Peningkatan kualitas ultisol Jasinga terdegradasi dengan pengolahan tanah dan pemberian bahan organik
PENINGKATAN KUALITAS ULTISOL JASINGA
TERDEGRADASI DENGAN PENGOLAHAN TANAH
DAN PEMBERIAN BAHAN ORGANIK
OLEH :
NENENG LAELA NURIDA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2006
ABSTRAK
NENENG LAELA NURIDA. Peningkatan Kualitas Ultisol Jasinga Terdegradasi
dengan Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik. Dibimbing oleh OTENG
HARIDJAJA, SITANALA ARSYAD, SUDARSONO, UNDANG KURNIA dan
GUNAWAN DJAJAKIRANA.
Keberlanjutan pengusahaan tanah secara intensif pada tanah-tanah yang telah
mengalami pelapukan lanjut seperti Ultisol sangat tergantung pada upaya konservasi
bahan organik, agar kualitas tanah dapat terjaga dan keberlanjutan usahatani dapat
terjamin. Upaya perbaikan kualitas Ultisol Jasinga yang relatif murah adalah
pemanfaatan sumber bahan organik in situ, seperti mukuna, flemingia dan sisa tanaman di mana masing-masing mempunyai kualitas yang berbeda (kadar lignin, selulosa
dan unsur hara). Penelitian ini bertujuan: 1) memahami pengaruh berbagai sumber
bahan organik dengan kualitas berbeda dalam memperbaiki kualitas tanah,
pertumbuhan dan hasil tanaman, 2) mengetahui hubungan perubahan particulate
organic matter (POM) dan biomassa mikroorganisme (Cmic) dengan indikator
kualitas tanah, dan 3) memahami pengaruh pengolahan tanah dan pemberian bahan
organik terhadap kualitas tanah, pertumbuhan dan hasil tanaman pada berbagai
tingkat kerusakan Ultisol Jasinga. Guna mencapai tujuan tersebut, dilakukan dua
penelitian yaitu: 1) pengaruh cara pemberian dan sumber bahan organik terhadap
kualitas tanah, pertumbuhan dan hasil tanaman jagung, dilaksanakan di rumah kaca,
dan 2) pengaruh pengolahan tanah dan pemberian bahan organik terhadap kualitas
tanah, pertumbuhan dan hasil tanaman, dilaksanakan pada Ultisol Jasinga
terdegradasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada Ultisol Jasinga terdegradasi,
nisbah C/N bahan organik yang diberikan merupakan salah satu parameter kualitas
bahan organik yang dominan mempengaruhi kualitas tanah berupa fraksi bahan
organik (C-organik, POMp, dan Cmic), sifat fisik (BI dan RPT), dan sifat kimia (Ntotal), serta pengaruhnya ditentukan oleh cara pemberian bahan organik. Parameter
kualitas bahan organik lainnya yang berpengaruh adalah kadar lignin, kadar P dan K.
Perubahan fraksi labil bahan organik (biomassa mikroorganisme) dan nisbah
POMt/Corg mampu merubah beberapa sifat kimia dan fisik tanah, namun tergantung
pada cara pemberian bahan organik. Pada pemberian bahan organik dengan cara
dicampur, semakin tinggi nisbah POMt/Corg , semakin rendah ruang pori total, pori
drainase cepat, K-tersedia dan N-total, namun berat isi semakin tinggi. Hasil
penelitian ini juga membuktikan bahwa pemberian bahan organik secara periodik
sepanjang tahun (19,51 t ha -1) belum mampu memperbaiki kualitas tanah yang telah
kehilangan lapisan atas akibat pengupasan tanah setebal 10 cm dan erosi sebesar 1,86
cm. Pada Ultisol Jasinga terdegradasi, penerapan tanpa olah tanah selama dua musim
tanam yang disertai dengan rehabilitasi dengan mukuna dan pemberian bahan organik
secara periodik sepanjang tahun (21,13 t ha -1), menghasilkan kualitas tanah dan hasil
tanaman yang lebih baik, serta secara ekonomi lebih menguntungkan.
Kata kunci: degradasi tanah, kualitas tanah, kualitas bahan organik, pengolahan
tanah
ABSTRACT
NENENG LAELA NURIDA. Quality Improvement of Degraded Ultisol in Jasinga
by Soil Tillage and Organic Matter Amandement. Under the supervision of: OTENG
HARIDJAJA, SITANALA ARSYAD, SUDARSONO, UNDANG KURNIA, and
GUNAWAN DJAJAKIRANA.
The sustainability of intensively used soils such as the highly weathered
Ultisols depends on organic matter conservation and in order to maintain soil quality
and to assure the farming sustainability. Among the inexpensive efforts to improve
the soil quality are through utilization of in situ organic matters, such as Mucuna sp.,
Felimingia sp, and plant residues that differ in quality (in terms of lignin, cellulose
and nutrients contents). The aims of this research were to study: 1) the effects of
various sources and quality of organic matters on soil quality and plant productivity,
2) the relationships between the changes of particulate organic matter and C-microbes
(POM and Cmic) and soil quality indicators, and 3) the effects of soil tillage and
organic matter application on Ultisol in Jasinga with different levels of soil
degradation soil quality and on plant productivity. Two sets of experiments were
conducted: 1) effect of sources and method of organic matter application on soil
quality and plant productivity, conducted in greenhouse, and 2) effect of soil tillage
and organic matter application on soil quality and plant productivity, conducted in the
field on Ultisol Jasinga. The results showed that C/N ratio was one of the organic
matter quality parameters dominantly influenced the quality of organic matter
fractions (soil organic C, POMp, and C mic, lignin and P and K contents), soil physical
properties (bulk density and total soil pores), and soil chemical properties (total N).
