Latar Belakang
Padi merupakan komoditas yang penting dan strategis, dimana kebutuhan akan konsumsi beras ini terus meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk, hal ini mengisyaratkan perlunya peningkatan produksi beras di Indonesia. Peningkatan produksi beras di Indonesia menghadapi tantangan semakin berat, karena berkurangnya lahan subur di pulau Jawa akibat konversi lahan ke non pertanian. Lahan pasang surut merupakan salah satu alternatif dalam mengatasi semakin menyusutnya lahan-lahan subur di pulau Jawa akibat konversi lahan. Luas lahan pasang surut di Indonesia diperkirakan sekitar 20.1 juta ha, dan sekitar 9.53 juta ha berpotensi untuk dijadikan sebagai lahan pertanian (Alihamsyah 2004). Walaupun lahan pasang surut mempunyai potensi sebagai sumber produksi padi, namun produktivitas padi di lahan ini masih rendah.
Berdasarkan jangkauan air pasang, lahan pasang surut dibagi berdasarkan tipe luapannya yaitu : 1) tipe luapan A, terluapi air pasang baik pasang besar maupun kecil, 2) tipe luapan B, hanya terluapi air pada pasang besar saja, 3) tipe luapan C, tidak terluapi air pasang tapi kedalaman air tanahnya < 50 cm, 4) tipe luapan D, tidak terluapi air kedalaman air tanahnya > 50 cm. Berdasarkan tipologinya dari 20.1 juta ha lahan pasang surut terdiri dari lahan gambut 10.9 juta ha, kemudian diikuti lahan sulfat masam (6.7 juta ha), lahan potensial (2.1 juta ha) dan lahan salin 0.4 juta ha (Widjaya Adhi 1986; Alihamsyah 2004). Lahan pasang surut sulfat masam merupakan lahan yang mempunyai kendala lebih berat, karena mempunyai lapisan pirit yang apabila teroksidasi mengakibatkan pH tanah yang sangat masam, kandungan unsur meracun Al. Fe dan H2S yang tinggi serta kandungan dan ketersediaan hara yang rendah (Sarwani et al. 1994).
Keracunan besi pada padi merupakan salah satu faktor pembatas produksi padi di lahan sawah yang dapat menurunkan hasil padi 12-100 % (Sahrawat 2000; Sahrawat et al. 2004; Sahrawat 2010). Keracunanbesi merupakan stress fisiologi pada tanaman padi yang umum dijumpai di lahan pasang surut dan merupakan kendala utama dalam produksi padi. Keracunan besi pada padi selain disebabkan tingginya kadar besi di dalam tanah juga dapat disebabkan oleh faktor lingkungan
seperti ketidakseimbangan hara, tanah selalu tergenang (Sahrawat et al. 2004) dan penggunaan genotipe padi yang peka seperti varietas IR 64 (Suhartini 2004; Suhartini dan Makarim 2009).
Dalam pertanian berkelanjutan, selain berupaya meningkatkan produktivitas juga berupaya memperbaiki dan menjaga kualitas lahan. Hasil-hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan genotipe toleran, pemupukan berimbang dan ameliorasi lahan menggunakan bahan organik dan kapur dapat mengatasi keracunan besi dan meningkatkan kualitas lahan dan produktivitas padi. Pengapuran walaupun telah diketahui dapat meningkatkan produktivitas padi dan mengurangi keracunan Fe, namun bahan ini sulit diperoleh di lokasi. Pemanfaatan bahan organik yang banyak terdapat di lokasi untuk ameliorasi lahan merupakan salah satu cara penggunaan input yang lebih murah, ramah lingkungan dan mengurangi penggunaan bahan kimia seperti pupuk anorganik.
Penggunaan genotipe toleran merupakan cara yang lebih murah dan mudah diaplikasikan oleh petani, namun demikian genotipe toleran kadang-kadang tidak selalu mampu beradaptasi secara luas untuk semua kondisi lahan. Penggunaan varietas yang telah dilepas dan direkomendasikan untuk lahan pasang surut yang bermasalah keracunan besi menunjukkan hasil yang beragam dan tidak konsisten baik antar lokasi maupun antar musim. Perbedaan hasil mungkin disebabkan karena sangat beragamnya karakteristik tanah di lahan pasang surut dan beragamnya kemampuan tanaman dalam beradaptasi dengan kadar besi di dalam tanah. Hal ini menunjukkan perlunya penggunaan genotipe padi yang spesifik lokasi dalam meningkatkan produktivitas padi di lahan pasang surut yang bermasalah dengan keracunan besi.
