DAN PENCUCIAN NITROGEN DI LAPANGAN
6.1. Latar Belakang
Budidaya tanaman yang umum dilakukan para petani berlangsung di lapangan. Kondisi lapangan berbeda dengan di Laboratorium dan Rumah Kaca. Di lapangan banyak faktor lingkungan yang sulit dikendalikan seperti curah hujan, cahaya mata- hari, tanah, hama dan penyakit tanaman. Faktor-faktor tersebut mempengaruhi proses dekomposisi dan pelepasan hara dari pupuk yang diaplikasikan serta mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Dengan demikian, faktor-faktor tersebut juga mempengaruhi keselarasan penyediaan N dan serapan N tanaman. Oleh karena itu, pengujian hasil percobaan Laboratorium dan Rumah Kaca di lapangan penting dilakukan guna mendapatkan informasi tentang efek sumber N dan pengaturan aplikasinya terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman sesuai kondisi nyata di lapangan.
6.2. Tujuan
Percobaan lapangan bertujuan untuk menentukan sumber N dan pengaturan aplikasinya yang menghasilkan pertumbuhan dan produksi jagung optimal dengan pencucian N rendah.
6.3. Bahan dan Metode 6.3.1. Bahan
Pada percobaan lapangan, bahan yang digunakan adalah: lahan untuk percobaan, pupuk Urea, SP-36, KCl, kapur, kiserit, pupuk cair (sumber unsur mikro), benih jagung, pupuk hijau Glirisidia, insektisida dan fungisida. Peralatan yang digunakan meliputi: alat pengolah tanah, tugal, sprayer, sabit, peralatan pengambilan dan persiapan contoh tanah dan tanaman serta peralatan analisis tanah dan tanaman.
6.3.2. Metode
Rancangan acak kelompok lengkap dengan lima sumber N beserta pengaturan aplikasinya dan satu kontrol dengan tiga ulangan digunakan untuk mengevaluasi respon tanaman jagung terhadap pupuk hijau Glirisidia, Urea dan kombinasinya yang diaplikasi terpisah dan sekaligus. Nitrogen yang ditambahkan: Urea saja 398 kg ha-1 dan Glirisidia saja 22 ton ha-1.
Lahan yang digunakan untuk percobaan dibersihkan, dicangkul, dibuat tiga ke- lompok dengan masing-masing kelompok dibuat enam petak berukuran 3,6 m x 5 m. Perlakuan ditempatkan pada masing-masing kelompok melalui pengacakan. Pada seluruh petak diberikan pupuk SP-36, KCl, kapur dan kiserit dengan takaran ditentukan berdasarkan kadar unsur P, K, Ca, dan Mg dalam tanah dan pupuk hijau, bahan kapur dan kiserit yang akan ditambahkan. Pemberian pupuk dilakukan pada saat tanam kecuali pupuk N sesuai perlakuan. Dengan menggunakan tugal, tiga benih jagung ditanam pada setiap lubang tugal yang berjarak tanam 90 cm x 40 cm. Seminggu setelah tanam dipilih bibit yang relatif seragam dan ditinggalkan dua bibit per lubang. Penyiangan dan pengendalian hama dan penyakit dilakukan sesuai kebutuhan.
Nitrogen mineral tanah diukur sepanjang masa tanam. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada minggu ke 1, 3, 4, 6, 7, 8, 10, dan 14 setelah tanam. Dua contoh tanah diambil pada setiap petak dengan menggunakan bor tanah berdiameter 3,8 cm, kemudian digabungkan untuk membentuk satu contoh komposit. Contoh diambil pada kedalaman tanah 0-20 cm, khusus minggu ke 1 dan ke 6 juga diambil pada kedalaman 20-40 cm. Contoh tanah dianalisis N-NH4+ dan N-(NO3- + NO2-) melalui pengeks- trakkan dengan KCl 2M kemudian diukur dengan “Flow Injections Auto analyzer”.
