FLUKS GAS METANA (CH 4 ) DAN DINITROGEN OKSIDA (N 2 O) PADA LAHAN JAGUNG, KACANG TANAH DAN SINGKONG DI KECAMATAN RANCA BUNGUR, BOGOR

Transkripsi

1 FLUKS GAS METANA (CH 4 ) DAN DINITROGEN OKSIDA (N 2 O) PADA LAHAN JAGUNG, KACANG TANAH DAN SINGKONG DI KECAMATAN RANCA BUNGUR, BOGOR OLEH: ANDI SURYADI A PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012

2 RINGKASAN ANDI SURYADI. Fluks Gas Metana (CH 4 ) dan Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah, dan Singkong di Kecamatan Ranca Bungur, Bogor. Dibawah bimbingan SUWARDI dan DARMAWAN Peningkatan suhu bumi diduga berkaitan dengan meningkatnya gas rumah kaca (GRK) di atmosfer. Tiga GRK yang diduga berkontribusi terhadap peningkatan fluks GRK yaitu karbon dioksida (CO 2 ), metana (CH 4 ), dan dinitrogen oksida(n 2 O). Selama ini penelitian tentang fluks GRK lebih dominan terhadap CO 2, padahal potensi pemanasan global dari CH 4 dan N 2 O lebih besar dibandingkan CO 2. Selain itu penelitian fluks GRK pada tanah mineral di daerah tropis untuk lahan pertanian sangat jarang. Oleh karena itu penting untuk mengetahui informasi fluks CH 4 dan N 2 O dari lahan pertanian di daerah tropis. Penelitian ini dilakukan pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong di Kecamatan Ranca Bungur, Bogor, Jawa Barat. Penelitian dimulai dari November 2010 sampai Februari Fluks gas CH 4 dan N 2 O diambil dengan metode ruang tertutup. Sedangkan untuk analisis kedua jenis gas ini menggunakan gas chromatography (GC) dengan dua jenis detektor, flame ionization detector (FID) untuk analisis CH 4 dan electron capture detector (ECD) untuk analisis N 2 O. Hasil penelitian menunjukan bahwa fluks CH 4 pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong sangat kecil, dengan nilai berturut-turut sebesar -0,3 kg/ha/tahun, 1,57 kg/ha/tahun dan 1,05 kg/ha/tahun. Sedangkan total fluks N 2 O pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong terukur juga sangat kecil kecuali pada lahan jagung, berturut-turut pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong sebesar 16,09 kg/ha/tahun, 0,76 kg/ha/tahun dan 1,52 kg/ha/tahun. Tingginya fluks N 2 O pada lahan jagung diakibatkan oleh pemupukan nitrogen yang berlebihan. Pemupukan nitrogen yang berlebihan dapat dilihat dari tingginya konsentrasi ion nitrat (NO 3 - ) dan ion amonium(nh 4 + ) pada tanah yang ditanami jagung. Kata kunci: Lahan pertanian, pemanasan global, metana (CH 4 ), dinitrogen oksida (N 2 O)

3 SUMMARY ANDI SURYADI. Flux of Methane (CH 4 ) and Nitrous Oxide (N 2 O) Gases on Corn, Peanut and Cassava Fields at Ranca Bungur, Bogor. Supervised by SUWARDI and DARMAWAN. Increasing temperature of the earth may be related with the increase of green house gas (GHG) emission to the atmosphere. Carbon dioxide (CO 2 ), methane(ch 4 ), and nitrous oxide (N 2 O) have been estimated to contribute of increasing GHG emission. In recent time, researches on GHG emission were more concentrated on CO 2, even though the global warming potential of CH 4 and N 2 O are higher than CO 2. In addition, researches on GHG emission in tropical mineral soil from agriculture fields still rarely done. Therefore, it is very important to collect information of CH 4 and N 2 O emission from tropical agricultural land. This research was conducted on the fields of corn, peanuts and cassava in Ranca Bungur, Bogor, West Java, starting from November 2010 until February Methane and N 2 O fluxes were taken by closed chamber method. Methane and N 2 O were measured using gas chromatography with two detectors, flame ionization detector (FID) for CH 4 and electron capture detector (ECD) for N 2 O. The results showed that the total flux of CH 4 from corn field, peanut field and cassava field are very low only -0.3 kg/ha/year, 1.57 kg/ha/year and 1.05 kg/ha/year, respectively. N 2 O emission were also low successively at kg/ha/year, 0.76 kg/ha/year and 1.52 kg/ha/year. The high number of N 2 O emission on corn field related with excessive fertilization of N fertilizer. The excessive N fertilizer can be shown from the high of N concentration (nitrate and ammonium) in the soil of corn field. Key word : Agricultural land, global warming, methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O)

4 FLUKS GAS METANA (CH 4 ) DAN DINITROGEN OKSIDA (N 2 O) PADA LAHAN JAGUNG, KACANG TANAH DAN SINGKONG DI KECAMATAN RANCA BUNGUR, BOGOR Skripsi Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pertanian Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor OLEH : ANDI SURYADI A PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA LAHAN DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012

5 LEMBAR PENGESAHAN Judul Penelitian : Fluks Gas Metana (CH 4 ) dan Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah, dan Singkong di Kecamatan Ranca Bungur, Bogor. Nama Mahasiswa : Andi Suryadi NRP : A Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Dr. Ir. Suwardi, M. Agr Dr. Ir. Darmawan, MSc NIP NIP Mengetahui, Ketua Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian Dr. Ir. Syaiful Anwar, MSc NIP Tanggal Lulus:

6 RIWAYAT HIDUP Andi Suryadi atau biasa dipanggil (Andi) lahir di Bogor pada tanggal 14 April 1988, penulis merupakan anak ketiga dari empat bersaudara. Pasangan bapak Oman H Awi dan Ibu Siti Maspupah. Penulis menempuh pendidikan dimulai dari Sekolah Dasar Negeri Muara Beres pada tahun , MTs Negeri Cibinong tahun dan SMA PGRI 3 Bogor tahun Pada tahun 2007, penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) di Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya lahan. Selama menempuh pendidikan di IPB penulis mengikuti beberapa organisasi. Berawal dari Tingkat Persiapan Bersama (TPB) penulis telah menjadi pengurus Ikatan Mahasiswa Muslim TPB (IKMT), lalu tahun penulis telah diterima sebagai anggota Staf Penelitian dan Pengembangan HMIT IPB. Kemudian pada tahun penulis bersama teman-teman merintis pembuatan rumah kompos di IPB Bogor. Penulis juga aktif di berbagi kepanitiaan, yaitu panitia Seminar dan Lokakarya Nasional pada tahun 2008, sebagai wakil ketua Seminar Nasional Soil and Palm Oil pada tahun 2009, Koordinator publikasi, dokumentasi dan dekorasi dalam acara Soilidarity 2009, Koordinator Logistik dan Transportasi dalam acara Gebyar Inovasi Pemuda Indonesia Selain kuliah dan aktif berorganisasi penulis juga aktif dalam mengisi waktu dengan bekerja. Pekerjaan yang pernah penulis lakukkan adalah, asisten Praktikum Agrogeologi pada tahun , pengajar bimbingan belajar MIPA untuk SMP dan SMA pada tahun , asisten Pendidikan Agama Islam selama tiga semester dari tahun , asisten Praktikum Survei dan Evaluasi Lahan , motivator Keislaman SMAN 1 Dramaga pada tahun 2010, dan penulispun bekerja sebagai agen eskrim Campina pada tahun Selama di IPB, penulis pernah meraih prestasi sebagai bisnis terbaik di matakuliah Kewirausahaan 2011, ide bisnis terkreatif dalam IPB Entrepreneur Day pada tahun 2011, tiga buah judul PKM mendapat pendanaan pada tahun 2010 dan 2011, Presenter pada Seminar dan KongresNasional Himpunan Ilmu Tanah Indonesia (HITI) pada tahun 2012.

