Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Jl. Raya Jaken-Jaken Km 05 Pati 59182

Transkripsi

1 15 EMISI GAS CO 2 DARI PERTANAMAN JAGUNG (ZEA MAYS) DAN NENAS (ANANAS COMOSUS) DI LAHAN GAMBUT, KALIMANTAN BARAT CO 2 EMISSION FROM CROPPING OF MAIZE (ZEA MAYS) AND PINEAPPLE (ANANAS COMOSUS) IN PEATLAND AT WEST KALIMANTAN Titi Sopiawati 1, A. Wihardjaka 1, Prihasto Setyanto 1, T. Sugiarti 2 1 Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Jl. Raya Jaken-Jaken Km 05 Pati Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Barat, Jl. Budi Utono No. 45, Siantan, Pontianak Abstrak. Pengelolaan lahan gambut dengan menggunakan bahan amelioran efektif memperbaiki produktivitas tanaman dan menurunkan emisi gas CO 2. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi emisi gas CO 2 dari lahan gambut yang ditanami tanaman palawija dan hortikultura melalui penggunaan bahan amelioran. Penelitian dilaksanakan di Rasau Jaya, Kab. Kubu Raya, Kalimantan Barat pada tahun Rancangan yang digunakan adalah acak kelompok dengan lima ulangan dan lima perlakuan yang terdiri atas pupuk gambut (pugam), pupuk kandang (pukan) dari kotoran ayam, dolomit, kontrol (tanpa amelioran), cara petani. Hasil penelitian menunjukan bahwa pengelolaan lahan gambut dengan pemberian bahan amelioran dapat menekan emisi CO 2 sebesar 34,9%. Pemberian bahan amelioran dolomit menekan emisi CO 2 sebesar 8,9% dan perlakuan cara petani (kombinasi dolomit dengan pupuk kandang ayam) menekan emisi CO 2 sebesar 7,2 %. Penggunaan bahan amelioran berupa dolomit atau kombinasi dolomit dengan pupuk kandang ayam efektif menurunkan emisi CO 2 dari lahan gambut terdegradasi di Kalimantan Barat. Kata kunci: Bahan amelioran, emisi gas CO 2, lahan gambut, jagung, nenas Abstract. Peatland management with using ameliorant material is one of effective efforts to improve plant productivity and could reduce greenhouse gas emissions. This study aimed to obtain information of CO 2 emissions from cultivated peatland for corn and pineapple crops through ameliorant materials application and to mitigate CO 2 emission from peatland by using ameliorant. Research was conducted at Rasau Jaya, Kubu Raya District, West Kalimantan in The experiment used a randomized block design with five replications and five treatments of ameliorant application that consisted of peat fertilizer (pugam), chicken manure, dolomite, control or without ameliorant, and farmers practices. The results showed that ameliorant application in peatland could decrease CO 2 emissions up to 34.9%. The dolomite ameliorant decreased CO 2 emissions up to 8.9% and the farmers practices (dolomite combined with chicken manure) decreased CO 2 emissions up to 7.2%. The use of dolomite or its combination with chicken manure is effective to reduce CO 2 emission from degradated peatland. Keywords: Ameliorant materials, carbon dioxide emission, peatland, corn, pinneaple. 215

