TEKNOLOGI PENGELOLAAN LINGKUNGAN PERTANIAN MENDUKUNG UPSUS
BALAI PENELITIAN LINGKUNGAN PERTANIAN
ISI PAPARAN I
• PENDAHULUAN
II
• PROGRAM PENELITIAN 2015-2019
III
• HASIL PENELITIAN UNGGULAN
IV
• TEKNOLOGI OPTIMASI SAWAH TADAH HUJAN
PENDAHULUAN
Dinamika & Isu Lingkungan Strategis PERUBAHAN IKLIM
KETAHANAN PANGAN
LAHAN SUB OPTIMAL
INOVASI TEKNOLOGI
KONTAMINASI BAHAN AGROKIMIA
KEAMANAN PANGAN
MASYARAKAT SEJAHTERA
PROGRAM NAWACITA KUALITAS LINGKUNGAN TERJAMIN
Permentan No. 27/OT.140/3/2013 TUGAS POKOK Melaksanakan penelitian emisi, mitigasi, dan absorbsi gas rumah kaca dari pertanian Serta pencemaran lingkungan dan penanggulangannya di lahan pertanian
Science. Innovation. Networks
FUNGSI
Melaksanakan penelitian emisi, mitigasi dan absorbsi gas rumah kaca di lahan pertanian
Melaksanakan penelitian teknologi pengelolaan pengendalian lingkungan pertanian dan remediasi pencemaran
Melaksanakan penelitian komponen teknologi budidaya pertanian ramah lingkungan
Science. Innovation. Network
PENGGUNAAN PESTISIDA DI INDONESIA 4.000 3.500
2013
2014
3.541
2.987
3.000
2.768 2.544
2.500 2.000
3.335
3.368
2.672
2.246 1.928
1.500 1.000 500 0 2007
2008
2009
2010
2011
2012
2015
Residu pestisida dalam contoh darah manusia 0,1 0,09 0,08
Lindan Heptaklor Paration
Aldrin Endosulfan Profenofos
Konsentrasi (ppm)
0,07 0,06
0,05 0,04
0,03 0,02 0,01
Nilai ADI
0 M -1 M- 3 M -4 M- 5 M - 6 M- 7 M- 8 M - 9 M - M- 11 M -12 M- 13 M- 14 M -15 M- 16 10
Petani Magelang
November 2015 400.16 ppm 27 March 2016 405.87 ppm
Lahan Sawah
Sektor pertanian: Korban perubahan iklim Sumber emisi GRK Peluang mitigasi faktor emisi
Lahan sub-optimal sawah tadah hujan
Luas total = 2,02 juta ha
Produktivitas rendah ( hasil gabah musim penghujan = 34 t/ha, dan musim kering = 23 t/ha) Rentan terhadap kekeringan (curah hujan tahunan < 1500 mm/th) Kesuburan tanah rendah (Kandungan hara rendah: N, P, K, C organik, kapasitas tukar kation) Rata-rata petani berpenghasilan menengah ke bawah
PROGRAM PENELITIAN 2015-2019 PROGRAM PENCIPTAAN INOVASI TEKNOLOGI PERTANIAN BIOINDUSTRI BERKELANJUTAN
FOKUS PENELITIAN “LINGKUNGAN PERTANIAN” 1. Penelitian emisi dan teknologi mitigasi gas rumah kaca mendukung pertanian bioindustri berkelanjutan 2. Penelitian pencemaran bahan agrokimia dan teknologi pengendalian serta remediasi mendukung keamanan pangan nasional
3. Pengembangan sistem informasi dan data base lingkungan pertanian 4. Penelitian In House lingkungan pertanian (metodologi MRV, uji toksisitas pestisida, scientific base research)
Sasaran Strategis & Target IKU 2015-2019 SASARAN STRATEGIS 1. Tersedianya data, peta, informasi, dan teknologi hasil penelitian lingkungan pertanian 2. Terselenggara diseminasi teknologi pengelolaan lingkungan pertanian berkelanjutan
