III. BAHAN DAN METODE
Untuk mencapai tujuan penelitian, dilakukan seri penelitian kajian mikroba dan fluks CH
4
dan N
2
O dari lahan sawah. Penelitian pertama fluks CH
4
dan karakteristik tanah pada budidaya lima macam tanaman di sekitar sawah
percobaan. Percobaan kedua, pengaruh pengelolaan air terhadap populasi mikroba dan fluks CH
4
. Percobaan ketiga kajian mikroba dan fluks CH
4
dan N
2
O dengan pengelolaan air, bahan organik dan pupuk N lepas terkontrol.
Percobaan I: Fluks metana dan karakteristik tanah pada budidaya lima macam tanaman
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober hingga Nopember 2004 di kampung Pasar Rebo, Desa Cihideung Udik, Kecamatan Ciampea, Kabupaten
Bogor. Dipilih satu hamparan dengan sifat ekologi yang seragam dengan variasi macam tanaman yang dibudidayakan. Hamparan macam pertanaman yang
dipelajari meliputi: sayuran umur tanaman 2 bulan, ubi Jalar 1.5 bulan, padi 3 minggu, bengkuang 2 bulan dan jagung 2.5 bulan.
Pengambilan contoh gas dilaksanakan dengan metode sungkup statik. Sungkup dipasang di tengah hamparan pertanaman. Pengambilan gas
dilaksanakan pada 0, 10, 20 dan 30` setelah sungkup ditutup, data suhu dalam sungkup serta ketinggian efektif sungkup dicatat. Gas diambil dari sungkup
melalui selang dengan alat suntik sebanyak 35 ml kemudian disimpan dalam vial vakum volume 30 ml dengan pemampatan, bekas jarum dioles cat kuku.
Penetapan konsentrasi gas CH
4
dilaksanakan di laboratorium Biologi Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, IPB dengan GC Shimadzu tipe
17A yang diperlengkapi dengan Flame Ionization Detector FID dengan gas pembawa adalah helium He. Penetapan dilakukan pada suhu kolom 60
o
C, injektor 100
o
C, detektor 100
o
C, kecepatan aliran gas 47 ml menit
-1
. Waktu retensi CH
4
1.92 ± 0.02 menit. Penghitungan konsentrasi CH
4
dari gas contoh diperoleh dengan bantuan fungsi peak area gas CH
4
standart sebagai deret standart. Dari data perubahan konsentrasi CH
4
antar waktu pengambilan didapat data gradient perubahan konsentrasi per satuan waktu dcdt, dan dari kompilasi data suhu,
ketinggian efektif sungkup diperoleh data fluks CH
4
. Perubahan konsentrasi metana antar waktu dcdt ditetapkan dari
kemiringan regresi linier seperti pada Gambar 3.1. Nilai dcdt dapat bersifat positif yang berarti peningkatan konsentrasi menurut waktu maupun negatif yang
berarti pengurangan konsentrasi menurut waktu.
Gambar 3.1. Penetapan perubahan konsentrasi metana antar waktu dcdt Penetapan fluks CH
4
ditetapkan menurut Hou et al.2000a. Fluks F= ρ
dcdt H, yang secara sederhana diformulasikan menjadi: F = 1216 x 1622.4 x dcdt x H x {273273+T}, di mana:
F = Fluks metana mg CH
4
-C m
-2
jam
-1
ρ = kerapatan
CH
4
-C g dm
-3
dcdt = perubahan konsentrasi metana antar waktu dari ppm menit
-1
dikonversi ke ppm jam
-1
H = tinggi efektif sungkup m
T = rata-rata suhu dalam sungkup
o
C Nilai F dapat bersifat positif yang berarti terjadi pelepasan metana ke atmosfer
maupun bersifat negatif yang berarti terjadi serapan metana oleh tanah yang dilakukan oleh aktifitas metanotrof.
