PENDAHULUAN Latar Belakang Suatu kenyataan sejak dua abad yang lalu sampai saat ini, tembakau deli (Nicotiana tabacum L) merupakan tembakau yang terbaik di dunia dalam hal kualitas untuk bahan wrapper cerutu tipe eropa. Keunggulan tersebut terutama dalam hal aroma, rasa (taste), elastisitas daun, ketipisan daun, bentuk daun yang baik, warna yang halus dan rata, daya bakar yang baik dan warna abu (ash) cerutu yang dibakar putih. Karakter tersebut muncul karena dua factor yaitu iklim dan tanah. Area yang merupakan lahan tembakau deli berada di antara Sungai Wampu Kabupaten Langkat dan Sungai Ular Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara. Bahan induk yang menyusun tanah berupa bahan endapan sungai, campuran bahan endapan sungai dan laut, endapan beting pantai dan sedikit tufa Toba yang bersifat dasitik, dengan fisiografi kipas vulkanis. Jenis tanahnya termasuk ke dalam ordo Inceptisol dan sebagian kecil Entisol dengan rejim kelembaban Aquik serta rejim temperatur Isohiperthermik (Wahyunto, dkk, 1990 dan Puslitnak, 1993). Oleh karena itu karakteristik ini tidak akan muncul jika tembakau deli ditanam di tempat lain di seluruh dunia seperti Brazil, Jember, USA, dan lain lain (Direktorat Perdagangan Internasional, 2004). Fenomena yang terjadi dalam beberapa tahun belakangan ini kondisi lahan tembakau deli telah terjadi degradasi yang ditandai dengan menurunnya kandungan bahan organik yang mempengaruhi sifat-sifat tanah. Akibatnya terjadi penurunan produksi tanaman tembakau deli. Dari Lampiran 4 Tabel 24 dapat dilihat terjadinya penurunan C-
organik dari tahun ke tahun yang menyebabkan terjadinya penurunan sifat-sifat tanah lainnya seperti N-total, KTK dan produksi tembakau deli sebesar 40,1 %. Degradasi tanah tidak hanya berdampak buruk terhadap produktivitas lahan, tetapi juga mengakibatkan kerusakan atau gangguan fungsi lahan pertanian. Degradasi tanah diartikan sebagai suatu proses, fenomena atau transformasi yang menurunkan kesuburan tanah yang menyebabkan sifat-sifat fisika, kimia atau biologi tanah menjadi kurang sesuai untuk pertanian (Arshad et al. 1998). Dampak dari penurunan bahan organik itu mengakibatkan juga peningkatan bulk density (BD), penurunan infiltrasi tanah, kemantapan agregat tanah, terkurasnya bahan organik di lahan itu, menurunnya total ruang pori (TRP) tanah, serta populasi dan aktivitas mikroorganisme tanah rendah (Siregar, 1999; Stocking and Niamh 2001). Penurunan produksi ini secara keseluruhan disajikan pada Lampiran 3 Tabel 22 dimana penurunan daun kering sebesar 37,9% dari tahun delapan puluhan ke tahun dua ribuan. Rerata produksi daun kering tahun delapan puluhan 689,2 kg /ha menjadi 427,9 kg/ha pada tahun dua ribuan. Penurunan produksi jumlah daun hijau 34,8 % dari tahun delapan puluhan ke tahun dua ribuan. Rerata produksi jumlah daun hijau tahun delapan puluhan 271.610 helai/ladang menjadi 177.085 helai/ladang. Sementara lima tahun terakhir ini terus mengalami kerugian karena hasil yang diperoleh di bawah biaya produksi (Distrik Tembakau PTPN-II, 2006). Sebagai sampel diambil data pada Kebun Kelambir Lima (Lampiran 3 Tabel 23) dimana terjadi penurunan produksi sebesar 40,1 % dalam kurun waktu 20 tahun. Pada tahun 1987 produksi tembakau mencapai 719,2 kg/ha dan terus menurun hingga pada tahun 2007 produksi hanya 433,1 kg/ha.
Konservasi tanah merupakan upaya penempatan setiap bidang tanah pada cara penggunaan yang sesuai dengan kemampuan tanah tersebut dan memperlakukannya sesuai dengan syarat syarat yang diperlukan agar tidak terjadi kerusakan tanah. Usaha usaha konservasi tanah ditujukan untuk mencegah kerusakan tanah, memperbaiki tanah yang rusak, memelihara serta meningkatkan produktivitas tanah agar dapat dipergunakan secara lestari. Dalam usaha konservasi tanah dikenal tiga metode yaitu metode vegetatif, metode mekanik dan metode kimia (Arsyad, 2003). Oleh karena itu, konservasi tanah dimaksudkan untuk melindungi tanah oleh proses degradasi tersebut. Upaya konservasi tanah harus mengarah kepada terciptanya sistem pertanian berkelanjutan yang didukung oleh teknologi dalam melestarikan sumber daya lahan dan lingkungan (Adimihardja, 2008). Atas dasar hal di atas maka penelitian ini menerapkan salah satu teknik konservasi tanah yaitu aplikasi bahan organik dalam memperbaiki penurunan sifat-sifat tanah yang telah terjadi. Bahan organik yang digunakan adalah ampas tebu yang berasal dari limbah perkebunan PTPN-II. Ampas tebu atau lazimnya disebut bagas, adalah hasil samping dari proses ekstraksi (pemerahan) cairan tebu. Dari satu pabrik dihasilkan ampas tebu sekitar 35 40% dari berat tebu yang digiling. Sekitar 60 % dari ampas tebu yang dihasilkan dimanfaatkan oleh pabrik gula sebagai bahan bakar dan sisanya belum dimanfaatkan oleh PTPN-II. Oleh karena itu untuk mengurangi jumlah dan mengurangi sifat bahaya dari limbah tersebut maka dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan organik tanah. Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Bagas mengandung air 48-52%, gula rata-rata 3,3% dan serat rata-rata 47,7%. Serat bagas tidak dapat larut
dalam air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosa dan lignin. Oleh karena mengandung selulosa tinggi maka hasil dekomposisinya menghasilkan C-organik 22,4%, ratio C/N 33,6, kadar air 5,3%, kadar N 0,25 0,60%, kadar fosfat 0,15 0,22%, dan 0,2 0,38% K 2 O (Erwin, 2008). Di dalam ekosistem organisme perombak bahan organik memegang peranan penting karena sisa organik yang telah mati diurai menjadi umsur-unsur yang dikembalikan ke dalam tanah (N, P, K, Ca, Mg, dll) dan atmosfer (CH 4 maupun CO 2 ) sebagai hara yang dapat digunakan kembali oleh tanaman. Adanya aktifitas organisme perombak bahan organik seperti mikroba saling mendukung keberlangsungan proses siklus hara dalam tanah. Akhir-akhir ini mikroorganisme perombak bahan organik digunakan sebagai strategi untuk mempercepat proses dekomposisi sisa-sisa tanaman yang mengandung lignin dan selulosa. Selain untuk meningkatkan biomas dan aktivitas mikroba tanah juga dapat mengurangi bibit penyakit, larva insek, volume bahan buangan, sehingga pemanfaatannya dapat meningkatkan kesuburan dan kesehatan tanah yang pada gilirannya merupakan kebutuhan pokok untuk meningkatkan kandungan bahan organik dalam tanah (Saraswati dkk, 2008). Atas dasar hal ini maka untuk mempercepat berlangsungnya proses dekomposisi dari ampas tebu tersebut digunakan mikroorganisme selulolitik (MOS) yang berasal dari isolasi pada lahan tembakau deli. Hal ini dilakukan karena ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose, sehingga untuk mempercepat proses dekomposisinya dapat digunakan MOS. Mikroorganisme ini dapat berasal dari kelompok jamur, bakteri dan aktinomisetes yang ditemukan pada tanah tanah pertanian, hutan dan dalam jaringan
hewan atau tumbuhan yang telah membusuk. Beberapa diantaranya diketahui dengan mudah dan cepat merombak selulosa untuk mempercepat pengomposan (Azhari, 2000). Aplikasi bahan organik berupa kompos dalam lubang tanam sudah dicoba, namun cara ini tidak efektif, karena kompos hanya berada pada 20 cm di lapisan atas tanah, sedangkan perakaran tanaman tembakau deli berkembang sampai kedalaman 50 cm atau lebih (Purnama, 2004). Disamping itu kecepatan mineralisasi bahan organik dipengaruhi oleh jumlah bahan organik yang ditambahkan, kualitas bahan organik dan cara pemberiannya (Handayanto dan Ismunandar 1999). Oleh sebab itu teknik yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan memberikan bahan organik pada berbagai kedalaman tanah yang dikombinasikan dengan isolat MOS hasil isolasi dari lahan tembakau deli untuk mempercepat berlangsungnya proses dekomposisi. Hal ini diharapkan akan dapat memperbaiki/memulihkan sifat-sifat tanah yang telah mengalami degradasi sehingga mampu meningkatkan produksi tembakau deli. Berdasarkan hal di atas maka tujuan dari penelitian ini adalah memperbaiki dan memulihkan tanah yang telah terdegradasi, sehingga dapat menunjang peningkatan produksi tembakau deli. Beberapa penelitian yang perlu dilakukan adalah : 1. Studi potensi lahan tembakau deli akibat berbagai sistem rotasi penggunaan lahan dalam hubungannya dengan sifat-sifat tanah dengan tujuan mempelajari penyebab-penyebab terjadinya penurunan produktivitas lahan tembakau deli. 2. Isolasi mikroorganisme selulolitik dari lahan tembakau deli berupa bakteri, jamur dan aktinomicetes dengan tujuan mencari isolat-isolat MOS spesifik dari lokasi lahan tembakau deli.
3. Seleksi dan uji potensi dari MOS di rumah kaca, yang tujuannya untuk menseleksi/menguji kemampuan MOS dari lahan tembakau deli dengan MOS unggulan koleksi Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian USU dalam mendekomposisi bahan organik dari lahan tembakau deli. 4. Aplikasi isolat terseleksi dari mikrobia dekomposer (MOS) di lapangan dengan dosis bahan organik yang tepat pada berbagai kedalaman tanah. Kerangka Permasalahan Akibat dari pengolahan tanah intensif dan masa pemberaan tanah singkat di lahan tembakau deli mengakibatkan penurunan tingkat kesuburan tanah. Hal ini dicirikan dengan menurunnya sifat-sifat tanah dari tahun ke tahun (Lampiran 4) yang berdampak kepada penurunan produksi (Lampiran 3). Intensifnya pengolahan tanah selalu diiringi pembakaran sehingga pertambahan bahan organik secara alami menjadi terabaikan. Pengolahan tanah menyebabkan aktifitas mikrobia tanah meningkat, penguraian bahan organik semakin aktif, pelepasan unsur hara juga semakin tinggi, sehingga banyak yang tercuci. Penurunan bahan organik ini menyebabkan penurunan sifat-sifat tanah seperti penurunan kandungan N, penurunan Kapasitas Tukar Kation (KTK), pengerasan tanah, penurunan infiltrasi, permeabilitas tanah, total ruang pori dan lain sebagainya. Hal ini menyebabkan terjadinya degradasi lahan tembakau. Secara umum dalam merehabilitasi lahan lahan yang terdegradasi dapat dilakukan dengan menambahkan dan mengelola bahan organik pada lahan itu. Disamping teknik rehabilitasi lainnya (Balittanah, 2005; Rayes, 2006.). Ampas tebu merupakan
limbah dari pengolahan pabrik gula pada PTPN-II dapat digunakan sebagai sumber bahan organik dimana sebahagian masih belum dimanfaatkan. Salah satu kendala dalam pemanfaatan bahan organik adalah masalah proses dekomposisinya yang lamban. Cara untuk mempercepat proses dekomposisi ini dapat digunakan mikroorganisme spesifik yang dapat diisolasi dari lahannya. Salah satu mikroorganisme yang cepat dalam merombak selulosa adalah mikroorganisme selulolitik (MOS). Ampas tebu diketahui mengandung ligno-cellulose artinya mengandung selulosa tinggi sehingga untuk mempercepat proses dekomposisinya dapat digunakan mikrorganisme selulolitik (MOS). Mikoorganisme ini dapat berasal dari kelompok jamur, bakteri dan aktinomicetes yang dapat ditemukan pada tanah tanah pertanian, hutan dan dalam jaringan hewan atau tumbuhan yang telah membusuk. Beberapa diantaranya diketahui dengan mudah dan cepat merombak selulosa untuk mempercepat pengomposan. Aplikasi bahan organik berupa kompos dalam lubang tanam sudah dicoba, namun cara ini tidak efektif, karena kompos hanya berada pada 20 cm lapisan atas tanah, sedangkan perakaran berkembang sampai kedalaman 50 cm atau lebih (Purnama, 2004). Berdasarkan pertimbangan di atas maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut : 1. Sejauh mana pengaruh masa pemberaan tanah dan pengolahan tanah intensif serta rotasi tanaman terhadap degradasi lahan dan produksi tembakau deli.