7 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh rob semesta alam, yang selalu memberi kemudahan, kelancaran, rahmat dan nikmat kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Fluks Gas Metana (CH 4 ) dan Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah dan Singkong di Kecamatan Ranca Bungur, Bogor. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini dapat diselesaikan berkat bantuan, do a dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Dr. Ir. Suwardi, M.Agr. selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan, bimbingan, dukungan, nasihat, semangat serta pengalaman kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Darmawan, MSc. Selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan dan dukungan serta bimbingan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. 3. Dr. Ir. Basuki Sumawinata, M.Agr. Selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran untuk penulisan skripsi ini. 4. Kedua orang tua penulis Bapak Oman H. Awi dan Ibu Siti Maspupah, yang selalu memberi dukungan, do a-do a terbaik, kasih sayang tak terhingga dari dulu sampai sekarang sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 5. Keluarga besar penulis, Sovia Legia Wanti, Wirda Jayanti, Arif Resmana dan Adityawan, yang selalu memberi semangat, dukungan dan do a kepada penulis. 6. Fuyuko Hazama, Ichikura danvecky Dwi Kuswandora yang telah membantu penulis dalam penelitian dilapang, analisis laboratorium, maupun diskusidiskusi hangat yang membantu penulis menyelesaikan skripsi ini. 7. Bapak lurah Bantar Kambing Bapak Otong (alm), yang telah memberikan berbagai informasi, perizinan, pengalaman dan arahan kepada penulis selama penelitian di desa Bantar kambing kecamatan Ranca Bungur Bogor.

8 8. Teman-teman ITSL 44 yang telah memberi dukungan teknis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, yang membantu penelitian dan penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca Bogor, 24 Juni 2012 Penulis

9 DAFTAR ISI I. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA Pemanasan Global Gas Metana (CH 4 ) Gas Dinitrogen Oksida (N 2 O) Komoditas Tanaman III. BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat Waktu dan Tempat Penelitian Bahan dan Metode Pelaksanaan penelitian lapang Metode Pengambilan Gas Pengukuran variabel lingkungan dan sampel tanah Perhitungan Gas IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Fluks dan Total Fluks Gas Metana (CH 4 ) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah, dan Singkong Fluks Gas Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah, dan Singkong Total Fluks Gas Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah dan Singkong V. KESIMPULAN VI. DAFTAR PUSTAKA... 28

10 DAFTAR TABEL Nomor Teks Halaman 1. Luas panen, produktivitas dan produksi tanaman pangan utama Indonesia Total fluks CH 4, konsentrasi NO 3 -, konsentrasi NH 4 + dan WFPS pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong Total fluks N 2 O, konsentrasi NO 3 -, konsentrasi NH 4 + dan WFPS pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong Lampiran 1. Tekstur tanah Luas panen tanaman pangan di Indonesia Waktu penelitian pada masing-masing lahan Siklus tanaman pada lahan yang diteliti Fluks CH 4 dan variabel lingkungan selama musim tanam di lahan jagung Fluks CH 4 dan variabel lingkungan selama musim tanam dilahan kacang tanah Fluks CH 4 dan variabel lingkungan selama musim tanam dilahan singkong Fluks N 2 O dan variabel lingkungan selama musim tanam dilahan jagung Fluks N 2 O dan variabel lingkungan selama musim tanam dilahan kacang tanah Fluks N 2 O dan variabel lingkungan selama musim tanam dilahan singkong.. 36

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Teks Halaman 1. Proses pembentukan gas dinitrogen oksida (N 2 O) Letak sungkup pada masing-masing lahan Sungkup dan peralatan untuk mengambil sampel gas dengan metode ruang tertutup Flux CH 4 pada lahan jagung Flux CH 4 pada lahan kacang tanah Flux CH 4 pada lahan singkong Fluks N 2 O pada lahan jagung Flux N 2 O pada lahan kacang tanah Flux N 2 O pada lahan singkong.. 22 Lampiran 11. Lokasi tempat penelitan Letak sungkup di bentang lahan yang diteliti Letak sungkup di lahan jagung Letak sungkup di lahan kacang tanah Letak Sungkup di lahan singkong... 38

12 Latar Belakang I. PENDAHULUAN Perubahan iklim merupakan isu global yang terus menjadi sorotan utama belakangan ini, diduga perubahan iklim diakibatkan oleh meningkatnya gas-gas penyebab rumah kaca di atmosfer. Pembicaraan tingkat dunia mengenai perubahan iklim dimulai dengan kerjasama internasional pada Earth Summit di Rio de Jenairo, Brazil. Pada kesempatan tersebut 150 negara berikrar untuk menghadapi masalah perubahan iklim dan setuju menerjemahkan perjanjian ini pada suatu perjanjian yang mengikat. Kemudian pada tahun 2007 di Kyoto Jepang 160 negara merumuskan persetujuan yang lebih kuat untuk menurunkan konsentrasi gas rumah kaca diatmosfer, yang dikenal dengan protokol Kyoto. Perjanjian ini, menyerukan kepada 30 negara-negara industri yang memegang implementasi paling besar dalam melepaskan gas-gas rumah kaca untuk memotong emisi mereka ke tingkat 5% di bawah emisi tahun 1990 dan pengurangan ini harus sudah dicapai pada tahun Keseriusan masyarakat dunia dalam menghadapi perubahan iklim ini karena, diprediksi efek dari perubahan iklim dapat menyebabkan berbagai bencana alam seperti kekeringan berkepanjangan, banjir, angin topan, hujan asam sampai meningkatnya tinggi muka air laut. Perubahan iklim sangat berkaitan dengan peningkatan suhu bumi. Salah satu penyebab meningkatnya suhu bumi adalah peningkatan gas rumah kaca (GRK) di atmosfer. Gas rumah kaca merupakan gas-gas yang tertimbun di lapisan atmosfer yang sifatnya menyerap radiasi gelombang panjang (sinar infra merah) dan menyebabkan meningkatnya suhu permukaan bumi, atau gas-gas yang dapat bertindak seperti rumah kaca pada sistem pertanian atau perkebunan. Gas rumah kaca dihasilkan terutama dari kegiatan manusia yang berhubungan dengan penggunaan bahan bakar fosil (minyak, gas dan batu bara) seperti pada penggunaan kendaraan bermotor, mesin-mesin pabrik serta pembangkit listrik. Selain itu penebangan pohon, penggundulan hutan serta kebakaran hutan merupakan sumber penghasil GRK.Tetapi Isu yang berkembang belakangan ini menyatakan GRK banyak terbentuk pada lahan-lahan pertanian. Bahkan pada tahun 2011 FAO menyatakan lahan pertanian berkontribusi