The labile fractions of organic matters (Cmic) and POMt/Corg ratio influenced some
soil physical and chemical properties depending on the method of organic matters
application. When organic matter was incorporated, the higher the POMt/Corg ratio,
the lower were the total soil pores, drainage soil pores, available K and total N, but
the higher was the soil bulk density. The results showed that periodic application of
organic matters within one year (19,51 t ha -1) was not able to improve the quality of
10 cm desurfaced and 1.86 cm eroded soils. No tillage treatme nt for two planting
seasons in combination with soil rehabilitation with Mucuna sp. and periodic
application of organic matters for one year (21,13 t ha -1) resulted in better soil quality
and plant productivity as well as economic viability.
Key words: Soil degradation, soil quality, organic matter quality, soil tillage
SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam disertasi
saya yang berjudul :
Peningkatan Kualitas Ultisol Jasinga Terdegradasi dengan Pengolahan
Tanah dan Pemberian Bahan Organik
adalah gagasan atau hasil penelitian saya sendiri dengan bimbingan Komisi
Pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Disertasi ini belum
pernah diajukan untuk memperoleh gelar apapun di perguruan tinggi lain. Semua
data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa
kebenarannya.
Bogor, Juli 2006
Neneng Laela Nurida
PENINGKATAN KUALITAS ULTISOL JASINGA
TERDEGRADASI DENGAN PENGOLAHAN TANAH
DAN PEMBERIAN BAHAN ORGANIK
OLEH :
NENENG LAELA NURIDA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2006
Judul Penelitian
:
Nama Mahasiswa
Nomor Registrasi Pokok
Program Studi
:
:
:
Peningkatan Kualitas Ultisol Jasinga Terdegradasi
dengan Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan
Organik
Neneng Laela Nurida
P 026 00006
Ilmu Tanah
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Oteng Haridjaja, M.Sc.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.Sc.
Anggota
Prof. Dr. Ir. Sitanala Arsyad, M.Sc.
Anggota
Dr. Ir. Undang Kurnia, M.Sc.
Anggota
Dr. Ir. Gunawan Djajakirana, M.Sc.
Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu tanah
Dr. Ir. Komaruddin Idris, M.Sc.
Tanggal Lulus:
3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 29 Desember 1963 sebagai
anak kedua dari pasangan Ali Salmin dan Musa’adah. Pendidikan sarjana ditempuh
di Departemen Sosial Ekonomi Pertanian, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian
Bogor dan lulus pada tahun 1988. Pada tahun 1999, penulis diterima pada Program
Studi Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana, IPB. Pada tahun 2000, penulis diberi
kesempatan untuk langsung melanjutkan pendidikan ke program doktor. Beasiswa
pendidikan pascasarjana diperoleh dari Badan Litbang Pertanian, melalui Proyek
Pengkajian Teknologi Pertanian Partisipatif (PAATP).
Pada tahun 1988 sampai 1992, penulis terlibat dalam kegiatan Proyek
Penelitian Penyelamatan Hutan Tanah dan Air (P3HTA) DAS Citanduy dan Brantas.
Sejak tahun 1992, penulis bekerja sebagai peneliti di Bidang Konservasi Tanah dan
Air pada Balai Penelitian tanah, Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan
Agroklimat (sekarang Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan
Pertanian). Selama mengikuti pendidikan pada sekolah pascasarjana, penulis aktif
sebagai pengurus Himpunan Ilmu Tanah Indonesia (HITI) dan Masyarakat
Konservasi Tanah Indonesia (MKTI) Cabang Bogor.
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya, karya ilmiah ini berhasil diselesaikan sebagai tugas akhir untuk memperoleh gelar doktor pada Program Studi Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana IPB.
Selama melaksanakan pendidikan, penelitian dan penyusunan disertasi ini,
banyak pihak baik individu maupun institusi yang telah membantu penulis. Dengan
tulus hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Dr. Ir Oteng Haridjaja, M.Sc. selaku ketua komisi pembimbing; Prof. Dr. Ir.
Sudarsono, M.Sc., Prof. Dr. Ir. Sitanala Arsyad, M.Sc., Dr. Ir. Undang Kurnia,
M.Sc., Dr. Ir. Gunawan Djajakirana, M.Sc., selaku anggota komisi
pembimbing; yang telah memberikan bimbingan, saran, nasihat, dan arahan
sejak penyusunan rencana penelitian sampai penulisan disertasi ini.
Dr. Ir. Basuki Sumawinata M.Agr. selaku penguji luar komisi pada ujian
tertutup; Dr. Ir. Kukuh Murtilaksono, M.Sc. selaku Ketua Departemen Ilmu
Tanah dan Sumberdaya Lahan dan penguji luar komisi pada ujian terbuka; yang
telah memberikan pertanyaan dan saran untuk perbaikan penulisan disertasi ini.
Dr. Ir. Achmad Rachman, M.Sc, selaku Kepala Balai Penelitian Tanah yang
telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Doktor
pada Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor; dan selaku penguji luar
komisi pada ujian terbuka yang telah memberikan pertanyaan dan saran untuk
perbaikan penulisan disertasi ini.
Dr. Ir. Abdurachman Adimihardja (Mantan Kepala Pusat Penelitian dan
Pengembangan Tanah dan Agroklimat), Dr. Ir. Fahmudin Agus (Mantan Kepala
Balai Penelitian Tanah) dan Dr. Kasdi Subagyono yang turut memberikan
rekomendasi kepada saya untuk melanjutkan studi Program Doktor pada
Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Komisi Pembinaan Tenaga, Badan Litbang Pertanian di Jakarta; yang telah
memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Doktor di
Institut Pertanian Bogor; serta Pengelola Proyek Pengkajian Teknologi
Pertanian Partisipatif (PAATP)-Badan Litbang Pertanian, yang telah
memberikan beasiswa dan bantuan dana penelitian.
