PEMILIHAN VARIETAS PADI RENDAH EMISI CH4 UNTUK MENDUKUNG PENURUNAN EMISI GAS RUMAH KACA (GRK) DARI LAHAN SAWAH

Transkripsi

1 PEMILIHAN VARIETAS PADI RENDAH EMISI CH4 UNTUK MENDUKUNG PENURUNAN EMISI GAS RUMAH KACA (GRK) DARI LAHAN SAWAH Rina Kartikawati 1, Hesty Yulianingrum 1, Anicetus Wihardjaka 1, Prihasto Setyanto 2 dan Miranti Ariani 1 1 Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Jawa tengah 2 Balai Pengkajian Teknologi Pertanian, Jawa tengah rinak_iaeri@yahoo.com Abstrak Varietas padi berperan sangat penting dalam penurunan emisi Gas Rumah Kaca (GRK) terutama gas CH 4 dari lahan sawah. Masing-masing varietas mempunyai kemampuan yang bervariasi dalam mengemisikan CH 4 yang ditentukan oleh sifat dan karakteristik varietas tersebut. Penelitian yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik varietas yang berkaitan dengan pelepasan gas CH 4, telah dilakukan di KP Balingtan pada MH II 2015 dengan sistem gogo rancah (gora). Delapan varietas unggul (Ciherang, Mekongga, Inpari 18, IPB 3S, Inpari 13, Inpari 31, Inpari 32 dan Inpari 33) ditanam dalam mikro plot berukuran 1 m 2 yang berada dalam petak percobaan seluas 5x6 m 2. Percobaan dirancang secara acak kelompok dengan tiga ulangan. Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan automatic close chamber yang dibangun secara permanen dan dapat dioperasikan selama pertumbuhan. Gas CH 4 dianalisa menggunakan Gas Chromatography (GC) type Hasil penelitian menunjukkan bahwa varietas Mekongga menghasilkan emisi CH 4 rendah dengan hasil relatif tinggi, sedangkan beberapa varietas lain seperti Inpari 31 dan Inpari 32 menghasilkan emisi CH 4 dan hasil gabah yang tinggi. Untuk karakterisasi digunakan varietas yang mengeluarkan gas CH 4 rendah (Mekongga dan Inpari 13) dan varietas dengan hasil gabah tinggi (Inpari 31 dan Inpari 32). Jumlah anakan merupakan sifat fisiologi yang sangat penting dalam perakitan varietas rendah emisi. Varietas-varietas padi dengan jumlah anakan efektif yang banyak cenderung menghasilkan emisi CH 4 yang lebih rendah. Kata Kunci: Pemilihan Varietas Padi, Rendah Emisi CH 4, Lahan Sawah. I. PENDAHULUAN Tanaman padi mempunyai peran signifikan dalam pelepasan gas CH 4 di lahan sawah. Kondisi tergenang menciptakan suasana anaerob yang dapat memicu pesatnya aktivitas bakteri metanogen untuk memproduksi gas CH 4. Secara global, padi (Oryza sativa L.) menghasilkan emisi CH 4 sebesar Mt CO 2e tahun -1 atau 11% dari global emisi CH 4 pada tahun 2010 [1]. Emisi CH 4 dari lahan sawah dipengaruhi oleh banyak faktor, diantara faktor cuaca, lingkungan dan pengelolaan sawah, varietas padi merupakan salah satu faktor yang sangat berpengaruh terhadap pelepasan emisi CH 4 [2, 3]. Banyak penelitian menunjukkan bahwa karakteristik varietas menentukan besarnya emisi CH 4 yang dihasilkan, di antaranya menyebutkan bahwa jumlah daun, jumlah anakan dan leaf area index [4]; berat kering akar [2], yang berkorelasi positif terhadap fluks CH 4. Qin et al. [5] juga menyatakan bahwa emisi CH 4 signifikan antar varietas padi yang digunakan dan menunjukkan korelasi positif dengan jumlah anakan dan biomassa atas, namun berkorelasi negatif terhadap indeks panen, biomassa akar dan malai. Menurut Zheng et al. [6], keragaman varietas padi dengan perbedaan fase pertumbuhan dan pengembangan pada varietas dapat menyebabkan perbedaan emisi GRK yang dilepaskan dari system tanah-atmosfer. Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian setiap tahunnya melepaskan varietasvarietas padi yang berdaya hasil tinggi tetai belum memberikan informasi emisi GRK. Pemilihan varietas dengan emisi CH 4 yang rendah dan produksi padi tetap tinggi sangat perlu dilakukan untuk mendukung opsi penurunan emisi dari lahan pertanian. Penggunaan varietas padi rendah emisi CH 4 diharapkan dapat digunakan dalam upaya mitigasi dan adaptasi dari sektor pertanian, khususnya dari lahan sawah. Penelitian 33

