Pengukuran Fluks CO2 dan Neraca Karbon Sederhana Tanaman Jagung (Zea mays L.) pada Tanah Latosol Darmaga

PENGUKURAN FLUKS CO

2

DAN NERACA KARBON

SEDERHANA TANAMAN JAGUNG (

Zea mays

L.) PADA

TANAH LATOSOL DARMAGA

NOVALDY ARIEF WICAKSONO

DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER

INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengukuran Fluks CO2 dan Neraca Karbon Sederhana Tanaman Jagung (Zea mays L.) pada Tanah Latosol Darmaga adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Februari 2014

ABSTRAK

NOVALDY ARIEF WICAKSONO. Pengukuran Fluks CO2 dan Neraca Karbon Sederhana Tanaman Jagung (Zea mays L.) pada Tanah Latosol Darmaga. Dibimbing oleh HERU B. PULUNGGONO dan SETIARI MARWANTO.

Kegiatan pertanian seperti pengolahan tanah, pengairan dan pemupukan pada lahan pertanian merupakan salah satu aktivitas manusia saat ini yang dituduh menyumbangkan emisi gas rumah kaca (GRK). Lahan pertanian di Indonesia sebagian besar (78% dari total lahan pertanian) berupa tanah mineral. Oleh karena itu, sangat penting untuk mempelajari emisi CO2 pada tanah mineral tropis sebagai bagian dari usaha pengumpulan data (inventory) mendukung kegiatan mitigasi dan adaptasi perubahan iklim. Kesuburan pada tanah mineral seperti Latosol pada umumnya rendah karena mempunyai kandungan bahan organik dan ketersedian hara yang rendah. Salah satu cara untuk memperbaiki kesuburan tanah adalah dengan cara pemberian bahan organik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: 1) pengaruh penambahan bahan organik terhadap total biomassa tanaman jagung (Zea mays L.), 2) pengaruh penambahan bahan organik terhadap fluks CO2 tanah yang ditanami jagung, 3) neraca karbon sederhana tanaman jagung dengan media tanah yang ditambahkan bahan organik dan tidak ditambahkan bahan organik. Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL) dengan analisis regresi. Perlakuan yang diujikan: K (Kontrol, berupa tanah tanpa perlakuan), KJ+P (Kontrol + Tanaman Jagung + Pupuk NPK), KBOJ+P (Kontrol + Bahan Organik + Tanaman Jagung + Pupuk). Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan bahan organik pada tanah menghasilkan produksi rata-rata berat kering biomassa tanaman jagung yang lebih tinggi (KBOJ+P = 27.82±5.94 g) dibandingkan dengan yang tidak ditambahkan bahan organik (KJ+P = 14.75±3.96 g) dan menghasilkan fluks CO2 juga lebih tinggi (KBOJ+P = 0.11±0.08 mg CO2 /m2/det) dibandingkan dengan yang tidak ditambahkan bahan organik (KJ+P = 0.09±0.06 mg CO2 /m2/det) dan (K = 0.05±0.01 mg CO2 /m2/det). Pada neraca karbon sederhana, penambahan bahan organik dapat meningkatkan karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 (20%) dan meningkatkan karbon dalam tanah (123%), akan tetapi tidak nyata menyumbangkan emisi CO2 karena bahan organik juga meningkatkan jumlah karbon yang diserap oleh tanaman (89%). Namun penambahan bahan organik tidak memberikan pengaruh yang nyata dalam meningkatkan berat kering biomassa total tanaman jagung, fluks CO2, karbon dalam tanah, karbon yang diserap oleh tanaman dan karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2.

ABSTRACT

NOVALDY ARIEF WICAKSONO. Measurements of the CO2 flux and Simple Carbon Balance of Maize (Zea mays L.) on Soil Latosol Darmaga. Supervised by HERU B. PULUNGGONO and SETIARI MARWANTO.

Agricultural activities such as land preparation, irrigation and fertilization on agricultural land currently is one of the human activities accused on increasing greenhouse gas (GHG) emissions. Agricultural land in Indonesia are mostly mineral soil (78% of the total agricultural land). Therefore, it is important to study the CO2 emissions from tropical soils as part of the data collection effort (inventory) to support mitigation and adaptation activities on climate change. Soil fertility in mineral soil such as Latosol is generally low due to the low organic matter as well as nutrient availability. One among several ways to improve this soil fertility is adding with organic matter. This research’s purpose is determine: (1) the effect of adding organic matter to the total biomass of maize (Zea mays L.), (2) the effect of adding organic matter to the CO2 flux of soil planted by maize, (3) simple carbon balance of a maize which planted on soil with and without adding organic matter. Statistical design used was a completely randomized design (CRD) with regression analysis and the method of time average. The treatments tested, K: Control, KJ+P: Control + Maize + NPK Fertilizer, KBOJ+P: Control + Organik Matter + Maize + NPK fertilizer. The experiment showed that the addition of organic matter to the soil produced much higher in average production of dry biomass of maize (KBOJ+P = 27.82±5.94 g) rather than without added organic matter (KJ+P = 14.75±3.96 g) and its produced much higher flux CO2 (KBOJ+P = 0.11±0.08 mg CO2 /m2/det) rather than without added organic matter. (KJ+P = 0.09±0.06 mg CO2 /m2/det) and (K = 0.05±0.01 mg CO2 /m2/det). In simple carbon balance, the addition of organic materrs could increased the carbon lost in the form of CO2 flux (20%) and increased carbon in the soil (123%), however, did not significantly contribute to CO2 emissions because the organic matter also increased the amount of carbon that is absorbed by plants (89%). But the addition of organic matter did not has significant influence in improving the dry weight biomass total of maize, flux of CO2, carbon in soils, carbon absorbed by the plant and the carbon lost in the form of CO2 flux. Keywords: Biomass, CO2 flux, mineral soil, organik matter, simple carbon