Rektor, Dekan SPs, Ketua Program Studi Ilmu Tanah SPs IPB yang telah
memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Doktor (S3)
pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Ketua dan seluruh staf Kelompok Peneliti Konservasi, Rehabilitasi dan
Reklamasi Lahan, Balai Penelitian Tanah, yang telah membantu dan
memberikan dorongan moril selama saya mengikuti pendidikan dan penelitian
Program Doktor di IPB.
Seluruh staf Balai Penelitian Tanah, yang telah memberikan bantuan baik saat
penelitian, analisis tanah di laboratorium maupun saat penulisan disertasi ini.
9.
Seluruh Staf Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas
Pertanian, IPB yang telah membantu dan memberikan fasilitas selama saya
mengikuti pendidikan dan penelitian Program Doktor di IPB.
10. Lili Suhaeli, Dedi , rekan-rekan kelompok G-8, Mahasiswa Program Studi Ilmu
Tanah SPs-IPB, khususnya Angkatan 1999 dan 2000, yang telah membantu
baik saat penelitian, analisis data maupun kaitannya dengan penulisan disertasi
ini.
11. Orangtua, kakak dan adik; atas bantuan materi, dorongan moril, doa, pengertian
serta perhatiannya sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini.
12. Khusus untuk Almarhum Ayahanda Ali Salmin dan Obed Salmin, Almarhumah
Ibunda Musaadah dan Almarhum Kakak Muhammad Yusuf Salmin, yang telah
menyertai di awal namun tidak sempat menyaksikan berakhirnya masa
pendidikan saya di IPB, karena Allah SWT telah memanggil mereka.
Semoga Allah SWT mencatat seluruh amal kebaikan Bapak/Ibu dan mendapat
balasan-Nya. Amin ya Robbal a’lamin.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2006
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xv
PENDAHULUAN …………………………………………………………..
1
Latar Belakang …………....................................................................
Tujuan .................................................................................................
Hipotesis ……….................................................................................
1
4
5
TINJAUAN PUSTAKA..................................................................................
7
Degradasi Tanah .................................................................................
Hubungan Kualitas Tanah dengan Pengelolaan Tanah ......................
Indikator Kualitas Tanah .........................................................
Bahan Organik Tanah..........................................................................
Pengaruh Bahan Organik Tanah terhadap Sifat Fisik, Kimia
dan Biologi Tanah ...................................................................
Komponen-komponen Bahan Organik Tanah..........................
Pengaruh Pengolahan Tanah terhadap Kadar Bahan Organik ...........
7
9
10
14
BAHAN DAN METODE................................................................................
26
Lokasi dan Waktu Penelitian..............................................................
Metode Penelitian...............................................................................
Pengaruh Cara Pemberian dan Sumber Bahan Organik terhadap Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Jagung...............
Pengaruh Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik
terhadap Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Tanaman ...
26
26
HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................................
Karakteristik Lokasi Penelitian ……………………………………..
Tanah ……………………………………………………….
Curah Hujan, Erosivitas dan Evapotranspirasi ……………..
Kualitas Bahan Organik yang Diberikan …………………………...
Pengaruh Cara Pemberian dan Sumber Bahan Organik terhadap
Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Jagung ...………………...
Fraksi Bahan Organik………………………………………..
Sifat Fisik Tanah …………………………………………….
Sifat Kimia Tanah…………….……………………………...
Tinggi Tanaman Jagung ……………………………………..
Hasil Tanaman Jagung ………………………………………
Korelasi Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Tanah ………………..
Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Kimia Tanah …………..
Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Fisik Tanah ……………
14
19
22
26
31
42
42
42
43
45
47
47
58
62
70
72
73
73
75
Pengaruh Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Tanaman .............…
Fraksi Bahan Organik ……………………………………….
Sifat Fisik Tanah …………………………………………….
Sifat Kimia Tanah …………………………………………...
Tinggi Tanaman Jagung dan Kacang Tanah ………………...
Hasil Tanaman Jagung dan Kacang Tanah ………………….
Analisia Anggaran Parsial…………………………………....
77
77
85
98
105
108
111
PEMBAHASAN UMUM …………………………………………………...
115
KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………...
122
Kesimpulan …………………………………………………………
Saran ………………………………………………………………..
122
123
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
124
LAMPIRAN ……...........................................................................................
133
x
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
1
Indikator Kualitas Tanah Potensial pada Skala Petak …………..
11
2
Klasifikasi Sif at-Sifat Tanah sebagai Indikator Kualitas Tanah
Berdasarkan Sifat Permanen dan Tingkat Sensitivitas terhadap
Pengelolaan ……………………………………………………..
12
3
Jumlah Tanah Tererosi Sejak Tahun 1993/1994 s/d 2000/2001 ..
32
4
Jumlah Bahan Organik Segar dan Kering yang Diberikan pada
Masing-Masing Perlakuan Selama MT 2002/2003 …………….
35
Jumlah Bahan Organik Segar yang Diberikan Sejak Tahun
1993/1994 s/d 2000 ……………………………………………..
37
Sifat-Sifat Fisik dan Kimia Tanah Typic Haplohumult di Lokasi
Penelitian ......................................................................................
43
Curah Hujan, Indeks Erosivitas, dan Evapotranspirasi di Jasinga
dan Hasil Pengukuran di Lokasi Penelitian …………………….
44
Hasil Analisis Tanaman yang Digunakan Sebagai Bahan
Organik pada Penelitian Rumah Kaca ………………………….
45
Kandungan Unsur Hara dan Komponen Organik Utama Bahan
Organik yang Digunakan pada Penelitian Rumah Kaca (Setara
2% C-Organik Tanah) …………………………………………..