2 dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik varietas padi terkait pelepasan GRK di lahan sawah. II. METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Kebun Percobaan (KP) Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (Balingtan) pada bulan Desember 2015 sampai Maret Percobaan disusun secara acak kelompok dengan tiga ulangan. Delapan varietas padi (Ciherang, Mekongga, IPB 3S, Inpari 13, Inpari 18, Inpari 31, Inpari 32 dan Inpari 33) digunakan dalam percobaan ditanam dengan sistem gogo rancah (tanam benih langsung). Untuk karakterisasi varietas digunakan empat varietas, 2 varietas yang menghasilkan emisi rendah (Mekongga dan Inpari 13) dan 2 varietas yang menghasilkan emisi CH 4 dan hasil padi yang tinggi (Inpari 31 dan Inpari 32). Masing-masing plot percobaan mendapatkan perlakuan yang sama dalam sistem budidaya meliputi perlakuan air, penggunaan pupuk organik dan anorganik, pencegahan dan pemberantasan hama dan pemanenan. Selama pertumbuhan, air dipertahankan dalam kondisi tergenang dengan ketinggian ± 3 cm. Dosis pupuk yang digunakan adalah 120 kg N/ha, 45 kg P 2O 5/ha, 60 kg K 2O/ha dan 5 t kompos/ha. Upaya preventif terhadap hama dilakukan dengan cara penyemprotan biopestisida yang dihasilkan oleh KP Balingtan. Penyemprotan pestisida berbahan kimia hanya dilakukan pada saat terjadi serangan hama secara masif. Pengukuran fluks CH 4 dilakukan dengan menggunakan automatically system of close chamber yang dioperasikan selama musim tanam. Sistem tersebut dilengkapi dengan 24 chamber (boks) penangkap gas rumah kaca berukuran 50 cm x 50 cm x 100 cm yang dikendalikan oleh master control. Gas CH 4 dari masing-masing boks penangkap dianalisa menggunakan Gas Chromatography (GC) tipe 2014 yang dilengkapi dengan Flame Ionization Detector (FID) untuk mendeteksi gas CH 4. dihitung dengan menggunakan persamaan: E adalah emisi gas GRK ; dc/dt adalah perbedaan konsentrasi GRK per waktu (ppm/menit); Vch adalah Volume boks (m 3 ); Ach adalah luas boks (m 2 ); mw adalah berat molekul GRK (g); mv adalah volume molekul GRK (22,41 liter) dan T adalah uhu rata-rata selama pengambilan sampel ( o C). III. HASIL DAN PEMBAHASAN Rata-rata kumulatif fluks CH 4 pada varietas padi yang digunakan dalam percobaan ditunjukkan pada Gambar 1. Varietas Mekongga dan Inpari 13 secara kumulatif menghasilkan rata-rata fluks CH 4 rendah (< 250 mg/m 2 /musim) sedangkan varietas Inpari 31 dan Inpari 32 menghasilkan rata-rata fluks CH 4 relatif tinggi (> 300 mg/m 2 /musim). Gambar 1. Rata-rata kumulatif fluks CH 4 pada berbagai varietas padi Berdasarkan rata-rata kumulatif fluks CH 4 tersebut, varietas Mekongga, Inpari 13, Inpari 31 dan Inpari 32 dipilih untuk mempelajari karakter-karakter varietas berkaitan dengan kemampuannya untuk melepaskan gas CH 4. Pola fluks CH 4 musiman pada varietas rendah emisi CH 4 ditunjukkan pada Gambar 2 sedangkan varietas yang menghasilkan emisi CH 4 tinggi ditunjukkan pada Gambar 3. Keempat varietas menunjukkan pola yang sama dimana fluks CH 4 mengalami peningkatan dari fase awal pertumbuhan hingga anakan aktif (23 45 hari setelah tumbuh). Pada varietas rendah emisi, fluks CH 4 menurun setelah fase vegetatif berakhir atau memasuki fase generatif (46 83 hari setelah tumbuh). Namun pada varietas yang menghasilkan emisi CH 4 tinggi, fluks CH 4 berfluktuasi mengalami peningkatan pada fase generatif. Pada fase pematangan ( hari setelah tumbuh), keempat varietas menunjukkan pola penurunan fluks CH 4 hingga menjelang panen. 34

