II. TINJAUAN PUSTAKA
2. Sifat fisika-kima tanah Sifat fisika tanah
Sifat fisika tanah dianalisis sebelum penelitian dilakukan, yaitu sebelum pengolahan tanah. Tujuan dari analisis fisika tanah ini adalah untuk mengetahui secara pasti sifat tanah yang berkaitan dengan kemampuan tanah menyediakan air bagi tanaman. Untuk keperluan analisis sifat fisika tanah diperlukan sampel tanah utuh (undisturbed) dan tidak utuh (disturbed). Pengambilan sampel tanah utuh dilakukan dengan menggunakan core sampler pada kedalaman 0-15 cm dan 15-30 cm dari setiap petak perlakuan, untuk mengamati sifat-sifat: densitas (DBD), ruang pori total dan sifat retensi tanah (pF 1; 2; 2,54 dan 4,2). Sedangkan pengambilan sampel tanah tidak utuh untuk keperluan analisis tekstur tanah.
Sifat kima tanah
Sifat kimia tanah dilakukan beberapa tahap, yaitu: sebelum penelitian dilakukan atau sebelum tebar kompos, kemudian 47 dan 88 HST. Tujuan dari analisis ini adalah untuk melihat tingkat kesuburan tanah lokasi penelitian, baik
pada saat tanah belum mendapatkan perlakuan (analisis tanah pendahuluan) maupun setelah mendapatkan perlakuan (setelah tebar kompos). Untuk keperluan analisis sifat kimia tanah diperlukan sampel tanah tidak utuh (disturbed). Pengambilan sampel tanah dilakukan secara komposit dari lima titik, masing-masing sebanyak 1 kg. Sampel tanah diambil dari masing-masing-masing-masing petak P1 dan P2. Analisis sifat kimia tanah yang diamati adalah: N-total, C-organik, pH (H20), P dan K tersedia, serta kandungan nitrogen dalam bentuk nitrat (NO3-) dan amonium (NH4+).
Analisis Data
Penentuan fluks gas CH4 ditetapkan menurut Hou et al. (2000), yang disederhanakan menjadi persamaan:
F = (12/16 x 16/22,4) x dc/dt x H x {273/(273+T)} dimana: F = fluks CH4 (mg m-2 jam-1)
dc/dt = perubahan konsentrasi CH4 antar waktu dari satuan ppm mnt-1 dikonversi ke ppm jam-1
dc = perubahan konsetrasi CH4 (ppm) dt = perubahan waktu (jam) H = tinggi efektif sungkup (m)
T = rata-rata suhu dalam sungkup (°C)
Nilai F dapat positif dan negatif. Nilai F akan positif jika terjadi pelepasan CH4 ke atmosfir, sedangkan negatif menunjukkan terjadi serapan CH4 oleh tanah karena aktivitas metanotrof.
Penyiapan Lahan dan Budidaya
Kegiatan dimulai dengan pembuatan kompos. Bahan dasar kompos adalah kohe, potongan jerami, limbah kulit singkong dan hijauan. Selanjutnya diikuti dengan kegiatan pembuatan plot percobaan, pemasangan jaringan irigasi dan pengolahan tanah.
Antar plot percobaan dibatasi oleh plastik yang ditanam dalam pematang. Pengolahan tanah dilakukan dengan prinsip menghemat air. Tahapan pengolahan tanah seperti digambarkan pada Gambar 7 adalah :
- Penjenuhan : karena kondisi curah hujan sebelum olah tanah cukup tinggi maka lahan digenangi air setinggi 2 cm, kemudian didiamkan selama 2 hari.
- Pembajakan dilakukan dengan singkal pada kedalaman 20–25 cm, dan setelah didiamkan selama 7 hari diteruskan dengan penggaruan. Lahan didiamkan lagi selama 3 hari.
- Pemberian kapur ditujukan untuk menaikkan pH tanah, kemudian didiamkan 3 hari.
- Pemberian pupuk organik dalam bentuk kompos pada perlakuan P1 dilakukan saat lahan masih dalam kondisi tanpa genangan dengan dosis pemupukan 7,5 ton ha-1.
- Lahan digenangi air sedalam 1 cm dan didiamkan selama 8 hari untuk memberikan waktu proses dekomposisi kompos di dalam tanah.
- Pengglebegan dan perataan dilakukan berurutan dengan ketinggian genangan air dipertahankan pada kedalaman 1 cm.
- Lahan didiamkan selama 1 hari kemudian dicaplak dan ditanami. Padi yang digunakan adalah varietas Sintanur dengan jarak tanam 30 x 30 cm.
Gambar 7 Tahapan olah tanah. Tinggi genangan 1 cm 2 cm Waktu (hari) 2 7 3 3 8 1 P enjenuhan Si ngk al Ga ru T ebar kap u r T eba r kom pos G le b eg/diratakan T Irigasi Irigasi
Permasalahan gulma pada metode hemat air ini cukup serius mengingat pemberian air irigasi secara macak-macak memacu tumbuhnya gulma, sehingga penyiangan dilakukan 4 kali yaitu saat tanaman berumur 10, 20, 30 dan 40 HST. Penyiangan dilakukan dengan menggunakan alat penyiang gasrok dan dilanjutkan dengan kegiatan membersihkan sisa gulma secara manual (dengan tangan).
Pemupukan selama masa tanam untuk perlakuan P1 dilakukan dengan menggunakan pupuk organik cair yang dikenal dengan sebutan MOL (mikro-organisme lokal) cair. Pemberian MOL cair dilakukan 2-3 hari setelah penyiangan, sehingga pemberian MOL dilakukan sebanyak 4 kali. Dosis pemberian setiap kali pemberian berturut-turut mulai dari pemupukan pertama hingga pemupukan keempat adalah 0,03 l, 0,06 l, 0,09 l dan 0,11 l MOL untuk tiap 1 l air.
Perlakuan P2 mendapatkan pupuk N, P dan K selama masa tanam. Pemupukan pertama diberikan 117 kg ha-1 urea dan 234 kg ha-1 phonska yang dilakukan pada 2 MST (MST = minggu setelah tanam). Pada umur 6 MST diberikan pupuk kedua yang terdiri dari pupuk 58 kg ha-1 urea, 88 kg ha-1 phonska dan 88 kg ha-1 KCl.
Validasi Model DNDC
Model DNDC diuji dengan hasil pengukuran fluks emisi CH4 di lapang. Fluks emisi CH4 hasil perhitungan dengan model DNDC merupakan nilai fluks harian selama satu musim tanam, sedangkan hasil pengukuran merupakan nilai yang terukur setiap dua mingguan . Validasi dilakukan baik untuk perlakuan P1 maupun P2.
Simulasi Model DNDC
DNDC yang digunakan dalam simulasi ini adalah DNDC versi 9.1, yaitu model DNDC yang sudah dimodifikasi untuk dapat diaplikasikan pada lahan sawah.Input parameter DNDC model dibagi menjadi 3 parameter utama, yaitu (1) iklim, (2) tanah, dan (3) pengelolaan lahan (Tabel 2). Parameter yang dibutuhkan dan metode pengamatannya selengkapnya disajikan pada Lampiran 5.
Model DNDC digunakan untuk memperkirakan laju emisi metan dengan melakukan simulasi pola budidaya padi hemat air sebagai salah satu usaha mitigasi emisi metan. Simulasi DNDC ini diujikan pada lokasi penelitian, sehingga data yang digunakan sebagai input parameter adalah data-data yang berasal dari lokasi penelitian (Tabel 3). Beberapa data menggunakan nilai yang tersedia pada program DNDC karena keterbatasan data yang ada. Fluks emisi CH4 hasil perhitungan simulasi dengan model DNDC akan positif jika terjadi pelepasan CH4 ke atmosfir, sedangkan fluks CH4 bernilai negatif menunjukkan tidak adanya pelepasan CH4 ke atmosfir karena terjadi serapan CH4 oleh bakteri metanotrof.
Tabel 2 Parameter input model DNDC
No Parameter Komponen Item Waktu Pengamatan
1 2 3 Iklim Tanah Pengelolaan lahan a. Pola tanam b. Tanaman c. Budidaya - Latitude - Iklim lingkungan - Fisika - Kimia - Pola tanam yg diterapkan - Jangka waktu simulasi
- Jenis dan jumlah
- Produksi dan komponen hasil - Olah tanah - Penanaman - Pemupukan - Irigasi - Penyiangan - Panen Suhu, hujan Tekstur, pH, kerapatan partikel Kandungan karbon organik Gabah, daun, batang & akar Jumlah, jenis, waktu, metode Waktu
Jumlah, jenis, rasio C/N, waktu, metode Frekuensi, waktu, jumlah Kerapatan gulma, jumlah, waktu, metode Waktu Sebelum tanam Harian (data sekunder)
Sebelum & tengah tanam
Sebelum & tengah tanam
Sebelum tanam Sebelum tanam Sebelum tanam Saat & setelah panen Selama masa tanam Saat tanam
Selama masa tanam Selama masa tanam Selama masa tanam
Tabel 3 Data input parameter iklim dan tanah
No Parameter Komponen Item Nilai
1 2 Iklim Tanah - Latitude - Lingkungan - Fisika - Kimia
Suhu max-min, hujan - Tekstur - pH - Lengas tanah pd kapasitas lapang Kandungan C-organik 8° LS Data iklim th 2006
Silty clay loam
(klasifikasi USDA) 6,1
43,2% 2,59%
Simulasi tidak dilakukan pada parameter iklim dan tanah karena tidak memungkinkan mengubah kedua parameter ini. Simulasi dapat dilakukan pada parameter pengelolaan lahan, yang meliputi pola tanam, pemilihan varietas padi, pola pengelolaan air, dan aplikasi pupuk. Ditentukan jangka waktu simulasi hanya satu tahun.
1. Pola tanam, meliputi: (a) padi – padi – bera; (b) padi – padi – palawija; dan (c) padi – padi – sayuran.
2. Pemilihan varietas padi, meliputi varietas dengan produksi tinggi (lebih dari 4 ton ha-1) seperti yang digunakan dalam penelitian ini (varietas sintanur) dan produksi sedang (3,5 ton ha-1).
3. Pengelolaan air, meliputi: a. Budidaya padi hemat air
Pola pengelolaan air seperti disajikan pada Gambar 4 atau metode intermittent dengan genangan dangkal (kurang dari 5 cm). Penggenangan kontinyu dengan genangan dangkal hanya dilakukan saat olah tanah untuk keperluan penjenuhan.
b. Budidaya padi petani
Pemberian air dilakukan dengan cara genangan kontinyu 5-10 cm sampai 2 minggu menjelang panen. Saat olah tanah dilakukan penggenangan dangkal.
c. Budidaya palawija
d. Budidaya sayuran
Pemberian air dilakukan dengan cara penggenangan kontinyu 5-10 cm pada alur-alur di sisi bedengan.
4. Aplikasi pupuk, meliputi: a. Budidaya padi hemat air
Aplikasi pupuk hanya dalam bentuk kompos seperti pada perlakuan P1.
b. Budidaya padi petani
Pemberian jerami segar dilakukan pada saat olah tanah dengan dosis 5 ton ha-1. Selama pertumbuhan tanaman diberikan pupuk urea, SP36 dan KCl. Pemupukan pertama diberikan 150 kg ha-1 urea dan 150 kg ha-1 SP36 pada 3 MST (minggu setelah tanam). Pada umur 6 MST dilakukan pemupukan kedua yang terdiri dari 70 kg ha-1 urea, 70 kg ha-1 SP36 dan 70 kg ha-1 KCl.
c. Budidaya palawija Tanpa pemberian pupuk. d. Budidaya sayuran
Pemberian kompos sebelum olah tanah dengan dosis 10 ton ha-1. Penyiangan masing-masing budidaya tanaman adalah sebagai berikut:
a. Budidaya padi hemat air
Penyiangan dilakukan 4 kali pada umur tanaman 10, 20, 30 dan 40 HST (hari setelah tanam).
b. Budidaya padi petani
Penyiangan dilakukan 2 kali, yaitu pada 20 dan 40 HST. c. Budidaya palawija dan sayuran
Penyiangan dilakukan 2 kali saat tanaman berumur 20 dan 40 hari. Beberapa komponen parameter seperti laju reproduktif dan vegetatif menggunakan data yang sudah tersedia pada program karena tidak tersedianya data. Demikian juga dengan tanaman sayuran dan palawija yang dipilih, yaitu
tomat dan kedelai. Semua data komponen parameter untuk kedua komoditas tersebut menggunakan data data yang tersedia pada program.
Tanggal tanam dan panen ditentukan berdasarkan tanggal tanam dan panen pertanaman padi MK saat dilakukan penelitian (tanam: 21 Mei 2007 dan panen: 10 September 2007), dengan perkiraan umur padi varietas Sintanur berkisar 105 hari. Demikian juga dengan jadwal olah tanah, pemupukan dan penyiangan, serta penggenangan mengikuti jadwal tersebut.