IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.Emisi Gas Rumah Kaca pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran Gas rumah kaca yang dihasilkan dari lahan pertanian terutama lahan pasang surut mempunyai kontribusi dalam pemanasan global. Pemberian bahan amelioran pada tanah gambut dimaksudkan untuk menekan emisi yang dihasilkan dari lahan tersebut. Penelitian tentang Neraca Karbon pada Pengelolaan Padi Gambut ini dilakukan di Balingtan, tepatnya di Jakenan, Pati-Jawa Tengah. Lokasi penelitian secara geografis terletak pada koordinat 6 45 LS dan 111 40 BT serta beriklim D menurut klasifikasi Schmidt dan Ferguson dengan curah hujan rata-rata kurang dari 1600 mm/tahun. 4.1.1. Emisi Gas CH 4 Lahan sawah pasang surut banyak mengandung bahan organik yang dapat dimanfaatkan oleh bakteri metanogen untuk pembentukan CH 4. Selain itu, kondisi lahan yang selalu tergenang (anaerobik) mendukung aktivitas bakteri metanogen untuk mendekomposisi bahan organik tersebut dalam proses pembentukan CH 4. Menurut Wassman et al., (2000), pengairan secara terus menerus dan pemberian pupuk anorganik memberikan nilai emisi yang bervariasi dari 15 sampai 200 kg CH 4 /ha/musim. Pada suhu rendah membatasi emisi CH 4 di daerah iklim sedang dan subtropik seperti di Cina Utara dan India Utara. Perbedaan pada daerah beriklim sedang (sampai iklim tropika) mengindikasikan bahwa pentingnya karakteristik tanah dalam mempengaruhi potensi emisi CH 4. Neue dan Roger (1994), menyatakan bahwa suhu dan ph tanah tidak membatasi proses metanogenesis tetapi mengontrol intensitasnya. Varietas padi yang digunakan dalam penelitian ini adalah pungur. Punggur merupakan varietas yang baik ditanam pada lahan potensial, gambut, dan sulfat masam (Suprihatno et al., 2007). Kondisi tanaman padi pada fase awal pertumbuhan terlihat sehat walaupun berada dalam boks penangkap gas. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 11. 27
Gambar 11. Tanaman Padi di dalam Boks Penangkap Gas Lokasi pengukuran emisi CH 4 dilakukan di Kebun Percobaan Balai Penelitian Lingkungan Pertanian (Balingtan), Jakenan, Pati, Jawa Tengah. Pengukuran dimulai pada 11 hari sebelum tanam pindah, tanam pindah dilakukan pada tanggal 1 Maret 2009. Pengukuran tersebut dimaksudkan untuk mengetahui besarnya emisi sebelum tanam sampai dengan panen. Gambar 12. Lokasi Pengukuran Emisi CH 4 Tanah gambut yang ditanami tanaman padi varietas punggur ini diberikan perlakuan penambahan amelioran yang berbeda dan mempunyai pola fluktuasi emisi CH 4 harian yang sangat beragam mulai dari awal pertumbuhan sampai panen (Gambar 13). Perbedaan tersebut mungkin dipengaruhi oleh kandungan amelioran pada setiap perlakuan yang berpotensi menekan emisi gas CH 4. Selain itu, pemberian amelioran juga dapat mengatasi tingginya kemasaman tanah dan buruknya kesuburan tanah. 28
Gambar 13. Fluks CH 4 pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran pada Pertanaman Padi di Tanah Gambut Gambar 14. Fluks Kumulatif CH 4 pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran pada Pertanaman Padi di Tanah Gambut Dari grafik fluks CH 4 terlihat pada fase-fase pertumbuhan tanaman dari keempat perlakuan mempunyai pola fluktuasi yang hampir seragam antar masing- cenderung masing perlakuan. Fluks CH 4 dari keempat perlakuan tersebut mengalami peningkatan pada awal masa pertumbuhan (fase vegetatif) dan menurun ketika tanaman memasuki fase reproduktif hingga menjelang panen. 29
Dari Gambar 14 dapat terlihat secara mudah fluks CH 4 yang mengemisikan paling tinggi dan yang paling rendah. Fluks CH 4 terendah dihasilkan oleh tanaman padi dengan perlakuan pupuk kandang, dan yang tertinggi dengan perlakuan tanpa amelioran. Dengan pemberian perlakuan pupuk kandang tanaman padi mampu mengemisikan gas CH 4 lebih rendah dibandingkan dengan tanpa amelioran, dolomit, serta pupuk silikat. Pada umur 11 hari sebelum tanam pindah (belum ada tanaman) fluks CH 4 masih sangat rendah. Pada pengukuran dua minggu berikutnya (1 HST) fluks CH 4 sudah mengalami peningkatan dibanding pengukuran fluks CH 4 tanpa adanya tanaman, tetapi lebih rendah dari pengukuran pada umur 6 hari sebelum tanam. Hal tersebut mungkin disebabkan fotosintat yang dihasilkan oleh tanaman digunakan untuk proses adaptasi fisiologis tanaman terhadap kondisi lingkungan yang baru. Pada saat fase vegetatif, mulai dari perkecambahan biji sampai menjelang primordia, fluks CH 4 dari keempat perlakuan tersebut meningkat seiring dengan meningkatnya pertumbuhan tanaman. Pada fase ini, fotosintat yang dihasilkan tidak banyak digunakan untuk pertumbuhan tanaman sehingga eksudat akar yang dikeluarkan cukup besar. Fase pertumbuhan vegetatif ditandai dengan jumlah anakan bertambah cepat, bertambahnya tinggi tanaman dan jumlah daun (Yoshida, 1981 dalam