II. BAHAN DAN METODE 2.1. Tempat dan Waktu Penelitian terdiri atas penelitian lapang dan laboratorium. Penelitian lapang dilakukan di Sentra Produksi Beras Solok, secara administrasi termasuk ke dalam wilayah Kecamatan Kubung, Gunung Talang, Bukit Sundi, Lembang Jaya dan X Koto Singkarak Kabupaten Solok dan Kecamatan Lubuk Sikarah Kota Solok. Penyebaran lahan sawah diperoleh dari Peta Topografi skala 1:50.000 lembar Solok dan Talawi. Informasi bahan induk didekati dari Peta Geologi Bersistem Sumatera (1995) Lembar Solok skala 1:250.000. Lokasi Sentra Produksi Beras Solok di dalam wilayah Provinsi Sumatera Barat disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1 Lokasi Sentra Produksi Beras Solok, Sumatera Barat. Penelitian laboratorium untuk mengetahui sifat fisika dan kimia tanah dilaksanakan di Laboratorium Kimia Tanah, Balai Penelitian Tanah, Bogor dan sifat
mineralogi tanah di Laboratorium Mineralogi, Balai Besar Litbang
8
Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor. Penelitian telah dilaksanakan sejak bulan April 2009 hingga Oktober 2010. 2.2. Metode Penelitian
dilaksanakan
dalam
empat
tahap
kegiatan,
yaitu:
1)
Karakterisasi lahan dan identifikasi TPL, 2) Identifikasi karakteristik lahan pengontrol produksi Cisokan, 3) Optimalisasi tanah sawah, dan 4) Penyusunan kriteria kesesuaian lahan padi sawah untuk TPL Cisokan di Sentra Produksi Beras Solok. Diagram alir kegiatan penelitian disajikan pada Gambar 2. 2.2.1. Karakterisasi Lahan dan Identifikasi TPL Karakterisasi lahan bertujuan mengumpulkan data karakteristik lahan, baik karakteristik tanah sebagai media tumbuh maupun karakteristik lingkungan tumbuh. Berdasarkan data karakteristik lahan tersebut ditentukan karakteristik lahan pengontrol produksi yang menjadi dasar penyusunan tindakan pengelolaan lahan untuk mengoptimalkan produksi Cisokan di masing-masing bahan induk. Kriteria kesesuaian lahan padi sawah untuk TPL Cisokan disusun berdasarkan karakteristik lahan pengontrol produksi dan produksi optimal di masing-masing bahan induk. Pengamatan dilakukan pada tiga bahan induk, yaitu bahan induk volkanik, endapan sungai dan endapan danau. Karakterisasi tanah di lapang dilakukan terhadap sembilan pedon pewakil, masing-masing bahan induk diwakili oleh tiga pedon. Pedon PV1, PV2 dan PV3 untuk bahan induk volkanik, pedon PA1, PA2 dan PA3 untuk endapan sungai dan pedon PD1, PD2 dan PD3 untuk endapan danau. Pedon PV1 diambil pada lereng tengah volkanik bagian atas, pedon PV2 pada lereng tengah volkanik bagian bawah dan pedon PV3 pada lereng bawah volkanik. Pedon PA diambil tegak lurus terhadap Sungai Batang Sumani, sedangkan pedon-pedon PD tegak lurus terhadap Danau Singkarak. Pedon pewakil dibuat dengan cara menggali tanah sampai kedalaman + 200 cm atau sampai pembatas perakaran, selanjutnya dilakukan pengamatan sifat morfologi tanah, antara lain: ketebalan horizon, batas horizon, warna matrik tanah, tekstur, struktur, karatan, perakaran, drainase, permeabilitas dan kedalaman muka air tanah. Semua data pengamatan dicatat dalam suatu form isian untuk
9
di-entry sebagai database tanah sawah. Setelah dideskripsi, dilakukan pengambilan contoh tanah pada setiap horizon sebanyak + 1 kg untuk dianaliTahapan Penelitian:
Lokasi Penelitian: SENTRA PRODUKSI BERAS SOLOK
Identifikasi Masalah: - Produksi Cisokan belum optimal
Studi Literatur
Produksi Cisokan PERLU & BERPELUANG ditingkatkan 1. Karakterisasi dan Identifikasi TPL
Karakterisasi Lahan Karakterisasi Tanah di Lap.
