembentukan sel baru maka pertumbuhan tanaman juga akan berjalan cepat. Namun, kelebihan unsur N dalam tanah dapat meracuni tanaman. 2. Jumlah anakan produktif Anakan produktif adalah anakan yang menghasilkan organ reproduktif berupa malai. Perkembangan fase generatif dipengaruhi oleh unsur N yang dibutuhkan untuk pengisian bulir (Dobermann dan Fairhust 2000). Menurut Guritno dan Sitompul (1995), anakan produktif merupakan salah satu indikator pertumbuhan dan merupakan data penunjang untuk menjelaskan proses pertumbuhan yang terjadi. Hasil rerata yang diperoleh dari hasil pengamatan dilapang (Lihat Lampiran 10), rerata tinggi tanaman pada masing-masing perlakuan adalah I1P1 12,2 cm; I1P2 10,1 cm; I1P3 11,4 cm; I2P1 9,2 cm; I2P2 9,8 cm dan I2P3 9,7 cm. Berdasarkan uji F pada P-value >0,05 menunjukkan bahwa perlakuan dosis pemupukan (P) dan interaksi keduanya tidak menunjukkan pengaruh yang nyata. Akan tetapi perlakuan Sistem pengelolaan air (I) menunjukkan pengaruh yang nyata terhadap jumlah anakan produktif, sehingga

RERATA JUMLAH ANAKAN PRODUKTIF

dilanjutkan ke uji DMRT.

15,0

12,2b 10,1ab

11,4ab 9,2a

9,8ab

9,7a

10,0 5,0 0,0 I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

PERLAKUAN

Gambar 13 Pengaruh Perlakuan Terhadap Jumlah anakan Produktif Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan commit to user P3: Dosis pupuk uji tanah



Hasil uji DMRT taraf 5% menunjukkan bahwa kombinasi perlakuan sistem pengelolaan air dengan dosis pemupukan berpengaruh nyata terhadap tinggi tanaman padi (Lampiran 11 dan Lampiran 13). Pada Gambar 15 dapat dilihat bahwa rerata jumlah anakan padi pada sistem pengairan SRI (I1) yang intermittent lebih tinggi daripada rerata jumlah anakan padi pada sistem pengelolaan air secara konvensional (I2). Hal ini terjadi karena pada sistem pengelolaan air secara konvensional atau selalu tergenang justru menekan pertumbuhan anakan. Sedangkan pada sistem pengeloaan air secara SRI, memberikan kesempatan atau ruang untuk pertumbuhan anakan pada saat tidak ada penggenangan. Anakan padi berkurang

pada

fase

reproduktif

dikarenakan

persaingan

dalam

memperoleh unsur hara yang pada fase ini dominan digunakan untuk pembentukkan

malai

dan

pengisian

biji,

persaingan

penyinaran

menyebabkan anakan yang lebih kecil dan lemah mati (Vergara, 1970 dalam Farhan, 1999). Pada sistem pengelolaan air konvensional, unsur hara akan lebih banyak tercuci daripada digunakan oleh tanaman sehingga lebih sedikit yang dapat dimanfaatkan. Berdasarkan uji korelasi

juga

terdapat korelasi yang positif antara jumlah anakan dengan emisi total gas metan dalam satu musim tanam. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah anakan produktif, maka semakin banyak menghasilkan emisi gas metan. 3. Bobot Gabah Kering Panen Bobot kering panen merupakan hasil timbangan biji padi yang telah dipisahkan dengan malainya. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap berat gabah kering panen, diketahui bahwa perlakuan sistem pengelolaan air (I) dan dosis pemupukan (P) tidak berpengaruh nyata.

Begitu juga kombinasi keduanya. Dari hasil perhitungan, diketahui bahwa perlakuan I1P1 menghasilkan gabah kering panen tertinggi yaitu 2,91 Ton/ha. Hasil terendah dihasilkan oleh perlakuan I2P2 dengan bobot yang tidak terlalu jauh dari bobot tertinggi yaitu 2,31 Ton/ha. Pada histogram commit to user Gambar 16 dapat dilihat bahwa gabah kering panen perlakuan dengan



sistem pengelolaan air secara SRI memiliki rerata yang lebih tinggi dibanding dengan perlakuan sistem pengelolaan air secara konvensional (I2). Berdasarkan uji korelasi antara bobot gabah kering panen dengan jumlah anakan produktif, memang terdapat korelasi positif (r=0,073). Sehingga semakin banyak jumlah anakan produktif, maka akan semakin tinggi pula bobot gabah kering panen yang dihasilkan. Pengaruh perlakuan

Rata-rata Bobot GKP (Ton/ha)

terhadap berat gabah kering panen disajikan pada Gambar 14 berikut ini. 2,91a 3,00

2,59a

2,66a 2,31a

2,15a

2,41a

2,00 1,00 0,00

I1P1

I1P2

I1P3

I2P1

I2P2

I2P3

Perlakuan Gambar 14 Pengaruh Perlakuan Bobot Gabah Kering Panen Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Hasil penelitian ini, menunjukkan bobot gabah kering panen yang rendah jika dibandingkan dengan hasil padi dari varietas yang sama pada spesifikasi varietas (Lihat Lampiran 4) dimana hasil padi bisa mencapai 5 ton/ha. Hal ini disebabkan oleh rendahnya hara dan adanya serangan hama wereng. Selain itu, menurut Kurniadiningsih (2012) penurunan produksi pertanian tidak hanya ditentukan oleh hal-hal tersebut. Namun, perilaku usaha tani mengenai pengelolaan lahan (tanah, air dan tanaman) juga sangat menetukan. Disamping itu, terjadinya penurunan kualitas struktur dan tekstur tanah yang sekaligus mempengaruhi aktifitas biologi tanah dan terancam terjadinya degradasi biodiversitas, dari yang kompleks menjadi lebih sederhana akibat kandungan commit to bahan user organik yang dikandung tanah



sangat kurang karena perlakuan terhadap lahan kurang memperhatikan kaidah-kaidah ekologis, misalnya seperti penggunaan bahan kimia secara berlebihan.