2 Titi Sopiawati et al. PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara keempat yang mempunyai lahan gambut terluas di dunia sehingga merupakan salah satu cadangan karbon terbesar di dunia. Luas lahan gambut di Indonesia adalah sekitar 14,9 juta hektar (Ritung et al., 2011). Upaya pemanfaatan lahan gambut sering menimbulkan kontroversi karena tidak memperhatikan karakteristik gambut sangat spesifik dan sifatnya yang fragile (mudah rusak) (Wahyunto et al., 2004). Tanah gambut secara alami mengalami proses dekomposisi yang berlangsung secara perlahan dan menghasilkan gas rumah kaca (GRK), namun emisi yang dihasilkannya relatif seimbang dengan penyerapan oleh vegetasi alami dalam bentuk CO 2 bahkan seringkali berperan sebagai sink karbon. Dalam tiga dekade terakhir, lahan gambut telah digunakan secara intensif untuk aktivitas pertanian tanaman pangan, hortikultura, dan perkebunan. Alih fungsi lahan gambut untuk budidaya tanaman pertanian akan mengurangi stabilitas dan mempercepat proses dekomposisi. Selain itu, deforestasi dan degradasi lahan gambut memberikan kontribusi nyata terhadap peningkatan emisi GRK nasional. Indonesia dituding sebagai salah satu emitor karbon terbesar di dunia, maka perlu segera ditindaklanjuti melalui berbagai penelitian dan upaya adaptasi dan mitigasi. Sebagai bentuk partisipasi aktif, Indonesia berkomitmen untuk menurunkan emisi gas rumah kaca sebesar 26% yang telah disampaikan oleh Presiden Indonesia dalam pertemuan G-20 di Copenhagen. Oleh karena itu perlu adanya upaya yang terintegrasi dan sistematis untuk menghambat laju pemanasan global berdasarkan hasil penelitian emisi gas rumah kaca (GRK) secara akurat dan ilmiah. Pemberian bahan amelioran di lahan pertanian secara umum bertujuan untuk meningkatkan ketersediaan unsur hara baik makro ataupun mikro, serta memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Pemberian amelioran di lahan gambut mempunyai fungsi lain untuk memperbaiki kemantapan gambut melalui khelasi asam-asam organik oleh kation polivalen sehingga membentuk rantai karbon yang lebih panjang dengan berat molekul yang lebih tinggi. Khelasi ini menyebabkan tanah gambut tidak mudah terdegradasi sehingga emisi GRK juga dapat ditekan. Hal ini disebabkan karena ikatan polivalen Fe atau Al dengan sisa asam organik sangat kuat sehingga tanah gambut stabil. Bahan amelioran seperti pupuk gambut (pugam) efektif dalam meningkatkan hasil tanaman jagung dan menurunkan emisi GRK di tanah gambut (Subiksa, 2009). Berbagai penelitian lainnya juga menunjukkan bahwa pemberian amelioran berupa tanah mineral, terutama tanah bertekstur berat dan atau berkadar Fe tinggi (Ultisol dan Oxisol) juga efektif meningkatkan produksi pertanian dan menurunkan emisi GRK di tanah gambut. 216

3 Emisi Gas CO2 dari Pertanaman Jagung Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan informasi emisi karbondioksida (CO 2 ) dari lahan gambut yang ditanami tanaman palawija dan hortikultura (jagung dan nenas) melalui penggunaan bahan amelioran. METODOLOGI PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di lahan gambut di Rasau Jaya II, Kec. Rasau Jaya, Kab. Kubu Raya, Kalimantan Barat pada periode Lokasi penelitian terletak pada titik koordinat 00 o 14 27,0 LS dan 109 o 24 44,7 BT dengan kedalaman gambut cm. Lokasi penelitian merupakan lahan gambut bekas terbakar yang sebagian kecil dimanfaatkan oleh petani setempat untuk menanam palawija atau hortikultura seperti tanaman jagung, ubi jalar, cabai, dan nenas. Di lokasi tersebut belum tersedia sistem drainase yang baik dan di sekitarnya masih merupakan lahan terlantar dengan vegetasi semak belukar. Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak kelompok dengan lima ulangan dan lima perlakuan yang terdiri atas pupuk gambut (pugam), pupuk kandang (pukan) kotoran ayam, dolomit, kontrol (tanpa amelioran), dan cara petani (kombinasi dolomit dan pupuk kandang). Gambar 1 memperlihatkan tata letak perlakuan di lapangan. Aplikasi bahan amelioran dilakukan dua kali yaitu pada tanggal 20 April 2013 dan 13 September 2013 dengan cara disebar merata. Dosis pemberian bahan amelioran yang kedua hanya setengah dosis dari pemberian pertama (50% dari dosis amelioran). Komoditas yang ditanam adalah tanaman jagung dan nenas. Bahan amelioran dan pupuk dasar diaplikasikan dengan cara disebar, dosis amelioran dan pupuk tertera dalam Tabel 1. I III II E A C D A B B D E B D C C A E C E B D C B A A E D V IV Gambar 1. Tata letak unit percobaan bahan amelioran di Kubu Raya, Kalimantan Barat. (A= Pugam, B= Pukan kotoran ayam C= Dolomit, D= Kontrol (tanpa amelioran),e= Cara petani). 217

