karena itu lahan sebagai sumberdaya alam yang paling azasi perlu mendapat perhatian dan tidak dibiarkanterus-menerus menyusut sehingga betul-betul
memahami ungkapan no earth, no life, and no production. 2.3. Degradasi Lahan Sawah
2.3.1. Pencemaran Tanah Sawah
Secara fisik, tanah sawah dicirikan oleh terbentuknya lapisan oksidatif atau aerobik di atas lapisan reduktif atau anaerobik di bawahnya sebagai akibat
penggenangan Patrick dan Reddy, 1978; Ponnamperuma, 1985. Tanaman memerlukan 16 unsur hara esensial bagi penumbuhan tanaman.
Tiga diantaranya C, H dan O disuplai dari air dan udara CO
2
, sementara 13 unsur lainnya dikelompok atas dua bagian yaitu enam unsur sebagai unsur hara
makro dan tujuh unsur sebagai unsur hara mikro. Unsur yang tergolong unsur hara makro adalah nitrogen N, fosfor P, kalium K, kalsium Ca,
magnesium Mg, belerang S, sedangkan unsur hara mikro adalah boron B. Mangan Mn, tembaga Cu, seng Zn, besi Fe, molidenum Mo khlor Cl.
Unsur makro adalah unsur hara yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah besar sedangkan unsur hara mikro adalah unsur yang dibutuhkan oleh tanaman
dalam jumlah kecil.Apabila unsur mikro yang diberikan ke dalam tanah melebihi kebutuhan tanaman akan mengakibatkan keracunan tanaman, sebaliknya kalau
kekurangan akan menimbulkan kekahatan Setyorini et al., 2004. Pada sistem pertanian intensif tanaman padi,pemberian pupuk sebagai
penambah unsur hara yang ada dalam tanah merupakan keharusan agar tanaman dapat mencukupi kebutuhannya. Perkembangan perhatian terhadap keberlanjutan
usaha tani sustainabilitas, kebutuhan akan pemupukan menjadi bertambah agar
Universitas Sumatera Utara
unsur-unsur hara yang ada di dalam tanah tidak terkuras habis. Jika pada setiap musim tanam padi dari dalam tanah “dikuras” sekitar 120, 30 dan 130 kg unsur
hara N, P, dan K per ha De Datta 1981; Dobermann dan Fairhust 2000; Gani et al., 2005, disamping unsur hara lainnya. Begitu banyak ketiga unsur hara ini
diserap tanaman, dibanding kemampuan tanah untuk menyediakannya menyebabkan umumnya tanah pertanian mengalami kekurangan.
Meelu et al. 1986 mengemukakan bahwa, secara umum tanah-tanah di negara-negara Asia adalah kahat terhadap bahan organik dan juga kandungan
nitrogen yang rendah. Hal ini disebabkan oleh pertanaman yang intensif, pembakaran atau pengangkutan sisa tanaman dari lahan. Bahan organik tanah
telah mengalami penurunan yang akan menyebabkan penurunan kesuburan tanah secara berkelanjutan, sehingga penambahan bahan organik ke dalam tanah akan
menjadi solusi yang tepat. Berbagai sumber bahan organik yang direkomendasikan untuk pensuplai kandungan bahan organik dalam tanah antara
lain adalah kotoran sapi, pupuk kandang ayam, kompos, sisa tanaman, pupuk kandang, dan pupuk hijau.
Di sisi lain, walaupun diketahui bahwa tanah yang disawahkan digenangi akan mengalami perubahan beberapa sifat termasuk kecenderungan
meningkatnya kandungan P tersedia dalam tanah Kyuma, 2004, masih sangat sering ditemukan terjadinya kahat atau kekurangan P dalam tanah untuk
pertumbuhan normal tanaman padi khususnya, sehingga dengan waktu, aplikasi pupuk P akan mampu meningkatkan respon tanaman per unit penambahan P
karena adsorpsi dari penambahan P akan menurun sejumlah P yang telah ditambahkan Barrow, 1990. Perbaikan kesuburan P tanah juga akan
Universitas Sumatera Utara
memperbaiki karbon tanah dan status N melalui peningkatan input karbon dan nitrogen dari residu tanaman Kirk et al., 1998.
