TINGKAT EMISI CH 4 DAN N 2 O SERTA PRODUKTIVITAS TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) PADA TIGA SUMBER PUPUK NITROGEN MERCY BIENTRI YUNINDANOVA

Transkripsi

1 TINGKAT EMISI CH 4 DAN N 2 O SERTA PRODUKTIVITAS TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) PADA TIGA SUMBER PUPUK NITROGEN MERCY BIENTRI YUNINDANOVA SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul Tingkat emisi CH 4 dan N 2 O serta produktivitas tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) pada tiga sumber pupuk nitrogen adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka pada bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2011 Mercy Bientri Yunindanova NIM A

3 ABSTRACT MERCY BIENTRI YUNINDANOVA. CH 4 and N 2 O Emissions and Productivity of Physic nut (Jatropha curcas L.) In Three Nitrogen Fertilizer Sources. Under direction of HERDHATA AGUSTA and M SYAKIR Methane (CH 4 ) and nitrous oxide (N 2 O) are important atmospheric trace gases influencing radiative forcing and atmospheric chemistry. Agriculture is one of the anthropogenic sources of CH 4 and N 2 O. Physic nut (Jatropha curcas L.) is a kind of plant than can be used as plant oil sources. Application of nitrogen fertilizer can increase plant growing including physic nut. The effect of nitrogen addition through fertilization on greenhouse gases (CH 4 and N 2 O) in physic nut cultivation area is poorly understood. Therefore, the aim of this study was to investigate effects of nitrogen fertilization on CH 4 and N 2 O emissions and grow of physic nut. For this purposes, 13 treatments of nitrogen fertilizer was applied including surface application of urea 50%, surface application of urea 100%, deep placement of urea 50%, deep placement of urea 100%, surface application of jatropha cake 50%, surface application of jatropha cake 100%, deep placement of jatropha cake 50%, deep placement of jatropha cake 100%, surface application of slow release urea 50%, surface application of slow release urea 100%, deep placement of slow release urea 50%, deep placement of slow release urea 100% and control. Application of 100 % fertilizer was 80 g for urea and slow release urea, and 2 kg of jatropha cake. This experiment was arranged in Completely Random Block Design in three repetitions. The result of the experiment showed that deep placement of jatropha cake 100% gave the best result in plant height and number of leaf. Surface application of urea 100% gave the best result on physic nut productivity. Surface application of urea 100% produced numbers of fruits, more than the other treatments, but this treatment was not significant different to deep placement of jatropha cake 100%. From diurnal change analysis, we determined the best time to take gas emission, that is between a.m. CH 4 emission had significant correlation with NH 4 + concentration (p: ; r: 0.556). CH 4 emission was not have correlation with ph, Eh, soil moisture, and soil nitrate. Increasing N concentration could affect N 2 O emission. N 2 O emission was not influenced by ph, soil moisture, and Eh. Measurement of soil variable in different soil depth showed that ph value had significant correlation with Eh (p<0.0001; r ; ). Whereas, NH 4 + and NO 3 - were not different in various soil depths because soil depth that measured is still rhizosphere area of physic nut root. The deep placement of jatropha cake 100% treatment gave the best result in carbon stock analysis. Carbon stock of physic nut by this treatment reached ton C/ha/year. Urea deep placement 100% gave the highest output energy value of MJ/ha along 5 months. Keywords :CH 4, N 2 O, emission, nitrogen fertilizer,physic nut, Jatropha curcas L., energy, carbon stock

4

5 RINGKASAN MERCY BIENTRI YUNINDANOVA. Tingkat emisi CH 4 dan N 2 O serta produktivitas tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) pada tiga sumber pupuk nitrogen. Dibimbing oleh HERDHATA AGUSTA dan MUHAMMAD SYAKIR Metana (CH 4 ) dan dinitro oksida (N 2 O) adalah adalah gas penting di atmosfer yang mempengaruhi kekuatan radiasi dan sifat kimia atmosfer. Pertanian adalah salah satu kegiatan manusia yang menjadi sumber emisi CH 4 dan N 2 O. Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) adalah salah satu jenis tanaman yang dapat digunakan sebagai sumber minyak nabati. Peenggunaan pupuk nitrogen telah diketahui mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman termasuk diantaranya tanaman jarak pagar. Acuan rekomendasi pemupukan telah diketahui. Namun, bagaimana perannya dalam menghasilkan emisi gas rumah kaca belum diketahui. Pengaturan pemupukan yang baik diharapkan dapat mereduksi emisi gas rumah kaca dan meningkatkan serapan karbon tanaman. Bertolak dari hal tersebut, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian pupuk nitrogen terhadap emisi CH 4 dan N 2 O dan pertumbuhan tanaman jarak pagar. Penelitian ini terdiri dari 13 perlakuan pupuk nitrogen dengan tiga ulangan. Penelitian ini menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) satu faktor. Perlakuan yang digunakan terdiri dari Urea tebar setengah 100%, Urea tebar 100%, Urea benam 50%, Urea benam 100%, Bungkil tebar 50%, Bungkil tebar 100%, Bungkil benam 50%, Bungkil benam 100%, Slow release tebar 50%, Slow release tebar 100%, Slow release benam 50%, Slow release benam 100% dan Kontrol (tanpa pupuk). Dosis pupuk 100% pada masing-masing perlakuan terdiri dari kompos 2 kg/pohon, urea 80 g/pohon, dan urea slow release 80 g/pohon. Tanaman yang digunakan pada penelitian ini dalah jarak pagar yang telah berumur 2 tahun. Sebelum aplikasi pemupukan, tanaman dipangkas setinggi 50 cm pada semua perlakuan. Selanjutnya pupuk diaplikasikan sesuai perlakuan. Hasil penelitian menunjukan bahwa hasil pertumbuhan vegetatif yang meliputi tinggi tanaman dan jumlah daun diperoleh dari perlakuan bungkil benam 100% yang mencapai cm. Jumlah daun yang terbanyak mencapai 1170 daun pada bulan ke-5 setelah aplikasi pupuk. Jumlah cabang tertinggi diperoleh dari perlakuan urea tebar 100%, namun hasil ini tidak berbeda dengan bungkil benam 100%. Hasil peubah generatif berupa jumlah buah terbanyak diperoleh dari perlakuan urea tebar 100%, begitu juga dengan bobot buah dan jumlah biji. Pengamatan terhadap emisi diurnal change memberikan hasil waktu ratarata terbaik untuk pengambilan sampel emisi. Berdasarkan diurnal change, ditetapkan pukul pagi sebagai waktu pengambilan sampel. Emisi CH 4 pada pengamatan hari ke-3, ke-5, ke-7 dan ke-14 menunjukkan pola yang berbeda. Emisi pada hari ke-7 setelah perlakuan menunjukkan nilai teringgi diperoleh pada perlakuan urea tebar 100% sebesar ppm atau mg C/m 2 /jam. Sementara itu pada hari ke-14 setelah pemupukan, hasil emisi tertinggi

6 diperoleh dari perlakuan bungkil tebar 50% yang mencapai ppm. Emisi CH4 pada pengamatan hari ke-14 setelah pemupukan menujukan korelasi yang nyata dengan peubah NH 4 + (p: ; r: 0.556). Semakin tinggi tingkat NH 4 + akan menghasilkan emisi CH 4 yang lebih tinggi. Peubah tanah lainnya seperti ph, Eh, kelembaban tanah dan kadar nitrat tidak menunjukkan korelasi dengan emisi CH 4. Emisi N 2 O memiliki kecenderungan peningkatan dengan meningkatnya kadar N tanah. Tingkat emisi pada keseluruhan penggunaan dosis pupuk penuh memiliki nilai yang lebih tinggi melebihi ppm atau mg N 2 O/m 2 /jam. Sementara itu, peubah tanah lainnya seperti kadar air, ph dan Eh tanah tidak mempengaruhi konsentrasi emisi N 2 O. Hasil pengamatan peubah tanah setelah 5 bulan aplikasi pupuk menunjukkan bahwa perbedaan jenis pupuk masih mempengaruhi ketersediaan N tanah. Kadar nitrat tertingi didapat pada perlakuan bungkil benam 100% yang masih mencapai ppm, disusul oleh urea benam 100% sebesar ppm dan slow release urea 100% yang mencapai ppm. Nilai ph tanah dan Eh tanah berkorelasi nyata negatif (p<0.0001; r ; ). Kadar NH 4 + dan NO 3 - tidak menunjukkan perbedaan antar kedalaman tanah. Hal ini disebabkan pada area pengamatan kedalaman tanah masih merupakan zona rhizosfer perkaranan tanaman jarak. Penggunaan pupuk bungkil benam dengan 100% mampu menyerap CO 2 tertinggi hingga mencapai ton CO 2 /ha/tahun dan memiliki simpanan biomassa tertingi hingga hingga kg C/ha/tahun. Penggunaan pupuk Urea benam 100% menghasilkan energi tertinggi sebesar MJ/ha selama 5 bulan. Kata kunci : CH 4, N 2 O, emisi, pupuk nitrogen, jarak pagar, Jatropha curcas L., energi, serapan karbon.

7 HAK Cipta milik IPB, tahun 2011 Hak cipta dilindungi undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya a. Pengutipan hanya untuk keperluan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB.

8 TINGKAT EMISI CH 4 DAN N 2 O SERTA PRODUKTIVITAS TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha curcas L.) PADA TIGA SUMBER PUPUK NITROGEN MERCY BIENTRI YUNINDANOVA Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Agronomi dan Hortikultura SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

9 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Ir. Arief Sabdo Yuwono M. Sc. Ph. D

10 Judul Tesis : Tingkat emisi CH 4 dan N 2 O serta produktivitas tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) pada tiga sumber pupuk nitrogen Nama : Mercy Bientri Yunindanova NRP : A Mayor : Agronomi dan Hortikultura Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Herdhata Agusta Ketua Dr. Ir. Muhammad Syakir, MS Anggota Diketahui Ketua Mayor Agronomi dan Hortikultura Dekan Sekolah Pascasarjana IPB Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr Tanggal Ujian : Tanggal Lulus:

11 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini dapat penulis selesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang ini adalah Tingkat emisi CH 4 dan N 2 O serta produktivitas tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) pada tiga sumber pupuk nitrogen. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Dr. Ir. Herdhata Agusta dan Dr. Ir. H. Muhammad Syakir, MS sebagai komisi pembimbing yang dengan sabar telah memberikan arahan kepada penulis. Ucapan terima kasih disampaikan kepada Bapak Misnen SP, M.Si, PT. Indocement Tunggal Prakarsa, SBRC dan Central Research Institute of Electric Power Industry, Japan (CRIEPI). Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan atas dukungan yang selalu diberikan oleh ibunda tercinta, adik-adik, dan suami serta semua pihak yang telah membantu dalam penelitian dan penulisan tesis ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Agustus 2011 Mercy Bientri Yunindanova

12 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Tegal, Jawa Tengah pada tanggal 22 Juni 1987 sebagai anak pertama dari pasangan Suwarsih, S.Pd, M. Pd dan Drs. Satudi (Alm). Pendidikan sarjana ditempuh di Program studi Agronomi, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan lulus tahun Pada tahun yang sama penulis melanjutkan program pascasarjana pada Mayor Agronomi dan Hortikultura, Departemen Agronomi dan Hortikultura, IPB. Selama tahun , penulis juga bekerja pada beberapa kegiatan Pemantauan dan Pengelolaan Lingkungan di Departemen Agronomi dan Hortikultura sebagai asisten ahli biologi, diantaranya pada PT PetroChina International Jabung Ltd, JOB Pertamina-PetroChina East Java, PT PetroChina International (Bermuda) Ltd, JOB Pertamina-PetroChina Salawati, dan PT Bumi Parahyangan Ranhill Energi Citarum (BPREC). Selama mengikuti program S2, penulis aktif dalam Forum Mahasiswa Pascasarjana Agronomi dan Horikultura (FORSCA).

13 xii DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii PENDAHULAN Latar Belakang... 1 Perumusan Masalah... 4 Tujuan... 4 Hipotesis... 4 TINJAUAN PUSTAKA Jarak Pagar Sebagai Bahan Bakar Nabati... 6 Daun Jarak Pagar... 7 Bunga Jarak Pagar... 7 Kapsul dan Biji Jarak Pagar... 7 Pemupukan Pada Jarak Pagar... 8 Metana (CH 4 )... 9 Dinitrogen Oksida (N 2 O) Kemampuan Tanaman dalam Menyerap CO Biomassa Potensi Serapan Karbon Input Energi dalam Pertanian BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Metode Penelitian Pelaksanaan Pengamatan... 18

14 xiii HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Kondisi Umum Penelitian Pertumbuhan Vegetatif Pertumbuhan Generatif Panen Emisi Pola Emisi Diurnal Emisi Metana (CH 4 ) Emisi Dinitrogen Oksida (N 2 O) Pola Emisi Harian Kondisi Tanah Kadar Karbon dan Nitrogen Total Tanah Kapasitas Penyerapan CO Simpanan Karbon Energi Pembahasan Pertumbuhan Panen Diurnal Change Emisi Gas CH Emisi Gas N 2 O Pola Emisi Harian Fluktuasi Peubah Tanah pada Berbagai Kedalaman Kapasitas Serapan CO 2 dan Simpanan Karbon Energi Keuntungan Ekonomi Budidaya Jarak SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 85

15 xiv DAFTAR TABEL Halaman 1. Hasil analisis tanah di lokasi penelitian Pengaruh berbagai perlakuan pupuk terhadap tingi tanaman Pengaruh berbagai perlakuan pupuk terhadap jumlah daun per tanaman Jumlah cabang tersier pada berbagai perlakuan pupuk Persentase tanaman berbunga dan jumlah cabang produktif pada umur 12 minggu setelah pemupukan Jumlah buah, bobot buah, jumlah biji dan bobot biji basah pada berbagai perlakuan pupuk selama 5 bulan Hasil uji korelasi antar peubah pada analisis perubahan harian emisi CH4 dan N2O Emisi gas metana (CH4) pada teknik pemupukan yang berbeda Emisi gas dinitrogen oksida (N2O) pada pemupukan yang berbeda Nilai ph, Eh, kadar air tanah, kadar amonium dan nitrat tanah setelah 2 minggu aplikasi pupuk Pengaruh jenis pupuk terhadap nilai ph, Eh, kadar air, kadar amonium dan nitrat tanah Pengaruh kedalaman terhadap nilai ph, Eh, kadar air, kadar amonium dan nitrat tanah Pengaruh jenis pupuk dan kedalaman terhadap nilai phtanah Pengaruh jenis pupuk dan kedalaman terhadap nilai kadar air tanah Pengaruh jenis pupuk dan kedalaman terhadap kadar nitrat tanah Luas daun tanaman jarak yang dihasilkan pada beberapa perlakuan Kemampuan menyerap CO2 berdasarkan perhitungan laju fotosintesis Kadar karbon organik pada tanaman jarak pagar menurut bagian tanaman Pengaruh jenis pupuk terhadap biomassa yang terbentuk Pengaruh jenis pupuk terhadap simpanan karbon dalam tajuk tanaman Kandungan energi tiap bagian tanaman Input energi yang digunakan pada beberapa perlakuan pemupukan selama 5 bulan... 51

16 xv 23. Output energi yang dihasilkan pada beberapa perlakuan pemupukan selama 5 bulan Perbandingan energi input dan produksi buah jarak Penentuan energi bersih yang dihasilkan per tanaman selama 5 bulan... 54

17 xvi DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Alur penelitian Gas Chamber Pemasangan tabung gas, aplikasi pupuk dan penempatan tanaman Kondisi awal penelitian Emisi gas CH4 setiap jam selama 24 jam Emisi gas N2O setiap jam selama 24 jam Pola emisi pada 3, 5, 7 dan 14 hari setelah pemupukan Suhu udara dan suhu tanah saat pengamatan CH4 dan N2O Kadar air tanah saat pengamatan CH4 dan N2O Pola emisi harian CH4 dan N2O Radiasi matahari sat pengamatan CH4 dan N2O Kadar karbon organik pada perlakuan pemupukan Kadar Nitrogen total pada perlakuan pemupukan Kondisi serasah di lapangan... 49

18 xvii DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Pupuk yang Digunakan Emisi gas metana (CH 4 ) dalam satuan ppm Emisi gas dinitrogen oksida (N 2 O) dalam satuan ppm Kondisi Cuaca Saat Pengambilan Sampel Gas Diurnal Change Kondisi Cuaca Saat Pengambilan Sampel Gas Kadar CH 4 dan N 2 O ambient Diurnal Change Hasil Analisis Bungkil Asumsi pengukuran serapan CO Laju fotosintesis tanaman jarak Hasil analisis tanah di lokasi penelitian Hasil analisis C-organik dan N-total tanah Hasil analisis C-organik tanaman Hasil analisis energi... 94

19 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Metana CH 4 dan dinitrogen oksida (N 2 O) adalah gas penting di atmosfer yang mempengaruhi kekuatan radiasi dan sifat kimia atmosfer (WMO 1995). Konsentrasi CH 4 dan N 2 O telah meningkat dengan sangat tinggi sejak jaman praindusri (IPCC 2001). Pertukaran CH 4 dan N 2 O pada ekosistem tanah dan atmosfir memiliki peran yang penting dalam kondisi global gas tersebut. Konsentrasi metana atmosfir telah mengalami peningkatan 2.5 kali sejak jaman pra-industri (IPCC 2001). Meskipun selama dua dekade terakhir peningkatan konsentrasi atmosfir tahunan mengalami penurunan yaitu 1 % hingga 0.5 % (Dlugokncky et al. 2003). Konsentrasi metana mengalami peningkatan dikarenankan pembakaran bahan bakar fosil dan kegiatan budidaya pertanian yang intensif, seperti budidaya padi dan pemeliharaan hewan (Keppler et al. 2006). Tanah pertanian dan kondisi alam adalah sumber terpenting bagi emisi N 2 O yaitu sebesar 6.0 dan 4.2 Tg N 2 O-N/tahun (IPCC 2001). Dinitro-oksida atau nitrous oksida (N 2 O) juga merupakan emisi gas yang dihasilkan dari lahan pertanian khususnya saat aplikasi pupuk nitrogen yang berlebih. Seperti yang dilaporkan oleh Wayhuni dan Wihardjaka (2007) bahwa sekitar 94% emisi gas dinitro-oksida (N 2 O) berasal dari bidang pertanian. Jarak pagar merupakan salah satu tanaman pengahasil bahan bakar nabati (BBN) yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan bakar alternatif. Produktivitas optimum dan stabil akan tercapai sejak tanaman berumur 5 tahun, yakni mencapai 0,4-12 ton biji per hektar per tahun. Kandungan minyak dari biji jarak pagar rata-rata liter per ha per tahun. Rendemen minyak (trigliserida) dari inti biji sekitar 55 % atau 33 % dari berat total biji. Minyak jarak pagar termasuk tipe minyak tak dapat dikonsumsi ( non edible oil ) (Prihandana et al. 2007a). Jarak pagar sebagai tanaman yang berpotensi dalam penyerapan emisi karbon telah dianalisis dan diprediksikan oleh June et al. (2008) dalam Syahbuddin (2008) yang menunjukkan potensi serap karbon pada jarak pagar pada umur 7 tahun dapat mencapai ton CO 2 /ha/th. Kandungan stok

20 2 karbon tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan dengan pertanaman monokultur tebu, kopi, dan kakau pada luasan yang sama. Faktor emisi CO 2 dari biodiesel juga lebih rendah dibandingkan solar yaitu kg/tj, sedangkan solar mencapai kg/tj. Pengembangan budidaya berwawasan lingkungan sangat diperlukan dalam rangka mendukung potensi jarak dalam mengurangi emisi gas rumah kaca. Budidaya berwawasan lingkungan termasuk didalamnya pengaturan dalam pemupukan. Pengembangan budidaya jarak pagar yang tepat dan efisien diharapkan dapat meningkatkan potensi serap karbon dan mereduksi emisi GRK. Pengembangan budidaya tanaman untuk mereduksi pupuk dapat dilakukan antara lain dengan penggunaan tanaman sela maupun penggunaan bahan organik. Acuan rekomendasi pemupukan tanaman jarak seperti yang dikemukakan oleh Hambali et a.l (2006) yang menyatakan bahwa pada tahun pertama pupuk yang diberikan berupa adalah urea, SP-36, dan KCl 40 g/pohon, diberikan dua kali masing-masing setengah takaran. Begitu juga dengan Mahmud et al. (2006) yang mengemukakan jika tanah tidak subur, tanaman dipupuk dengan pupuk kandang sebanyak 2 kg/lubang. Kebutuhan pupuk pada tahun kedua dan seterusnya adalah 2,5 sampai 5 t pupuk kandang/ha (1-2 kg/tanaman) ditambah 50 kg urea, 150 kg SP-36 dan 30 kg KCl/ha. Hasil penelitian mengenai penggunaan bahan organik telah dilakukan oleh Hasibuan et al. (2007) diperoleh bahwa penggunaan bahan organik berpengaruh nyata bagi pertumbuhan tanaman jarak pagar terutama pada fase generatif. Penggunaan bahan organik dapat meningkatkan persentase berbunga tanaman jarak pagar dibanding tanaman kontrol yang tidak menggunakan bahan organik pada umur 8 minggu setelah tanam. Peranan bahan organik yang berasal dari serasah gulma hasil pembersihan lahan dapat menggantikan pupuk kandang sapi yang digunakan sehingga usahatani akan lebih efisien. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk memperoleh hubungan antara penggunaan pupuk dengan taraf emisi pada beberapa lahan budidaya tanaman. Penelitian yang dilakukan oleh Abdalla (2010) pada tanaman barley menyatakan bahwa pengurangan pemupukan nitrogen hingga 50 % dibandingkan dosis

21 3 normal, mampu menurunkan tingkat emisi N 2 O hingga 57 % dengan tanpa penurunan signifikan terhadap hasil dan kualitas panen. Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk memberikan pengaruh atau akibat, baik berupa panas yang ditimbulkan maupun berupa akibat mekanik (Abdullah 1979 dalam Moechalil 1983). Klasifikasi energi pertanian menurut Stout (1990) digolongkan menjadi energi komersial dan energi nonkomersial. Energi komersial meliputi bahan bakar, alat dan mesin pertanian, pupuk, pestisida, pompa air, irigasi dan lain-lain yang dibutuhkan untuk peningkatan produksi pertanian. Energi nonkomersial meliputi energi surya, air, angin dan sebagainya yang dapat diperoleh secara bebas. Efisiensi energi merupakan perbandingan antara produksi energi ekuivalen dari hasil dengan penggunaan energi. Menurut Wiroatmojo (1979) dalam Utomo (1991) menjelaskan bahwa dengan mempelajari efisiensi energi pertanian dapat diketahui besarnya sumbangan input energi untuk setiap peubah yang diujikan terhadap output hasil dalam bentuk energi. Acuan rekomendasi pemupukan pada tanaman jarak pagar telah diketahui. Namun, sejauh mana perannya dalam menghasilkan emisi gas rumah kaca belum diketahui. Pengaturan pemupukan yang baik meliputi jenis, dosis dan cara aplikasi diharapkan dapat mereduksi emisi gas rumah kaca. Penggunaan pupuk yang tepat diharapkan dapat meningkatkan pertumbuhan dan produktivitas jarak pagar serta dapat mengurangi emisi GRK dan meningkatkan potensi daya serap karbon tanaman jarak pagar. Penggunaan pupuk yang tepat juga diharapkan mampu meningkatkan efisiensi energi pada budidaya tanaman jarak pagar.

22 4 Perumusan Masalah Bahan bakar fosil merupakan sumber polutan di udara dan berdampak terhadap pemanasan global. Di Indonesia penggunaan bahan bakar fosil sangat voluminous dan intensif seperti pada bidang penerangan, transportasi dan industri. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengembangan bahan bakar nabati yang bersifat ramah lingkungan. Jarak pagar merupakan salah satu tanaman penghasil bioenergi yang dapat mengurangi dampak pemanasan global karena tidak mengandung polutan yang berbahaya bagi lingkungan dan makhluk hidup. Hal ini dapat diketahui dari rendahnya nilai faktor emisi pada minyak jarak pagar dibandingkan bahan bakar solar yang bersumber dari fosil. Namun, dalam budidaya pertanian tidak terlepas dari pemupukan. Padahal aplikasi pupuk terutama nitrogen menimbulkan emisi dinitro oksida. Salah satu upaya dalam pengurangan pupuk anorganik dapat menggunakan bungkil sebagai sumber pupuk alami. Oleh karena itu, kajian utama dalam penelitian ini adalah besarnya potensi emisi dan potensi daya serap karbon pada tanaman jarak pagar dari aplikasi pemupukan N dari sumber yang berbeda. Tujuan Berdasarkan latar belakang di atas maka penelitian ini bertujuan untuk: 1. Memperoleh sumber pupuk nitrogen terbaik dalam pertumbuhan dan produktivitas tanaman jarak pagar. 2. Mendapatkan informasi mengenai kandungan emisi metan dan dinitro-oksida dan daya serap karbon yang dihasilkan oleh tanaman jarak pagar. 3. Memperoleh budidaya jarak dengan efisiensi energi terbaik Hipotesis Hipotesis yang diajukan yaitu : 1. Penggunaan pupuk setengah dosis dapat mengurangi emisi GRK hingga 10 % 2. Penggunaan pupuk slow release dapat mengurangi emisi GRK hingga 10 % 3. Penggunaan cara aplikasi pupuk secara benam mampu mengurangi emisi GRK hingga 20 % 4. Penggunaan pupuk organik menghasilkan efisiensi energi hingga 50 %

23 5 Gambar 1 Alur penelitian 5

24 6 TINJAUAN PUSTAKA Jarak Pagar Sebagai Bahan Bakar Nabati Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L.) termasuk famili Euphorbiaceae, merupakan tanaman tahunan yang toleran kekeringan. Tanaman ini berasal dari Amerika Latin dan menyebar di daerah tropika baik pada iklim kering dan setengah-kering. Bijinya beracun dan mengandung sekitar 35% minyak. Jarak pagar merupakan tanaman multifungsi, karena disamping merupakan tanaman obat (bijinya untuk obat sembelit, getahnya untuk obat luka, daunnya sebagai anti malaria); dapat menghasilkan bahan bakar alternatif (Henning 1998). Nilai ekonomis tanaman jarak pagar sebagai sumber energi alternatif sangat tergantung oleh besarnya biaya tenaga kerja serta harga dari minyak solar dan minyak tanah yang biasanya masih disubsidi. Tanaman jarak pagar relatif mudah tumbuh pada berbagai lingkungan. Jarak pagar tumbuh baik pada kisaran curah hujan mm/tahun, tinggi tempat m dpl, dengan bulan kering (curah hujan < 100 mm/bulan) 4-5 bulan. Tanaman jarak ini membutuhkan syarat temperatur 20º-30ºC sepanjang hidupnya (Allorerung et al. 2006; Prihandana et al. 2007b). Kelebihan dari jarak pagar adalah kemudahan dalam budidayanya, tidak membutuhkan perawatan yang intensif. Kelebihan lain dari jarak pagar di antaranya adalah tidak manja air, bisa hidup di lahan marginal dan kritis yang miskin hara, umurnya bisa lebih dari 50 tahun, tidak memerlukan banyak pupuk, dan memiliki toleransi yang tinggi terhadap suhu udara. Tanaman jarak masih dapat tumbuh pada kisaran curah hujan mm per tahun (Prihandana et al. 2007b). Produktivitas optimum dan stabil akan tercapai sejak tanaman berumur 5 tahun, yakni mencapai 0,4-12 ton biji per hektar per tahun. Kandungan minyak dari biji jarak pagar rata-rata liter per ha per tahun. Rendemen minyak (trigliserida) dari inti biji sekitar 55 % atau 33 % dari berat total biji. Minyak jarak pagar termasuk tipe minyak tak dapat dikonsumsi ( non edible oil ) (Prihandana et al. 2007b).

25 7 Daun Jarak Pagar Daun jarak pagar bertipe tunggal dan terletak pada buku batang yang dihubungkan oleh tangkai daun, sehingga susunan atau tata letak daun (filotaksis) jarak pagar disebut tersebar (foliar sparsa) (Tjitrosoepomo 1987). Susunan daun tersebut mengikuti rumus daun (divergensi) 5/13 searah putaran jarum jam, kecuali ekotipe Lombok Timur sebagian populasi tanaman memiliki filotaksis 4/13. Orientasi daun terhadap batang tempat daun duduk bervariasi dari tegak hingga horizontal. Orientasi tegak bilamana daun masih muda dan kemudian menjadi horizontal setelah dewasa (Santoso 2009). Bentuk daun jarak pagar pada dasarnya bulat (Tjitrosoepomo 1987). Namun pada tepi daun terdapat lekuk yang tidak terlalu dalam sehingga seolah membentuk jari. Oleh karena itu, maka bentuk daun jarak pagar seluruh ekotipe yang diteliti menjadi dan agak membulat. Jumlah lekukan tersebut berkisar 5-7. Tepi daun agak bergelombang. Gelombang pada tepi daun akan nampak nyata jika daun menghadapi terik sinar matahari (Santoso 2009). Bunga Jarak Pagar Umur tanaman mulai berbunga berbeda diantara ekotipe, yaitu tercepat menghasilkan bunga pada ekotipe Lombok Barat (105 hst) dan paling lambat pada ekotipe Lombok Timur (163 hst). Mulai bunga terbentuk di ujung cabang (flos terminalis) dengan warna bunga diantara ekotipe tidak berbeda yaitu kuning kehijauan (Santoso 2009). Tanaman jarak pagar berbunga banyak atau disebut planta multiflora dan berkumpul membentuk suatu rangkaian bunga atau disebut bunga majemuk atau inflorescentia (Tjitrosoepomo 1987). Bunga jarak pagar merupakan bunga berkelamin tunggal (unisexualis) berumah satu (monoecious). Jumlah bunga total (bunga betina dan bunga jantan) ada perbedaan diantara ekotipe (Santoso 2009). Kapsul dan biji jarak pagar Buah jarak pagar sering disebut kapsul atau istilah biologinya buah kendaga (rhegma) karena buah ini mempunyai sifat seperti buah berbelah dan tiap

26 8 bagian mudah pecah sehingga biji yang ada di dalamnya mudah terlepas dari bilik atau ruang (Tjitrosoepomo 1987). Karakter fisik kapsul seperti diameter, panjang, dan bentuk kapsul serta berat kapsul saat masak tidak ada perbedaan antar ekotipe. Diameter kapsul rata-rata berkisar cm, panjang berkisar cm sehingga kapsul sebagian besar ekotipe berbentuk bulat, kecuali ekotipe Lombok Timur berbentuk lonjong. Bobot kapsul saat masak kuning rata-rata berkisar g (Santoso 2009). Biji jarak pagar berwarna hitam, namun seiring semakin kering kan tampak garis-garis putih yang sebenarnya merupakan retakan-retakan kecil dan dangkal pada lapisan kulit luar biji. Tidak ada perbedaan diantara ekotipe pada warna biji, jumlah biji per kapsul, panjang dan tebal biji, bobot kering biji per kapsul dan bobot kering individu. Jumlah biji per kapsul tiga dengan panjang berkisar cm dan tebal berkisar cm, bobot kering biji berkisar g, dan bobot kering biji per kapsul berkisar g (Santoso 2009). Bobot biji kering per ha pada tahun pertama berkisar kg. Sedangkan pada tahun kedua mencapai ,22 kg/ha (Santoso 2009). Kadar minyak jarak pagar berbeda antar ekotipe, namun pengaruh waktu panen tidak berbeda nyata. Rata-rata kandungan minyak biji jarak pagar pada tahun pertama adalah %. Sedangkan pada tahun kedua memiliki nilai %. Hasil minyak pada tahun pertama mencapai kg/ha. Sedangkan pada tahun kedua mencapai kg/ha (Santoso 2009). Pemupukan pada Jarak Pagar Pemupukan merupakan suatu kegiatan dalam rangka penambahan hara bagi tanaman dimana tanah tidak mampu lagi memenuhinya. Acuan rekomendasi pemupukan tanaman jarak pada tahun pertama adalah urea, SP-36, dan KCl 40 g/pohon, diberikan dua kali masing-masing setengah takaran (Hambali et al. 2006). Jika tanah tidak subur, tanaman dipupuk dengan pupuk kandang sebanyak 2 kg/lubang. Kebutuhan pupuk pada tahun kedua dan seterusnya adalah 2,5

27 9 sampai 5 t pupuk kandang/ha (1-2 kg/tanaman) ditambah 50 kg urea, 150 kg SP- 36 dan 30 kg KCl/ha ( Mahmud et al. 2006). Pemberian pupuk organik untuk budidaya jarak pagar memiliki peran yang besar (Hasibuan et al. 2007). Untuk mendapatkan tanaman jarak pagar yang maksimal, tanah hendaknya memiliki drainase dan aerase yang baik dengan kesuburan cukup. Bila tanah kurang subur, produksi maksimal bisa dicapai dengan penambahan pupuk organik ditambah dengan pupuk non organik sesuai dengan kesuburan tanah. Selain itu, penggunaan bahan organik dapat mengurangi pengaruh kekeringan terutama pada musim kemarau (Rivaie 2006). Pemberian bahan organik bermanfaat untuk mensubsitusi pupuk kimia dalam penyediaan hara tanaman, pupuk organik bermanfaat untuk perbaikan sifat fisik tanah seperti penurunan BD tanah, peningkatan ruang pori total, drainase cepat dan permeabilitas tanah (Putuwigena et al. 1979). Hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Hasibuan et al. (2007) diperoleh bahwa penggunaan bahan organik berpengaruh nyata bagi pertumbuhan tanaman jarak pagar terutama pada fase generatif. Penggunaan bahan organik dapat meningkatkan persentase berbunga tanaman jarak pagar dibanding tanaman kontrol yang tidak menggunakan bahan organik pada umur 8 minggu setelah tanam. Peranan bahan organik yang berasal dari serasah gulma hasil pembersihan lahan dapat menggantikan pupuk kandang sapi yang digunakan sehingga usahatani akan lebih efisien. Methana (CH 4 ) Kadar methana (CH 4 ) global saat ini telah mencapai konsentrasi 1780 ppbv, lebih tinggi dua kali dibandingkan kadarnya pada masa sebelum industri sebesar 800 ppbv. Laju peningkatan kandungan CH 4 relatif lambat dari sekitar 15 ppbv per tahun pada tahun 1980-an hingga mendekati nol pada 1999 (Dlugokenky 2001). Semenjak 1990, rataan tahunan peningkatan CH 4 di atmosfer bervariasi antara kurang dari nol hingga 15 ppbv (Rudolph 1994). Tanah adalah salah satu faktor kunci yang berperan penting dalam produksi dan emisi CH 4. Tanah memiliki kapasitas baik sebagai produsen maupun penyerap CH 4. Jenis mikroorganisme tanah khusus, methanogen bertanggung

28 10 jawab dalam produksi methana. Sedangkan jenis yang lain yaitu methanotrop berperan dalam mengkonsumsi CH 4. Saat ini diperkirakan emisi CH 4 dari tanah di seluruh dunia berkisar antara150 hingga 250 Tg CH 4 tahun -1 (IPCC 2001). Sebanyak 1/3 dan ¼ ( kira-kira 65 Tg CH 4 tahun -1 ) diemisikan dari lahan basah pada lintang tinggi (Walter et al. 2001). Diperkirakan konsumsi CH 4 oleh mikroba tanah berkisar antara 10 hingga 30 Tg CH 4 tahun -1, lebih rendah dari emisi yang diperkirakan ( IPCC 2001). Emisi CH 4 dari lahan pertanian tropis menyumbangkan porsi yang signifikan terhadap emisi global tahunan CH 4. Lahan sawah, pembakaran biomassa, dan fermentasi dipandang sebagai kontributor utama ( Mosier et al. 2004). Sektor pertanian merupakan penyumbang emisi gas metan (CH 4 ) terbesar yang dihasilkan dari lahan padi, peternakan, pembakaran residu pertanian dan padang sabana (Irmansyah 2004). Kontribusi seekor sapi dewasa dalam mengemisikan metan yaitu sebesar kg/th (Thalib 2008). Dinitrogen Oksida (N 2 O) Saat ini, konsentrasi N 2 O diatmosfer berkisar pada 317 ppbv, yang meningkat dari 200 ppbv pada tahun Kebanyakan dari peningkatan ini terjadi selama 50 tahun terakhir dengan pola peningkatan yang linier sebesar 0.7 ppbv per tahun (CMDL 2001). Peningkatan antara % pada konsentasi atmosfer akan berkontribusi sebesar 5 % terhadap pemanasan akibat gas rumah kaca ( Cicerone and Oremland 1988). Sumber utama N 2 O adalah mikroba denitrifikasi tanah yang memproduksi N 2 dan N 2 O dalam jumlah yang sangat besar (Tiedje 1988; Robertson 1999). Berbagai faktor lingkungan dapat mempengaruhi faksi mol N 2 O, diantaranya kelembaban tanah, konsentrasi nitrat dan nitrit, ph, aerasi, temperatur, - ketersediaan karbon, aktivitas relatif NO 2 dan N 2 O reduktase (Colourn and Dowdell 1984; Sahrawat and Keeney 1986; Aulakh et al. 1992). Lahan pertanian dianggap sebagai sumber utama gas N 2 O atmosfer (IPCC 1996). Dinitro-oksida atau nitrous oksida (N 2 O) merupakan emisi gas yang dihasilkan dari lahan pertanian khususnya saat aplikasi pupuk nitrogen yang

29 11 berlebih. Seperti yang dilaporkan oleh Wahyuni dan Wihardjaka (2007) bahwa sekitar 94% emisi gas dinitro-oksida (N 2 O) berasal dari bidang pertanian. Kemampuan Tanaman dalam Menyerap CO 2 Tanaman menyerap CO 2 melalui proses fotosintesis. Proses fotosintesis tersebut sangat mempengaruhi produktivitas dan biomassa tanaman yang dihasilkan. Secara umum fotosintesis dipengaruhi oleh karakteristik daun (umur daun dan morfologi daun), besarnya kebutuhan hasil asimilasi oleh sink, dan faktor lingkungan seperti kesuburan tanah, kandungan CO 2 atmosfer, kelembaban, suhu dan cahaya. Sebagai sumber utama karbohidrat, potensi daun sebagai source yang diukur melalui laju fotosintesis pada tanaman jarak pagar, maksimum dicapai pada umur daun 6 minggu yaitu sebesar 8.99 μmol CO 2 /m 2 /s (Raden 2009), sedangkan laju fotosintesis pada kedelai sebesar μmol CO 2 /m 2 /s (Muhuria 2007). Laju fotosintesis pada tanaman jarak pagar meningkat sampai daun mengalami perkembangan penuh dan kemudian menurun secara perlahan seiring dengan meningkatnya umur daun (Raden 2009). Hal ini sejalan dengan pernyataan Lakitan (1993) bahwa stadia perkembangan daun (umur daun) mempengaruhi fotosintesis. Biomassa Biomassa adalah jumlah total dari materi organik tanaman yang hidup di atas tanah yang diekspresikan sebagai berat kering tanaman per unit areal (Brown 1993). Biomassa dapat diukur dari biomassa di atas permukaan tanah (above ground) dan di bawah permukaan tanah (below ground). Biomassa disusun terutama oleh senyawa karbohidrat yang terdiri dari elemen karbon, hidrogen dan oksigen yang dihasilkan pada proses foosintesis tanaman (White and Plaskett 1981). Biomassa yang dapat dinyatakan dengan berat kering tanaman budidaya terjadi akibat penimbunan hasil asimilasi bersih CO 2 sepanjang musim pertumbuhannya. Walaupun konsentrasi CO 2 di atmosfer kecil (0.03 %), tetapi

30 % berat kering tanaman berasal dari pengambilan CO 2 dalam fotosintesis (Gardner et al. 1991). Bimassa biasanya dinyatakan dalam ukuran berat kering, dalam ukuran gram atau kalori, dengan unit satuan biomassa adalah gram/m 2 atau kg/ha atau ton/ha (Chapman 1976; Brown 1997). Sedangkan laju produksi biomassa adalah laju akumulasi biomassa dalam kurun waktu tertentu, sehingga unit satuannya dinyatakan per satuan waktu, misal kg/ha/tahun. Potensi Serapan Karbon Tanaman jarak pagar, berpotensi sebagai penyerap karbon. Jarak pagar sebagai tanaman yang berpotensi dalam penyerapan emisi karbon telah dianalisis dan diprediksikan oleh June et al. (2008) dalam Syahbuddin (2008) yang menunjukkan potensi serap karbon pada jarak pagar pada umur 7 tahun dapat mencapai ton CO 2 /ha/th. Kandungan stok karbon tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan dengan pertanaman monokultur tebu, kopi, dan kakao pada luasan yang sama. Input Energi dalam Pertanian Pengertian Umum Energi Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk memberikan pengaruh atau akibat, baik berupa panas yang ditimbulkan maupun berupa akibat mekanik (Abdullah 1979 dalam Moechalil 1983). Energi dalam bidang pertanian dikenal dalam beberapa sumber dan aktivitasnya. Cox dan Akins (1979) menggolongkan energi pertanian ke dalam dua macam bentuk yaitu energi ekologi dan energi kultural. Energi ekologi meliputi radiasi matahari untuk proses fotosintesisi, suhu lingkungan, sirkulasi atmosfer dan presipitasi. Energi kultural dapat dibedakan atas dua macam yaitu masukan energi biologi dan energi industri. Energi biologi meliputi tenaga kerja manusia dan hewan serta bahan organik seperti pupuk kandang dan benih. Energi industri meliputi semua masukan yang dihasilkan dari proses teknologi modern seperti pupuk, pestisida, alat dan mesin-mesin pertanian. Energi yang berasal dari tenaga kerja manusia, hewan, atau bahan bakar disebut

31 13 juga energi langsung. Pupuk, pestisida, alat dan mesin pertanian disebut juga energi tidak langsung. Stout (1990) membedakan energi yang biasa digunakan dalam bidang pertanian dalam dua bagian yaitu energi komersial dan energi non komersial. Energi komersial meliputi bahan bakar, alat dan mesin pertanian, pupuk, pestisida, pompa air, dan irigasi yang dibutuhkan untuk peningkatan produksi pertanian. Energi nonkomersial terdiri atas energi surya, air, angin, dan lainnya yang dapat diperoleh secara bebas. Energi tenaga kerja manusia Input energi tenaga manusia adalah banyaknya energi yang dipakai untuk melakukan aktivitas selama proses produksi. Revelle (1978) diacu dalam Moechalil (1983) menentukan energi yang digunakan berdasarkan energi metabolik, dengan cara mengukur oksigen atau CO 2 yang dihembuskan dari respirasi. Abdullah (1979) mengemukakan bahwa laki-laki sehat berumur tahun memerlukan energi dari bahan makanan per hari sebesar MJ atau berkisar MJ. Sugito (1993) menggunakan nilai konversi tenaga manusia sebesar MJ/jam (laki-laki) dan MJ/jam (wanita) untuk menghitung neraca energi produksi tanaman ubi kayu. Efisiensi energi pertanian Efisiensi energi dalam kegiatan pertanian diperoleh dari perbandingan antara energi input dengan energi output yang dihasilkan. Kegiatan budidaya kedelai yang dilakukan oleh Moeljanto (1994) membutuhkan masukan energi sebesar kcal/ha atau MJ/ha. Energi yang dihasilkan dalam kegiatan budidaya tersebut sebesar kcal/ha atau MJ/ha, dengan efisiensi energi sebesar Budidaya padi konvensional yang dilakukan oleh Anuar (1994) membutuhkan masukan energi sebesar MJ/ha dengan produksi gabah kering giling sebesar 3.27 ton/ha atau energi setara dengan MJ/ha. Selain energi dari gabah kering giling, dihasilkan pula energi dari jerami sebesar MJ/ha.

32 BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2010 April Lokasi penelitian dilakukan di kebun percobaan jarak pagar milik PT Indocement Tunggal Prakarsa, Tbk. Pengujian kandungan gas di Laboratorium Pusat Penelitian Surfaktan dan Bioenergi-IPB dan Laboratorium Gas Chomatography, Departemen Agronomi dan Hortikultura-IPB. Pengujian kandungan nitrat dan amonium tanah serta karbon organik dilakukan di Laboratorium Plant Analysis and Gas Chromatography, Departemen Agronomi dan Hortikultura-IPB. Pengujian kandungan hara pada tanah dan jaringan tanaman jarak pagar di Laboratorium Balai Kesuburan Tanah. Bahan dan Alat Jarak pagar yang digunakan dalam penelitian ini adalah jarak pagar lokal Dompu-NTB. Pupuk yang digunakan adalah pupuk urea, urea slow release dan kompos bungkil jarak. Alat yang digunakan adalah Gas Chamber (tabung gas), Syringe (suntikan), Gas Chromatografi (alat pengukur gas), Global Positioning System/GPS (alat pengukur ketinggian), Hoboware Pro (alat pengukur curah hujan, suhu dan radiasi matahari), ORP meter (alat pengukur keasaman tanah dan potensial reduksi tanah), Spektrofotometer, Bor tanah, Termometer tanah, Moisture Tester, serta oven. Metode Penelitian Penelitian ini menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) satu faktor. Perlakuan yang digunakan terdiri dari 13 taraf dengan tiga ulangan. Dosis pupuk 100% pada masing-masing perlakuan terdiri dari : kompos 2 kg/pohon, urea 80 g/pohon, dan urea slow release 80 g/pohon. Penggunaan

33 15 dosis urea tersebut berdasarkan penelitian Romli et al. (2006), sedangkan pemakaian dosis kompos didasarkan pada dosis penggunaan pupuk kandang berdasarkan budidaya jarak pagar PT Indocement. Perlakuan yang digunakan adalah sebagai berikut : Urea tebar 50% Urea tebar 100% Urea benam 50% Urea benam 100% Bungkil tebar 50% Bungkil benam 100% Bungkil benam 50% Bungkil benam 100% Slow release tebar 50% Slow release tebar 100% Slow release benam 50% Slow release benam 100% Kontrol (tanpa pupuk) Model statistik linier yang digunakan dalam rancangan menurut Mattjik dan Sumertajaya (2002) yaitu : Bentuk umum dari model linier aditif RKLT: Y ij i j Y ij μ τ I β j ε ij = μ + τ i + β j + ε ij = 1, 2, 3,, t = 1, 2,, r = nilai pengamatan pada perlakuan ke-i dan kelompok ke-j = rataan umum = nilai tambah pengaruh perlakuan ke-i = nilai tambah pengaruh kelompok ke-j = galat percobaan (nilai tambah pengaruh acak pada perlakuan ke-i kelompok ke-j )

34 16 Total unit percobaan sebanyak 39 unit. Setiap unit percobaan menggunakan 16 tanaman dengan luasan 64 m 2. Sehingga total kebutuhan tanaman sebanyak 624 tanaman, dengan luasan m 2. Selanjutnya peubah yang diamati dilakukan uji statistik dengan uji F. Apabila setiap perlakuan memberikan pengaruh yang nyata maka diteruskan dengan uji lanjut Duncan Multiple Range Test (DMRT). Pelaksanaan 1. Identifikasi Lahan Penelitian Tahapan pelaksanaan dalam identifikasi lahan penelitian adalah sebagai berikut: a. Pengambilan sampel tanah untuk mengukur kandungan hara, ph, struktur dan tekstur tanah. b. Pengambilan data cuaca dan iklim di balai lokasi penelitian meliputi curah hujan bulanan dan tahunan, suhu dan kelembaban dengan alat Hoboware Pro (alat pengukur curah hujan, suhu dan radiasi matahari) 2. Identifikasi GHG Emission Pada Jarak Pagar Melalui Perlakuan Pemupukan a. Persiapan Lahan dan Pemilihan Pohon Jarak Pagar Sebelum dilakukan pemupukan, lahan dibersihkan terlebih dahulu. Kemudian dibuat petak perlakuan. Jarak pagar yang digunakan berumur 2 tahun yang telah ditanam di kebun Indocement dengan jarak tanam 2 x 2.5 m. Pemilihan pohon jarak pagar berdasarkan keseragaman dilihat dari pertumbuhan vegetatif. Caranya dengan memangkas pohon jarak pagar pada ketinggian yang sama yaitu 50 cm dan menyisahkan cabang dengan jumlah yang sama. Selanjutnya, sebelum ditanam kandungan emisi gas rumah kaca pada lahan percobaan dianalisis untuk mengetahui besarnya emisi.

35 17 b. c. Perlakuan Pemupukan Perlakuan pemupukan hanya dilakukan satu kali sesuai dengan perlakuan. Pemasangan Tabung Gas Bentuk tabung untuk pengambilan gas di lapangan dapat dilihat pada gambar 2. Tabung gas diletakkan di lahan percobaan sekitar tanaman jarak pagar. Tabung dibenamkan dengan kedalaman +10 cm dari permukaan tanah. Tanah tempat peletakan tabung gas harus terhindar dari rerumputan. Terdapat tiga posisi tabung gas pada lahan percobaan. Pertama dekat dengan tanaman jarak pagar, kedua diantara jarak pagar dan ketiga diletakkan ditengah antara empat tanaman jarak pagar (Gambar 3). Selang 2 Valve Selang 1 Selang 3 Lubang Gambar 2 Gas Chamber (Tabung untuk pengambilann gas di dalam tanah). Selang 1 (tempat masuknya gas ke valve), selang 2 (tempat syiringe), selang 3 (tempat penyimpann gas, lubang (keseimbangan gas di dalam dan di luar tabung). Gambar 3 Pemasangan tabung gas, aplikasi pupuk dan penempatan tanaman

36 18 Pengamatan 1. Pengamatan Emisi Gas a. Pengambilan Gas Pengambilan gas dilakukan pada tiga posisi pemasangan tabung. Sehingga dari 39 satuan percobaan, akan dilakukan pengambilan gas sebanyak 117 tabung. Pengambilan gas dilapangan dilakukan pada pukul setiap minggu. Pengambilan gas dilakukan setelah pemasangan Gas chamber selama 10 menit. Gas chamber terbuat dari PVC yang tidak tembus cahaya dengan ukuran diameter 30 cm dan tingginya 30 cm dengan bagian atas tertutup. Gas yang berada pada gas chamber selanjutnya diambil dengan syringe dan dimasukkan dalam tempat penyimpanan gas (tadler bag). b. Pengujian Kandungan Gas Pengujian kandungan gas dilakukan terhadap pola emisi harian (Diurnal Change), kadar gas CH 4 dan N 2 O pada udara ambient, emisi CH 4, dan emisi N 2 O. Pengujian kandungan gas harian (Diurnal Change) dilakukan pada awal sebelum aplikasi pupuk dengan tujuan untuk melihat pola emisi harian gas CH 4 dan N 2 O pada lokasi penelitian. Bila telah diketahui polanya, maka akan dapat ditentukan waktu pengambilan gas rata-rata. Penentuan kadar gas pada ambient ditujukan untuk menentukan emisi yang dihasilkan dari flux yang ada. Pengujian kandungan gas dilakukan dengan menggunakan Gas chromatography (GC), metode sesuai standar nasional Indonesia (SNI). Pengujian dilakukan terhadap kadar N 2 O dan CH 4. Penelitian menggunakan standar gas CH4 dan N2O sebesar 50 ppm. Pengukuran N 2 O dilakukan dengan gas chromatography model HP seri 5890 A dengan panjang kolom 30 m, detector : ECD (Electron Capture Detector); carrier gas : He; suhu detector : 260 C; suhu inlet : 80 C dan suhu kolom : 80 C. Volume injeksi yang digunakan adalah 1ml. Pengukuran CH 4 dilakukan dengan gas chromatography model HP seri 5890 A dengan panjang kolom 30 m, detector : FID (Flame Ionization

37 19 Detector); carrier gas : N 2 ; suhu detector : 150 C; suhu inlet : 120 C dan suhu kolom : 60 C. Volume injeksi yang digunakan adalah 0.6 ml. Sebagai data pendukung, dilakukan pula pengamatan terhadap suhu udara, suhu tanah, radiasi matahari dan kadar air tanah. Perhitungan jumlah emisi : E : laju emisi gas (mg /m 2 / jam) Konsentrasi : ppm (ml/m 3 ) BM : Bobot molekul CH 4 (16 mgramm / mmol), dan N 2 O (444 mgramm / mmol) Volume : Volume gas chamber ( r = 0.15 m dan t = 0.3 m) 6 : Faktor pengali per jam (60 menit/10 menit) STP : volume gas dalam keadaan standar ( ml / mmol ) Luas : Luas area pengambilan sampel pada gas chamber mol(m 2 ) 2. c. d. Pengamatan Peubah Tanah Kadar Hara Awal dan Akhir Pengujian kadar haraa dilakukan dengan analisis tanah lengkap yang dilakukan di Balai Penelitian Tanah pada saat awal sebelum penelitian dimulai. Pengujian kadar haraa setelah penelitian selesai dilakukan terhadap kadar N total dan C-organik. Pengukuran Kadar Nitrat dan Amonium Tanah Pengukuran kadar nitrat dan amonium tanah dilakukan sesuai dengan pengamatan gas. Proses ini didahului dengan ekstraksi ion yang dapat dipertukarkan dari amonium dan nitrat tanah. Caranyaa adalah dengan terlebih dahulu mempersiapkan 10 gram tanah pada botol berukuran 250 ml. Tambahkan 100 ml air bebas ion. Penggunaan air bebas ion sebagai pengekstrak dikarenakan penggunaan KCl yang biasanya digunakan

38 20 sebagai pengekstrak N tanah dikhawatirkan mengganggu analisis tanah yang berkadar kapur tinggi. Botol ditutup dan dikocol dengan mechanical shaker selama 1 jam. Biarkan mengendap (kira-kira 10 menit). Lakukan analisis terhadap aliquot yang dihasilkan. Analisi kadar nitrat dan amonium dilakukan dengan metode Steam distillation (Bremner and Keeney, 1965). e. Pengukuran Kadar Air Tanah Pengukuran kadar air tanah dilakukan di laboratorium dengan metode gravimetri. f. Pengukuran ph dan Eh tanah Pengukuran ph dan Eh tanah dilakukan setiap pengambilan sampel nitrat dan amonium. Pengukuran dilakukan dengan ORP meter. Prosedur pengamatan diawali dengan pengambilan sampel tanah sebanyak 10 gram sesuai perlakuan dengan menggunakan bor tanah. Tanah dimasukan ke dalam botol kocok, kemudian ditambahkan air bebas ion sebanyak 50 ml. Campuran tanah dan air bebas ion dikocok secara manual. Pengukuran dilakukan terhadap cairan campuran tanah dan air bebas ion hingga nilai yang stabil. g. Pengukuran Suhu udara dan Kelembaban Udara Pengukuran suhu udara dan kelembaban udara dilakukan setiap kali pengamatan dengan penggunaan Hoboware Pro (alat pengukur curah hujan, suhu dan radiasi matahari). h. Analisis Kandungan Hara Pada Tanah Analisis kandungan hara C dan N dilakukan di laboratorium kesuburan tanah. Analisis C dilakukan dengan metode Walkley and Black (Greweling and Peech 1960). Analisis N dilakukan dengan metode Kjeldahl (Bremner 1960). Analisis kadar N dan C dilakukan pada akhir periode perlakuan (5 bulan) pada 6 kedalaman (0-10 hingga cm) pada tiga perlakuan yaitu KO (kontrol), SB1 (Slow release benam 100%), BB1 (bungkil benam 100%) dan UB1 (Urea benam 100%).

39 21 i. Pengukuran Daya Serap atau Carbon Stock pada tanaman dan serasah Pengukuran serapan C organik tanaman dilakukan dengan metode pengabuan kering (Allison et al. 1965). Pengukuran daya serap karbon dilakukan pada seluruh bagian tanaman (akar, tangkai, daun dan batang). Berikut ini adalah prosedur analisis serapan karbon pada tanaman : 1. Biomas tanaman termasuk akar dikeringkan dengan oven pengering, kemudian digiling menggunakan grinder sampai halus atau berbentuk serbuk. 2. Biomas yang telah dihaluskan kemudian ditimbang dan diletakkan di cawan yang sudah diketahui bobotnya. 3. Biomas kemudian dipanaskan menggunakan tanur pembakar pada suhu 105 C. 4. Setelah didinginkan, cawan dan sampel biomas ditimbang untuk mengetahui bobot yang hilang setelah pembakaran. 5. Cawan dan biomas kemudian dimasukkan kembali tanur pembakar hingga tanur bersuhu 700 C dan sampel berubah menjadi abu. 6. Cawan dan sampel ditimbang kembali untuk mengetahui kadar C organik yang tertinggal dalam tanaman. Analisis karbon organik dari sampel tanaman yang telah diambil dapat menggunakan persamaan berikut ini : C-Organik (%) % Keterangan : A = bobot cawan kosong (g) B = bobot cawan kosong + contoh (g) C = bobot cawan kosong + contoh setelah dipanaskan dengan suhu 105 C (g) D = bobot cawan kosong + contoh setelah dipanaskan dengan suhu 700 C (g) = faktor koreksi (kadar C 58 % mudah teroksidasi)