Prosiding Temu Teknis Fungsional Non Peneliti 2003
TEHNIK PENGAMBILAN SAMPEL EMISI GAS N2ODI LAPANGAN Noeriwan B.S. Loka Penelitian Pencemaran Lingkungan Pertanian, Jakenan Pati
RINGKASAN Gas N20 merupakan salah satu gas rumah kaca. Pada kondisi kering, sawah berpotensi sebagai sumber gas N20. Gas N20 timbul karena adanya proses nitrifikasi dan denitrifikasi oleh bakteri Nitrosomonas. Setiap peningkatan konsentrasi gas N20 akan mempengaruhi suhu pennukaan bumi. Meskipun dalam jumlah sedikit tetapi karena sifatnya yang stabil gas ini mampu bertahan sampai 150 tahun di atmosfir. Pengukuran keberadaan gas N20 sangat penting untuk mengetahui pengaruhnya terhadap lingkungan sekitar. Salah satunya adalah dengan cara menangkap gas yang tertampung dalam ruangan box. Makalah ini ini bertujuan untuk mengetahui tehnik pengambilan emisi gas NZO di lapang dan manfaatnya bagi pertanian . Tingkat keberhasilan pengamatan ditentukan oleh ketelitian pelaksana lapang, banyaknya jumlah plot yangdiamati, interval pengambilan sampel gas, cuaca, dan tingkat kebugaran pelaksana. Kata kunct : Pengambilan sample, gas N20.
PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara agraris dengan areal persawahan sekitar 8 .97 juta/ha. Dengan persawahan yang luas akan mempunyai potensi besar dalam pemenuhan produksi pangan, tetapi juga membawa dampak sebagai penghasil gas rumah kaca seperti C02, CH, atau N20. Pada lahan sawah pupuk nitrogen berperan dalam pertumbuhan tanaman dan mendukung upaya peningkatan produktifitas tanah. namun efisiensi serapan pupuk N oleh tanaman padi dibawah 50% walaupun dengan pengelolaan yang baik (De Datta,1981) . Oleh sebab itu Nitrogen sering menjadi faktor pembatas dalam meningkatkan produksi padi. Beberapa penyebab hilangnya pupuk N dalam tanah bisa diakibatkan tervolatilisasi dalam bentuk amonia, pencucian, dan pengairan . Pada lapisan reduksi, pupuk N hilang karena menguap dalam bentuk gas N20 yang merupakan hasil dari proses nitrifikasi dan denitrifikasi (Setyanto, et al, 1997) . Gas N20 merupakan salah satu dari gas rumah kaca (GRK) . Tingkat emisi gas N20 di Indonesia terutama di lahan kering diperkirakan 12.7 Gg/th (ALGAS, 1998). Gas N20 dapat terbentuk melalui proses oksidasi biologi NH,' menjadi N02 - oleh bakteri Nitrosomonas dalam tanah kondisi aerob (Bremner & Blackmer,1978 ; Blackmer etal, 1980). Walaupun konsentrasi gas N20 terhadap efek gas rumahkaca lebih kecil, tetapi lamanya di atmosfir dapat mencapai 150 tahun karena sifatnya yang sangat stabil (Cicerone, 1989). Emisi gas rumah kaca seperti CO2, CH, dan N20 masing-masing menyumbang 55%, 15% dan 6% terhadap gas rumah kaca (Mosier, 1994). Jika konsentrasi gas rumah kaca meningkat maka penyerapan radiasi gelombang panjang di atmosfir meningkat pula sehingga energi yang dihasilkan akan dipancarkan kembali ke bumi, yang akan meningkatkan suhu permukaan bumi (Mulyadi, et al, 1999) .