OUTPUT OUTPUT AKHIR TAHUNAN/KEGIATAN 2015 2016 2017 2018 2019 Peta tematik 18 18 18 18 Teknologi 2 2 2 2 2 Alat/prototipe/produ 1 1 k Database/informasi 3 4 6 6 5 (Laporan) Karya tulis ilmiah 10 10 10 10 10 Petunjuk teknis 1 1 2 3 3 Booklet 2 2 2 2 2 Leaflet 4 4 4 3 3 Buku 1 1 1 Video 1 1 1 Laporan 1 1 1 Pengembangan TSP
JUDUL RPTP & RDHP 2015-2016 No
Judul
Komoditas
1
Penelitian delineasi dan penanggulangan pencemaran residu bahan agrokimia dan logam berat di lahan sawah dan hortikultura
Padi, hortikultura
2
Penelitian teknologi remediasi cemaran residu bahan agrokimia dan logam berat di lahan sawah dan hortikultura
Padi, hortikultura
3
Penelitian adaptasi-mitigasi terhadap keragaman dan perubahan iklim di lahan sawah tadah hujan mendukung pencapaian swasembada pangan
Padi, tebu, ternak, palawija
4
Penelitian dinamika emisi GRK di lahan sawah, perkebunan, dan hortikultura
Padi, palawija, perkebunan, hortikultura
5
Diseminasi teknologi pengelolaan sumberdaya lahan pertanian ramah lingkungan
Padi, jagung, kedelai, tebu
HASIL PENELITIAN UNGGULAN
PENELITIAN DELINEASI RESIDU PESTISIDA DAN TEKNOLOGI REMEDIASINYA
Urea berlapis AA diperkaya Mikroba konsorsia
Sebaran residu organoklorin lindan di Citarum hulu Jawa Barat
Kapasitas jerap pestisida 887 mg/g (AA-tongkol jagung) & 1.150 mg/g (AA-tempurung kelapa)
Residu POPs CHLORDAN (JOMBANG)
DIELDRIN (WONOSOBO)
ENDOSULFAN (BATU)
ENDRIN (BANJARNEGARA)
Teknologi Remediasi Lahan Tercemar POPs Hasil uji sequensing 16S rDNA menggunakan BLAST S2En Catenococcus thiocycli
ST1 Achoromobacter sp
S4Hex Bacillus subtillis
S3Chl Heliothrix oregonensis
Persentase degradasi senyawa POPs Pestisida % - degradasi
Toxaphen 83.8
Endrin 82.1
Chlordane 82.5
HCB 81.7
Baku Mutu Logam Berat Tanah Sawah Logam Berat
Baku Mutu (mg/kg) Vertisol Inceptisol Alloway (2005)
Pb Cd
59,0 19,0
6,9
100-400 3-8
Hg
7,1
13,6
0,5
Baku mutu Batas kadar LB yang diperkenankan dalam tanah yang tidak mengganggu tanaman dan mahluk hidup lainnya
PENELITIAN MITIGASI DAN ADAPTASI PERUBAHAN IKLIM
EMISI METANA (CH4) DARI BEBERAPA VARIETAS PADI SAWAH No 1 2 3 4 5 6 9 10 11 12 13
Perlakuan Membramo IR64 Situ Bagendit Ciherang Way Apo Buru Inpari 13 Cibogo Cigeulis Mekongga Ciliwung Kontrol Rata-rata Perlakuan
CH4 kg/ha/musim (Perhitungan MIRSA) WJ 2013 GR 2013 WJ 2014 GR 2014 WJ 2015 214 243 269 292 211 199 253
155 95 268 112 175 157 186
108 233 193 143 159 108 170
316 216 135 179 255 383 113
394 265 358 207 230 532 357
3970 6410 6081 5135 4547 3868 6168 4825 5073 11434 5395
GKP (t/ha) 5,66 5,71 5,16 6,15 5,59 5,29 6,10 6,09 5,93 5,77 5,03
238
160
157
247
331
5751
5,74
