KONTRIBUSI BUDIDAYA TANAMAN PANGAN TERHADAP POTENSI EMISI N
2O
DAN SUMBANGANNYA PADA GWP (global warming potential).
Suntoro, Mujiyo dan Jauhari Syamsiyah
Abstract
Agricultural land has been assessed as a source of greenhouse gas emissions (GHG) that cause global warming. Factors causing the amount of greenhouse gas emis- sions is a reduction in soil and land use, and management practices that are less noticed aspects of the efficiency of agriculture. The research ”The Contribution of Food Crops Land in Karanganyar towards Global Warming” will be able to provide the data base cause of climate change in Indonesia and the calculation of its contribution to global warming as the basis of decision making management of agricultural land, through the minimization of greenhouse gas emissions.
The purpose of research to determine the contribution of GHG emissions of CO2, CH4 and N2O by agricultural crops in Karanganyar towards global warming, with the support of research in terms of (1) factor of soil properties, the character of land, and land use types that determine GHG emissions, and (2) formulation of agricultural land management recommendations in suitable with the character of the land and the land, and minimize emissions.
The research conducted through characterization of soil and land, measurement of emis- sions potential, calculation of global warming potential, and determining factors of soil and land, and land use type that determine the potential emissions.
The results of stage I shows that the factors of the soil and land that determine GWP value of aricultural land in the District Mojogedang, Jumantono and Tawangmangu Karangan- yar district are altitude, organic matter content and soil total N. The higher the altitude, the higher the organic matter content, total N and potential N2O emissions. Average GWP value of carrot vegetable land in the District Tawangmangu 5299.90 eq. CO2/kg soil, higher than in the groundnut land in the District Jumantono 5434.24 eq. CO2/kg soil and paddy land in the District Mojogedang 3117.64 eq. CO2/kg soil.
Keywords: greenhouse gas emissions, agricultural land, crops, global warming
Pendahuluan
Sektor pertanian adalah salah satu penyumbang emisi gas rumah kaca (GRK).
Sektor ini telah menyebabkan emisi GRK sebesar 50% pada tahun 1990, dan diper- kirakan akan mencapai 57% pada tahun 2020 (USEPA, 2006). Sejak tahun 1990, peningkatan suhu udara akibat peningkatan konsentrasi GRK di atmosfer terjadi san- gat cepat. Selama 30 tahun terakhir terjadi peningkatan suhu global secara cepat dan konsisten sebesar 0,2 0C setiap 10 tahun (Anonim, 2007). Komariah, dkk. (2011)
menyebutkan bahwa wilayah Kecamatan Jumantono, Kabupaten Karanganyar sela- ma sepuluh tahun terakhir telah mengalami peningkatan suhu sebesar 0,3 0C.
Emisi GRK dari lahan pertanian (khusus- nya yang menggunakan pupuk organik tinggi) diperkirakan akan terus mengala- mi peningkatan seiring dengan semakin meningkatnya intensitas pengelolaannya.
Beberapa emisi GRK yang penting oleh sistem lahan pertanian adalah karbon- dioksida (CO2), metana (CH4) dan N2O (nitro-oksida) (Wihardjaka dan Setyanto,
2007), karena reaktivitasnya yang tinggi, merupakan salah satu GRK utama yang dapat menyerap radiasi infra-merah, sehin- gga berkontribusi besar terhadap fenome- na pemanasan global. Penilaian bahwa lahan pertanian merupakan penyumbang emisi GRK akan berpengaruh terhadap kenyamanan dan keberlanjutan produksi pertanian. Salah satu upaya yang diper- lukan adalah dengan melakukan mitigasi emisi GRK secara periodik melalui kara- kterisasi lahan dan pengukuran besarnya emisi GRK, beserta perhitungan kontri- businya terhadap pemanasan global den- gan nilai Oleh karena itu, diperlukan suatu penelitian ”Kontribusi Lahan Pertanian Tanaman Pangan GWP (global warming potential). di Karanganyar terhadap Global Warming”. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kontribusi (sumbangan) emisi GRK CO2, CH4 dan N2O oleh lahan perta- nian tanaman pangan (padi, kacang tanah, sayuran) di Karanganyar terhadap global warming. Hasil penelitian akan memberi- kan basis data penyebab perubahan iklim di Indonesia, sebagai pijakan pengambilan keputusan pengelolaan lahan pertanian, melalui minimalisasi emisi GRK.
Metode Penelitian
Penelitian ini merupakan ekplora- si dengan survei ke lapangan dan didukung dengan analisis di laboratorium. Penentuan tipe penggunaan lahan pertanian tanaman pangan sebagai pewakil berdasarkan sentra produksi padi di Kecamatan Mojogedang, kacang tanah di Kecamatan Jumantono, dan sayuran di Kecamatan Tawangmangu.
Titik pengamatan dan pengambilan sam- pel tanah dan emisi pada tiap setiap sentra produksi dipilih secara purposive random sampling. Pengamatan yang dilakukan pada masing-masing sentra produksi ada- lah jenis tanah, sifat fisika dan kimia ta- nah, dan potensi emisi CO2, CH4 dan N2O.
Perhitungan kontribusi pemanasan global GWP dengan menyetarakan semua nilai potensi emisi dengan ekuivalen pemanasan oleh CO2.
Penelitian dilaksanakan pada bulan April - Nopember 2012. Tahap survei di lahan pertanian padi di Kecamatan Mojogedang, kacang tanah di Kecamatan Jumantono, dan sayuran di Kecamatan Tawangman- gu, semuanya terletak di wilayah Kabupa- ten Karanganyar. Analisis dan persiapan
pemetaan dilaksanakan di Laboratorium Pedologi dan Survei Tanah, JIT FP UNS Surakarta. Analisis sifat kimia dan fisika tanah dilakukan di Laboratorium Kimia dan Kesuburan, JIT FP UNS Surakarta.
Inkubasi sampel tanah dan Analisis Gas Chromatography (GC) dilaksanakan di Laboratorium Gas Rumah Kaca (GRK), Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Ja- kenan, Pati (Aryani, M. 2007). Pengukuran Potensi Produksi Gas CH4, CO2 dan N2O dengan Teknik Inkubasi Tanah (Susilowati, H., L. 2007)..
Bahan yang dibutuhkan meliputi ; peta (rupa bumi, tipe penggunaan lahan, geolo- gi, jenis tanah), khemikalia untuk analisa sampel tanah, dan khemikalia analisa GC.
Alat yang digunakan meliputi ; software ArcView 3.3 GIS (Geographic Informa- tion System), alat survei lapangan (GPS, kompas, klinometer, altimeter, bor tanah, alat tulis), alat untuk analisis laboratorium sampel tanah, inkubator tanah, dan analisa GC.
Hasil Penelitian Dan Pembahasan Kecamatan Tawangmangu rata- rata tinggi tempatnya 1.188 m dpl, lebih tinggi dari pada Mojogedang (298 m dpl) dan Jumantono (300 m dpl). Rata-rata kandungan bahan organik 7,23%, lebih tinggi dari pada Mojogedang (4,18%) dan Jumantono (1,28%). Rata-rata N total = 0,339%, lebih tinggi dari pada Mojogedang (0,123%) dan Jumantono (0,113%).
Jenis tanah di daerah penelitian terdiri dari tiga macam : Daerah Mo- jogedang yang merupakan sentra prosduksi padi sawah didominasi tanah ordo Insepti- sol, sedang tanah di daerah Jumantono yang merupakan sentra produksi kacang tanah termasuk ordo Alfisol, dan sentra produksi sayuran di daerah Tawangmangu termasuk ordo Andisol. Tanah Andisol Mempunyai kandungan bahan organic yang lebih tinggi disbanding Inseptisol maupun Alfisol. You et al. (2010) berdasarkan penelitiannya di daerah China menyampaikan bahwa terda- pat hubungan sangat nyata negatif antara tinggi tempat dengan suhu udara. Kansas Flyer (2005) dalam teori ketinggian tempat menunjukkan persamaan fungsi suhu udara dan ketinggian tempat. Guoju et al. (2012) kemudian menyebutkan pada daerah ber- suhu dingin meningkatkan kandungan bahan organik. Fissore et al. (2008) sebe- Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah
lumnya juga menyatakan kuantitas dan kualitas bahan organik mengalami penu- runan seiring meningkatnya rata-rata suhu harian. Kandungan bahan organic tinggi ini merupakan potensi munculnya emisi gas rumah kaca melalui proses dekomposisi bahan organic.
Tanah Andisol mempunyai kandungan ba- han organic yang lebih tinggi disbanding Inseptisol maupun Alfisol. Hal ini meru- pakan potensi munculnya emisi gas rumah kaca melalui proses dekomposisi bahan organic. Penguraian bahan organik secara perlahan-lahan akan berdampak kepada rendahnya tingkat kehilangan unsur-unsur hara yang terkandung di dalam bahan or- ganik termasuk unsur N. Unsur N yang dilepaskan dapat optimal menjadi kandun- gan N total tanah. Kandungan N total tanah berkorelasi positif dan sangat nyata dengan kandungan bahan organik (r = 0,670**), dan kandungan bahan organik berkorelasi positif sangat nyata dengan tinggi tempat (r = 0,737**). Hasil penelitian oleh Rashi-
Gambar1. Kandungan N-total Tanah Inseptisol, Alfisol, dan Andisol
Potensi emisi N2O sangat ditentu- kan oleh N-total tanah, dari hasil yang kita dapatkan kandungan N-total tanah andisol jauh lebih tinggi dibandingkan tanah alfiso dan inseptisol. Sumber N-total dalam ta- nah dapat berasal dari masukan bahan or- ganic dari luar maupun berasal dari pupuk N (urea Ponska, dan ZA) yang diberikan oleh petani. Dari hasil uji korelasi, jumlah N total tanah ini akan meningkatkan po- tensi emisi N2O (T-value = 5,63 ; P-value = 0,000) ; (r = 0,500**), mengingat N di da- lam tanah merupakan sumber N yang akan mengalami serangkaian proses nitrifikasi dan denitrifikasi yang menghasilkan salah satunya N2O. Semakin tinggi N total di dalam tanah maka potensi emisi N2O juga semakin tinggi. Rata-rata potensi emisi bu- didaya sayuran di Tawangmangu (kandun- gan N total tinggi) emisi N2O 14.98 mg N2O/kg tanah, lebih tinggi dari pada Mo- Penggunaan Lahan
Pertanian Bahan Orga-
nik N total N2O GWP
(%) (%) (mg/kg taah) (eq CO2)
Inseptisol (Padi Sawah) 4.32 0.13 4.32 3117.64
Inseptisol (Kontrol) 2.82 0.09 2.62 2614.74
Alfisol (Kacang Tanah) 1.28 0.12 14.75 5434.24
Alfisol (Kontrol) 1.35 0.06 2.19 846.74
Andisol (Sayuran) 7.33 0.32 14.98 5299.90
Andisol (Kontrol) 6.27 0.50 4.85 1510.03
Tabel 1. Hasil Analisis Kimia Tanah dan emisi N2O dan GWP daerah Penelitian
didan Seilsepour (2009) sebelumnya juga menunjukkan terdapat hubungan linier po- sitif antara N total tanah (NT) dengan kan- dungan bahan organik (BO) dengan persa- maan NT = 0,026 + 0,067 BO (R2 = 0,83).
Keterangan : GWP dihitung dengan menyetarakan semua nilai potensi emisi produksi gas CH4, CO2 dan N2O dengan ekuivalen pemanasan oleh CO2.
jogedang (4.32 mg N2O/kg tanah) dan Ju- mantono (14.75 mg N2O/kg tanah).
