DISERTAS
SEKUESTRASI KARBON ORGANIK, KUALITAS TANAH
DAN HASIL PADI (
Oryza sativa
L.) PADA SISTEM
PERTANIAN ORGANIK DAN KONVENSIONAL
I WAYAN DIARA
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2015
DISERTASI
SEKUESTRASI KARBON ORGANIK, KUALITAS TANAH
DAN HASIL PADI (
Oryza sativa
L.) PADA SISTEM
PERTANIAN ORGANIK DAN KONVENSIONAL
I WAYAN DIARA NIM 0890471011
PROGRAM DOKTOR
PROGRAM STUDI ILMU PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
i
SEKUESTRASI KARBON ORGANIK, KUALITAS TANAH
DAN HASIL PADI (
Oryza sativa
L.) PADA SISTEM
PERTANIAN ORGANIK DAN KONVENSIONAL
Disertasi Untuk Memperoleh Gelar Doktor pada Program Doktor, Program Studi Ilmu Pertanian,
Program Pascasarjana Universtas Udayana
I WAYAN DIARA NIM 0890471011
PROGRAM DOKTOR
PROGRAM STUDI ILMU PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
ii
Lembar Pengesahan
DISERTASI INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL : 23 OKTOBER 2015
Promotor,
Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, M.S. NIP. 19560525 198303 1 002
Kopromotor 1, Kopromotor 2,
Prof. Ir. I G.A. Mas Sri Agung, M.Rur.Sc.,Ph.D. Prof. Dr. I. B. Putra Manuaba, M.Phil. NIP. 19500126 197302 2 001 NIP. 19591231 198603 1 021
Ketua Program Studi
Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, M.S. Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP. 19560525 198303 1 002 NIP. 19590215 198510 2 001
Ketua Program Studi
Doktor (S3) Ilmu Pertanian
Program Pascasarjana,
Direktur Program Pascasarjana
iii
Disertasi ini telah Diuji pada Ujian Tertutup Tanggal : 23 Oktober 2015.
Panitia Penguji disertasi Berdasarkan SK.
Rektor Universitas Udayana No. 3474 /UN14.4/HK/2015 Tanggal : 15 Oktober 2015.
Ketua : Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, M.S.
Anggota :
1. Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, M.S.
2. Prof. Ir. I G. A. Mas Sri Agung, M.Rur.Sc., Ph.D. 3. Prof. Dr. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil.
4. Prof. Ir. I Gusti Made Oka Nurjaya, M.Rur.Sc., Ph.D. 5. Prof. Dr. I Wayan Sandi Adnyana, M.S.
6. Prof. Dr. Ir. I Nyoman Merit, M.Agr. 7. Dr.rer.nat I Wayan Karyasa, M.Sc.
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : I Wayan Diara.
NIM : 0890471011.
Program Studi : S3 Ilmu Pertanian.
Judul Disertasi : Sekuestrasi Karbon Organik, Kualitas Tanah dan Hasil Padi
(Oryza sativa L.) pada Sistem Pertanian Organik dan
Konvensional.
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah ini bebas plagiat. Apabila di kemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, 22 Juli 2015. Yang membuat pernyataan,
I Wayan Diara.
Metrai 6000
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa, atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan disertasi ini. Disertasi yang berjudul Sekuestrasi Karbon Organik, Kualitas Tanah dan Hasil Padi (Oryza sativa L.) pada Sistem Pertanian Organik dan Konvensional ini diselesaikan berkat jasa promotor, kopromotor, dosen penguji dan para dosen yang memberikan dorongan spirit, saran dan arahan, untuk secepatnya menyelesaikan disertasi ini.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, M.S., selaku promotor yang dengan penuh perhatian telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan dan saran selama penulis mengikuti program doktor, khususnya dalam penyelesaian desertasi ini. Terima kasih sebesar-besarnya pula penulis sampaikan kepada Prof. Ir. I G.A. Mas Sri Agung, M.Rur. Sc., Ph.D, sebagai kopromotor I dan Prof. Dr. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil, sebagai kopromotor II atas arahan, perhatian dan kesabaran yang telah diberikan selama proses bimbingan sampai selesainya disertasi ini.