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian

pada

Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan

PENGUKURAN FLUKS CO

2

DAN NERACA KARBON

SEDERHANA TANAMAN JAGUNG (

Zea mays

L.) PADA

TANAH LATOSOL DARMAGA

NOVALDY ARIEF WICAKSONO

DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

Judul Skripsi : Pengukuran Fluks CO2 dan Neraca Karbon Sederhana Tanaman Jagung (Zea mays L.) pada Tanah Latosol Darmaga

Nama : Novaldy Arief Wicaksono NIM : A14090052

Disetujui oleh

Ir. Heru B. Pulunggono, M.Agr

Pembimbing I Setiari Marwanto, SP. M.Si Pembimbing II

Diketahui oleh

Dr. Ir. Baba Barus, M.Sc Ketua Departemen

PRAKATA

Bismillahirrahmaanirrahiim,

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu wa ta’ala yang senantiasa memberikan rahmat, hidayah dan karunia-Nya. sehingga karya ilmiah ini dengan judul “Pengukuran Fluks CO2 dan Neraca Karbon Sederhana Tanaman Jagung (Zea mays L.) pada Tanah Latosol Darmaga” berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan sejak Desember 2012 sampai Mei 2013 di Rumah Kaca Balai Penetian Tanah Sindang Barang dan Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah IPB Darmaga.

Sholawat dan salam semoga tercurah pada Nabi Muhammad Shollallhu’alaihi wasallaam yang selalu kita nantikan syafaatnya di hari akhir nanti.

Penulis menyadari, hasil kerja keras yang membutuhkan waktu panjang ini tentunya tidak akan dapat terwujud tanpa adanya bantuan dari banyak pihak yang selama ini begitu mendukung dan memberi semangat baik secara material maupun spiritual kepada penulis. Penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus kepada :

1. Bapak Heru B. Pulunggono dan Setiari Marwanto, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan wejangan, bimbingan, serta dorongan, sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 2. Bapak Syaiful Anwar, selaku dosen penguji yang telah banyak

memberikan saran demi penyempurnaan skripsi ini

3. Bapak Komarsa G. Sasmita, selaku dosen pembimbing akademik yang telah mengarahkan dan membimbing penulis selama masa perkuliahan serta mendukung secara moril dan memberikan saran atas penulisan skripsi ini.

4. Seluruh dosen di Fakultas Pertanian khususnya Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan atas ilmu yang menginspirasi dan kesempatan menuntut ilmu kepada orang-orang hebat.

5. Staf non-edukatif di pengajaran, tata usaha, perpustakaan, laboratorium, bagian keamanan yang telah menorehkan kenangan indah dan membantu penulis baik selama masa perkuliahan maupun penyelesaian penulisan skripsi.

6. Bapak dan Ibu di Balai Penelitian Tanah Sindang Barang, yang telah membagi ilmu dan pengalamannya kepada penulis pada proses penelitian berlangsung

7. Abah dan Ibu tercinta, kedua orang tua penulis yang dengan keteguhan, kesabaran, ketabahan, dan kasih sayangnya membesarkan dan mendidik penulis serta mendoakan kesehatan, keselamatan, dan kesuksesan penulis. 8. Mas Fandi, Mbak Fandah, Mas Putra, dan Mbak Dewi, saudara penulis

tersayang yang tak pernah lelah menyemangati dan selalu menginginkan kebaikan bagi penulis.

10.Badul Luthfi, Dimas, Jame’, Rosyid, Addoy, dan Akhor, selaku teman-teman kos di Balio 27 yang telah memberikan rasa persaudaraan, keceriaan dan semangat selama ini.

11.Arief, Roy, Galih, teman-teman seperjuangan menyelesaikan skripsi, tempat berbagi energi positif yang mampu membuat kami sama-sama bangkit untuk mengerjakan tugas yang tertunda.

12.Seluruh civitas akademika Ilmu Tanah IPB khususnya teman-teman angkatan 2009, atas kenangan indah yang ada dan semoga ini menjadi awal indah dari persahabatan abadi.

13.Semua pihak yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu, yang telah menjadi salah satu bagian manis dalam kehidupan penulis.

Baraakallahu fiik, semoga Allah memberkahi kalian semua dan melipatgandakan balasan atas amalan yang telah kalian perbuat. Selain itu, pada karya yang sederhana ini penulis menyadari bahwa betapapun usaha yang penulis lakukan, skripsi ini masih mengandung banyak kekurangan dan kelemahan untuk dapat memenuhi sebagai suatu karangan ilmiah. Untuk itu penulis mengharapkan masukan dari berbagai pihak demi kemajuan bersama. Akhirnya, semoga karya ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukannya.