Penggunaan bahan organik selain dapat mengurangi kadar Al/Fe di dalam tanah dengan reaksi pengkelatan asam-asam organik, hasil dekomposisi bahan organik juga memberikan sumbangan hara makro seperti N, P, K dan unsur hara mikro. Hasil penelitian Noor dan Jumberi (1998) menunjukkan pemberian jerami padi dengan dosis 5.0 t/ha di lahan pasang surut bukaan baru Kalimantan Tengah dapat meningkatkan hasil padi varietas IR 64 27% dan varietas Kapuas 58% dibandingkan tanpa bahan organik. Pemberian kompos jerami padi selain dapat
meningkatkan hasil padi juga dapat mengurangi kadar besi dan sulfat di lahan pasang surut (Jumberi dan Alihamsyah 2004).
Salah satu sumber bahan organik yang potensial selain jerami padi dan pupuk kandang adalah Salvinia sp. Salvinia sp. merupakan tumbuhan air yang banyak terdapat di lahan rawa, sehingga Salvinia sp. merupakan salah satu alternatif penyediaan bahan organik baik secara ex-situ maupun secara in-situ ditumbuhkan di lahan pertanaman padi. Selain itu Salvinia sp. juga mempunyai tingkat pertumbuhan dan produktivitas biomas yang tinggi sehingga potensial digunakan sebagai sumber pupuk organik (Schneider dan Rubio 1999; Oguin et al. 2002; Oguin et al. 2003).
Penggunaan genotipe padi toleran atau agak toleran yang spesifik lokasi dan ameliorasi lahan menggunakan bahan organik seperti limbah pertanian dan Salvinia sp. diharapkan dapat mengendalikan keracunan Fe dan meningkatkan produktivitas padi di lahan pasang surut.
Rumusan Masalah
Untuk mengatasi keracunan besi dan meningkatkan produktivitas padi di lahan pasang surut bermasalah keracunan besi dapat dilakukan dengan memperbaiki lingkungan tumbuh seperti pemupukan berimbang, ameliorasi lahan, pengaturan air dan menggunakan varietas toleran. Penggunaan bahan amelioran seperti kapur telah diketahui mampu meningkatkan pH tanah dan menekan kelarutan besi dalam tanah, namun demikian untuk memberikan dalam dosis 1-2 t/ha bahan ini sulit dicari di lokasi dan sering tidak tersedia. Pengelolaan air di lahan pasang surut juga telah diketahui dapat memperbaiki kualitas lahan, namun infrastruktur seperti saluran dan pintu-pintu air tidak seluruhnya ada dan berfungsi. Pada musim hujan sering air kelebihan di lahan sawah dan tidak bisa didrainase atau dibuang ke saluran, sehingga lahan yang selalu tergenang ini memicu terjadinya keracunan besi pada tanaman.
Menurut Alihamsyah (2002), strategi yang dapat dilakukan dalam meningkatkan produktivitas padi di lahan pasang surut adalah dengan cara mengintegrasikan antara : (1) perbaikan lingkungan tumbuh tanaman, dan (2) menggunakan genotipe yang toleran. Pemilihan genotipe yang tepat sesuai
dengan adaptasi tanaman terhadap cekaman lingkungan merupakan salah satu cara dalam mengatasi keracunan besi. Sebagian petani telah menggunakan limbah panen seperti jerami padi dan pupuk kandang sebagai ameliorasi lahan maupun sebagai pupuk organik. Selain itu di lahan rawa pasang surut ternyata juga banyak terdapat Salvinia sp. di saluran-saluran maupun di lahan pertanaman padi. Salvinia sp. belum banyak dimanfaatkan oleh petani sebagai pupuk organik dan sebagian petani menganggap sebagai gulma. Dalam penelitian ini mencoba menggunakan Salvinia sp. sebagai alternatif bahan untuk ameliorasi lahan selain jerami padi dan pupuk kandang. Langkah-langkah (roadmap) yang dilakukan dalam upaya memecahkan permasalahan dalam mengatasi keracunan besi di lahan pasang surut dapat digambarkan dalam diagram alir kegiatan penelitian berikut (Gambar 1.1).