Penetapan amonium dan nitrat dilakukan dengan ekstraksi tanah segar dari lapisan rizosfer dengan KCl 2M, dan hasil ekstraksi diukur dengan FIAStar
5000 dengan bantuan larutan standard. Kaset penetapan amonium dilengkapi dengan membran diffusi gas dan kaset penetapan nitrat dengan reduktor
kadmium Cd. Penetapan total propagul dengan metode cawan hitung menggunakan
media agar nutrisi NA. Penetapan Nitrosomonas pengoksidasi amonium berdasarkan metode MPN yang dikembangkan oleh Verstraete 1981 dalam
Anas, 1989 dengan media yang mengandung amonium. Keberadaan Nitrosomonas ditandai dengan penurunan pH substrat karena oksidasi amonium
∂c∂t +
1 2
3 4
5 6
7
15 30
K o
n s
e n
tr a
s i m
e ta
n a
p p
m
Waktu menit
∂c∂t +
menghasilkan ion H
+
dan secara empiris ditandai dengan perubahan warna substrat dari merah menjadi kuning. Penetapan Nitrobacter pengoksidasi nitrit
berdasarkan metode MPN yang dikembangkan oleh Verstraete 1981 dalam Anas, 1989 dengan media yang mengandung nitrit. Keberadaan Nitrobacter
ditandai dengan pengurangan nitrit pada substrat yang ditetapkan dengan penambahan pereaksi Grees. Sedangkan penetapan denitrifier dilakukan dengan
metode Tabung Durham Trolldenier, 1996 dengan indikator empiris terbentuk gelembung gas pada ujung tabung durham. Secara ringkas parameter
pengamatan penelitian disajikan pada Tabel 3.1. Tabel 3.1. Parameter pengamatan pada percobaan I.
Parameter Metode Keterangan
Kadar air tanah Gravimetri
CH
4
Gas Kromatografi
pH Elektrode, lapang
Eh Elektrode, lapang
Amonium dan nitrat Autoanalyzer
Total Mikroba Cawan Hitung
Satuan pembentuk koloni Nitrosomonas
MPN Verstraete , 1981 dalam Anas, 1989
Perubahan warna substrat
Nitrobacter MPN Verstraete, 1981
dalam Anas, 1989 Pereaksi Grees
Denitrifier Tabung Durham Trolldenier,
1996 Terbentuk gas
Percobaan II: Pengaruh pengelolaan air terhadap fluks CH
4
dan populasi mikroba tanah pada tanah sawah
Penelitian ini dilaksanakan pada lahan petani berlokasi di kampung Pasar Rebo, Desa Cihideung Udik, Kecamatan Ciampea, Kabupaten Bogor.
ElevasiGPS pada posisi 248 m.d.p.l, 06
o
35.192 LS 106
o
43.131 BT dan terletak sekitar 15 km sebelah barat kota Bogor. Tanah pada lokasi tersebut adalah
Latosol Coklat Tua Kemerahan atau Dystrudepts. Pemilihan lokasi didasarkan pada pertimbangan luasan hamparan persawahan yang memadai sehingga
diharapkan data yang dihasilkan mampu merepresentasikan kondisi persawahan yang sesungguhnya.
Deskripsi lahan: sistem irigasi bagus, air tersedia sepanjang tahun, setahun ditanami tiga kali, dua kali padi dan sekali ubi jalar kadang-kadang
jagung atau sayuran kacang-kacangan. Padi yang biasa dibudidayakan adalah IR 64 dengan dosis pupuk 150 - 200 kg Urea, 150 kg SP 36 dan 100 - 150 kg
KCl per hektar. Pengelolaan air yang umum digunakan petani setempat adalah penggenangan 5 – 10 cm dengan pengatusan hingga macak-macak selama 4-5
hari setelah pindah tanam hingga tanaman pulih, sehari sebelum dan sesudah pemupukan kedua yaitu tiga dan lima minggu setelah tanam. Kemudian dipatus
total setelah fase pengisian biji sempurna. Tipe iklim dari area Bogor dan sekitarnya adalah Am menurut Kopen atau tipe B menurut Schmidt dan
Ferguson. Musim hujan terjadi antara bulan Nopember hingga Juni sementara musim kemarau antara bulan Juli hingga Oktober 2004.
Perlakuan pengelolaan air yang dicobakan meliputi: Macak-macak WS, intermiten WI, 5 cm penggenangan W5 dan 10 cm penggenangan W10.
Perlakuan intermiten yang dimaksud adalah petak sawah digenangi setinggi 5 cm, kemudian dibiarkan hingga kondisi macak-macak dan berulang kembali.
Masing-masing perlakuan diulang lima kali sehingga total didapat 20 petak yang berukuran masing-masing 3m x 4m.