Identifikasi TPL Cisokan
Karakterisasi Lingkungan
Karakterisasi Tanah di Lab.
TPL Cisokan Existing Karakteristik Lahan
2. Indentifikasi Karakteristik Lahan Pengontrol Produksi 3. Optimalisasi Tanah Sawah
Produksi Tanaman
Tindakan Pengelolaan
vs
Karakteristik Lahan
Karakteristik Lahan Pengontrol Produksi
TPL Cisokan Expected
Pengujian di Lapang
Produksi Optimal
4. Penyusunan Kriteria Kesesuaian Lahan Padi sawah untuk TPL Cisokan
Produksi Tinggi & Layak Secara Ekonomi
Kriteria Klasifikasi Kesesuaian Lahan Padi Sawah untuk TPL Cisokan
Gambar 2 Diagram alir penelitian karakteristik dan optimalisasi tanah sawah Sentra Produksi Beras Solok, Sumatera Barat.
10
sis sifat fisika, kimia dan mineralogi tanah di laboratorium. Selain contoh tanah tersebut telah pula diambil 137 contoh tanah komposit yang terdiri atas 80 contoh tanah dari daerah volkanik (KV01-KV80), 37 contoh dari Dataran Aluvial (KA01-KA37)
dan 22 contoh tanah dari Dataran Lakustrin (KD01-KD22).
Pengamatan tanah dan prosedur pengambilan contoh tanah di lapang mengacu pada FAO (1978). Klasifikasi tanah mengacu pada Soil Survey Staff (2010). Lokasi pengambilan contoh tanah dan lokasi percobaan di masing-masing bahan induk disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3 Penggunaan lahan, lokasi pedon pewakil dan percobaan lapang. Sebelum dianalisis, contoh tanah dari masing-masing horizon dan contoh tanah komposit dikeringanginkan, dicampur merata, kemudian diayak untuk memperoleh tanah halus berukuran < 2 mm. Analisis sifat fisika dan kimia tanah meliputi: tekstur 3 fraksi (metode pipet), pH H20 (pH meter) dan pH KCl (KCl 1 N), C organik (Walkley and Black), N total (Kjeldahl), P dan K potensial (P2O5 dan K2O terekstrak HCl 25%), P aktual (P2O5 terekstrak Olsen dan Bray I), basa-
11
basa dapat tukar (Ca, Mg, K, Na) dan kapasitas tukar kation (NH4OAc pH 7). Prosedur analisis tanah mengikuti SCS-USDA (1982). Analisis mineralogi bertujuan mengetahui komposisi mineral pasir dan mineral liat. Komposisi mineral pasir ditetapkan dengan metode line counting menggunakan Mikroskop Polarisator. Identifikasi mineral liat menggunakan XRay Difractometer didasarkan atas pantulan X-Ray yang mengenai tiap bidang kristalin mineral melalui penjenuhan kation Mg2+, Mg2+ Glycerol , K+ dan K+550oC. Jarak antara kisi (Å) masing-masing mineral liat untuk setiap perlakuan adalah spesifik. Data mengenai karakteristik lingkungan, seperti data iklim (curah hujan, temperatur, kelembaban udara, radiasi matahari, kecepatan angin) dikumpulkan dari stasiun iklim yang berada di daerah penelitian. Data tersebut diperlukan untuk penetapan Length of Growing Period (LGP) menggunakan program CropWat (Clarke, 1998). Selain data karakteristik lahan juga dikumpulkan data produksi yang diperoleh melalui wawancara dengan petani dan instansi terkait, di antaranya Dinas Pertanian dan Perikanan Kabupaten Solok dan Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Sumatera Barat. Identifikasi TPL bertujuan untuk mengetahui spesifikasi TPL sawah yang diterapkan di Sentra Produksi Beras Solok. Identifikasi dilakukan menggunakan 11 attribute TPL yang dikemukakan oleh FAO (1976). Ke-11 attribute TPL tersebut disajikan pada Tabel 1. Setelah data-data TPL yang diterapkan di daerah penelitian terkumpul, selanjutnya dipilih satu TPL utama yang menyebar di tiga bahan induk, selanjutnya disebut sebagai TPL existing. 2.2.2. Identifikasi Karakteristik Lahan Pengontrol Produksi Cisokan Karakteristik lahan pengontrol produksi adalah karakteristik lahan yang menentukan produksi atau karakteristik lahan dimana perbedaannya menyebabkan produksi berbeda. Karakteristik lahan ini ditetapkan melalui pengamatan di lapang dan analisis contoh tanah di laboratorium terhadap karakteristik lahan yang tidak dapat ditetapkan di lapang. Pengaruh karakteristik lahan terhadap produksi diuji menggunakan regresi linear dilanjutkan dengan regresi bertatar (stepwise) menggunakan program analisis statistik MINITAB 14.