Gambar 1.1. Diagram Alir Kegiatan Penelitian
STUDI PENGENDALIAN KERACUNAN BESI PADA PADI DI LAHAN PASANG SURUT MELALUI KERAGAMAN GENOTIPE PADI DAN AMELIORASI LAHAN
(1) Pengaruh konsentrasi Fe dalam media larutan hara terhadap gejala keracunan Fe
(3a) Evaluasi Salvinia sp yang adaptif terhadap Fe dalam media larutan hara
(2) Evaluasi toleransi genotipe padi terhadap keracunan Fe dalam larutan hara
(3b) Evaluasi Salvinia sp yang adaptif pada media tanah lahan pasang surut
(4a) Kombinasi genotipe padi dan ameliorasi lahan dalam mengendalikan keracunan Fe di lahan pasang surut (MT. I )
(4b) Kombinasi genotipe padi dan residu ameliorasi dalam mengendalikan keracunan Fe di lahan pasang surut (MT. II)
Perc. Rumah Kaca (2010)
Perc. Lapang di dua lokasi (2011)
Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan untuk :
1. Mendapatkan konsentrasi besi dalam larutan hara yang menyebabkan gejala keracunan besi ringan, sedang dan berat pada padi sebagai dasar seleksi padi.
2. Mendapatkan genotipe padi yang toleran terhadap keracunan Fe dengan produktivitas tinggi
3. Mempelajari mekanisme toleransi genotipe padi terhadap keracunan Fe. 4. Mendapatkan Salvinia sp. yang adaptif, cepat tumbuh dengan biomas
tinggi pada media larutan hara dan di lahan pasang surut
5. Mempelajari pengaruh genotipe padi, ameliorasi lahan dan kombinasinya terhadap keracunan besi dan produktivitas padi pada tingkat cekaman Fe dan musim tanam berbeda.
Kerangka Pemikiran
Lahan pasang surut yang luas dengan air yang relatif selalu tersedia sangat potensial sebagai sumber produksi padi, karena sumber air bukan saja dari air hujan tetapi juga dari pasang surutnya air laut. Walaupun demikian, lahan pasang surut di Indonesia dengan luas 20.1 juta ha, sebagian dari lahan tersebut merupakan tanah sulfat masam (6.7 juta ha) dengan produktivitas padi yang masih rendah (Alihamsyah 2004). Keracunan besi merupakan stress fisiologi pada tanaman padi yang umum dijumpai di lahan pasang surut sulfat masam yang disebabkan tingginya kadar besi ferro (Fe2+) di dalam tanah. Keracunan besi mengakibatkan rendahnya produktivitas padi dan dapat menurunkan hasil 12- 100% (Sahrawat 2000; Sahrawat et al. 2004; Sahrawat 2010) .
Bentuk besi di dalam tanah dipengaruhi oleh reaksi oksidasi-reduksi. Dalam keadaan tergenang (reduktif) besi berada dalam bentuk Fe+2, sedangkan dalam kondisi oksidatif besi berada dalam bentuk Fe+3, padi menyerap Fe dalam bentuk Fe+2. Keracunan Fe disebabkan tingginya serapan Fe+2 dalam jaringan tanaman padi yang disebabkan tingginya kadar Fe di dalam tanah yang juga berhubungan dengan ketidakseimbangan hara mineral (stres hara) yang
mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Hasil-hasil penelitian menunjukkan padi yang keracunan Fe mempunyai korelasi dengan rendahnya kadar hara P, K, Ca dan Zn dalam jaringan tanaman padi. Keracunan besi juga disebabkan kondisi lingkungan yang selalu dalam keadaan tergenang (reduktif) dengan drainase jelek mengakibatkan semakin tingginya kadar Fe+2 yang tereduksi dalam tanah (Sahrawat et al. 2004). Keracunan Fe berhubungan juga dengan genotipe tanaman, genotipe padi yang peka menyebabkan semakin parahnya keracunan Fe dan mengakibatkan rendahnya produktivitas padi (Suhartini 2004; Suhartini dan Makarim 2009).