48
Pengaruh Interaksi antara Cara Pemberian dengan Sumber
Bahan Organik terhadap C-Organik, Cmic dan C mic/C org Tanah....
49
Kadar Particulate Organic Matter (POM) Tanah pada
Kedalaman 0-20 Cm Setelah Panen Jagung ……………………
55
Pengaruh Interaksi antara Cara Pemberian dengan Sumber
Bahan Organik terhadap BI dan RPT Setelah Panen Jagung …..
58
Kadar Air Kapasitas Lapang (KA), PDC, PAT, Permeabilitas
dan ISA Setelah Panen Jagung .....……………………………...
61
14
Kadar K-tersedia dan pH H2O Setelah Panen Jagung ………….
63
15
Pengaruh Interaksi antara Cara Pemberian dengan Sumber
Bahan Organik terhadap P-tersedia dan N-Total ……………….
64
5
6
7
8
9
10
11
12
13
xi
16
Tinggi Tanaman Jagung pada Umur Dua minggu sampai
Delapan Minggu ..........................................................................
71
Berat Tongkol Kering, Pipilan Kering dan Bahan Organik Segar
Jagung ..........................................................................................
73
18
Korelasi Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Kimia Tanah .....…
74
19
Korelasi Fraksi Bahan Organik Tanah dengan Sifat Fisik Tanah
76
20
Kadar C-organik, C mic dan Cmic/C org pada Perlakuan Pengupasan
Tanah Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah
serta Perubahan antar Waktu ...…………………………………
78
Kadar POMt dan POMt/C org pada Perlakuan Pengupasan Tanah
(Kedalaman 0-20 cm) di Awal, Setelah Panen Jagung dan
Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu ……
79
Pengaruh Interaksi antara Tingkat Pengupasan Tanah dengan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap
Cmic/C org Setelah Panen Kacang Tanah …………………………
79
Kadar C-organik, C mic dan Cmic/C org pada Perlakuan Pengolahan
Tanah dan Pemberian Bahan Organik di Awal, Setelah Panen
Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar
Waktu ……...................................................................................
82
Kadar POMt dan POMt/C org pada Perlakuan Pengolahan Tanah
dan Pemberian Bahan Organik (Kedalaman 0-20 cm) di Awal,
Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta
Perubahan antar Waktu …………………………………………
82
Indeks Stabilitas Agregat (ISA), MWD dan ASA pada
Perlakuan Pengupasan Tanah di Awal, Setelah Panen Jagung
dan Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu .
86
Indeks Stabilitas Agregat (ISA), MWD dan ASA pada
Perlakuan Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik di
Awal, Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah
serta Perubahan antar Waktu …………………………………...
88
Berat Isi (BI), RPT, PDC, dan PAT pada Perlakuan Pengupasan
Tanah di Awal, Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen
Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu ……………...........
92
Permeabilitas Tanah pada Perlakuan Pengupasan Tanah di
Awal dan Setelah Panen Jagung serta Perubahan antar Waktu ...
92
17
21
22
23
24
25
26
27
28
x ii
29
30
31
32
33
34
35
36.
37
38
39
40
41
Pengaruh Interaksi antara Pengupasan Tanah dengan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap
Permeabilitas Tanah Setelah Panen Kacang Tanah …………….
93
Berat Isi (BI), RPT, PDC dan PAT pada Perlakuan Pengolahan
Tanah dan Pemberian Bahan Organik di Awal, Setelah Panen
Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar
Waktu …………………………………………………………...
94
Permeabilitas Tanah pada Perlakuan Pengolahan Tanah dan
Pemberian Bahan Organik di Awal dan Setelah Panen Jagung
serta Perubahan antar Waktu …………………...………………
95
Kadar K-tersedia, pH H2O, dan N-total pada Perlakuan
Pengupasan Tanah di Awal, Setelah Panen Jagung dan Setelah
Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu …………….
99
Kadar P-tersedia pada Perlakuan Pengupasan Tanah di Awal
dan Setelah Panen Jagung serta Perubahan antar Waktu ……….
99
Pengaruh Interaksi antara Tingkat Pengupasan Tanah dengan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap Ptersedia Setelah Panen Kacang Tanah …………………………
100
Kadar K-tersedia, pH H2O, dan N-total pada Perlakuan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik di Awal,
Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta
Perubahan antar Waktu …………………………………………
102
Kadar P-tersedia pada Perlakuan Pengolahan Tanah dan
Pemberian Bahan Organik di Awal dan Setelah Panen Jagung
serta Perubahan antar Waktu …………………………………...
103
Tinggi Tanaman Jagung dan Kacang Tanah pada Perlakuan
Pengupasan Tanah ……………………………………………...
106
Tinggi Tanaman Jagung dan Kacang Tanah pada Perlakuan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik ……………..
107
Hasil Tanaman pada Perlakuan Pengupasan Tanah dan
Pengolahan Tanah serta Pemberian Bahan Organik ….....……...
109
Hasil Tanaman dan Produksi Bahan Organik Segar Jagung serta
Kacang Tanah ………..…………………………........................
112
Analisis Anggaran Parsial Perlakuan Pengolahan Tanah dan
Pemberian Bahan Organik ..…………………………………….
114
xiii
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman
1
Alur Pemikiran Penelitian ………………………………………
6
2
Lokasi Penelitian pada Ultisol Jasinga di Desa Jasinga,
Kecamatan Jasinga, Kabupaten Bogor...……………………….
27
Hubungan Curah Hujan dengan Pola Tanam pada MT
2002/2003 ………........................................................................
34
Alur Pelaksanaan Penelitian Rumah kaca dan Penelitian
Lapangan………….......................................................................
