A.112
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
Seminar Nasional Dalam Rangka Dies Natalis UNS Ke 42 Tahun 2018
“Peran Keanekaragaman Hayati untuk Mendukung Indonesia sebagai Lumbung Pangan Dunia”
Pola Sinkronisasi Pelepasan dan Serapan Nitrogen dari Campuran Bahan Organik
Berbeda Kualitas
Anis Sholihah 1 dan Agus Sugianto 2
1 ,2 Program Studi Agroteknologi Fak.Pertanian Universitas Islam Malang Jl.M.T. Haryono 193, Malang 65144, Jawa Timur Indonesia,
email: [email protected]
Abstrak
Penelitian dilakukan dengan tujuan mengetahui pola sinkronisasi unsur nitrogen dari campuran bahan organik gulma air kayu apu (Pistia stratiotes=PS) dan jerami padi (JP) dan efesiensi unsur nitrogen tanaman jagung. Campuran pupuk organik yang berasal dari PS dan JP dicampur dengan berbagai komposisi berbeda dengan tujuan mendapatkan komposisi campuran yang paling bagus. Campuran pupuk organik sebelum diaplikasikan dikomposkan terlebih dahulu selama kurang lebih 2 minggu dan dianalisis kualitasnya, selanjutnya diaplikasikan pada 3 tahap percobaan, yaitu : (1) Pengomposan campuran PS:JP, (2) Percobaan inkubasi tidak tercuci (3) Percobaan pot dengan tanaman jagung di green house selama 1 siklus tanam. Hasil penelitian menunjukkan adanya masukan PS dalam campuran bahan organik makin meningkatkan kualitas campuran. Adanya PS yang dicampur dengan JP sudah dapat menurunkan kandungan lignin JP sebesar 33 % - 55%, kandungan polifenol menurun 8% - 72% dan C/N rasio menurun sebesar 7% - 31%. Persentase recovery N meningkat dengan makin meningkatnya kandungan PS dalam campuran, Kadar N dalam campuran lebih tinggi berkorelasi dengan % recovery N dibanding dengan parameter kualitas yang lain. Serapan N, persentase recovery N dan efesiensi penggunaan N tertinggi terdapat pada perlakuan 100% PS selanjutnya menurun dengan makin berkurangnya campuran PS. Peningkatan Serapan N total dibanding kontrol pada R1 (100PS:0JP) sebesar 33,28%, R2 (75PS:25JP) 26,21%, R3 (50PS:50JP) 13,14%, R4 (25PS:75JP) 32,76%, R5(0PS:100JP) 20,36% dan urea hanya sebesar 29,71%.
Kata Kunci : Pistia stratiotes, serapan N, jerami padi, efesiensi penggunaan N
Pendahuluan
Pemanfaatan lahan menggunakan masukan organik maupun anorganik saat ini masih intensif dilakukan. Bahan-bahan seperti pupuk, pestisida dan bahan kimia yang diberikan pada berbagai jenis tanah diharapkan meningkatkan produksi tanaman. Aplikasi bahan-bahan agrokimia pada tanaman dengan dosis tinggi justru memicu menurunnya kesuburan tanah bila tidak
diimbangi penggunaan pupuk organik dan pupuk hayati. Fenomena ini mengindikasikan penggunaan pupuk anorganik sudah tidak efisien karena kandungan bahan organik tanah menurun sehingga produktivitas lahan turut menurun. Guna mempertahankan produktivitas lahan yang optimal bagi pertumbuhan tanaman diperlukan adanya bahan organik tanah di lapisan atas paling sedikit 2% (Young, 1989).
Residu tanaman banyak digunakan sebagai sumber bahan organik yang sekaligus sebagai sumber hara bagi tanaman. Masukan residu tanaman ke dalam tanah mempunyai pengaruh berbeda terhadap pertumbuhan tanaman tergantung pada laju dekomposisi dan mineralisasi residu tanaman tersebut. Laju mineralisasi dari residu tanaman merupakan fungsi dari kualitas residu itu sendiri. Kualitas residu yang tinggi (kadar N tinggi, kadar lignin dan polifenol rendah) akan mengalami mineralisasi dengan cepat dan dapat menyediakan hara cukup cepat tetapi seringkali terjadi melebihi kebutuhan tanaman pada awal periode pertumbuhan sehingga mudah hilang tercuci atau menguap. Pada bagian lain residu kualitas rendah (kadar N rendah, kadar lignin dan polifenol tinggi) akan mengalami mineralisasi lambat dan sedikit yang dapat diserap oleh tanaman. Pada umumnya petani memberikan bahan organik dengan kualitas yang beragam karena mereka memanfaatkan residu tanaman yang tersedia disekitar daerahnya.