Ernawanto et al., 2003). Jumlah pori-pori mikro di daun yang meningkat pada fase vegetatif aktif serta bertambahnya ruang distribusi akar akan meningkatkan bidang kontak antara jaringan kortek akar dengan metana yang terbentuk di rizosfer sehingga difusi metana dari rizosfer ke dalam akar akan meningkat pula (Ernawanto et al., 2003). Sedangkan menurut Schutz et al., (1989) dalam Suharsih et al., (2004), emisi gas CH 4 terbesar terjadi saat fase reproduksi tanaman padi, ketika aktivitas metabolisme tanaman sangat tinggi, yang pada gilirannya akan menghasilkan eksudat akar dalam jumlah besar. Eksudat atau hasil autoksis akar padi merupakan sumber karbon bagi bakteri metanogenik penghasil gas CH 4. Raimbault et al., (1977) dalam Yulianto (2008), menyatakan bahwa 90% CH 4 yang dilepaskan dari sawah ke atmosfer dipancarkan melalui tanaman dan sisanya melalui gelembung air (ebullition). Ruang pembuluh pada aerenkima 30
daun, batang, dan akar yang berkembang dengan baik menyebabkan pertukaran gas pada tanah tergenang berlangsung cepat. Pembuluh tersebut bertindak sebagai cerobong (chimney) bagi pelepasan CH 4 ke atmosfer. Suplai O 2 untuk respirasi pada akar melalui pembuluh aerenkima dan demikian pula gas-gas yang dihasilkan dari dalam tanah, seperti CH 4 akan dilepaskan ke atmosfer juga melalui pembuluh yang sama untuk menjaga keseimbangan termodinamika. Kemampuan tanaman padi dalam mengemisi metana beragam, bergantung pada sifat fisiologis dan morfologis suatu varietas. Selain itu, masing-masing varietas mempunyai umur dan aktivitas akar yang berbeda yang erat kaitannya dengan volume emisi metana. Emisi metana ditentukan oleh karakteristik tanaman, diameter rongga aerenkima, eksudasi akar, daya oksidasi akar, serta pemupukan dan pengaturan air. Hasil penelitian di Jakenan, Pati Jawa Tengah, menunjukkan lama tumbuh tanaman juga menentukan besarnya emisi metana dari lahan sawah. Makin lama periode tumbuh tanaman, makin banyak eksudat dan biomasa akar yang terbentuk sehingga emisi metana menjadi tinggi (Setyanto, 2006). Pada 36-43 HST fluks CH 4 cenderung tinggi, namun jumlah anakan maksimum terjadi pada 50 HST dan fluks CH 4 cenderung turun. Hal ini disebabkan karena pada umur 50 HST tanaman padi sudah mengalami proses pembentukan malai (fase bunting) walaupun jumlah anakan yang dihasilkan sudah mencapai maksimum. Dan pada 50-78 HST penurunan fluks terjadi secara perlahan, setelah 78 HST penurunan fluks terjadi secara tajam. Hal tersebut mungkin disebabkan oleh pada 50-78 HST terjadi proses pengisian malai dan setelah 78 HST terjadi proses pemasakan biji. Penguraian fotosintat untuk pengisian malai dan proses pemasakan biji akan menyebabkan semakin kecilnya eksudat akar yang dilepaskan oleh akar sehingga pembentukan CH 4 menjadi rendah. Menurut Setyanto et al., (1999), besarnya emisi CH 4 berkaitan dengan besarnya C organik dan nisbah C/N. Pupuk kandang yang mempunyai nisbah C/N rendah dan relatif mengemisi CH 4 lebih rendah. Selain itu, pupuk kandang diperlukan untuk memperbaiki produksi padi dan juga menurunkan emisi CH 4 apabila diberikan dalam kondisi matang (setelah mengalami dekomposisi). 31
Pemberian pupuk kandang selain dapat meningkatkan kesuburan tanah juga dapat memelihara keseimbangan hara dalam tanah. Pupuk kandang tidak hanya mengandung unsur nitrogen, asam fosfat, dan kalium saja tetapi juga mengandung semua unsur hara makro dan mikro yang dibutuhkan oleh tanaman (Souri, 2001). Pemberian dosis pupuk yang sama untuk setiap plot dan penambahan bahan amelioran pupuk kandang akan semakin meningkatkan kandungan unsur nitrogen (N) dan kalium (K) pada tanah. Peningkatan kadar K dalam jaringan tanaman mendorong proses regulasi tanaman meningkat terutama dalam perubahan gula sederhana seperti karbohidrat dan asam-asam amino menjadi protein yang sulit berdifusi ke luar melalui akar karena ukuran dan bobot molekulnya yang lebih besar (Marschner, 1986; Mengel dan Kirkby, 1987 dalam Basir, 1995). Kondisi ini dapat mengurangi jumlah eksudat akar yang akan mempengaruhi pembentukan CH 4 (Basir, 1995). 4.1.2. Emisi Gas CO 2 Meningkatnya konsentrasi oksigen pada kondisi reduksi dapat menghambat produksi gas CH 4 karena CH 4 akan teroksidasi oleh bakteri metanotrop (bakteri yang mengkonsumsi CH 4 ) menjadi CO 2 (Wahyuni et al., 2007; Setyanto, 2008). Karbondioksida merupakan komponen terbesar yang diemisikan dari lahan pertanian. Walaupun emisi CO 2 sangat tinggi di pertanian padi tetapi gas ini akan digunakan kembali oleh tanaman padi saat berlangsungnya proses fotosintesis dan akan dikonservasikan ke bentuk biomas tanaman. Oleh karena itu, emisi CO 2 dari tanaman padi disebut sebagai zero net emission (Setyanto, 2008). Tanah merupakan sumber utama CO 2 atmosfer, namun juga dapat berperan sebagai sink. Beberapa faktor yang mempengaruhi produksi dan emisi CO 2 dari tanah, yaitu karakteristik tanah seperti tekstur tanah, kelembaban, ph, ketersediaan C dan kadar N tanah, salinitas yang mempengaruhi produksi CO 2 melalui aktivitas mikroba dalam tanah dan respirasi akar. Selain itu, faktor eksternal (pengaruh musim dan tekanan atmosfer) dan manipulasi kondisi lingkungan pada tanah, pengolahan tanah, irigasi, pemupukan juga berpengaruh terhadap produksi dan emisi CO 2 (Rastogi, 2002). 32