41
Pengaruh (a) Nisbah C/N dan (b) Kadar Lignin Bahan Organik
yang Diberikan terhadap Kadar C-organik Tanah ………...……
50
Pengaruh (a) Nisbah C/N dan (b) Kadar Lignin Bahan Organik
yang Diberikan terhadap Cmic Tanah …………………………...
53
Pengaruh (a) Nisbah C/N dan (b) Kadar Lignin Bahan Organik
yang Diberikan terhadap Nisbah C mic/C org Tanah …...…………
53
Pengaruh Nisbah C/N Bahan Organik yang Diberikan terhadap
(a) POMp dan (b) POMt/C org Tanah ……………………………
57
Pengaruh Nisbah C/N Bahan Organik yang Diberikan terhadap
(a) Berat Isi dan (b) Ruang Pori Total Tanah …………………..
60
Pengaruh (a) Kadar K dan (b) Kadar Selulosa Bahan Organik
terhadap K-tersedia Tanah ……………………………………...
64
11
Pengaruh Kadar P Bahan Organik terhadap P -tersedia Tanah ....
66
12
Pengaruh Nisbah C/N Bahan Organik terhadap N-total Tanah ...
68
3
4
5
6
7
8
9
10
x iv
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
1
Halaman
Hasil Analisis Tanah yang Digunakan untuk Penelitian Rumah
Kaca …………………………………………………………….
134
Jumlah Bahan Organik Segar yang Diberikan pada Penelitian
Rumah Kaca (Setara 2% C-organik Tanah).…………………….
134
Jenis dan Dosis Pupuk yang Digunakan pada Penelitian Rumah
Kaca …………………………………………………………….
135
Jarak Tanam, Jenis dan Dosis Pupuk yang Diberikan pada
Penelitian Lapangan ……………………………………………
135
Berat Kering, Kandungan Hara dan Komponen Organik Utama
dari Bahan Organik yang Diberikan pada Penelitian Lapangan ..
136
Jumlah Bahan Organik Segar yang Diberikan pada MasingMasing Kombinasi Perlakuan pada MT 2002/2003 ……………
137
7
Parameter dan Metode Analisis yang Digunakan ........................
137
8
Morfologi dan Klasifikasi Tanah Lokasi Penelitian di Kampung
Kebon Panas, Desa Jasinga, Kecamatan Jasinga, Kabupaten
Bogor ……………………………………………………………
138
Korelasi Kualitas Bahan Organik dengan Sifat Tanah pada
Penelitian Rumah Kaca …………………………………………
139
Korelasi Kualitas Tanah dengan Berat Kering Jagung (Pipilan)
dan Berat Kering Kacang Tanah (Polong)..……………………..
140
Analisis Ragam Sifat Tanah dan Tanaman pada Penelitian
Rumah Kaca …………………………………………………….
141
Analisis Peragam/Ragam Sifat Tanah Awal pada Penelitian
Lapangan …………………………………………………….….
142
Analisis Peragam/Ragam Sifat Tanah Setelah Panen Jagung
pada Penelitian Lapangan ………………………………………
143
Analisis Peragam/Ragam Sifat Tanah Setelah Panen Kacang
Tanah pada Penelitian Lapangan ……………….............………
144
Analisis Ragam Tanaman Jagung dan Kacang Tanah pada
Penelitian Lapangan …………………………………………….
145
2
3
4
5
6
9
10
11
12
13
14
15
xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Luas tanah pertanian di Indonesia yang telah terdegradasi diperkirakan mencapai 21,3 juta hektar (60,5%), meliputi potensial kritis sampai sangat kritis
(Sinukaban, 1999). Penyebab degradasi tanah antara lain: (1) kemunduran sifat kimia
tanah karena kehilangan unsur hara dan bahan organik, penggaraman, pemasaman,
dan pencemaran, (2) kemunduran sifat fisik tanah karena erosi, pemadatan,
waterlogging, serta penurunan permukaan air tanah, dan (3) kemunduran sifat biologi
karena penurunan populasi dan aktivitas organisme tanah. Proses-proses tersebut
menyebabkan kemunduran kualitas tanah yang akan menurunkan produktivitas tanah
(Staben et al., 1997).
Ultisol termasuk salah satu ordo tanah yang peka terhadap erosi dengan nilai
erodibilitas berkisar antara 0,16 dan 0,33 (Kurnia dan Suwardjo, 1984; Kurnia,
Abdurachman, dan Sukmana, 1986). Erosi yang terjadi pada sebidang tanah pertanian akan mempercepat penurunan produktivitas tanah, karena dalam waktu relatif
singkat lapisan atas tanah yang tebalnya terbatas akan cepat hilang. Tanah yang telah
mengalami penurunan produktivitas dicirikan oleh berkurangnya kemampuan tanah
menahan air dan kadar hara tanah, memburuknya struktur tanah, dan rendahnya
populasi dan aktivitas organisme. Hasil penelitian Kurnia (1996) pada Ultisol Jasinga
mendapatkan bahwa setelah 1,5 tahun terjadi peningkatan berat isi dan penurunan
kadar C-organik pada tanah tererosi 10 sampai 15 cm.
Kesuburan Ultisol Jasinga tergantung pada tanah lapisan atas yang tebalnya
sangat terbatas dan mengandung sedikit bahan organik. Potensi terjadinya penurunan
produktivitas Ultisol Jasinga cukup besar, karena selain terletak di wilayah beriklim
basah dengan curah hujan tinggi, juga karena kurang tepatnya pengelolaan tanah
seperti intensitas pengolahan tanah yang tinggi, rotasi tanaman yang rendah dan
pengelolaan residu tanaman yang tidak tepat (dibuang atau dibakar).
Penurunan
produktivitas tanah menyebabkan rendahnya hasil tanaman dan produksi bahan
organik, sehingga input bahan organik yang berasal dari akar dan serasah tanaman
yang dikembalikan ke tanah semakin kecil. Rendahnya produksi bahan organik yang
diikuti oleh hilangnya bahan organik akibat pengolahan tanah, diangkut panen,
pemindahan residu tanaman, dan hilang melalui erosi, menyebabkan semakin besar
penurunan kadar bahan organik tanah dan berakibat pada penurunan stabilitas agregat
(Oades, 1990; Lal, 1994; Haridjaja, 1996; Zhang, Hartge, dan Ringe, 1997).
Penerapan sistim pertanaman lorong di Ultisol Jasinga selama delapan tahun
(1993-2001) menghasilkan sumber bahan organik berupa flemingia yang dipangkas
secara teratur dari tanaman pagar, mukuna dan sisa tanaman. Masing-masing bahan
organik tersebut mempunyai kualitas yang berbeda. Perbedaan kualitas bahan organik, terutama kandungan lignin, selulosa dan unsur hara, menentukan perubahan
kadar bahan organik dalam tanah, khususnya fraksi labil sehingga memberikan
pengaruh yang berbeda pula terhadap sifat-sifat tanah (Oyedele et al., 1999). Hasil
penelitian Arshad (1992) pada Ultisol Jambi menunjukkan bahwa setelah enam bulan
pemberian pupuk kandang hingga dosis 20 t ha-1 tidak berpengaruh terhadap berat isi
tanah, ruang pori total, indeks stabilitas agregat dan aliran permukaan. Kurnia (1996)
2
mendapatkan bahwa pemberian mulsa jerami pada Ultisol Jasinga efektif dalam
mempertahankan stabilitas agregat dan unsur-unsur hara N, P dan K setelah 12 bulan.
Pengaruh pengolahan tanah terhadap kadar bahan organik tanah telah banyak
diteliti dalam kaitannya dengan perubahan stabilitas struktur tanah, erosi, ketersediaan unsur hara dan kehilangan hara (Doran, Sarrantino, dan Liebig, 1996) juga
pengaruhnya terhadap biomassa mikroorganisme (Angers, Pesant, dan Vigneux,
1992; Collin, Rasmussen, dan Douglas, 1992). Pengolahan tanah akan menyebabkan
dinamika temporal fraksi bahan organik terutama bila terjadi perubahan distribusi
agregat antara makroagregat dan mikroagregat (Franzluebbers dan Arshad, 1997).
Pengolahan tanah minimum sebagai salah satu teknik konservasi tanah dan air, diharapkan dapat mengurangi kehilangan bahan organik tanah. Menurut Arsyad (1989),
pengolahan tanah seperlunya dan penerapan pergiliran tanaman dengan tanaman
pupuk hijau merupakan contoh teknik konservasi tanah dan air.
Dalam sistem pertanian berkelanjutan, bahan organik tanah memegang
peranan penting khususnya dalam meningkatkan kualitas tanah. Kadar bahan organik
tanah pada waktu tertentu ditentukan oleh keseimbangan antara penambahan bahan
organik dan kehilangan melalui dekomposisi dan pencucian, yang selanjutnya dapat
menunjukkan terjadi penurunan (degradation) atau peningkatan (aggradation), baik
secara keseluruhan maupun hanya sebagian dari pool bahan organik tanah (Wander et
al., 1994).
Keberlanjutan pengusahaan tanah secara intensif pada tanah-tanah yang telah
mengalami pelapukan lanjut seperti Ultisol sangat tergantung pada upaya konservasi
bahan organik, agar kualitas tanah dapat terjaga dan keberlanjutan usahatani dapat
3
terjamin (Suwardjo dan Sinukaban, 1986). Upaya perbaikan kualitas tanah yang
relatif murah adalah pemanfaatan bahan organik in situ, seperti pengembalian sisa
tanaman. Penambahan bahan organik secara terus menerus dan terdistribusi secara
baik sepanjang tahun sangat diperlukan untuk meningkatkan suplai bahan organik ke
dalam tanah dan untuk mengimbangi jumlah yang hilang dari tanah yang tidak dapat
dihindari, khususnya pada tanah-tanah yang telah mengalami degradasi.
Penelitian ini menitikberatkan pada upaya perbaikan kualitas Ultisol Jasinga
yang telah terdegradasi melalui pengurangan intensitas pengolahan tanah, disertai
penutupan tanah lapisan atas dengan sisa tanaman dan bahan organik in situ secara
terus menerus sepanjang tahun. Rendahnya gangguan mekanik pada tanah seperti
pengolahan tanah konservasi (pengolahan tanah mi nimum atau tanpa olah) disertai
pengembalian sisa tanaman secara kontinu terbukti dapat memperbaiki struktur tanah,
meningkatkan kadar bahan organik dan populasi biota tanah. Secara ringkas alur
pemikiran penelitian tertera pada Gambar 1.
Tujuan
1. Memahami pengaruh berbagai sumber bahan organik dengan kualitas berbeda
dalam memperbaiki berat isi, porositas, permeabilitas tanah lapisan atas, pH,
Particulate Organic Matter (POM), P-tersedia, K-tersedia, C-organik, N-total,
biomassa mikroorganisme (Cmic) dan pertumbuhan serta hasil tanaman.
2. Mengetahui hubungan perubahan kadar bahan organik dalam bentuk POM dan
C mic dengan indikator kualitas tanah berupa berat isi, porositas, permeabilitas
tanah lapisan atas, indeks stabilitas agregat, P-tersedia, K-tersedia, dan N-total.
4
3. Memahami pengaruh pengolahan tanah dan pemberian bahan organik yang
diberikan secara periodik terhadap berat isi, porositas, permeabilitas tanah lapisan
atas, indeks stabilitas agregat (ISA), agregat stabil tahan air (ASA), ukuran ratarata tertimbang agregat tanah (Mean Weighted Diameter/MWD), pH, POM, Ptersedia, K-tersedia, C-organik, N-total, biomassa mikroorganisme dan pertumbuhan serta hasil tanaman pada berbagai tingkat kerusakan tanah (Ultisol
Jasinga).