13 2 terhadap pemanasan global secara langsung sebesar 14%. Apabila benar, pernyataan FAO tersebut dapat mengganggu program-program ketahanan pangan dan energi terbarukan yang berasal dari sektor pertanian dan perkebunan. Sehingga penting untuk melakukan penelitian lebih lanjut untuk membuktikannya. Gas rumah kaca yang diduga terbentuk pada lahan-lahan pertanian dan berkontribusi besar terhadap pemanasan global adalah; karbon dioksida (CO 2 ), metana (CH 4 ) dan dinitrogen oksida (N 2 O). Gas-gas tersebut dapat meneruskan radiasi gelombang pendek yang berasal dari sinar matahari, mampu menyerap dan memantulkan radiasi gelombang panjang radiasi balik yang berasal dari pancaran bumi yang bersifat panas, sehingga suhu atmosfer bumi meningkat. Namun hanya gas CO 2 yang menjadi sorotan utama belakangan ini, sehingga penting untuk melakukan penelitian gas CH 4 dan N 2 O. Selain itu penelitan GRK di daerah tropis khususnya di Indonesia lebih banyak dilakukan pada tanah-tanah organik (gambut). Bila dilihat dari total luasan lahan gambut di Indonesia, lahan gambut hanya 20 juta ha dari 188 juta ha daratan Indonesia. Sehingga penting untuk melakukan penelitian GRK pada tanah-tanah mineral terutama yang digunakan sebagai lahan pertanian. Sedangkan dilihat dari komoditas tanaman pangan utama yang dibudidayakan di Indonesia jagung, kacang tanah, dan singkong termasuk lima komoditas terpenting yang di budidayakan di Indonesia. Untuk mengetahui besarnya fluks GRK yang terbentuk pada lahan pertanian, dilakukan penelitian tentang fluks dari lahan pertanian tanaman pangan utama yaitu jagung, kacang tanah, dan singkong. Luas panen tanaman pangan utama di Indonesia dapat dilihat pada lampiran 2. Diharapkan hasil penelitian ini dapat digunakan untuk memprediksi fluks gas CH 4 dan N 2 O dari lahan pertanian Tujuan 1. Menghitung total fluks CH 4 dan N 2 O dari lahan yang ditanami jagung, kacang tanah dan singkong di tanah mineral. 2. Mengetahui faktor yang mempengaruhi fluks CH 4 dan N 2 O dari lahan pertanian.

14 3 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pemanasan Global Pemanasan global merupakan sebuah proses meningkatnya suhu muka bumi. Menurut Abdullah dan Khoiruddin (2009) pemanasan global diakibatkan oleh efek rumah kaca, yakni sebuah proses yang menyebabkan energi panas matahari yang diterima atmosfer dekat permukaan bumi lebih banyak dibandingkan dengan energi panas yang dilepaskan kembali keangkasa. Efeknya suhu muka bumi akan meningkat. Efek rumah kaca ini diakibatkan oleh gas rumah kaca (GRK). Gas rumah kaca merupakan gas-gas yang tertimbun di atmosfer yang sifatnya menyerap radiasi gelombang panjang (sinar infra merah) dan menyebabkan naiknya suhu muka bumi. Energi panas yang masuk ke bumi 25% dipantulkan oleh awan dan partikel lain di atmosfer, 25% diserap awan, 45% diapsorpsi permukaan bumi, 5% dipantulkan kembali oleh permukaan bumi. Energi yang diapsorpsi, dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi infra merah oleh awan dan permukaan bumi. Namun sebagian besar infra merah yang dipantulkan bumi tertahan oleh awan dan gas-gas rumah kaca, sehingga infra merah tersebut dikembalikan kepermukaan bumi. Dalam keadaan normal, efek rumah kaca diperlukan. Dengan adanya efek rumah kaca perbedaan suhu antara siang dan malam tidak jauh berbeda (Abdullah dan Khoirudin, 2009). Naharia (2004) mengatakan pula bahwa, gas rumah kaca yang tersimpan di permukaan bumi secara langsung maupun tidak langsung akan menyebabkan perubahan iklim secara global. Pemanasan global yang disebabkan oleh adanya efek rumah kaca merupakan suatu fenomena, sehingga gelombang pendek radiasi matahari menembus atmosfer dan berubah menjadi gelombang panjang mencapai permukaan bumi. Setelah mencapai permukaan bumi, sebagian gelombang tersebut dipantulkan kembali ke atmosfer. Namun tidak seluruh gelombang panjang yang dipantulkan itu dilepaskan ke angkasa luar. Sebagian gelombang panjang dipantulkan kembali oleh lapisan gas rumah kaca di atmosfer ke permukaan bumi. Proses ini dapat berlangsung berulang kali, sementara gelombang yang masuk juga terus bertambah. Akibatnya terjadi akumulasi panas

15 4 di atmosfer. Kondisi ini persis seperti yang terjadi di rumah kaca yang digunakan dalam kegiatan pertanian dan perkebunan. Gas-gas yang dapat bertindak seperti rumah kaca diatmosfer sehingga menyebabkan pemanasan global adalah; karbon dioksida (CO 2 ), karbon monoksida (CO), metana (CH 4 ), dinitrogen oksida (N 2 O), khloroflouro karbon (CFC) buatan manusia, dan uap air (H 2 O) (Abdullah dan Khoiruddin, 2009). Pemanasan global dapat menyebabkan berbagai dampak lingkungan, dampak-dampak tersebut dapat berupa kekeringan berkepanjangan, banjir, angin topan, meningkatnya permukaan air laut, mengganggu kehidupan hewan liar bahkan terhadap kesehatan manusia (Abdullah dan khoiruddin, 2009) Gas Metana (CH 4 ) Gas CH 4 merupakan gas yang mudah terbakar dan menghasilkan CO 2 sebagai hasil sampingan. Gas CH 4 relatif mudah diuraikan dan diperkirakan memiliki masa hidup di atmosfer sekitar 10 tahun. Laju peningkatan CH 4 di atmosfer sekitar 0,9% pertahun (Abdullah dan Khoiruddin, 2009). Metana merupakan salah satu gas rumah kaca utama, yang dapat menyerap radiasi infra merah sehingga berkontribusi terhadap fenomena pemanasan global. Gas CH 4 bersama-sama dengan CO 2, N 2 O, dan CFC dapat mengabsorbsi radiasi bumi pada panjang gelombang 7-14 μm yang bersifat panas sehingga mengakibatkan suhu permukaan bumi meningkat. Disamping itu gas CH 4 juga memiliki waktu tinggal 8-10 tahun dan dapat juga mempengaruhi proses reaksi kimia di atmosfer yang melibatkan metan oksidasi sebagai pengendali reaksi. Metana meningkat secara cepat dalam dua abad ini dan menduduki peringkat kedua setelah CO 2 sebagai GRK yang menyebabkan pemanasan global (Khalil et. al., 1991). Konsentrasi gas CH 4 yang terjadi di belahan bumi utara lebih tinggi dibandingkan dengan belahan bumi selatan. Hal ini disebabkan, sebagian besar kegiatan manusia lebih banyak berlangsung di belahan bumi utara, seperti yang terjadi pada tahun 1989 konsentrasi gas CH 4 di belahan bumi utara sekitar 1700 ppbv (part per billion volume) dan di belahan bumi selatan sekitar 1670 ppbv (Husin, 1994). Konsentrasinya meningkat dari tahun ke tahun dan telah berlipat

