perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJIAN EFEKTIVITAS JUMLAH RORAK DAN JENIS MULSA SEBAGAI UPAYA KONSERVASI KESUBURAN TANAH PADA LAHAN KAKAO
TESIS
Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Magister Program Studi Ilmu Lingkungan
Oleh Sri Wahyuni NIM A.131308008
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Lembar Pengesahan
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN PUBLIKASI
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Kajian Efektivitas Jumlah Rorak Dan Jenis Mulsa Sebagai Upaya Konservasi Kesuburan Tanah Pada Lahan Kakao”. Shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW. Tesis ini disusun dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Master di Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret. Penyusunan tesis ini tidak lepas dari bantuan, bimbingan dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Prof. Dr. M Furqon Hidayatullah, M. Pd selaku Direktur Program Pascasarjana UNS,
2.
Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si. selaku Ketua Program Studi Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana UNS serta ketua dewan penguji yang banyak memberikan bantuan selama proses administrasi penelitian,
3.
Prof. Dr. Ir. Purwanto, M.S. selaku Pembimbing Utama yang banyak memberi bimbingan, masukan dan saran kepada penulis,
4.
Dr. Ir. John Bako Baon, MSc., APU. selaku Pembimbing Pendamping yang dengan sabar dan ikhlas telah membimbing dan mengarahkan penulis serta memberi semangat untuk segera menyelesaikan tesis ini,
5.
Komariah, STP., M.Sc., Ph.D. selaku dosen serta penguji yang memberikan ilmu, bimbingan, teladan dan semangat dari awal hingga akhir penulisan tesis,
6.
Bapak Ibu Dosen Program Studi S2 Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana UNS yang telah memberikan ilmu yang bermanfaat,
7.
Keluarga besar Direktorat Tanaman Rempah dan Penyegar, Direktorat Jenderal Perkebunan Kementerian Pertanian,
8.
Suami tercinta, Sholihuddin, S.HI serta ketiga buah hatiku tersayang Muhammad Haydar El Hakim, Muhammad Irfan Al Faruqi serta Muhammad Fakhri Jabir yang telah memberikan kekuatan, cinta, semangat, pengertian dan dukungan serta adik iparku Nur Fitriyati, S.HI yang telah mengulurkan tangan dan penuh keikhlasan membantu penulis,
9.
Ibuku Ngatpi’ah dan Bapakku Djasmin terimakasih atas doa dan kasih sayang yang tidak henti tercurahkan. Mertuaku (Siti Fatmah dan Alm. Safi’an) serta keluarga besar di Tuban, Surabaya, Jakarta, Cikarang, terima kasih atas doa, dukungan dan bantuan yang diberikan, commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10. Keluarga besar Laboratorium Tanah Puslitkoka: Bapak Soetanto Abdullah, Bapak Sugiyanto, Pak Ari Wahono, Pak Wagiyanto, Bu Sumiyati, Bu Enny, Pak Jiran, dan lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Pak Suliyono beserta istri dan keluarga besar KP. Kaliwining (Pak Heri, Pak Wayan, Pak Lulus, Mas Sugeng, Mas Salim, Mas Sugi, Mas Wawan, Mas Naryo) dan pihak-pihak terkait yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, terima kasih telah membantu dan menerima kami selama melakukan penelitian di Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Jember, 11. Pak Muzayyin Laboratorium Kimia & Kesuburan Tanah UNS, Bu Tumisih Laboratorium Fisika Tanah UNS, Yudhi P dan Ely Istiana Maulida yang banyak memberikan bantuan dan kemudahan kepada penulis, 12. Teman-teman S2 Ilmu Lingkungan angkatan 2013, 13. Semua pihak yang telah membantu dalam kelancaran penelitian ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini pasti masih terdapat kekurangan dan kelemahan, oleh karena itu penulis mengharapkan saran, kritik dan masukan demi perbaikan karya ini di masa mendatang. Penulis berharap tesis ini dapat memberi manfaat bagi penulis pribadi maupun bagi siapapun yang membacanya. Amin.