4 Titi Sopiawati et al. Tabel 1. Dosis amelioran dan pupuk yang diberikan. Perlakuan Pemberian amelioran I (30 April 2013) pada tanaman jagung Pemberian amelioran II (13 Sept. 2013) pada tanaman nenas. t/ha.. A. Pupuk gambut (pugam) 1 0,5 B. Pupuk kandang (pukan)dari 5 2,5 kotoran ayam C. Dolomit 1 0,5 D. Kontrol 0 0 E. Cara petani - Dolomit 1,6 0,8 - Pupuk kandang ayam 1,25 0,6 - Tricoderma (liter) NPK 0,25 0,15 - SP-36 0,2 0,125 - Urea 0,05 0,05 Perlakuan (A, B, C, D) - NPK 0,25 0,125 - SP-36 0,2 0,1 - Urea 0,3 0,15 - CuSO 4 0,015 0,007 - Kiserit 0,1 0,05 Pengukuran emisi gas CO 2 dilakukan pada bulan 21 Maret 2013 s/d 5 Juni Pengambilan dan pengukuran gas CO 2 dilakukan sebelum dan setelah aplikasi amelioran. Pengambilan contoh gas dilakukan dengan metode sungkup tertutup (close chamber technique) yang diadopsi dari IAEA (1993). Contoh gas diambil setiap bulan sekali pada pagi hari (jam ) dan siang hari (jam ), masing-masing 7 contoh gas dengan interval 3 menit yaitu menit ke-3, 6, 9, 12, 15, 18, dan 21 setelah pemasangan septum. Pengambilan contoh gas CO 2 dilakukan secara manual di lapangan menggunakan sungkup. Sungkup dilengkapi dengan termometer dipasang pada lubang yang telah tersedia di bagian atas sungkup digunakan untuk mengukur setiap perubahan suhu di dalam sungkup. Selain itu sungkup juga dilengkapi dengan penampang yang dipasang di permukaan tanah yang fungsinya untuk mengurangi kebocoran saat pengambilan sampel. Pengambilan contoh gas CO 2 menggunakan syringe volume 10 ml. Syringe dibungkus dengan kertas perak untuk menghindari terjadinya penurunan konsentrasi gas karena pengaruh panas dan diberi label. Jumlah syringe yang harus disediakan adalah 7 218

5 Emisi Gas CO2 dari Pertanaman Jagung buah setiap kali pengambilan contoh gas untuk masing-masing plot. Ujung syringe ditutup dengan rubber grip. Pengukur waktu seperti stopwatch atau jam diperlukan untuk mengetahui keakuratan waktu pengambilan contoh gas. Formulir pengamatan digunakan untuk mencatat perubahan suhu dalam sungkup dan waktu sampling. Perubahan suhu tersebut digunakan dalam proses perhitungan emisi. Pengambilan contoh gas CO 2 dilakukan diantara tanaman jagung atau nenas di lahan gambut. Penampang sungkup dipasang paling lambat satu hari sebelum dilakukan sampling. Ukuran penampang menyesuaikan dengan ukuran sungkup yang digunakan. Sungkup diletakan pada penampang yang diletakan pada sela-sela tanaman jagung atau nenas. Sungkup dipasang tegak lurus, untuk menghindari kebocoran bagain bawah bagian atas penampang diisi dengan air. Termometer dipasang pada lubang yang telah tersedia dan kipas dinyalakan. Biarkan sungkup terbuka selama beberapa saat, supaya kondisi dalam sungkup menjadi normal kembali. Setelah sungkup siap, karet sebagai septum ditutup dan waktu perhitungan dimulai. Contoh gas diambil menggunakan syringe kemudian ujung syringe ditutup dengan septum sesegera mungkin untuk menghindari kebocoran. Perubahan suhu dalam sungkup pada setiap interval pengambilan contoh gas dicatat dan digunakan dalam perhitungan fluks. Contoh gas segera dianalisa konsentrasinya. Contoh gas dianalisis menggunakan Micro GC CP-4900 yang dilengkpai dengan detektor TCD (thermal conductivity detector). Gas pembawa (carrier gas) yang digunakan adalah Helium dengan kategori UHP (ultra high purity) dengan kemurnian gas 99,999%. Gambar 2. Peralatan yang digunakan untuk mengukur fluks GRK dari lahan gambut. 219