Selanjutnya ucapan yang sama juga ditujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika SpPD KEMD atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Doktor di Universitas Udayana. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K), Asisten Direktur I Program Pascasarjana Universitas Udayana Prof. Dr. Made Budiarsa, MA., Asisten Direktur II Program Pascasarjana Universitas Udayana Prof. Dr. Ir. Made Sudiana Mahendra, MApp., Sc., Ketua Program Studi Doktor Ilmu Pertanian Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, M.S., dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas Udayana Prof. Dr. Ir. I Nyoman Rai, M.S., atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Doktor Ilmu Pertanian pada Program Pascasarjana Universitas Udayana. Pada kesempatan ini, penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada Ir. I Nyoman Puja, M.S., selaku Ketua Program Studi Agroekoteknologi dan Prof. Dr. Ir. Indayati Lanya, M.S., selaku Kepala Konsentrasi Ilmu Tanah dan Lingkungan Fakultas Pertanian, dan Prof. Dr. Ir. Nyoman Merit, M.Agr. selaku Ketua Laboratorium Fisika dan
vi
Konservasi Tanah. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada yang terhormat : Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, M.S., Prof. Dr. Ir. I Made Adnyana, M.S., Prof. Ir. I G. A. Mas Sri Agung, M.Rur.Sc., Ph.D, Prof. Dr. Ida Bagus Putra Manuaba, M.Phil, Prof. Ir. I Gusti Made Oka Nurjaya, M.Rur.Sc., Ph.D, Prof. Dr. I Wayan Sandi Adnyana, M.S., Prof. Dr. Ir. I Nyoman Merit, M.Agr., dan Dr.rer.nat I Wayan Karyasa, M.Sc, sebagai penguji yang telah memberikan masukan, saran, dan sanggahan untuk penyempurnaan disertasi ini.
Penulis juga tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih yang tulus serta penghargaan kepada seluruh guru-guru yang telah mebimbing penulis, mulai dari sekolah dasar sampai perguruan tinggi. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada orang tua yang telah mengasuh dan membesarkan penulis, memberikan dasar-dasar berfikir logik dan suasana demokratis sehingga tercipta lahan yang baik untuk berkembangnya kreativitas. Akhirnya penulis sampaikan terima kasih kepada istri tercinta Ni Wayan Janten, SPd.AUD, serta anak-anak kami Luh Putu Eka Yunita, SE, Made Hadi Yudana, S.Kom., dan Komang Tri Yudartha Widnyana yang dengan penuh kesabaran dan pengorbanan dalam memberikan kesempatan kepada penulis untuk menyelesaikan desertasi ini.
Semoga Ida Hyang Widi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian disertasi ini, serta kepada penulis sekeluarga.
Denpasar, 22 Juli 2015. Penulis.
vii ABSTRAK
SEKUESTRASI KARBON ORGANIK, KUALITAS TANAH DAN HASIL PADI (Oryza sativa L.) PADA SISTEM PERTANIAN
ORGANIK DAN KONVENSIONAL
Sistem pertanian organik berperan positif bagi sistem produksi pertanian secara berkelanjutan. Karbon organik tanah merupakan indikator kunci kualitas tanah dan keberlanjutan sistem pertanian, karena mempengaruhi kualitas dan produktivitas tanah. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perbedaan sekuestrasi C-organik, kualitas tanah dan hasil gabah padi sawah dengan sistem pertanian organik dan konvensional.
Penelitian ini terdiri dari tiga tahap sejak tahun 2011 sampai dengan 2013. Penelitian tahap I survei dan menganalisis kandungan C-organik, N total, P-tersedia dan K-tersedia tanah pada lahan sawah organik dan konvensional di Kabupaten Gianyar dan Tabanan. Penelitian tahap II menganalisis perbedaan sekuestrasi C organik dan kualitas tanah pada sistem pertanian organik dan konvensional di Subak Jatiluwih dan Subak Wangaya Betan di Kecamatan Penebel, Kabupaten Tabanan. Penelitian tahap III berupa percobaan lapangan untuk mengevaluasi pengaruh kombinasi pupuk organik dan anorganik terhadap sekuestrasi C-organik, kualitas tanah dan hasil padi sawah varietas lokal merah, yang dilakukan di Subak Wangaya Betan. Sampel tanah diambil secara acak pada kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm (penelitian tahap II) serta kedalaman 0-10 cm, 10-20 cm dan 20-30 cm (penelitian tahap III) kemudian dianalisis di laboratorium. Penelitian tahap III dirancang dengan rancangan acak kelompok dengan enam perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik (tanpa pupuk, 0% organik + 25% anorganik, 25 % organik + 0% anorganik, 50% organik + 100% anorganik, 75 % organik + 75 % anorganik, 100 % organik + 50% anorganik) dengan empat ulangan. Perbedaan simpanan C-organik tanah, kualitas tanah, pada penelitian tahap II dan kombinasi pupuk penelitian tahap III dianalisis dengan analisis sidik ragam yang dilanjutkan dengan uji BNT 5%, atau jarak berganda Duncan 5%.