Pada 3, 4, 5, 6, dan 7 MST dilakukan pengukuran tinggi tanaman, sedangkan pada 4, 5, 6, 7 dan 8 MST dilakukan pengambilan contoh tanaman. Contoh tanaman jagung diambil melalui pemanenan empat tanaman (dua lubang tanam) setiap petak dengan cara memotongnya pada 1 cm di atas leher akar. Contoh dikeringkan dalam oven pada 60oC selama 72 jam, digiling dan ditetapkan berat kering dan kadar N. Kadar N contoh ditetapkan dengan metode Kjeldahl (Anderson dan Ingram, 1993). Serapan N jagung dihitung dengan mengalikan kadar N tanaman dengan berat kering tanaman setelah dioven 105oC. Hasil biji jagung ditaksir melalui pemanenan tanaman yang tidak digunakan untuk contoh dalam analisis pengambilan N oleh tanaman. Pada percobaan lapangan dilakukan pengukuran curah hujan dengan menggunakan ombrometer.
6.4. Hasil dan Pembahasan
6.4.1. Konsentrasi Amonium, nitrat dan total N mineral tanah lapisan 0-20 cm Analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan pemupukan secara nyata mempengaruhi konsentrasi N-NH4+, N-(NO3- + NO2-) dan total N mineral tanah pada
hampir semua waktu pengamatan kecuali pada 8 dan 14 MST untuk N-NH4+. Konsentrasi N-NH4+, N-(NO3- + NO2-) dan total N mineral tanah pada tanah yang menerima Glirisidia, Urea dan kombinasnya dalam lapisan 0-20 cm pada semua waktu pengamatan disajikan pada Tabel 8.
Tabel 8. Rata-rata konsentrasi N-NH4+, N-(NO3- + NO2-) dan total N mineral tanah (µg g-1) lapisan 0-20 cm akibat aplikasi Glirisidia, Urea dan kombinasinya dari 1 sampai 14 MST di lapangan.
P e r l a k u a n Variabel
0N G1oG13 G1oU3 UoG1o UoG13 UoU3
1 MST
N-NH4+ 9,4a† 113,7b 117,0c 155,0bc 30,5a 38,8a
N-NO3- 8,2b 6,7b 7,0b 2,4a 13,4c 13,0c
Total 17,5a 120,3b 124,1b 157,4b 44,0a 51,8a
3 MST
N-NH4+ 10,5a 23,4ab 62,5c 51,9bc 23,0ab 32,5abc
N-NO3- 4,2a 64,4a 67,4a 231,1c 17,8a 18,2a
Total 14,7a 87,8bc 129,9cd 283,0e 40,79ab 50,67ab
4 MST
N-NH4+ 13,5a 122,2c 65,4b 28,0a 114,6c 162,0d
N-NO3- 5,7a 53,0b 120,1c 146,6c 8,3a 22,7ab
Total 19,2a 175,2c 185,4c 174,6c 122,9b 184,7c
6 MST
N-NH4+ 8,5a 134,7d 78,9bc 34,7ab 125,8cd 132,1d
N-NO3- 2,3a 43,8abc 56,8bc 65,0c 16,3ab 23,2abc
Total 10,8a 178,5c 135,8bc 99,8b 142,1bc 155,4bc
7 MST
N-NH4+ 6,0a 17,0a 44,7a 24,8a 91,9b 92,7b
N-NO3- 2,5a 117,8b 32,2a 35,0a 116,5b 24,9a
Total 8,5a 134,8c 76,9abc 59,7ab 208,4d 117,6bc
8 MST
N-NH4+ 4,9a 13,8a 6,1a 11,6a 19,5a 10,1a
N-NO3- 0,6a 171,1c 9,0a 7,3a 84,0b 10,3a
Total 5,5a 184,9c 15,0a 18,8ab 103,5b 20,4ab
10 MST
N-NH4+ 12,3ab 25,5ab 19,8abc 33,6cd 44,6d 10,2a
N-NO3- 3,6a 102,8b 7,6a 19,7a 138,3b 30,2a
Total 15,8a 128,4b 27,4a 53,3a 182,9c 40,4a
14 MST
N-NH4+ 11,6a 17,1a 14,7a 17,3a 14,7a 18,9a
N-NO3- 7,0a 96,8c 25,7ab 21,9a 57,7b 14,2a
Total 18,6a 113,9c 40,4ab 39,2ab 72,5b 33,0a
† Baris yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji DNMRT pada taraf nyata 5% Aplikasi Urea 80 kg ha-1 dan daun Glirisidia 17.693 kg ha-1 sekaligus saat tanam (UoG1o) menghasilkan lonjakan N-NH4+ tanah (Tabel 7). Hasil ini konsisten dengan percobaan laboratorium dan rumah kaca, dan mirip dengan yang ditemukan peneliti lainnya (Lupwayi dan Haque, 1999, Groffman et al., 1987, Dou et al., 1996). Pupuk N mineral meningkatkan jumlah N yang dilepaskan dari amandemen organik (Lupwayi dan Haque, 1999, Murwira, 1995, Bartholomew, 1965). Nitrogen mineral tersebut diperlukan oleh mikroba untuk memperbanyak diri.