96
Pusat Penelitian dan Pengembangan Peternakan
Prosiding Temu Teknis Fungsional Non Peneliti 2003
Tujuan Penulisan adalah untuk mengetahui tehnik pengambilan sampel emisi gas N20 di lapangan dan manfaatnya bagi pertanian . MATERI DAN METODE Materi Sebelum pengamatan dan pengambilan sampel gas perlu dibuat plot-plot yang akan diamati . Setiap plot telah ditanami padi umur minimal 1 minggu dari tanam dengan jarak tanam 20 cm x 20 cm juga telah diberi perlakuan masing-masing plot. Perlakuan bisa menggunakan pupuk organik, an organik, varietas, olah tanah maupun kontrol . Bangku pengamatan. Bangku pengamatan dibuat dengan ukuran 1 .5 m - 2 m. Bangku kemudian diletakan kira-kira 4-5 baris dari tepi. Kegunaan bangku ini agar pelaksana tidak menginjak tanah selain juga untuk memudahkan saat pengambilan sampel gas. Penampang dan box. Penampang dan boxterbuat dari bahan pleksiglas . Ukuran box dan penampang kecil adalah 17 cm x 20 cm x 40 cm dan 5 cm x 22 cm x 45 cm. Penampang diletakan diantara baris tanaman dan 4-5 baris dari tepi plot dan sejajar dengan tanah . Ukuran box dan penampang bisa besar atau kecil sesuai kebutuhan. Pada saat pengamatan box diletakan diatas penampang . Kegunaan penampang agar pada saat box diletakan diatas penampang, posisi box bisa rata dan yang lebih penting lagi untuk menjaga agar gas yang tertampung didalam box tidak bocor. Hal ini perlu dilakukan pemberian air pada lubangan tempat menaruh box saat kondisi lahan kering . Pada saat pengamatan peletakan box diletakan pada waktu yang bersamaan . Jarum suntik polypropilen 5 ml dan septum. Jarum suntik yang digunakan berukuran 5 ml. Jumlah jarum suntik yang dibutuhkan setiap box/plotnya adalah 4 buah. Hal ini dimaksudkan pengambilan sampel gas pada setiap box/plotnya adalah 4 kali berdasarkan tenggang waktu dari mulai peletakan box. Semakin banyak jumlah plot yang diamati semakin banyak pulajarum suntik yang dibutuhkan. Sebelum digunakan jarum suntik dibungkus menggunakan kertas perak dan diberi kode sampel . Kegunaan septum adalah untuk menutup jarum suntik agar tidak bocor. Septum ini biasanya diambil dari bahan karet. Termometer. Termometermerupakan alat bantu untuk mengukur suhu dan dipasang pada semua box yang digunakan untuk pengamatan. Setiap perubahan suhu dalam ruangan box diukur. Pengukuran suhu akan berpengaruh terhadap besarnya emisi gas N20 dan mendukung kegiatan ini . Pemasangan kipas. Pemasangan kipas pada setiap box yang digunakan untuk pengamatan dengan tujuan agar udara didalam box dapat menyebar secara merata sebelum pengambilan sampel gas .Pemakaian kipas menyesuaikan besar dan kecilnyabox. Box yang kecil otomatis tidak memerlukan kipas karena luasannya yang kecil. Kipas dinyalakan setelah peletakan box dan jumlah kipas untuk masing-masing box cukup satu. Blangko pengamatan. Setiap data yang diamati atau diukur dicatat dalam blangko pengamatan. Blangko pengamatan ini terdiri dari parameter-parameter seperti jumlah area per menit, perubahan suhu per menit, dan tinggi air (head space) ( Tabel 1 .).
Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian
97
Prosiding Temu Teknis Fungsional Non Peneliti 2003
Tabel 1 . Contoh blangko pengamatan kegiatan Perlakuan
Head Space
Area pada menit ke.. 5'
10'
15'
20'
F-
Suhu pada menit ke.. 5'1 10' 15' 20'
METODA Tehnik Pengambilan Gas Sampel gas diambil setiap 1(satu) minggu sekali bisa lebih sering atau kurang dari interval waktu tersebut setelah tanaman berumur satu minggu, dan dilaksanakan pada pagi hari pukul 06.00-07 .00. Interval pengambilan gas adalah 5, 10, 15, 20 menit . Pengambilan sampel dilakukan tanaa menginjak tanah yaitu dengan menggunakan bangku pengamatan. Setiap tekanan pada tanah saat pengamatan akan mempengaruhi datayang diterima. Keluarangas ditampung dalam box kemudian diambil dengan menggunakan jarum suntik yang telah dibungkus kertas perak. Cara pengambilan gas melalui jarum suntik dipasang pada posisi tegak lurus (tidak miring) dan setelah itu jarum ditutup dengan septum yang terbuatdari karet. Suhu ruangan dalam box dan tinggi air diamati untuk mengurang kelengkapan data. Setelah pengambilan sampel gas, jarum suntik segera dibawa ke laboratorium untuk dianalisa dengan menggunakan Gas Chromatografi (GC). PEMBAHASAN Pada awal pengambilan sampel gas, agar pengamatan dapat betjalan dengan baik maka pelaksana diharuskan lebih dahulu mengontrol kerapatan box dan penampang untuk menghindari kebocoran gas pada saat pengamatan. Pada saat pengamatan pengambilan sampel gas dilakukan dengan naik bangku pengamatan agar mengurangi tekanan pada tanah yang pada kondisi tertentu dapat menimbulkan terjadinya gelembung udara yang pada akhirnya mempengaruhi hasil akhir. Posisi jarum suntik saat pengambilan sampel gas adalah tegak lurus. Posisi tegak akan mengurangi kebocoran gas . Pengambilan dengan posisi miring akan menyebabkan jarum menekan tutup box untuk membuka yangmengakibatkan keluarnya udara dari dalam box. Interval pengambilan sampel emisi gas NZO dilakukan setiap interval 5 menit sekali . Interval ini untuk mengetahui seberapa besar emisi yang dilepaskan tanah setiap 5 menitnya. Datayang diharapkan adalah emisi gas NZO akan cenderung mengalami peningkatan mulai dari menit 5, 10, 15, dan 20. Namun penurunan gas jugs sering tampak terjadi terutama jika terjadi kebocoran box (Tabel 2). Pada tabel 2 dilihat ada kecenderungan kenaikan sampel gas pada perlakuan 1 dan 4 setiap intervalnya. Namun pada perlakuan 2 dan 3 terjadi penurunan pada interval menit 10 dan 20 (huruf miring) . Penurunan sampel gas dapat disebabkan ada kebocoran gas pada box.
98
Pusat Penelitian dan Pengembangan Peternakan
Prosiding Temu Teknis Fungsional Non Peneliti 2003
Tabel 2.
Contoh hasil pengambilan sampel emisi gas N2 0 setelah di analisa menggunakan Gas Chromatografi.