Bogor, Februari 2014

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... x

PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 2

METODE ... 2

Lokasi dan Waktu Penelitian ... 2

Alat dan Bahan Penelitian ... 2

Metode Penelitian ... 3

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 7

Hubungan Bahan Organik dengan Biomassa Tanaman Jagung (Zea mays L.) ... 7

Hubungan Fluks CO2 Tanah dan Bahan Organik ... 9

Neraca Karbon pada Masing-Masing Perlakuan ... 10

SIMPULAN DAN SARAN ... 11

Simpulan ... 11

Saran ... 11

DAFTAR PUSTAKA ... 12

LAMPIRAN ... 12

DAFTAR GAMBAR

1. Lokasi pengambilan tanah di kebun Cikabayan, Institut Pertanian Bogor ... 3

2. Kondisi tanah yang sedang dikeringudarakan (kiri), Proses menimbang dan memasukkan tanah dalam polybag (kanan) ... 4

3. IRGA tipe LI-820 yang digunakan untuk pengukuran fluks CO2 ... 5

4. Pemasangan thermometer pada tutup sungkup dan tanah pada polybag, serta thermometer untuk pengukuran suhu udara digantungkan satu meter di atas sungkup ... 5

5. Perbandingan pada berat kering biomassa total (akar, batang dan daun) (Zea mays L.) antar perlakuan pada setiap minggu pengukuran. Tanda garis vertikal pada setiap bar menunjukkan standar deviasi ... 8

6. Perbandingan jumlah daun tanaman jagung (Zea mays L.) ... 8

7. Perbandingan tinggi tanaman jagung (Zea mays L.) (cm) ... 8

8. Fluks CO2 (mg/m2/det) tanah antar perlakuan pada setiap minggu pengukuran. Tanda garis vertikal pada setiap noktah menunjukkan standar deviasi... 9

9. Perbedaan bobot karbon pada berbagai perlakuan (g) ... 11

DAFTAR LAMPIRAN

1. Kebutuhan tanah dalam satu polybag... 13

2. Data hasil analisis C-organik kompos ... 13

3. Data hasil analisis pupuk Urea, SP-36 dan KCl ... 13

4. Perhitungan kebutuhan pupuk Urea. SP-36 dan KCl ... 13

5. Rata-rata berat kering biomassa bawah (akar) tanaman jagung (g) ... 13

6. Rata-rata berat kering biomassa atas (batang dan daun) tanaman jagung (g) ... 14

7. Rata-rata berat kering biomassa total (akar, batang dan daun) tanaman jagung (g) ... 14

8. Rata-rata kandungan C-organik tanah (%) dalam satu periode musim tanam ... 14

9. Rata-rata kandungan N-total tanah (%) dalam satu periode musim tanam ... 14

10.Rata-rata rasio C/N tanah dalam satu periode musim tanam... 14

11.Rata-rata fluks CO2 (mg/m2/det) dalam satu periode musim tanam ... 14

12.Rata-rata bobot karbon tanah (g) dalam satu periode musim tanam ... 15

13.Rata-rata bobot karbon tanaman (g) dalam satu periode musim tanam ... 15

14.Rata-rata bobot karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 (g) ... 15

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pemanasan global adalah kejadian terperangkapnya radiasi gelombang panjang matahari (infra merah atau gelombang panas) yang dipantulkan oleh bumi, sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan iklim. Menurut IPCC (2001) secara umum terjadi peningkatan suhu permukaan dengan rata-rata 0.6 ºC sejak akhir abad 19, dengan tingkat pemanasan saat ini 0.17 ºC/dekade. Perubahan iklim berkaitan dengan semakin meningkatnya gas rumah kaca yang disebabkan oleh aktivitas manusia. Menurut Abdullah dan Khoiruddin (2009) terdapat enam jenis gas yang digolongkan sebagai gas rumah kaca (GRK), yaitu karbondioksida (CO2), dinitroksida (N2O), metana (CH4), sulfurheksafluorida (SF6), perfluorokarbon (PFCs), dan hidrofluorokarbon (HFCs).

Kegiatan pertanian seperti pengolahan tanah, pengairan dan pemupukan pada lahan pertanian merupakan salah satu aktivitas manusia saat ini yang dituduh menyumbangkan emisi gas rumah kaca (GRK). Lahan pertanian di Indonesia sebagian besar (78% dari total lahan pertanian) berupa tanah mineral (Mulyani et al. 2006). Oleh karena itu, sangat penting untuk mengumpulkan informasi emisi CO2 pada tanah mineral tropis sebagai bagian dari usaha pengumpulan data (inventory) mendukung kegiatan mitigasi dan adaptasi perubahan iklim. Kesuburan pada tanah mineral seperti Latosol pada umumnya rendah karena mempunyai kandungan bahan organik dan ketersedian hara yang rendah. Salah satu cara untuk memperbaiki kesuburan tanah adalah dengan cara pemberian bahan organik

Menurut Lal (2004) penipisan karbon organik tanah (KOT) secara global memberikan kontribusi CO2 ke atmosfer sebesar 78±12 Pg C (Pg = petagram = 1015 g). Penipisan KOT dapat terjadi akibat erosi yang disebabkan degradasi, penyalahgunaan dan salah kelola tanah. Solusi jangka pendek untuk mengurangi GRK adalah dengan menerapkan sistem manajemen yang sudah direkomendasikan diantaranya dengan pengolahan hara terpadu dengan kompos, biosolids, dan siklus hara pertanian. Menurut Eswaran et al (2000) KOT pada tanah Latosol (Inceptisol) memiliki kerapatan 148 ton/ha, nilai ini lebih rendah jka dibandingkan dengan Histosol, Gelisol, Andisol, dan Spodosol sehingga sangat dianjurkan penggunaan kompos sebagai salah satu jenis bahan organik (BO) untuk meningkatkan kandungan KOT.

Bahan organik mempunyai peranan yang penting bagi kesuburan tanah, peranan bahan organik tersebut antara lain: berperan dalam memperbaiki struktur tanah, meningkatkan kemampuan tanah memegang air, meningkatkan pori-pori tanah, dan memperbaiki media perkembangan mikrob tanah, serta menghasilkan asam organik yang dapat meningkatkan kesedian hara bagi tanaman (Kasno 2009). Akan tetapi menurut Schlesinger (2000) yang menyatakan penggunaan BO justru dituduh berkontribusi terhadap peningkatan konsentrasi CO2 di atmosfer dari hasil dekomposisi dan oksidasi.

