PERAN BAHAN ORGANIK DAN TATA AIR MIKRO TERHADAP KELARUTAN BESI, EMISI CH4, EMISI CO2 DAN PRODUKTIVITAS PADI DI LAHAN SULFAT MASAM
RINGKASAN Tanah sulfat masam merupakan tanah dengan kemasaman yang tinggi dan mengandung besi-sulfida (pirit).
Tersebar di daerah pesisir yang masih
dipengaruhi pasang surut air laut dan ada intrusi air payau. Pemanfaatan tanah ini untuk pertanian merupakan pilihan yang strategis dalam upaya mengimbangi penciutan tanah produktif di Jawa akibat alih fungsi tanah ke non pertanian. Faktor tanah menjadi penyebab masih rendahnya produktivitas tanah sulfat masam. Pirit teroksidasi ketika terpapar oleh oksigen akibat kekeringan yang panjang maupun setelah dilakukan drainase atau penggalian saluran dan memasamkan tanah karena satu mol pirit teroksidasi menghasilkan 4 mol asam sulfat (Dent et al., 1995; Ritsema et al., 2000). Pemanfaatan bahan organik dan pengelolaan air harus dilakukan dalam pengelolaan tanah sulfat masam. Bahan organik di tanah rawa memiliki fungsi untuk mempertahankan suasana reduksi sehingga oksidasi pirit dapat ditekan dan mengkelat unsur meracun dalam tanah. Selain bahan organik, pengaturan air melalui sistem satu arah dapat mencegah dan menekan teroksidasinya pirit dan mengurangi akumulasi unsur-unsu meracun melalui pencucian/penggelontoran. Efektivitas bahan organik tergantung pada kualitas bahan, yang dilihat dari nisbah C/N dan kandungan metil alipatik. Proses pengomposan terhadap bahan harus dilakukan sebelum diberikan ke tanah dalam kondisi tergenang karena selain dapat meningkatkan ketersediaan hara juga dapat menekan fluk kumulatif CH4 dan CO2.
113
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui dan memahami karakteristik tanah sulfat masam alami dan tanah sulfat masam yang intensif dibudidayakan, (2) mengamati karakteristik bahan organik lokal yang digunakan sebagai bahan penetral kemasaman, (3) mengamati pola pengelolaan bahan organik dan pengelolaan air yang tepat dalam memperbaiki watak tanah sulfat masam dan meningkatkan pertumbuhan tanaman padi, (4) mengkaji pengaruh bahan organik lokal dan pemupukan NPK dalam meningkatkan produktivitas tanaman padi dan menekan emisi CH4 dan CO2 di tanah sulfat masam Penelitian ini merupakan serangkaian percobaan meliputi: Tahap pertama adalah karakterisasi tanah sulfat masam serta bahan organik.
Identifikasi
keberadaan bahan sulfidik sebagai penciri tanah sulfat masam dilakukan pada keempat jenis tanah sulfat masam dengan menggunakan larutan peroksida H2O2 30% pada berbagai tingkat kedalaman tanah yaitu: 0–20 cm; 20–40 cm; 40–60 cm; > 60 cm.
Berdasarkan hasil identifikasi di lapangan dengan melihat
kandungan bahan sulfidik dan kemasaman tanah (pH) setelah ditetesi H2O2 30% diperoleh dua jenis tanah sulfat masam dengan intensitas penggunaan tanah yang berbeda yang menjadi tapak penelitian yaitu: tanah sulfat masam alami dan tanah sulfat masam yang intensif dibudidayakan. Contoh tanah diambil dari lapisan 0 – 20 cm (zona perakaran) dan dianalisis sifat fisik dan kimia tanahnya. Karakterisasi terhadap bahan organik ini dimaksudkan untuk mengetahui kualitas dan potensi masing-masing bahan organik.
Jerami padi segar, gulma purun
(Eleocharis dulcis) segar, pupuk kandang sapi segar, kompos jerami padi, kompos gulma purun (Eleocharis dulcis) serta kompos pupuk kandang sapi merupakan bahan organik yang digunakan dalam penelitian ini.
114
Tahap kedua merupakan percobaan inkubasi dilaksanakan di Laboratorium Balai Penelitian Pertanian Tanah Rawa, Banjarbaru menggunakan Rancangan Acak Kelompok Faktorial 3 faktor dan diulang sebanyak 3 kali. Faktor pertama adalah tanah sulfat masam dengan pola budidayanya yaitu: Alami dan Intensif. Faktor Kedua adalah Pola Pengelolaan bahan organik yaitu: diletakkan dipermukaan dan dicampur pada lapisan olah. Faktor Ketiga adalah jenis bahan organik yaitu: tanpa BO, jerami padi segar, gulma purun segar, pupuk kandang sapi segar, kompos jerami padi, kompos gulma purun, kompos pupuk kandang sapi. Pencucian dilakukan setiap 2 minggu. Pengamatan dilakukan sebanyak 3 kali setelah inkubasi yaitu pada 25, 45, 60 hari terhadap: Eh, fluk CH4 dan fluk CO2. Tahap ketiga merupakan percobaan rumah kaca bertujuan untuk melihat peran bahan organik dan pengelolaan air terhadap pertumbuhan tanaman padi dan emisi CH4 dan CO2 di tanah sulfat masam.