Kualitas bahan organik yang beragam terutama kandungan N akan menentukan jumlah N yang dilepaskan ke dalam tanah. Nitrogen sendiri adalah salah satu unsur hara yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman, dan pemupukan N merupakan input energi yang paling penting dalam sistim budidaya tanaman (Whitmore et al., 2000; Zentner et al., 2003). Guna mengoptimalkan efisiensi penggunaan N oleh tanaman maka pengetahuan tentang pola pelepasan N, akumulasi N tanaman dan mineralisasi N dalam tanah sangat dibutuhkan untuk mencegah terjadinya kehilangan dari ekosistem. Mengingat unsur N mudah sekali mengalami perubahan dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya tergantung dari proses mineralisasi dan nitrifikasi yang dipengaruhi pula oleh kondisi lingkungan seperti suhu, kelembaban (Rathke et al., 2006), sifat tanah (pH, tekstur, kandungan bahan organik) dan kualitas bahan organik itu sendiri; rasio C/N, lignin, polifenol dan ukuran partikel (Myrold, 1998; Van Kessel and Reeves, 2002; Stadler et al., 2006).
Manipulasi kualitas dilakukan dengan mencampur kualitas berbeda jerami padi dan pistia
stratiotes. Pemilihan jerami padi dan pistia stratiote dengan pertimbangan keduanya mempunyai
A.114
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
stratiote termasuk dalam golongan kualitas tinggi. Kayu apu (Pistia stratiotes) merupakan salah
satu jenis gulma air yang banyak ditemui di lahan sawah dan menjadi permasalahan bagi para petani karena keberadaannya dapat menekan pertumbuhan dan produktivitas tanaman padi. Namun demikian kayu apu memiliki kandungan N yang cukup tinggi yakni sebesar 2,67%.Jerami padimerupakan salah satu limbah pertanian yang cukup melimpah sehingga berpotensi sebagai bahan pupuk organik. Namun demikian jika dilihat dari sisi kandungan N-nya, kualitas jerami padi lebih rendah dibandingkan dengan bahan organik lain seperti dari jenis legume.
Metodologi
Percobaan dilakukan di green house dan laboratorium terpadu Fakultas Pertanian Universitas Islam Malang dengan ketinggian 450 dpl dan suhu rata-rata harian 21oC sampai 33 oC kelembaban 45 sampai 82% serta intensitas sinar matahari 365 sampai 1997 lux. Percobaan dilakukan 3 tahap ;
1.Pengomposan campuran (PS:JP)
Kayu apu (PS) dan JP sebelum dicampur dengan berbagai komposisi campuran dihaluskan terlebih dahulu dengan jalan dipotong-potong ukuran 1- 2 cm, setelah ukuran seragam dicampur dengan berbagai komposisi 100% PS (P1), 75% PS:25% JP (P2), 50% PS:50% JP (P3), 25% PS:75% JP (P4) dan 100% JP (P5) dimasukkan dalam karung ditambah inokulan EM4 0,1 % sebanyak 1 liter setiap perlakuan. Air ditambahkan dengan jalan campuran tidak meneteskan air pada saat dipegang. Kelembaban dan suhu dipantau setiap hari bila terlalu tinggi karung dibuka dan dibolak-balik. Setelah 2 minggu kompos matang siap diaplikasikan dan dianalisis kualitasnya ; kandungan N dengan metode Kjeldahl , C dengan Walkley and Black (Keeney & Nelson, 1982), polyphenol metode Folin-Denis (Anderson & Ingram, 1992) , lignin dengan metode acid-detergent lignin (Goering & Van Soest, 1970).
2. Percobaan Inkubasi Tidak Tercuci
Percobaan inkubasi tidak tercuci bertujuan untuk mengetahui dinamika mineralisasi (pelepasan) nitrogen (N) dari campuran pupuk organik yang akan diaplikasikan pada tanaman jagung sebagai tanaman indikator. Percobaan ini dilaksanakan di laboratorium dengan suhu
rata-rata harian berkisar 23 – 27o C dan disusun secara Rancangan Acak Lengkap (RAL) sederhana dengan 7 perlakuan, yaitu:
R0 = tanpa pupuk /kontrol
R1 = 100% kayu apu (Pistia stratiotes)
R2 = 75% kayu apu (Pistia stratiotes) : 25% jerami padi R3 = 50% kayu apu (Pistia stratiotes) : 50% jerami padi R4 = 25% kayu apu (Pistia stratiotes) : 75% jerami padi R5 = 100% jerami padi
R6 = pupuk anorganik (NPK) dengan dosis sesuai anjuran
Masing-masing perlakuan diulang sebanyak 4 kali setiap perlakuan terdiri dari 2 sampel sehingga terdapat 56 botol (sampel) dan diamati secara non-destruktif pada minggu ke 1, 2, 4, 8 dan 14.