Kg CO2-e
Teknologi PTT intermittent untuk mitigasi GRK (2007-2009) Perlakuan
Indeks produksi/GWP (ton gabah/ton CO2eq)
MK 2007
MK 2008
MH 2008
MK 2009
MH 2009
Non PTT Tergenang
0.65
-
0.60
1.03
0.32
Non PTT Intermittent
1.14
-
0.69
1.20
0.58
PTT Tergenang
1.12
-
0.74
1.00
0.48
PTT Intermittent
0.60
-
0.74
1.32
0.50
SRI Intermittent
0.45
-
0.36
0.97
0.36
SRI macak-macak
-
-
0.48
0.81
-
Semi SRI Intermittent
-
-
-
-
0.32
23
Potensi Emisi GRK dari Bahan Alami Penghambat Nitrifikasi
Bahan Limbah teh
mg CO2-e/g tanah 24,5
Limbah kopi
17,9
Bahan Daun Ageratum Daun kenikir
Rimpang kunyit Dosis : 100 ppm pupuk N + 10 ppm NI
mg CO2-e/g tanah 14,8 14,9
10,5
TEKNOLOGI OPTIMASI SAWAH TADAH HUJAN
Budidaya Padi Modern Ramah Lingkungan di Lahan Sawah Tadah Hujan Varietas unggul baru Penggunaan Katam terpadu Pemupukan berimbang Biokompos (1:4) PHT – biopestisida Mekanisasi pertanian Jarwo 2:1 Penggunaan biodekomposer Pengairan bergilir/teknologi embung Olah tanah untuk gogorancah dan walik jerami
TEKNOLOGI EMBUNG
TEKNOLOGI EMBUNG/PANEN AIR HUJAN
Embung tampungan air hujan dan limpasan permukaan
Saluran inlet dengan U-Ditch mempercepat pengisian air embung
Produktivitas Lahan STH sebelum ada embung MH Padi Gogorancah (GORA) MK. I Padi Walik Jerami (WAJER) MK. II Palawija (Jagung, kedelai)
4-5 t/ha GKP
1,5-3,0 t/ha GKP Jagung = 11,5 t/ha Kedelai = 0,5-0,75 t/ha
Produktivitas Lahan STH dengan Embung Komponen : • Varietas Unggu Baru •Jajar legowo 2:1 • Pupuk biokompos 4:1 • Pemupukan berimbang • Pengairan bergilir • Pengendalian OPT terpadu • Mkenisasi Pertanian
MH Padi Gogorancah (GORA)
5,1-6,7 t/ha GKP
MK. I Padi Walik Jerami (WAJER)
5-5,9 t/ha GKP
MK. II Palawija (Jagung, kedelai)
Jagung = 2,3-3,2 t/ha Kedelai = 0,9-1,4 t/ha
UREA ARANG AKTIF-DIPERKAYA MIKROBA KONSORSIUM
Teknologi Urea berlapis arang aktif diperkaya mikroba
Urea
• Arang/Biochar diaktivasi dengan cara dipanaskan dalam tungku dengan suhu 800-900°C selama 5 jam • Arang aktif/biochar dihaluskan diayak dengan mesh 50
Asam Kimia Permuka an Arang Aktif
H2 (900oC)
Oksidasi Tinggi
Alat Granulator (Urea : Arang aktif = 80 : 20) Diperkaya mikroba Citrobacter sp, Sphaerotillus natans, Bacillus sp., Azotobacter, & Azospirrillium (mikroba : UAA = 40ml : 1 kg)
Urea Arang Aktif (UAA)
Teknologi Urea berlapis arang aktif diperkaya dengan mikroba
Jenis Mikroba
Penurunan Pestisida
Untuk Padi Bacillus aryabhattai, Pseudomonas, sp., Azospirilium, sp., Azotobacter, sp., Cromobacterium, sp
aldrin, dieldrin, heptaklor, DDT 82%, 83%, 78%, 73%. (Urea Arang Aktif dari Tempurung Kelapa + Mikroba)
Untuk Sayuran Rastonia picketii, Burkholderia cepasia, Bacillus thuringiensis, Stenotrophomonas maltophilia.