Dalam suasana yang aerob, nitrogen yang berasal dari bahan organic mengalami ni- tritasi menjadi nitrit, dan dioksidasi lebih lanjut menjadi nitrat. Selanjutnya jika sua- sana menjadi reduktif nitrat mengalami denitrifikasi oleh kelompok bakteri anaer- ob fakultatif menjadi gas diantaranya gas N2O. Terjadinya gas N2O, dan kemudian lepas ke atmosfersebagai gas GRK.
Dalam budidaya tanaman sayuran dan kacang tanah petani masih menggunakan pupuk anorganik berkisar 50 – 70 kg/ha.
Pupuk anorganik yang berupa amonium dalam keadaan oksidasi akan berubah menjadi nitrit, yang kemudian akan men- Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah
jadi NO3, yang kemudian jika terjadi deni- trifikasi menjadi NO2. Proses denitrifikasi merupakan proses reduksi nitrat menjadi nitrit (NO2) dan selanjutnya akan tereduksi menjadi gas N2O dan dinitrogen (N2), den- gan tahapan sebagai berikut : NO3 NO2-
NO N2O N2 (Nieder and Benbi, 2008).
Pada daerah yang lebih rendah dengan suhu lebih tinggi, proses pengu- raian bahan organik terjadi sangat cepat dan sempurna. Proses ini akan lebih ban- yak merubah unsur-unsur dalam bahan or- ganik menjadi komponen gas dan hilang ke atmosfer. Pada budidaya kacang tanah ter- jadi peningkatan potensi emisi N2O 574.51 persen yang jauh lebih tinggi dibandingkan pada budidaya sayuran 208.47 persen dan
padi sawah 64.75 persen.
Sumbangan potensi emisi N2O terhadap GWP lebih besar dari pada potensi emisi CO2 dan CH4, mengingat gas rumah kaca ini berkontribusi 296 kali dari CO2, atau 100 kali dari CH4, sementara sumbangan potensi emisi CH4 terhadap GWP sebesar 23 kali dari CO2. Hasil analisis korelasi dan stepwise regression menunjukkan bahwa faktor penentu GWP masing-masing tipe penggunaan lahan di ketiga wilayah ke- camatan adalah kandungan N total tanah (T-value = 5,85 ; P-value = 0,000) ; (r = 0,466**).
Rata-rata Nilai GWP lahan pertanian ta- naman sayuran wortel di Kecamatan Ta- wangmangu dengan jenis tanah Andosol 5299.90 eq. CO2/kg tanah, dan lahan per-
Gambar2. Pengaruh Budidaya Padi Sawah, Kacang Tanah, dan Sayuran Terhadap potensi emisi N2O
Gambar 3. Peningkatan potensi emisi N2O pada sistem budidaya (%)
Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah
Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah
tanian kacang tanah di Alfisol Jumantono 5434.24 eq. CO2/kg tanah lebih tinggi di- banding dengan lahan pertanian padi sa- wah di Inseptisol Mojogedang 3117.64 eq.
(GWP) budidaya tanaman kacang tanah (541.78 persen) dan budidaya sayuran (250.08 persen) jauh lebih tinggi disband- ing padi sawah (19.23 persen).
CO2/kg tanah. Peningkatan potensi pema- nasan global (GWP) tanaman kacang tanah 541.78 persen, budidaya sayuran 250.08 persen jauh lebih tinggi disbanding padi sawah 19.23 persen.
Kesimpulan
Faktor tanah dan lahan yang menentukan nilai GWP lahan pertanian tanaman pangan di Kecamatan Mojogedang, Jumantono dan Tawangmangu Kabupaten Karangany- ar adalah kandungan bahan organik dan N total tanah.
Pada budidaya kacang tanah terjadi pen- ingkatan potensi emisi N2O 574.51 persen yang jauh lebih tinggi dibandingkan pada budidaya sayuran 208.47 persen dan padi sawah 64.75 persen.
Rata-rata Nilai GWP lahan pertanian ta- naman sayuran wortel di Kecamatan Ta- wangmangu dengan jenis tanah Andosol 5299.90 eq. CO2/kg tanah, dan lahan per- tanian kacang tanah di Alfisol Jumantono 5434.24 eq. CO2/kg tanah lebih tinggi di- banding dengan lahan pertanian padi sa- wah di Inseptisol Mojogedang 3117.64 eq.
CO2/kg tanah.
Peningkatan potensi pemanasan global
Daftar Pustaka
Anonim. 2007. Indonesia dan Perubahan Iklim. Status Terkini dan Kebi- jakannya. Bank Dunia, DFID dan PEACE.
Aryani, M. 2007. Petunjuk Teknis : Pen- gambilan dan Analisis Sampel Gas CO2. Balai Penelitian Lingkungan Pertanian. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. De- partemen Pertanian. Jakenan, Pati.
Dalias, P., G. D. Kokkoris, and A. Y.
Troumbis. 2003. Functional Shift Hypothesis and The Relationship Between Temperature and Soil Car- bon Accumulation. Biol Fertil Soils (2003) 37:90–95.
Fissore, C., C. P. Giardina, R. K. Kolka, C. C. Treetins, G. M. King, M. F.
Jurgenses, C. D. Barton, and S. D.
McDowell. 2008. Temperature and Gambar 4 . Pengaruh Budidaya Padi Sawah, Kacang Tanah, dan Sayuran Terhadap
GWP
vegetation effects on soil organic carbon quality along a forested mean annual temperature gradient in North America. Global Change Biology (2008) 14, 193-205.
Guoju, X., Z. Qiang, B. Jiangtao, Z. Fengju, L. Chengke. 2012. The Relationship between Winter Temperature Rise and soil Fertility roperties. Air, Soil and Water Research 2012:5 15–22.
Komariah, Sumani, dan W. S. Dewi. 2011.
Dampak Perubahan Iklim terhadap Kejadian Iklim Ekstrim dan Pen- garuhnya pada Usaha Tani di Kabu- paten Karanganyar, Jawa Tengah.
Proseding Semiloka Penguatan Pengelolaan Tanaman Terpadu dan Antisipasi Perubahan Iklim untuk Peningkatan Produksi Pangan. Ker- jasama BPTP Jateng – Pemprov Jateng – UNS. Surakarta 1 Desem- ber 2011.
Nieder, R., and Benbi, D. K. 2008. Carbon and Nitrogen in The Terrestrial En- vironment. Springer Science + Bus- sines Media B. V.
Rashidi, M. dan M. Seilsepour. 2009. Mo- deling of Soil Total Nitrogen Based On Soil Organic Carbon. ARPN
Journal of Agricultural and Bio- logical Science. VOL. 4, NO. 2, MARCH 2009 : 1-5.
Susilowati, H., L. 2007. Pengukuran Po- tensi Produksi Gas CH4, CO2 dan N2O dengan Teknik Inkubasi Tanah.
Balai Penelitian Lingkungan Per- tanian. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Departe- men Pertanian. Jakenan, Pati.
USEPA. 2006. Global Antropogenic Non- CO2 GHG Emission : 1990 – 2020.
www.epa.gov.
Wihardjaka, A. dan Setyanto, P. 2007.
Emisi dan Mitigasi Gas Rumah Kaca dari Lahan Sawah Irigasi dan Tadah Hujan. Dalam : Pengelo- laan Lingkungan Pertanian Menuju Mekanisme Pembangunan Bersih.
Balai Penelitian Lingkungan Per- tanian. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Departe- men Pertanian. Jakenan, Pati.
You, Q., S. Kang, N. Pepin, W. A. Flugel, Y. Yan, H. Behrawan, and J. Huang.
Gambar5. Peningkatan potensi emisi GWP pada sistem budidaya (%)
Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah
2010. Relationship between Tem- perature Trend Magnitude, Eleva- tion and Mean Temperature in The Tibetan Plateau from Homogenized Surface Stations and Reanalysis Data. Global and Planetary Change 71 (2010) 124–133.
Kontribusi Budidaya Tanaman Pangan Suntoro, Mujiyo Dan Jauhari Syamsiyah