3. Percobaan pot aplikasi campuran (PS:JP) dengan indikator tanaman jagung
Percobaan ini bertujuan mengetahui besarnya serapan N, recovery N dan efesiensi penggunaan N oleh tanaman jagung selama pertumbuhan. Percobaan dilakukan di glasshouse dengan suhu rata-rata hariannya sebesar 28 oC dalam pot berisi 10 kg tanah dan masing-masing perlakuan diulang 3 kali. Besarnya dosis campuran residu yang ditambahkan setara dengan 20 t ha-1 yang selanjutnya dikonversi dalam satuan g pot-1 tanah. Tanah dalam pot diberi pupuk dasar 28 mg P kg-1 (SP36), 25 mg K kg-1 (K2SO4) dan 2,5 mg Zn kg-1 (ZnSO4). Pot ditanami 5 biji jagung dan setelah 1 minggu ditinggalkan 1 tanaman yang pertumbuhannya paling bagus, kemudian ditempatkan pada glasshouse dengan penempatan sesuai Rancangan Acak kelompok. Pada umur 8 minggu dilakukan pengamatan serapan N recovery N dan efesiensi penggunaa N tanaman jagung. Persen recovery N dihitung dengan persamaan metode perbedaan yang digunakan oleh Cadish et al., (1998) sebagai berikut:.
Metode perbedaan (difference method)
% N recovery = (N total jagung)p – (N total jagung)kt x 100 %
(N total jagung) p
A.116
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
Analisa statistik
Analisis ragam dipakai untuk melihat ada tidaknya pengaruh perlakuan campuran (PS:JP) pada percobaan selanjutnya dilakukan uji lanjut Duncan P>0.05 jika terdapat pengaruh nyata. Semua analisis dilakukan dengan menggunakan program Minitab versi 15.
Hasil dan Pembahasan Kualitas campuran (PS:JP)
Campuran bahan organik beda kualitas (kayu apu (Pistia stratiotes) dan jerami padi) yang telah dikomposkan selanjutnya dilakukan analisis dasar untuk mengetahui kualitasnya baik segi fisik maupun dari segi kandungan kimianya. Hasil analisis dasar dari campuran bahan organik berbeda kualitas disajikan pada Tabel 1. Dari hasil analisa kualitas terlihat kandungan N dan C dari campuran (PS:JP) meningkat dengan makin meningkatnya proporsi PS dalam campuran, sedang kandungan lignin, polifenol dan C/N makin menurun dengan makin meningkatnya proporsi PS dalam campuran.Perbedaan komposisi PS dan JP dalam campuran menunjukkan kualitas residu tanaman berbeda (Tabel 1). Kandungan N residu tanaman tertinggi pada PS 100% (R1) sebesar 2.58% dan terendah pada JP 100% (R5) sebesar 0.99%. Kandungan N atau nisbah C/N residu tanaman berupa sisa tanaman umumnya dinyatakan sebagai faktor penting yang mempengaruhi laju dekomposisi dan pelepasan unsur hara dari residu tanaman (Frankenberger dan Abdelmagid, 1985). Kandungan lignin, selulosa dan polifenol tertinggi adalah pada R5 (100% jerami padi) yakni berturut-turut nilainya sebesar 13.56 %, 34.32 % dan 2.43 %, sedang yang terendah adalah pada R1 (100% Pistia stratiotes) yakni berturut-turut nilainya sebesar 5.84 %, 12.96 % dan 0.64 %. Demikian juga dengan ratio C/N, pupuk organik yang memiliki nilai C/N ratio tertinggi adalah R5 (100% jerami padi) yakni sebesar 27.43, sedang yang terendah adalah R1 (100% Pistia stratiotes) yakni sebesar 17.58. Parameter C/N merupakan parameter yang paling banyak digunakan untuk mengontrol proses mineralisasi dan imobilisasi N (Trinsoutrot et al., 2000), disamping itu faktor-faktor yang lain seperti kandungan N (Cogle et al., 1989), polifenol (Oglesby and Fownes,1992; Chaves et al., 2005), dan lignin (Hofman et al., 2009).