Padi yang digunakan adalah varietas IR 64 dengan jarak tanam 20 cm x 20 cm. Pupuk dasar diberikan sesaat sebelum tanam dengan cara disebar dan
diinjak-injak terdiri dari 50 kg Urea, 150 kg SP36 dan 150 kg KClha. Pemupukan kedua diberikan pada 3 minggu setelah pindah tanam yaitu 100 kg Ureaha
dengan cara tebar. Penyulaman dilaksanakan 1 minggu setelah pindah tanam. Penyiangan dilaksanakan pada 3 minggu setelah tanam atau menjelang
pemupukan kedua dan 6 minggu setelah pindah tanam sesaat setelah pengambilan contoh gas dengan cara mencabut gulma dan membenamkannya
langsung ke lahan. Pengambilan keong yang mengganggu pertanaman dilaksanakan secara berkala, penyemprotan pestisida dilaksanakan sesuai
dengan keadaan lapang. Pengambilan contoh gas setiap petak percobaan dilaksanakan setiap dua
minggu pada siang hari antara pukul 10.00 - 13.00. Gas disungkup dengan menggunakan sungkup plastik polietilen dengan ukuran alas 50 cm x 50 cm dan
tinggi 100 cm yang mampu menutupi empat rumpun padi yang dilengkapi dengan termometer dan kipas angin kecil untuk mengaduk udara dalam sungkup
agar homogen. Sungkup dipasang pada petak pertanaman padi dan di antara 2 petak padi dipasang jembatan bambu untuk mengambil contoh gas.
Pengambilan gas dilaksanakan pada 0, 15 dan 30` setelah sungkup dipasang,
data suhu dalam sungkup serta ketinggian efektif sungkup dicatat. Pengambilan gas, penetapan konsentrasi serta penghitungan fluks metana mengikuti
percobaan awal sebelumnya. Penetapan amonium dan nitrat, serta parameter biologis tanah seperti
yang diuraikan pada subbab percobaan I. Parameter tanaman yang diamati meliputi, jumlah anakan, berat gabah per petak dan berat jerami per petak.
Parameter pengamatan disajikan pada Tabel 3.2. Tabel 3.2. Parameter pengamatan pada percobaan II.
Parameter Metode Keterangan
CH
4
Gas Kromatografi
Amonium dan nitrat FIAStar
Total Mikroba Cawan Hitung, media ekstrak
tanah Satuan pembentuk
koloni Nitrosomonas
MPN Verstraete, 1981 dalam Anas, 1989
Perubahan warna substrat
Nitrobacter MPN Verstraete, 1981 dalam
Anas, 1989 Pereaksi Grees
Denitrifier Tabung Durham Trolldenier,
1996 Terbentuk gas
Jumlah anakan, Berat gabah serta berat
jerami per petak Manual, gravimetri
Percobaan III: Pengaruh pengelolaan air, bahan organik dan pupuk N terhadap populasi mikroba tanah dan fluks CH
4
serta N
2
O pada tanah sawah
Deskripsi Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian lapang populasi mikroba dalam fluks CH
4
dan N
2
O pada lahan sawah ini dilaksanakan di sawah milik petani yang digunakan pada percobaan
pertama. Penelitian dilaksanakan pada bulan Nopember 2004 hingga April 2005.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah benih padi IR 64, pupuk Urea, CRF
30
, CRF
50
, pupuk KCl, SP 36, jerami padi. Alat yang digunakan adalah titian bambu, syringe, vial, alas aluminium dan sungkup gas untuk pengambilan contoh gas,
Gas Chromatograph GC merk Shimadzu seri 17A yang dilengkapi dengan flame ionization detector FID, Flow Injection Autoanalyzer Star FIAS 5000.
Rancangan Percobaan:
Perlakuan yang dicobakan adalah tiga perlakuan faktor, yaitu: macam pengelolaan air, pemberian bahan organik dan pupuk N lepas terkontrol.
Faktor pertama yaitu macam pengelolaan air yang terdiri dari dua taraf terdiri dari:
1. Penggenangan kontinu W1. Petak percobaan digenangi air secara kontinu setinggi ± 5 cm selama waktu pertumbuhannya sampai dengan 2 minggu
menjelang panen, kecuali pada saat pindah tanam hingga 5 hari, sehari sebelum dan sesudah pemupukan dilakukan pengaturan air hingga macak-
macak. 2. Pemberian air hingga kondisi macak-macak W2. Petak percobaan
dipertahankan pada kondisi macak-macak, permukaan air setinggi permukaan tanah selama masa pertumbuhannya, hingga 2 minggu
menjelang panen. Faktor yang kedua yaitu pemberian bahan organik, terdiri dari dua taraf
yaitu: 1. Tanpa penambahan bahan organik B1. Petak percobaan tidak mendapatkan
tambahan bahan organik dari luar dan hanya mengandalkan residu tunggul padi penanaman sebelumnya.