2

berupa glukosa (C6H12O6) sebagai bagian dari senyawa dalam jaringan tanaman sehingga terjadi peningkatan biomassa tanaman. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui peningkatan biomassa tanaman jagung yang diberikan BO. Peningkatan biomassa menunjukkan C dalam tanah digunakan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Selain itu juga dilakukan pengukuran CO2 pada pemberian BO sehingga diketahui neraca karbon sederhana antara fluks CO2 tanah dan C yang diserap tanaman.

Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari :

1. Pengaruh penambahan bahan organik terhadap peningkatan total biomassa tanaman jagung.

2. Pengaruh penambahan bahan organik terhadap fluks CO2 yang dihasilkan tanaman jagung.

3. Nilai neraca karbon sederhana tanaman jagung pada tanah yang ditambahkan bahan organik dan tidak ditambahkan bahan organik.

METODE

Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan mulai bulan Desember 2012 hingga Mei 2013. Penanaman jagung dilakukan di rumah kaca Balai Penelitian Tanah, Sindang Barang, Bogor. Analisis tanah dan tanaman dilakukan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan Penelitian

Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini yaitu: Infra Red Gas Analyzer (IRGA) tipe LI-820, sungkup gas dari pipa PVC berdiameter 25.5 cm dan tinggi 25 cm, dan thermometer. Peralatan pendukung yang digunakan antara lain: peralatan pengambilan contoh tanah, peralatan identifikasi profil tanah, peralatan analisis fisik dan kimia tanah.

3 Metode Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan berdasarkan metode sebagai berikut: Pengambilan Sampel Tanah

Sampel tanah pada kedalaman 0-40 cm untuk analisis kimia dan 0-20 cm untuk media tanam. Identifikasi wilayah yang dilakukan meliputi kemiringan lahan, jenis penggunaan lahan, jenis vegetasi penutup lahan, dan kondisi batuan di permukaan tanah. Identifikasi karakteristik tanah dilakukan dengan pembuatan minipit dengan kedalaman dimensi (60 x 60 x 40) cm. Karakteristik tanah tersebut meliputi: ketebalan lapisan, batas dan kejelasan topografi horison, warna tanah, struktur tanah, konsistensi tanah, dan karatan pada tanah.

Gambar 1 Lokasi pengambilan tanah di kebun Cikabayan, Institut Pertanian Bogor Analisis Pendahuluan

Analisis pendahuluan menggunakan tanah yang telah dikeringudarakan dan diayak dengan ayakan berdiameter 2 mm. Penetapan kadar air kapasitas lapang (KAKL) ditetapkan untuk menentukan jumlah penyiraman air pada tahap penanaman dan pemeliharaan tanaman. Selain itu, dilakukan analisis pendahuluan kimia tanah meliputi : analisis pH tanah, N total (%), P tersedia (P-Bray 1), K-dd, C-organik, tekstur (% pasir, % debu, dan % klei), serta analisis kimia pupuk anorganik NPK (Urea, SP-36, KCl) dan pupuk organik (kompos).

Persiapan Penanaman

4

Gambar 2 Kondisi tanah yang sedang dikeringudarakan (kiri), Proses menimbang dan memasukkan tanah dalam polybag (kanan)

Penanaman, Pemeliharaan, dan Panen Tanaman

Benih jagung varietas Bima ditanam sebanyak dua benih/polybag, kemudian diberikan sedikit furadan pada tiap lubangnya dan lubang tersebut ditutup dengan tanah. Selanjutnya dilakukan pemupukan dasar sesuai dosis rekomendasi dari Kementan (2007) yaitu urea 350 kg/ha, SP-36 150 kg/ha dan KCl 100 kg/ha. Pemupukan diberikan didalam lubang alur yang telah dibuat sekitar 10 cm jaraknya dari lubang tanam yang melingkarinya kemudian ditutup kembali dengan tanah. Khusus pupuk Urea diberikan sebanyak dua kali yaitu pada minggu ke-0 (M0) dan minggu keempat (M4). Pemilihan satu dari dua tanaman yang tumbuh dilakukan pada minggu pertama (M1). Penyiraman air dilakukan setiap sehari sekali di waktu pagi hari atau sore hari untuk menjaga ketersediaan air sekitar KAKL bagi tanaman jagung. Pemeliharaan ini dilakukan setiap minggu sampai panen.

Pengukuran Fluks CO2

Pengukuran fluks CO2 dilakukan dengan menggunakan IRGA (Infra Red Gas

Analyzer). Kelengkapan penunjang seperti baterai 12 V, pompa udara 12 V, filter udara, manometer, laptop, selang, sungkup gas dan tutupnya. Tutup sungkup untuk penelitian ini dirancang secara khusus untuk digunakan di dalam polybag dan mampu menyesuaikan dengan pertumbuhan batang jagung. Alat IRGA dikondisikan dalam keadaan stasioner (tidak bergerak) sedangkan tutup sungkup dirancang untuk dapat dipindah-pindahkan pada sungkup yang diukur fluks CO2 -nya. Hal ini diharapkan dapat mengurangi efek perubahan struktur tanah dan volume sungkup akibat tekanan. Pengipasan di atas sungkup selama ±1 menit sangat penting dilakukan untuk memastikan bahwa udara di atas permukaan tanah tercampur sempurna dengan udara lingkungan sekitarnya. Alat perekam data fluks CO2 diaktifkan setelah tutup sungkup dipasang sempurna di atas sungkup. Perekaman data fluks CO2 hanya dilakukan tiga menit untuk menghindari pengaruh tekanan udara terhadap fluks CO2 di dalam sungkup. Parameter lain yang pengukurannya dilakukan bersamaan adalah suhu tanah, suhu udara, dan suhu di dalam sungkup dengan menggunakan thermometer. Perhitungan fluks CO2 mengikuti formula sebagai berikut (Madsen et al.2010):