Percobaan ini menggunakan
Rancangan Acak Kelompok Faktorial 3 faktor.
Faktor pertama adalah tanah
sulfat masam berdasarkan pola budidayanya yaitu: intensif dan alami. Faktor kedua adalah pola pengelolaan air yaitu: penggenangan secara terus menerus dan penggenangan dan pelindian. Faktor ketiga adalah jenis bahan organik yaitu: tanpa bahan organik, kombinasi 50% kompos jerami+50% kompos gulma purun, kombinasi 50% kompos jerami+50% kompos pupuk kandang sapi, kombinasi 50% kompos purun+50% kompos pupuk kandang sapi, kombinasi 30% kompos jerami padi+30% kompos gulma purun+40% kompos pupuk kandang sapi. Tanaman dipertahankan sampai vegetatif maksimum dan diamati secara periodik 25, 45 dan 60 hst terhadap: jumlah anakan, tinggi tanaman, berat kering tanaman,
115
Fe jaringan tanaman. Pengamatan terhadap sifat kimia tanah dilakukan sebanyak 3 kali yaitu: 25, 45 dan 60 hst terhadap sifat kimia tanah yang diamati sama dengan parameter sifat kimia tanah pada penelitian tahap 1. Untuk gas CH4 dan CO2 juga dilakukan pengamatan sebanyak 3 kali yaitu 25, 45 dan 60 hst Tahap keempat merupakan Percobaan lapangan untuk melihat efektivitas bahan organik dalam meningkatkan produktivitas tanaman padi dengan emisi CH4 dan CO2 yang rendah di tanah sulfat masam yang dilakukan pada 2 jenis tanah sulfat masam yaitu: Intensif dan alami. Rancangan yang digunakan adalah Split Plot Design dengan Petak Utama yaitu pemupukan NPK yaitu NPK 75% dan NPK 100%. Anak petak adalah jenis bahan organik yaitu: Kontrol, Pola Petani dan bahan organik. Analisa tanah dilakukan sebanyak 4 kali pengamatan yaitu: 25 hst, 45 hst, 60 hst, 90 hst terhadap pH H2O, N-total, P tersedia, Kalium dapat dipertukarkan, Sulfat larut, Besi tersedia. Sedangkan untuk emisi gas rumah kaca diukur gas CH4 dan CO2 pada 25, 45, 60 dan 90 hst Kedua jenis tanah sulfat masam yang menjadi tapak penelitian memiliki sifat yang khas. Ditemukan pada tanah sulfat masam alami kandungan pirit dan kemasaman tanah lebih tinggi karena proses oksidasi pirit pada tanah sulfat masam intensif berjalan lebih lambat. Lebih tinggi dan masih reaktifnya pirit pada tanah sulfat masam alami mengakibatkan kadar Fe2+ dan SO42- melampaui batas normal mencapai 1005 mg.kg-1 Fe2+ dan 2082.8 mg.kg-1 SO42-. Adanya perbedaan pada kedua tapak penelitian yang terkait dengan kesuburan tanah yakni kemasaman tanah, kandungan pirit, kandungan besi ferro dan sulfat yang lebih tinggi pada tanah sulfat masam alami mengakibatkan perbedaan tidak hanya
116
terhadap pengelolaan tanah saja tetapi secara potensial juga berbeda dalam pemberian input agar sesuai dengan kebutuhan tanaman. Hasil analisis kimia awal terhadap bahan organik memperlihatkan bahwa bahan organik kompos mengandung hara lebih tinggi dibandingkan bahan organik segar. Keenam jenis bahan organik yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nisbah C/N yang beraneka yakni: jerami segar > purun segar > pupuk kandang sapi segar > kompos purun > kompos jerami > kompos pupuk kandang sapi. Fakta ini didukung dengan data hasil FTIR bahwa terlihat ada serapan pada bilangan gelombang 2020 – 2920 cm-1 sebagai indikasi keberlangsungan proses dekomposisi. Luas serapan bahan yang sudah terdekomposisi (kompos) lebih rendah daripada bahan yang belum terdekomposisi (bahan segar). Adapun secara berurutan adalah: kompos pupuk kandang sapi
Dengan
demikian dapat disimpulkan bahwa selain nisbah C/N bahan organik, kandungan metil alipatik bahan organik juga dapat digunakan sebagai salah satu indikasi kematangan kompos.
Berdasarkan hal tersebut proses pengomposan dapat
diindikasikan dengan semakin rendahnya atau hilangnya metil alipatik. Pada penelitian inkubasi ditemukan bahwa penggunaan bahan organik yang belum terdekomposisi (segar) berupa jerami padi segar pada kondisi tergenang di tanah intensif meningkatkan fluk kumulatif CH4 dan CO2 hingga mencapai 41.05 µg CH4.g-1.h-1 dan 1182.77 µg CO2.g-1.h-1 yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan bahan organik yang telah terdekomposisi (kompos) fluk CH4 dan CO2 kumulatif meningkat hanya mencapai CH4.g-1.hari-1 dan 471.19 µg CO2.g-1.hari-1 (Gambar 9).