6 Titi Sopiawati et al. Hasil analisis berupa konsentrasi gas digunakan untuk menentukan laju perubahan konsentrasi per satuan waktu ( c/ t). Fluks CO 2 dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut yang diadopsi dari IAEA (1993). F Bm Vm x Csp t V x A x T dimana: E = emisi CO 2 (mg/m 2 /hari) V = volume sungkup (m 3 ) A = luas dasar sungkup (m 2 ) T = suhu udara rata-rata di dalam sungkup ( o C) Csp/ t = laju perubahan konsentrasi gas CO 2 (ppm/menit) Bm = berat molekul gas CO 2 dalam kondisi standar (44 g) Vm = volume gas pada kondisi stp (standard temperature and pressure) yaitu 22,41 liter HASIL DAN PEMBAHASAN Pola Fluks CO 2 dari Lahan Gambut Gambar 3. menunjukkan bahwa perbedaan pola fluks CO 2 antar perlakuan sampai dengan pengamatan ke 13 (tanggal 1 Juli 2014). Fluk CO 2 sebelum aplikasi bahan amelioran digunakan sebagai baseline fluks CO 2 menunjukkan bahwa pengukuran CO 2 tanggal 21 Maret dan 9 April 2013 lebih tinggi dibandingkan dengan pengamatan tanggal 10 Juni 2013 s/d 1 Juli Pemberian amelioran dilakukan dua kali, yaitu satu kali dosis pada pemberian pertama tanggal 30 April 2013 dan setengah dosis dari pemberian pertama pada pemberian kedua tanggal 13 September Ameliorasi diperlukan untuk mengatasi kendala reaksi tanah masam dan keberadaan asam organik beracun, sehingga media perakaran tanaman menjadi lebih baik. Kapur, tanah mineral, pupuk kandang, dan abu sisa pembakaran dapat diberikan sebagai bahan amelioran untuk meningkatkan ph dan basa-basa tanah (Subiksa et al., 1997; Mario, 2002; Salampak, 1999). Lahan gambut bersifat sangat masam karena kadar asam-asam organik sangat tinggi dari hasil pelapukan bahan organik. Sebagian dari asam-asam organik tersebut, khususnya golongan asam fenolat, bersifat racun dan menghambat perkembangan akar tanaman, sehingga pertumbuhan tanaman sangat terganggu. Fluks CO 2 tampak turun setelah pemberian amelioran pertama (tanggal 10 Juni 2013) dan ada naik setelah pemberian kedua (tanggal 13 November 2013) meskipun nilai 220

7 Emisi Gas CO2 dari Pertanaman Jagung fluksnya masih lebih rendah daripada nilai fluks baseline (Gambar 3) Hal ini menunjukkan bahwa pengelolaan lahan gambut dengan cara pemberian bahan amelioran mampu menurunkan emisi gas CO 2. Gambar 3. Pola fluks CO 2 dari lahan gambut sebelum dan sesudah aplikasi amelioran, Kubu Raya, Kalimantan Barat (pugam= pupuk gambut; pukan= pupuk kandang) Total emisi gas CO 2 Total emisi gas CO 2 pada baseline (sebelum pemberian amelioran) lebih tinggi dibandingkan setelah pemberian amelioran. Emisi gas CO 2 dari perlakuan pupuk gambut (pugam) dan pupuk kandang (pukan) ayam lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol sedangkan pemberian dolomit dan cara petani menghasilkan emisi lebih rendah dibandingkan dengan kontrol (Gambar 4). Gambar 4. Total emisi gas CO 2 dari lahan gambut, Kubu Raya, Kalimantan Barat (pugam= pupuk gambut, pukan= pupuk kandang) 221