Tabel 1. Karakteristik Campuran PS : JP Campuran PS : JP C (%) N (%) K (%) P (%) C/N Lignin (%) Polifenol (%) Lignin: N ratio Polifenol/ N (Lg +Pol)/N Selulose a b c d e f g h i j R1 45.36 2.58 0.69 0.15 17.58 5.84 0.64 2.26 0.25 2.51 12.96 R2 38.00 2.01 0.69 0.16 18.91 6.06 0.67 3.01 0.33 3.35 14.80 R3 32.19 1.42 0.74 0.17 22.67 7.30 1.98 5,14 1.39 6,54 22.36 R4 26.66 1.05 0.59 0.10 25.39 9.16 2.23 8.72 2.12 10.85 32.14 R5 27.16 0.99 0.83 0.09 27.43 13.56 2.43 13.70 2,46 16.15 34.32 Keterangan : R1=100% PS, R2= 75% PS:25% JP, R3 = 50% PS:50% JP, R4 =25% PS:75% JP, R5= 100% JP,
PS = Pistia stratiotes. JP = Jerami padi
Studi yang dilakukan oleh Gershenzon (1993) menyimpulkan bahwa tanaman memproduksi polifenol dan lignin paling tinggi pada organ daun pada saat kandungan N rendah. Studi lain didapatkan adanya penurunan produksi polifenol pada saat dilakukan pemupukan N pada suatu species tanaman (Bryant et al., 1987).
Mineral N-Kumulatif yang dilepaskan (mg.kg-1)
Hasil analisis ragam menunjukkan pengaruh yang nyata pada variabel mineral-N kumulatif yang dilepaskan oleh campuran bahan organik berbeda kualitas pada semua waktu pengamatan. Pola peleasan mineral-N kumulatif akibat pemberian campuran bahan organik berbeda kualitas disajikan pada Gambar 1.
Gambar.1. Pola Mineralisasi N dari Campuran Bahan Organik Berbeda Kualitas Pada Berbagai Waktu Pengamatan (Inkubasi)
Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa pengamatan minggu ke-1 sampai minggu ke-14 pola pelepasan mineral N-kumulatif cenderung sama, yakni perlakuan R6 (NPK) yang melepaskan mineral N-kumulatif paling tinggi kemudian diikuti perlakuan R1 (100% Pistia stratiotes),
a a a a a c e d d d b d c c c b b c c c b c c c c b b b b b d f e e e 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 4 8 14 N m in e ra l ku m u la ti f yg di le pa ska n (m g. kg -1) minggu R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6
A.118
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
sedangkan perlakuan R2 (75% Pistia stratiotes:25% jerami padi), R3 (50% Pistia stratiotes:50% jerami padi) dan R4 (25% Pistia stratiotes:75% jerami padi) cenderung tidak berbeda nyata. Perlakuan yang melepaskan mineral N-kumulatif terendah adalah R0 (tanpa pupuk).
Secara konsisten jumlah mineral N yang dilepaskan ke dalam tanah makin meningkat dengan makin meningkatnya kandungan gulma air dalam residu tanaman. Hal tersebut sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Palm et al. (2001) dan Bolger et al.( 2003) yang mengatakan bahwa aktifitas mikroba tanah dan proses mineralisasi dipengaruhi oleh kandungan lignin, polifenol , senyata larut N dan C dalam bahan organik yang ditambahkan.Pada penelitian ini selama pengamatan inkubasi (minggu 1 sampai minggu 14) persentase peningkatan jumlah mineral N minggu 1 paling tinggi dan selanjutnya makin menurun dengan makin meningkatnya waktu pengamatan (minggu 14). Peneliti yang lain yaitu Frankenberger and Abdelmagid (1985) mengatakan bahwa mineralisasi N dari residu tanaman dikontrol oleh kandungan N dan rasio C/N residu. Nilai kritis kandungan N sebesar 1.75% dan nilai kritis rasio C/N adalah 20 agar mineralisasi suatu bahan organik dapat berlangsung. Apabila nilai rasio C/N di atas 25 maka akan berpotensi meningkatkan imobilisasi N dalam tanah (Nair et al. 1995; Hadas et al., 2004; Sainju
et al., 2005; Muhammad, 2011).
Kecepatan Mineralisasi N (mg.kg-1.minggu-1)
Konstanta kecepatan mineralisasi N dari pupuk organik dihitung dengan menggunakan model eksponensial tunggal. Hasil perhitungan kecepatan mineralisasi N dari pupuk organik dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Rata-Rata Konstanta Kecepatan Mineralisasi N (mg.kg-1.minggu-1) dari Campuran Bahan Organik Berbeda Kualitas.