Surakarta, Januari 2016
Penulis
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI Halaman
Lembar Pengesahan ........................................................................................................................ii KATA PENGANTAR ....................................................................................................................v DAFTAR ISI................................................................................................................................vii DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ix DAFTAR GAMBAR.....................................................................................................................x DAFTAR LAMPIRAN...............................................................................................................xii ABSTRAK ..................................................................................................................................xiii ABSTRACT.................................................................................................................................xiv BAB I. PENDAHULUAN..............................................................................................................1 A. Latar Belakang Masalah..........................................................................................1 B. Rumusan Masalah ...................................................................................................3 C. Tujuan Penelitian.....................................................................................................4 D. Manfaat Penelitian...................................................................................................4 BAB II. LANDASAN TEORI........................................................................................................5 A. Tinjauan Pustaka .....................................................................................................5 1. Kerusakan Lingkungan dan Degradasi Kesuburan Tanah .................................5 2. Hujan dan Kehilangan Hara ...............................................................................7 3. Klasifikasi Iklim .................................................................................................9 4. Konservasi Tanah, Rorak dan Mulsa................................................................10 5. Bahan Organik dan Unsur Hara Tanah............................................................16 6. Perkebunan Kakao............................................................................................23 7. Azas-azas Ilmu Lingkungan .............................................................................28 B. Penelitian yang Relevan ........................................................................................30 C. Kerangka Berpikir .................................................................................................31 D. Hipotesis................................................................................................................32 BAB III. METODE PENELITIAN ..............................................................................................33 A. Tempat dan Waktu Penelitian ...............................................................................33 B. Tatalaksana Penelitian...........................................................................................33 1. Jenis dan Rancangan Penelitian........................................................................33 commit to user 2. Alat dan Bahan Penelitian ................................................................................34 vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3. Macam Perlakuan .............................................................................................35 4. Populasi dan Sampel Penelitian........................................................................36 5. Variabel Penelitian ...........................................................................................36 6. Prosedur Pengumpulan Data ............................................................................36 7. Teknik Analisis Data ........................................................................................39 C. Deskripsi Lokasi Penelitian...................................................................................41 1. Kondisi curah hujan..........................................................................................41 2. Jenis Tanah dan Unsur Hara............................................................................42 3. Teknik Budidaya Kakao ...................................................................................44 4. Varietas dan Umur Tanaman Kakao ................................................................45 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................................46 A. Hasil ......................................................................................................................46 1. Curah Hujan pada Lokasi Plot Penelitian.........................................................46 2. Luas Plot dan Ketinggian Sedimen ..................................................................51 3. Aliran Permukaan (runoff)................................................................................52 4. Sedimen ............................................................................................................62 5. Kandungan Hara dalam Tanah .........................................................................73 6. Efektivitas Rorak dan Mulsa ............................................................................75 7. Konservasi Kesuburan Tanah...........................................................................77 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................................82 A. Kesimpulan............................................................................................................82 B. Saran......................................................................................................................82 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................................83 LAMPIRAN..................................................................................................................................88
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1.
Unsur Hara Mikro pada Tanah dan Tanaman .......................................................................6
2.
Areal, Produksi dan Produktivitas Kakao 2008-2012 ...........................................................7
3.
Kriteria Pembagian Tipe Iklim Menurut Schmidth – Ferguson ..........................................10
4.
Tingkat Produksi Kakao pada Berbagai Kesesuaian Lahan................................................24
5.
Kriteria Teknis Kesesuaian Lahan Kakao ...........................................................................25
6.
Parameter Pengamatan dan Metode Analisis ......................................................................40
7.
Kandungan Beberapa Unsur Hara Sebelum Perlakuan pada Dua Kedalaman di PetakPetak Kombinasi Perlakuan Rorak dan Mulsa ....................................................................43
8.
Hujan Menurut Data Klimatologi, Luar Tajuk dan Dalam Tajuk Selama Periode Penelitian (Februari-April 2015) ..........................................................................................................46
9.
Kandungan Unsur Hara pada Curah Hujan di Luar dan di Dalam Tajuk Kakao ................49
10.
Perbedaan Unsur Hara pada Sedimen di Awal dan Akhir Penelitian .................................73
11.
Kandungan Beberapa Unsur Hara dan Bahan Organik Tanah di Awal dan Akhir Penelitian pada Dua Lapisan Kedalaman .............................................................................................74
12.
Efektivitas Perlakuan Berdasarkan Volume Runoff dan Berat Kering Sedimen.................76
13.
Sedimen dan Unsur Hara yang Hilang Selama Periode Penelitian (Februari- April 2015) 79
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1.