a. Menghitung perubahan konsentrasi CO2 (dCc/dt) berdasarkan grafik linear pengukuran fluks CO2 di lapangan (µmol/mol atau ppm) versus waktu pengukuran (s). Persamaan grafik linear tersebut adalah sebagai berikut:

Y = ax+b

5 a : gradien perubahan konsentrasi CO2 (mol/ mol/det)

b : intercept konsentrasi CO2 (mol/ mol)

x : waktu (det)

b. Menghitung fluks CO2 berdasarkan persamaan berikut (Madsen et al.2010):

fc =

fc : fluks CO2 (µmol/m2/det)

P : tekanan atmosfer (berdasarkan rata-rata pembacaan alat IRGA) h : tinggi sungkup (m)

R : konstanta gas (8.31 Pa m3_/o_K/mol)

T : suhu udara dalam sungkup (o_K)

dCc/dt : perubahan konsentrasi CO2 (µmol/mol/det)

Gambar 3 IRGA tipe LI-820 yang digunakan untuk pengukuran fluks CO2

Gambar 4 Pemasangan thermometer pada tutup sungkup dan tanah pada polybag, serta thermometer untuk pengukuran suhu udara digantungkan satu meter di atas sungkup

6

Pendugaan Neraca Karbon Sederhana

Pendugaan cadangan karbon pada penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

Cbalance : Keseimbangan karbon didalam polybag perlakuan (g) Csoil : Karbon yang terkandung pada tanah perlakuan (g) Ckontrol : Karbon yang terkandung pada tanah kontrol (g)

Cbiomass : Karbon yang terkandung pada biomassa tanaman atas dan bawah (g) Cfluks : Karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 (g)

Selisih bobot karbon tanah perlakuan dengan tanah kontrol pada satu periode musim tanam dapat diperoleh dengan perhitungan sebagai berikut :

Perubahan bobot karbon tanaman jagung pada satu periode musim tanam dapat dicari dengan cara:

* )_{Sumber : Kirschbaum, (2001)}

Karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 pada satu periode musim tanam dapat diperoleh dengan perhitungan sebagai berikut:

Karbon-eq : Karbon ekivalen, karbon dari bentuk molekul yang lain Fluks CO2 : Emisi CO2 yang terukur oleh IRGA (mg/m2/det) Luas : Luas polybag tanaman (r polybag= 14.32 cm) (m2₎ Waktu : Satu musim penanaman (70 hari) (det)

BM : Bobot Molekul (C/CO2)

Pengukuran BiomassaTotal Jagung

Pengukuran total biomassa tanaman jagung dilakukan setiap minggu. Parameter yang diukur meliputi jumlah daun, tinggi tanaman dan bobot kering tanaman. Jumlah daun yang dihitung adalah jumlah daun. Paramater tinggi tanaman diukur dari permukaan tanah sampai daun tertinggi dengan menggunakan meteran. Sebelum dilakukan pengukuran berat kering biomassa, akar tanaman dibongkar dari media tanam dan dibersihkan dari tanah. Setelah itu, biomassa tanaman jagung dioven pada suhu 70 o_{C selama 48 jam, kemudian diangkat dari oven dan} diletakkan beberapa menit di dalam eksikator, setelah itu dilakukan penimbangan bobot biomassa.

Pengukuran C-Oganik dan N-Total Tanah

Pengukuran C-organik dan N-total tanah dilakukan setiap minggu di laboratorium. Analisis C-organik tanah dengan menggunakan metode Walkley &

C

balance

= (C

soil

– C

kontrol

) + C

biomassa (atas dan bawah)

- C

fluks

Karbon Tanah (g) = C-Organik (%) X BKM Tanah (g)

Selisih Karbon Tanah (g) = Karbon Tanah Perlakuan (g) – Karbon Tanah (g) Kontrol (g)

Bobot Karbon Tanaman (g) = 50%*) _{Berat Kering Biomassa Total (g)}

Karbon-eq (g) = Fluks CO2 X Luas X Waktu X BM

7 Black dan N-total tanah dengan menggunakan metode Kjehdahl. Selanjutnya adalah menghitung C/N-nya.

Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL). Perlakuan yang diujikan terdiri atas: K (Tanah mineral kontrol), KJ+P (Tanah mineral kontrol yang ditanami jagung dan ditambahkan dengan pupuk NPK dasar), KBOJ+P (Tanah mineral yang ditambah bahan organik sehingga C-organik tanah menjadi sekitar 2% ditanami tanaman jagung dan ditambahkan dengan pupuk NPK dasar).

Analisis Statistik

Pengaruh perlakuan terhadap variabel yang diamati dianalisis dengan uji ANOVA dan bila berpengaruh nyata (Fhitung > Ftabel) maka dilakukan uji lanjut BNT (Beda Nyata Terkecil) dengan selang kepercayaan 5%, sedangkan pengukuran biomassa jagung dihitung dengan menggunakan metode time average (menghitung rata-rata biomassa tanaman semusim). Pengolahan data dilakukan dengan program MS Excel dan SPSS 16.