Perubahan penggunaan lahan pada rawa gambut akan mempengaruhi muka air di lahan gambut dan perubahan suhu secara drastiss sehingga akan merubah keseimbangan dan pelepasan CO 2 dan CH 4. Evolusi CO 2 dari tanah yang dikenal dengan istilah respirasi, sering dipakai sebagai indeks aktivitas mikrobiologi tanah. Metabolisme mikroba dan proses mineralisasi dari senyawa karbon lebih lambat pada suhu rendah, pada saat terjadi peningkatan suhu akan terjadi proses metabolisme dan respirasi yang akan melepaskan CO 2. Kandungan N-total gambut terkategori tinggi, namun unsur hara N relatif kurang tersedia bagi tanaman karena N dalam bentuk N-organik dan pada tingkatan C/N rasio yang tinggi tersebut menyebabkan terjadinya proses immobilisasi N oleh mikroba dalam tanah. Bila C/N rasio yang tinggi ini teroksidasi karena adanya pengembangan jaringan drainase dan reklamasi, aktivitas mikrobiologi tanah akan meningkat untuk mendekomposisi gambut dan melepaskan CO dekomposisi bahan gambut) dan CH 4 (Barchia, 2006). O 2 (hasil utama Gambar 15. Fluks CO 2 pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran pada Pertanaman Padi di Tanah Gambut 33
Gambar 16. Fluks Kumulatif CO 2 pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran pada Pertanaman Padi di Tanah Gambut Pola fluks dan fluks kumulatif CO 2 ditunjukkan pada Gambar 15 dan 16. Fluks CO 2 yang dihasilkan selama satu musim tanam sangat beragam dan terdapat pola kenaikan emisi CO 2 dari keempat perlakuan tersebut. Tanah gambut dengan perlakuan tanpa amelioran memiliki fluks CO 2 tertinggi dibandingkan dengan tiga perlakuan lainnya. Hal tersebut juga terjadi dengan fluks CH 4 dengan perlakuan tanpa amelioran. Tingginya hasil fluks CO 2 dan CH 4 dengan perlakuan tanpa amelioran mungkin disebabkan oleh jumlah eksudat akar yang dihasilkan cukup tinggi dan jumlah karbon (C/N rasio) dalam tanah gambut yang sangat tinggi menyebabkan aktivitas mikroorganisme dalam tanah meningkat sehingga proses pembentukan CH 4 dan CO 2 dapat terjadi dengan mudah. Selain itu, adanya suplai oksigen dari atmosfer melalui aerenkima maupun dari turbulensi aliran air yang membawa udara yang terperangkap dalam air menyebabkan suasana oksidatif tetap terjadi pada kondisi tanah tergenang (Barchia, 2006). Fluks CO 2 tertinggi setelah perlakuan tanpa amelioran adalah pupuk silikat, dolomit, dan pupuk kandang. Ternyata pupuk kandang selain dapat menekan emisi CH 4, juga dapat menekan emisi CO 2. 4.1.3. Emisi Gas N 2 2O Dinitrogen oksida merupakan salah satu gas rumah kaca yang berpotensi terhadap pemanasann global. Konsentrasinya yang rendah namun mempunyai 34
potensi pemanasan global yang lebih besar dibandingkan gas rumah kaca lainnya. Produksi dan emisi N 2 O sangat kuat dipengaruhi oleh besarnya pengairan dan kontinuitasnya (Ball et al., 2008). Nilai fluks N 2 O untuk setiap perlakuan beragam seperti yang terlihat pada Gambar 17. Dari grafik terlihat bahwa pemberian aplikasi dolomit mengemisikan N 2 O paling tinggi dibandingkan dengan tiga perlakuan lainnya. Menurut Erickson dan Keller (1997) dalam Hutabarat (2001), sumber utama N 2 O atmosfer berasal dari proses mikrobiologi baik secara alamiah maupun antropogenik. Proses mikrobiologi N 2 O terdiri dari nitrifikasi dan denitrifikasi. Nitrifikasi adalah proses oksidasi (aerobik) oleh bakteri autotrop maupun heterotrop mengubah amonium (NH + 4 ) menjadi nitrit (NO - 2 ) dan nitrat (NO - 3 ). Sedangkan denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat secara biokimia dalam suasana anaerobik oleh bakteri heterotrop menjadi N 2. Di samping proses mikrobiologi, karakteristik fisik dan kimia juga berpengaruh terhadap produksi dan emisi N 2 O antara lain suhu tanah, kandungan air tanah, tipe tanah, ph, tekstur, dan aerasi tanah. Karakteristikkarakteristik tersebut mempunyai hubungan yang linier dengan emisi N 2 O. Dolomit (CaCO 3.MgCO 3 ) mengandung hara Ca dan Mg. Pupuk ini dianggap pupuk netral walaupun sering sedikit menaikkan ph tanah (Rosmarkam dan Yuwono, 2002). Pengaruh kemasaman (ph) tanah terhadap emisi sangat kompleks tergantung dari adanya sumber denitrifikasi dan nitrifikasi. Jika denitrifikasi sebagai sumber utama, peningkatan ph cenderung akan menurunkan emisi sampai ph 6. Sedangkan jika nitrifikasi sebagai sumber utama emisi N 2 O, emisi akan cenderung meningkat dengan meningkatnya nilai ph yang berkisar 6-8 (Granli, 1995 dalam Hutabarat, 2001). Emisi N 2 O yang dihasilkan dengan perlakuan dolomit cenderung lebih tinggi mungkin disebabkan oleh pengaruh ph tanah yang meningkat sehingga memberikan media aktivitas mikrobiologi tanah dalam keadaan optimum untuk mendegradasi gambut (Barchia, 2006) dan proses mikrobiologi yang terjadi adalah nitrifikasi sebagai sumber utama emisi. Sedangkan emisi yang terendah dihasilkan oleh perlakuan pupuk kandang. Walaupun pupuk kandang memiliki kandungan N yang cukup tinggi namun mengemisikan N 2 O paling rendah. Hal ini 35