Ilustrasi Penampang Melintang Rorak (Got Buntu) ............................................................14
2.
Penempatan Rorak Secara Berselang-seling .......................................................................15
3.
Skematis Peranan Bahan Organik Tanah dalam Perbaikan Kesuburan Tanah (Hairiah et al., 2002)..............................................................................................................................18
4.
Siklus Nitrogen (Yudipriyanto, 2010). ................................................................................20
5.
Siklus Fosfor (Yudipriyanto, 2010).....................................................................................21
6.
Siklus Kalium (Yulipriyanto, 2010) ....................................................................................22
7.
Grafik Perbandingan Luas Areal Perkebunan Rakyat, Perkebunan Negara, Perkebunan Swasta dan Luas Areal Kakao Nasional Selama 30 Tahun (Sumber: Direktorat Jenderal Perkebunan, 2014). ..............................................................................................................23
8.
Produksi Kakao dari Perkebunan Rakyat, Perkebunan Negara, Perkebunan Swasta dan Produksi Kakao Nasional Tahun 1983- 2013 (Sumber: Direktorat Jenderal Perkebunan, 2014).
...............................................................................................................................24
9.
Kerangka Pemikiran Penelitian ...........................................................................................32
10.
Alat Penakar Hujan yang Berada di Lokasi Penelitian a) Luar Tajuk, b) Dalam Tajuk .....38
11.
Sebaran Curah Hujan Tahunan di Kaliwining Selama 30 Tahun Terakhir.........................41
12.
Perbandingan Curah Hujan Rata-Rata Menurut Data Stasiun Klimatologi KP Kaliwining (Jarak Sekitar 100 meter dari Lokasi Penelitian), Curah Hujan di Luar Tajuk dan Curah Hujan di Dalam Tajuk .........................................................................................................47
13.
Sebaran Curah Hujan Selama Periode Penelitian Tanggal 19 Februari – 19 April 2015....48
14.
Pengaruh Hujan Terhadap Akumulasi Runoff Selama Periode Penelitian pada Perlakuan Rorak yang Berbeda (a) Perlakuan Tanpa Rorak (b) Perlakuan 9 Rorak per 16 Pohon (c) Perlakuan 16 Rorak per 16 Pohon. ......................................................................................52
15.
Pengaruh Hujan Terhadap Akumulasi Runoff Selama Periode Penelitian pada Perlakuan Mulsa yang Berbeda (a) Tanpa Mulsa (b) Mulsa Daun Kakao (c) Mulsa Daun Kakao dan Jerami Padi. .........................................................................................................................54
16.
Pengaruh Perlakuan Rorak dan Mulsa Terhadap Total Runoff Selama Periode Penelitian 55
17.
Beberapa kondisi tampungan rorak saat percobaan a) penuh terisi air, meluap saat terjadi hujan b) penuh terisi air, setelah kejadian hujan c) terangkat oleh air tanah (tidak mendapat data).
...............................................................................................................................56 commit to user
x
perpustakaan.uns.ac.id 18.
digilib.uns.ac.id
Pengaruh Perlakuan Rorak (Tanpa Rorak, 9 Rorak per Plot, 16 Rorak per Plot) Terhadap Runoff ...............................................................................................................................57
19.
Pengaruh Perlakuan Mulsa (Tanpa Mulsa, Mulsa Daun Kakao, Mulsa Daun Kakao dan Jerami Padi) Terhadap Runoff .............................................................................................58
20.
Runoff pada Blok-Blok Ulangan ........................................................................................58
21.
Runoff pada Variasi Curah Hujan Selama Periode Penelitian............................................59
22.
Grafik Hubungan Antara Runoff dan Curah Hujan pada Perbedaan Perlakuan Rorak Selama Periode Penelitian (a) Tanpa Rorak (b) 9 Rorak per Plot (c) 16 Rorak per Plot. ..60
23.
Grafik Hubungan Antara Runoff dan Curah Hujan pada Perbedaan Perlakuan Mulsa Selama Periode Penelitian (A) Tanpa Mulsa (B) Mulsa Daun Kakao (C) Mulsa Daun Kakao dan Jerami Padi. .......................................................................................................62
24.
Pengaruh Hujan terhadap Akumulasi Berat Kering Sedimen Selama Periode Penelitian pada Perlakuan Rorak yang Berbeda (A) Tanpa Rorak (B) 9 Rorak per 16 Pohon (C) 16 Rorak per 16 Pohon .............................................................................................................64
25.
