I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Tanaman yang banyak mengonsumsi pupuk, terutama pupuk nitrogen (N) adalah tanaman padi sawah, yaitu sebanyak 72 % dan 13 % untuk palawija (Agency for Agricultural Research and Development, 1992). Hal ini terutama disebabkan oleh tersedianya varietas padi unggul yang sangat responsif terhadap N. Nitrogen merupakan input produksi yang sangat penting dan salah satu unsur hara yang memengaruhi pertumbuhan dan produksi padi. Tetapi menurut Kyuma (1983) konsentrasi N-total dalam sebagian besar tanah sawah di daerah tropika termasuk rendah, yaitu kurang dari 0,15%. Selanjutnya Kyuma menjelaskan bahwa kondisi ini mencerminkan rendahnya kandungan N dalam tanah yang dapat dimineralisasi. Tanaman padi dapat menggunakan N, baik yang berasal dari pupuk N mineral maupun dari bahan organik. Akan tetapi N dalam bahan organik harus dimineralisasi lebih dulu sebelum dapat dimanfaatkan oleh tanaman padi. Pada umumnya N dari pupuk mineral tidak dapat digunakan oleh tanaman padi secara efisien, karena pupuk N sangat mudah larut dan bersifat sangat mobil. Selain itu dalam kondisi sawah yang tergenang, N pupuk banyak yang hilang dalam bentuk gas (Buresh dan De Datta, 1991). Hal ini menyebabkan petani seringkali memberikan pupuk mineral dengan takaran secara berlebihan, agar bisa memperoleh hasil yang tinggi. Di beberapa lokasi di Indonesia, para petani memberikan pupuk melebihi takaran pupuk yang direkomendasikan. Pemberian pupuk mineral secara berlebihan dapat mengganggu keseimbangan hara dalam tanah, meningkatkan biaya produksi, dan mengakibatkan munculnya dampak negatif pada lingkungan. Kehilangan N dalam bentuk gas tersebut terjadi melalui proses denitrifikasi (gas N 2 O dan N 2 ) (Kakuda et al., 1999 dan Ostrom et al., 2000) maupun volatilisasi (gas NH3) (Mikkelsen et al., 1978), dua proses penting sebagai penyebab hilangnya N dari sistem tanah-tanaman. Tetapi sampai saat ini penyebab utama ketidakefisienan pupuk N dalam budidaya padi sawah diduga karena proses nitrifikasi denitrifikasi dalam lapisan aerob anaerob (Nugroho dan Kuwatsuka, 1990; Russow et al., 2000), yaitu hilang dari sistem rhizosfer
2 tanaman atau dari antar muka (interface) tanah air atau setelah adanya pengeringan dan pembasahan tanah secara bergantian. Menurut Yoshida dan Padre Jr (1975) dengan penggenangan secara terus-menerus selama masa pertumbuhan padi, N pupuk yang hilang dari sistem tanah-tanaman berkisar antara 28,4% dan 18,4% berturut-turut untuk perlakuan tanpa dan dengan jerami. Kehilangan N tanah karena siklus penggenangan dan pengeringan berkisar 15 20%, sementara N pupuk yang hilang dalam kondisi sawah adalah 44,2% dan 18,4% berturut-turut untuk perlakuan tanpa dan dengan jerami padi (Patrick dan Wyatt, 1964). Hilangnya N pupuk karena denitrifikasi selain merugikan petani secara ekonomi, gas N 2 O yang terbentuk dari proses ini merupakan gas rumah kaca yang 300 kali lebih radiatif daripada CO 2 dan memiliki masa hidup (lifetime) di atmosfer 150 tahun (Intergovernmental Panel on Climate Change/IPCC, 1992). Denitrifikasi merupakan sumber utama dari NO x stratosfer, yang merupakan katalis alami utama dari proses yang menyebabkan terjadinya penipisan lapisan ozon stratosfer (IPCC, 1994). Dengan demikian usaha meningkatkan serapan N pupuk oleh tanaman dapat mencegah akumulasi N mineral dalam tanah sehingga diharapkan akan meningkatkan efisiensi penggunaan N pupuk. Salah satu cara yang bisa dilakukan adalah dengan menyelaraskan pola penyediaan N dalam tanah dengan laju serapan N tanaman padi, sehingga akumulasi N mineral dalam tanah dapat dikurangi, sekaligus memperkecil peluang N hilang dari sistem tanahtanaman. Selama beberapa dekade yang lalu, peningkatan ketersediaan serta kemudahan mendapatkan pupuk mineral berakibat pada penurunan penggunaan pupuk organik, misalnya jerami padi. Akan tetapi karena akhir -akhir ini dunia dilanda krisis energi dan harga pupuk terus meningkat, maka pemanfaatan bahan organik atau sisa -sisa tanaman sebagai sumber unsur hara mulai dipertimbangkan kembali. Pengembalian sisa panen (jerami) dan penambahan kompos atau pupuk organik, selain untuk memperbaiki atau meningkatkan kandungan bahan organik tanah, diharapkan juga sebagai sumber hara N bagi tanaman padi. Nitrogen dalam bahan organik akan dilepas ke dalam tanah melalui proses pelapukan biologi yang disebut mineralisasi. Sebagian dari N dalam sisa panen akan dikonversikan menjadi jaringan tubuh dari jasad renik tanah yang dalam jangka panjang bisa