HASIL DAN PEMBAHASAN

8

Gambar 5 Perbandingan pada berat kering biomassa total (akar, batang dan daun) tanaman jagung antar perlakuan pada setiap minggu pengukuran. Tanda garis vertikal pada setiap bar menunjukkan standar deviasi

Gambar 6 Perbandingan jumlah daun tanaman jagung

9 Hubungan Fluks CO2 Tanah dan Bahan Organik

Hasil pengukuran fluks CO2 pada beberapa perlakuan disajikan pada Gambar 8. Fluks CO2 yang diukur dari tanah merupakan respirasi total tanah yang terdiri dari respirasi autotrofik dari akar tanaman dan respirasi heterotrof dari organisme tanah. Respirasi autotrof juga termasuk respirasi dari lapisan serasah di atas tanah mineral. Akan tetapi peneliti lain mengacu respirasi tanah hanya sebagai fluks CO2 yang berasal dari respirasi heterotrof tanah dan berbeda halnya dengan respirasi autotrof yang berasal dari akar tanaman (Kirschbaum 2001).

Berdasarkan hasil pengukuran, diperoleh nilai rata-rata fluks CO2 pada perlakuan tanah kontrol (K) sebesar 0.05±0.01 mg CO2 /m2/det, 0.09±0.06 mg CO2 /m2/det pada perlakuan tanah yang ditanami jagung dan diberikan pupuk NPK (KJ+P) dan 0.11±0.08 mg CO2 /m2/det pada perlakuan tanah yang ditanami jagung, diberikan pupuk NPK serta diberikan bahan organik (KBOJ+P). Dengan demikian pada Gambar 8 dapat dilihat bahwa fluks CO2 tanah pada perlakuan KBOJ+P memiliki nilai rata-rata yang lebih tinggi (20%) dibandingkan dengan fluks CO2 tanah pada perlakuan KJ+P, akan tetapi tingginya nilai KBOJ+P tidak berbeda nyata dengan perlakuan KJ+P. Tingginya nilai rata-rata fluks CO2 KBOJ+P disebabkan karena bahan organik merupakan sumber energi mikrob, semakin banyak sumber energi tersedia semakin banyak pula populasi mikrob. Meningkatnya populasi mikrob menyebabkan respirasi organisme meningkat, sehingga fluks CO2 tanah meningkat

Gambar 8 Fluks CO2 (mg/m2/det) tanah antar perlakuan pada setiap minggu pengukuran. Tanda garis vertikal pada setiap noktah menunjukkan standar deviasi

Pada masa inkubasi, fluks CO2 pada perlakuan KBOJ+P (0.08±0.021 mg CO2 /m2_{/det) lebih tinggi (109.81%) dibandingkan dengan KJ+P (0.04±0.021 mg CO}

10

pada perlakuan KBOJ+P sedang terakumulasi dan belum siap terombak (C/N KBOJ+P = 7.18, KJ+P = 4,58), serta belum banyak digunakan oleh mikrob.

Pada Gambar 8 dapat dilihat fluks CO2 pada minggu pertama (M1) perlakuan KBOJ+P menunjukkan pola fluks CO2 yang mengalami peningkatan signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa unsur C yang terdapat pada bahan organik telah terdekomposisi oleh mikrob. Akan tetapi fluks CO2 pada perlakuan KJ+P pola fluks CO2-nya mengalami penurunan sampai dengan minggu ketiga. Penuruan pola fluks CO2 pada minggu kedua dan ketiga disebabkan kandungan C-organik tanah mulai berkurang karena digunakan oleh mikrob dan produk mineralisasinya telah banyak diserap tanaman.

Pada minggu keempat (M4), pola fluks CO2 pada kedua perlakuan meningkat. Hal ini disebabkan pada minggu keempat dilakukan pemupukan urea yang kedua. Menurut Badan Litbang Pertanian (2006) nitrogen dapat digunakan untuk sintesis protein mikrob, sehingga populasi mikrob meningkat. Meningkatnya populasi mikrob menyebabkan respirasi organisme meningkat, sehingga fluks CO2 tanah meningkat. Kedua pola fluks CO2 meningkat hingga minggu kelima (M5) dan mengalami penurunan secara bertahap seiring semakin berkurangnya kandungan C dalam tanah. Hal ini menyebabkan menurunnya aktivitas mikrob untuk menghasilkan CO2.

Neraca Karbon pada Masing-Masing Perlakuan

11

Gambar 9 Perbedaan bobot karbon pada berbagai perlakuan (g)

Pada Gambar 9 dapat dilihat bobot karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 pada perlakuan KBOJ+P (11.85±6.58 g C) lebih besar 20.20% dibandingkan dengan perlakuan KJ+P (9.85±5.52 g C). Akan tetapi tingginya nilai KBOJ+P tidak berbeda nyata dengan perlakuan KJ+P. Pada perlakuan dengan penambahan bahan organik, bobot karbon tanaman meningkatkan hampir dua kali lipat (KBOJ+P = 13.91±2.97 g C) dibandingkan dengan perlakuan yang tidak ditambahkan bahan organik (KJ+P = 7.37±1.98 g C) hal ini disebabkan karena terjadi proses penyerapan karbon (C-sequestration) di dalam tubuh tanaman, akan tetapi tingginya nilai KBOJ+P tidak berbeda nyata dengan perlakuan KJ+P.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Bahan organik dapat meningkatkan berat kering biomassa total tanaman jagung (89%) dibandingkan dengan yang tidak ditambahkan bahan organik. Fluks CO2 tertinggi terdapat pada perlakuan KBOJ+P (0.11 mg CO2 /m2/det. Pada neraca karbon sederhana, bahan organik dapat meningkatkan karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 (20%) dan meningkatkan karbon dalam tanah (123%), akan tetapi tidak nyata menyumbangkan emisi CO2 karena bahan organik juga meningkatkan jumlah karbon yang diserap oleh tanaman (89%). Namun penambahan bahan organik tidak memberikan pengaruh yang nyata dalam meningkatkan berat kering biomassa total tanaman jagung, fluks CO2, karbon dalam tanah, karbon yang diserap oleh tanaman dan karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2.