Perlakuan Waktu Pengamatan (minggu ke-)
1 2 4 8 14 100% PS 75% PS:25% JP 50% PS:50% JP 25% PS:75% JP 100% JP 0.026 0.019 0.012 0.012 0.013 0.075 0.050 0.030 0.039 0.027 0.119 0.064 0.050 0.045 0.027 0.119 0.078 0.071 0.052 0.028 0.121 0.084 0.080 0.070 0.039 Duncan 5% TN TN TN TN TN
Keterangan: Angka-angka yang didampingi huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji Duncan 5%. TN= tidak nyata.
Pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa pada semua waktu pengamatan tidak terjadi pengaruh yang nyata pada variabel kecepatan mineralisasi N. Namun jika dilihat dari besarnya angka kecepatan mineralisasi N, R1 (100% Pistia stratiotes) yang memiliki kecepatan mineralisasi N tertinggi pada semua waktu pengamatan. Sedangkan untuk perlakuan campuran Pistia stratiotes dan jerami padi yang memiliki nilai kecepatan mineralisasi N tertinggi adalah R2 (75% Pistia
stratiotes:25% jerami padi) namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan campuran lain yakni R3
(50% Pistia stratiotes:50% jerami padi) dan R4 (25% Pistia stratiotes:75% jerami padi). Pistia
stratiotes lebih cepat mengalami mineralisasi dari jerami padi dan makin tinggi kandungan Pistia
stratiotes dalam campuran makin cepat mineralisasi dibanding murni jerami hal ini terlihat dari
nilai kN (Tabel 2).
Jansen and Kucey (1988) mengukur mineralisasi N tanaman gandum, tanaman kacang-kacangan, tanaman rape dengan perlakuan pemberian nutrisi yang berbeda dan menemukan bahwa kecepatan dekomposisi dan mineralisasi N bervariasi diantara perlakuan. Tian et al. (1992) mengatakan bahwa kecepatan pelepasan N dari pangkasan tanaman legume bervariasi dan secara signifikan dipengaruhi kandungan N, lignin dan polifenol pangkasan, dan pelepasan N meningkat dengan meningkatnya kandungan N dan menurun dengan menurunnya kandungan polifenol dan lignin.
Serapan N Tanaman Jagung
Perlakuan campuran (PS : JP) memberikan pengaruh sangat nyata terhadap serapan N total tanaman. Serapan N perlakuan campuran (PS : JP) R1 dan R4 menunjukkan nilai tidak berbeda nyata dengan urea (R6). Hal ini menunjukkan Pistia stratiotes dan campurannya dengan jerami padi mampu menggantikan pupuk anorganik (Gambar 2).
Gambar 2. Serapan N Jagung pada Berbagai Campuran Bahan Organik
a b ab ab b ab b 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 Se ra p an N Ja gu n g (m g/ ta n )
A.120
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
Hasil analisis serapan N oleh tanaman jagung menunjukkan bahwa perlakuan R1 (100%
Pistia stratiotes) yang memiliki nilai serapan N total tertinggi. Peningkatan Serapan N total
dibanding kontrol pada R1 (100PS:0JP) sebesar 33,28% , R2 (75PS:25JP) 26,21%, R3 (50PS:50JP) 13,14%, R4 (25PS:75JP) 32,76%, R5(0PS:100JP) 20,36% dan urea sebesar 29,71%.
Dari Gambar 2 tampak serapan N tanaman jagung sangat dipengaruhi oleh kualitas dari campuran (PS : JP) dimana makin tinggi kualitas makin tinggi pula serapan N, hal ini terjadi karena jumlah N hasil mineralisasi makin banyak dengan makin tingginya kualitas dari campuran (PS : JP).
Tingginya serapan N pada perlakuan R1 disebabkan pada perlakuan R1 memiliki nilai mineral-N kumulatif yang lebih tinggi dibanding perlakuan pupuk organik yang lain yakni sebesar 1979,25 mg.Kg-1. Menurut Nurhidayati (2006) serapan hara oleh tanaman ditentukan oleh ketersediaan hara dalam tanah. Jadi semakin tinggi pelepasan unsur hara yang dalam hal ini adalah unsur N dari pupuk organik yang diberikan maka serapan N-nya juga semakin tinggi. Hasil analisis regresi berganda antara sifat kimia dari pupuk organik dengan mineral N-kumulatif dan kecepatan mineralisasi N menunjukkan bahwa parameter kandungan N yang memiliki nilai P (P value) terendah. Hal tersebut menunjukkan kandungan N yang paling berpengaruh terhadap besarnya mineral N yang dilepaskan dan kecepatan mineralisasi N. Brussaard et al. (1992) menyatakan bahwa kecepatan pelepasan unsur hara dari residu pangkasan berbagai pohon leguminosae secara nyata berkorelasi dengan kandungan N, kandungan lignin dan polifenol. Kecepatan mineralisasi meningkat dengan makin meningkatnya kandungan N tetapi menurun dengan makin meningkatnya kandungan lignin dan polifenol. Kandungan N harus lebih besar dari nilai kritis yang dapat menyebabkan terhambatnya mineralisasi N berkisar 1,5% sampai 2,5% (Stevenson, 1986).