12
Tabel 1 Attribute untuk identifikasi TPL Cisokan di Sentra Produksi Beras Solok No
Attribute TPL
Keterangan
1.
Hasil
Keuntungan dari usahatani
2.
Orientasi pasar
Tujuan produksi (komersil atau subsisten atau skala rumah tangga)
3.
Intensitas modal
Besarnya modal yang digunakan
4.
Intensitas tenaga kerja
Jumlah tenaga kerja
5.
Pengolahan lahan
Dilakukan oleh manusia, mesin atau hewan
6.
Pengetahuan teknis dan budaya petani
Tingkat pengetahuan petani
7.
Teknologi pengelolaan lahan
8.
Kebutuhan infrastruktur
Penggunaan varietas, pemupukan, pemberantasan hama dan penyakit, pengelolaan bahan organik, kotoran hewan, dll. Kebutuhan terhadap prasarana produksi
9.
Luas lahan usahatani
Luas lahan usahatani
10. Status kepemilikan lahan
Kondisi lahan usaha (milik sendiri atau kelompok, sewa)
11. Tingkat pendapatan
Penghitungan pendapatan (perkapita, petani atau unit area)
Sumber: FAO (1976).
Penetapan karakteristik lahan pengontrol produksi Cisokan di masingmasing bahan induk bertujuan untuk menyusun tindakan pengelolaan lahan guna mengoptimalkan produksi Cisokan serta menetapkan karakteristik lahan penyusun kriteria kesesuaian lahan padi sawah untuk TPL Cisokan di masing-masing bahan induk. Kriteria kesesuaian lahan yang disusun dapat digunakan untuk mengevaluasi lahan-lahan sawah jika TPL yang sama diterapkan, baik di Sentra Produksi Beras Solok maupun lokasi lain pada karakteristik lahan yang sama dengan Sentra Produksi Beras Solok. Analisis regresi linear bertujuan mengetahui hubungan masing-masing karakteristik lahan dengan produksi. Menurut Mattjik dan Sumertajaya (2006), regresi linear adalah persamaan regresi yang menggambarkan hubungan antara satu peubah bebas (X, independence variable) dengan satu peubah tak bebas (Y, dependence variable), hubungan keduanya dapat digambarkan sebagai garis lurus. Kehandalan persamaan regresi dalam menggambarkan hubungan tersebut dinyatakan dengan koefisien determinasi yang dilambangkan dengan R2. Semakin besar nilai R2, maka semakin besar kemampuan persamaan regresi menerangkan peubah tak bebas, Y. Nilai R2 berkisar antara 0-100% atau 0-1. Dalam penelitian
13
ini karaktersitik lahan dinyatakan mempunyai hubungan dengan produksi bila mempunyai R2 > 0.75. Selanjutnya terhadap karakteristik lahan terpilih dilakukan analisis regresi stepwise untuk mengetahui karakteristik lahan penentu produksi. Menurut Gomez dan Gomez (1983) bahwa dalam regresi stepwise peubah-peubah yang kurang berpengaruh terhadap produksi dihilangkan, sehingga hanya tersisa peubahpeubah yang sangat berpengaruh terhadap produksi. Persamaan penduga produksi yang didapat selanjutnya divalidasi dengan produksi lapang sampai didapatkan persamaan terbaiknya. 