I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada umumnya tanah-tanah mineral di daerah tropika basah kekurangan unsur hara, seperti nitrogen dan fosfor, dan mengandung bahan organik tanah rendah. Nitrogen adalah unsur hara esensial yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah besar dan pada tanah pertanian yang tidak dipupuk tanaman sering menunjukkan gejala defisiensi N. Menurut Sanchez (1976) nitrogen merupakan unsur hara terpenting yang membatasi produksi tanaman di daerah tropika. Oleh karena itu, pemupukan N sangat diperlukan untuk mendapatkan produksi tanaman yang optimal.
Pemupukan N dapat dilakukan dengan menambahkan pupuk N organik seperti pupuk hijau kacang-kacangan, pupuk buatan atau kombinasi keduanya. Penambahan pupuk hijau selain menambah unsur hara N juga dapat meningkatkan bahan organik tanah dan memperbaiki sifat-sifat tanah. Pupuk hijau yang ditambahkan ke dalam tanah akan mengalami dekomposisi dan melepaskan N. Kedua proses tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, yang berarti pula mempengaruhi penyediaan N. Oleh karena itu, untuk menghasilkan pemupukan N yang tepat diperlukan evaluasi kapasitas dan pola penyediaan N dari pupuk hijau, pupuk buatan dan kombinasinya.
Pengelolaan pemupukan N sering dihadapkan pada masalah rendahnya efisiensi, yang disebabkan oleh besarnya kehilangan N melalui pencucian, volatilisasi dan denitrifikasi. Kehilangan N tersebut sering berakibat buruk terhadap lingkungan. Hasil penelitian Xu et al. (2000) menunjukkan bahwa efisiensi pemanfaatan pupuk N pada Cambisol yang ditanami gandum dan dipupuk N 345 kg ha-1 hanya sebesar 17,7%. Palm (1995) dan Giller dan Cadisch (1995) menyatakan bahwa hanya kira-kira 20% dari N yang dilepaskan pangkasan pohon atau serasah diambil oleh tanaman. Rendahnya efisiensi pemanfaatan pupuk N tersebut disebabkan oleh tingginya pencucian (Parr, 1972; Kibunja et al., 2002) dan denitrifikasi (Addiscott dan Powlson, 1992; Parr, 1972). Xu et al. (2000) menemukan bahwa kehilangan N karena pencu-cian mencapai 20-36,8%. Tanah-tanah di daerah tropika basah seperti di Indonesia yang memiliki curah hujan tinggi, potensi kehilangan N karena pencucian sangat besar.
Pemupukan N buatan, khususnya pada takaran tinggi yang melebihi kemampuan tanaman untuk mengambilnya, dapat menyebabkan pencucian nitrat tinggi (Angle
et al., 1993; Roth and Fox, 1990) yang dapat mengancam kualitas air tanah. Ruser et al. (2001) juga melaporkan bahwa pemupukan N buatan dalam takaran tinggi
memberikan sumbangan besar terhadap emisi nitrous oksida (N2O). Rendahnya efisiensi pemanfaatan N dan akibat buruk terhadap lingkungan tersebut antara lain disebabkan oleh ketidakselarasan antara penyediaan N dengan permintaan tanaman. Oleh karena itu, salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan penyelarasan antara penyediaan N dari sumbernya dengan permintaan N tanaman yang menyangkut waktu dan jumlahnya.
Sebenarnya konsep keselarasan telah dikembangkan sejak tahun 1980 oleh Swift (Swift et al., 1980; Swift et al., 1981; Anderson dan Swift, 1983). Namun baru tahun 1985 para peneliti TSBF (Tropical Soil Biology and Fertility) mengembangkan konsep tersebut lebih lanjut. Melalui program TSBF, mereka memperkenalkan hipotesis keselarasan (TSBF, 1985; 1987). Mereka juga mengemukakan bahwa pendekatan asli terhadap konsep keselarasan adalah bahwa kehilangan hara dapat diminimumkan dengan pencocokan pola ketersediaan hara dengan permintaan tanaman, yang memu-satkan pada pengurangan awal hara berlebih dari pupuk mineral dan bahan organik kualitas tinggi dengan pencampuran bahan kualitas lebih rendah yang mengimobilisasi hara. Imobilisasi akan diikuti oleh pelepasan hara pada saat permintaan lebih banyak oleh tanaman yang sedang tumbuh (Palm et al., 2001).
Pendekatan percobaan untuk mencapai keselarasan dilakukan dengan mem-bandingkan pola pelepasan N dari bahan organik berbeda kualitas (Constantinides dan Fownes, 1994; Handayanto et al., 1994; Palm dan Sanchez, 1991; Tian et al., 1993). Kesimpulan dari semua penelitian tersebut adalah bahwa tidak ada bahan organik tunggal yang melepaskan N dalam keselarasan sempurna dengan permintaan tanaman. Pelepasan N selaras tersebut ditunjukkan oleh mineralisasi awal lambat yang diikuti oleh mineralisasi besar dan cepat (Palm et al., 2001).
Usaha mendapatkan keselarasan juga telah dilakukan dengan pencampuran bahan organik berbeda kualitas (Becker dan Ladha, 1997; Handayanto et al., 1997; Mafongoya et al., 1997a). Pencampuran tersebut umumnya menghasilkan pola mine-ralisasi setara dengan rata-rata tertimbang dari pola dua bahan terpisah (Handayanto
et al., 1997 dan Mafongoya et al., 1997a). Walaupun terdapat pengurangan N tersedia
segera setelah aplikasi bahan organik tersebut, namun tidak diikuti oleh periode pelepasan N cepat sebagaimana diprediksi dari hipotesis keselarasan asli. Bahkan
pencampuran residu jagung (bahan organik kualitas rendah) dengan daun gude (bahan organik kualitas tinggi) menghasilkan mineralisasi N jauh lebih rendah daripada perlakuan individunya (Sakala et al., 2000).
Pencampuran sumber hara organik dan mineral juga dapat meningkatkan keselarasan (Jones et al., 1997). Hal itu antara lain disebabkan penambahan pupuk N mineral pada input organik meningkatkan mineralisasi N (Lupwayi and Haque, 1999). Hasil penelitian Sakala et al. (2000) juga sejalan dengan itu, yaitu bahwa penambahan N-NH4+ pada batang jagung pada takaran yang semakin meningkat menghasilkan waktu imobilisasi lebih pendek (<10 hari dengan 150 μg, ~12 hari dengan 100 μg dan >50 hari dengan 50 μg N-NH4+ g-1 tanah). Namun, peningkatan mineralisasi tersebut belum tentu selaras dengan permintaan tanaman. Oleh karena itu, perlu pengaturan waktu aplikasi yang tepat dengan saat permintaan tanaman tinggi.
Hasil penelitian Mafongoya et al. (1997a) di Zimbabwe yang merupakan daerah semiarid menunjukkan bahwa aplikasi pangkasan Kaliandra sekaligus saat tanam nyata memperbaiki pengambilan N, dan hasil biji jagung dibanding aplikasi empat minggu setelah tanam. Mereka juga menyatakan bahwa aplikasi pangkasan dipisah tidak berpengaruh terhadap “recovery” N. Untuk daerah tropik seperti Indonesia yang mempunyai curah hujan tinggi, diduga pengaruhnya akan berbeda. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan waktu aplikasi berbagai sumber N yang menghasilkan keselarasan penyediaan N dengan permintaan tanaman, yang sesuai dengan iklim di Indonesia.
Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa penelitian-penelitian yang telah dilakukan masih bersifat parsial. Padahal keselarasan berpeluang besar dapat dicapai melalui pengaturan jumlah dan kombinasi sumber N yang dilakukan secara simultan dengan pengaturan waktu aplikasinya. Dengan cara demikian diharapkan jumlah N tersedia dan waktunya sesuai dengan permintaan tanaman. Oleh karena itu, dalam penelitian ini dicoba dua jenis pupuk hijau yaitu Glirisidia (bahan organik kualitas tinggi) dan Flemingia (bahan organik kualitas sedang) tunggal atau kombinasi di antara keduanya atau dikombinasi dengan Urea yang diberikan sekaligus saat tanam atau terpisah dua kali yaitu saat tanam dan tiga minggu setelah tanam.
Kedua jenis pupuk hijau tersebut dipilih karena keduanya mempunyai potensi tinggi dalam menghasilkan biomasa, mengandung N cukup tinggi dan sudah cukup dikenal petani, sehingga potensial untuk dikembangkan sebagai sumber N. Namun,
informasi tentang kapasitas dan pola penyediaan N dari ke dua pupuk hijau tersebut, tanpa atau dengan kombinasi di antara keduanya atau dikombinasikan dengan Urea, yang diberikan sekaligus atau terpisah masih terbatas.
Menurut Sutoro et al. (1988) laju pertumbuhan tanaman jagung pada fase awal relatif lambat, tetapi tanaman tumbuh dengan cepat setelah berumur empat minggu. Oleh karena itu, pemberian 20% N dari pupuk hijau Flemingia atau Glirisidia pada saat tanam yang diikuti pemberian 80% N dari pupuk hijau Glirisidia atau Urea pada tiga minggu setelah tanam diduga dapat menghasilkan keselarasan lebih tinggi.
1.2. Kerangka Pemikiran dan Tahapan Penelitian
Efisiensi pemanfaatan pupuk N rendah terutama disebabkan oleh tingginya kehilangan N melalui pencucian, volatilisasi dan denitrifikasi. Kehilangan N tersebut juga berakibat buruk terhadap lingkungan. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut adalah melalui penyelarasan antara penyediaan N dari sumbernya dengan pengambilannya oleh tanaman.
Penyelarasan pemupukan N dilakukan dengan pengaturan jumlah dan waktu aplikasi pupuk N untuk menghasilkan pola penyediaan N yang sesuai dengan pola permintaan N tanaman (Gambar 1). Dengan cara demikian, kehilangan N pada saat permintaan N tanaman rendah (awal pertumbuhan tanaman) dapat dikurangi, sebaliknya pada saat permintaan N tanaman tinggi dapat terpenuhi. Akibatnya, pertumbuhan dan produksi tanaman tinggi namun dengan penggunaan pupuk yang lebih hemat.
3 4 Waktu (minggu) 3 4 Waktu (minggu) : Urea : Pupuk hijau kualitas tinggi : Serapan N tanaman
Gambar 1. Skema keselarasan penyediaan N dengan serapannya oleh tanaman akibat aplikasi terpisah Urea diikuti pupuk hijau kualitas tinggi (A), dan aplikasi terpisah pupuk hijau kualitas tinggi diikuti Urea.
A B P e l e p a s a n N
Upaya untuk mencapai keselarasan dilakukan melalui tahapan penelitian yang terdiri dari percobaan pencucian-inkubasi, percobaan rumah kaca dan percobaan lapangan (Gambar 2). Pada percobaan pencucian-inkubasi dihasilkan pola penyediaan N dari berbagai sumber N. Selanjutnya dilakukan uji korelasi dengan model pola serapan N jagung, sehingga dapat ditentukan pola penyediaan N yang selaras dengan model pola serapan N jagung.
Pencocokan
Gambar 2. Bagan tahapan penelitian
Pada percobaan rumah kaca dihasilkan data respon tanaman jagung dan kadar N mineral dalam tanah akibat aplikasi sumber N terpilih beserta pengaturan aplikasinya
Pola penyediaan N dari sumber N
dan pengaturan aplikasinnya Model pola serapan N jagung
Sumber N dan pengaturan apli-kasinya yang selaras dengan model serapan N jagung
Pengujian sumber N terpilih dengan menggunakan tanaman Jagung di Rumah Kaca
Sumber N dan pengaturan apli-kasinya yang selaras untuk tanaman jagung
Pengujian Sumber N dan pengaturan aplikasinya terpilih di lapangan
Rekomendasi sumber N dan pengaturan aplikasinya yang paling tepat pada lahan yang identik Percobaan Laboratorium Percobaan Rumah kaca Percobaan Lapang
pada kondisi tanpa dan dengan pencucian. Berdasarkan data dan informasi dari percobaan rumah kaca dipilih sumber N beserta pengaturan aplikasinya yang menghasilkan keselarasan dengan pertumbuhan jagung untuk digunakan pada percobaan lapangan.
Pada percobaan lapangan dihasilkan data respon tanaman jagung dan kadar N ammonium dan nitrat pada lapisan 0-20 cm dan 20-40 cm pada tanah yang diberi sumber N beserta pengaturan aplikasinya terpilih dari percobaan rumah kaca. Berdasarkan data dan informasi dari percobaan lapangan disusun rekomendasi sumber N beserta pengaturan aplikasinya yang paling tepat pada kondisi tanah dan iklim yang identik dengan percobaan ini.
1.3. Tujuan Penelitian Penelitian ini mempunyai tujuan :
1. Menentukan sumber N dan pengaturan aplikasinya yang memiliki pola penyediaan N selaras dengan model pola serapan N jagung.
2. Menentukan sumber N dan pengaturan aplikasinya yang menghasilkan keselarasan penyediaan N dengan pertumbuhan jagung pada kondisi tanpa dan dengan pencucian.
3. Menentukan sumber N dan pengaturan aplikasinya yang menghasilkan pertum-buhan dan produksi jagung optimal dengan pencucian N rendah.
1.4. Hipotesis
Hasil deduksi dari masalah yang diuraikan di atas dapat diajukan hipotesis sebagai berikut :
1. Kombinasi Urea dan bahan organik kualitas tinggi yang diaplikasi terpisah memiliki pola penyediaan N selaras dengan model pola serapan N jagung.
2. Kombinasi Urea dan bahan organik kualitas tinggi yang diaplikasi terpisah pada kondisi tanpa pencucian, dan bahan organik kualitas tinggi yang diaplikasi terpisah pada kondisi dengan pencucian memiliki pola penyediaan N selaras dengan pertumbuhan jagung.
3. Kombinasi Urea dan bahan organik kualitas tinggi yang diaplikasi terpisah menghasilkan pertumbuhan dan produksi jagung optimal dengan pencucian N rendah.