aldrin, dieldrin, heptaklor, DDT, 76%, 73%, 70%,74%. (Urea Arang Aktif dari Tongkol Jagung + Mikroba)
VARIETAS PADI RENDAH EMISI
GWP of various cultivars on rice field in Jakenan Dry Season, 2014 CH4 (kg/ha/season)
N2O (kg/ha/season)
CO2 equivalent (kg/ha/season)
Ciherang
192.5
0.09
4069
Way Apo Buru
165.3
0.35
3574
Inpari 14
208.6
0.40
4501
Inpari 6
200.3
0.41
4326
Situ Bagendit
210.3
0.76
4642
Inpari 13
165.5
0.54
3634
Cultivars
Source: IAERI final report 2003-2006
CH4 Emission (kg/ha/season) 700
600 500 400 300 200
100 0 Ciherang
Cibogo
Cigeulis
Memberamo Hipa Jatim 2
Hipa 18
Inpari 19
Inpari 20
CH4 Emission at different cultivars (Wet Season 2014/2015)
PENGGUNAAN BIOKOMPOS (BIOCHAR+KOMPOS)
Arang limbah pertanian/ sekam
BIOKOMPOS
1
4
PUKAN Hasil Samping Kohe segar Pukan Sludge biogas Kompos Arang Sekam Biokompos
C-Organik N-Total
P-Total
K-Total
0,05 0,21 0,13 0,68 0,23 1,89
0,37 0,98 1,07 0,43 0,69 0,77
% 26,98 10,14 12,87 18,84 6,62 14,61
0,11 0,17 0,22 2,88 1,98 1,90
KTK cmol(+)kg-1
22,97 24,97
Hasil Analisis Pupuk Organik
Daily CH4 Fluxes (mg/m2/day)
200 COMPOST RICE STRAW
150
BIOCOMPOST Without OM
100 50
0 26
41 55 69 Days after transplanting 1000
83 COMPOST RICE STRAW BIO-COMPOST WITHOUT OM
Daily CH4 Fluxes (mg CH4/m2/day)
13
800 600 400 200 0 17
24
31
38 45 52 59 66 Days after transplanting
72
79
86
Daily CH4 Fluxes (mg CH4/m2/day)
1000
COMPOST
900
RICE STRAW
800
BIO-COMPOST
700
WITHOUT OM
600
500 400 300 200
100 0
17
24
31
38
45 52 59 66 Days after transplanting
72
79
86
PENGHAMBAT NITRIFIKASI
POTENSI GULMA AGERATUM Babandotan (Ageratum conyzoides) mengandung 3 asam fenolik (gallic acid, coumalic acid, protochatechuic acid) menghambat menghambat pertumbuhan gulma Aeschynomene indica, Monochoria vaginalis, Echinochloa crusgalli var Formosensis ohwi. Ageratum penghambat nitrifikasi alami menurunkan emisi GRK (CH4 dan N2O) pada tanah yang memiliki potensi emisi GRK tinggi. Daun/bunga Babandotan (Ageratum conyzoides L) meningkatkan efisiensi pupuk N sebesar 33,7% dan hasil padi sebesar 7,02% Ageratum juga bahan biopestisida
Penurunan GWP dari beberapa bahan penghambat nitirifikasi alami
Bahan alami NI Kontrol/Tanpa NI Limbah daun teh Sabut kelapa Limbah Kopi Daun/bunga Babandotan Daun Kenikir Rimpang Kunyit
-0.2 58.7 15.5
-33.5 -67.5 11.5
GWP mgCO2e/g tanah 20.71 24.48 22.66 17.94
58.4 32.6 34.4
3.2 24.2 61.9
14.79 14.90 10.51
Penurunan Penurunan CH4 (%) N2O (%)
Penurunan GWP (%) -18.2 -9.4 13.4
28.6 28.0 49.3
IRIGASI BERGILIR/BERSELANG
Treatments of ICM and SRI in intensive crop system during four seasons. Ciherang Silugonggo First crop
Sept
Okt
Nov
Dec
Jan
Fourthcrop
Dodokan
Secondcrop
Third crop Feb
Mar
Apr
Inpari I May
June
July
Augst
Sept
2010
2009 Plant date: 4 Sept 09 Age of seedling: 15 days (Conv and ICM); 10 days (SRI. Semi-SRI) Harvest: 30 Dec 09
Plant date: 31 Dec 09 Age of seedling: 15 days (Conv and ICM); 10 days (SRI. Semi-SRI) Harvest: 23 Mar 09
: Rice cultivar
Conv : Conventionally crop cultivation
