PENDUGAAN EMISI GAS METAN (CH 4 ) PADA BERBAGAI SISTEM PENGELOLAAN TANAMAN PADI

PENDUGAAN EMISI GAS METAN (CH 4 ) PADA BERBAGAI SISTEM PENGELOLAAN TANAMAN PADI Oleh : YANUESTIKA DWIJAYANTI F14103011 2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PENDUGAAN EMISI GAS METAN (CH 4 ) PADA BERBAGAI SISTEM PENGELOLAAN TANAMAN PADI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : YANUESTIKA DWIJAYANTI F14103011 2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Yanuestika Dwijayanti. F14103011. Pendugaan Emisi Gas Metan (CH 4 ) pada Berbagai Sistem Pengelolaan Tanaman Padi. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, MSc dan Dr. Ir. Prihasto Setyanto, MSc RINGKASAN Permasalahan lingkungan yang tengah menjadi perhatian dunia saat ini adalah Global Warming (pemanasan global). Hal tersebut terjadi karena peningkatan konsentrasi gas rumah kaca seperti metan (CH 4 ), karbondioksida (CO 2 ), dan N 2 O di atmosfer. Dampak pemanasan global adalah terjadinya perubahan iklim yang selanjutnya akan mempengaruhi kehidupan di bumi. Secara global jumlah CH 4 di atmosfer sekitar 4700 Tg (Wahlen et al., 1989), dengan konsentrasi global rata-rata sekitar 1740 ppbv (Hengeveld dan kertland, 1995). Emisi CH 4 di atmosfer berasal dari proses secara alamiah (natural) seperti lahan basah, sedimen laut, samudra, atau kebakaran hutan, dan dari kegiatan manusia (anthropogenik) seperti budidaya padi sawah, ternak, atau pembakaran biomass. Sektor pertanian disinyalir sebagai salah satu sumber emisi gas rumah kaca, terutama CH 4. Luas sawah di Indonesia yang lebih dari 10,9 juta hektar diduga memberi kontribusi sekitar 1% dari total global metana. Oleh karena itu, perlu adanya upaya pengurangan emisi CH 4 dari kegiatan budidaya tanaman padi sawah. Upaya yang dapat dilakukan adalah pemilihan teknik budidaya padi yang tepat, dengan produksi yang tinggi dan ramah lingkungan. Sistem Pengelolaan Tanaman Padi Terpadu (PTT) memberikan peluang budidaya padi yang ramah lingkungan. Penelitian dilakukan untuk mengetahui emisi CH 4 dari beberapa teknik budidaya padi, dan melakukan pendugaan emisi CH 4 berdasakan model Denitrification Decomposition (DNDC). DNDC merupakan model simulasi yang baru dapat diterapkan di negara dengan iklim subtropis. Kajian dan aplikasi model di negara dengan iklim tropis belum pernah dilakukan. Perbandingan data aktual dan data berdasarkan model dilakukan untuk menilai sejauh mana model dapat digunakan. Pelepasan CH 4 dari tanah sawah ke atmosfer melalui tiga mekanisme, yaitu melalui difusi, gelembung udara, dan melalui aerenkima yang terdapat dalam jaringan tanaman padi. Pelepasan CH 4 melalui aerenkima tanaman merupakan media pengangkut yang paling utama, yang mencapai lebih dari 90% (Kiene, 1991). Emisi CH 4 dipengaruhi oleh adanya perbedaan variabel internal dan eksternal yaitu variabel internal yang meliputi karakteristik tanah, varietas padi, mikrobiologi tanah, sedangkan variabel eksternal meliputi suhu tanah yang disebabkan radiasi surya, iklim, pengelolaan air (irigasi/tadah hujan), dan pemupukan (Shearer dan Khalil, 2000). Analisis gas CH 4 dilakukan dengan alat Gas Chromatograph (GC) sebagai data pengukuran aktual, dan prediksi emisi gas CH 4 menggunakan model Denitrification Decomposition (DNDC) sebagai data pengukuran model. Perhitungan statistik dengan rancangan acak kelompok dengan analisis statistik yang digunakan yaitu Analysis of Varian (ANOVA), menggunakan program SAS versi 6.12, untuk menganalisis data emisi CH 4 dengan tujuan melihat perbedaan antar perlakuan.