Hasil penelitian menunjukkan sekuestrasi C-organik pada sistem pertanian organik di Subak Jatiluwih lebih besar dibandingkan pada sistem konvensional, terutama pada kedalaman tanah 20-40 cm yang nyata lebih besar 37,97 % dibandingkan pada kedalaman tanah 0-20 cm. Lahan padi sawah di Subak Jatiluwih tergolong sangat baik dengan nilai Soil Quality Rating (SQR)= 19, sedangkan di Subak Wangaya Betan tergolong baik dengan nilai SQR = 21. Kombinasi pupuk (50% organik + 100% anorganik) dan kombinasi pupuk (75% organik + 75% anorganik) dari dosis yang diaplikasikan petani in situ memberikan hasil gabah kering giling tertinggi, masing-masing 6,25 ton ha-1 dan 6,44 ton ha-1 pada satu musim tanam, yaitu 35,52% dan 37,42% lebih tinggi daripada tanpapupuk.
Sekuestrasi C-organik dan kualitas tanah pada lahan padi sawah dengan sistem pertanian organik lebih baik daripada sistem pertanian konvensional. Hasil padi gabah kering giling varietas lokal merah tertinggi diperoleh pada kombinasi pemupukan (50% kompos dan 100% ponska) dan kombinasi pemupukan (75% kompos dan 75% ponska) dari dosis yang diaplikasikan petani in situ.
Kata kunci : Sekuestrasi C-organik, kualitas tanah, hasil padi, sistem pertanian organik dan konvensional.
viii ABSTRACT
ORGANIC CARBON SEQUESTRATION, SOIL QUALITY AND YIELD OF RICE (Oryza sativa L.) UNDER ORGANIC
AND CONVENTIONAL SYSTEMS
Organic agricultural system has positive roles in agricultural production system sustainably. Soil C-organic is a key indicator of soil quality and the sustainability of agricultural system since it influences on soil physical quality and productivity. This research had objective to study the differences in organic C sequestration, soil quality and yield of rice under organic and conventional systems.
The research consisted of three steps started in year 2011 until 2013. In the step I, survey and soil analysis were conducted on the organic and conventional farming systems (soil analysis for orgnic-C content and soil N,P,K under the two farming systems), in the step II a comparison was done to the soil characteristic to analyze differences organic C sequestration, soil quality and yield of rice under organic and conventional systems at Subak Jatiluwih and Subak Wangaya Betan, Penebel, Tabanan. Soil samples of the organic system were taken from the location determined in the step I of research and based on the analysis results, that have applied organic system for 2 and 3 years. From this selected organic farming, sequestrated-C and soil quality were determined at 2 soil depths (0-20 cm and 20-40 cm) with 5 replications. In the step III of research organic and inorganic fertilizers were applied in situ on conventional rice farming system. The step III of research was a field experiment designed as randomized completely block. The treatment were 6 combination of organic and inorganic fertilizers (i.e. no fertilizer, 0% organic + 25% inorganic, 25% organic + 0% inorganic, 50% organic + 100% inorganic, 75% organic + 75% inorganic, 100% organic + 50% inorganic) with 4 replicates. Soil samples were collected randomly from 0-10 cm, 10-20 cm and 20-30 cm depths and were analyzed in the laboratory. Differences in soil organic-C storage and soil quality in the step II and treatments imposed in the field experiment III were analized using ANOVA, followed by mean comparison using 5% LSD, or 5% Duncan’s Multiple Range Test.
Results of research showed that organic-C sequestration was higher under organic than under conventional systems, particularly at 20-40 cm 37,97 % higher compared to 0-20 cm soil depths. Rice land in Jatiluwih was considered highly sustainable (Soil Quality Rating = 19), while in Wangaya Betan was sustainable (Soil Quality Rating = 21). The combination of 50% organic + 100% inorganic and combination of 75% organic + 75% inorganic fertilizers gave the highest (6.25 ton ha-1 and 6.44 ton ha-1) rice yield in one growing season. The highest yield was 35.52 % and 37.42% higher than that of without fertilizer, 34.56 % and 36.49% higher than that of 25% organic + 0% inorganic fertilizers.
It was concluded that organic-C sequestration, soil quality was better under organic than under conventional systems. The combination of 50% organic (compost) and 100% inorganic (ponska) and combination of 75% organic (compost) and 75% inorganic (ponska) fertilizers gave the highest yield of red local rice variety.