Tampaknya penambahan Urea 80 kg ha-1 masih kurang untuk mendekom- posisi daun Glirisidia 17.693 kg ha-1 (UoG1o), sehingga N-NO3- yang sudah tersedia di dalam tanah juga digunakannya. Akibatnya terjadi imobilisasi N-NO3- tanah, walaupun bersifat sementara karena pada tiga MST kedua perlakuan tersebut justru memiliki konsentrasi N-NO3- yang tinggi. Hasil ini konsisten dengan yang ditemukan Salter (1931 cit. Bartholomew, 1965) dan Black (1968). Peningkatan penyediaan N selama proses dekomposisi menghasilkan peningkatan imobilisasi N dan lebih banyak pembentukan humus per unit residu terdekomposisi (Salter, 1931 cit. Bartholomew, 1965). Black (1968) menyatakan bahwa penambahan bahan berkarbon meningkatkan populasi mikroorganisme tanah dan menurunkan N mineral yang sudah ada di dalam tanah. Harmsen dan Kolenbrander (1965) mencatat bahwa N-NO3- dapat dengan cepat diimobilisasi oleh mikroorganisme tanah jika sumber energi yang sesuai ada, namun muncul lagi setelah jangka pendek karena mikroorganisme mengurangi nisbah C/N dari sumber energi.
Berbeda dengan aplikasi terpisah Glirisidia saat tanam dan Urea tiga MST (G1oU3), aplikasi dipisah Urea saat tanam dan tiga MST (UoU3) melepaskan N-NH4+ tinggi namun tidak diikuti peningkatan N-(NO3- + NO2-) tanah pada periode selan- jutnya. Hal itu menunjukkan rendahnya proses nitrifikasi. Urea yang ditambahkan ke tanah segera mengalami hidrolisis dan melepaskan N-NH4+ tinggi yang disertai peningkatan pH. Organisme pengoksidasi NH4+ autotrof peka terhadap kombinasi NH4+ dan pH tinggi (Black, 1968). Fenomena ini juga dapat dikaitkan dengan rendahnya bahan organik di dalam tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nitrifikasi berlangsung lebih tinggi pada tanah yang menerima pupuk organik (Chao dan Chao, 1997, Zebarth dan Paul, 1997). Laju nitrifikasi yang lambat juga dapat berkaitan dengan tekanan osmotik yang tinggi akibat NH4+ tinggi (Johnson and Guenzi. 1963).
Berbeda dengan perlakuan lainnya, G1oG13 dan UoG13 memiliki N-(NO3- + NO2)
dan total N mineral tanah nyata lebih tinggi pada 8 sampai 14 MST. Hal ini menunjukkan bahwa kedua perlakuan tersebut masih melepaskan N tinggi. Hasil ini konsisten dengan hasil percobaan laboratorium (Gambar 3), hasil penelitian Zaharah dan Bah (1999) dan Jama and Nair (1996). Hasil percobaan laboratorium menun- jukkan bahwa perlakuan G1oG13 dan UoG13 yang berisi aplikasi Glirisidia pada tiga MST, pada satu minggu setelah pemupukan ke dua, Glirisidia tersebut mengalami
dekomposisi dan melepaskan N sedang, kemudian meningkat sampai minggu ke tujuh, sedikit menurun pada minggu ke delapan dan meningkat lagi sampai minggu ke 14. Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa pupuk hijau yang ditambahkan ke dalam tanah akan mengalami dekomposisi dan melepaskan N secara lebih perlahan-lahan dibanding Urea (Zaharah and Bah, 1999; Jama and Nair, 1996; dan Schroth et al., 1992).
6.4.2. Berat Pipilan Kering Jagung
Semua perlakuan aplikasi Glirisidia, Urea dan kombinasinya secara nyata meningkatkan berat pipilan kering jagung. Besarnya peningkatan tersebut berkisar dari 212% sampai 283% (Tabel 9).
Tabel 9. Rata-rata berat pipilan kering (BPK) jagung akibat aplikasi Glirisidia, Urea dan kombinasinya di lapangan.
Perlakuan BPK (kg) Peningkatan terhadap perlakuan 0 N (%) 0N 1422 a† - G1oG13 4774 bc 236 G1oU3 5449 c 283 UoG1o 4440 bc 212 UoG13 5208 c 266 UoU3 4577 bc 222 †
Kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji DNMRT pada taraf nyata 5%
Berat pipilan kering jagung antar perlakuan aplikasi dipisah Glirisidia, Urea dan kombinasinya (G1oG13, G1oU3, UoG13 dan UoU3) dan aplikasi sekaligus Urea dan Glirisida (UoG1o) tidak berbeda nyata satu sama lain. Walaupun demikian, berat pipilan kering tertinggi dihasilkan oleh aplikasi Glirisidia 4.424 kg ha-1 pada saat tanam diikuti Urea 319 kg ha-1 pada tiga MST (G1oU3) dan menurun berdasarkan urutan UoG13, G1oG13, UoU3, dan UoG1o.
Terdapat korelasi linier kuat antara berat pipilan kering dengan serapan N tanaman (r = 0,9884), berat kering tanaman (r = 0,9666) dan tinggi tanaman (r = 0,9150). Hal itu berarti bahwa besarnya berat pipilan kering jagung secara konsisten ditentukan oleh besarnya serapan N tanaman (Gambar 13), dan pertumbuhan tanaman (Gambar 14).
0 1000 2000 3000 4000 5000 3 4 5 6 7 8 9 MST S e ra pa n N j a gung ( m g/ 2 t a na m a n) . 0N G1oG13 G1oU3
UoG1o UoG13 UoU3
Gambar 13. Serapan N jagung akibat aplikasi Glirisidia, Urea dan kombinasinya di lapangan 0 50 100 150 200 250 2 3 4 5 6 7 8 T in ggi t ana m an ( cm ) . 0 50 100 150 200 250 3 4 5 6 7 8 9 MST B era t k eri n g t an am an . (g /2 ta n ama n ) 0N G1oG13 G1oU3
UoG1o UoG13 UoU3
Gambar 14. Tinggi tanaman (A) dan berat kering tanaman (B) akibat aplikasi Gliri- sidia, Urea dan kombinasinya di lapangan
B A
Implikasi dari hasil penelitian ini adalah ditemukannya beberapa alternatif aplikasi dipisah pupuk hijau, Urea dan kombinasinya yang menghasilkan berat pipilan kering jauh lebih tinggi daripada tanpa pemupukan N. Dengan demikian tersedia beberapa pilihan pemupukan N bagi para petani jagung.
6.4.3. Pencucian N Mineral
Analisis ragam menunjukkan bahwa pemupukan secara nyata mempengaruhi konsentrasi N-NH4+ tanah pada 1 dan 6 MST, N-(NO3- + NO2-) tanah pada enam MST dan total N mineral tanah pada 1 dan 6 MST dalam lapisan 20-40 cm. Pengaruh aplikasi Glirisidia, Urea dan kombinasinya terhadap konsentrasi N-NH4+, N-NO3- dan total N mineral tanah lapisan 20-40 cm pada 1 dan 6 MST disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10. Rata-rata konsentrasi N-NH4+, N-(NO3- + NO2-) dan total N mineral tanah lapisan 20-40 cm akibat aplikasi Glirisidia,Urea dan kombinasinya di lapangan
Perlakuan N-NH4+ N-(NO3- + NO2-) Total N mineral --- µg/g --- 1 MST 0N 11,6 a† 8,0 ab 19,6 a G1oG13 19,0 ab 6,0 ab 25,0 ab G1oU3 17,2 a 14,2 b 31,3 ab U oG1o 35,6 b 10,5 ab 46,0 b U oG13 12,0 a 11,8 ab 23,7 ab UoU3 18,8 ab 9,5 ab 28,2 ab 6 MST 0N 14,6 a 5,3 a 19,9 a G1oG13 14,7 a 15,3 a 30,0 a G1oU3 73,5 a 56,2 a 129,7 b U oG1o 32,2 a 146,6 b 178,8 b U oG13 17,9 a 7,9 a 25,9 a UoU3 35,4 a 15,8 a 51,3 a †
Kolom yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji DNMRT pada taraf nyata 5%
Tabel 10 menunjukkan bahwa aplikasi Urea dan Glirisidia sekaligus saat tanam menghasilkan pencucian N-NH4+ dan total N mineral pada satu MST dan pencucian N-(NO3- + NO2-) dan total N mineral pada enam MST. Demikian pula pada enam MST aplikasi Glirisidia saat tanaman diikuti Urea tiga MST menghasilkan pencucian N-NH4+ dan total N mineral ke lapisan bawah.