Penggunaan bahan organik untuk usahatani padi telah ditemukan menjadi lebih efektif dalam peningkatan kapasitas buffer pH dari tanah dan ketersediaan
hara dan peningkatan retensi hara khususnya pada tanah-tanah berpasir Wade dan Ladha, 1995. Strategi pengelolaan hara yang terintegrasi selanjutnya akan
dibutuhkan dalam daerah-daerah marginal untuk memperbaiki kesuburan tanah, peningkatan hasil, dan pendapatan petani. Bahan organik telah ditemukan mampu
memperbaiki keefektifan penggunaan pupuk anorganik dan peningkatan hasil padi khususnya pada tanah-tanah berpasir di Thailand Timur Laut Seng et al., 1999
dalam Agus, 2004. Pupuk nitrogen, di dalam tanah mengalami proses nitrifikasi atau
denitrifikasi tergantung kondisi tanah, menghasilkan gas N
2
O yang dilepaskan ke atmosfer. Gas ini ikut berperan dalam meningkatkan emisi gas rumah kaca GRK
dan berdampak terhadap pemanasan global. Emisi N
2
Dobermann dan Fairhurst 2000 menyatakan bahwa pada umumnya petani padi di lahan sawah irigasi hanya dapat mencapai produksi 60 dari
potensi hasil genetis di suatu tempat dengan dengan kondisi iklim tertentu. Faktor iklim menyumbang variasi hasil sebesar 10 dari hasil maksimum padi varietas
O dari tanah ke atmosfer tidak langsung menyebabkan pencemaran pada lahan pertanian, namun akibat
perubahan iklim global dapat menyebabkan penurunan produktivitas pertanian. Pupuk P yang digunakan dalam budi daya pertanian dapat menyebabkan
pencemaran tanah, karena pupuk tersebut mengandunglogam berat Setyorini dan Nurjaya, 2004.
Universitas Sumatera Utara
unggul di daerah Asia Selatan dan Asia Tenggara. Pada musim kemarau hasil gabah tercatat sekitar 10 t ha
-1
, sedangkan pada musim hujan sebesar 7-8 t ha
-1
Selanjutnya Dobermann dan Fairhurst 2000 menjelaskan bahwa meskipun pengelolaan hara dan pengelolaan tanaman telah dilaksanakan dengan
baik, pencapaian produksi gabah aktual di lahan petani 80 dari potensi hasil padi atau terjadi kehilangan hasil yield gap sebesar 20. Pengeloalaan hara yang
tidak berimbang akan menurunkan hasil padi hingga 40 , dan apabila disertai dengan pengeloalaan tanaman yang tidak baik maka kehilangan hasil padi dapat
mencapai 60 dari potensi hasilnya. Oleh karena itu, faktor pengelolaan hara tanaman harus mendapat perhatian yang seimbang.
. Penurunan produksi ini disebabkan pada musim hujan, radiasi matahari lebih rendah dan kelembaban tinggi menyebabkan penyakit tanaman meningkat.
Pemupukan P dan K secara terus-menerus pada tiga dasawarsa terakhir ini menyebabkan sebagian besar lahan sawah di Jawa, Sumatera, Kalimantan,
Sulawesi, Lombok dan Bali berstatus hara P dan K tinggi. Selain itu penggunaan pupuk P dan K terus-menerus menyebabkan ketidak seimbangan hara tanah.
Ketidakseimbangan hara tanah disinyalir mengakibatkan terjadinya pelandaian produktivitas leveling off padi sawah. Kadar hara P dan K yang tinggi
menyebabkan ketersediaan hara mikro seperti Zn dan Cu tertekan. Selain itu dilaporkan oleh Kasno et al. 2003 bahwa sebagian besar lahan sawah di
Indonesia berstatus C-organik 2. Penggenangan pada sistem usaha tani tanah sawah secara nyata akan
mempengaruhi perilaku unsur hara esensial dan pertumbuhan serta hasil padi. Perubahan kimia yang disebabkan oleh penggenangan tersebut sangat
Universitas Sumatera Utara
mempengaruhi dinamika dan ketersediaan hara padi. Transformasi kimia yang terjadi berkaitan erat dengan kegiatan mikroba tanah yang menggunakan oksigen
sebagai sumber energinya dalam proses respirasi. Perubahan kimia tanah sawah ini berkaitan erat dengan proses oksidasi-reduksi redoks dan aktivitas mikroba
tanah sangat sangat menentukan tingkat ketersediaan hara dan produktivitas tanah sawah Setyorini et al., 2004.