Recovery N dan Efesiensi Penggunaan N Tanaman Jagung
Terdapat pengaruh nyata perlakuan campuran bahan organik terhadap %N-Recovery tanaman jagung. %N-Recovery tanaman jagung akibat pemberian campuran bahan organik berbeda kualitas dapat dilihat pada Tabel 3. Pada Tebel 3 terlihat %N-Recovery tertinggi perlakuan R1 (100% Pistia stratiotes) dan tidak berbeda nyata dengan R6 (pupuk NPK), selanjutnya diikuti perlakuan R2 (75% Pistia stratiotes:25% jerami padi) yang tidak berbeda nyata dengan R3 (50%
Pistia stratiotes:50% jerami padi) dan R4 (25% Pistia stratiotes:75% jerami padi). Perlakuan yang memiliki nilai % N-Recovery terendah adalah perlakuan R5 (100% jerami padi).
Tabel 3. Rata-Rata %N-Recovery Tanaman Jagung Akibat Pemberian Campuran Bahan Organik Berbeda Kualitas.
Perlakuan %N-Recovery Efisiensi Penggunaan N (%)
Tanpa pupuk 100% PS 75% PS:25% JP 50% PS:50% JP 25% PS:75% JP 100% JP Pupuk NPK 0.00 a 69.827 c 48.585 bc 37.978 bc 37.888 bc 20.819 b 28.609 c 0.00 a 73.153 c 50.736 bc 49.637 bc 48.543 bc 33.588 b 51.513 bc Duncan 5% N N
Keterangan: Angka-angka yang didampingi huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji Duncan 5%. N=nyata. PS = Pistia stratiotes. JP = Jerami padi.
Besarnya % recovery N sangat tergantung pada kualitas campuran (PS:JP), dari hasil penelitian ini hubungan yang paling tinggi terdapat pada kandungan N (Gambar 3A). Brussaard
et al. (1992) menyatakan bahwa kecepatan pelepasan unsur hara dari residu pangkasan berbagai
pohon leguminosae secara nyata berkorelasi dengan kandungan N, kandungan lignin dan polifenol. Kecepatan mineralisasi meningkat dengan makin meningkatnya kandungan N tetapi menurun dengan makin meningkatnya kandungan lignin dan polifenol. Kandungan N harus lebih besar dari nilai kritis yang dapat menyebabkan terhambatnya mineralisasi N berkisar 1,5% sampai 2,5% (Stevenson, 1986). Selain kandungan N kandungan polifenol, kandungan lignin, C/N rasio, kandungan selulose terlihat sangat mempengaruhi nilai % recovery N tanaman jagung (Gambar 3) yang ditunjukkan oleh besarnya nilai dari koefosien determinasi. Persen recovery N meningkat dengan makin meningkatnya kandungan PS dan menurunnya kandungan JP.
Pada penelitian ini adanya penambahan campuran bahan organik berbeda kualitas (PS:JP) baru mampu meningkatkan recovery N tanaman jagung sebesar 20,82% sampai 69,83%, hal tersebut kemungkinan karena adanya efek positif dari ANI (added nitrogen interaction) yang dapat meningkatkan akumulasi N dalam tanah lebih besar dibanding dengan yang tanpa penambahan campuran (PS:JP) baru (Galey BB et al., 2010) dan akhirnya meningkatkan mineralisasi N yang selanjutnya meningkatkan serapan N tanaman. Takahashi et al. (2003) menemukan %N recovery tanaman padi dengan penambahan pupuk hijau dan urea berturut-turut 90% dan 65% hal tersebut menunjukkan bahwa N berasal dari pupuk hijau lebih tersedia bagi tanaman dan dapat digunakan
A.122
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
dengan efisien oleh tanaman padi sehingga dapat dikatakan pupuk hijau dapat menggantikan pupuk urea. Dalam penelitiannya didapatkan kombinasi pupuk hijau dan urea dapat mengurangi kehilangan N urea pada tanaman padi.
