PENENTUAN POSISI TABUNG PENANGKAP GAS ( CLEARING )

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.3 PENENTUAN POSISI TABUNG PENANGKAP GAS ( CLEARING )

Emisi gas CO2, CH4 dan N2O dari lahan pertanian sangat dipengaruhi oleh sifat fisik, kimia dan mikrobiologi tanah yang bervariasi baik berdasarkan tempat maupun waktu. Oleh karena itu pengambilan sampel gas perlu dilakukan pada titik dan waktu yang tepat sehingga data yang diperoleh dapat mewakili kondisi plot percobaan secara keseluruhan. Hasil pengukuran emisi gas CO2, CH4 dan N2O berdasarkan posisi tabung dan waktu pengambilan sampel pada saat clearing

disajikan dalam Tabel 7, Gambar 7 dan Lampiran 2.

Tabel 7. Emisi CO2, CH4 dan N2O berdasarkan waktu pengambilan sampel pada penentuan posisi tabung penangkap gas (clearing)

Jam ^CO2 ppm (mgC/m²/jam) CH4 ppm (mgC/m²/jam) N2O ppm (mgN/m²/jam) 8 332(315) a 5.4(5.1) a 3.1(3.5) a 12 330(313) a 4.5(4.3) b 1.8(2.0) a 16 347(329) a 4.5(4.2) b 2.9(3.3) a 24 331(314) a 4.8(4.5) b 3.6(4.0) a Total* 8 161 129 157

Angka-angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut DMRT pada α 0.05

24 Gambar 7. Emisi (a) Karbon dioksida (CO2), (b) Metana (CH4) dan (c) Dinitro oksida (N2O)

berdasarkan posisi tabung pada penentuan posisi tabung penangkap gas (clearing) 300 320 340 360 380 1 2 3 4 5 6 7 8 rata-rata C O 2 (p p m ) Nomor Tabung 0 2 4 6 8 1 2 3 4 5 6 7 8 rata-rata C H 4 (p p m ) Nomor Tabung 0 2 4 6 8 1 2 3 4 5 6 7 8 rata-rata N 2 O (p p m ) Nomor Tabung (b) (c) (a)

25

4.3.1 Karbon dioksida (CO

2

)

Hasil pengukuran emisi gas CO2 pada saat clearing dapat dilihat pada Gambar 7a. Rata-rata gas CO2 yang terukur adalah 335 ppm (317 mgC/m²/jam) dengan total CO2 selama 24 jam sebesar 8 161 mgC/m². Konsentrasi CO2 tertinggi terdapat pada tabung 5 sebesar 338 ppm (321 mgC/m²/jam), sedangkan terendah pada tabung 3 yaitu 331 ppm (314 mgC/m²/jam). Berdasarkan waktu pengambilan gas, konsentrasi CO2 tertinggi terjadi pada pukul 16.00 sebesar 347 ppm (329 mgC/m²/jam), kemudian pukul 08.00 (332 ppm, 315 mgC/m²/jam), pukul 24.00 (331 ppm, 314 mgC/m²/jam) dan terendah pukul 12.00 (330 ppm, 313 mgC/m²/jam). Total CO2 selama 24 jam pada saat clearing ditentukan berdasarkan persamaan grafik yang diperoleh melalui Interpolasi Lagrange (Lampiran 12).

Analisis ragam menunjukkan konsentrasi CO₂ tidak berbeda nyata terhadap posisi tabung dengan nilai p=0.98 dan R²= 0.21(Lampiran 8). Hal ini dapat disebabkan kondisi tanah di setiap titik sampling relatif seragam sehingga perbedaan konsentrasi CO2 dari masing-masing tabung tidak signifikan. Meskipun demikian pada Gambar 7a dapat dilihat, bahwa semakin jauh posisi tabung dari sumber pupuk, konsentrasi CO2 cenderung semakin tinggi. Dalam penelitian ini semakin besar nomor tabung, semakin jauh posisinya dari area pupuk kecuali tabung 8 yang diletakkan diantara dua tanaman jarak pagar sehingga letaknya lebih dekat dengan pupuk. Konsentrasi CO₂ yang lebih rendah pada tabung yang dekat dengan sumber pupuk diduga karena pemberian urea dalam penelitian ini mampu meningkatkan keasaman tanah yang dapat menghambat respirasi mikroorganisme. Hasil tersebut sesuai dengan hasil penelitian Sitaula et al.

(1995) dan Bowden et al. (2000) diacu dalamRastogi et al. (2002) yang menunjukkan adanya penurunan respirasi mikroorganisme dan emisi CO2 dengan adanya penambahan pupuk N.

