BAHAN DAN METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian Lokasi penelitian terletak di 7 lokasi lahan kering di daerah Kabupaten dan Kota Bogor yang terbagi ke dalam tiga kelompok berdasarkan perbedaan bahan induk dan jenis tanah, yaitu: (1) di Cimanggu (B1) dan Gunung Sindur (B2), mewakili Latosol dari bahan volkanik intermedier, (2) di Cikopomayak (B3) dan Tegalwangi (B4), Jasinga mewakili Podsolik Merah Kuning dari batuan sedimen masam, dan (3) 3 lokasi di desa Singasari, Jonggol mewakili Brown Forest Soil (B5) dan Mediteran (B6 dan B7) dari batuan sedimen basa (batu gamping). Penetapan lokasi penelitian merujuk pada Peta Tanah Tinjau Kabupaten Bogor (Lembaga Penelitian Tanah, 1966) dan Peta Geologi Lembar Bogor skala 1:100.000 (Effendi, 1986). Waktu penelitian selama 14 bulan, dilaksanakan mulai bulan Mei 2003 sampai dengan Juni 2004. Metode Penelitian Penelitian dilaksanakan dalam 4 tahapan kegiatan, yaitu: (1) karakterisasi lahan dan identifikasi tipe penggunaan lahan, (2) percobaan lapangan, (3) evaluasi kesesuaian lahan, dan (4) penyusunan kriteria kesesuaian lahan. Bagan alir kegiatan penelitian disajikan pada Gambar 4. Karakterisasi Lahan dan Identifikasi Tipe Penggunaan Lahan (TPL) Karakterisasi lahan bertujuan untuk mengumpulkan data karakteristik tanah dan iklim yang berhubungan dengan kualitas lahan yang digunakan dalam evaluasi kesesuaian lahan di lahan kering, yaitu kualitas lahan suhu, ketersediaan air, ketersediaan oksigen, media perakaran, ketersediaan hara, retensi hara, bahaya keracunan, dan penyiapan lahan (FAO, 1983; Djaenudin et al., 2003). Dalam kegiatan ini dipelajari juga pengaruh keragaman bahan induk dan perkembangan tanah terhadap kualitas/karakteristik lahan yang terbentuk serta faktor-faktor
27
pembatas penggunaan lahan. Karakterisasi lahan meliputi pengamatan tubuh tanah (profil) dan faktor fisik lingkungannya (keadaan batuan atau singkapan batuan di permukaan tanah, bentuk wilayah/lereng, vegetasi/penggunaan lahan, ketinggian tempat dan batuan induk tanah), pengambilan contoh tanah serta pengumpulan data iklim. Pengamatan tubuh tanah dilakukan di 7 lokasi penelitian untuk memperoleh data sifat-sifat morfologi tanah yang berhubungan dengan karakteristik lahan untuk keperluan evaluasi kesesuaian lahan dan klasifikasi tanah, yaitu: kedalaman efektif tanah, drainase, keadaan batuan di dalam penampang, sifat-sifat horison tanah meliputi tebal dan batas horison, warna, tekstur, struktur, konsistensi, pori, keadaan perakaran dan ph tanah. Deskripsi profil tanah mengacu kepada Guideline for Soil Profile Description (FAO, 1978), Soil Survey Manual (Soil Survey Staff, 1993) dan Penuntun Pengamatan Tanah di Lapang (Lembaga Penelitian Tanah, 1969). Profil tanah dibuat sedalam 1,2 m - 1,6 m atau sampai kedalaman batuan induk. Contoh tanah dari profil dan komposit (lapisan atas 0-20 cm) diambil sebanyak 1 kg untuk keperluan analisis sifat kimia dan mineralogi tanah. Contoh tanah ring dari kedalaman tanah 0-20 cm dan 20-40 cm diambil untuk menganalisis sifat-sifat fisik tanah. Tingkat perkembangan tanah di lapang dibedakan berdasarkan susunan dan sifat horison bawah penciri (B-kambik, B-argilik, B-oksik). Analisis sifat-sifat fisik, kimia dan mineralogi tanah dari contoh tanah profil dan komposit serta contoh ring untuk mempelajari asal bahan induk tanah, perkembangan dan klasifikasi tanah, penilaian status hara, pendugaan erodibilitas tanah (K) dan bahaya erosi, hubungan antar sifat-sifat tanah, serta melihat pengaruh bahan induk dan perkembangan tanah terhadap karakteristik/kualitas lahan. Jenis dan metode analisis tanah meliputi penetapan tekstur 4 fraksi cara pipet (termasuk fraksi liat halus), ph tanah (H 2 O dan KCl 1N), C-organik (Walkley-Black), N-total (Kjeldahl), P dan K total (HCl 25%) dan P-tersedia (Bray I atau Olsen), basa-basa dapat tukar (NH 4 OAc-pH 7), KTK tanah (NH 4 OAc ph 7), Al dan H dapat tukar (KCl 1N), dan besi bebas (dithionite). Analisis mineral pasir dengan metoda perhitungan garis, diperlukan untuk penetapan bahan induk, komposisi dan cadangan mineral. Analisis mineral liat menggunakan alat 28
difraksi sinar-x untuk penetapan jenis dan jumlah mineral liat di dalam tanah yang berhubungan dengan sifat-sifat fisik dan kimia tanahnya (Grim, 1968). Analisis sifat fisik tanah meliputi penetapan bobot isi, permeabilitas, kapasitas air tersedia, ruang pori total dan distribusi ukuran pori. Analisis tanah dilakukan di Laboratorium Tanah, Balai Penelitian Tanah, Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat. Metode dan prosedur analisis tanah mengikuti Soil Survey Laboratory Methods and Procedures for Collecting Soil Samples (SCS-USDA, 1982). Klasifikasi tanah ditetapkan menurut Taksonomi Tanah (Soil Survey Staff, 1999). Pendugaan bahaya erosi atau besarnya erosi yang terjadi di setiap lokasi penelitian dihitung dengan persamaan USLE (Wischmeier dan Smith, 1978). Data iklim dikumpulkan dari stasiun iklim di Cimanggu, Gunung Sindur, Jasinga dan Jonggol selama 10-20 tahun pengamatan, terdiri dari: curah hujan bulanan, jumlah hari hujan, suhu udara, kelembaban udara, kecepatan angin, lama penyinaran matahari, lama bulan basah dan bulan kering untuk keperluan klasifikasi iklim, perhitungan neraca air dan lamanya masa pertumbuhan (length of growing period). Besarnya evapotranspirasi acuan (ET 0 ) dan neraca air diperhitungkan dengan program CropWat (Clarke, 1998). Kebutuhan air untuk tanaman jagung dan kacang tanah ditetapkan menurut Doorenbos dan Pruitt (1984) sebesar ET 0 x Kc (Kc-jagung = 0,80 dan Kc-kacang tanah = 0,75). Data iklim dari stasion Cimanggu-Bogor diperoleh dari Balai Penelitian Agroklimat, sedangkan data iklim dari stasion lainnya diperoleh dari Badan Meteorologi dan Geofisika, Jakarta. Identifikasi tipe penggunaan lahan dimaksudkan untuk mengetahui persyaratan penggunaan lahan yang diperlukan untuk tipe penggunaan lahan berbasis jagung dan kacang tanah pada tingkat pengelolaan tertentu dengan mempelajari kondisi dan luas lahan usaha, tindakan konservasi tanah yang dilakukan petani, sejarah penggunaan lahan, besarnya input produksi yang diberikan, jenis dan jumlah produksi yang dihasilkan, besarnya modal dan tenaga kerja yang digunakan, tujuan produksi, varietas dan pola tanam, cara pengolahan tanah, waktu dan cara tanam, pemeliharaan tanaman, waktu panen dan keuntungan usahatani. Identifikasi tipe penggunaan lahan dilakukan dengan mengamati jenis penggunaan lahan, wawancara dengan petani setempat dan 29
pengumpulan data input dan output produksi dari Dinas Pertanian di Kecamatan dan Kabupaten Bogor serta data statistik Kabupaten Bogor dan data dari kebunkebun percobaan lingkup Puslitbang Tanaman Pangan. Tipe penggunaan lahan berbasis jagung dan kacang tanah dibedakan berdasarkan input produksi terutama pupuk (FAO, 1983). Percobaan Lapangan Percobaan lapangan bertujuan untuk mempelajari pengaruh keragaman bahan induk dan perkembangan tanah serta tingkat pengelolaan lahan yang diterapkan terhadap tingkat produksi tanaman dari tipe penggunaan lahan berbasis jagung dan kacang tanah. Dari percobaan ini dipelajari juga hubungan antara karakteristik dan atau kualitas lahan dengan produksi tanaman jagung dan kacang tanah sebagai dasar dalam penetapan karakteristik/kualitas lahan yang akan digunakan dalam penyusunan kriteria kesesuaian lahan untuk tipe penggunaan lahan tersebut. Percobaan lapangan dilakukan dalam satu musim tanam, selama empat bulan mulai Oktober 2003 sampai dengan Pebruari 2004 di 7 lokasi penelitian, yaitu di Cimanggu-Bogor (B1), Gunung Sindur (B2), Cikopomayak (B3) dan Tegalwangi (B4), Jasinga dan 3 lokasi di Singasari, Jonggol (B5, B6 dan B7). Semua lokasi penelitian terletak di lahan petani yang datar dan telah diteras. Tanaman indikator yang digunakan adalah jagung varietas Bisma dan kacang tanah varietas lokal dari Koleang, Jasinga. Perlakuan pengelolaan tanah dibedakan dalam dua tingkat, yaitu dengan input rendah (P0, tanpa pemberian pupuk) dan input sedang (P1, dengan pemberian pupuk). Pada tingkat pengelolaan sedang (P1), pemberian pupuk untuk jagung sebanyak 200 kg urea + 200 kg SP-36 + 100 kg KCl + 1000 kg bahan organik (Bokasi) per hektar dan untuk kacang tanah sebanyak 100 kg urea + 100 kg SP-36 + 100 kg KCl + 1000 kg bahan organik (Bokasi) per hektar. Untuk input rendah tidak diberikan pupuk. Pupuk SP-36, KCl dan Bokasi diberikan semua pada saat tanam, sedangkan urea diberikan 2 kali yaitu setengahnya pada saat tanam dan setengahnya lagi pada saat tanaman berumur satu bulan. Ukuran petak percobaan 4 x 5 m. Ulangan dilakukan 3 kali. 30
Parameter yang diamati adalah tinggi tanaman berumur 2, 4, dan 6 minggu setelah tanam dan komponen produksi tanaman yang terdiri dari bobot brangkasan, bobot tongkol dan bobot biji kering jagung pipilan (kadar air 14%), bobot polong kering dan biji kacang tanah. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Petak Terpisah (Mattjik dan Sumertajaya, 2002). Perlakuan terdiri dari dua faktor, yaitu faktor tanah dan faktor pengelolaan lahan. Faktor tanah terdiri dari tujuh jenis tanah dari tujuh lokasi penelitian (B1, B2, B3, B4, B5, B6 dan B7) dan faktor pengelolaan lahan terdiri dari dua tingkat, yaitu input rendah (tidak dipupuk, P0) dan input sedang (dipupuk, P1). Pengujian terhadap pengaruh jenis tanah dan tingkat pengelolaan lahan terhadap produksi tanaman jagung dan kacang tanah dilakukan dengan uji Duncan (DMRT) pada taraf nyata 5% menggunakan program SAS (Mattjik dan Sumertajaya, 2002). Untuk melihat hubungan antara karakteristik tanah dan produksi tanaman, contoh tanah komposit dari petak percobaan diambil pada saat panen untuk dianalisis sifat-sifat kimianya. Evaluasi Kesesuaian Lahan Evaluasi kesesuaian lahan dilakukan dengan cara membandingkan kualitas lahan dengan persyaratan penggunaan lahan (FAO, 1976). Kualitas lahan merupakan keragaan lahan (performance) yang berpengaruh terhadap kesesuaiannya untuk penggunaan tertentu dan biasanya terdiri dari satu atau lebih karakteristik lahan. Evaluasi kesesuaian lahan dilakukan secara fisik kualitatif untuk tipe penggunaan lahan berbasis jagung dan kacang tanah dengan menggunakan kualitas/karakteris tik lahan dari setiap lokasi penelitian yang dibandingkan dengan kriteria kesesuaian lahan yang disusun oleh Djaenudin et al. (2003). Kelas kesesuaian lahan terdiri dari 4 kelas, yaitu sangat sesuai (S1), cukup sesuai (S2), sesuai marginal (S3) dan tidak sesuai (N). Penetapan kelas kesesuaian lahan berdasarkan faktor pembatas maksimum mengikuti kaedah hukum minimum. Hasil penilaian kesesuaian lahan selanjutnya dibandingkan dengan produksi tanaman dari hasil percobaan lapangan untuk mengetahui kecocokan kriteria dan metode evaluasi kesesuaian lahan tersebut sebagai kajian awal dalam upaya perbaikan atau pengembangan kriteria kesesuaian lahan berdasarkan 31
kualitas lahan yang relevan di lahan kering dan hubungannya dengan produktivitas tanaman jagung dan kacang tanah. Faktor-faktor pembatas penggunaan lahan di lokasi penelitian diidentifikasi sebagai bahan pertimbangan dalam penetapan karakteristik/kualitas lahan yang digunakan dalam penyusunan kriteria kesesuaian lahan yang bersifat fisik-kuantitatif, meliputi jenis dan jumlah karakteristik lahan penentu setiap kualitas lahan serta pengharkatannya. Dalam perbaikan kriteria kesesuaian lahan untuk tujuan evaluasi kesesuaian lahan secara fisik-kuantitatif dalam pengertian setiap kelas kesesuaian lahan dihubungkan dengan produksi tanaman, perlu dibangun suatu klasifikasi kesesuaian lahan berdasarkan tingkat produktivitas lahan. Kisaran produksi tanaman dari masing-masing tipe penggunaan lahan untuk setiap kelas kesesuaian lahan ditetapkan berdasarkan indeks produksi mengacu kepada FAO (1983) dan Wood dan Dent (1983). Dalam penelitian ini, kelas kesesuaian lahan terbagi dalam 5 kelas yang dihubungkan dengan indeks produksi yang digunakan untuk setiap tipe penggunaan lahan adalah sebagai berikut: sangat sesuai (S1, >80% dari produksi optimal), cukup sesuai (S2, 60-80%), agak sesuai (S3, 40-59%), tidak sesuai saat ini (N1, 20-39%) dan tidak sesuai permanen (N2, <20%). Penyusunan Kriteria Kesesuaian Lahan Kriteria kesesuaian lahan untuk tipe penggunaan lahan berbasis jagung dan kacang tanah dengan input rendah dan sedang disusun berdasarkan dua pendekatan, yaitu: (1) kualitas lahan yang relevan di lahan kering dan sangat berpengaruh terhadap produksi tanaman, dan (2) tingkat produktivitas lahan. Pada pendekatan pertama, kriteria kesesuaian lahan dibangun berdasarkan kualitas lahan yang ditetapkan berdasarkan karakteristik lahan yang berkorelasi baik dan berpengaruh nyata terhadap produksi tanaman. Setiap kualitas lahan dapat terdiri dari satu atau lebih karakteristik lahan yang diberi kisaran nilai sesuai dengan kebutuhan tanaman atau persyaratan penggunaan lahan (FAO, 1983). Karakteristik lahan dipilih berdasarkan besarnya pengaruh terhadap produksi yang ditunjukkan oleh nilai koefisien korelasi (r) dan atau koefisien regresi kuadratik yang cukup besar (R 2 ) > 0,5. Kisaran nilai dari setiap karakteristik lahan untuk 32
masing-masing kelas kesesuaian lahan ditetapkan dengan metode trial and error berdasarkan persamaan regresi kuadratik dari hubungan karakteristik lahan dengan produksi tanaman serta kisaran produksi optimal yang ditetapkan dari setiap kelas kesesuaian lahan pada setiap tipe penggunaan lahannya. Metode trial and error dapat dilakukan dengan program Excel. Pengharkatan karakteristik lahan disesuaikan dengan kelas kesesuaian lahannya berdasarkan kisaran produksi yang ditetapkan untuk masing-masing kelas dari setiap tipe penggunaan lahan. Kelas kesesuaian lahan ditetapkan dalam 5 kelas yang disesuaikan dengan indeks produksi, dinyatakan dalam persen terhadap produksi optimal, yaitu: sangat sesuai (S1) = >80%, cukup sesuai (S2) = 60-80%, sesuai marginal (S3) =40-59%, tidak sesuai saat ini (N1) = 20-39%, dan tidak sesuai permanen (N2) =<20%. Besarnya produksi optimal untuk setiap tipe penggunaan lahan berbasis jagung dan kacang tanah dengan input rendah dan sedang ditetapkan sebesar 0,6 dan 0,8 dari produksi optimal dengan input tinggi (FAO, 1983; Wood dan Dent, 1983) yang diasumsikan sama besarnya dengan produksi optimum yang dihasilkan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Kisaran produksi dari setiap kelas kesesuaian lahan untuk setiap tipe penggunaan lahan dapat ditetapkan berdasarkan indeks produksinya. Penilaian kelas kesesuaian lahan ditentukan oleh kualitas lahan yang menjadi faktor pembatas maksimum terhadap penggunaan lahan dan secara agregat mengikuti hukum minimum (FAO, 1976; 1983). Dengan pendekatan ini dihasilkan kriteria kesesuaian lahan yang lebih bersifat fisikkuantitatif, dimana setiap kelas kesesuaian lahan telah dihubungkan dengan tingkat produksi tanaman pada tingkat pengelolaan tertentu. Pada pendekatan kedua, kriteria kesesuaian lahan ditetapkan berdasarkan tingkat produktivitas lahan. Setiap kelas kesesuaian lahan dari masing-masing tipe penggunaan lahan ditentukan oleh kisaran produksi tanaman. Pendugaan produksi ditetapkan dari persamaan regresi bertatar (stepwise) dari hubungan karakteristik lahan dengan produksi tan aman. Karakteristik lahan yang dipilih sebagai parameter yang digunakan dalam analisis regresi bertatar adalah karakteristik lahan yang sangat berpengaruh terhadap produksi tanaman jagung dan kacang tanah berdasarkan koefisien korelasi yang cukup baik dan analisis regresi kuadratik. Analisis regresi bertatar dioperasikan dalam program Statistica 33
(StatSoft Inc., 1999). Secara bertahap, parameter-parameter yang kurang berpengaruh atau sangat kecil peranannya terhadap produksi dapat dihilangkan sesuai dengan kebutuhan sehingga tersisa beberapa parameter saja yang sangat berpengaruh terhadap produksi tanaman. Persamaan regresi bertatar yang terpilih ditetapkan berdasarkan besarnya nilai koefisien determinan dari persamaan tersebut (R 2 > 0,8) dengan jumlah parameter sesedikit mungkin. Besarnya produksi tanaman jagung dan kacang tanah dari setiap tipe penggunaan lahan dengan input tertentu dapat diduga langsung dari persamaan regresi bertatar. Kelas kesesuaian lahan ditetapkan dengan membandingkan besarnya produksi yang diduga dari persamaan regresi bertatar tersebut dengan kriteria kesesuaian lahan yang telah disusun berdasarkan tingkat produktivitas lahan. Kisaran produksi untuk setiap kelas kesesuaian lahan dari masing-masing tipe penggunaan lahan ditetapkan seperti pada pendekatan pertama. Pen erapan kriteria kesesuaian lahan yang telah disusun dilakukan di setiap lokasi penelitian untuk melihat hubungan kelas kesesuaian lahan dan produksi tanaman serta kecocokan kriteria tersebut dengan persyaratan penggunaan lahan yang dicerminkan oleh kesesuaiannya dengan potensi lahan atau tingkat produktivitas lahan yang sesungguhnya di lapangan. 34