Pengaruh Hujan Terhadap Akumulasi Berat Kering Sedimen Selama Periode Penelitian pada Perlakuan Mulsa yang Berbeda (A) Tanpa Mulsa (B) Mulsa Daun Kakao (C) Mulsa Daun Kakao Dan Jerami Padi..............................................................................................66
26.
Pengaruh Beberapa Kombinasi Perlakuan Rorak dan Mulsa Terhadap Sedimen Selama Periode Penelitian (Februari-April 2015)............................................................................67
27.
Pengaruh Perlakuan Rorak (Tanpa Rorak, 9 Rorak per Plot, 16 Rorak 16 per Plot) Terhadap Berat Kering Sedimen .........................................................................................68
28.
Pengaruh Perlakuan Mulsa (Tanpa Mulsa, Mulsa Daun Kakao, Mulsa Daun Kakao dan Jerami Padi) Terhadap Berat Kering Sedimen ....................................................................69
29.
Berat Kering Sedimen pada Variasi Curah Hujan Selama Periode Penelitian....................70
30.
Grafik Hubungan Antara Sedimen dan Curah Hujan pada Perbedaan Perlakuan Rorak Selama Periode Penelitian (A) Tanpa Rorak (B) 9 Rorak per 16 Pohon (C) 16 Rorak Per 16 Pohon..............................................................................................................................71
31.
Grafik Hubungan Antara Sedimen dan Curah Hujan pada Perbedaan Perlakuan Mulsa Selama Periode Penelitian (A) Tanpa Mulsa (B) Mulsa Daun Kakao (C) /Mulsa Daun Kakao dan Jerami Padi. .......................................................................................................72
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1.
Rancangan Percobaan dan Denah Plot ................................................................................88
2.
Prosedur Analisis Tekstur Tanah (Metode Pipet) ...............................................................89
3.
Prosedur Analisis pH Tanah (1:2,5) ....................................................................................92
4.
Prosedur Analisis C-organik................................................................................................93
5.
Prosedur Analisis N total (metode Kjdahl) .........................................................................95
6.
Prosedur Analisis P tersedia (Bray I) ..................................................................................99
7.
Prosedur Analisis K tertukar .............................................................................................101
8.
Data Sebaran Hujan yang Tertampung Dalam Penakar Hujan pada Luar Tajuk, Dan Dalam Tajuk Dibandingkan Dengan Data Klimatologi. ...................................................105
9.
Luas Plot Perlakuan ...........................................................................................................106
10.
Data Volume Air Limpasan Permukaan yang Tertampung Dalam Rorak (L m-2) ...........107
11.
Data Berat Sedimen yang Tertampung Dalam Rorak (gram/m2)......................................108
12.
Rata-Rata Ketinggian Tanah (Sedimen) yang Tertampung Dalam Rorak ........................109
13.
Hasil Uji F (Fisher test).....................................................................................................110
14.
Hasil Uji Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) ............................................................111
15.
Dokumentasi Kegiatan Penelitian .....................................................................................112
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id ABSTRAK