Keywords: Organic-C sequestration, soil quality, yield of rice, organic and conventional farming systems.
ix RINGKASAN
Pemanasan global akibat efek rumah kaca yang ditimbulkan oleh peningkatan emisi CO2 di atmosfer mendapatkan perhatian serius beberapa tahun terakhir (IPCC,
1995). Peningkatan kandungan CO2 tersebut dapat dikurangi melalui sekuestrasi C oleh
tanah dan tanaman (vegetasi melalui sistem pertanian). Sistem pertanian organik berperan positif bagi sistem produksi pertanian secara berkelanjutan. C-organik tanah merupakan indikator kunci kualitas tanah dan keberlanjutan sistem pertanian karena mempengaruhi kualitas fisik dan produktivitas tanah. Kandungan C-organik tanah pada berbagai kedalaman di kedua sistem pertanian organik dan konvensional menunjukkan kecenderungan yang berbeda, namun perbedaan tersebut tidak konsisten. Pada sistem pertanian konvensional perbedaan kandungan C-organik cenderung sangat kecil, sedangkan pada sistem pertanian organik perbedaannya cenderung relatif besar (Komatzusaki dan Syuaib, 2010). Upaya pengembangan pertanian organik yang berkelanjutan di Indonesia terutama di Bali memerlukan banyak informasi ilmiah tentang simpanan C-organik pada lahan sawah. Kabupaten Tabanan dan Gianyar adalah dua dari sembilan kabupaten/kota yang memiliki luas sawah terluas di Bali, yaitu masing-masing 22.465 ha dan 14.743 ha atau sebesar 27,42 % dan 13,99 % dari luas sawah di Bali yang luasnya 81.931 ha (BPS Provinsi Bali, 2010). Pada kedua daerah tersebut selain dilakukan budidaya padi sawah dengan sistem pertanian konvensional, juga telah berkembang sistem pertanian organik, terutama di Kabupaten Tabanan, yaitu di Subak Jatiluwih dan Subak Wangaya Betan, Kecamatan Penebel, masing-masing sejak tahun 2009 dan 2010. Praktek pemberian input pada kedua sistem pertanian tersebut sangat berbeda. Pada sistem pertanian konvensional dilakukan pengelolaan secara intensif dengan input kimia dosis tinggi, sehingga memicu terjadinya penurunan kandungan C-organik, kualitas dan produktivitas tanah. Sebaliknya praktek sistem pertanian organik dilakukan dengan input organik, karena ditujukan untuk mitigasi dampak negatif dari sistem pertanian konvensional. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis perbedaan sekuestrasi C-organik, kualitas tanah dan hasil padi sawah dengan sistem pertanian organik dan konvensional.
Penelitian terdiri dari tiga tahap yang dilakukan sejak tahun 2011 sampai dengan 2013. Penelitian tahap I menganalisis kandungan C-organik, N total, P-tersedia dan K-tersedia tanah pada lahan sawah dengan sistem pertanian organik dan konvensional di dua kabupaten (Gianyar dan Tabanan). Penelitian tahap II menganalisis perbedaan sekuestrasi C-organik dan kualitas tanah pada lahan sawah dengan sistem pertanian organik dan konvensional di Subak Jatiluwih dan Subak Wangaya Betan, Kecamatan Penebel, Kabupaten Tabanan. Penelitian tahap III berupa percobaan eksperimental untuk mengevaluasi pengaruh berbagai kombinasi pupuk organik dan anorganik yang diaplikasikan petani in situ terhadap sekuestrasi C-organik, kualitas tanah dan hasil padi sawah varietas lokal merah, yang dilakukan di Subak Wangaya Betan. Pemupukan padi sawah yang diaplikasikan petani in situ adalah pupuk organik (kompos) dengan takaran 2.500 kg ha-1 pada pertanian organik dan pupuk anorganik (ponska) dengan takaran 300 kg ha-1 pada pertanian konvensional. Sampel tanah diambil secara acak pada kedalaman 0-20 cm dan 20-40 cm (penelitian tahap II) kemudian dianalisis dilaboratorium. Penelitian tahap III dirancang dengan rancangan acak kelompok dengan enam perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik, yaitu P0 (tanpa pupuk), P1 (0% organik + 25%
x
P4 (75% organik + 75% anorganik), P5 (100% organik + 50% anorganik).