16 5 ganda selama 200 tahun terakhir (Bouwman, 1990). Konsentrasi gas CH 4 sebelum permukaan bumi didominasi oleh kegiatan manusia (200 tahun yang lalu) konsentrasi gas CH 4 hanya berkisar ppbv. Meningkatnya CH 4 dalam kurun waktu 200 tahun terakhir ini disebabkan oleh meningkatnya fluks (70%) (Khalil dan Rasmussen, 1985). Pawitan et. al (2008) mengungkapkan pula bahwa pada skala global konsentrasi CH 4 di atmosfer meningkat sekitar 1% setiap tahun. Konsentrasi CH 4 saat ini sebesar 1,72 ppm atau lebih dari dua kali lipat konsentrasi pada era pra industri yang besarnya 0,8 ppm. Lahan basah, termasuk lahan sawah menyumbang sekitar 15-45% terhadap konsentarsi CH 4 di atmosfer, sedangkan sumbangan lahan kering sekitar 3-10%. Fluks gas CH 4 bertumpu pada kegiatan antropogenik, hampir 70% CH 4 berasal dari sumber-sumber antropogenik dan sekitar 30% berasal dari sumbersumber alami. Padi sawah, ternak ruminan, pembakaran biomas, aplikasi kotoran hewan dan pemrosesan sampah organik menghasilkan CH 4. Aktivitas pertanian menyumbang dua per tiga dari CH 4 asal sumber antropogenik. Gas CH 4 dihasilkan secara biologis oleh aktivitas mikrob yaitu aktivitas bakteri metanogen melalui penguraian atau pembusukan bahan-bahan organik yang terjadi pada lahan sawah dan fermentasi anterik pada ruminan. Gas CH 4 yang berasal dari tambang batubara dan kebocoran dalam sistem distribusi gas alam serta sumur minyak dan gas merupakan sumber antropogenik lainnya. Kemudian 30% fluks CH 4 yang berasal dari sumber-sumber alami, sebagian besar merupakan lahanlahan yang tergenang secara alami (Suprihati, 2007). Metana yang dihasilkan sebagian besar akan dibebaskan ke atmosfer baik secara difusi melalui tanah maupun diflukskan oleh tanaman. Variasi pelepasan CH 4 dari suatu ekosistem sangat dipengaruhi oleh macam budidaya tanaman, komunitas mikrob, sifat tanah serta interaksinya. Mengetahui hubungan antara sifat tanah, sifat mikrob, dan CH 4 pada berbagai macam budidaya sangatlah penting sebagai dasar untuk memahami mekanisme yang terlibat dalam produksi CH 4 (Suprihati, 2007). Gas metana biasa terbentuk oleh aktivitas bakteri metanogen pada lingkungan anaerob dengan redoks potensial -220 volt. Menurut Conrad (1987) Selain lingkungan anaerob pembentukan CH 4 dipengaruhi pula oleh suhu, baik

17 6 suhu udara maupun suhu tanah. Keterkaitan pembentukan CH 4 dengan suhu lebih detail diungkapkan oleh Vogels et. al. (1988), ia mengungkapkan pada tanah sawah mayoritas bakteri metanogen yang telah diisolasi bersifat mesofilik, dimana aktivitas optimalnya terjadi pada suhu o C. Selain bakteri metanogen (bakteri pembentuk gas metana) terdapat pula bakteri pengoksidasi CH 4 atau bakteri methanotroph. Bakteri methanotroph adalah mikroorganisme aerobik yang dapat tumbuh dan berkembang dengan CH 4 sebagai satu-satunya sumber energi. Oleh karena itu, oksidasi CH 4 dapat terjadi pada lingkungan mikro yang bersifat aerobik pada zona perakaran dan pada bagian yang bersifat oksik pada lapisan permukaan tanah. Proses oksidasi CH 4 tersebut diinisiasi oleh enzim metan mono-oksigenase yang berperan dalam konversi CH 4 menjadi metanol (Oremland dan Capone, 1988). Pada budidaya lahan kering, produksi CH 4 terbatas pada site-site anaerob, dengan kondisi yang sangat menunjang pertumbuhan metanotroph, sehingga meningkatkan kapasitas serapan CH 4. Serapan CH 4 sebesar 0,051-0,055 mg/m 2 /jam pada pertanaman padi gogo dilaporkan oleh Zaenal (1997). Serapan CH 4 oleh hutan di Swedia mencapai 0,6-1,6 kg CH 4 /ha/tahun atau 6,9-18, mg CH 4 /m2/jam (Klemedtsson dan Klemedtsson, 1997). Ernawanto et. al. (2003) melaporkan bahwa fluks CH 4 sistem penanaman padi walik jerami adalah 7,18 mg CH 4 /m 2 /jam dan sistim penanaman padi gogo rancah adalah 1,73 mg/m 2 /jam, sebaliknya rosot CH 4 sebesar 0,05 mg CH 4 /m 2 /jam terjadi pada sistem pertanaman kedelai. Pada penelitian tersebut, fluks CH 4 bersih dari sistem penanaman walik jerami - kedelai - gogo rancah diperkirakan sebesar 199,2 kg CH 4 /ha/tahun dengan rataan 2,3 mg CH 4 /m 2 /jam. Sedangkan kisaran fluks CH 4 dari pertanaman tebu di Australia adalah 297 hingga 1005 g C-CH 4 /ha atau 29,7 100,5 mg C-CH 4 /m 2, sementara kisaran konsumsinya 442 hingga 467 g C-CH 4 / ha atau 44,2 46,7 mg C-CH 4 /m 2 (Weier, 1999). Fluks CH 4 dari empat macam tipe penggunaan tanah (hutan tua, hutan habis tebang, dibakar setelah tebang dan perkebunan karet) di Jambi, Sumatera berkisar antara -21,2 hingga 4, mg C-CH 4 /m 2 /jam (Ishizuka et. al., 2002). Nilai fluks negatif menunjukkan rosot dan berkorelasi nyata dengan kandungan

18 7 liat pada kedalaman tanah 0-10 cm. Nilai tersebut mengalami peningkatan pada evaluasi berikutnya yaitu menjadi -0,053 hingga 0,049 mg C-CH 4 m 2 /jam pada macam penggunaan lahan yang lebih bervariasi yaitu hutan, kayu manis, karet, kelapa sawit dan alang-alang (Ishizuka et. al., 2005). Pembentukan CH 4 juga dapat terhambat oleh pemberian pupuk nitrat seperti yang diutarakan oleh Bouwman (1996), Ia mengungkapkan bahwa aplikasi NO akan menunda pembentukan CH 4 hingga reduksi NO 3 berakhir dan Eh tanah telah cukup menurun bagi berlangsungnya proses reduksi lebih lanjut. - Selain itu, NO 3 juga memberikan efek toksik terhadap bakteri methanogen. Tanah yang kaya kandungan substrat organik mudah terdekomposisi (asetat, formiat, methanol, amin termetilasi) dan kandungan senyawa akseptor elektron (NO - 3, Mn 4+, Fe 3+ ) rendah memiliki potensi pembentukan CH 4 tinggi (Suprihati, 2007). Pada budidaya lahan kering, produksi CH 4 hanya terbatas pada site-site anaerob dan kondisinya sangat menunjang pertumbuhan metanotroph sehingga meningkatkan serapan CH 4 (Suprihati, 2007). Furukawa et. al. (2005) mengungkapkan pula bahwa rata-rata nilai fluks CH 4 bernilai positif, akan tetapi terdapat nilai yang negatif pada musim kering Gas Dinitrogen Oksida (N 2 O) Tanah merupakan sumber terpenting dalam pembentukan CO 2 dan N 2 O di atmosfer (Toma et. al., 2010). Abdullah dan Khoiruddin (2009) mengungkapkan N 2 O merupakan GRK yang memiliki umur sangat panjang sekitar 150 tahun. Selain itu N 2 O berpotensi menimbulkan pemanasan global sebesar 298 kali dibandingkan CO 2. Oleh karena itu sekecil apapun konsentrasi N 2 O, dapat meningkatkan konsentrasi GRK di atmosfer dengan laju peningkatan sebesar 0,2% per tahun. Selain itu gas N 2 O juga dapat merusak lapisan ozon di stratosfer (Crutzen, 1981), Sehingga dapat meningkatkan radiasi yang sampai ke permukaan bumi (Ginting dan Eighbal, 2005). Sumber N 2 O utama adalah kegiatan manusia (antropogenik) yang berkaitan erat dengan pembakaran fosil, pembakaran biomas, dan pertanian. Berdasarkan penelitian Khalil dan Rasmussen (1992), diketahui bahwa fluks N 2 O dari sumber-sumber alami diperkirakan sebesar 15 Tg/tahun dan dari sumber

19 8 antropogenik diperkirakan sebesar 8 Tg/tahun. Kecepatan kenaikan konsentrasi rata-ratanya di atmosfer dari tahun 1960 sampai tahun 1976 sekitar 0,4 ± 0,5 ppbv/tahun, sedangkan kenaikannya dari tahun 1976 sampai tahun 1988 adalah sekitar 0,8 ± 0,02 ppbv/tahun. Hal ini menunjukan bahwa N 2 O meningkat dua kali lebih cepat pada tahun 1980-an dibandingkan pada tahun 1970-an. Menurut Batjes (1992), konsentrasi N 2 O sebelum masa industri sekitar 285 ppbv (part per billion volume) sementara pada awal 90-an sekitar 310 ppbv. Pathak (1999) mengungkapkan bahwa karbon organik, oksigen, dan - senyawa NO 3 didalam tanah merupakan tiga komponen penting dalam peningkatan fluks N 2 O. Faktor yang paling dominan dari ketiga komponen diatas adalah faktor oksigen. Kandungan air tanah membatasi oksigen berada di poripori tanah. Air tanah juga mempengaruhi terjadinya pelepasan karbon organik melalui siklus pembasahan dan pengeringan. Karbon organik menyebabkan ion NO 3 - tersedia melalui proses mineralisasi/imobilisasi. Ketersediaan ion NO 3 - dipengaruhi proses difusional oleh kadar air tanah. Tekstur dan struktur tanah dapat mempengaruhi fluks N 2 O di dalam tanah, akhirnya respirasi mikroba dengan tersedianya karbon organik secara dramatis mempengaruhi kadar oksigen ditingkat mikro. Hasil penelitian arcara et. al (1999) mendapatkan bahwa penggunaan slury (bahan organik) dari limbah ternak meningkatkan kehilangan N sebagai N 2 O, melalui fluks langsung dan denitrifikasi. Fluks N 2 O dari tanah dibedakan menjadi fluks dari denitrifikasi dan fluks langsung yang merupakan hasil samping nitrifikasi yang berlangsung pada kondisi oksidasi kurang optimal. Kombinasi slury dengan pupuk urea pada takaran N yang sama yaitu sebesar 225 kg N/ha membebaskan gas N 2 O paling tinggi dari tanah dibanding dengan perlakuan tunggal pupuk urea maupun perlakuan slury. Menurut Suprihati (2007) pemberian pupuk organik yang memiliki kandungan karbon tinggi serta mudah termineralisasi, seperti pupuk kandang diduga mampu meningkatkan biomasa mikroba sehingga meningkatkan fluks N 2 O dari tanah pertanian. Kombinasi pupuk kandang yang mengandung asam-asam organik diantaranya asam lemak yang mudah menguap dengan pemberian pupuk N mudah tersedia seperti urea, menciptakan kondisi yang memicu pembebasan N 2 O. Kehilangan N 2 O terbesar terjadi pada bulan pertama pertanaman jagung.

20 9 Kehilangan N dalam bentuk N 2 O meningkat pada tanah yang dipupuk dengan pupuk organik. Dampak aplikasi slury sapi dalam jangka panjang mampu menurunkan ph tanah dibanding perlakuan pupuk kandang. Penurunan ph tanah tersebut akan mempengaruhi sejumlah reaksi biokimia yang berdampak pada biomas mikroba dan kandungan karbon organik tanah. Hal ini ditandai dengan lebih tingginya kandungan karbon organik tanah serta biomas mikroba pada tanah yang dipupuk dengan pupuk kandang dibanding perlakuan slury. Tingginya biomas mikroba dan karbon organik tanah memicu fluks N 2 O, fluks pada perlakuan pupuk kandang meningkat 2 kali dibanding perlakuan yang lain yaitu sebesar 4,9 kg N-N 2 O ha/thn melalui denitrifikasi dan fluks langsung sebesar 5,3 kg N-N 2 O ha/thn (Mogge et. al., 1999). Aplikasi slury dengan cara disemprotkan yang banyak dipraktekan di Amerika Serikat bagian Timur memberikan dampak peningkatan kehilangan N melalui fluks N 2 O. Pemberian slury mampu meningkatkan ketersediaan N dan kelembaban tanah, kombinasi faktor tersebut memacu reaksi reduksi nitrat. Kehilangan N dalam bentuk N 2 O selama 8 hari sebesar 8,5 mg N-N 2 O/m 2, nilai tersebut lebih rendah dibanding perlakuan urea yang dikombinasikan dengan glukose sebagai sumber karbon cepat tersedia yang mencapai 20,8 mg N-N 2 O/m 2, diduga pada slury tersebut mengandung senyawa yang mempengaruhi komunitas mikroba yang bekerja pada siklus N. Fluks N 2 O berkaitan erat dengan dosis N yang diberikan, pada penelitian tersebut digunakan 150 kg N/ha. Hal yang perlu diwaspadai adalah terjadinya fluks N 2 O yang hebat oleh residu nitrat yang terakumulasi pada tanah tersebut, potensial terdenitrifikasi dengan meningkatnya kelembaban tanah (Whalen, 2000). Selain itu Wrage et. al. (2001), mengungkapkan gas dinitrogen oksida + dapat terbentuk oleh proses nitrifikasi maupun denitrifikasi, NH 4 dapat teroksidasi dalam keadaan aerob melalui proses nitrifikasi menjadi senyawa NO - 3. Pada proses perubahan ini, N 2 O dapat terbentuk dalam jumlah yang kecil sebagai - hasil sampingan. Sedangkan, senyawa NO 3 dapat tereduksi melalui proses denitrifikasi dalam keadaan sedikit aerob menjadi N 2 O, pada proses ini N 2 O banyak terbentuk.

21 10 Sumber: Wrage et. al., 2001 Gambar 1. Proses pembentukan gas dinitrogen oksida (N 2 O) Gas dinitrogenn oksida terbentuk selama oksidasi NH4 + melalui + dekomposisii kimia intermediet antara NH 4 dan NO - 2 (Wrage et. al., 2001). Hal yang sama diungkapkann oleh Yanai et. al. (2007), N 2 O dihasilkan sebagai hasil sampingan dari proses nitrifikasi dan dihasilkan pula sebagai produk menengah pada prosess denitrifikasi, pada proses ini NO O 3 - dihasilkan pada saat keadaan rendah oksigen. Hasil penelitian Ginting dan Eighbal (2005) juga menyatakan bahwa NH + 4 dan NO - 3 meningkatkan fluks N 2 O. Mosier (1998) juga menyatakan pembentukan N 2 O di dalam tanah melalui proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Kedua proses ini sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungann tanah seperti kondisi kelembaban, status oksigen tanah, suhu udara, ketersediaan N, bahan organik, dan ph. Lind dan Doran (1984) mengungkapkan bahwa kelembaban tanah dalam hal ini water filled pore space (WFPS) meningkatkan fluks N 2 O. Fluks N 2 O maksimum terbentuk ketika WFPS mencapai 60%, karena dalam proses denitrifikasi bila WFPS melebihi 60% yang terbentuk bukan gas dinitrogen oksida (N 2 O) melainkan gas nitrogen (N 2 ). Menurut Pathak (1999) kelembapan tanah dapat mempengaruhi proses denitrifikasi baik secara langsungg maupun tidak langsung diantaranya: (1) Membuat lingkungan yang sesuai untuk mikroorganis sme berkembang dan beraktivitas; (2) Membatasi tersedianya oksigen (O 2 ) pada pori-pori mikro tanah; (3) Mempermudah pelepasan substrat karbon (C) dan Nitrogen (N) melalui siklus

22 11 pembasahan dan pengeringan. Bagaimanapun yang terpenting dari tingginya kelembaban tanah adalah membatasi adanya O 2 pada pori tanah sehingga N 2 O mudah terbentuk dalam keadaan sedikit anaerobik. Produksi N 2 O meningkat baik melalui proses nitrifikasi maupun melalui proses denitrifikasi ketika tanah diberi aplikasi pupuk-n. Namun peningkatan unsur N baik dalam bentuk NH + 4 maupun NO - 3 di dalam tanah dapat berasal dari: (1) mineralisasi N dari bahan organik dan immobilisasinya, (2) fiksasi N dari udara oleh mikroorganisme (penambatan N dari udara oleh bakteri simbiotik maupun bakteri non simbiotik), (3) pemupukan (Soepardi, 1983; Leiwakabessy, 1988). Temperatur juga memiliki pengaruh yang penting terhadap pembentukan N 2 O. Didapatkan N 2 O meningkat dari suhu 5 0 C sampai 40 0 C. Akan tetapi suhu optimum untuk terjadinya proses denitrifikasi yaitu antara 60 0 C sampai 70 0 C. Saat suhu mencapai keadaan optimum, terjadi kombinasi antara proses biologi dan proses kimia sehingga N 2 O yang terbentuk dapat optimum (Pathak, 1999). Akan tetapi memperhitungkan fluks N 2 O secara rinci di tingkat global dari dalam tanah tidak dapat di pastikan keakuratannya (Katayangi et. al., 2008) Komoditas Tanaman Di Indonesia, berbagai komoditas tanaman pangan dapat dibudidayakan. Berdasarkan data dari Biro Pusat Statistika, Biro pusat statistika mencatat tanaman pangan utama yang ditanam di Indonesia secara berturut-turut adalah padi, jagung, singkong, kacang tanah dan ubi jalar. Berikut rincian luas panen, produktivitas serta produksi dari tanaman-tanaman pangan utama yang ada di Indonesia. Tabel 1. Luas panen, produktivitas dan produksi tanaman pangan utama Indonesia. No Jenis Tanaman Luas Panen (Ha) Produktivitas (Ku/ha) Produksi (ton) 1 Padi , Jagung , Singkong , Kedelai , Kacang Tanah , Ubi Jalar , Sumber: BPS 2012

23 Berdasarkan Tabel 1 diatas, dapat kita ketahui bahwa, dengan cukup luasnya lahan yang ditanami jagung, kacang tanah dan singkong di Indonesia, maka penting untuk melakukan penelitian tentang fluks gas CH 4 dan N 2 O pada ketiga penggunaan lahan tersebut. 12

24 Bahan dan Alat III. BAHAN DAN METODE Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel gas dan sampel tanah pada masing-masing lahan yang diambil secara berkala. Alat-alat yang digunakan adalah; peralatan untuk pengambilan sampel gas (Chamber, Syringe, botol kedap udara), peralatan untuk pengambilan sampel tanah (Ring Sample, skup, palu kayu) dan alat pengukur variabel lingkungan di lapang (termohigrometer digital, dan portabel temperature probe), alat analisis laboratorium (gas chromatography, oven, timbangan analitik, dan peralatan destilasi) Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Desa Bantar Kambing, Kecamatan Ranca Bungur, Kabupaten Bogor, Jawa Barat, lokasi kebun secara rinci dapat dilihat pada lampiran 11. Lokasi penelitian merupakan lokasi yang sangat intensif dipergunakan untuk budidaya pertanian. Dari berbagai komoditas pertanian yang ditanam oleh petani di lokasi ini, kami memilih tanaman jagung, kacang tanah dan singkong sebagai komoditas yang di teliti, karena ketiga komoditas ini merupakan komoditas penting yang dibudidayakan di Indonesia. Sedangkan siklus tanam yang biasa dilakukan petani di lokasi penelitian dapat di lihat pada lampiran 4. Pengukuran fluks CH 4 dan N 2 O serta variabel iklim dilakukan dari bulan November 2010 sampai bulan Februari Metode Metode penelitian meliputi pemilihan tempat penelitian, persiapan peralatan dan bahan, pelaksanaan penelitian lapang dan analisis data. Untuk mengetahui fluks gas pada lahan-lahan pertanian dipilih lahan yang intensif dipergunakan untuk budidaya pertanian sepanjang tahun. Sedangkan untuk mengetahui perbedaan fluks gas pada lahan-lahan pertanian, dipilih lahan yang ditanami oleh jagung, kacang tanah dan singkong yang letaknya berdekatan sehingga diharapkan tidak ada perbedaan lingkungan, tanah, dan air yang signifikan. Kondisi iklim di lingkungan ini termasuk kedalam iklim tropis. Berdasarkan sistem taksonomi tanah menurut USDA (soil survey staff, 2000),