Hasil clearing juga menunjukkan konsentrasi CO2 lebih tinggi pada sore dan malam hari dibandingkan pada siang hari. Emisi CO2 yang lebih besar pada malam hari dapat disebabkan kelembaban relatif yang lebih tinggi pada malam hari mampu meningkatkan respirasi mikroorganisme. Sama halnya dengan posisi tabung, hasil analisis ragam juga menunjukkan waktu pengambilan gas tidak berpengaruh nyata terhadap konsentrasi CO2 yang terukur dengan nilai p=0.16 dan R²=0.60 (Lampiran 8). Hal ini menunjukkan emisi CO2 yang dihasilkan tidak hanya dipengaruhi oleh perlakuan tetapi juga perubahan kondisi lingkungan pada lokasi penelitian.

4.3.2 Metana (CH

4

)

Sebagian besar emisi CH4 dari lahan pertanian berasal dari dekomposisi bahan organik secara anaerob. Proses dekomposisi tersebut juga sangat dipengaruhi oleh aktivitas mikroorganisme di dalam tanah. Hasil clearing CH4 dapat dilihat pada Gambar 7b. Rata-rata gas CH4 yang terukur adalah 4.8 ppm (4.5 mgC/m²/jam) dengan total emisi selama 24 jam sebesar 129 mgC/m². Total CH₄ selama 24 jam pada saat clearing ditentukan dengan menggunakan metode yang sama dengan CO2, begitu juga dengan N2O. Konsentrasi CH4 tertinggi terdapat pada tabung 3 sebesar 5.2 ppm (4.9 mgC/m²/jam) sedangkan terendah terdapat pada tabung 7 yaitu 4.3 ppm (4.1 mgC/m²/jam). Berdasarkan waktu pengambilan gas, konsentrasi CH4 dari yang tertinggi terjadi pada pukul 08.00 (5.4 ppm, 5.1 mgC/m²/jam), pukul 24.00 (4.8 ppm, 4.5 mgC/m²/jam), pukul 12.00 (4.5 ppm, 4.3 mgC/m²/jam) dan terendah pada pukul 16.00 (4.5 ppm, 4.2 mgC/m²/jam). Analisis ragam menunjukkan posisi tabung tidak berpengaruh nyata terhadap konsentrasi CH4 (p= 0.19, R²= 0.48). Sebaliknya, CH4 yang terukur berbeda nyata berdasarkan waktu pengambilan gas dengan nilai p=0.001 dan R² =0.92 (Lampiran 8).

26 Seperti clearing CO2, analisis ragam juga menunjukkan posisi tabung tidak memberikan pengaruh nyata terhadap konsentrasi CH₄. Hasil tersebut mengindikasikan kondisi lahan pada masing-masing titik sampling tidak secara signifikan mempengaruhi konsentrasi CH4 yang terukur. Namun, dari Gambar 7b dapat dilihat konsentrasi CH₄ lebih tinggi pada tabung yang dekat dengan sumber pupuk. Hal ini disebabkan oleh aplikasi pupuk urea mampu meningkatkan aktivitas mikroorganisme penghasil metan (metanogen) dalam menghasilkan CH4. Penggunaan pupuk urea mampu meningkatkan fluks CH4 selama musim pertumbuhan melalui peningkatan pH tanah yang diikuti hidrolisis urea dan penurunan potensial redoks, yang dapat menstimulasi aktivitas metanogen (Dubey, 2005). Oleh karena itu, semakin dekat dengan sumber pupuk, diperkirakan aktivitas metanogen dalam menghasilkan CH4 semakin meningkat.

Sementara itu, hasil analisis ragam menunjukkan konsentrasi CH₄ berbeda nyata terhadap waktu pengambilan gas. Hal ini disebabkan oleh adanya perubahan kondisi lingkungan berdasarkan perubahan waktu terutama untuk parameter temperatur tanah, temperatur udara dan radiasi matahari. Dubey (2005) menyatakan emisi CH4 lebih responsif terhadap temperatur. Selain mempengaruhi pembentukan CH4, temperatur juga mempengaruhi proses dekomposisi bahan organik di dalam tanah dimana substrat untuk metanogen diproduksi. Dari hasil clearing diketahui emisi CH4 lebih tinggi pada pagi hari dan malam hari. Kondisi tanah yang lebih bersifat anaerobik pada pagi dan malam hari merupakan penyebab tingginya emisi CH₄.

4.3.3 Dinitro Oksida (N

2

O)

Emisi N2O dari tanah merupakan hasil dari proses nitrifikasi dan denitrifikasi yang melibatkan bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter. Nitrifikasi terjadi dalam kondisi aerob sedangkan denitrifikasi berlangsung pada kondisi anaerob. Oleh karena itu, N2O dapat terbentuk pada kondisi aerob maupun anaerob. Hasil pengukuran gas N2O pada saat clearing disajikan pada Gambar 7c. Rata-rata gas N2O yang terukur adalah 3.0 ppm (3.3 mgN/m²/jam) dengan total emisi selama 24 jam sebesar 157 mgN/m². Konsentrasi N2O tertinggi terdapat pada tabung 8 sebesar 4.1 ppm (4.6 mgN/m²/jam) sedangkan terendah pada tabung 5 yaitu 2.1 ppm (2.4 mgN/m²/jam). Berdasarkan waktu pengambilan gas, konsentrasi N2O dari yang tertinggi terjadi pada pukul 24.00 (3.6 ppm, 4.0 mgN/m²/jam), pukul 08.00 (3.1 ppm, 3.5 mgN/m²/jam), pukul 16.00 (2.9 ppm, 3.3 mgN/m²/jam) dan terendah pada pukul 12.00 (1.8 ppm, 2.0 mgN/m²/jam). Analisis ragam menunjukkan konsentrasi N₂O tidak berbeda nyata baik berdasarkan posisi tabung (p=0.34, R²= 0.39) maupun waktu pengambilan gas (p=0.39, R²=0.38) (Lampiran 8).