8.47 µg
Konstanta laju
117
pembentukan CH4 dan CO2 tertinggi terlihat pada pemberian bahan organik segar dengan nilai k CH4 sebesar 0.0249/hari dan nilai k CO2/hari sebesar 0.0249/hari, sedangkan bahan organik kompos nilai k CH4 sebesar 0.00926/hari dan nilai k CO2 sebesar 0.0183/hari. Pada penelitian di rumah kaca ditemukan kombinasi jenis bahan organik serta pengelolaan air yang secara konsisten mampu menekan fluk CH4 dan CO2 serta memperbaiki sifat kimia tanah dan berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman padi. Kombinasi 30% kompos jerami padi + 30% kompos gulma purun + 40% kompos pupuk kandang sapi (JPKs) dengan pengelolaan air dengan dilindi merupakan perlakuan terbaik.
Fakta menunjukkan bahwa pada tanah sulfat
masam alami pengaruh pelindian dengan perlakuan JPKs terbaik dalam menekan kelarutan Fe2+ dari 861.36 mg.kg-1 menjadi 838.64 mg.kg-1, sedangkan di tanah sulfat masam intensif perlakuan bahan organik JPKs menekan kelarutan Fe2+ dari 218.18 mg.kg-1 menjadi 142.05 mg.kg-1 (Gambar 22).
Hasil analisis FTIR
terhadap potensi khelat dari bahan yang ditunjukkan pada bilangan gelombang 1590-1640 cm-1. Luas serapan pada panjang gelombang tersebut mengindikasikan keberadaan asam humat yang lebih lebar pada bahan organik kompos dibandingkan dengan bahan orgaik segar. Luas serapan tertinggi pada kompos pupuk kandang sapi sebesar 10.98% diikuti kompos gulma purun sebesar 9.40%, kemudian kompos jerami sebesar 9.17% (Tabel 7). Berkaitan dengan fluk CH4 dan CO2 kumulatif pada percobaan rumah kaca terlihat bahwa pemberian bahan organik yang sudah terdekomposisi (JPKs) dengan pelindian tanpa pemberian bahan organik menurunkan fluk CH4 kumulatif pada tanah alami dari 0.22 menjadi 0.19 mg CH4.m-2.menit-1dan pada tanah
118
intensif menurun dari 0.19 menjadi 0.18 CH4 .m-2.menit-1.
Hasil penelitian
menunjukkan perlakuan bahan organik kombinasi kompos jerami padi 30%+ kompos gulma purun 30%+kompos pupuk kandang sapi 40% (JPKs) memberikan pengaruh terbaik secara konsisten terhadap tinggi tanaman, jumlah anakan serta bobot kering total di rumah kaca Uji efektifitas pemanfaatan bahan organik dilapangan memberikan hasil tidak jauh berbeda dengan kondisi di rumah kaca. Pemberian bahan organik kombinasi 30% kompos jerami padi+30% kompos gulma purun+40% kompos pupuk kandang sapi (JPKs) dengan pemupukan NPK 100% memperbaiki kesuburan tanah, sehingga meningkatkan hasil gabah (GKP) mencapai 4.32 t.ha-1 lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan petani hanya 3.22 t.ha-1 dan kontrol hanya 2.88 t.ha-1. Untuk hasil gabah (GKP) varietas Inpara 1 di lapangan masih dibawah potensi hasilnya. Hal ini disebabkan oleh faktor lingkungan yang kurang dapat dikendalikan pada saat percobaan lapangan dilaksanakan. Berkaitan dengan emisi terlihat bahwa fluk CH4 dan CO2 kumulatif dengan perlakuan bahan organik dan pemupukan NPK pada aras 100% dosis rekomendasi berkisar dosis rekomendasi pada tanah intensif sebesar 15.37 mg CH4.m-2.menit-1 dan 995.6 mg CO2.m-2.menit-1 yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan bahan organik dengan pemupukan NPK pada aras 75% berdasarkan dosis rekomendasi hanya sebesar 9.73 mg CH4.m-2.menit-1 dan 830.9 mg CO2.m-2.menit-1.
Fluk kumulatif CH4 dan CO2 tertinggi terlihat pada
perlakuan petani dengan pemupukan NPK 100% pada tanah intensif sebesar 21.02 mg CH4.m-2.menit-1 dan 1782.7 mg CO2.m-2.menit-1.
119
Keberlanjutan pertanian di tanah sulfat masam tergantung pada pengelolaan tanahnya. Salah satu upaya dalam meningkatkan produktivitas tanah sulfat masam yang ramah lingkungan dengan memanfaatkan bahan organik lokal. Berdasarkan hasil penelitian lapangan harus dilakukan pengalihan penggunaan bahan organik dari bahan organik yang berkualitas rendah ke bahan organik yang berkualitas baik agar dapat meningkatkan kesuburan tanah sulfat masam sehingga produktivitas tanaman padi meningkat tetapi emisi gas rumah kaca dapat ditekan
120