Plant date: 2 Jan 10 (Conv. ICM); 28 Jan 10 (SRI. Semi-SRI) Age of seedling: 15 days (Conv and ICM); 10 days (SRI. Semi-SRI) Harvest: 8 June 10 (Conv. ICM); 15 June 10 (SRI. Semi-SRI)
Plant date: 10 June 10 (Conv. ICM); 16 June 10 (SRI. Semi-SRI) Age of seedling: 15 days (Conv and ICM); 10 days (SRI. Semi-SRI) Harvest: 8 Sept 10 (Conv. ICM); 14 Sept 10 (SRI. Semi-SRI)
Grain Yield Season planting Gora 2013/14
WJ 2014 Gora WJ 2015 Gora 2015/16 Continuous Flooding
AWD 15 cm
AWD 25 cm
Dry grain yield, harvesting time (t/ha)
CF 8.28±0.43 7.07±0.47 8.26±0.37 5.00±0.29 7.72±0.57
AWD 15 cm 8.36±0.47 6.97±0.46 8.01±0.66 5.22±0.47 8.14±0.72
AWD 25 cm 7.87±0.42 6.90±0.26 7.95±0.77 4.60±0.14 8.22±0.15
Reduksi CH4 dengan AWD antara 40-60% lebih rendah dibanding irigasi tergenang (CF)
900
800 700 600
500 400
Reduksi CH4 dgn AWD 40% lebih rendah dibanding irigasi tergenang (CF)
Reduksi CH4 dgn AWD antara 3040% lebih rendah dibanding irigasi tergenang (CF)
Reduksi CH4 dgn AWD antara 2133% lebih rendah dibanding irigasi tergenang (CF)
Reduksi CH4 dgn AWD antara 29-30% lebih rendah dibanding irigasi tergenang (CF)
CF
AWD
300
AWDS
200 100 0 GR 2013
WJ 2014
GR 2014
WJ 2015
GR 2015
Emisi gas CH4 selama 5 musim tanam
SISTEM INTEGRASI TANAMANTERNAK – ZERO WASTE
SITT Model Pertanian Berkelanjutan dengan 10 ciri:
Pertanian Berkelanjutan
Model Pengembangan Pertanian Lahan Tadah Hujan Berkelanjutan 5
7
Sludge
Rumah tangga
Produksi 2
1
6
4
Jajar Legowo
Lahan sawah
3
Biogas
Ternak 8
OPT Terpadu Pemupukan berimbang Pengelolaan air Penggunaan varietas padi produktivitas tinggi dan rendah emisi GRK
Residue
Bio-kompos Pirolysis
SITT Pertanian Bioindustri Berkelanjutan meningkatkan sekuestrasi karbon 5 X Parameter
Ton CO2-e/tahun
I Budidaya Padi Ramah Lingkungan (8,6 ha) Lahan sawah Emisi Gabah, biomasa Sekuestrasi II Peternakan (17 ekor sapi) Emisi Fermentasi enterik Pengelolaan kohe Sekuestrasi Biogas Pupuk Kandang III Karbon netto ICLS (B+E+F)-(A+C+D) Conventional (B)-(A+C+D)
(A) (B)
114,5 217,2
(C) (D) (E) (F)
18,3 0,12 207 13,6
4F: 1. Food 2. Feed 3. Fertilizer 4. Fuel
288,3 84,3
BUDIDAYA PADI MODERN RAMLI DI LAHAN TADAH HUJAN (JARWO SUPER) Emisi CH4 (kg/ha/musim)
Konvensional
Ramli
Konvensional
GKP (t/ha)
600
8
500
7
Ramli
6 400 300
5
WJ = Walik Jerami GR = Gogo Rancah
4 3
200
2 100
1 0
0 WJ 2013 GR 2013 WJ 2014 GR 2014 WJ 2015 GR 2015 Musim Tanam Penurunan Emisi CH4 = = 5% = 11 kg/ha/musim
Perlakuan
Konvensional
Varietas
Situ Bagendit IR64 Mekongga
WJ 2013GR 2013 WJ 2014GR 2014 WJ 2015GR 2015 Ramli Membramo IR64 Situ Bagendit Ciherang Way Apo Buru Inpari 13 Cibogo
Cigeulis Mekongga Ciliwung Inpari 18 Inpari 24 Inpari 30 Dendang IPB3S
Musim Tanam Kenaikan Produksi = 13,6% = 0,7 t/ha/musim
TEKNOLOGI SURJAN
Optimalisasi lahan Komoditas padi, jagung, kacang-kacangan, mangga Penerapan biopori Penggunaan sludge pasca biodigester
Varietas padi rendah emisi Pemupukan berimbang Penggunaan biokompos Jarak tanam jarwo Kontrol hama dengan biopestisida
TERIMA KASIH