Kimia tanah sawah merupakan sifat tanah sawah yang sangat penting dalam hubungannya dengan teknologi pemupukan yang efisien. Aplikasi pupuk
baik jenis, takaran, waktu maupun cara pemupukan harus mempertimbangkan sifat kimia tanah tersebut. Sebagai contoh teknologi nitrogen, dimana jenis, waktu
dan cara pemupukannya harus memperhatikan perubahan perilaku hara N. Bila tanah digenangi, persediaan oksigen menurun sampai mencapai nol
dalam waktu kurang sehari Sanchez, 1993; Reddy et al., 1999. Laju difusi oksigen udara melalui lapisan air 10 ribu kali lebih lambat daripada melalui pori
yang berisi udara. Mikroba aerob dengan cepat akan menghabiskan udara yang tersisa dan menjadi tidak aktif lagi atau mati. Mikroba fakultatif anaerob dan
obligat aerob kemudian mengambil alih dekomposisi bahan organik tanah dengan menggunakan komponen tanah teroksida seperti: nitrat, Mn, Fe-oksida dan
sulfat atau hasil penguraian bahan organik fermentasi sebagai penerima elektron dalam pernafasan Sanchez, 1993, Kyuma, 2004.
Parameter yang dapat dipakai untuk mengukur dengan baik derajat anaerobiosis tanah dan tingkat transformasi biogeokimia yang terjadi adalah
potensial redoks nilai Eh dikoreksi pada pH 7 Reddy et al., 1999. Penggenangan tanah mengakibatkan penurunan potensial redoks. Nilai potensial
Universitas Sumatera Utara
redoks Eh turun dengan tajam dan mencapai minimum dalam beberapa hari, lalu naik dengan cepat mencapai suatu maksimum dan dan kemudian menurun secara
asimptot Sanchez, 1993. Yoshida 1981 menyatakan bahwa proses reduksi merupakan proses yang
mengkonsumsi elektron sehingga terjadi penurunan Eh yang menghasilkan ion OH- sehingga pH meningkat dan bentuk besi fero. Kecepatan reduksi dan
macam serta jumlah hasil reduksi ditentukan oleh: 1 macam dan kandungan bahan organik; 2 macam dan konsentrasi zat anorganik penerima elektron; 3
pH; dan 4 lamanya penggenangan Yoshida, 1981. Menurut Sanchez 1993, kuatnya proses reduksi bergantung pada jumlah bahan organik tanahnya makin
besar kekuatan reduksinya. Pada umumnya, kadar zat yang tereduksi mencapai puncak pada 2-4 minggu setelah penggenangan kemudian berangsung-angsur
menurun sampai suatu tingkat keseimbangan. Penggenangan pada tanah meneral masam mengakibatkan nilai pH tanah
akan meningkat dan pada tanah basa akan mengakibatkan nilai pH tanah menurun mendekati netral. Pada saat penggenangan pH tanah akan menurun selama
beberapa hari pertama, kemudian mencapai minimum dan beberapa minggu kemudian pH akan meningkat lagi secara asimptot untuk mencapai nilai pH yang
stabil yaitu sekitar 6,7-7,2. Penurunan awal disebabkan akumulasi CO
2
dan juga terbentuknya asam organik. Kenaikan berikutnya bersamaan dengan reduksi tanah
dan ditentukan oleh: 1 pH awal dari tanah; 2 macam dan kandungan komponen tanah teroksidasi terutama besi dan mangan; serta 3 macam dan kandungan
bahan organik Sutami dan Djakamihardja, 1990.