Sri Wahyuni. A131308008. 2015. Kajian Efektivitas Rorak Dan Mulsa Sebagai Upaya Konservasi Kesuburan Tanah Pada Lahan Kakao. Tesis. Pembimbing 1 : Prof. Dr. Ir. Purwanto, M.S. Pembimbing 2 : Dr. Ir. John Bako Baon, M.Sc., APU. Program Studi Ilmu Lingkungan, Program Pascasarjana, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Erosi tanah merupakan permasalahan serius di bidang ekologi dan lingkungan. Erosi dapat menimbulkan kehilangan unsur hara tanah dan mempengaruhi kesuburan tanah. Perlakuan rorak dan mulsa diharapkan sebagai upaya meminimalkan kehilangan unsur hara bersama proses erosi. Tujuan penelitian: 1) Mengkaji peran rorak dan mulsa dalam mengendalikan aliran permukaan dan akumulasi sedimen pada lahan kakao, 2) Mempelajari efektivitas rorak dan mulsa dalam mengurangi kehilangan unsur hara dan bahan organik. Lokasi penelitian berada di Kebun Percobaan Kaliwining milik Pusat Penelitian Kopi dan Kakao dari bulan Februari hingga April 2015. Penelitian menggunakan Rancangan Pola Tersarang (Nested) yang didalamnya terdapat Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) faktorial diulang 3 kali. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 9 rorak per 16 pohon lebih baik dalam mengurangi aliran permukaan dan sedimen dibandingkan 16 rorak per 16 pohon dan kontrol. Mulsa daun kakao dan jerami padi lebih efektif dalam mengendalikan aliran permukaan dan sedimen dibandingkan mulsa daun kakao maupun kontrol. Perlakuan 16 rorak per 16 pohon dikombinasikan dengan mulsa daun kakao 3 Mg ha-1 dan jerami padi 5 Mg ha-1 mampu mengurangi aliran permukaan sebesar 82,8% dari 2.770.694 L m-2 menjadi 477.110 L m-2 dan mengurangi sedimen dari 420 g m-2 menjadi 2 g m-2 atau sebesar 99,53% dibandingkan kontrol. Rorak sejumlah 16 per 16 pohon kakao dan mulsa daun kakao 3 Mg ha-1 ditambah jerami padi 5 Mg ha-1 paling efektif dalam mengurangi kehilangan unsur N sebesar 99,54% dari 13,02 kg ha-2 (tanpa rorak tanpa mulsa) menjadi 0,06 kg ha-2, mengurangi kehilangan unsur P sebesar 99,55% dari 0,0880 kg ha-2 (tanpa rorak tanpa mulsa) menjadi 0,0004 kg ha-2, mengurangi kehilangan unsur K sebesar 99,56% dari 0,4278 kg ha-2 (tanpa rorak mulsa daun kakao) menjadi 0,0019 kg ha-2 serta mengurangi kehilangan bahan organik sebesar 99,42% dari 53,67 kg ha-2 (tanpa rorak mulsa daun kakao) menjadi 0,31 kg ha-2. Besarnya runoff berkorelasi positif dan berhubungan erat dengan sedimen (0,542**).
Keywords: runoff, sedimen, unsur hara, bahan organik tanah
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT
Sri Wahyuni. A131308008. 2015. Effectiveness of Closed Ditch And Mulch For Soil Fertility Conservation On Cocoa Plantation. Thesis. Supervisor 1 : Prof. Dr. Ir. Purwanto, M.S. Supervisor 2 : Dr. Ir. John Bako Baon, M.Sc., APU. Study Program Environmental Science, Graduated School, Sebelas Maret University, Surakarta. Soil erosion was serious problem of ecology and enviroment. Soil erosion can cause nutrient loss and effect to soil fertility (Li et al., 2012). Closed ditch and different mulch types used in this study are expected can minimize the nutrient loss within soil erosion. The objective of this study is: 1) to investigated the role of closed ditch and mulch type on managing runoff and sediment accumulation on cocoa plantation, 2) to determine the effectiveness of closed ditch and mulch type on minimizing nutrient and soil organic matter loss. This study was conducted in Kaliwining experimentation field that belong to Indonesia Coffee and Cocoa Research Institute (ICCRI) from February to April 2015. The experiment was Nested Design which arranged in Complete Randomize Factorial Design with three replication. The results indicated that treatment of 9 closed ditch in 16 cocoa trees produced less runoff and sediment accumulation than treatment of 16 closed ditch in 16 cocoa trees and control. The treatment combinating 16 closed ditch in 16 cocoa trees with 3 Mg ha-1 cocoa leaf mulch and 5 Mg ha-1 paddy straw mulch decrease runoff 82,8% from 2.770.694 L m-2 to 477.110 L m-2 and decrease sediment accumulation 99,5% from 420 g m-2 to 2 g m-2 compare to control. The treatment combinating 16 closed ditch in 16 cocoa trees with 3 Mg ha-1 cocoa leaf mulch and 5 Mg ha-1 paddy straw mulch also effective in decrease N losses 99,54% from 13,02 kg ha-2 to 0,06 kg ha-2, decrease P losses 99,55% from 0,0880 kg ha-2 to 0,0004 kg ha-2, decrease K losses 99,56% from 0,4278 kg ha-2 to 0,0019 kg ha-2 and decrease soil organic matter losses 99,42% from 53,67 kg ha-2 to 0,31 kg ha-2. Overall, runoff were positively and strongly correlates with sediment (p=0,542**). Keywords: runoff, sediment, soil nutrient, soil organic matter
commit to user
xiv