diduga karena pemberian amelioran pupuk kandang belum mampu meningkatkan ph tanah yang dapat menjadi kondisi optimum bagi bakteri pembentuk N 2 O. Gambar 17. Fluks N 2 O pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran pada Pertanaman Padi di Tanah Gambut Gambar 18. Fluks Kumulatif N 2 O pada Setiap Pemberian Bahan Amelioran pada Pertanaman Padi di Tanah Gambut Kemasaman tanah pada perlakuan pupuk kandang berkisar 5.25-5.87, sedangkan ph tanah pada perlakuan dolomit berkisar 5.36-6.07. Kemasaman 36
tanah pada perlakuan pupuk kandang lebih rendah namun nilainya tidak berbeda jauh dengan perlakuan dolomit. Tingkat kemasaman tersebut lebih rendah dari tingkat kemasaman yang dibutuhkan oleh bakteri untuk pembentukan N 2 O. Selain itu, mungkin juga dapat disebabkan oleh besarnya pemanfaatan N pada tanaman untuk pertumbuhan sehingga menyebabkan berkurangnya N (baik dalam bentuk NH + 4 maupun NO - 3 ) untuk pembentukan N 2 O. Wihardjaka dan Indratin (2002), menyatakan bahwa efisiensi pupuk N ditentukan oleh besarnya N dari pupuk yang dapat dimanfaatkan tanaman dan kehilangan N dari sistem tanah-tanaman. Sehingga dapat dikatakan bahwa pemberian amelioran pupuk kandang untuk tanaman akan semakin efisien jika N dapat dimanfaatkan lebih banyak untuk proses pertumbuhan tanaman dibandingkan untuk proses nitrifikasi dan denitrifikasi. 4.2.Potensial Redoks dan ph Tanah Perubahan potensial redoks tanah dan tingginya kemasaman tanah berpengaruh terhadap produksi dan emisi CH 4 dari lahan sawah yang tergenang. Kondisi tersebut akan mempengaruhi aktivitas bakteri metanogenik dalam merombak bahan organik untuk pembentukan CH 4. 4.2.1. Potensial Redoks Tanah Suatu petunjuk ketersediaan elektron dalam larutan tanah disebut potensi redoks tanah. Ketersediaan elektron merupakan petunjuk status oksidasi-reduksi tanah. Kondisi oksidasi-reduksi ini merupakan faktor pengontrol pembentukan CH 4. Tahapan proses redoks yang terjadi di lahan sawah yang tergenang adalah berkurangnya kandungan oksigen tanah, reduksi NO 3, Mn 4+, Fe 3+, SO 4, dan reduksi CO 2. Proses reduksi dari oksidan-oksidan tanah ini disebabkan oleh aktifitas mikroorganisme yang berbeda. Oksigen akan direduksi oleh mikroorganisme anaerobik, sedangkan Mn 4+ dan Fe 3+ oleh bakteri fakultatif anaerobik. Semakin besar kandungan oksidan dalam tanah, semakin lama CH 4 terbentuk (Wihardjaka et al., 2006). Minamikawa dan Sakai (2005), berpendapat bahwa pengelolaan air di dasarkan pada potensial redoks tanah (Eh), yang disebut Eh control. Eh berpengaruh pada hasil padi dan emisi CH 4. Reaksi oksidasi-reduksi 37
mempengaruhi banyak proses kimia yang terjadi dalam tanah termasuk kejenuhan, ketersediaan C, mikroorganisme, suhu, dan jenis reaksi redoks yang terjadi (Vaughan et al., 2009). Gambar 19. Elektroda Gelas Gambar 20. Pengukuran Potensial Redoks Tanah Pengukuran potensial redoks tanah di tanah gambut ditunjukkan dalam Gambar 20. Dari grafik potensial redoks (Gambar 21) terlihat nilai potensial redoks bervariasi untuk masing-masing perlakuan. Pada awal pertumbuhan tanaman padi (1 HST) nilai potensial redoks masih berada pada kisaran positif. Selanjutnya, pada pengukuran minggu berikutnya nilai potensial redoks tanah berada pada kisaran negatif. 38
Gambar 21. Perubahan Potensial Redoks (Eh) Tanah pada Pemberian Beberapa Bahan Amelioran di Tanah Gambut Nilai potensial redoks dengan perlakuan pupuk kandang lebih tinggi dibandingkan tiga perlakuan lainnya (tanpa amelioran, pupuk silikat, dolomit). Hasil pengukuran ini menunjukkan bahwa kemungkinan tanah dengan penambahan bahan amelioran pupuk kandang semakin memperkaya oksidanoksidan dalam tanah yang dapat menghambat pembentukan CH 4, karena dari hasil pengukuran fluks CH 4 dengan perlakuan pupuk kandang mengemisikan CH 4 paling rendah. Selama pengukuran potensial redoks, potensial redoks yang dicapai pada perlakuan pupuk kandang selalu berada pada nilai tertinggi dibandingkan tiga perlakuan lainnya, tetapi dalam hal mengemisikan CH 4, CO 2, dan N 2 O perlakuan pupuk kandang mampu mengemisikan paling rendah. Sehingga dapat dikatakan bahwa semakin tinggi nilai potensial redoks, maka semakin rendah emisi CH 4, CO 2, dan N 2 O yang dihasilkan. Hadi et al., (2005), menyatakan bahwa adanya korelasi negatif antara emisi N 2 O dan potensial redoks. Potensial redoks kritis untuk pembentukan N 2 O dan pada kondisi reduksi adalah -200 mv (Smith et al., 1983 dalam Hadi et al., 2005). 4.2.2. Kemasaman (ph) Tanah Reaksi tanah menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan nilai ph. Nilai ph menunjukkan banyaknyaa konsentrasi ion hidrogen (H + ) di dalam tanah. Makin tinggi kadar ion H + di dalam tanah, semakin masam tanah tersebut. Di dalam tanah selain H + dan ion-ion lain ditemukan pula 39
ion OH -, yang jumlahnya berbanding terbalik dengan banyaknya H +. Pada tanah- pada tanah tanah yang masam jumlah ion H + lebih tinggi daripada OH -, sedang alkalis kandungan OH - lebih banyak daripada H +. Bila kandungan H + sama dengan OH - maka tanah bereaksi netral yaitu mempunyai ph = 7 (Hardjowigeno, 2003). Tingginya kemasaman tanah gambut disebabkan oleh tingginya kandungan asam-asam fenolat yang dihasilkan dari dekomposisi bahan organik yang banyak mengandung lignin. Tingginya kemasaman tanah ini disebabkan oleh tingginya kandungan asam-asam organik, yaitu asam humat dan asam fulvat. Tapak pertukaran tanah gambut yang didominasi oleh ion hidrogen menyebabkan ph tanah rendah. Tanah gambut sebagian besar bereaksi masamm sampai sangat masam dengan ph < 4 (Barchia, 2006). Gambar 22. Kemasaman Tanah (ph) pada Pemberian Beberapa Bahan Amelioran di Tanah Gambut Pemberian bahan amelioran yang mampu memperbaiki kesuburan tanah dan buruknya kemasaman tanah dapat meningkatkan ph tanah seperti yang terlihat pada Gambar 22. Nilai ph perlahan-lahan mengalami peningkatan setelah pemberian amelioran dolomit, pupuk silikat, dan pupuk kandang. Pada 11 hari sebelum tanam pindah (sebelum pemberian amelioran) ph tanah cenderung lebih rendah, namun setelah 6 hari sebelum tanam pindah (setelah pemberian amelioran) ph tanah mengalami peningkatan. Selama satu musimm tanam, nilai ph 40
dari dolomit sekitar 5.36-6.07, pupuk kandang sekitar 5.25-5.87, tanpa amelioran sekitar 5.15-5.98, dan pupuk silikat sekitar 5.14-5.63. Nilai ph tertinggi dihasilkan oleh tanah dengan perlakuan dolomit karena pada bahan amelioran dolomit mengandung bahan kapur yang mampu meningkatkan ph tanah dan ph terendah dihasilkan pada tanah dengan perlakuan pupuk silikat. 4.3.Parameter-parameter Tanaman Parameter-parameter tanaman yang diukur meliputi jumlah anakan dan tinggi tanaman. Pengukuran dilakukan 2 minggu sekali yaitu pada 8, 22, 36, 50, 64, 78 HST. Parameter tanaman dianalisis statistik menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT) untuk melihat ada tidaknya perbedaan antar perlakuan. 4.3.1. Jumlah Anakan dan Tinggi Tanaman Pada tanaman padi jumlah anakan merupakan faktor penentu besarnya emisi CH 4 yang dilepaskan dari tanah sawah karena semakin banyak jumlah anakan semakin banyak cerobong yang menghubungkan antara rhizosfer dan atmosfer, maka akan semakin banyak pula emisi CH 4 yang dilepaskan. Semakin banyak jumlah anakan dapat meningkatkan kerapatan dan jumlah pembuluh aerenkima sehingga kapasitas angkut CH 4 menjadi besar (Aulakh et al., 2000b dalam Wihardjaka et al., 2006). Ruang udara pada pembuluh aerenkima daun, batang, dan akar yang berkembang dengan baik merupakan penyebab utama terjadinya pertukaran gas dari dalam tanah ke udara. Perbedaan gradien tekanan air di sekitar akar dengan ruang antar sel pada akar menyebabkan metan terlarut terdifusi. Pada dinding korteks, metan terlarut berubah menjadi gas lalu disalurkan ke batang melalui pembuluh aerenkima, kemudian dilepaskan ke udara melalui pori-pori mikro tanaman (Holzapfel-Pschorn et al., 1986 dalam Suharsih et al., 2004). Pengukuran parameter tanaman sangat penting dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan amelioran terhadap jumlah anakan dan tinggi tanaman yang juga akan berpengaruh terhadap besarnya emisi CH 4 yang akan dilepaskan ke atmosfer. Semakin banyak jumlah anakan dan tinggi tanaman, maka akan semakin banyak CH 4 yang ditransportasikan dan dilepaskan ke atmosfer. 41