Universitas Sumatera Utara
Reduksi besi adalah reaksi yang paling penting di dalam tanah masam tergenang karena dapat menaikkan pH dan ketersediaan fosfor serta menggantikan
kation lain dari empat pertukaran seperti K
+
. Peningkatan Fe
2 +
pada tanah masam dapat menyebabkan keracunan besi pada padi, apabila kadarnya dalam larutan
sebesar 350 ppm. Keadaan ini dapat dihindari dengan cara pencucian tanah atau menangguhkan waktu tanam sampai melewati puncak reduksi. Puncak kadar
senyawa Fe
2 +
larutan tanah biasanya terjadi dalam bulan pertama setelah penggenangan dan diikuti penurunan secara berangsur-angsur Ponnamperuma,
1985. Peningkatan pH tanah dari 4,5 ke 7,5 konsentrasi besi dalam larutan tanah Oxisols Sitiung secara nyata menurunkan konsentrasi besi dalam larutan tanah
dari 1.231 ke 221 mg Fe kg
-1
Sebagian besar N tanah berupa N organik baik yang terdapat dalam bahan organik tanah maupun fiksasi N oleh mikroba tanah dan hanya sebagian kecil 2-
5 berupa N anorganik yaitu NH Yusuf et al., 1990. Adanya akumulasi besi yang
berlebih dalam larutan tanah dapat menimbulkan keracunan bagi tanaman padi. Batas kritis Fe terlarut dalam larutan tanah untuk tanaman padi sekitar 50-100
ppm.
4 +
dan NO
3 -
serta sedikit NO
2 -
. Pada tanah tergenang N merupakan hara yang tidak stabil karena adanya proses mineralisasi
bahan organik amonifikasi nitrifikasi dan denitrifikasi oleh mirkroba tanah tertentu. Pada lapisan atas dimana oksigen masih cukup, proses mineralisasi akan
menghasilkan NO
3 -
Mineralisasi bahan organik: .
N-organik NH
4 +
O
2
NO
3 -
amonifikasi nitrifikasi
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan pada lapisan dibawahnya yang sifatnya reduktif tanpa oksigen maka assimilasi akan berhenti sampai amonifikasi yaitu terbentuknya
NH
4 +
. Nitrat NO
3 +
yang terbentuk di lapisan atas lapisan oksidasi sebagian akan berdifusi kelapisan reduksi dan selanjutnya terjadi proses denitrifikasi,
terbentuknya gas N
2
O atau N
2
yang hilang ke udara. Selain melaui proses denitrifikasi NO
3 -
kehilangan N juga terjadi pada lapisan N juga terjadi pada lapisan air yang pH nya tinggi melalui proses volatisasi NH
3 +
Respon tanaman terhadap pemupukan fosfat tidak sama antara padi sawah dengan tanaman tanah kering. Meskipun masalah kekahatan P tidak umum pada
tanah sawah, namun Diamond 1985 menyatakan bahwa pada tanah Ultisol, Oxisol, Inceptisol tertentu dan sulfat masam, hal tersebut merupakan masalah
penting untuk tanaman padi. Ketersediaan P yang lebih besar pada kondisi tergenang dibandingkan dengan kondisi aerob umumnya disebabkan oleh
perubahan redoks dalam tanah dan resultan perubahan status Fe dalam tanah. . Penelitian Wetzelar
1983 di Sukamandi menunjukkan bahwa kehilangan N melalui kedua proses tersebut dapat mencapai 70. Oleh karena itu pemupukan N harus diberikan
kedalam reduksi dengan beberapa kali pemberian untuk mengurangi kehilangan N sehingga efisiensinya meningkat.
Pada awal penggenangan konsentrasi P dalam larutan tanah meningkat kemudian menurun untuk semua jenis tanah, tetapi nilai tertinggi dan waktu
terjadinya bervariasi tergantung pada sifat tanah Yoshida, 1981. Peningkatan ketersediaan P akibat penggenangan disebabkan oleh pelepasan P yang dihasilkan
selama proses reduksi. Mekanismenya sebagai berikut;
Universitas Sumatera Utara
1. Fosfor hanya dilepaskan apabila ferifosfat Fe
3+
tereduksi menjadi ferofosfat Fe
2+
2. Pelepasan occluded P akibat reduksi ferioksida yang menyeliputi P
menjadi ferooksida yang lebih larut selama penggenangan. Penyelimutan P oleh ferioksida berada dalam liat dan zarah liat
membentuk occluded P Sanchez, 1993. yang lebih mudah larut. Willet 1991 menunjukkan
reduksi feri oksida merupakan sumber yang dominan bagi pelepasan P selama penggenangan, walaupun sejumlah P yang dilepaskan akan
diserap kembali. Pelepasan P yang berasal dari senyawa feri terjadi setelah reduksi mangan oksida.
3. Adanya hidrolisis sejumlah fosfat terikat besi dan aluminium dalam
tanah masam, yang menyebabkan dibebaskannya fosfor terjerap pada pH tanah yang lebih tinggi Kyuma, 2004. Menurut Willet 1991,
peningkatan pH tanah masam akibat penggenangan ketersediaan P. Sebaliknya ketika pH pada tanah alkalin menurun dengan adanya
penggenangan, stabilitas mineral kalsium fosfat akan menurun, akibatnya senyawa kalsium fosfat larut Willet, 1985.
4. Asam organik yang dilepaskan selama dekomposisi anaerob dari bahan
organik pada kondisi tanah tergenang dapat meningkatkan kelarutan dari senyawa Ca, Fe, Al.
5. Difusi yang lebih besar dari ion H
2
PO
4 -
Kalium K merupakan hara mobil, diserap tanaman dalam bentuk ion K ke larutan tanah melalui
pertukaran dengan anion organik Sanchez, 1993.
+
dari larutan tanah. Dalam tanah K yang terdapat dalam larutan tanah berada dalam
Universitas Sumatera Utara
bentuk keseimbangan dengan K yang diadsorpsi liat. Penurunan Eh akibat penggenangan akan menghasilkan Fe
2+
dan Mn
2+
Pemanfaatan lahan untuk padi sawah secara terus menerus sepanjang tahun tidak ditemukan pengaruh negatif yang nyata sebagaimana yang terjadi pada
usahatani tanaman pangan pada lahan kering Agus dan Irawan, 2004. Masalah yang terjadi pada sistem tanam padi yang selama ini dilakukan masih sangat
rendah efisiensi pemupukannya, terutama pemupukan N hanya mencapai 30-50 De Datta, 1987.
yang dalam jumlah besar dapat menggantikan K yang diadsorpsi liat sehingga K dilepaskan ke dalam larutan dan
tersedia bagi tanaman. Oleh sebab itu penggenangan dapat meningkatkan ketersediaan K tanah. Yoshida 1981 mengemukakan bahwa respon padi sawah
terhadap pemupukan K umumnya rendah karena kebutuhan K dapat dicukupi dari cadangan mineral K yang berada dalam keseimbangan dengan K dalam larutan
tanah dan air irigasi serta dekomposisi bahan organik. Pada tanah sawah yang drainasenya buruk sehingga potensial redoksnya sangat rendah, dapat terjadi
kekahatan K. Hal ini karena daya oksidasi akar sekitar rizosfer sangat rendah serta adanya akumulasi asam-asam organik dalam larutan tanah yang dapat
menghambat serapan K oleh akar.
Rendahnya efisiensi karena tanaman melakuka serapan hara tergantung umur fisiologi, sebaliknya pelepasan hara tanah berlangsung terus mengikuti dinamika
fisika-kimia tanah. Pada saat stadium generative tanaman tidak banyak membutuhkan hara, sehiga efisiensi pupuk rendah.
Pada sistem pertanian intensif tanaman padi, pemberian pupuk sebagai penambah unsur hara yang ada di dalam tanah merupakan keharusan agar
Universitas Sumatera Utara
tanaman dapat mencukupi kebutuhannya. Dengan berkembangnya perhatian terhadap keberlanjutan usahatani sustainabilitas, kebutuhan akan pemupukan ini
akan menjadi bertambah agar unsur-unsur hara yang ada didalam tanah tidak terkuras habis. Dapat dibayangkan kalau pada setiap musim tanam padi dari
dalam tanah “dikuras“ sekitar 120,30 dan 130 kg unsur hara N,P, K per ha De Datta 1981: Dobermann dan Fairhust 2000; Gani et al., 2009, disamping unsur
hara lainnya. Begitu banyaknya ketiga unsur hara ini diserap tanaman, dibanding kemampuan tanah untuk menyediakannya, menyebabkan tanah pertanian terutama
lahan sawah mengalami kekurangan. Pemberian pupuk secara terus menerus dan tidak rasional menyebabkan hasil
semakin menurun. Hasil padi yang dicapai setelah 20 kali tanam pada perlakuan NPK berkurang dari awalnya sekitar 30 dari 5,72 t ha
-1
menjadi 4,04 t ha
-1
untuk MK 1994-2004 dan sekitar 35 dari 7,82 t ha
-1
menjadi 5,13 t ha
-1
Pelandaian produktivitas lahan stagnasi peningkatan produksi padi merupakan salah satu indikasi rendahnya efisiensi pemupukan. Hal ini terkait
dengan satu atau banyak faktor. Terjadi penurunan kandungan bahan oganik tanah, penambatan N
untuk MH 199394-200304 Abdulrachman, 2008. Meskipun informasi pelandaian
produksi tersebut telah menginspirasi munculnya model PTT pada tanaman padi, tetapi ternyata informasi tentang hubungan antara efisensi pupuk dengan cara
budidaya tanaman maupun jenis tanaman varietas yang ditanam masih diperlukan sebagai dasar pengelolaan hara yang lebih baik.
2
udara pada tanah sawah, dan penyediaan serta ketidakseimbangan hara dalam tanah maupun penimbunan senyawa toksik bagi
Universitas Sumatera Utara
tanaman. Kahat hara tertentu dalam tanah sering dilaporkan sebagai penyebab terjadinya pelandaian produktivitas lahan.
Selain leveling off, perihal penting yang berkaitan dengan pupuk adalah masalah efisiensi pemupukan. Efisiensi pupuk ditentukan oleh 2 faktor utama
yang saling berkaitan yaitu: 1 Ketersediaan hara dalam tanah, termasuk pasokan hara melalui irigasi dan sumber lainnya; 2 kebutuhan hara tanaman. Setiap terjadi
perubahan cara budidaya tanaman maupun jenis tanaman yang diusahakan sangat boleh jadi dapat mempengaruhi efisiensi pemupukan Susanti et al., 2009.
Suplai hara dari tanah merupakan hara potensial yang belum dimanfaatkan secara optimal. Pada tanaman padi sawah beririgasi, besar sumbangan hara dari
tanah berkisar 30-70 kg N ha
-1
, 10-20 kg P
2
O
5
ha
-1
, dan 50-100 kg K
2
O ha
-1
tergantung pada tingkat kesuburan tanah dan kecocokan musim. Sementara itu, kebutuhan hara tanaman padi berkisar 44-87,5 kg N ha
-1
, 7,5-15 kg P
2
O
5
ha
-1
, dan 42,5-85 kg kg K
2
O ha
-1
tergantung dari hasil gabah yang diperolehnya dengan kisaran hasil gabah 2,5-5,0 t
ha
-1
Penggenangan pada sistem usaha tani tanah sawah secara nyata akan mempengaruhi perilaku unsur hara esensial dan pertumbuhan serta hasil padi.
Perubahan kimia yang disebabkan oleh penggenangan tersebut sangat mempengaruhi dinamika dan ketersediaan hara padi. Transformasi kimia yang
terjadi berkaitan erat dengan kegiatan mikroba tanah yang menggunakan oksigen sebagai sumber energinya dalam proses respirasi. Perubahan kimia tanah sawah
ini berkaitan erat dengan proses oksidasi-reduksi redoks dan dan aktivitas mikroba tanah sangat menentukan tingkat ketersediaan hara dan produktivitas
tanah sawah Setyorini et al., 2004. Dobermann dan Fairhurst, 2000.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2. Pencemaran Air dan Kualitas Air Sawah