25 14 tanah dilokasi ini diklasifikasikan kedalam Typic Dystrudept sedangkan tekstur tanah dilokasi penelitian dapat di lihat pada lampiran Pelaksanaan Penelitian Lapang Pengukuran fluks CH 4 dan N 2 O pada masing-masing lahan dimulai sejak masa tanam sampai panen, namun untuk lahan singkong diambil sampel gas, variable iklim dan sampel tanah pada tiga lahan singkong yang memiliki usia tanam berbeda, yakni singkong yang berusia 0-3 bulan, 3-6 bulan dan 6-9 bulan. Pengambilan sampel gas pada lahan singkong dengan usia berbeda dilakukkan untuk mengetahui fluks CH 4 dan N 2 O pada kondisi lingkungan (cuaca/curah hujan) yang sama. Untuk mendapatkan total fluks, variable iklim dan sampel tanah yang mewakili variabilitas, pada setiap lahan ditempatkan tiga buah sungkup. Penempatan sungkup pada lahan jagung dan singkong dua buah diletakan di baris tanaman dan satu buah diletakan di baris antar tanaman, karena pada kedua penggunaan lahan terdapat baris tanaman dan baris antar tanaman. Sedangkan penempatan sungkup pada lahan kacang tanah tiga buah sungkup diletakan di baris tanaman karena pada lahan kacang tanah jarak tanam sangat rapat, sehingga tidak memungkinkan untuk menempatkan sungkup pada baris antar tanaman. Peletakan sungkup pada setiap lokasi lahan penelitian dapat di lihat pada gambar 2 di bawah ini, atau lebih jelas dapat dilihat pada lampiran 13,14 dan 15. Jagung dan Singkong Kacang Tanah Gambar 2. Letak sungkup pada masing-masing lahan. Pengambilan gas dilakukan secara berkala setiap minggu pada setiap lahan. Pengambilan sampel juga dilakukan serta pengambilan dilakukan pulasebelum dan setelah lahan diberi pupuk atau setelah dilakukan pengolahan

26 15 tanah di lahan penelitian. Pada setiap pengambilan sample sampel gas juga dilakukan pengambilan sample sampel tanah Metode Pengambilan Gas Metode yang digunakan untuk pengambilan sampel gas adalah metode ruang tertutup. Metode tersebutini, merupakan metode yang dengan menggunakan alat (sungkup) untuk menangkap gas yang keluar dari dalam tanah. Sebelum menggunakan sungkup, dipermukaan tanah ditanam besi silinder (base chamber) sedalam 3 cm. Penanaman ini dilakukkan untuk mencegah kebocoran gas dari dasar sungkup. Sungkup yang digunakan untuk menangkap gas berbentuk tabung dengan diameter 20 cm dan tinggii 26 cm. Sungkup ini diletakan diatas base chamber dan ditutup dengan akrilik yang memiliki 3 buah sirkulasi udara, dengann fungsi mempertahankan tekanan didalam sungkup dan mengambil gas yang ada didalam sungkup. Pengambilan gas dilakukkan dalam tiga selang waktu, yakni waktu 0 menit, 20 menit dan 40 menit. Pengambilan pada waktu 0 menit merupakan pengambilan yang dilakukan sebelum sungkup ditutup, setelah sungkup ditutup pengambilan gas dilakukan pada waktu 20 menit dan 40 menit kemudian. Pengambilan gas padaa setiap selang waktu sebanyak 20 ml dimasukan kedalam botol kedap udara. Berdasarkan perbedaan selang waktu ini maka didapatkan fluks CH 4 dan N 2 O pada selang waktu tersebut. 25 ml 25 cm Chamber 1 cm 20 cm 1 cm 3 cm Base 20 cm

27 16 Sumber: Toma dan Hatano, 2007 Gambar 3. Sungkup dan peralatan untuk mengambil sampel gas dengan metode ruang tertutup Setelah Sampel gas didapat, kemudian gas dianalisis menggunakan gas chromatography (GC), digunakan dua jenis detektor GC untuk menganalisis kedua jenis gas ini yaitu flame ionization detector (FID) untuk analisis CH 4 dan electron capture detector (ECD) untuk analisis N 2 O. Semua analisis ini dilakukan di Universitas Hokkaido, Jepang Pengukuran Variabel Lingkungan dan Sampel Tanah Selain mengambil sampel gas, dilakukan pula pengukuran variabel lingkungan seperti suhu udara, suhu tanah, kelembaban relatif udara, serta sampel tanah untuk dianalisis sifat kimia dan fisik tanahnya. Untuk ppengukuran suhu udara dan kelembaban relatif kami mengdigunakan termo-higrometersedangkan, untuk mengetahui suhu tanah menggunakandigunakan portabel temperature probe dengan kedalaman 5 cm sedangkan dan untuk mengambil sampel tanah kami menggunkandigunakan ring sampel Perhitungan Gas Rumus yang digunakan untuk mendapatkan fluks CH 4 dan N 2 O dari sampel gas yang didapat adalah sebagai berikut: Fluks (C-CH 4 ) = ρ (CH 4 ) X HC X C X X C Fluks (N-N 2 O) = ρ (N 2 O) X HC X C X X N Keterangan : ρ (CH 4 )= masa jenis CH 4(g) (10 6 mg m -3 ) T = suhu udara (K) ρ (N 2 O)= masa jenis N 2 O (g) (10 6 mg m N = bobot atom N -3 ) HC = tinggi sungkup (m) C = bobot atomc Cd = perbedaan konsentrasi gas (m 3 m -3 ) CH 4 = bobot molekul CH 4 dt = perbedaan waktu (jam) N 2 O = bobot molekul N 2 O

28 17 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Fluks dan Total Fluks Gas Metana (CH 4 ) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah, dan Singkong Pada Gambar 4, 5 dan 6 menunjukkan fluks CH 4 pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong. Terdapat dua buah fluks CH 4 pada lahan jagung dan lahan singkong, sedangkan pada lahan kacang tanah 0hanya terdapat satu buah fluks CH 4. Fluks pada lahan kacang tanah hanya satu buahpada lahan kacang tanah hanya terdapat satu buah fluks karena ketiga sungkup diletakan pada baris tanaman, sehingga hasil fluks dari ketiga sungkup tersebut dapat dirata-ratakan. Sedangkan, Dua dua buah fluks pada lahan jagung dan singkong terdiri dari baris antar tanaman dan rata-rata (dua buah contoh) fluks CH 4 pada baris tanaman. Fluks pada lahan kacang tanah merupakan rata-rata fluks dari tiga buah sungkup di baris tanaman. Fluks pada ketiga lahan sangat kecil, hampir semua fluks berada di bawah 1 mg C-CH 4 /m 2 /hari, dengan selang fluks CH 4 di lahan jagung -0,73 sampai 1,23 mg C-CH 4 /m 2 /hari, lahan kacang tanah -0,27 sampai 0,89 mg C- CH 4 /m 2 /hari, dan lahan singkong -1,19 sampai 2,95 mg C-CH 4 /m 2 /hari. Berikut gambar yang menunjukan fluks pada ketiga penggunaan lahan. 1,5 1 fluks gas CH 4 (mg C-CH 4 /m 2 /hari) 0,5 0-0,5-1 -1, Hari baris antar tanaman baris tanaman Gambar 4. Fluks CH 4 pada lahan jagung

29 18 4 fluks gas CH 4 (mg C-CH 4 /m 2 /hari) Hari rata-ratakacang fluks pada tanahlahan kacang tanah Gambar 5. Fluks CH 4 pada lahan kacang tanah 4 3 Fluks gas CH 4 (mg C/m2/d) Hari baris antar tanaman baris tanaman Gambar 6. Fluks CH 4 pada lahan singkong. Gas metana merupakan gas yang terbentuk pada tanah-tanah anaerob dengan redoks potensial -220 volt. Suprihati (2007) menguangkapkan, gas CH 4 dihasilkan secara biologis oleh aktivitas mikrob yaitu aktivitas bakteri metanogen