3 Gambar 2. Pola fluks CH 4 pada varietas rendah emisi CH 4 Gambar 3. Pola fluks CH 4 pada varietas yang menghasilkan emisi CH 4 tinggi Parameter dan fluks CH 4 pada berbagai fase pertumbuhan ditunjukkan pada Tabel 1 (a, b dan c). Jumlah anakan meningkat sampai fase anakan maksimum dan jumlahnya berkurang pada fase awal generatif dan berkurang lagi hingga terbentuk anakan efektif. Biomassa atas dan bawah meningkat seiring dengan pertumbuhan dan menunjukkan tidak berbeda nyata pada semua varietas padi. Tabel 1a. Parameter pertumbuhan dan fluks CH 4 pada fase vegetatif akhir Varietas/ Tinggi Biomassa Jumlah anakan Biomassa Parameter atas per rumpun bawah (g) (g) Ciherang 70 b 16 abc 16 a 7 a 276 a Mekongga 69 b 16 abc 9 a 5 a 343 a Inpari b 14 bc 12 a 4 a 295 a IPB 3s 84 a 12 c 13 a 4 a 367 a Inpari b 15 abc 10 a 4 a 334 a Inpari b 19 abc 11 a 4 a 306 a Inpari b 18 ab 10 a 4 a 399 a Inpari b 17 abc 17 a 7 a 301 a 35

4 Tabel 1b. Parameter pertumbuhan dan fluks CH 4 pada fase anakan maksimum Tinggi Varietas/ Jumlah Biomassa Biomassa Parameter anakan atas (g) bawah (g) Ciherang 82 b 19 a 47,6 a 12,5 a 200 a Mekongga 82 b 19 a 32,0 a 8,5 a 223 a Inpari ab 14 bc 44,2 a 10,3 a 226 a IPB 3s 99 a 13 c 40,5 a 7,9 a 256 a Inpari b 18 ab 41,2 a 9,5 a 184 a Inpari b 21 a 50,8 a 11,0 a 306 a Inpari b 21 a 39,7 a 8,8 a 285 a Inpari b 21 a 35,4 a 9,8 a 186 a Tabel 1c. Parameter pertumbuhan dan fluks CH 4 pada fase awal generatif Tinggi Varietas/ Jumlah Biomassa Biomassa Parameter anakan atas (g) bawah (g) Ciherang 90 bc 15 ab 78,9 a 18,0 a 260 ab Mekongga 86 bc 14 ab 54,8 a 12,0 a 191 b Inpari ab 13 bc 76,8 a 16,6 a 194 ab IPB 3s 112 a 11 c 68,4 a 11,3 a 352 ab Inpari bc 13 bc 72,6 a 14,9 a 175 b Inpari bc 15 ab 90,9 a 17,6 a 472 a Inpari c 15 ab 69,4 a 14,0 a 314 ab Inpari bc 16 a 53,9 a 12,9 a 207 ab Tabel 2. Jumlah anakan yang tidak efektif dan fluks CH 4 yang diproduksinya Jumlah anakan Berat biomassa Berat biomassa Varietas yang tidak per rumpun atas efektif (g) efektif yang mati (g) C organik biomassa atas (%) per anakan yang mati (g) Ciherang ,8 26,9 36,6 Mekongga ,2 25,3 22,6 Inpari ,5 29,0 52,3 IPB 3s ,7 28,5 50,4 Inpari ,1 24,9 29,5 Inpari ,0 29,3 34,3 Inpari ,5 29,0 32,5 Inpari ,7 29,8 32,8 tidak berbeda nyata pada fase vegetatif akhir dan anakan maksimum, sebaliknya fluks beda nyata pada fase awal generatif. Penelitian sebelumnya [7] menyebutkan bahwa parameter (biomassa ) tidak berbeda nyata pada berbagai varietas yang digunakan, namun emisi CH 4 sangat berhubungan dengan keberadaan bakteri metanogen dan metanotrof dalam tanah. Dengan menggunakan korelasi sederhana, penelitian ini memperlihatkan adanya hubungan positif antara jumlah anakan dengan fluks CH 4 pada fase vegetatif akhir, anakan maksimum dan generatif awal dengan nilai korelasi (r) masing-masing 0.163, dan Korelasi positif juga ditunjukkan pada berat biomassa atas dengan fluks CH 4 pada fase anakan maksimum dan fase awal generatif dengan nilai korelasi masing-masing dan Sedangkan pada fase anakan maksimum berkorelasi negative terhadap fluks CH 4. Berat biomas akar berkorelasi negatif pada fase vegetatif akhir dan anakan maksimum, 36

5 sedangkan berkorelasi positif pada fase generatif awal (r = 0.189). Selain jumlah anakan dan biomassa hidup berkontribusi terhadap fluks CH 4, jumlah anakan yang tidak efektif juga berpengaruh terhadap produksi CH 4. Tabel 2 menunjukkan produksi CH 4 berdasarkan jumlah anakan yang tidak efektif. Varietas rendah emisi CH 4 (Mekongga dan Inpari 13) menghasilkan jumlah anakan efektif lebih banyak dibandingkan varietas padi dengan emisi CH 4 tinggi (Inpari 31 dan Inpari 32) yang lebih banyak kehilangan rumpun anakan. Berat biomassa pada varietas rendah emisi juga lebih rendah daripada varietas yang menghasilkan emisi tinggi. Hal ini berpengaruh terhadap berat biomassa rumpun yang mati dan selanjutnya berpengaruh terhadap gas CH 4 yang diproduksi. Menurut Khosa et al. [8], bahan organik meningkatkan pertumbuhan populasi bakteri metanogen dengan menyediakan sumber karbon yang selanjutnya secara signifikan meningkatkan emisi CH 4. Gutierrez et al. [7] menyatakan bahwa perbedaan emisi CH 4 kemungkinan disebabkan oleh sifat fisiologi dan anatomi dari varietas padi, bahan organik sebagai substrat bagi mikroorganisme dan pembuluh aerenkima sebagai pelaluan oksigen dan CH 4. IV. KESIMPULAN Jumlah anakan merupakan sifat fisiologi yang sangat penting dalam perakitan varietas rendah emisi. Varietas-varietas padi dengan jumlah anakan efektif yang banyak cenderung menghasilkan emisi CH 4 yang lebih rendah. Varietas Mekongga berpotensi menghasilkan emisi CH 4 rendah dan hasil tinggi dengan didukung oleh karakter jumlah anakan efektif yang lebih banyak, berat biomas atas dan bawah yang rendah. V. DAFTAR PUSTAKA [1] IPCC Climate change 2014: mitigation of climate change. Working Group III contribution to the Intergovernmental Panel on Climate Change 5 th Assessment Report changes to the underlying scientific/technical assessment. In: Edenhofer O, Pichs- Madruga R, Sokona Y, Farahani E, Kadner S, Seyboth K, Adler A, Baum I, Brunner S, Eickemeier P, Kriemann J, Savolainen S, Schlomer C, von Stechow T, Zwickel, Minx JC, editors. Cambridge: Cambridge University Press; 2108 pp. [2] Baruah, K.K., B. Gogoi and P. Gogoi Plant physiological and soil characteristics associated with methane and nitrous oxide emission from rice paddy. Physiol. Mol. Biol. Plants. Vol 16(1) - January 2010 [3] Su J, Hu C, Yan X, Jin Y, Chen Z, Guan Q, Wang Y, Zhong D, Jansson C, Wang F, Schnurer A, Sun C Expression of barley SUSIBA2 transcription factor yields high-starch low-methane rice. Nature. 523: [4] Gogoi, N., K.K Buruah and P.K. Gupta Selection of rice genotypes for lower methane emission. Agron. Sustain. Dev. Vol 28: [5] Qin, Xiaobo, Yu e Li, Hong Wang, Jianling Li, Yunfan Wan, Qingzhu Gao, Yulin Liao and Meirong Fan Effect of rice cultivars on yield-scaled methane emissions in a double rice field in South China. Journal of Integrative Environmental Sciences. Vol.12, NO.SI: 47 66p [6] Zheng, H., H. Huang, L. Yao, J. Liu, H. He and J. Tang Impacts of rice varieties and management on yieldscaled greenhouse gas emissions from rice fields in China: A meta-analysis. Biogeosciences, Vol 11: [7] Gutierrez, J., Sang Yoon Kim and Pil Joo Kim Effect of rice cultivar on CH 4 emissions and productivity in Korean paddy soil. Field Crops Research. 146:16-24p [8] Khosa, M.K., B.S. Sidhu and D.K. Benbe Effect of organic materials and rice cultivars on methane emission from rice field. Journal of Environmental Biology. 31: