PEMULIHAN KESEHATAN TANAH SAWAH MELALUI APLIKASI
PUPUK HAYATI PENAMBAT N DAN KOMPOS JERAMI PADI
Nana Danapriatna
1), Tualar Simarmata
2)& Is Zunani Nursinah
1)1)
Prodi Agribisnis - Fakultas Pertanian Universitas Islam”45” Bekasi
2)Prodi Agrotek - Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran- Jatinagor
Abstract
Increased intensity of use of inorganic fertilizers affect the soil health decline characterized by the decline of soil organic carbon. Attempts to paddy soil health remediation can be conducted by using straw compost and biofertilizer which adaptive on paddy soil ecosystems. This research aimed to study of restore of soil health and fertility through the use of biological fertilizers, rice straw compost and fertilizer urea in lowland rice. The research was conducted use factorial randomized block design consisting of two factors, ie the combination of nitrogen fixation biofertilizer and straw compost (factor A) and nitrogen fertilizer (factor B). The results showed that the application of biofertilizer 400 g ha-1and 2 ha-1tons of rice straw compost can restore soil health as indicated by an increase in soil organic C from 1.25% to over 2% and the increased population and activity of bacteria.
Keywords : Soil health, paddy soil, paddy straw, biofertilizer
PENDAHULUAN
Kecenderungan semakin intensifnya penggunaan pupuk anorganik terutama urea dan terangkutnya jerami padi keluar areal pertanaman menyebabkan turunnya kualitas lahan yang dicirikan dengan turunnya bahan organik tanah dan kemampuan tanah menyimpan dan melepaskan hara dan air bagi tanaman. Akibatnya efisiensi penggunaan pupuk dan air irigasi serta produktivitas lahan menurun, sehingga berdampak negatif terhadap kelestarian lingkungan (Las et al., 2010). Keberadaan bahan organik tanah sangat berpengaruh dalam mempertahankan kelestarian dan produktivitas serta kualitas tanah. Menurut Adiningsih dan Rochyati (1988) terdapat korelasi positif antara kadar bahan organik dan produktivitas tanah sawah, semakin rendah kadar bahan organik semakin rendah pula produktivitas tanah.
Kondisi lahan sawah di Indonesia berdasarkan kandungan bahan organik tanah menurut Rachman et al. (2009) yaitu 73% lahan dengan kandungan bahan organik tanah yang rendah (C organik <2%), 23% bahan organik menengah (C organik 2–3%), dan hanya 4% lahan memiliki lebih dari 3% C organik tanah yang merupakan tanah sehat. Berdasarkan indikator kesehatan tanah, maka lahan sawah dengan kadar C organik < 2% termasuk kategori sakit (Simarmata, 2009). Mengacu pada penilaian tersebut, terdapat sekitar 5 juta hektar lahan sakit di Indonesia (Simarmata dan Joy, 2010).
Upaya untuk remediasi kesehatan dan kesuburan lahan sawah tersebut dapat dilakukan dengan memanfaatkan kompos jerami dan memanfaatkan pupuk hayati (biofertilizers) yang adaptif pada ekosistem lahan sawah. Pemanfaatan pupuk hayati penambat nitrogen bebas seperti Azotobacter sp. dan Azospirillum sp. mampu menurunkan penggunaan urea, mencegah penurunan bahan organik tanah dan mengurangi polusi lingkungan sehingga dapat dipertimbangkan untuk diaplikasikan pada padi sawah. Inokulasi Azotobacter sp. dapat menaikkan hasil antara 15 – 100% dan mengurangi penggunaan pupuk buatan hingga 30% (Danapriatna et al., 2010; Kader et al., 2002; Sattar et al., 2008; Simarmata, 1994). Katupitiya dan Vlassak (1990) menyimpulkan bahwa Azospirillum sp. mampu memacu peningkatan hasil pertanian penting 30 sampai 50 % pada kondisi tanah dan iklim yang berbeda pada jangka waktu 20 tahun.
Penelitian ini bertujuan untuk memulihkan kesehatan dan kesuburan tanah melalui pemanfaatan pupuk hayati, kompos jerami padi dan pupuk urea pada padi sawah.
METODE PENELITIAN
Percobaan dilakukan di sawah percobaan SPLPP unit Ciparay UNPAD dengan menggunakan RAK pola faktorial yang terdiri dari dua faktor dengan tiga kali ulangan. Faktor pertama adalah kombinasi pupuk hayati penambat N dan kompos jerami dengan taraf sebagai berikut : k0 = tanpa inokulan pupuk hayati penambat N dan tanpa kompos
jerami; k1 = 400 g pupuk hayati penambat N dan 2 ton kompos jerami padi; k2 = 400 g
pupuk hayati penambat N dan 4 ton kompos jerami padi. Faktor kedua adalah takaran pupuk nitrogen dengan taraf sebagai berikut: n0 = tanpa pupuk urea; n1 = 100 kg ha
-1
Urea; n2= 200 kg ha -1
Urea; n3 = 300 kg ha -1
Urea. Variabel respons yang diamati saat tanaman memasuki fase vegetatif akhir (60 HST), terdiri atas: (a) populasi bakteri menggunakan metode cawan pengenceran pada media selektif; (b) C organik menggunakan metode Walkey and Black; dan (c) respirasi tanah menggunakan penetapan CO2tanah dari botol tertutup.
Selama percobaan berlangsung kondisi tanah setiap petak percobaan dipertahankan pada keadaan macak-macak (standar sawah IPAT-BO). Tanaman percobaan dipelihara dan dijaga agar terhindar dari organisme pengganggu tanaman. Data dianalisis dengan analisis ragam dan dilanjutkan dengan Uji Jarak Berganda Duncan pada taraf 5 %.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Populasi Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.
Aplikasi pupuk hayati dan kompos mampu meningkatkan populasi Azotobacter sp. sampai dengan 123.9% (Tabel 1). Fakta ini sejalan dengan tujuan dari inokulasi pupuk hayati menurut Subba-Rao (1982) adalah untuk meningkatkan jumlah mikroba. Meningkatkanya populasi Azotobacter sp pada tanah yang diinokulasi dengan pupuk hayati menunjukkan bahwa isolat Azotobacter chroococcum ND 9.3 yang terdapat pada pupuk hayati mampu beradaptasi dan berkembang dengan baik pada pertanaman padi sawah dengan teknologi IPAT-BO. Peningkatan takaran kompos jerami padi meningkatan populasi Azotobacter sp. Peningkatan ini terjadi karena adanya peningkatan C organik sebagai sumber energi bagi Azotobacter sp yang berasal dari kompos jerami padi. Menurut Kennedy et al. (2004) Azotobacter sp merupakan bakteri heterotrofik diazotrophs yang bergantung pada pasokan yang cukup dari senyawa karbon yang terurai seperti gula untuk energi.
Tabel 1 Pengaruh Pupuk Hayati, Kompos dan Pupuk Urea terhadap Populasi Azotobacter sp. (Logaritma cfu g-1)
Pupuk hayati + Kompos Pupuk Urea
0 kg ha-1 100 kg ha-1 200 kg ha-1 300 kg ha-1 Rerata ---Log. populasi (cfu g-1)
---0 g ha-1puhay + 0 ton ha-1kompos 6,824 7,570 7,573 7,121 7,27 a 400 g ha-1puhay + 2 ton ha-1kompos 7,146 7,663 7,531 7,353 7,423 a 400 g ha-1puhay + 4 ton ha-1kompos 7,525 7,586 7,704 7,663 7,620 b Rerata 7,165a 7,606 c 7,602 c 7,379 b
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Peningkatan takaran pupuk N yang diberikan mengakibatkan peningkatan populasi Azotobacter sp. Peningkatan tertinggi terjadi pada pemupukan urea sebanyak 100 dan 200 kg ha-1.
Pemberian pupuk hayati dan kompos menyebabkan terjadi peningkatkan populasi Azospirillum sp. (Tabel 2). Peningkatan yang nyata terjadi pada inokulasi pupuk hayati sebanyak 400 g ha-1dan kompos dengan takaran 2 ton ha-1 dan 4 ton ha-1dengan peningkatan berturut-turut sebesar 136 % dan 191%. Tingginya peningkatan populasi
dengan baik pada pertanaman padi sawah dengan kondisi macak-macak dan didukung dengan ketersediaan sumber C organik yang berasal dari kompos.
Tabel 2 Pengaruh pupuk hayati, kompos dan pupuk Urea terhadap populasi Azospirillum sp. (Logaritma cfu g-1)
Pupuk hayati + Kompos Pupuk Urea
0 kg ha-1 100 kg ha-1 200 kg ha-1 300 kg ha-1 Rerata ---Log. populasi (cfu g-1)
---0 g ha-1puhay + 0 ton ha-1kompos 6,793 7,173 7,175 7,217 7,09 a 400 g ha-1puhay + 2 ton ha-1kompos 7,411 7,498 7,681 7,266 7,464 b 400 g ha-1puhay + 4 ton ha-1kompos 7,484 7,505 7,669 7,559 7,554 b Rerata 7,229 a 7,392 ab 7,508 b 7,348 ab
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Peningkatan takaran pupuk N yang diberikan mengakibatkan peningkatan populasi Azospirillum sp. Peningkatan tertinggi terjadi pada pemupukan urea sebanyak 200 kg ha-1.
Respirasi Tanah
Aplikasi pupuk hayati dan kompos secara nyata meningkatkan respirasi tanah (Tabel 3). Peningkatan respirasi tanah terjadi pada petak yang diaplikasi dengan pupuk hayati dan kompos jerami padi sampai dengan 42.4% dibandingkan tanpa pupuk hayati dan tanpa kompos jerami padi. Peningkatan respirasi pada perlakuan pemberian pupuk hayati 400 g ha-1dan kompos baik 2 ton ha-1maupun 4 ton ha-1tidak berbeda nyata.
Tabel 3 Pengaruh pupuk hayati, kompos dan pupuk Urea terhadap respirasi tanah
Pupuk hayati + Kompos Pupuk Urea
0 kg ha-1 100 kg ha-1 200 kg ha-1 300 kg ha-1 Rerata --- mg kg-1hari-1CO2-C ---0 g ha-1puhay + 0 ton ha-1kompos 4,667 5,133 5,700 5,000 5,125 a 400 g ha-1puhay + 2 ton ha-1kompos 5,333 6,900 8,200 8,000 7,108 b 400 g ha-1puhay + 4 ton ha-1kompos 6,533 7,133 8,067 7,467 7,300 b Rerata 5,511 a 6,389 ab 7,322 b 6,822 b
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Peningkatan respirasi tanah ini mengindikasikan bahwa mikroba berasal dari inokukasi pupuk hayati tinggi viabilitasnya dan aktif pada tanah macak-macak. Seperti yang diungkap oleh Widati (2007) bahwa respirasi tanah merupakan salah satu indikator aktivitas mikroba di dalam tanah. Selain itu, peningkatan respirasi tanah juga diakibatkan adanya penambahan C organik berasal dari kompos jerami padi yang menunjang aktivitas mikroba heterotrof sehingga terjadi peningkatan respirasi tanah. Reeves (1997) mengemukakan bahwa C organik tanah berfungsi sebagai sumber energi untuk aktivitas mikroba dalam proses respirasi.
Pemberian pupuk N dengan takaran meningkat nyata mempengaruhi respirasi tanah. Peningkatan tertinggi terjadi pada perlakuan pemberian pupuk urea sebesar 200 kg ha-1dengan peningkatan respirasi sebesar 32,9 % dibandingkan tanpa pupuk urea.
C Organik Tanah
Pemberian 400 g ha-1pupuk hayati dan kompos baik 2 ton ha-1maupun 4 ton ha-1 pada tanah mampu meningkatkan C organik dengan nyata berturut-turut sebesar 23,6% dan 48,3% lebih tinggi dibandingkan tanpa aplikasi pupuk hayati dan tanpa kompos (Tabel 4). Peningkatan kandungan C organik tanah ini merupakan akibat penambahan karbon yang berasal dari biomassa mikroba pupuk hayati yang berkembang di tanah sawah dan aktifnya proses penambatan N2oleh mikroba tersebut.
Tabel 4 Pengaruh Pupuk Hayati, Kompos dan Pupuk Urea terhadap C Organik Tanah
Pupuk hayati + Kompos Pupuk Urea
0 kg ha-1 100 kg ha-1 200 kg ha-1 300 kg ha-1 Rerata --- % ---0 g ha-1puhay + 0 ton ha-1kompos 1,03 1,70 2,11 2,14 1,74 a 400 g ha-1puhay + 2 ton ha-1kompos 1,70 2,25 2,22 2,42 2,15 b 400 g ha-1puhay + 4 ton ha-1kompos 1,99 2,39 2,88 3,07 2,58 c Rerata 1,57 a 2,11 b 2,40 bc 2,54 c
Keterangan: Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Proses penambatan N2 dapat menyumbang N tersedia bagi tanaman sehingga
pertumbuhan dan perkembangan tanaman meningkat termasuk perakaran tanaman. Selain itu, mikroba dari pupuk hayati yang diaplikasikan mampu memproduksi hormon tumbuh sitokinin, giberelin dan IAA yang dapat memacu pertumbuhan tanaman padi sehingga menambah pula C organik tanah yang berasal dari perakaran tanaman.
penelitian Lestari et al. (2007) yang menunjukkan bahwa Azospirillum mampu menghasilkan IAA sekitar 25 μg ml-1
dan mempengaruhi perkembangan akar padi. Mrkovacki dan Milic (2001) yang mengemukakan bahwa bakteri dari genus Azotobacter mensintesis sitokinin, dan subtansi zat tumbuh seperti GA yang merupakan pengendali utama tanaman tingkat tinggi. Aplikasi kompos jerami padi juga secara langsung dapat menyumbang peningkatan C organik tanah sebagaimana hasil penelitian Yan et al. (2007) bahwa aplikasi jerami mampu meningkatkan C organik tanah sawah sebesar 5% lebih tinggi dibandingkan tanpa aplikasi jerami.
Pemberian pupuk urea dengan takaran meningkat mengakibatkan terjadinya peningkatan C organik tanah. Pemberian pupuk urea dengan takaran 200 kg ha-1dan 300 kg ha-1N pada tanah meningkatkan C organik tanah secara nyata berturut-turut sebesar 52,9% dan 61,8% lebih tinggi daripada tanpa pemberian pupuk urea. Peningkatan ini terjadi karena adanya peningkatan C organik yang berasal dari sisa perakaran tanaman padi yang berkembang dengan baik sebagai akibat tersedianya N dari pupuk N dan hasil tambatan bakteri dari pupuk hayati.
Adanya peningkatan kandungan C organik pada tanah yang diaplikasi dengan kombinasi pupuk hayati dan kompos jerami padi dan pupuk urea dari 1,25% (analisis tanah awal) menjadi di atas 2% mengindikasikan bahwa pada tanah tersebut telah mengalami pemulihan kesehatan tanah. Menurut Elliot (1997) bahwa C organik tanah merupakan indikator kunci yang tidak langsung dari kesehatan tanah. Semakin tinggi kandungan C organik tanah mengindikasikan tanah semakin sehat.
SIMPULAN
Aplikasi pupuk, baik pupuk hayati dan kompos jerami maupun pupuk urea dengan takaran meningkat, mampu meningkatkan populasi Azotobacter sp dan Azospirillum sp., respirasi tanah dan C organik tanah. Aplikasi pupuk hayati 400 g ha-1 dan kompos jerami padi 2 ton ha-1dapat memulihkan kesehatan tanah yang ditunjukkan dengan adanya peningkatan C organik tanah dari 1,25 % menjadi di atas 2% dan meningkatknya populasi dan aktivitas bakteri.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada KOPERTIS Wilayah IV dan DP2M DIKTI, Kementerian Pendidikan Nasional melalui program Hibah Bersaing.
DAFTAR PUSTAKA
Adiningsih, J.S. dan S. Rochayati. 1988. Peranan bahan organik dalam meningkatkan efisiensi penggunaan pupuk dan produktivitas tanah. Hal. 161–180. Dalam Prosiding Lokakarya Nasional Penggunaan Pupuk, Cipayung, 16–17 November 1987. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat, Bogor.
Danapriatna, N., R. Hindersah dan Y. Sastro. 2010. Pengembangan pupuk hayati Azotobacter DAN Azospirillum untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi penggunaan pupuk N di atas 15 % pada tanaman padi. (Laporan penelitian KKP3T Deptan TA 2010, Nomor : 1148/LB.602/I.1/4/2010). Universitas Islam “45” Bekasi Kerjasama dengan Badan litbang Departemen pertanian. Bekasi. Elliot, E.T. 1997. Rationale for Developing Bioindicators of Soil Health. In Pankhurst,
C.E., B.M. Doube and V.V.S.R Gupta. Eds. Biological Indicators of Soil Healt. CAB International. Wallingford Oxon.
Kader, M.A, M.H. Mian and M.S. Hoque. 2002. Effect of Azotobacter inoculant on yield and nitrogen uptake by wheat. OnLine J.Bio. Sci.2 : 259 -251.
Katupitya, S., and K. Vlassak. 1990. Colonization of wheat roots by Azospirillum brasilense. In: Organic recycling in Asia and the Pacific. Rapa Bull. 6:8.
Kennedy, I.R., A.T.M.A. Choudhury and M.L. Kecskes. 2004. Non-symbiotic bacterial diazotrophs in crop farming systems: can their potential for plant growth promotion be better exploited. Soil Biol. Biochem. 36 : 1229–1244.
Las, I., S. Rochayati, D. Setyorini, A. Mulyani dan D. Subardja. 2010. Peta Potensi Penghematan Pupuk Anorganik dan Pengembangan Pupuk Organik pada Lahan Sawah di Indonesia. Badan penelitian dan Pengembangan Pertanian. Kementrian Pertanian. Jakarta.
Lestari, P., D.N. Susilowati dan E.I. Riyanti. 2007. Pengaruh hormon asam indol asetat yang dihasilkan Azospirillum sp. terhadap perkembangan akar padi. J. AgroBiogen 3 : 66–72.
Mrkovacki, N. and V. Milic. 2001. Use of Azotobacter chroococcum as potentially useful in agricultural application.Ann. Microbiol. 51 : 145–158.
Rachman, A., S. Rochayati and D. Setyorini. 2009. Soil Fertility Management Technology for Rice Farmers : Indonesian Experience. Melalui ftp://ftp.fao.org/TC/TCA/SPFS/Presentations_Burkina_2009/Day4…ce/Soil-fertility-management-technology-for-rice-farmers.ppt. [17/12/2011].
Reeves, D.W. 1997. The role of soil organic matter in maintaining soil quality in continuous cropping systems. Soil Tillage Res. 43 : 131–167.
Sattar, M.A., M.F. Rahman, D.K. Das, and T.M.A. Choudhury. 2008. Propects of using Azotobacter, Azospirillum and cyanobacteria as supplements of urea nitrogen for rice production in Bangladesh.
Simarmata, T. 1994. Prospek Pemanfaatan Bioteknologi Tanah (Azotobacter sp. dengan Pupuk Kandang) dalam Meningkatkan Produktivitas Lahan Marginal Ultisol dengan Indikator Tanaman Tomat (Lycopersicon esculentum). Jurnal Agrikultura 5 (1) : 60 – 74.
Simarmata, T. 2009. Less water for better soil biological activity and growth of paddy rice in system of organic based aerobic rice intensification. Presented Paper on Internasional Seminar of Sustainable Resources Development: Management of Water and Land Resources from October 6th– 8th 2009 in Central Kalimantan.
Simarmata, T dan B. Joy, 2010. Pemanfaatan Kompos Jerami Dalam Teknologi Pemulihan Kesehatan Dan Kesuburan Lahan Sawah Dan Peningkatan Produksi Padi Secara Berkelanjutan Di Indonesia. Makalah Pada Program Pemulihan Kesehatan & Kesuburaan Lahan Sawah Berkelanjutan di Indonesia (Prov. Jabar, Banten, Jateng, Jatim, Sulsel, Sumsel dan Sumbar, September – Novembar 2010) dan Evaluasi Kegiatan Corporate Farming di Kab. Garut dan Tasikmalaya Tgl 1 – 2 Desember 2010, Pertemuan Evaluasi Program Pemulihan Kesuburan Lahan pada Tgl 15 – 16 Desember 2010, Kementerian Pertanian, Ditjen Tanaman Pangan, Jakarta.
Subba-Rao, N.S. 1982. Biofertilizers in Agriculture. Oxford and IBH Publishing Co. New Delhi, Bombay, Calcutta.
Widati, S. 2007. Respirasi Tanah. dalam Saraswati, R., E. Husen dan R.D.M Simanungkalit (eds.). Metode Analisis Biologi Tanah. Balai Besar Sumberdaya Lahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Bogor.
Yan, D., D. Wang and L. Yang. 2007. Long-term effect of chemical fertilizer, straw, and manure on labile organic matter fractions in a paddy soil. Biol. Fertil. Soils 44: 93–101.