4. Bobot Gabah Kering Giling Pengaruh perlakuan terhadap berat gabah kering giling disajikan

Bobot Gabah Kering Giling (Kg/ha)

pada Gambar 15 berikut ini.

2,85a 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

I1P1

2,61a

2,52a

I1P2

2,25a

I1P3

I2P1

2,08a

I2P2

2,36a

I2P3

PERLAKUAN

Gambar 15 Pengaruh Perlakuan Terhadap Bobot Gabah Kering Giling Keterangan : Angka-angka yang diikuti oleh huruf kecil yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji DMRT 5%. I1: Sistem pengelolaan air SRI P1: Dosis pupuk petani setempat I2: Sistem pengelolaan air konvensional P2: dosis pupuk permentan P3: Dosis pupuk uji tanah

Tidak berbeda dengan bobot

kering panen padi,

proses

pengeringan yang dilakukan ternyata tidak banyak mengurangi bobot gabah. Hal ini terjadi karena padi saat dipanen memang sebagian besar telah mengering hingga seluruh batang karena terserang wereng. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam terhadap berat gabah kering panen, diketahui bahwa perlakuan sistem pengelolaan air (I) dan dosis pemupukan (P) tidak berpengaruh nyata. Begitu juga kombinasi keduanya. Dari hasil perhitungan, diketahui bahwa perlakuan I1P1 menghasilkan gabah kering panen tertinggi yaitu 2,85 Kg/ha. Menurut Setyanto (2004), lahan sawah yang intensif ditanami padi cenderung mengalami kahat S sehingga commit to user tanggap tanaman padi pada pemberian pupuk ZA lebih baik dibanding



urea tabur. Hasil terendah dihasilkan oleh perlakuan I2P2 dengan bobot yang tidak terlalu jauh dari bobot tertinggi yaitu 2,08 Kg/ha. Pada histogram Gambar 15 dapat dilihat bahwa gabah kering panen perlakuan dengan sistem pengelolaan air secara SRI memiliki rerata yang lebih tinggi dibanding dengan perlakuan sistem pengelolaan air secara konvensional (I2). Terdapat korelasi positif yang sangat nyata antara bobot gabah kering giling dengan bobot gabah kering panen (r=0,999**) dan dengan jumlah anakan produktif (r=0,073). Dapat disimpulkan bahwa semakin banyak batang padi yang menghasilkan malai dan gabah berisi maka semakin banyak atau berat gabah yang dihasilkan (Kasniari dan Supadma 2007).

commit to user


digilib.uns.ac.id

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan 1. Sistem pengairan secara mandiri hanya berpengaruh dalam menurunkan emisi gas metan pada fase 22 HST. Grafik dinamika emisi total CH 4 pada satu periode tanam padi mengalami peningkatan dari awal sebelum tanam hingga umur padi mencapai 43 HST kemudian mengalami penurunan hingga menjelang masa panen. Emisi CH4 yang dihasilkan masing-masing fase pertumbuh padi berada pada kisaran 0-200 mg CH4/m2/Hari. 2. Sistem pengelolaan air System of Rice Intensification (SRI) cenderung memberikan emisi lebih rendah, tinggi tanaman lebih pendek, jumlah anakan produktif lebih banyak dan bobot gabah lebih tinggi sehingga cenderung lebih mampu menekan emisi gas metan dalam penanaman padi selama satu musim tanam dibandingkan dengan sistem pengelolaan air secara konvensional. 3. Dosis pemupukan petani, rekomendasi permentan dan rekomendasi pupuk hasil uji tanah secara mandiri tidak berpengaruh terhadap emisi gas metan. 4. Penggunaan sistem pengelolaan air SRI dan dosis pemupukan hasil uji menghasilkan emisi total gas metan sebesar 431,212 kgCH4/ha/MT dimana dinamika emisi gas metan rendah dan cenderung terlihat tidak terlalu fluktuatif dalam perhitungan satu musim tanam karena dengan tinggi tanaman paling rendah, jumlah anakan relatif tinggi dan bobot gabah yang relatif tinggi. B. Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai hama dan penyakit, kondisi biologis tanah, mikroorganisme pelaku utama dalam pembentukan gas metan dan variasi dosis pupuk ZA sebagai masukan pupuk anorganik yang mampu menekan emisi gas metan lebih banyak daripada urea. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan mengenai dampak penggunaan sistem pengelolaan air dan dosis pemupukan terhadap emisi gas rumah kaca lain, commit to user seperti N O, CO dll. 2

2

DINAMIKA EMISI METAN (CH

Recommend Documents