8 Titi Sopiawati et al. Tabel 2. Total emisi gas CO 2 pada vegetasi yang berbeda Perlakuan Emisi CO 2 (t/ha/tahun) Baseline* Jagung Bera Nenas Pupuk gambut Pupuk kandang ayam Dolomit Kontrol Cara Petani *Hasil pengukuran sebelum aplikasi amelioran Perbedaan tanaman yang dibudidayakan memberikan emisi gas CO 2 yang bervariasi. Emisi gas CO 2 sebelum aplikasi amelioran sebagai baseline adalah lebih tinggi dibandingkan setelah ada aplikasi amelioran dan tanaman. Pada pertanaman jagung emisi CO 2 terendah dihasilkan dari perlakuan cara petani yaitu 7,73 + 0,8 t CO 2 /ha/tahun, dan tertinggi dari perlakuan pugam yaitu t CO 2 /ha/tahun (Tabel 2). Emisi CO 2 terendah terendah pada kondisi bera (tanpa tanaman) dihasilkan dari perlakuan kontrol ( t CO 2 /ha/tahun ) dan tertinggi dari perlakuan pukan ayam ( t CO 2 /ha/tahun). Pada pertanaman nenas, emisi CO 2 terendah dihasilkan dari perlakuan dolomit ( t CO 2 /ha/tahun ) dan tertinggi dari perlakuan pugam ( t CO 2 /ha/tahun) (Tabel 2). Dolomit (CaCO 3.MgCO 3 atau CaMg(CO 3 ) 2 ) adalah salah satu bahan kapur yang mengandung 45,6% MgCO 3 atau 21,9% MgO dan 54,3% CaCO 3 atau 30,4% CaO. Bahan kapur tersebut umum digunakan di lahan marjinal untuk menurunkan kemasaman tanah dan memperbaiki produktivitas tanah. Penurunan kemasaman tanah meningkatkan aktivitas mikroba dalam tanah (Stevenson, 1994) yang dapat menurunkan produksi gas rumah kaca (Dubey, 2006). Tabel 3 menunjukan bahwa rata-rata emisi gas CO 2 sebelum pemberian amelioran lebih tinggi dibandingkan setelah pemberian amelioran, masing-masing sebesar 24,02 dan 15,63 t CO 2 /ha/tahun. Pemberian bahan amelioran dapat menurunkan emisi gas CO 2 sebesar 34,9%. Pemberian amelioran pugam dan pupuk kandang ayam meningkatkan emisi gas CO 2 masing-masing sebesar 23,9 % dan 18,7%, sedangkan pemberian amelioran dolomit dan cara petani menurunkan emisi gas CO 2 masing-masing sebesar 8,9 % dan 7,2 %. Cara petani dengan mengkombinasikan dolomit dan pupuk kandang ayam tampak efektif menurunkan emisi CO 2 dari gambut yang terdegradasi. Hasil penelitian Susilawati et al., (2009) di Balingtan menunjukan bahwa penggunaan dolomit pada gambut yang disawahkan menurunkan emisi gas CO 2 sebesar 23,3%. 222