30 19 melalui penguraian atau pembusukan bahan-bahan organik yang terjadi pada lahan sawah dan fermentasi anterik pada ruminan. Zaenal (1997) mengungkapkan, pada budidaya lahan kering CH 4 dapat terbentuk pada site-site anaerob. Berdasarkan hal-hal tersebut dapat diketahui, pembentukan gas CH 4 sangat berkaitan dengan aktifitas bakteri metanogen yang membutuhkan bahan organik dan lingkungan yang anaerob. Sehingga pembentukan gas CH 4 pada lahan kering tanaman jagung, kacang tanah dan singkong yang diteliti ini diakibatkan oleh sitesite anaerob dengan bahan organik yang sedang terdekomposisi. Hal tersebut menimbulkan suasana yang sesuai untuk aktifitas bakteri metanogen. Dari Gambar 4,5 dan 6 kita dapat melihat fluks gas CH 4 bernilai negatif. Nilai fluks CH 4 yang negatif pada lahan kering yang diteliti ini dapat diakibatkan oleh aktifitas bakteri metanogen maupun aktifitas bakteri metanotrof. Aktifitas bakteri metanogen pada lahan-lahan kering sangat terbatas, bakteri ini hanya dapat beraktifitas pada site-site anaerob yang sangat sempit dengan bahan organik yang cukup. Pada site-site anaerob yang sempit ini ada kemungkinan CH 4 terbentuk pada masa awal pengambilan sampel gas (waktu 0 menit), kemudian pada masamasa pengambilan berikutnya (waktu 20 menit dan 40 menit) gas tersebut tidak diproduksi lagi oleh metanogen, dikarenakan site-site yang sesuai untuk pembentukan gas ini sudah tidak tersedia lagi. Sehingga ketika pada masa awal (0 menit) terukur terdapat konsentrasi gas CH 4 namun pada masa pengambilan yang kedua (20 menit) dan pengambilan yang ketiga (40 menit) konsentrasi tidak kontinu bertambah bahkan cenderung turun, menyebabkan nilai fluks CH 4 tersebut bernilai negatif. Selain bakteri metanogen (bakteri pembentuk gas metana) terdapat pula bakteri pengoksidasi CH 4 atau bakteri metanotrof. Bakteri metanotrof adalah mikroorganisme aerobik yang dapat tumbuh dan berkembang dengan CH 4 sebagai satu-satunya sumber energi. Oleh karena itu, oksidasi CH 4 dapat terjadi pada lingkungan mikro yang bersifat aerobik pada zona perakaran dan pada bagian yang bersifat oksik pada lapisan permukaan tanah. Proses oksidasi CH 4 tersebut diinisiasi oleh enzim metan mono-oksigenase yang berperan dalam konversi CH 4 menjadi metanol (Oremland dan Capone, 1988). Pembentukan gas CH 4 pada lahan-lahan kering sangatlah terbatas namun kondisi yang aerobik menunjang

31 20 aktifitas bakteri metanotrof, sehingga gas CH 4 yang terbentuk pada site-site terbatas tersebut dapat dimanfaatkan oleh metanotrof. Hal tersebut menyebabkan konsentrasi gas CH 4 terus berkurang dan mengakibatkan nilai fluks negatif. Nilai fluks negatif pada budidaya lahan kering didapatkan pula oleh para peneliti sebelumnya. Tercatat nilai fluks pada budidaya kedelai -0,05 mg C-CH 4 /m 2 /jam (Ernawanto et. al, 2003), Fluks CH 4 dari empat macam tipe penggunaan tanah (hutan tua, hutan habis tebang, dibakar setelah tebang dan perkebunan karet) di Jambi, Sumatera berkisar antara -21,2 hingga 4, mg C-CH 4 /m 2 /jam (Ishizuka et. al., 2002). Dari fluks gas CH 4 per hari dapat diketahui total fluks CH 4 per tahun. Total fluks diperoleh dengan cara menghitung areal fluks di bawah kurva selama priode penelitian. Terhitung ttotal fluks CH 4 tertinggi terdapat di lahan kacang tanah, yaitu sebesar 1,57 kg C-CH 4 /ha/tahun, sedangkan total fluks terendah terdapat pada lahan singkong sebesar -0,3 kg C-CH 4 /ha/tahun (Tabel 1), sedangkan data mengenai fluks CH 4 dan variable lingkungan pada setiap pengambilan sampel dapat di lihat pada lampiran 5, 6 dan 7. Tabel 2.Total fluks CH 4, konsentrasi NO 3 -, konsentrasi NH 4 + dan WFPS pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong Komoditas Total fluks CH 4 (mgc/ha/hari) STDEV Konsentrasi - NO3 (mg NO - 3 /kg) Konsentrasi NH 4 + (mg NH 4 + /kg) WFPS (%) Jagung -0,30 0,64 31,69 15,79 46,39 Kacang Tanah 1,57 1,24 15,91 8,13 36,92 Singkong 1,05 0,50 14,37 5,82 43,37 Keragaman data fluks CH 4 dari ketiga lahan tanaman tersebut sangat besar. Keragaman yang besar ini menandakan kemungkinan tidak ada perbedaan fluks yang signifikan dari ketiga penggunaan lahan tersebut. Bila dibandingkan total fluks CH 4 dari lahan jagung, kacang tanah dan singkong dibandingkan dengan total fluks pada lahan padi sawah, nilai fluks yang terukur sangat kecil.,diketahui bberdasarkan penelitian Setyanto (2004) fluks CH 4 pada lahan sawah minimum 107,1 kg/ha/musim dan maksimum mencapai 798 kg/ha/musim, serta dibandingkan pula dengan hasil penelitian fluks CH 4 Ernawanto et. al. (2003)

32 21 pada sistem penanaman walik jerami kedelai - padi gogo rancah diperkirakan sebesar 199,2 kg/ha/tahun dengan rataan 2,3 mg/m 2 /jam. Berbagai data hasil penelitian tersebut menunjukan bahwa lahan kering yang ditanami oleh jagung, kacang tanah dan singkong yang diteliti memiliki total fluks CH 4 sangat kecil, bahkan mungkin dapat diabaikan bila dibandingkan dengan total fluks CH 4 yang terbentuk dari lahan-lahan yang tergenang (anaerob) Fluks Gas Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah, dan Singkong Berdasarkan hasil pengukuran, pengamatan dan analisis sampel udara yang dilakukan, terlihat fluks gas dinitrogen oksida (N 2 O) pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong pada gambar 7, 8 dan 9. Fluks N 2 O (mg N/m2/d Keterangan = Hujan = Aplikasi Pupuk Hari baris tanaman baris antar tanaman Gambar 7. Fluks N 2 O pada lahan jagung

33 22 1,5 Fluks N 2 O (mg N/m2/hr 1 0,5 0-0, Hari Rata-rata emisi Gambar 8. Fluks N 2 O pada lahan kacang tanah Fluks N 2 O (mg N/m2/hr Keterangan = Hujan = Aplikasi Pupuk Hari baris antar tanaman baris tanaman Gambar 9. Fluks N 2 O pada lahan singkong Pada Gambar 7, 8 dan 9 terukur range fluks untuk lahan jagung jauh lebih tinggi dibandingkan dengan range fluks dari lahan kacang tanah maupun lahan singkong. Pada lahan jagung fluks N 2 O dapat mencapai 20 mg N-N 2 O/m 2 /hari pada awal penanaman, lahan kacang tanah 0,52 mg N-N 2 O/m 2 /hari dan pada lahan singkong terlihat fluks N 2 O maksimal sebesar 5 mg N-N 2 O/m 2 /hari.