Masing-masing perlakuan diulang sebanyak empat kali, sehingga didapat 24 unit percobaan. Sampel tanah diambil pada kedalaman 0-10 cm, 10-20 cm dan 20-30 cm. Parameter yang diamati meliputi tekstur, permeabilitas, berat isi, porositas, kadar air, simpanan C-organik, pH, N-total, P-tersedia, K-tersedia, kapasitas tukar kation (KTK), kejenuhan basa (KB), total mikroba dan hasil gabah kering giling. Perbedaan simpanan C organik tanah, kualitas tanah (penelitian tahap II) dan pengaruh perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik (penelitian tahap III) dianalisis dengan sidik ragam (ANOVA) dilanjutkan dengan uji Beda Nyata Terkecil (BNT) 5%, atau uji jarak berganda Duncan 5%. Untuk mengetahui hubungan antara sekuestrasi C, kualitas tanah dan hasil padi sawah dilakukan dengan analisis regresi linier berganda.
Kandungan C-organik tanah pada sistem pertanian organik lebih tinggi daripada pertanian konvensional setelah 6 tahun aplikasi, sedangkan kandungan hara (N,P,K) pada kedua sistem organik dan konvensional belum berbeda pada 3 tahun aplikasi. Sekuestrasi C-organik pada sistem pertanian organik di Subak Jatiluwih lebih besar daripada sistem konvensional, terutama pada kedalaman tanah 10-20 cm yang nyata lebih besar 31,95%, sedangkan pada kedalaman tanah 20-40 cm lebih besar 37,97 %. Kualitas tanah pada sistem pertanian organik di Subak Jatiluwih lebih baik daripada sistem pertanian konvensional yang masing-masing dengan nilai Soil Quality Rating (SQR) 19 (sangat baik) dan 21 (baik). Kualitas tanah pada sistem pertanian organik dengan pemberian bahan organik 10 t ha-1 pada satu musim tanam setelah lebih dari 2 tahun aplikasi di Subak Jatiluwih lebih baik daripada sistem pertanian organik dengan pemberian bahan organik 2,5 t ha-1 setelah lebih dari 3 tahun aplikasi di Subak Wangaya Betan yang masing-masing dengan nilai SQR 19 dan 21. Kualitas tanah sistem pertanian konvensional pada kedua lokasi tersebut tidak berbeda nyata dengan nilai SQR 22-24.
Perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik P2 dan P3 mampu menurunkan berat
isi tanah menjadi 1,24 dan 1,19 g cm-3 yang menurun masing-masing sebesar 4,17% dan 7,50% dibandingkan perlakuan P0 (1,29 g cm-3). Pada lapisan tanah yang lebih dangkal
berat isi tanah semakin kecil. Sistem pertanian organik memberikan N total, P-tersedia, kapasitas tukar kation (KTK) dan total mikroba lebih tinggi daripada sistem pertanian konvensional. Di Subak Jatiluwih pertanian organik memberikan N total (0,25%) dan P-tersedia (15,84 ppm) yang nyata lebih tinggi pada kedalaman tanah 0-20 cm dibandingkan dengan sistem pertanian konvensional pada kedalaman tanah 0-20 cm dan 20-40 cm. Kombinasi pupuk (50% organik + 100% anorganik) dan kombinasi pupuk (75% organik + 75% anorganik) dari dosis yang diaplikasikan petani in situ memberikan hasil gabah kering giling padi varietas lokal merah tertinggi (6,25 ton ha-1 dan 6,44 ton ha-1) pada satu musim tanam, yaitu 35,52 % dan 37,42% lebih tinggi dibandingkan perlakuan P0 (tanpa pupuk) dan 34,56% dan 36,49% lebih tinggi
dibandingkan P2 (25% pupuk organik kompos dan 0% pupuk anorganik ponska).
Sekuestrasi C-organik dan kualitas tanah pada lahan padi sawah dengan sistem pertanian organik lebih baik daripada sistem pertanian konvensional. Hasil padi varietas lokal merah tertinggi diperoleh pada kombinasi pemupukan (50% kompos dan 100% ponska) dan kombinasi (75% kompos dan 75% ponska) dari dosis yang diaplikasikan petani. Penelitian lanjutan tentang sekuestrasi C-organik dan kualitas tanah pada lahan sawah masih diperlukan untuk mendukung pengembangan budidaya padi sawah organik yang berkelanjutan dan menanggulangi terjadinya pemanasan global (global warming).