9 Emisi Gas CO2 dari Pertanaman Jagung Tabel 3. Penurunan emisi gas CO 2 setelah aplikasi amelioran Perlakuan Baseline Emisi CO 2 (t/ha/tahun) Setelah aplikasi amelioran % Penurunan emisi (perlakuan terhadap kontrol)* Pugam , Pukan Ayam , Dolomit ,1 8.9 Kontrol ,4 - Cara Petani ,9 7.2 Rata-rata * % penurunan dihitung berdasarkan nilai emisi kontrol terhadap perlakuan Fluks CO 2 berdasarkan waktu sampling Fluks CO 2 pada siang hari tampak lebih tinggi dibandingkan pagi hari. Hal ini menunjukkan bahwa fluks CO 2 dipengaruhi oleh temperatur udara. Temperatur udara pada siang hari lebih tinggi dibandingkan pagi hari sehingga fluks CO 2 pada siang hari menjadi lebih tinggi (Gambar 5). Gas CO 2 yang dihasilkan dari dekomposisi bahan organik pada lahan gambut dikendalikan oleh perubahan suhu, kondisi hidrologi, ketersediaan dan kualitas bahan gambut. Selain itu, dekomposisi gambut juga tergantung pada faktor lingkungan, sifat tanah, dan teknik budidaya pertanian. Pada suhu tinggi, gas CO 2 dan CH 4 terbentuk dalam jumlah banyak. Suhu dan kelembaban baik udara maupun tanah gambut di kawasan tropik sangat dipengaruhi oleh jenis dan kerapatan vegetasi yang menutupinya. Suhu yang tinggi pada keadaan terbuka akan merangsang aktifitas mikroorganisme sehingga perombakan gambut lebih cepat (Noor, 2001 cit Yuniastuti, 2011). Gambar 5. Fluks CO 2 berdasarkan waktu pengambilan sampel. 223

10 Titi Sopiawati et al. KESIMPULAN Hasil penelitian menunjukan bahwa pengelolaan lahan gambut dengan pemberian bahan amelioran dapat menekan emisi CO 2 yaitu sebesar 34,92%. Pemberian bahan amelioran dolomit menekan emisi CO 2 sebesar 8,9 % dan perlakuan cara petani (kombinasi dolomit dan pupuk kandang ayam) menekan emisi CO 2 sebesar 7,2 %. Untuk menekan emisi gas CO 2 pada lahan gambut dengan tanaman musiman disarankan untuk menggunakan bahan amelioran dolomit atau kombinasi dolomit dengan pupuk kandang ayam. DAFTAR PUSTAKA IAEA Manual on Measurement of Methane and Nitrous Oxide Emission from Agricultural Vienna: International Atomic Energy Agency (IAEA). Dubey Modelling Depletion Of Forestry Resources By Population And Population Pressure Augmented Industrialization. J. Math. Biol. 36 pp Mario, M.D Peningkatan Produktivitas dan Stabilitas Tanah Gambut dengan Pemberian Tanah Mineral yang Diperkaya oleh Bahan Berkadar Besi Tinggi. Disertasi Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Ritung, S., Wahyunto, K. Nugroho, Sukarman, Hikmatullah, Suparto dan C. Tafakresmanto Peta Lahan Gambut Indonesia Skala 1: Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor. Edisi Desember ISBN: Salampak, Peningkatan Produktivitas Tanah Gambut yang Disawahkan dengan Pemberian Bahan Amelioran Tanah Mineral Berkadar Besi Tinggi. Disertasi Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Stevenson, F. J Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions. 2 th ed. John Wiley & Sons, Inc. New York. Subiksa, I.G.M., K. Nugroho, Sholeh, and I.P.G. Widjaja Adhi, The effect of ameliorants on the chemical properties and productivity of peat soil. pp: In Rieley and Page (Eds.). Biodiversity and Sustainability of Tropical Peatlands. Samara Publishing Limited, UK. Subiksa, I.G.M Pengembangan Fomula Amelioran dan Pupuk "Pugam" Spesifik Lahan Gambut Diperkaya Bahan Pengkhelat untuk Meningkatkan Serapan Hara dan Produksi Tanaman > 50% dan Menurunkan Emisi Gas Rumah Kaca (GRK) >30%. php/klasifikasi/ detail/ Wahyunto, S. Ritung, dan H. Subagjo Peta Sebaran Lahan Gambut, Luas dan Kandungan Karbon di Kalimantan / Map of Peatland Distribution Area and Carbon Content in Kalimantan, Yuniastuti, P Pengaruh Waktu dan Titik Pengukuran Terhadap Emisi Karbondioksisa dan Metan di Lahan Gambut Kebun Kelapa Sawit PT. Perkebunan Nusantara IV, Labuhan Batu, Sumatera Utara. Skripsi Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, IPB. 224