Tabel 2.Hasil analisis statistik jumlah anakan, tinggi tanaman, dan fluks CH 4 pada setiap perlakuan amelioran selama satu musim tanam Perlakuan Jumlah Anakan 8 HST 22 HST 36 HST 50 HST 64 HST 78 HST Tanpa Amelioran 3 a 5 a 9 ab 10 ab 7 b 8 b Dolomit 3 a 4 b 6 b 9 b 7 b 7 b Pupuk Silikat 2 a 5 a 11 a 12 a 10 a 11 a Pupuk Kandang 2 a 6 a 10 a 11 ab 8 ab 10 ab Perlakuan Tinggi Tanaman 8 HST 22 HST 36 HST 50 HST 64 HST 78 HST Tanpa Amelioran 27.5 a 48.1 a 65.1 a 78.3 a 92.5 a 99.4 a Dolomit 29.9 a 39.6 a 57.3 a 70.2 a 81.7 a 87.7 b Pupuk Silikat 27.9 a 46.3 a 64.7 a 78.6 a 92.4 a 96.8 a Pupuk Kandang 28.5 a 44.7 a 64.6 a 76.6 a 90.7 a 98.6 a Perlakuan Fluks CH 4 (mg/m²/hari) 8 HST 22 HST 36 HST 50 HST 64 HST 78 HST Tanpa Amelioran 572.9 a 736.1 a 796.2 a 552.5 a 507.1 a 475.3 a Dolomit 412.6 a 446.8 a 406.2 b 363.6 b 406.9 a 334.5 a Pupuk Silikat 634.1 a 669.5 a 712.8 ab 528.7 ab 488.1 a 441.1 a Pupuk Kandang 419.4 a 550.9 a 375.3 b 421.6 ab 323.2 a 303.1 a Angka sekolom yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0.05 DMRT Dari tabel hasil analisis statistik menunjukkan bahwa jumlah anakan pada 8 HST tidak ada perbedaan nyata antar perlakuan, sedangkan pada 22 HST hingga 78 HST terdapat perbedaan nyata antar perlakuan. Jumlah anakan maksimum terjadi pada 50 HST, dengan jumlah anakan maksimum tertinggi dihasilkan oleh tanaman padi dengan perlakuan pupuk silikat. Berbeda dengan jumlah anakan, tinggi tanaman pada 8 HST hingga 64 HST tidak terdapat perbedaan nyata antar perlakuan. Sedangkan pada akhir pengamatan (78 HST) terdapat perbedaan nyata antar perlakuan. Fluks CH 4 tertinggi terjadi pada saat 36 HST, namun jumlah anakan maksimum terjadi pada saat 50 HST dan CH 4 yang diemisikan pada saat tanaman berumur 50 HST lebih rendah dibandingkan pada saat tanaman berumur 36 HST. Hal tersebut disebabkan karena pada saat 50 HST tanaman padi mengalami proses pembentukkan malai (fase bunting) sehingga penguraian fotosintat untuk pembentukan malai menyebabkan eksudat akar yang dilepaskan semakin kecil sehingga CH 4 yang dibentuk akan semakin kecil pula. Pada saat 50 HST hingga 78 HST terjadi penurunan jumlah anakan sehingga menyebabkan 42
CH 4 yang diemisikan semakin rendah, selain itu proses pengisian malai juga menyebabkan semakin kecilnya CH 4 yang terbentuk. Penurunan jumlah anakan disebabkan karena adanya tanaman yang mati sehingga jumlah anakan semakin berkurang. 4.3.2. Komponen Hasil Komponen hasil padi menunjukkan produktivitas tanaman padi dalam memanfaatkan penggunaan pupuk, bahan amelioran, pengairan, suhu, udara, dan sinar matahari untuk proses pertumbuhannya. Unsur-unsur tersebut jika dimanfaatkan dengan baik oleh tanaman dapat meningkatkan hasil padi. Semakin efisien pemanfaatannya maka akan semakin tinggi hasil padi yang didapatkan. Data komponen hasil padi dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 3.Komponen hasil padi pada setiap perlakuan amelioran selama satu musim tanam Perlakuan Komponen hasil Tanpa amelioran Dolomit Pupuk silikat Pupuk kandang Berat 1000 butir (gr) 34 34.2 34.7 34 gabah hampa/rumpun 556 379 551 444 gabah isi/rumpun 614 605 783 671 % gabah isi 52.4 62.1 58.3 60.4 Rata-rata anakan produktif 9 8 10 9 Bobot akar (kg/m²) 0.160 0.106 0.210 0.142 Bobot jerami (kg/m²) 0.531 0.371 0.484 0.506 Total biomasa (kg/m²) 1.207 0.820 1.158 1.165 Dari tabel tersebut terlihat persentase gabah isi tertinggi dihasilkan oleh perlakuan dolomit, yaitu sebesar 62.1% dan terendah oleh perlakuan tanpa amelioran sebesar 52.4%. Ini membuktikan bahwa penggunaan bahan amelioran mampu meningkatkan persentase gabah isi dibanding tanpa menggunakan bahan amelioran. Bobot jerami dan total biomasa tertinggi dihasilkan oleh perlakuan tanpa amelioran masing-masing sebesar 0.531 kg/m 2 dan 1.207 kg/m 2. Besarnya nilai bobot jerami mungkin disebabkan karena mikroplot pada perlakuan amelioran mengalami kebocoran sehingga menyebabkan air yang berasal dari luar 43
mikroplot masuk (merembes) ke dalam mikroplot sehingga memungkinkan akar tanaman menyerap unsur H lebih banyak dan dapat mencukupi kebutuhan unsur hara makro disamping pemberian pupuk N dan K yang dilakukan secara berkala. Berat 1000 butir, gabah isi/rumpun, rata-rata anakan produktif, dan bobot akar tertinggi dihasilkan oleh tanaman padi dengan perlakuan pupuk silikat. Menurut Ali (2008), pemupukan silikat menstimulasi pertumbuhan tanaman terutama biomassa akar, volume akar, dan porositas yang dapat meningkatkan konsentrasi oksigen pada rizosfer dan meningkatkan produktivitas padi. Hal tersebut dapat terlihat pada komponen hasil padi, bobot akar tertinggi dihasilkan oleh perlakuan pupuk silikat sebesar 0.210 kg/m 2. 4.4.Global Warming Potential (GWP) Global Warming Potential (GWP) atau yang sering disebut dengan potensi pemanasan global adalah suatu nilai yang digunakan untuk menduga besarnya potensi emisi yang telah dilepaskan dari suatu lahan pertanian. Pendugaan nilai tersebut berupa penyetaraan nilai potensi pemanasan dari masing-masing total emisi gas rumah kaca ke dalam nilai emisi karbon dioksida (CO 2 -eq). GWP tergantung pada beberapa faktor yaitu, penyerapan radiasi inframerah, lokasi spektrum penyerapan panjang gelombang, dan waktu tinggalnya di atmosfer. Oleh karena itu, tingginya GWP ada hubungannya dengan besarnya penyerapan panjang gelombang dan lama waktu tinggalnya di atmosfer (Wikipedia, 2009). Tanah tiap tahunnya melepaskan antara 6.8 dan 7.9 Gt CO 2 equivalen, terutama seperti CH 4 dari