Data di lapangan menunjukkan total emisi CH 4 tertinggi pada budidaya padi dengan perlakuan PTT Tergenang, sebesar 347.1 kg/ha, sedangkan untuk perlakuan Non PTT Tergenang, PTT Intermittent, SRI, dan Non PTT Intermittent secara berurutan sebesar 282.9, 78.3, 60.8 dan 57.9 kg/ha. Emisi terendah dilepaskan oleh budidaya padi dengan perlakuan Non PTT Intermittent. Emisi gas CH 4 berkorelasi nyata dengan biomas total tanaman untuk perlakuan Non PTT Intermittent, PTT Intermittent, dan SRI, sehingga dapat diartikan bahwa, semakin tinggi biomas, eksudat akar semakin banyak, sehingga meningkatkan pembentukan CH 4. Emisi gas CH 4 tidak berkorelasi nyata dengan hasil padi dan biomas panen, sehingga setiap usaha peningkatan produksi padi dalam pemenuhan kebutuhan pangan, tidak selalu disertai dengan peningkatan emisi gas CH 4. Model DNDC dapat digunakan untuk menduga total emisi CH 4 dengan tingkat perbedaan berkisar antara 9% sampai dengan 48% dengan perhitungan total emisi CH 4 aktual di lapangan. Prediksi model terbaik adalah pada perlakuan PTT Intermittent. Namun secara keseluruhan, model DNDC dapat digunakan untuk menduga emisi CH 4 di lahan sawah untuk daerah tropis. Nilai emisi CH 4 aktual dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan regresi linier y = 0.84x, dimana emisi CH 4 model sebagai variabel bebas, dan emisi CH 4 aktual sebagai variabel tak bebas. Perlakuan terbaik berdasarkan hasil penelitian adalah perlakuan Non PTT Intermittent. Perlakuan ini memberikan hasil produksi tinggi dengan emisi CH 4 yang rendah.

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR PENDUGAAN EMISI GAS METAN (CH 4 ) PADA BERBAGAI SISTEM PENGELOLAAN TANAMAN PADI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : Yanuestika Dwijayanti F14103011 Dilahirkan pada tanggal 18 Januari 1985 di Bandarlampung Tanggal lulus : Menyetujui, Bogor, September 2007 Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, MSc Pembimbing I Dr. Ir. Prihasto Setyanto, MSc Pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian

DAFTAR RIWAYAT HIDUP Yanuestika Dwijayanti dilahirkan di Bandarlampung pada tanggal 18 Januari 1985, anak ke-2 dari 3 bersaudara dari keluarga Bapak Joko Mantoro dan Ibu Sulis Setiyarini. Jenjang pendidikan yang telah ditempuh yaitu pendidikan dasar di SD Negeri 2 Kedaton Bandarlampung, lulus pada tahun 1996. Penulis melanjutkan pendidikan menengah di SLTP Negeri 2 Bandarlampung, lulus pada tahun 2000, dan menyelesaikan pendidikan di SMU Negeri 2 Bandarlampung pada tahun 2003. Pada tahun 2003, penulis diterima di Perguruan Tinggi Negeri di Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) dan tercatat sebagai mahasiswa Departemen Teknik Pertanian. Pada tahun 2006, penulis melakukan Praktek Lapangan di PT. Keong Nusantara Abadi, Lampung, dengan judul Mempelajari Aspek Keteknikan pada Proses Produksi Nata de Coco Lokal di PT. Keong Nusantara Abadi Lampung. Selama masa perkuliahan, penulis pernah menjadi pengurus organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA) IPB, pada Departemen Pengembangan Minat dan Bakat. Penulis juga pernah mengikuti Program Kreatifitas Mahasiswa (PKM) di bidang kewirausahaan dalam Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional di Malang dengan judul Produksi dan Pemasaran Keripik Kulit Pisang.