2.2.3. Optimalisasi Tanah Sawah Optimalisasi tanah sawah untuk mengoptimalkan produksi Cisokan di Sentra Produksi Beras Solok meliputi tiga kegiatan, yaitu penyusunan rekomendasi, pengujian rekomendasi dan penentuan rekomendasi pengelolaan optimal di masing-masing bahan induk (bahan induk volkanik, endapan sungai dan endapan danau). Penyusunan Rekomendasi Secara umum, tanaman dapat berproduksi optimal apabila hara yang dibutuhkan tersedia di dalam tanah. Menurut FAO (1983), tanaman dikatakan berproduksi optimal apabila mampu berproduksi > 80% dari potensi hasilnya. Untuk itu perlu diketahui jumlah hara yang dibutuhkan tanaman untuk berproduksi pada tingkat tertentu. N, P dan K adalah unsur hara makro utama dan paling banyak diserap tanaman padi sawah. Data hasil penelitian Widowati (2008) menunjukkan bahwa rata-rata kandungan N dalam gabah dan jerami masingmasing sebesar 1.38%. Kandungan P dan K 0.29 dan 0.30 g/100 g gabah, sementara dalam jerami 0.13 dan 2.49 g/100 g jerami (Tabel 2). Penyusunan rekomendasi pemupukan untuk mengoptimalkan produksi Cisokan di Sentra Produksi Beras Solok mengacu pada prinsip pemupukan berimbang yang dikemukakan Buresh et al. (2006), yaitu keseimbangan unsur hara yang dibutuhkan tanaman dengan ketersediaannya di dalam tanah. Kebutuhan hara tanaman padi mengacu pada Tabel 2. Hara di dalam tanah berasal dari sumber alami, yaitu tanah, sisa-sisa tanaman, kotoran hewan dan air irigasi,
14
serta pupuk kimia. Prinsip pemupukan berimbang adalah mengoptimalkan hara dari sumber alami, sedangkan pupuk kimia hanya mencukupi kekurangan hara dari sumber alami. Dalam hal ini sumber alami yang diperhitungkan adalah tanah dan sisa tanaman padi (kompos jerami). Tabel 2 Rata-rata kandungan hara N, P dan K yang terdapat dalam padi sawah Bagian tanaman*
N (%)
P
K g/100 g
Gabah
1.38
0.29
0.30
Jerami
1.38
0.13
2.49
Keterangan *: Berat dihitung berdasarkan contoh kering 105°C. Sumber: Diolah dari data penelitian Widowati (2008).
Tahapan penyusunan rekomendasi adalah: 1) menetapkan produksi yang akan dicapai, yaitu produksi Cisokan tertinggi saat ini sebesar 7.08 ton/ha GKG, 2) menghitung jumlah hara yang diambil oleh biomassa, 3) menghitung jumlah hara yang dilepaskan/disediakan oleh sumber alami (tanah dan sisa tanaman) dan menghitung jumlah hara yang diperlukan dari pupuk kimia. Pengujian Rekomendasi Percobaan lapang dalam rangka pengujian rekomendasi dilakukan dalam satu musim tanam (+ 4 bulan). Percobaan dirancang menggunakan Rancangan Petak Terpisah (Split Plot Design). Sebagai Petak Utama (PU) adalah bahan induk (A) dan sebagai Anak Petak (AP) adalah kombinasi perlakuan (B), masing-masing perlakuan diulang sebanyak 3 kali. Uji lanjutan menggunakan DMRT (Duncans Multiple Range Test) pada taraf nyata 5%. Model matematiknya adalah sebagai berikut: Yijk = µ + Kk + αi + δik + βj + γik + (αβ)ij + εijk Yijk
= Nilai pengamatan faktor A taraf ke-i, faktor B taraf ke-j pada ulangan ke-k
µ
= Nilai rata-rata
Kk
= Pengaruh pengelompokkan
αi
= Pengaruh utama faktor A
15
δik
= Pengaruh acak dari faktor A
βj
= Pengaruh utama faktor B
γik
= Pengaruh acak dari faktor B
(αβ)ij
= Komponen interaksi dari faktor A dan faktor B
εijk
= Pengaruh acak dari interaksi faktor AB Tindakan pengelolaan yang diberikan pada TPL saat ini (existing)
menciptakan suatu TPL baru yang disebut TPL expected. Untuk mengetahui TPL expected yang layak diusahakan, maka dilakukan analisis kelayakan usahatani. Kriteria kelayakan ekonomi yang digunakan adalah Revenue Cost Ratio (R/C) dan Benefit
Cost
Ratio
(B/C).
R/C
dihitung
untuk
mengetahui
besarnya
pendapatan/penerimaan (rupiah) yang diperoleh dari suatu usahatani, sedang B/C untuk mengetahui besarnya manfaat bersih yang diterima untuk setiap satu rupiah yang diinvestasikan (input). Suatu TPL dikatakan layak diusahakan bila R/C dan B/C > 1. Untuk itu telah dikumpulkan data komponen biaya produksi (input), meliputi: 1) biaya tenaga kerja untuk persiapan lahan, tanam, pemupukan, pemeliharaan dan panen, 2) biaya peralatan (sewa alat), dan 3) biaya sarana produksi, seperti bibit, pestisida, pupuk, dan lain sebagainya. Sebagai output adalah gabah padi (ton/ha GKG). Rekomendasi Pengelolaan Lahan Optimal Rekomendasi pemupukan dipilih apabila: 1) tanaman mampu berproduksi optimal, yaitu berproduksi > 80% dari potensi hasilnya (FAO, 1983), dan 2) memenuhi persyaratan layak secara ekonomi yang ditunjukkan oleh parameter Revenue Cost Ratio (R/C) dan Benefit Cost Ratio (B/C) > 1. Lokasi percobaan untuk pengujian rekomendasi ditempatkan pada kelas tekstur yang sama untuk menghindari penyimpangan-penyimpangan data yang mungkin terjadi karena perbedaan tekstur. Selain itu, setiap satu petak sawah minimal memuat satu ulangan, sehingga perbedaan-perbedaan antar ulangan dapat diminimalkan. Petak percobaan dibuat dengan ukuran 4 x 5 m (20 m2). Sekeliling petak percobaan ditinggikan dengan tanah sekitar + 20 cm dan lebar 25 cm. Ini dimaksudkan agar perlakuan tidak bercampur bila petak percobaan diairi. Setiap petak percobaan mempunyai satu saluran air masuk dan satu saluran air keluar.
16
Antar petak percobaan dibuat saluran dengan lebar 25 cm. Saluran ini berfungsi sebagai tempat keluar masuknya air. Benih yang digunakan adalah benih Cisokan berlabel. Sebelum benih disemai, terlebih dahulu disiapkan lahan tempat persemaian dengan ukuran 5 x 15 m. Sekeliling persemaian dibuat pematang setinggi + 20 cm untuk mempermudah mengontrol air. Benih dijemur selama 1 hari, kemudian direndam 2 malam, lalu ditiriskan sampai benih berkecambah (keluar akar + 0.5 cm). Selanjutnya benih disebarkan pada lahan yang telah disiapkan. Setelah berumur + 21 hari, benih dipindahkan sebanyak 3-5 batang/rumpun dengan jarak tanam 20 x 20 cm. Pemeliharaan meliputi pemupukan, pengaturan air, penyulaman dan penyiangan serta pengendalian hama dan penyakit. Pemupukan diberikan sebanyak 3 kali. Pemupukan I diberikan sehari sebelum tanam. Pupuk yang diberikan adalah pupuk P (SP-36) dan pupuk organik (kompos jerami) dengan cara disebar. Pemupukan II diberikan pada saat tanaman berumur 10 hari (10 HST). Pupuk yang diberikan adalah ½ dosis pupuk N (Urea) dan ½ dosis pupuk K (KCl) dengan cara disebar. Pemupukan ke III adalah sisanya, yaitu ½ dosis pupuk N (Urea) dan ½ dosis pupuk K (KCl) dengan cara disebar. Pengaturan air sangat penting dilakukan karena kebutuhan air setiap fase pertumbuhan tanaman padi tidak sama. Pada fase pertumbuhan awal, tanaman padi memerlukan air dalam jumlah sedikit atau macak-macak (0.5 cm). Kondisi air macak-macak juga diperlukan saat pemupukan, ini dimaksudkan agar pupuk tidak terbawa air (tercuci). Air dalam jumlah banyak (2 cm) diperlukan saat tanaman memasuki fase anakan produktif (21-28 HST). Pada fase primordia kondisi air kembali macak-macak dan setelah melewati fase tersebut sawah perlu dikeringkan.