Perlakuan 1 2 3 4
Space (c m) 17 18 18 .5 17 .5
Suhu
Area pada menit ke 5' 1010 1123 1335 1256
10' 1131 1020 1369 1300
15' 1145 1135 1383 1313
20' 1167 1145 1209 1324
5' 25 25 24 25
pad& enit ke
10' 15' 25 25 25h26 27
20' 27 26 .5 27 28
Kebocoran tersebut bisa terjadi karena kerapatan box yang berkurang, goncangan-goncangan atau kurangnya ketelitian pelaksana dalam pengambilan sampel gas. Pengiriman jarum suntik langsung ke laboratorium untuk di analisa paling tepat karena sifat gas itu sendiri yang mudah berubah. Sampel gas yang terlalu lama disimpan pada saat penyuntikan di laboratorium akan cenderung menurun hasilnya . Suhu, head space, pH dan Eh diamati saat pengambilan sampel emisi gas N20. Parameterparameter tersebut merupakan pendukung dari pengamatan ini. Faktor cuaca, banyaknya plot, lamanya interval pengambilan gas clan tingkat kebugaran pelaksana cukup berpengaruh dalam keberhasilan kegiatan . Kondisi cuaca yang terlalu panas maupun hujan yang terus menerus mengakibatkan kebugaran berkurang yang menyebabkan kelelahan pada pelaksana lapang. Semakin banyak plot akan menyebabkan lamanyapelaksanaan pengambilan sampel emisi gas N20 di lapang . Untukmenyiasati clan mengurangi waktu yang teralu lama maka perlu dibuat box dalam jumlah banyak agar pengambilan sampel gas N20 di lapang dapat dilakukan secara cepat clan tidak mengakibatkan keletihan para pelaksana di lapang yang dapat mengurangi ketelitian saat pengamatan . Manfaat dalam mengetahui besar kecilnya emisi gas N20 di lahan pertanian, yakni agar dapat ditentukan alternatifteknologi mitigasi yang tepat untuk menurunkan emisi gas N20. Teknologi mitigasi itu antara lain 1) Pemakaian pupuk yang tepat seperti perbaikan waktu, cara, clan takaran pemeberian pupuk N, 2) Cara tanam seperti tanam benih langsung atau tanam pindah, 3) Pengelolaan air yang sesuai, 4) Mengganti varitas unggul yang mempunyai hasil tinggi clan tanggap terhadap pemupukan N, 5) Penggunaan pupuk N lambat urai . KESIMPULAN Ada beberapa tahap persiapan dalam pelaksanaan pengambilan sampel emisi gas N20 yaitu penentuan/pembuatan plot percobaan, pemasangan bangku, pembuatan penampang dan box, menyiapkan jarum suntik, termometer, kipas, dan blangko pengamatan . Keberhasilan pengamatan ditentukan oleh ketelitian pelaksana lapang, banyaknyajumlah plot yang diamati, interval pengambilan sampel gas , cuaca clan tingkat kebugaran pelaksana lapang. Untuk menyiasati dan mengurangi lamanya waktu pengamatan, maka perlu dibuat box dan penampang dalam jumlah banyak agar pengambilan sampel gas dapat dilakukan secara cepat.
Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian
99
Prosiding Temu Teknis Fungsional Non Peneliti 2003
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. A.M. Faqi, Ir. Johari Sasa, MS, Ir. Prihasto Setyanto, Ir. Mulyadi dan Bapak Kemis yang telah memberikan dukungannya selama ini . DAFTAR BACAAN Bremner,J .M. and A.M. Blackmer.1978 . Nitrou s oxide : Emision From Soil During Nitrification ofFertilizer Nitrogen. Science 199: 295-296 . Blackmer, A.M, J.M. Bremner, and E.L. Schmidt, 1980. Production ofNitrous oxide by Ammonium Oxidizing Chemoau Totropic Microorganisms in Soil. Appl. Environ: Microbial . 40:1060-1066 . Cicerone.R.J. 1989. Analysis ofSources and Sites ofAtmospheric Nitrous oxide (N20). J. Geophys. Res. 94:18265-18271 . De Datta, S.K. 1981 . Principles and Practices ofRice Production . John Wiley and Sons. New York. Mulyadi, Noeriwan, I.J. Sasadan S. Partohardjono.1999. Emisi gas N20 dari Lahan Sawah Irigasi dan Hubungannya dengan varietas dan Takaran Pupuk Nitrogen . Menuju Sistem Produksi Padi Berwawasan Lingkungan ; Risalah Seminar Hasil Penelitian Emisi Gas Rumah Kaca dan Peningkatan Produktifitas PadiLahan Sawah . Bogor, 24 April 1999. P 12-19 Setyanto,P Mulyadi danZ.Zaini .1997. Emisi Gas N20 dari Beberapa Sumber Pupuk Nitrogen dilahan Sawah Tadah Hujan. Penelitian Pertanian Tanaman Pangan .16(l ): 14-18 .
100
Pusat Penelitian dan Pengembangan Peternakan