2. Sejauh mana manfaat ampas tebu yang merupakan limbah dari pabrik gula produksi PTPN-II sebagai sumber bahan organik untuk memperbaiki sifat-sifat tanah yang telah mengalami penurunan. 3. Sejauh mana manfaat isolasi mikroorganisme selulolitik dari lahan tembakau deli dalam mengefektifkan proses dekomposisi ampas tebu di lapangan. Dari beberapa permasalahan di atas maka diharapkan akan ditemukannya dosis bahan organik yang tepat dalam memperbaiki penurunan sifat-sifat tanah dan meningkatkan produktivitas tanaman tembakau deli di lapangan. Disamping itu ditemukannya MOS spesifik lokasi. Kerangka / alur pikir penelitian diilustrasikan pada Gambar 1. Tujuan dan Sasaran Penelitian Tujuan dan sasaran penelitian ini adalah : 1. Mengkaji degradasi lahan tembakau deli akibat berbagai sistem rotasi penggunaan lahan dan pengolahan intensif terhadap penurunan sifat-sifat tanah 2. Mencari isolat MOS yang efektif dalam mendekomposisi bahan organik 3. Menguji potensi MOS dalam mengefektifkan pemanfaatan ampas tebu sebagai bahan organik dalam rangka perbaikan sifat-sifat tanah yang terdegradasi 4. Mencari kombinasi terbaik dan efektif dalam aplikasi jumlah bahan organik dan isolat MOS pada berbagai kedalaman tanah sebagai usaha konservasi biologi dalam meningkatkan produktivitas lahan dan tanaman tembakau deli.
Masa Bera Singkat Intensitas Tanam dan Pengolahan Tanah Intensif Rotasi Tanaman Singkat Degradasi Lahan Sifat Fisiko-Kimia Terganggu Produktivitas Lahan Rendah Perlu Konservasi (Biologi) Penggunaan Mikroba Aplikasi dengan Berbagai Kedalaman Pemberian BO Produktivitas Lahan dan Tanaman Tembakau Deli Meningkat Gambar 1. Kerangka / alur pikir penelitian Kajian Konservasi dalam Peningkatan Produktivitas Lahan Tembakau Deli
Hipotesis 1. Terjadinya degradasi tanah dengan gambaran sifat fisika dan kimia tanah yang ada sebagai akibat dari berbagai sistem rotasi penggunaan lahan 2. Pemanfaatan ampas tebu yang tepat sebagai sumber bahan organik dapat memperbaiki penurunan sifat-sifat tanah yang telah terjadi sehingga dapat meningkatkan produktivitas lahan dan tanaman tembakau deli 3. MOS spesifik lokasi yang potensial pada areal lahan tembakau deli akan dapat mengefektifkan proses dekomposisi bahan organik yang diaplikasikan ke lahan tembakau deli 4. Pengaruh kedalaman aplikasi bahan organik akan dapat mempengaruhi sifat-sifat tanah dan produksi tembakau deli Kegunaan Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan akan memberikan masukan kepada PTPN-II dalam meningkatkan produktivitas tanah dan tanaman tembakau deli yang keberadaannya semakin terancam dengan cara : (1) mengkonservasikan lahan tembakau yang telah terdegradasi dengan memanfaatkan limbah organik pabrik gula PTPN-II; (2) memanfaatkan isolat mikroorganisme untuk mengefektifkan penggunaan bahan organik dalam masa tanam yang singkat; (3) mencari teknik yang tepat dalam aplikasi bahan organik pada kedalaman tanah tertentu.
GAMBAR KERANGKA TAHAPAN PENELITIAN Penelitian tahap I di lapangan dan laboratorium Studi potensi lahan Tembakau Deli akibat berbagai system rotasi penggunaan lahan dalam hubungannya dengan sifat tanah. Penelitian tahap II di laboratorium Isolasi dan seleksi mikroorganisme selulolitik (MOS) dari lahan tembakau deli Penelitian tahap III di Rumah Kaca Uji potensi isolate terseleksi dari MOS Penelitian tahap IV di lapangan Aplikasi isolat terseleksi dari MOS di lapangan dengan berbagai dosis bahan organik dan kedalaman tanah. Keluaran yang diinginkan : Dapat memperbaiki dan memulihkan tanah yang telah terdegradasi dengan tepat cara, tepat dosis dalam aplikasi bahan organik yang berasal dari limbah pengolahan tebu Ditemukannya MOS spesifik lokasi dalam mendekomposisi bahan organik dan memacu pertumbuhan tanaman tembakau deli Gambar 2. Kerangka Tahapan Penelitian Kajian Konservasi Dalam Peningkatan Produktivitas Lahan Tembakau Deli