Hasil percobaan inkubasi menunjukkan bahwa aplikasi sekaligus Urea dan Glirisidia saat inkubasi (UoG1o) melepaskan N-NH4+ dan total N mineral lebih tinggi dibanding perlakuan lainnya pada satu MST (Gambar 4A dan 4C). Aplikasi Urea 318,64 kg ha-1 pada pemupukan kedua ke dalam tanah yang sebelumnya mendapat aplikasi Glirisidia (G1oU3) dalam percobaan lapangan menghasilkan N-(NO3- + NO2-) dan total N mineral tanah lapisan 0-20 cm yang tinggi pada empat MST (Tabel 10). Selain itu, tanah yang digunakan dalam penelitian ini memiliki KTK rendah (Lampiran 1). Dengan demikian, lonjakan N-NH4+ akibat perlakuan UoG1o pada 1 sampai 4 MST dan lonjakan N-(NO3- + NO2-) yang dihasilkan perlakuan UoG1o pada 3 dan 4 MST dan G1oU3 pada empat MST serta ditunjang oleh KTK rendah dan permeabilitas tanah yang tinggi pada kedua perlakuan tersebut (Tabel 11) serta curah hujan yang tinggi (Gambar 15) telah menyebabkan pencucian NH4+ dan NO3- ke lapisan bawah.
Tabel 11. Rata-rata permeabilitas tanah lapisan 0-20 cm dan 20-40 cm akibat aplikasi Glirisidia, Urea dan kombinasinya di lapangan.
Perlakuan Lapisan 0- 20 cm Lapisan 20-40 cm --- cm/jam --- 0N 16,04 0,03 G1oG13 28,89 0,54 G1oU3 26,82 0,09 U oG1o 28,69 0,59 U oG13 21,30 1,62 UoU3 14,04 2,20
Hasil yang mirip ditemukan Ferreira-azcona (1972) bahwa lonjakan N-NH4+ dan N-NO3- yang mengikuti aplikasi Urea pada tanah tropika yang ditunjang oleh curah hujan tinggi menghasilkan pergerakan N-NH4+ dan N-NO3- ke lapisan bawah. Hal itu sesuai dengan yang dikemukakan Blair et al. (1995) bahwa dalam tanah dengan konduktivitas hidrolik tinggi dan/atau kapasitas memegang hara rendah, maka hara dapat tercuci ke bawah daerah perakaran tanaman. Dilz (1988) juga mencatat bahwa hujan lebat segera setelah aplikasi pupuk dapat menyebabkan pencucian.
Aplikasi Urea dipisah 80 kg ha-1 pada 0 MST dan 319 kg ha-1 pada tiga MST (UoU3) melepaskan N-NH4+ tinggi dan total N mineral yang tinggi pada 4 dan 6 MST, namun permeabilitas tanahnya lebih rendah (Tabel 11) sehingga pencucian N ke lapisan bawah tidak nyata dibanding perlakuan tanpa penambahan N.
0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Minggu ke C u ra h hu ja n ( m m )
Gambar 15. Penyebaran curah hujan mingguan selama percobaan lapangan
6.5. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan lapangan dan pembahasan yang telah diuraikan di atas dapat disimpulkan bahwa aplikasi Urea saat tanam dan Glirisidia tiga MST menghasilkan berat pipilan kering jagung tinggi dengan pencucian N mineral rendah.