lahan gambut dan dari lahan pertanian, N 2 O dari tanpa pengelolaan dan pengelolaan tanah, dan CO 2 dari perubahan penggunaan lahan. Emisi metana yang diakibatkan oleh lahan basah lainnya menyumbangkan 1.6-3.8 Gt CO 2 equivalen (Leifeld, 2006). GWP pada sektor pertanian berdasarkan laporan tahunan sebesar 16.1 x 10 9 ton CO 2, mendekati 63% GWP dari sektor energi atau 80% GWP dari emisi CO 2 (Isermann, 1994). Menurut data IPCC (2002) dalam Yulianto (2008), nilai GWP dari CH 4 adalah 23 kali nilai GWP CO 2 dengan asumsi besar indeks GWP CO 2 adalah 1 dan nilai GWP dari N 2 O adalah 293 kali nilai GWP CO 2. Sedangkan untuk menghitung nilai GWP setara dengan karbon, adalah dengan mengalikan jumlah atom dari unsur N per senyawa N 2 O dengan 296, jumlah atom dari unsur C per 44
senyawa CH 4 dengan 23, dan jumlah atom dari unsur C per senyawa CO 2 dengan 1. Rumus untuk menghitung nilai GWP setara dengan CO 2 adalah sebagai berikut: GWP CO 2 -eq = ( ₂ ) + ( ₄ ) + ( ₂ ) Berikut ini adalah data total emisi GRK selama satu musim tanam: Tabel 4.Total emisi GRK pada setiap perlakuan amelioran selama satu musim tanam Total Emisi GRK (kg/ha) Perlakuan CO 2 CH 4 N 2 O Tanpa amelioran 7382 ± 3480.66 514.9 ± 54.27 0.118 ± 0.04 Dolomit 5392 ± 1437.78 354.6 ± 18.16 0.162 ± 0.13 Pupuk silikat 6126 ± 1570.87 494.5 ± 112.41 0.125 ± 0.02 Pupuk kandang 5121 ± 1036.73 338.3 ± 59.42 0.103 ± 0.03 Pada perlakuan tanpa amelioran menghasilkan total emisi CO 2 dan CH 4 tertinggi, yaitu masing-masing sebesar 7382 kg/ha/musim dan 514.9 kg/ha/musim. Sedangkan total emisi N 2 O tertinggi dihasilkan oleh perlakuan dolomit sebesar 0.162 kg/ha/musim. Dan total emisi CO 2, CH 4, dan N 2 O terendah dihasilkan oleh perlakuan pupuk kandang masing-masing sebesar 5121 kg/ha/musim, 338.3 kg/ha/musim, dan 0.103 kg/ha/musim. Dari hasil penelitian ini diketahui bahwa ternyata dengan menggunakan bahan amelioran pupuk kandang untuk bercocok tanam khususnya tanaman padi di tanah gambut, dapat menghasilkan emisi CO 2, CH 4, dan N 2 O terendah. Secara umum pada Tabel 4 terlihat bahwa dengan pemberian bahan amelioran dolomit, pupuk silikat, dan pupuk kandang mampu menurunkan emisi GRK dan meningkatkan hasil gabah (Tabel 5). Hal ini mungkin disebabkan kandungan yang dimiliki masing-masing bahan amelioran yang mampu menekan emisi GRK serta pemberian bahan amelioran dan pupuk NK yang diberikan secara berkala telah mencukupi kebutuhan unsur hara yang dibutuhkan tanaman sehingga dapat meningkatkan hasil gabah. Nilai total emisi CO 2, CH 4, dan N 2 O yang telah diperoleh, selanjutnya digunakan untuk menghitung potensi pemanasan global pada setiap perlakuan. Hasil penghitungan GWP dan kaitannya dengan hasil gabah yang diperoleh pada setiap perlakuan dapat dilihat pada tabel berikut ini: 45
Tabel 5.Hasil gabah dan GWP pada setiap perlakuan amelioran selama satu Perlakuan musim tanam GWP (ton CO 2 -eq) Hasil gabah (ton) Penurunan emisi GRK (%) Kenaikan hasil gabah (%) Tanpa amelioran 19.26 ± 2.35 4.34 ± 0.35 - - Dolomit 13.60 ± 1.87 4.38 ± 0.43 29.4 0.8 Pupuk silikat 17.54 ± 4.09 4.84 ± 0.25 8.9 11.4 Pupuk kandang 12.93 ± 2.31 4.82 ± 0.61 32.9 11.0 Tanah gambut dengan perlakuan tanpa amelioran mempunyai potensi pemanasan global paling tinggi dibandingkan tiga perlakuan lainnya (pupuk silikat, dolomit, dan pupuk kandang). Pada perlakuan tanpa amelioran menghasilkan nilai GWP tertinggi sebesar 19.26 ton CO 2 -eq, namun gabah yang dihasilkan rendah, yaitu sebesar 4.34 ton. Sedangkan pada perlakuan pupuk kandang GWP yang dihasilkan lebih rendah dari perlakuan tanpa amelioran, yaitu sebesar 12.93 ton CO 2 -eq tetapi gabah yang dihasilkan lebih tinggi dari perlakuan tanpa amelioran, yaitu sebesar 4.82 ton. Selain itu, penggunaan pupuk kandang mampu menurunkan emisi GRK sebesar 32.9 % dengan peningkatan hasil gabah sebesar 11 %. Disamping penggunaan pupuk kandang, penggunaan dolomit sebagai bahan amelioran juga mampu menurunkan emisi sebesar 29.4 % lebih rendah 3.5 % dari penggunaan pupuk kandang, namun penggunaan amelioran ini dalam peningkatan hasil gabah jauh lebih rendah, yaitu sebesar 0.8 %. Peningkatan hasil gabah tertinggi dari keempat perlakuan terlihat pada penggunaan pupuk silikat sebesar 11.4 %, namun dalam hal penurunan emisi penggunaan pupuk silikat memiliki persentase yang lebih rendah dari keempat perlakuan tersebut, yaitu sebesar 8.9 %. Dari hasil tersebut terlihat penggunaan pupuk kandang merupakan bahan amelioran yang baik digunakan di tanah gambut karena mampu menurunkan emisi GRK serta dapat meningkatkan hasil gabah. 4.5.Analisis Kandungan Karbon pada Tanaman Tanaman membutuhkan unsur hara esensial dalam jumlah yang cukup, sehingga bila tidak terdapat dalam jumlah yang cukup tanaman tidak dapat tumbuh dengan normal. Tanaman dapat menyerap unsur hara melalui akar atau 46