Hipotesis
1. Perbedaan kualitas bahan organik (nisbah C/N, kandungan lignin, selulosa, P, K,
N, serta nisbah lignin/selulosa) nyata mempengaruhi setiap indikator kualitas
tanah (berat isi, porositas, permeabilitas lapisan atas, pH, POM, P-tersedia, Ktersedia, C-organik, N-total dan biomassa mikroorganisme), pertumbuhan dan
hasil tanaman.
2. Perubahan indikator kualitas tanah (berat isi, porositas, permeabilitas tanah
lapisan atas, pH, P-tersedia, K-tersedia, Corganik dan N-total) berhubungan erat
dengan perubahan kadar bahan organik dalam fraksi POM dan C mic.
3. Tanpa melakukan pengolahan tanah, namun hanya dengan memberikan bahan
organik secara periodik pada Ultisol Jasinga terdegradasi mampu menurunkan
berat isi, meningkatkan ISA, ASA, porositas, permeabilitas lapisan atas tanah,
MWD, pH, POM, P-tersedia, K-tersedia, C-organik, N-total, Cmic, dan pertumbuhan serta hasil tanaman.
5
Lahan kering Ultisol Jasinga :
- Curah hujan tinggi
- Peka erosi
- Kesuburan tanah rendah
- Intensitas pengolahan tinggi
- Rotasi tanaman kurang
- Residu tanaman dibuang/dibakar
Degradasi tanah:
• Kehilangan unsur hara,
bahan organik
• Pemadatan
• Penurunan populasi dan
aktivitas organisme tanah
• Erosi
Penurunan kadar BOT
Penurunan kualitas tanah:
Indikator: sifat fisik, kimia
dan biologi
Alternatif perbaikan:
• Pemberian bahan organik (kualitas dan
kuantitas)
• Pengolahan tanah (minimum atau tanpa olah)
Dinamika temporal
bahan organik tanah
• Cmic
• POM
Sifat kimia: C-organik, N-total,
P-tersedia, K-tersedia, pH
Sifat fisik: BI, porositas, permeabilitas,
ASA, MWD dan ISA
Perbaikan dan peningkatan
kualitas tanah
Produktivitas tanah :
Pertumbuhan dan hasil tanaman
Pendapatan petani
Gambar 1. Alur Pemikiran Penelitian
6
TINJAUAN PUSTAKA
Degradasi Tanah
Degradasi tanah (soil degradation) adalah proses kemunduran kemampuan
tanah saat ini atau saat akan datang akibat pengaruh manusia dalam mendukung kehidupannya (Dent, 1993). Peneliti lain mengemukakan bahwa degradasi tanah adalah
proses atau fenomena penurunan kapasitas tanah untuk mendukung kehidupan atau
penurunan fungsi tanah (Arsyad, 1989; Oldeman, 1993, Rapa-FAO, 1993). Definisi
yang tepat dan pasti sangat sulit untuk diformulasikan karena adanya berbagai faktor
penyebab terjadinya degradasi tanah. Menurut Blaikie dan Brookfield (1987 dalam
Barrow, 1991), suatu tanah dikategorikan telah terdegradasi apabila tanah tersebut
kehilangan kualitas alaminya atau menurun kemampuannya dalam menopang
pertumbuhan tanaman.
Penurunan produktivitas tanah terjadi akibat pengaruh tindakan manusia baik
secara langsung maupun tidak langsung. Penyebab utama terjadinya degradasi tanah
adalah erosi dan kurang tepatnya pengelolaan pertanian khususnya di lahan kering
(Suwardjo dan Nurida, 1993). Sementara itu Arsyad (1989) mengemukakan bahwa
kerusakan tanah dapat terjadi karena (1) kehilangan unsur hara dan bahan organik
dari daerah perakaran, (2) terkumpulnya garam di daerah perakaran (salinisasi),
terkumpulnya atau terungkapnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi
tanaman, (3) penjenuhan tanah oleh air (waterlogging) dan (4) erosi. Degradasi tanah
dapat terjadi akibat salah satu proses atau kombinasi dari proses-proses tersebut yang
mengakibatkan kemunduran kualitas tanah baik sifat fisik, kimia maupun biologi dan
selanjutnya menyebabkan lahan menjadi kritis. Doran dan Parkin (1994) menyatakan
bahwa penurunan produksi pada berbagai jenis tanah merupakan fungsi interaksi
antara sifat fisik, kimia dan biologi.
Pertemuan Expert Consultation of the Asian Network on Problem Soils di
Bangkok (Rapa-FAO, 1993) mencapai suatu kesepakatan bahwa terdapat dua kategori proses degradasi tanah yakni: 1) berkaitan dengan pemindahan bahan/materi
tanah (erosi oleh air dan angin), dan 2) kaitannya dengan kemunduran kualitas tanah
setempat (in situ). Berkaitan dengan proses degradasi tersebut, Oldeman (1993)
mengemukakan beberapa tipe degradasi tanah yaitu: (1) erosi air; meliputi kehilangan
lapisan atas tanah dan perubahan bentuk terrain, (2) erosi angin; meliputi kehilangan
lapisan atas tanah, perubahan bentuk terrain dan overblowing, (3) degradasi kimia;
meliputi kehilangan hara dan bahan organik, salinisasi, pemasaman, dan (4) degradasi
fisik; meliputi pemadatan, crusting, sealing, waterlogging dan subsidence pada tanah
organik.