Saran

12

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, Khoiruddin. 2009. Efek Gas Rumah Kaca dan Pemanasan Global. Biocelebes. 3(1): 10-19.

Mulyani A, Hikmatullah, dan A H Subagyo. 2004. Karakteristik dan potensi tanah masam lahan kering di Indonesia. hlm 1-32. Di dalam: Prosiding Simposium Nasional Pendayagunaan Tanah Masam. Bogor (ID): Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan Agroklimat.

Badan Litbang Pertanian. 2006. Pupuk Organik dan Pupuk Hayati. Bogor (ID): Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian.

Eswaran H, FP Reich, JM Kimble, FH Beinroth, E Padamnabhan, P Moncharoen. 2000. Global carbon stocks. Di dalam: Lal R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma. 123(2004): 1-22.

Hairiah K, S Rahayu. 2007. Pengukuran Karbon Tersimpan di Berbagai Macam Penggunaan Lahan. Di dalam: Vecky DK. Emisi gas CO2 dan neraca karbon pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong di Kecamatan Ranca Bungur, Bogor [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. [IPCC] Intergovernmental Panel on Climate Change. 2001. Climate Change: The

Scientific Basis. Cambridge (UK): Cambridge Univ Pr.

Kasno A. 2009. Peranan Bahan Organik terhadap Kesuburan Tanah. Informasi Ringkas Bank Pengetahuan Padi Indonesia [Internet]. [diunduh 2013 Okt 31]. Tersedia pada: http://pustaka.litbang.deptan.go.id/bppi/lengkap/pp 09036.pdf.

[Kementan] Kementerian Pertanian. 2007. Peraturan Menteri Pertanian Nomor 40 Tahun 2007 tentang Rekomendasi Pemupukan N, P, dan K pada Padi Sawah Spesifik Lokasi. Jakarta (ID): Mentan.

Kirschbaum MUF. 2001. Definitions of Some Ecological Terms Commonly Used in Carbon Accounting. Di dalam: Vecky DK. Emisi gas CO2 dan neraca karbon pada lahan jagung, kacang tanah dan singkong di Kecamatan Ranca Bungur, Bogor [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Lal R. 2004. Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food

security. Science. (304): 1623–1627.

Madsen R, Xu L, Claassen B, McDermitt B. 2010. Surface monitoring method for carbon capture and storage projects. Energy Procedia. (1): 2161-2168. Nasoetion AH. 2007. Pengantar ke Ilmu-Ilmu Pertanian. Bogor (ID): PT. Pustaka

Litera Antar Nusa.

[PPT] Pusat Penelitian Tanah. 1983. Jenis dan Macam Tanah di Indonesia untuk Keperluan Survei dan Pemetaan Tanah Daerah Transmigrasi. Bogor (ID). Sarief ES. 1984. Kesuburan dan Pemupukan Tanah Pertanian. Bandung (ID):

Pustaka Buana.

13

LAMPIRAN

Lampiran 1 Kebutuhan tanah dalam satu polybag Diameter

polybag (cm) Tinggi tanah di polybag (cm) Volume (cm3_{) (g/cm}BI 3₎ Tanah _(g)

28.64 25 16092.90 1.12 18024.05

BI = Bobot isi tanah (g/cm3₎

Lampiran 2 Data hasil analisis C-organik kompos

KA (%) K-abu (%) % C-org BO

125.39 63.21 21.34 36.79

Lampiran 3 Data hasil analisis pupuk Urea, SP-36 dan KCl

Sampel HCl (ml) N HCl Ar N BKM N (%)

Blanko 0.1 0.1 14 100 1 14

Urea 60.55 0.1 14 100 200 42.39

Sample Abs P larutan _{(ppm) Pengencer}Faktor ppm --> % P total _(%) P2O5

(%)

SP-36 (a) 0.14 1.18 100000 0.0001 11.85 27.13

SP-36 (b) 0.14 1.24 100000 0.0001 12.37 28.33

Sample Abs K larutan _{(ppm) Pengencer}Faktor ppm --> % K total _(%) K2O (%)

KCl (a) 1.75 1.75 100000 10000 43.42 52.54

KCl (b) 1.75 1.75 100000 10000 43.42 52.54

Lampiran 4 Perhitungan kebutuhan pupuk Urea. SP-36 dan KCl

Pupuk Rekomendasi Kebutuhan _{per Hektar (kg) Pupuk di Lab (%)} Hasil Analisis Kebutuhan per _{Ha (kg)} Kebutuhan per _{Polybag (g)}

Urea 350 (46% N) 42% N 383.33 25.49

SP-36 150 (36% P2O5) 27% P2O5 200 13.30

KCl 100 (60% K2O) 52% K2O 115.39 7.67

Lampiran 5 Rata-rata berat kering biomassa bawah (akar) tanaman jagung (g) Perlakuan/Minggu

ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

KJ+P 0.05 0.09 0.13 0.46 0.89 1.32 1.35 1.66 4.57 4.18

14

Lampiran 6 Rata-rata berat kering biomassa atas (batang dan daun) tanaman jagung (g) Perlakuan /

Minggu ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

KJ+P 0.05 0.20 0.46 1.52 6.08 11.79 9.15 15.52 34.10 53.91

KBOJ+P 0.06 0.21 1.22 3.51 7.70 18.10 33.06 35.95 62.39 89.69

Lampiran 7 Rata-rata berat kering biomassa total (akar. batang dan daun) tanaman jagung (g) Perlakuan /

Minggu ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

KJ+P 0.16 0.29 0.60 1.98 6.97 13.11 10.50 17.18 38.67 58.09

KBOJ+P 0.12 0.38 1.48 4.64 8.99 20.13 36.97 40.99 67.68 96.80

Lampiran 8 Rata-rata kandungan C-organik tanah (%) dalam satu periode musim tanam

Perlakuan /

Minggu ke- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan

K 2.88 1.65 1.90 1.98 1.52 1.75 1.95 2.18 2.02 1.90 1.93 1.97

KJ+P 1.90 1.70 1.60 1.60 1.71 1.99 1.75 1.98 1.94 1.51 2.00 1.79 KBOJ+P 1.72 2.01 2.22 1.97 1.91 2.25 2.10 2.13 2.18 2.022 2.14 2.06

Lampiran 9 Rata-rata kandungan N-total tanah (%) dalam satu periode musim tanam Perlakuan /

Minggu ke- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan

K 0.23 0.19 0.14 0.19 0.40 0.19 0.16 0.23 0.16 0.27 0.20 0.22 KJ+P 0.47 0.2 0.23 0.20 0.20 0.23 0.23 0.20 0.23 0.21 0.19 0.23 KBOJ+P 0.24 0.27 0.25 0.23 0.22 0.24 0.24 0.22 0.21 0.23 0.24 0.24

Lampiran 10 Rata-rata rasio C/N tanah dalam satu periode musim tanam Perlakuan /

Minggu ke- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan

K 12.20 8.77 13.24 10.27 3.80 9.35 13.02 9.54 13.59 7.83 9.87 10.13 KJ+P 4.58 8.65 6.86 7.93 8.82 8.72 7.76 10.40 8.60 7.17 11.46 8.27 KBOJ+P 7.18 7.49 8.94 9.10 8.46 9.39 8.88 9.73 10.35 13.64 9.13 9.30

Lampiran 11 Rata-rata fluks CO2 (mg/m2/det) dalam satu periode musim tanam

Perlakuan /

Minggu ke- Inkubasi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan

15 Lampiran 12 Rata-rata bobot karbon tanah (g) dalam satu periode musim tanam

Perlakuan /

Minggu ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan

K 297 342 356 275 315 351 392 363 343 347 338

KJ+P 306 289 288 308 359 315 358 350 272 361 321

KBOJ+P 362 401 355 344 406 378 384 393 365 386 378

Lampiran 13 Rata-rata bobot karbon tanaman (g) dalam satu periode musim tanam

Perlakuan /

Minggu ke- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan

KJ+P 0.05 0.14 0.30 0.99 3.48 6.56 5.25 8.59 19.34 29.05 7.37 KBOJ+P 0.06 0.19 0.74 2.32 4.49 10.07 18.48 20.49 33.84 48.43 13.91

Lampiran 14 Rata-rata bobot karbon yang hilang dalam bentuk fluks CO2 (g) Perlakuan /

Minggu ke- Inkubasi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rataan K 6.54 6.90 4.54 5.10 4.01 4.25 5.58 5.41 5.34 4.64 12.38 4.81 5.79 KJ+P 4.14 20.82 17.60 9.75 8.64 8.66 12.48 10.09 6.40 4.98 13.03 1.67 9.85

KBOJ+P 8.70 9.70 25.78 12.22 12.84 15.52 19.46 14.90 10.14 6.56 4.75 1.60 11.85

Lampiran 15 Hasil analisis pendahuluan kimia dan kriteria tanah lokasi percobaan (PPT 1983)

Parameter Metode Analisis Hasil Kriteria

16

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Gresik pada tanggal 14 November 1991 sebagai anak terakhir (lima) dari lima bersaudara dari pasangan Bapak Mochammad Nashri dan Ibu Siti Fatimah. Penulis menyelesaikan pendidikan Taman Kanak-Kanak pada tahun 1997 dari TK Petrokimia Gresik. Tahun 2003 lulus dari SDN Sidokumpul VII Gresik. Pada tahun 2006 lulus dari MTs PPMI Assalaam Sukoharjo dan lulus dari SMA PPMI Assalaam Sukoharjo pada tahun 2009. Penulis diterima sebagai mahasiswa di Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada tahun 2009.

Selama menyelesaikan pendidikannya di Institut Pertanian Bogor, penulis aktif sebagai staf Departemen Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) BEM FAPERTA IPB pada tahun ajaran 2010/2011). berpartisipasi juga dalam HIMMASURYA++ (Himpunan Mahasiswa Surabaya Gresik. Sidoarjo dan Mojokerto). Penulis pernah mengikuti Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) Kewirausahaan pada tahun 2010 dengan judul “Gravi-Tea (Graviola-Tea) Minuman Sehat Berkhasiat Sebagai Alternatif Obat Kanker dalam Bentuk Kemasan Siap Saji”. serta PKM Penelitian pada tahun yang sama yang berjudul “Pemanfaatan Tanaman Azolla Sebagai Alternatif Pupuk Nitrogen yang Ramah Lingkungan”.