Strategi yang dapat dilakukan dalam mengendalikan keracunan besi dan meningkatkan produktivitas padi di lahan pasang surut : (1) perbaikan lingkungan tumbuh tanaman dengan pemupukan berimbang untuk memperkuat ketahanan genotipe terhadap keracunan Fe, penggunaan bahan amelioran (bahan organik, kapur) dan pengelolaan air untuk mengurangi kadar Fe di dalam tanah, (2) menggunakan genotipe yang toleran terhadap keracunan besi, atau (3) integrasi antara keduanya (Alihamsyah 2002).
Pendekatan dengan perbaikan lingkungan tumbuh untuk menekan kadar Fe dan meningkatkan kadar hara biasanya menggunakan bahan dalam dosis yang tinggi sehingga memerlukan biaya besar. Menggunakan genotipe toleran merupakan cara yang lebih murah dan mudah diaplikasikan oleh petani, namun demikian perakitan genotipe toleran memerlukan waktu yang lama dan biasanya varietas yang dihasilkan tidak selalu mampu beradaptasi secara luas. Varietas yang toleran terhadap stress Fe juga biasanya mempunyai potensi hasil yang tidak terlalu tinggi.
Penggunaan atau pemilihan varietas hendaknya disesuaikan dengan cekaman lingkungan dimana padi akan ditanam. Pada cekaman ringan tidak perlu menggunakan varietas yang toleran, tetapi sebaiknya menggunakan varietas dengan potensi hasil tinggi. Pada lingkungan dengan cekaman sedang, sebaiknya menggunakan varietas dengan potensi tinggi dan agak toleran terhadap keracunan Fe. Pada cekaman berat sebaiknya menggunakan varietas yang toleran, atau agak toleran dengan sedikit perbaikan lingkungan dengan ameliorasi lahan menggunakan bahan organik. Pendekatan yang terintegrasi antara penggunaan
genotipe toleran atau agak toleran dan perbaikan lingkungan tumbuh dengan bahan organik merupakan strategi yang dapat dilakukan dalam mengatasi keracunan Fe di lahan pasang surut.
Penerapan penggunaan genotipe padi toleran/agak toleran dan perbaikan lingkungan tumbuh dengan menggunakan ameliorasi lahan dengan bahan organik seperti Salvinia sp. maupun limbah panen diharapkan akan dapat meningkatkan produktivitas padi dan pendapatan petani di lahan pasang surut. Meningkatnya produktivitas di harapkan juga akan mendorong semakin banyak petani yang menanam padi unggul yang berimplikasi akan semakin meningkatnya luas dan intensitas tanam padi di lahan pasang surut. Meningkatnya luas dan intensitas tanam akan meningkatkan produksi padi dan beras di lahan pasang surut yang selama ini dianggap sebagai lahan marginal atau lahan suboptimal.
Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian adalah :
1. Konsentrasi besi dalam larutan hara yang berbeda menyebabkan tingkat keracunan besi yang berbeda (ringan, sedang dan berat)
2. Genotipe padi memiliki perbedaan toleransi terhadap tingkat keracunan Fe pada konsentrasi Fe yang berbeda.
3. Mekanisme toleransi antara genotipe padi peka dan toleran terhadap keracunan besi berbeda.
4. Terdapat Salvinia sp. yang adaptif, cepat tumbuh dengan biomas tinggi, pada media larutan hara dan lahan pasang surut.
5. Genotipe padi, ameliorasi lahan dan kombinasinya dapat mengendalikan keracunan besi dan meningkatkan produktivitas padi pada tingkat cekaman Fe dan musim tanam yang berbeda.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian yang telah dilaksanakan terdiri dari beberapa tahap kegiatan yaitu :
A. Penelitian di Rumah Kaca/Laboratorium
1. Pengaruh Konsentrasi Besi dalam Larutan Hara terhadap Gejala Keracunan Besi dan Pertumbuhan Tanaman Padi.
2. Evaluasi Toleransi Genotipe Padi terhadap Keracunan Besi pada Dua Level Konsentrasi Besi dalam Larutan Hara.
3. Evaluasi Adaptasi Salvinia sp. terhadap Konsentrasi Fe pada Media Larutan Hara dan Media Tanah Lahan Pasang Surut
B. Penelitian lapangan
4. Pengaruh Genotipe Padi dan Ameliorasi Lahan serta Kombinasinya terhadap Keracunan Besi dan Produktivitas Padi pada Dua Lokasi dan Musim Tanam Berbeda di Lahan Pasang Surut.