Menurut Arsyad (1989) degradasi tanah dapat terjadi karena kehilangan lapisan tanah oleh erosi. Kerusakan tanah akibat erosi tersebut dikelompokkan menjadi
(1) tidak ada erosi, (2) ringan, kurang dari 25% lapisan atas hilang, (3) sedang, 2575% lapisan atas hilang, (4) agak berat, lebih dari 75% lapisan atas dan kurang dari
25% lapisan bawah hilang, (5) berat, lebih dari 25% lapisan bawah hilang dan (6)
sangat berat, terjadi erosi parit.
Di Indonesia degradasi tanah merupakan masalah yang sangat serius terutama
di wilayah pertanian lahan kering. Penyebab utama degradasi tanah di lahan kering
adalah erosi dan pengelolaan tanah yang kurang tepat sehingga lahan produktif men-
8
jadi kurang produktif. Penelitian Suwardjo (1981) pada Latosol Citayam menunjukkan rata-rata kehilangan tanah pada lereng 16% setebal 2,5 cm th-1. Berkurangnya
ketebalan tanah lapisan atas sangat membahayakan dan dapat menurunkan produktivitas lahan kering pertanian, karena dalam waktu relatif singkat lapisan atas (top
soil) yang terbatas menjadi hilang. Tingkat degradasi yang berbeda di lahan kering
memerlukan pengelolaan yang berbeda untuk meningkatkan produktivitasnya melalui
manipulasi kimia, biologi dan fisik baik dalam jangka pendek maupun jangka
panjang.
Hubungan Kualitas Tanah dengan Pengelolaan Tanah
Definisi kualitas tanah (soil quality) yang secara luas telah diterima adalah
kapasitas tanah untuk berfungsi dalam suatu ekosistem alami atau ekosistem yang
dikelola, dalam menunjang produktivitas tanaman dan hewan, memelihara dan me mperbaiki kualitas air dan udara serta mendukung kehidupan manusia dan lingkungannya (Karlen et al., 1997). Konsep ini digunakan sebagai alat untuk mengevaluasi
pengaruh dari strategi pengelolaan tanah terhadap sifat fisik, kimia dan biologi serta
proses-proses yang terjadi di dalam tanah (Karlen et al., 1999).
Larson dan Pierce (1994) menyatakan terdapat dua aspek dalam dinamika
kualitas tanah yaitu: (1) kuantifikasi kualitas tanah (besar dan dinamikanya), sangat
berkaitan dengan respon kualitas tanah terhadap pengelolaan, dan (2) desain dan
kontrol proses perubahan kualitas tanah akibat pengelolaan yang ditekankan pada
penilaian dampak pengelolaan terhadap kualitas tanah sejalan dengan proses-proses
yang terjadi akibat perbedaan pengelolaan. Kualitas tanah tidak dapat diukur secara
9
langsung tetapi dapat diduga dari sifat-sifat tanah yang dapat diukur dan dijadikan
sebagai indikator kualitas tanah (Acton dan Padbury, 1993 dalam Islam dan Weil,
2000).
Indikator Kualitas Tanah
Indikator kualitas tanah adalah nilai beberapa sifat tanah yang diukur meliputi
sifat fisik, kimia dan biologi tanah (Parr et al., 1992; Islam dan Weil, 2000). Secara
spesifik Doran dan Parkin (1994) menyatakan bahwa indikator kualitas tanah harus
memenuhi kriteria: (1) mencakup proses-proses dalam suatu ekosistem dan berkorelasi dengan proses berorientasi modeling, (2) mengintegrasikan sifat-sifat fisik,
kimia, dan biologi tanah serta proses-proses yang berlangsung dalam tanah, (3)
mudah diakses oleh pengguna dan dapat diaplikasikan di lapang, (4) sensitif terhadap
perubahan pengelolaan dan iklim, dan (5) sedapat mungkin merupakan komponen
dari basis data yang ada.
Indikator kualitas tanah sangat penting untuk: (1) memudahkan upaya konservasi dan peningkatan kondisi tanah, (2) mengevaluasi strategi dan teknik pengelolaan
tanah, (3) mengaitkan kualitas tanah dengan sumberdaya lain, (4) mengumpulkan
informasi penting untuk menduga arah perkembangan, (5) pegangan bagi pengelola
dalam pengambilan keputusan (USDA, 1996). Penilaian kualitas tanah dapat dilakukan bila indikator yang sensitif terhadap perubahan pengelolaan tanah telah diidentifikasi (Karlen et al., 1999).
Karlen, Gardner, dan Rosek (1998) mengemukakan hirarkhi evaluasi kualitas
tanah berdasarkan skala dengan tujuan yang berbeda yaitu untuk monitoring (skala
10
regional/nasional, daerah aliran sungai/watershed, lapangan) dan untuk pemahaman
kualitas tanah (skala plot atau respon perlakuan dan point scales). Indikator yang
diukur pada tingkat plot (petak) dan point scales (titik) harus lebih specifik dan tepat.
Untuk penilaian kualitas tanah pada skala petak dan skala titik, Karlen et al. (1998)
memberikan kelompok indikator yang potensial untuk diukur (Tabel 1).
Banyak sifat-sifat tanah yang potensial untuk dijadikan indikator kualitas
tanah, namun pemilihan indikator kualitas tanah tersebut sangat tergantung pada
tujuan dilakukannya evaluasi tersebut. Setelah tujuan penilaian ditentukan, langkah
selanjutnya adalah memilih indikator yang sesuai dan sensitif terhadap pengelolaan
dan dapat dideteksi dalam waktu relatif singkat (Doran dan Parkin, 1994; Larson dan
Pierce, 1994). Idealnya indikator tersebut dapat dideteksi perbedaannya dalam waktu
singkat (1-5 tahun) setelah dilakukannya perubahan (Karlen et al., 1997).
Tabel 1. