IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 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 hanya 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 -,73 sampai 1,23 mg C-CH 4 /m 2 /hari, lahan kacang tanah -,27 sampai,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),5 -,5-1 -1, baris antar tanaman baris tanaman Gambar 4. Fluks CH 4 pada lahan jagung

2 18 4 fluks gas CH 4 (mg C-CH 4 /m 2 /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) 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 -22 volt. Suprihati (27) menguangkapkan, gas CH 4 dihasilkan secara biologis oleh aktivitas mikrob yaitu aktivitas bakteri metanogen

3 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 menit), kemudian pada masamasa pengambilan berikutnya (waktu 2 menit dan 4 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 ( menit) terukur terdapat konsentrasi gas CH 4 namun pada masa pengambilan yang kedua (2 menit) dan pengambilan yang ketiga (4 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

4 2 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 -,5 mg C-CH 4 /m 2 /jam (Ernawanto et. al, 23), 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 4,2 1-3 mg C-CH 4 /m 2 /jam (Ishizuka et. al., 22). 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 -,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 -,3,64 31,69 15,79 46,39 Kacang Tanah 1,57 1,24 15,91 8,13 36,92 Singkong 1,5,5 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 (24) fluks CH 4 pada lahan sawah minimum 17,1 kg/ha/musim dan maksimum mencapai 798 kg/ha/musim, serta dibandingkan pula dengan hasil penelitian fluks CH 4 Ernawanto et. al. (23)

5 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 baris tanaman baris antar tanaman Gambar 7. Fluks N 2 O pada lahan jagung

6 22 1,5 Fluks N 2 O (mg N/m2/hr 1,5 -, 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 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 2 mg N-N 2 O/m 2 /hari pada awal penanaman, lahan kacang tanah,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.

7 23 Pada lahan jagung terlihat fluks pada baris tanaman, terutama pada awalawal penanaman, lebih tinggi dibandingkan pada baris antar tanaman. Fluks N 2 O pada baris tanaman di lahan singkong tidak terlihat perbedaan yang signifikan dengan fluks pada baris antar tanaman. Berdasarkan data tersebut Dapat dapat dilihat pula bahwa fluks N 2 O meningkat dengan penambahan pupuk, penambahan pupuk pada gambaryang ditunjukan dengan garis tegak lurus berwarna merah. Peningkatan fluks lebih signifikan terlihat setelah dilakukkan penambahan pupuk dan terjadi hujan,hal ini terjadi pada fluks N 2 O dilahan singkong.peningkatan fluks N 2 O di lahan singkong lebih signifikan terlihat setelah dilakukan penambahan pupuk dan terjadi hujan. Tingginya fluks N 2 O pada baris tanaman dimasa awal penanaman jagung dapat diakibatkan oleh pemupukan yang biasa dilakukkan pada baris tanaman saja. Hal ini menyebabkan konsentrasi unsur N lebih tinggi pada baris tanaman dibandingkan dengan baris antar tanaman. Pemupukan juga menyebabkan peningkatan produksi N 2 O pada lahan. Suprihati (27) mendapatkan pula bahwa fluks N 2 O pada lahan jagung tertinggi pada masa-masa awal penanaman, hal ini disebabkan karena pada masa awal penanaman petani biasa mengaplikasikan pupuk organik serta pupuk N sehingga menciptakan lingkungan yang sesuai untuk pembentukan N 2 O. Hal serupa diunkapkan oleh Pathak (1999), bahwa produksi N 2 O meningkat, baik melalui proses nitrifikasi maupun melalui proses denitrifikasi ketika tanah diberi aplikasi pupuk-n. Pada lahan singkong terlihat peningkatan fluks yang signifikan setelah lahan singkong dipupuk dan terjadi hujan. Peningkatan ini terjadi karena hujan meningkatkan kadar air tanah. Air tanah ini dapat mempengaruhi proses denitrifikasi baik secara langsung maupun tidak langsung dengan cara: (1) air tanah membuat lingkungan yang sesuai untuk mikroorganisme berkembang dan beraktivitas; (2) membatasi tersedianya O 2 pada pori-pori mikro tanah; dan (3) mudahnya pelepasan substrat C dan N melalui siklus pembasahan dan pengeringan. ;namun Namun bagaimanapun yang terpenting dari peran air tanah yang terpenting adalah membatasi adanya O 2 pada pori tanah, sehingga N 2 O mudah terbentuk dalam keadaan sedikit anaerobik (Pathak, 1999). Hujan menyebaebkan tanah lebih lembab sehingga aerasi menjadi buruk, keadaan ini

8 24 mendorong terjadinya proses denitrifikasi yang menghasilkan N 2 O lebih tinggi. Wrage et. al. (21) menyatakan bahwa NH 4 dapat teroksidasi dalam keadaan aerob melalui proses nitrifikasi menjadino 3, pada proses perubahan inin 2 O dapat terbentuk dalam jumlah yang kecilnh dapat teroksidasi menjadi NO 3 melalui proses nitrifikasi dengan menghasilkan N 2 O dalam jumlah yang kecil. sedangkansedangkan NO 3 - dapat tereduksi melalui proses denitrifikasi dalam keadaan sedikit aerob menjadi N 2 O, pada proses ini N 2 O banyak terbentuk Total Fluks Gas Dinitrogen Oksida (N 2 O) pada Lahan Jagung, Kacang Tanah dan Singkong Total fluks N 2 O dari lahan jagung, kacang tanah dan singkong didapat dengan cara menghitung luas areal dibawah kurva fluks selama priode penelitian. Total fluks N 2 O pada lahan jagung sebesar 16,9 kg N-N 2 O/ha/tahun, lahan kacang tanah sebesar,6 kg N-N 2 O/ha/tahun dan lahan singkong sebesar 1,52 kg N- N 2 O/ha/tahun (Tabel 3), sedangkan untuk data mengenai fluks N 2 O dan variable lingkungan ketika pengambilan sampel dapat dilihat pada lampiran 8, 9 dan 1. Tabel 3.Total fluksn 2 O, konsentrasino 3 -, konsentrasinh 4 + danwfps pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong Komoditas Total fluks N 2 O (kg N/ha/thn) STDEV Konsentrasi NO 3 - (mg NO 3 - /kg) Konsentrasi NH 4 + (mg NH 4 + /kg) WFPS (%) Jagung 16,9 4,7 31,69 15,79 46,39 Kacang Tanah,76,67 15,91 8,13 36,92 Singkong 1,52,5,58 5,82 43,37 Dari tabel diatas terlihat konsentrasi unsur N dalam bentuk NO 3 - lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi unsure N dalam bentuk NH + 4. Hal ini menandakan bahwa proses nitrifikasi berjalan dengan baik dan menghasilkan NO - 3. Tersedianya NO - 3 dalam jumlah besar menimbulkan potensi terbentuknya N 2 O lebih tinggi, karena melalui proses denitrifikasi dengan keadaan WFPS mendekati 6% menimbulkan lingkungan yang sangat sesuai untuk terbentuknya N 2 O dari lahan pertanian. Wrage et. al. (21) menyatakan bahwa, senyawa NH + 4 dapat teroksidasi dalam keadaan aerob melalui proses nitrifikasi menjadi NO - 3. Pada proses

9 25 - perubahan ini N 2 O dapat terbentuk dalam jumlah yang kecil, sedangkan NO 3 dapat tereduksi melalui proses denitrifikasi dalam keadaan sedikit aerob menjadi N 2 O, pada proses ini N 2 O banyak terbentuk. Berdasarkan total fluks yang terukur, fluks pada lahan jagung jauh lebih tinggi dibandingkan dengan lahan kacang tanah maupun lahan singkong. Perbedaan fluks yang mencolok pada lahan jagung dapat diakibatkan oleh berbagai faktor.salah satu faktor penyebab tingginya fluks N 2 O pada lahan jagung adalah konsentrasi unsur N di tanah. Terukur ppada lahan jagung rata-rata konsentrasi unsur N dalam bentuk NH maupun NO 3 lebih tinggi dua kali lipat dibandingkan dengan lahan kacang tanah maupun lahan singkong (Tabel 3). Konsentrasi unsur N dalam bentuk NH + 4 maupun dalam bentuk NO - 3 di lahan pertanian dapat ditingkatkan dengan aplikasi pupuk N. Aplikasi pupuk N pada lahan jagung sepertinya berlebih. Berlebihnya unsur N pada lahan jagung, selain dapat dilihat dari tingginya unsure N dalam bentuk NH maupun NO 3 di lahan jagung, kelebihan dapat dilihat pula dari banyaknya tanaman jagung yang mengalami roboh di lahan yang diteliti. Robohnya tanaman diakibatkan oleh sekulensi yang disebabkan karena tanaman mengalami kelebihan unsur N. Hal berbeda terlihat pada lahan kacang tanah dan singkong. Konsentrasi unsur N dalam senyawa NH + 4 maupun senyawa NO - 3 di lahan kacang tanah lebih tinggi dibandingkan lahan singkong (Tabel 3), namun total fluks N 2 O pada lahan singkong lebih tinggi dibandingkan dengan lahan kacang tanah (Tabel 3). Hal ini dapat terjadi karena faktor pembentukan N 2 O tidak hanya berdasarkan konsentrasi unsur N saja, namun pembentukan N 2 O dipengaruhi pula oleh faktor-faktor lingkungan. Salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi peningkatan pembentukan N 2 O dari lahan pertanian adalah water filled pore space (WFPS). Pada tabel 3 terlihat rata-rata WFPS pada lahan singkong hampir 7 (tujuh) poin lebih tinggi dibandingkan dengan lahan kacang tanah. Water filled pore space sangat berkaitan dengan kelembaban tanah. menurut Menurut Pathak (1999), kelembaban tanah mempengaruhi pembentukan N 2 O karena menyebabkan kondisi yang sesuai untuk mikroorganisme beraktivitas dan berkembang, membatasi O 2 berada pada pori-pori mikro, dan memungkinkan terjadi pelepasan substrat C dan N dalam siklus pembasahan dan pengeringan.

10 26 Pembentukan N 2 O dipengaruhi oleh iklim mikro tanah, N 2 O banyak terbentuk pada pori-pori tanah yang terisi air, sedangkan pada pori yang tidak terisi air gas N 2 O sangat kecil terbentuk. Lind dan Doran (1984) menyatakan pula bahwa fluks N 2 O maksimum ketika WFPS mencapai 6%, karena bila WFPS melebihi 6% yang terbentuk bukan gas dinitrogen oksida (N 2 O) melainkan gas nitrogen (N 2 ). Berdasarkan hal-hal tersebut maka WFPS dapat menggambarkan berapa banyak tempat yang dapat memproduksi N 2 O di tanah dalam keadaan sedikit anaerob melalui proses denitrifikasi. Berdasarkan data tersebut dapat terlihat N 2 O banyak terbentuk ketika petani melakukan aplikasi pupuk-n yang berlebihan. Dampak dari aplikasi pupuk yang berlebihan selain membentuk N 2 O, juga dapat merusak tanaman dan akhirnya akan merugikan petani.