melalui daun. Unsur C dan O diambil tanaman dari udara sebagai CO 2 melalui stomata daun dalam proses fotosintesis. Unsur H diambil dari air tanah (H 2 O) oleh akar tanaman (Hardjowigeno, 2003). Penimbunan karbon merupakan cara untuk mengurangi CO 2 di atmosfer. Tumbuhan berklorofil menyerap CO 2 melalui proses fotosintesis dan menggunakannya untuk menghasilkan bahan organik. Dengan demikian tumbuhan menyimpan (menambat) karbon untuk pertumbuhan. Pada akhirnya, karbon akan dilepas dengan cepat ke atmosfer melalui proses oksidasi, dekomposisi oleh bakteri, dan pembakaran bahan organik (Schneider et al., 2006). Dua proses fisika dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan penimbunan karbon, yaitu: meningkatkan nilai akumulasi karbon dan mengurangi perusakan karbon pada proses dekomposisi oleh bakteri dan pembakaran bahan organik (Paustian et al., 2001 dalam Schneider et al., 2006). Besarnya karbon yang dikandung oleh tanaman pada bagian gabah, akar, jerami, dan gulma dapat dilihat pada Lampiran 15 dalam bentuk tabel. Dari tabel tersebut terlihat bahwa besarnya kandungan karbon pada tanaman berkisar antara 50.09 % - 56.35 %, dengan perincian pada masing-masing bagian tanaman adalah sebagai berikut: 1. Kandungan C pada gabah: 54.83 % 56.28 % 2. Kandungan C pada akar: 51.73 % - 56.35 % 3. Kandungan C pada jerami: 50.14 % - 55.85 % 4. Kandungan C pada gulma: 50.09 % - 55.86 % Hasil analisis tersebut kemudian digunakan untuk mengetahui kandungan karbon tanaman per satuan luas. Kandungan karbon tanaman per satuan luas lahan dapat dilihat pada tabel dibawah ini: Tabel 6.Kandungan C pada tanaman berdasarkan bagian tanaman pada setiap perlakuan amelioran selama satu musim tanam Perlakuan Kandungan C pada Akar Jerami (kg C/ha) Kandungan C pada Gabah (kg C/ha) Kandungan C pada Jerami (kg C/ha) Kandungan C pada Gulma (kg C/ha) Total Kandungan C (kg-c/ha) Tanpa Amelioran 540.58 2889.28 391.22 221.91 4042.99 Dolomit 319.62 1896.37 410.73 12.67 2639.38 Pupuk Silikat 630.38 2571.98 363.70 49.05 3615.10 Pupuk Kandang 419.37 2888.21 448.61 13.43 3769.63 47
Kandungan karbon tertinggi yang terdapat pada bagian akar, gabah, dan gulma dihasilkan oleh perlakuan tanpa amelioran. Sedangkan kandungan karbon tertinggi yang terdapat pada bagian jerami dihasilkan oleh perlakuan pupuk kandang. Bagian akar, gabah, dan gulma pada perlakuan dolomit memiliki kandungan karbon yang terendah. Sedangkan pada bagian jerami kandungan karbon terendah dihasilkan oleh perlakuan pupuk silikat. Dengan mengetahui kandungan karbon organik pada setiap bagian tanaman, maka dengan mudah dapat diketahui besarnya total karbon organik yang mampu disimpan oleh tanaman padi di tanah gambut pada setiap perlakuan. Setelah total kandungan karbon organik diketahui, selanjutnya hasil tersebut digunakan untuk mencari net karbon pada setiap perlakuan dengan menghitung selisih antara GWP CO 2 -C dengan total kandungan karbon organik dari tanaman. Hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 7.Neraca karbon pada setiap perlakuan amelioran selama satu musim tanam Total Kandungan C (kg-c/ha) Net Karbon (kg-c/ha) Indeks GWP (ton CO 2 -eq/ton gabah) Perlakuan GWP (kg CO 2 -C/ha) Tanpa Amelioran 4043.0 10906.2 6863.3 4.44 Dolomit 2639.4 7603.0 4963.6 3.11 Pupuk Silikat 3615.1 10213.4 6598.3 3.63 Pupuk Kandang 3769.6 7241.5 3471.8 2.68 Dari data yang didapat, diketahui bahwa perlakuan tanpa amelioran menghasilkan total kandungan C sebesar 4043 kg-c/ha, pupuk kandang 3769.6 kg-c/ha, pupuk silikat 3615.1 kg-c/ha, dan dolomit 2639.4 kg-c/ha. Sedangkan GWP CO 2 -C yang dihasilkan dari perlakuan tanpa amelioran 10906.2 kg CO 2 - C/ha, pupuk silikat 10213.4 kg CO 2 -C/ha, dolomit 7603 kg CO 2 -C/ha, dan pupuk kandang 7241.5 kg CO 2 -C/ha. Dan net karbon terendah dihasilkan oleh perlakuan pupuk kandang sebesar 3471.8 kg-c/ha, diikuti dolomit, pupuk silikat, dan tanpa amelioran masing-masing sebesar 4963.6 kg-c/ha, 6598.3 kg-c/ha, dan 6863.3 kg-c/ha. Ini membuktikan bahwa penggunaan amelioran pupuk kandang pada tanaman yang ditanam di tanah gambut mampu menyimpan karbon lebih banyak dibandingkan dengan jumlah karbon yang dilepas ke atmosfer. Selain itu, dari hasil penghitungan indeks GWP, indeks GWP terendah dihasilkan oleh perlakuan 48
pupuk kandang. Pada perlakuan pupuk kandang, 1 ton gabah yang dihasilkan hanya mengemisikan 2.68 ton CO 2 -eq ke atmosfer. Sedangkan pada perlakuan tanpa amelioran, 1 ton gabah yang dihasilkan mampu mengemisikan 4.44 ton CO 2 -eq ke atmosfer. Ini menggambarkan bahwa dengan penggunaan pupuk kandang sebagai bahan amelioran di tanah gambut yang miskin unsur hara dapat meningkatkan hasil gabah dengan potensi pemanasan global yang lebih rendah dibandingkan dengan tanpa penggunaan bahan amelioran. 49