(A) (B)
(C ) (D)
(E ) (F)
Gambar 3. Hubungan % Recovery N Dengan Kualitas Campuran (PS:JP)
Besarnya efesiensi penggunaan N diukur dengan cara membandingkan jumlah N yang terlepas akibat proses mineralisasi dengan besarnya recovery N pada tanaman. Hasil analisis ragam menunjukkan pengaruh nyata pemberian campuran (PS:JP) terhadap besarnya efesiensi penggunaan N pada tanaman jagung. Besarnya efesiensi penggunaan N makin menurun dengan
y = 24.973x + 2.813 R² = 0.8842 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 % N r e co ver y Kandungan N (%) y = 0.7239x2- 18.898x + 144.72 R² = 0.7923 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 % N r e co ver y Lignin (%) y = -3.9728x + 131.99 R² = 0.8503 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 % N r e co ver y C/N y = -18.065x + 71.742 R² = 0.7605 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 % N r ec o ve ry Polifenol (%) y = 0.0773x2- 5.2715x + 118.02 R² = 0.7958 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 5 10 15 20 25 30 35 40 % N r ec o ver y Selulose (%0 y = -2.8142x + 65.195 R² = 0.7855 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 % N r e co ver y (Lignin+Polifeno)/N
makin menurunnya kandungan PS dalam campuran (PS:JP), hal ini sama dengan yang terjadi pada serapan dan recovery N yang sangat dipengaruhi oleh kualitas campuran (PS:JP).
Kesimpulan Dan Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa Pencampuran bahan organik berbeda kualitas (Pistia stratiotes dan jerami padi) dapat meningkatkan kualitas bahan organik yang berkualitas rendah jerami padi ke arah yang lebih baik. Parameter kandungan N menunjukkan pengaruh yang sangat tinggi terhadap recovery N dibanding parameter kualitas yang lain. Serapan N, persentase recovery N dan efesiensi penggunaan N tertinggi terdapat pada perlakuan 100% PS baik selanjutnya menurun dengan makin berkurangnya campuran PS. Peningkatan Serapan N total dibanding kontrol pada R1 (100PS:0JP) sebesar 33,28%, R2 (75PS:25JP) 26,21%, R3 (50PS:50JP) 13,14%, R4 (25PS:75JP) 32,76%, R5(0PS:100JP) 20,36% dan urea hanya sebesar 29,71%. Perlu adanya penelitian pembanding dengan perlakuan yang sama namun dilakukan di lapang sehingga dapat diketahui pengaruh adanya pencucian unsur nitrogen mengingat nitrogen merupakan unsur yang sangat mobil. Penelitian lebih lanjut juga perlu dilaksanakan dengan jalan memanfaatkan limbah-limbah pertanian yang lain seperti brangkasan kacang tanah, brangkasan kacang kedelai dan lainnya.
Ucapan Terimakasih
Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada Kemeristek Dikti melalui Bagian Proyek Peningkatan Kualitas Sumberdaya Manusia yang telah membiayai penelitian PUPT ini hingga tuntas.
Daftar Pustaka
Abrol, I.P., K.F. Bronson, J.M. Duxbury and R.K. Gupta. 1997. Long-Term Soil Fertility Experiments in Ricewheat Cropping Systems. Proc. of a workshop, 15-18 Oct. 1996, Surajkund, Haryana, India. Rice-Wheat Consortium for the Indo-Gangetic Plains, New Delhi, India.
Bolger TP, Angus JF, Peoples MB .2003. Comparison of nitrogen mineralisation patterns from root residues of Trifolium subterraneum and Medicago sativa. Biol Fertil Soils 38, 296–300. Brussaard, L., Hause, S. and Tian, G. 1993. Soil Faunal Activity In relation to the sustainability of agricultural systems in the humid tropics. In soil organik matter dynamic and sSustainability of tropical agriculture. Eds.K. Mulongoy and R.Mersckx.p.241-256. John Wiley & Sons, Chichester,UK.
A.124
E-ISSN: 2615-7721 Vol 2, No. 1 (2018)
Bryant J P, Clausen T P, Reichardt P B, McCarhky M C and Werner R A .1987. Effect of nitrogen fertilization upon the secondary chemistry and nutrional value of quaking aspen (Populus tremuloides michx.) leaves for the large aspen totrix (Choristoneura conflictana (Walker).Ocelogia 73, 513-517.
Chaves, B., Neve, S.D., Boeckx, P., Cleemput, O.V. and Hofman, G. 2005. Screening organik biological wastes for their potensial to manipulate the N release from N-rich vegetable crop residues in soil. Agriculture Ecosystem Environtment 11, 81-92.
Galey, B.B. and Hogh Jensen, H. 2010. Recovery of nitrogen fertilizer by traditional and improved rice cultivars in the Bhutan Highlands. Plant and Soils332, 233-246.