Pengeringan
selain
mempercepat
pematangan
buah,
juga
mempermudah waktu panen (gabah tidak terendam air). Penyulaman dilakukan bila tanaman mati atau terserang hama. Penyulaman dilakukan saat tanaman berumur + 4 minggu setelah tanam. Tanaman penyulam diambil dari tanaman di sebelahnya atau tanaman yang mempunyai jumlah anakan cukup banyak. Pengendalian hama dan penyakit sangat penting dan gejala serangan perlu diwaspadai dan dikenali sejak dini. Tindakan pengendalian dilakukan menggunakan formula yang tepat.
17
Panen dilakukan setelah padi masak atau padi berwarna kuning keemasan. Padi di setiap petak dipotong menggunakan alat pemotong sabit atau arit, lalu dirontokkan, kecuali 5 rumpun tanaman padi yang diberi tanda/patok. Hasil rontokan dimasukkan ke dalam karung yang telah diberi label sesuai dengan perlakuan. Untuk menghilangkan gabah hampa dilakukan “penganginan atau ditampi”, selanjutnya ditimbang. Hasil penimbangan merupakan berat gabah kering panen (GKP) dengan kadar air 20%, untuk memperoleh berat gabah kering giling (GKG) dengan kadar 14%, maka berat GKP dikali faktor koreksi 80/86. Pengamatan meliputi tinggi tanaman, jumlah anakan, jumlah anakan produktif, dan produksi. Pengamatan I dilakukan saat tanaman berumur 10 HST atau sebelum dilakukan pemupukan II, selanjutnya dilakukan setiap 2 minggu. Setiap petak percobaan diwakili oleh 5 rumpun tanaman yang dipilih secara acak. Agar data yang diperoleh berkesinambungan dari pengamatan I sampai pengamatan terakhir (sampai panen), maka tanaman diberi tanda (patok) menggunakan bambu sepanjang 1.5 meter. Pengamatan terhadap tinggi tanaman dan jumlah anakan dilakukan selama fase vegetatif (sebelum fase generatif). Tinggi tanaman diukur menggunakan meteran mulai dari dasar sampai ujung daun, kemudian dilanjutkan dengan menghitung jumlah anakan. Jumlah anakan produktif dan produksi tanaman ditentukan pada saat panen. Anakan produktif dihitung berdasarkan jumlah anakan yang menghasilkan malai. Produksi tanaman dinyatakan dalam berat gabah kering giling (kg/petak) dan kesetaraannya (ton/ha). Semua data tanaman dicatat dalam suatu form isian untuk selanjutnya di-entry dan dianalisis. 2.2.4. Penyusunan Kriteria Kesesuaian Lahan Padi Sawah untuk TPL Cisokan Kriteria kesesuaian lahan disusun oleh karakteristik lahan pengontrol produksi dan produksi optimal di masing-masing bahan induk. Batas kelas kesesuaian lahan mengacu pada indek produksi yang dikemukakan FAO (1983) yang membagi kelas kesesuaian lahan kedalam 4 kelas. Kelas-kelas kesesuaian lahan tersebut adalah:
18
-
Sangat sesuai (S1), bila produksi Cisokan > 80%,
-
Cukup sesuai (S2), bila produksi Cisokan 60-80%,
-
Agak sesuai (S3), bila produksi Cisokan 40-60%,
-
Tidak sesuai (N), bila produksi Cisokan < 40% dari potensi hasil. Kriteria kesesuaian lahan yang disusun berdasarkan produksi TPL Cisokan
saat ini (existing) disebut sebagai kriteria kesesuaian lahan padi sawah untuk TPL Cisokan existing. Untuk mendapatkan kriteria kesesuaian lahan padi sawah untuk TPL Cisokan expected, maka kriteria kesesuaian lahan yang dihasilkan divalidasi dengan produksi Cisokan optimal hasil pengujian di lapang. Validasi dilakukan dengan cara mencocokan karakteristik lahan dengan produksi. Kriteria dikatakan valid apabila karakteristik lahan telah sejalan dengan produksi. Kriteria yang dihasilkan ini dapat digunakan untuk mengevaluasi lahan-lahan sawah jika TPL yang sama diterapkan, baik di Sentra Produksi Beras Solok maupun lokasi lain dengan karakteristik lahan yang sama dengan Sentra Produksi Beras Solok.