xi DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DEPAN ……… - SAMPUL DALAM ………... - PRASYARAT GELAR ……….... i LEMBAR PENGESAHAN ……….. ii
LEMBAR PENETAPAN PANITIA PENGUJI ………... iii
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ………..…... iv
UCAPAN TERIMA KASIH ………..……….………. v
ABSTRAK ………...…..………... vii
ABSTRACT ………...…….……….…… viii
RINGKASAN ………... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR SINGKATAN ……….……….………..……. xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 6
1.3 Tujuan Penelitian ... 7
1.4 Manfaat Penelitian ... 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ……….. . 9
2.1 Bahan Organik Tanah ... 9
2.2 Dekomposisi Bahan Organik dalam Tanah ………. 11
2.3 Karbon Organik Tanah ………..………...………... 13
2.4 Sekuestrasi Karbon (C) ... 18
2.5 Sekuestrasi-C pada Kedalaman Tanah Berbeda ……… 22
2.6 Evaluasi Kualitas Tanah (Soil quality rating) dan Sustainability Index ……….………..………….. 23
2.7 Peranan Karbon Organik dalam Kualitas Tanah ……… 25
2.8 Sistem Pertanian Organik dan Konvensional ………....……… 26
2.9 Kombinasi Pupuk Organik dan Anorganik pada Padi Sawah 30 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, DAN HIPOTESIS PENELITIAN ... 32
3.1 Kerangka Berpikir ... 32
3.2 Konsep Penelitian ... 39
xii
BAB IV METODE PENELITIAN ... 42
4.1 Rancangan Penelitian ... 42
4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 43
4.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 49
4.4 Penentuan Sumber Data ... 50
4.5 Bahan Penelitian ... 50
4.6 Variabel Penelitian ... 51
4.7 Instrumen Penelitian ………... 51
4.8 Prosedur Penelitian ………. 52
4.8.1 Penelitian tahap I : survei dan analisis tanah (penelitian pendahuluan) ………. 52
4.8.2 Penelitian tahap II : membandingkan sekuestrasi-C dan kualitas tanah pada sistem pertanian organik dan konvensional serta hasil padi sawah ………... 54
4.8.3 Penelitian tahap III : Pengaruh kombinasi pupuk organik dan anorganik terhadap sekuestrai-C, kualitas tanah dan hasil padi sawah ……….……….. 64
4.9 Analisis Data ……….. 68
BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 71
5.1 Hasil Survei dan Analisis Tanah pada Pertanian Organik dan Konvensional di Kabupaten Gianyar dan Tabanan ……... 71
5.1.1 Deskripsi pertanian organik di Kabupaten Gianyar dan Tabanan ………. 71
5.1.2 Hasil analisis tanah pada pertanian organik dan konvensional ……….. 73
5.2 Sekuestrasi C dan Kualitas Tanah pada Lahan Sawah dengan Sistem Pertanian Organik dan Konvensional ……… 77
5.2.1 Tekstur tanah ……….. 77
5.2.2 Berat isi, berat jenis partikel, porositas dan kadar air tanah ……….. 77
5.2.3 Kemasaman tanah (pH), Daya Hantar Listrik (DHL), C-organik, N total, P-tersedia, K-tersedia, KTK, KB dan total mikroba tanah ……… 80
5.2.4 Total mikroba tanah ……… 83
5.2.5 Sekuestrasi C-organik tanah ……….. 83
5.2.6 Evaluasi kualitas tanah (Soil quality rating)…………... 85
5.2.7 Hasil gabah ………. 88
5.2.8 Hubungan antara sekuestrasi C, kualitas tanah dan hasil padi sawah ……….. 88
xiii
5.3 Pengaruh Kombinasi Pemupukan Organik dan Anorganik terhadap Sekuestrasi C, Kualitas Tanah dan Hasil Padi
Sawah....……..………... 92
5.3.1 Tekstur dan permeabilitas tanah ……… 92
5.3.2 Berat isi, berat jenis partikel, porositas dan kadar air tanah ………..………... 93
5.3.3 Kadar C-organik tanah………..…….. 95
5.3.4 Simpanan C-organik tanah ………. 96
5.3.5 Keasaman (pH) tanah, N total, P-tersedia dan K-tersedia ……….. 98
5.3.6 Kapasitas tukar kation (KTK) dan kejenuhan basa (KB) ……… 99
5.3.7 Total mikroba tanah ……….. 101
5.3.8 Hasil gabah kering giling ……….. 102
5.4 Pembahasan ………... 103
5.5 Temuan Baru Penelitian ………. 120
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN …... 121
6.1 Simpulan …………...…... 121
6.2 Saran …………..…...…... 121
DAFTAR PUSTAKA ... 123
xiv
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
3.1 Kerangka berpikir …………...………..……….…. 38
3.2 Kerangka konsep penelitian ……… 40
4.1 Peta lokasi penelitian tahap II (pengambilan sampel tanah) ……… 47
4.2. Peta lokasi penelitian tahap III (eksperimental) ….………...……… 48
4.3. Denah petak percobaan ….………..………..………... 66