KATA PENGANTAR Alhamdulillahirabbil alamin penulis panjatkan kehadirat Alloh SWT, karena atas berkat rahmat dan hidayah-nya, skripsi berjudul Pendugaan Emisi Metan (CH 4 ) pada Berbagai Sistem Pengelolaan Tanaman dapat terselesaikan. Dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, penulis sampaikan ucapan terimakasih kepada semua pihak yang membantu dan mendukung, yaitu : 1. Bapak Dr.Ir.Arief Sabdo Yuwono,MSc. selaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan, saran dan pengarahan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir kulian ini. 2. Bapak Dr. Ir. Prihasto Setyanto, MSc. selaku dosen pembimbing di Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, untuk bimbingan, saran, motivasi dan pengarahan selama pelaksanaan dan penyelesaian penelitian ini. 3. Bapak Ir. Gardjito, MSc. selaku dosen penguji, atas saran masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. 4. Seluruh dosen pengajar di Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor, atas bekal ilmu untuk penyelesaian skripsi ini. 5. Keluarga tersayang, Mama, Papa, Dek Jendro dan Mbak Lia, atas doa, dukungan dan semangat yang tidak ternilai. 6. Erfan Andriyanto untuk semua bantuan dan perhatiannya. 7. Seluruh staf Balingtan, khususnya Keluarga besar GRK, Pak Yarpani, Pak Jumari, Pak Darmin, Pak Yoto, Mas Yanto, Mas Yono, Mbak Titik, Mbak Lina, Mbak Mira, dan Mbak Rina, atas bantuan dan kerjasamanya, petuahpetuah, dan kisah yang tak terlupakan. 8. Tyas, Tini, Rika, Yulis untuk semua kenangan terindah. 9. Teman terbaik Mbak Asih, Sita, Tari, Aa dan Punakawan s crew, icha dkk, untuk doa dan perhatiannya. 10. Teman-teman seperjuangan TeP 40!! Terimakasih atas persahabatannya. Semoga Allah SWT memberikan pahala dan karunia atas kebaikan mereka. Semoga skripsi ini bermakna bagi pembacanya. Terimakasih. Bogor, 11 September 2007 Yanuestika Dwijayanti

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR ISTILAH... iii DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR LAMPIRAN... vi I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. Efek Rumah Kaca... 4 B. Tanaman Padi... 7 C. Tanaman Padi dan Persawahan di Indonesia... 8 D. Pembentukan dan Emisi CH 4... 17 E. Model DNDC (Denitrification Decomposition)... 22 III. METODOLOGI PENELITIAN... 28 A. Bahan dan Alat... 28 B. Waktu dan Tempat Pelaksanaan... 28 C. Metode Penelitian... 28 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 39 A. Data Aktual (lapangan)... 39 B. Data Model DNDC... 45 V. KESIMPULAN DAN SARAN... 52 A. Kesimpulan... 52 B. Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA... 54 LAMPIRAN... 59

DAFTAR ISTILAH Aerob Organisme dan atau proses yang memerlukan oksigen untuk melakukan aktifitasnya. Anaerob Organisme dan atau proses yang dapat bekerja tanpa oksigen Anthropogenik Melibatkan aktifitas manusia Biomas atas Berat biomas total tanaman padi tanpa akar, umumnya dinyatakan dalam gram per meter persegi Biomas bawah Berat akar tanaman padi, umumnya dinyatakan dalam gram per meter persegi Biomas panen Berat tanaman padi tanpa berat akar dan gabah, yaitu batang dan daun, pada luasan lahan yang ditanami, umumnya dinyatakan dalam gram per meter persegi Biomas total tanaman Berat satu rumpun tanaman padi berupa akar, batang, daun dan gabah, umumnya dinyatakan dalam gram per meter persegi Dekomposisi Proses penguraian bahan-bahan organik menjadi bentuk paling sederhana yang ada di alam Denitrifikasi Rangkaian reduksi nitrat ke dinitrogen (N 2 ) dalam kondisi anaerob Eksudat Bahan yang dikeluarkan tanaman selama pertumbuhan Fakultatif anaerob bersifat anaerob namun dapat hidup dalam kondisi aerob GKG (Gabah Kering Giling), hasil gabah tanpa ampasan pada kadar air 14%. GKP (Gabah Kering Panen), hasil gabah baik gabah isi ataupun kosong setelah panen Metanogen Bersifat menguraikan CH 4 melalui proses oksidasi dalam kondisi aerob Metanotrof Bersifat menghasilkan CH 4 melalui penguraian bahan-bahan organik dalam kondisi anaerob Potensi hasil Hasil gabah yang memperhitungkan persentase gabah isi padi, malai, jumlah anakan dan berat 1000 butir gabah yang kemudian dikonversi kedalam hasil padi per satuan luas. Subtropis Wilayah diluar wilayah tropis Tropis Wilayah panas, area antara 23.5 0 LU dan 23.5 0 LS Urea (NH2)2CO, pupuk pabrik yang berasal dari amonia dan karbondioksida

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Emisi CH 4 dari sumber alami (natural) dan kegiatan manusia (Anthropogenik)... 5 Tabel 2. Luas sawah dan produksi padi di Indonesia... 8 Tabel 3. Input model DNDC... 35 Tabel 4. Berat biomas total tanaman dan fluks CH 4 pada 3 usia tumbuh... 40 Tabel 5. Total emisi CH 4, Gabah kering giling (GKG), potensi hasil dan biomas panen selama satu musim tanam di Kebun Percobaan Balingtan pada MK 2007 (n = 3 ± SD)... 43