Konsentrasi N2O pada masing-masing tabung lebih bervariasi dibandingkan dengan CH4. Hal ini menunjukkan N2O lebih reaktif terhadap penambahan pupuk urea dibandingkan dengan CH4. Pathak (1999) menyatakan, produksi N2O dari tanah selama proses denitrifikasi dan nitrifikasi meningkat dengan adanya pemupukan N. Mikroorganisme membutuhkan sumber N yang digunakan sebagai substrat dalam proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Pupuk urea menyediakan sumber N di dalam tanah sehingga secara langsung dapat mempengaruhi produksi N₂O. Meskipun lebih reaktif terhadap penambahan urea, hasil clearing N2O tidak berbeda nyata baik berdasarkan posisi tabung maupun waktu pengambilan sampel. Hal ini menunjukkan N₂O yang terukur tidak hanya dipengaruhi oleh perlakuan yang diberikan, tetapi juga sangat dikendalikan oleh berbagai faktor lingkungan di lokasi penelitian. Batjes dan Bridges (1992) menyatakan proses nitrifikasi dan denitrifikasi sangat sensitif terhadap perubahan faktor lingkungan.

Pengukuran clearing N2O berdasarkan posisi tabung menunjukkan semakin dekat posisi tabung dengan sumber pupuk, konsentrasi N2O yang terukur cenderung semakin tinggi. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, penambahan pupuk urea mampu menyediakan sumber N di

27 dalam tanah yang digunakan sebagai substrat oleh mikroorganisme dalam proses nitrifikasi dan denitrifikasi. Dinitro oksida (N₂O) merupakan produk samping yang dihasilkan dari kedua proses tersebut. Oleh karena itu semakin dekat dengan pupuk, substrat yang tersedia semakin banyak sehingga dapat meningkatkan produksi N₂O.

Hasil penelitian juga menunjukkan konsentrasi N2O yang lebih tinggi pada malam hari dibandingkan siang hari. Hal ini disebabkan pada malam hari ketersediaan oksigen di dalam tanah lebih rendah dibandingkan dengan siang hari sehingga lahan menjadi lebih bersifat anaerobik. Kondisi tersebut dapat memicu aktivitas bakteri dalam menghasilkan N2O melalui proses denitrifikasi karena proses denitrifikasi terjadi pada kondisi anaerob.

Berdasarkan hasil clearing diketahui bahwa konsentrasi CO2, CH4 dan N2O tidak berbeda nyata terhadap posisi tabung. Oleh karena itu untuk penelitian selanjutnya, tabung penangkap gas diletakkan di tiga titik berdasarkan posisinya dari sumber pupuk yaitu di dekat tanaman (dekat dengan sumber pupuk), diantara dua tanaman dan diantara empat tanaman. Waktu sampling untuk penelitian utama ditentukan berdasarkan waktu maksimum emisi yang diperoleh dari hasil pengukuran diurnal change.

Hasil pengukuran emisi CH4 dan N2O kemudian dikonversi ke CO2 (CO2 equivalent) untuk mengetahui nilai Global Warming Potential (GWP). Nilai GWP adalah angka yang digunakan untuk menyatakan nilai potensi pemanasan global dari CH4 dan N2O yang disetarakan dengan CO2. Nilai GWP pada penentuan posisi tabung (clearing) dapat dilihat pada Tabel 8. Hasil perhitungan GWP saat clearing menunjukkan nilai GWP tertinggi terjadi pada pukul 24.00 WIB sebesar 47 kgCO2 eq/ha/jam dan terendah pada pukul 12.00 WIB yaitu 29 kgCO2 eq/ha/jam dengan total GWP 673 kgCO₂ eq/ha. Nilai GWP tersebut tidak berbeda nyata berdasarkan jam pengambilan sampel (p=0.43, R²=0.35).

Tabel 8. Emisi GRK dan nilai GWP pada penentuan posisi tabung penangkap gas (clearing)

Jam ^{CO2 CH4 N2O GWP}

(kgCO2/ha/jam) (kgCH4 /ha/jam) (kgN2O /ha/jam) (kg CO2eq/ha/jam)

8 11.6 0.07 0.11 42

12 11.5 0.06 0.06 29

16 12.1 0.06 0.10 41

24 11.5 0.06 0.13 47

Total* 299 1.7 4.9 673

28