3 dimanfaatkan kembali oleh tanaman. Ada hubungan yang erat antara kesuburan tanah dengan kandungan bahan organik tanah, karena bahan organik memengaruhi sifat-sifat fisik dan kimia tanah. Selain itu, bahan organik merupakan sumber karbon (C) dan N serta energi yang diperlukan untuk pertumbuhan populasi dan aktivitas jasad renik tanah. Pembebasan N dari bahan organik bersifat lambat tersedia (slow release) sehingga akumulasi N mineral dalam tanah diharapkan akan berkurang dan selanjutnya dapat mengurangi hilangnya N dalam bentuk gas. Sumber utama bahan organik yang mudah diperoleh di laha n sawah adalah jerami padi. Namun sampai saat ini belum banyak petani yang memanfaatkan bahan tanaman sisa-sisa panen sebagai sumber bahan organik di lahan sawah. Bahan ini banyak dibuang dengan cara membakarnya. Pembakaran bagian tanaman sisa-sisa panen tidak hanya akan berakibat pada menurunnya kandungan bahan organik tanah, tetapi juga lenyapnya beberapa unsur hara seperti N dan S. Pembakaran jerami padi menyebabkan polusi udara dengan adanya emisi gas-gas seperti CO, NOx dan CO2 yang merugikan kesehatan manusia dan ekosistem. Pemberian bahan organik seperti jerami padi dalam bentuk kompos atau pupuk hijau ke dalam lahan sawah dianggap efektif untuk mempertahankan atau meningkatkan kesuburan tanah. Jerami padi dianggap sebagai sumber bahan organik yang sangat penting dan tepat karena ketersediaannya di lahan sawah dan kandungan haranya yang relatif lengkap untuk pertumbuhan tanaman padi (Ueno dan Yamamuro, 2001). Menurut Ponnamperuma (1984) jerami padi mengandung kira-kira 0,6% N, 0,1% P, 0,1% S, 1,5% K, 5% Si dan 40% C dan ketersediaan jerami padi di lahan sawah bervariasi antara 2-8 ton/ha per musim tergantung pada varietas dan pengelolaan yang dilakukan. Jerami padi juga secara tidak langsung mengandung sumber senyawa N-C yang menyediakan substrat untuk metabolisme jasad renik yaitu gula, pati (starch), selulosa, hemiselulosa, pektin, lignin, lemak (fat), dan protein. Senyawa-senyawa ini terdiri dari 40% C dari bobot kering jerami (Ponnamperuma, 1984). Jerami padi merupakan sumber energi yang baik bagi jasad renik, karena itu pemberian jerami merangsang fiksasi N 2 oleh bakteri heterotrofik dan fototrofik dalam tanah-tanah tergenang (Matsuguchi, 1979; Ventura et al., 1986).
4 Untuk meningkatkan pemanfaatan N bahan organik oleh tanaman padi, maka perlu diprediksi jumlah N yang bisa disuplai oleh bahan organik dan yang tersedia bagi tanaman. Jumlah N yang tersedia bagi tanaman tergantung pada mineralisasinya menjadi amonium (N-NH + 4 ) dan nitrat (N-NO - 3 ) dalam tanah. Keberadaan kedua bentuk senyawa N ini di dalam tanah menjadi penentu ketersediaan unsur hara N untuk memenuhi kebutuhan tanaman sepanjang masa pertumbuhannya. Dinamika dekomposisi bahan organik selain dipengaruhi oleh praktek budidaya padi sawah (lama penggenangan, metode pemberian, dan aplikasi N mineral) dan sifat-sifat tanah, juga sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia dari bahan organik (Becker et al., 1994). Komposisi kimia bahan organik sangat beragam tergantung pada jenis atau sumber bahan organik dan tingkat pelapukannya. Komposisi kimia bahan organik sangat memengaruhi transformasi N dalam tanah. Karena unsur hara N adalah penentu produktivitas tanaman, maka proses transformasi N dalam tanah perlu dipelajari antara lain : (1) untuk mengetahui faktor yang berpengaruh dan keter kaitannya dengan serapan N, pertumbuhan dan hasil tanaman padi; (2) untuk meningkatkan keefisienan penggunaan pupuk N oleh tanaman padi dengan memperbaiki keselarasan antara jumlah N tersedia dan serapan N tanaman padi; dan (3) untuk mengetahui pengaruh de komposisi bahan organik terhadap transformasi N dalam tanah sawah. 1.2. Tujuan Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk : 1. Menentukan sumbangan dari bahan organik (dengan tingkat dekomposisi yang berbeda) dan dari kombinasi pupuk urea dengan bahan organik dalam menyediakan kebutuhan N tanaman pada kondisi tanah tergenang 2. Menetapkan jumlah N yang hilang dalam bentuk gas N 2 O dari proses dekomposisi bahan organik (jerami padi dan kompos jerami) pada kondisi tanah tergenang. 3. Mempelajari pengaruh pemberian jerami padi, kompos dan campuran jerami dan urea, serta campuran kompos dan urea terhadap aktivitas penambatan N 2 oleh bakteri penambat N di daerah perakaran tanaman padi, pertumbuhan dan serapan N tanaman padi serta efisiensi penggunaan N.
5 1.3. Hipotesis Hipotesis penelitian ini adalah : 1. Sumbangan kompos terhadap konsentrasi N tanah (N -NH + 4 dan N-NO - 3 ) lebih tinggi daripada jerami. Pemberian urea, dan campuran antara urea dengan kompos atau jerami dapat meningkatkan ketersediaan N dalam tanah bagi pertumbuhan padi sawah. 2. Pemberian kompos terhadap pertumbuhan dan serapan N tanaman padi lebih baik dibandingkan dengan pemberian jerami. 3. Pemberian jerami padi ke dalam tanah pada kondisi tergenang mengurangi emisi gas N 2 O. 4. Pemberian jerami padi ke dalam tanah dalam kondisi tergenang dapat meningkatkan aktivitas enzim nitrogenase yang berperan dalam penambatan N 2 udara.