2. Penambahan bahan organik B2. Petak percobaan mendapatkan tambahan bahan organik dari luar berupa pengembalian jerami yang besarnya
dikonversi dari percobaan pendahuluan sebelumnya yaitu sebesar 6 ton berat kering mutlak per hektar.
Faktor ketiga adalah pemberian pupuk N lepas terkontrol, terdiri dari tiga macam yaitu:
1. Pemberian pupuk N Urea N1. Petak percobaan mendapatkan pupuk urea yang diberikan 2 kali yaitu sebagai pupuk dasar dan 4 minggu setelah tanam.
2. Pemberian pupuk N lepas terkontrol 30 N2. Petak percobaan mendapatkan pupuk N lepas terkontol yaitu urea yang diselubungi oleh polyolefin resin, 80
total N akan terlepas setelah 30 hari aplikasi, pada suhu konstant 25ºC. Pupuk diberikan 2 kali yaitu sebagai pupuk dasar dan 4 minggu setelah
pindah tanam 3. Pemberian pupuk N lepas terkontrol 50 N3. Petak percobaan mendapatkan
pupuk N lepas terkontrol yaitu urea yang diselubungi oleh polyolefin resin, 80
total N akan terlepas setelah 50 hari aplikasi, pada suhu konstant 25ºC. Pupuk diberikan 2 kali yaitu sebagai pupuk dasar dan 4 minggu setelah
pindah tanam. Percobaan ini dirancang dengan dengan rancangan petak petak terbagi
split-split-plot design. Pengelolaan air dirancang sebagai petak utama, pemberian bahan organik sebagai anak petak dan pupuk N sebagai anak anak
petak. Total kombinasi perlakuan yang diperoleh adalah 2 x 2 x 3 = 12 perlakuan yang masing-masing diulang tiga kali sebagai blok, sehingga didapat 36 satuan
percobaan. Masing-masing petak satuan percobaan berukuran 3 x 4 m
2
. Tata letak petak percobaan dirancang sebagai berikut Gambar 3.2.
Blok O
U T
L E
T W2
I N
L E
T W2 O
U T
L E
T W1
I N
L E
T W1 O
U T
L E
T I
B B
1 1
, ,
N N
1 1
B B
2 2
, ,
N N
2 2
B B
2 2
, ,
N N
3 3
B B
1 1
N N
2 2
B B
1 1
, ,
N N
3 3
B B
2 2
, ,
N N
3 3
B B
2 2
, ,
N N
1 1
B B
1 1
N N
3 3
B B
1 1
, ,
N N
2 2
B B
2 2
, ,
N N
1 1
B B
2 2
, ,
N N
2 2
B B
1 1
N N
1 1
II B
B 2
2 ,
, N
N 3
3 B
B 1
1 N
N 1
1 B
B 2
2 ,
, N
N 2
2 B
B 1
1 N
N 1
1 B
B 2
2 ,
, N
N 2
2 B
B 1
1 N
N 2
2 B
B 2
2 ,
, N
N 3
3 B
B 1
1 N
N 2
2 B
B 2
2 ,
, N
N 1
1 B
B 1
1 N
N 3
3 B
B 2
2 ,
, N
N 1
1 B
B 1
1 N
N 3
3 III
B B
2 2
, ,
N N
2 2
B B
1 1
N N
3 3
B B
1 1
N N
3 3
B B
2 2
, ,
N N
2 2
B B
2 2
, ,
N N
1 1
B B
1 1
N N
1 1
B B
1 1
N N
1 1
B B
2 2
, ,
N N
3 3
B B
2 2
, ,
N N
3 3
B B
1 1
N N
2 2
B B
1 1
N N
2 2
B B
2 2
, ,
N N
1 1
Gambar 3.2. Tata letak petak percobaan di lapang
Penyiapan Petak Percobaan dan Budidaya
Penyiapan lahan sawah dilakukan dua kali. Pertama dilaksanakan 4 minggu sebelum tanam dengan membersihkan lahan dari bekas-bekas
penanaman sebelumnya kemudian dilakukan penggenangan, pembajakan, penggaruan dan pembuatan petak sesuai dengan tata letak yang dirancang.
Antar petak perlakuan disekat dengan plastik yang ditanam dalam pematang. Seminggu kemudian dilaksanakan inkubasi jerami yang telah dicacah ke dalam
petak perlakuan. Seminggu menjelang penanaman, titian bambu yang telah dipersiapkan dipasang sambil dilakukan pemasangan pipa pralon untuk inlet dan
outlet serta pembenahan petak percobaan.
Pemupukan I dilakukan bersamaan dengan waktu penanaman. Dosis pupuk yang digunakan Urea , KCl dan SP 36 masing-masing sebanyak 100, 150
dan 150 kg per hektar. Aplikasi pupuk secara sebar merata dan kemudian dibenamkan dengan cara disebar sambil berjalan maju dengan menginjaknya.
Pemupukan Urea kedua dilaksanakan sesuai dengan perlakuan sebanyak total 100 kg Urea per hektar. Pemupukan KCl kedua bersamaan dengan pemupukan
urea kedua yaitu sebanyak 50 kg per hektar. Penanaman dilakukan saat bibit padi varietas IR 64 berumur 21 hari
dengan jarak tanam 25 cm x 25 cm sebanyak 3 bibit per rumpun. Jumlah rumpun per petak sebanyak 192 rumpun.
Pengendalian gulma dilakukan sesaat sebelum pemupukan Urea sesuai dengan perlakuan yang dicobakan dengan cara mencabut dan membenamkan
gulma. Pengendalian hama dan penyakit akan disesuaikan dengan keadaan di lapangan.
Pengukuran Parameter Pengamatan Pengukuran parameter mikrobiologi dan kimia tanah:
Diambil contoh tanah dari daerah perakaran untuk dibawa ke laboratorium. Penetapan amonium dan nitrat seperti diuraikan pada percobaan
sebelumnya. Penetapan mikroba total dengan metode cawan hitung dengan media ekstrak tanah. Penetapan denitrifier, Nitrosomonas dan Nitrobacter
mengikuti prosedur yang dijelaskan pada percobaan sebelumnya. Penetapan C
mic
dengan metode sonifikasi Djajakirana, 2004. Penetapan respirasi dengan metode jar sederhana.
Pengambilan Contoh Gas dan Pengukuran Konsentrasi CH
4
serta N
2
O:
Pengambilan contoh gas setiap petak percobaan dilaksanakan setiap dua minggu sekali. Agar stabil, sungkup diletakkan di atas alas aluminium permanen.
Setiap petak percobaan dilengkapi titian bambu setinggi 50 cm yang menghubungkan pematang dengan tempat sungkup dipasang. Teknik
pengambilan contoh gas serta penetapan konsentrasi CH
4
dilaksanakan seperti pada percobaan sebelumnya. Total contoh gas sebanyak = 7 kali pengambilan x
36 satuan percobaan x 3 waktu pengambilan = 756 contoh. Penetapan
konsentrasi N
2
O dilakukan dengan mengirim contoh gas ke Chiba University, Jepang. Matriks parameter dan waktu pengamatan disajikan pada Tabel 3.3.
Penghitungan Global Warming Potential GWP:
Potensi pemanasan global dihitung dari hasil kali total fluks masing- masing gas terhadap indeks GWPnya. Menurut IPCC 2001, indeks GWP untuk
CH
4
dan N
2
O masing-masing sebesar 23 dan 296. Satuan GWP yang digunakan adalah setara dengan kg CO
2
. Tabel 3.3. Parameter dan agihan waktu pengamatan pada percobaan III.
Parameter Waktu Pengamatan minggu setelah pindah tanam
0 2 4
6 8
10 12
Panen 1. CH
4
x x x
x x
x x
2. N
2
O x x
x x
x x
x 3. pH
x x x
x x
x x
4. Eh x x
x x
x x
x 5. NH
4 +
dan . NO
3 -
x x x x
6. C organik x
x x
x 7. Fe tersedia
x 8. Mikroba Total
x x
x x
9. Denitrifier
x x x x
10. Nitrifier
x x x x
11. C
mic
x x x 12. Respirasi
x x
x x
11. Anakan x
12. Berat gabah petak
-1
x
Analisis Data
Penelitian dirancang dalam percobaan tiga faktor dengan rancangan petak petak terbagi split-split-plot design. Untuk mengevaluasi pengaruh
perlakuan dilakukan uji ANOVA, dan untuk menguji perbedaan antar perlakuan digunakan uji jarak berganda Duncan Steel dan Torrie, 1984; Gomez dan
Gomez, 1995. Penilaian keeratan antar variabel menggunakan uji korelasi.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Kategori