5.2.1 Simpanan C-organik tanah pada kedalaman tanah 0-20 cm dan 20-40 cm pada sistem organik dan konvensional di Subak Jatiluwih ….……… 84
5.2.2 Simpanan C-organik tanah pada kedalaman tanah 0-20 cm dan 20-40 cm pada sistem organik dan konvensional di Subak Wangaya Betan ... 85
5.3.1 Kandungan C-organik tanah pada perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik pada kedalaman tanah 0-10 cm, 10-20 cm dan 20-30 cm . 96 5.3.2 Simpanan C-organik tanah pada perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik pada kedalaman tanah 0-10 cm, 10-20 cm dan 20-30 cm …………. 197
5.3.3 Hasil gabah kering giling pada perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik ….………. 102
xv
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
4.1 Variabel penelitian ………... 51
4.2 Faktor pembatas dan pembobotan relative indikaor kualitas tanah ……. 62
4.3 Kualitas tanah berdasarkan 10 minimum data set (MDS) ………... 63
5.1.1 Pertanian organik padi sawah di Kabupaten Gianyar dan Tabanan ……. 71
5.1.2 Kadar C-organik, N-total, P-tersedia dan K-tersedia tanah pada sawah dengan sistem organik dan konvensional di Subak Sok Wayah Ubud,
Gianyar ………. 73
5.1.3 Kadar C-organik, N-total, P-tersedia dan K-tersedia tanah pada lahan sawah dengan sistem organik dan konvensional di Subak Wangaya
Betan, Penebel, Tabanan ………... 73
5.1.4 Kadar C-organik, N-total, P-tersedia dan K-tersedia tanah pada sawah
dengan sistem konvensional di Subak Guama, Marga, Tabanan ………. 74
5.2.1 Berat isi, berat jenis partikel, porositas, dan kadar air tanah pada lahan
padi sawah dengan sistem organik dan konvensional di Subak Jatiluwih 78 5.2.2 Berat isi, berat jenis partikel, porositas dan kadar air tanah pada lahan
padi sawah dengan sistem organik dan konvensional di Subak Wangaya
Betan ……… 79
5.2.3 Kemasaman (pH), DHL, C-organik, N total, dan P-tersedia tanah pada lahan padi sawah dengan sistem pertanian organik dan
konvensional di Subak Jatiluwih ………. 81
5.2.4 Kadar K-tersedia, KTK, KB dan total mikroba tanah pada lahan padi sawah dengan sistem pertanian organik dan konvensional di Subak
Jatiluwih ………... 81 5.2.5 Kemasaman (pH), DHL, C-organik tanah, N total, dan P-tersedia tanah
pada lahan padi sawah dengan sistem organik dan konvensional di
xvi
5.2.6 Kadar K-tersedia, KTK, KB dan total mikroba tanah pada lahan padi sawah dengan sistem organik dan konvensional di Subak Wangaya
Betan ……… 82
5.2.7 Rating kualitas tanah pada lahan padi sawah dengan sistem pertanian organik dan konvensional pada dua kedalaman tanah di Subak Jatiluwih berdasarkan minimum (10) data set (Lal, 1994; Ikemura dan Shukla,
2009) ………... 86 5.2.8 Rating kualitas tanah pada lahan padi sawah dengan sistem pertanian
organik dan konvensional pada dua kedalaman tanah di Subak Wangaya Betan berdasarkan minimum (10) data set (Lal, 1994; Ikemura dan
Shukla, 2009) ……….. 87
5.2.9 Rata-rata hasil gabah kering giling padi sawah varietas lokal merah (kadar air
12%) selama dua tahun (ton ha-1) ………... 88
5.3.1 Tekstur dan permeabilitas tanah pada berbagai kedalaman tanah dan
kombinasi pupuk organik dan anorganik ………. 93
5.3.2 Berat isi, berat jenis partikel, porositas dan kadar air tanah pada
perlakuan kombinasi pupuk organik dan anorganik pada tiga kedalaman
tanah ………..…….. 94
5.3.3 pH, N-total, P-tersedia dan K-tersedia tanah pada perlakuan kombinasi
pupuk organik dan anorganik pada tiga kedalaman tanah ……….. 99
5.3.4 Kapasitas tukar kation dan kejenuhan basa pada perlakuan kombinasi
pupuk organik dan anorganik dan pada tiga kedalaman tanah ………… 100
xvii
DAFTAR SINGKATAN
SINGKATAN
BPS : Badan Pusat Statistik
BJ : Berat Jenis
BJP : Berat Jenis Partikel
BD : Bulk density
C : Carbon
CO2 : Karbon dioksida
CR : Comulatif Rating
CFU : Colony Forming Unit
DMRT : Duncan Multiple Rang Test
DHL : Daya Hantar Listrik
FAO : Food And Agriculture Organization
GRK : Gas Rumah Kaca
HCl : Asam klorida
H2O2 : Hydrogen peroksida
IPCC : International Panel on Climate Change
K : Kalium
KTK : Kapasitas Tukar Kation
KB : Kejenuhan Basa
KMnO4 : Kalium permanganate
LESOS : Lembaga Sertifikasi Organik Seloliman