Gershenzon, J. 1993. Changes in the levels of plant secondary metabolites under water and nutrient stress. Recent Advance in Phytochemistry 18, 273-320.
Hadas, A., Kautsky, L., Goek, M. and Kara, E.E. 2004. Rates of decomposition of plant residues and available nitrogen in soil related to residue composition through simulation of carbon and nitrogen turnover. Soil Biology and Biochemistry 36, 255–266.
Hofman A, Heim A, Christensen BT, Miltner A, Gehre M, Schmidt MWI. 2009. Lignin dynamic in two 13C labeled arable soils during 18 years. Eur J Soil SCi 60, 250-257.
Jansen , H.H. and Kucey, R.M.N. 1988. C,N, and S mineralization of crop residues as influenced by crop species and nutrient regime. Plant and Soils 106, 35-41.
Muhammad Wisal., Vaughan . Sarah M. Ram. C. Dalal. Neal W. Menzies. 2011. Crop residues and fertilizer nitrogen influence residue decomposition and nitrous oxide emission from a Vertisol. Biol. Fertil. Soil 47, 15-23.
Nair, P.K.R., Buresh, R., Mugendi, D.N. and Latt, C.R. 1999. Nutrient cycling in tropical agroforestry systems: Myths and science. In: Buck LE, Lassoie JP and Fernandes ECM (eds) Agroforestry in Sustainable Agricultural Systems, pp. 1–31. CRC Press, Boca Raton, FL. Nurhidayati. 2006. Bahan Ajar Nutrisi Tanaman. Fakultas Pertanian. Universitas Islam Malang.
141 hal.
Oglesby, K.A. and Fownes, J.H. 1992. Effects of chemical composition on N mineralization from green manures of seven tropical species.Plant and Soils 143,127–132.
Plam, C.A. and Sanchez, P.A. 1991. Nitrogen release from the leaves of some tropical legume as affected by their lignin and polypenolic contents. Soil Biology and Biochemistry 23, 83-88. Whitmore, A.P., Cadish, G., Toomsan, B., Limpinuntana, V., Van Noordwijk, M. and Purnomosidi, P. 2000. An analysis of the economic values of novel cropping system in N.E. Thailand and Sumatra. Netherland Journal Agriculture Science 48, 105-114.
Zentner, R.P., Campbell, C.A., Seles F., McConkey, B.G., Jefferson, P.G. and Lemke, R. 2003. Cropping frequency, wheat classes and flexible rotations: effect on production, nitrogen economy and water use in brown Chernozem. Journal Plant Science 83, 667-680.
Rathke, G.W., Behrens, T. and Diepenbrock, W. 2006. Integrated nitrogen management strategies to improve seed yield, oil content and nitrogen efficiency of winter oilseed rape (Brassica napus L); A review. Agriculture Ecosystem Environment 117, 80-108.
Rathke, G.W., Behrens, T. and Diepenbrock, W. 2006. Integrated nitrogen management strategies to improve seed yield, oil content and nitrogen efficiency of winter oilseed rape (Brassica napus L); A review. Agriculture Ecosystem Environment 117, 80-108.
Sainju, U.M., Whitehead, W.F. and Singh, B.P. 2005. Carbon accumulation in cotton, sorghum, and underlying soil as influenced by tillage, cover crops, and nitrogen fertilization. Plant and Soils 273, 219–234. DOI 10.1007/s11104-004-7611-9.
Takahashi, S., Uenosono, S. and Ono, S. 2003. Short- and long-term effects of rice straw application on nitrogen uptake by crops and nitrogen mineralization under flooded and upland conditions. Plant and Soils 251, 291–301.
Tian, G., Kang, B.T. and Brussaard, L. 1992. Effects of chemical composition of N, Ca and Mg release during incubation of leaves from selected agroforestry and fallow species. Biogeochemistry 16, 103-119.
Van Kessel, J.S. and Reeves, J.B. III. 2002. Nitrogen mineralization potensial of dairy manures and Its relationship to composition. Biology and Fertility of Soil, 36, 118-123 http://dx.doi.org/ 10.1007/s00374-002-0516-y.
Frankenberger W.T. and H.M. Abdelmagid. 1985. Kinetic Parameter of Nitrogen Mineralization Rates of Leguminosae Crops Intercorporated Into Soils. Plant and Soils 87.
Young, 1989. Influence of light intensity on the distribution of carbon and consequent effects on mineralization of soil nitrogen in a barley (Hordeum vulgare L.) Soil system. Plant and Soils 160, 21±31.