MDS : Minimum Data Set
Mg : Megagram
N : Nitrogen
NaOH : Natrium hidroksida
NH4OAc : Ammonium asetat
OM : Organic Matter
Pg : Pentagram
P : Fosfor
RWF : Relative Weighing Factors
SL : Sandy loam
SOC : Soil Organic Carbon
SOCS : Soil Organic Carbon Storage
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman No. Judul
1.1a Klasifikasi tanah di Subak Wangaya Betan, Tabanan (penelitian tahap I,
II, III) ……….……….. 132
1.1b Klasifikasi tanah di Subak Jatiluwih, Tabanan (penelitian tahap I, II) ... 133 1.1c Klasifikasi tanah di Subak Sok Wayah Ubud, Gianyar (penelitian tahap I)
……….…………... 134 1.2a Kesesuaian lahan sawah di Subak Wangaya Betan, Tabanan (penelitian
tahapI, II, III) ………... 135
1.2b Kesesuaian lahan sawah di Subak Jatiluwih, Tabanan (penelitian tahap I,
II) ... 136 1.2c Kesesuaian lahan sawah di Subak Sok Wayah, Ubud, Gianyar (penelitian
tahap I) ………... 137
1.2d Kesimpulan hasil kesesuaian lahan di lokasi penelitian ...….. 138 1.3a Hasil analisis awal tanah pertanian konvensional di Subak Wangaya
Betan (penelitian tahap III) ……… 139
1.3b Hasil analisis pupuk organik (kompos) (penelitian tahap III) …………. 140 2.1a Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan
kedalaman tanah terhadap berat isi tanah di Subak Jatiluwih (penelitian
tahap II) ………... 141
2.1b Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap berat jenis partikel tanah di Subak Jatiluwih
(penelitian tahap II) ………. 141
2.1c Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap porositas tanah di Subak Jatiluwih (penelitian
xix
2.1d Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap simpanan C-organik tanah di Subak Jatiluwih
(penelitian tahap II) ………. 142
2.1e Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap KTK tanah di Subak Jatiluwih (penelitian
tahap II) ………... 143
2.1f Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap KB tanah di Subak Jatiluwih (penelitian tahap
II) ……… 143
2.2a Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap berat isi tanah di Subak Wangaya Betan
(penelitian tahap II) ………. 144
2.2b Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap berat jenis tanah di Subak Wangaya Betan
(penelitian tahap II) ………. 144
2.2c Sidik ragam pengaruh ystem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap porositas tanah di Subak Wangaya Betan
(penelitian tahap II) ………. 145
2.2d Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap simpanan C-organik tanah di Subak Wangaya
Betan (Penelitian tahap II) ………... 145
2.2e Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap KTK tanah di Subak Wangaya Betan
(penelitian tahap II) ………... 146
2.2f Sidik ragam pengaruh sistem pertanian (organik dan konvensional) dan kedalaman tanah terhadap KB tanah di Subak Wangaya Betan (penelitian
tahap II) ………... 146
3.1a Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik) dan kedalaman tanah terhadap berat isi tanah (soil bulk density) (penelitian
tahap III) ……… 147
3.1b Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik) dan kedalaman tanah terhadap berat jenis partikel tanah (soil particle density)
xx
3.1c Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik) dan kedalaman tanah terhadap porositas tanah (soil porosity) (penelitian
tahap III) ……… 148
3.1d Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik) dan
kedalaman tanah terhadap kadar air (penelitian tahap III) ……… 148
3.1e Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik) dan
kedalaman tanah terhadap simpanan C (penelitian tahap III) ………. 149
3.2a Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik)
terhadap total bakteri tanah (penelitian tahap III) ……….. 149
3.2b Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik)
terhadap total jamur tanah (penelitian tahap III) ……… 150
3.2c Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik)
terhadap total actinomycetes tanah (Penelitian tahap III) ……….. 150
3.3d Sidik ragam pengaruh kombinasi pupuk (organik dan anorganik)
terhadap gabah kering giling per ha (penelitian tahap III) ………. 150
4.1a Sertifikat pertanian organik di Jatiluwih ……… 151
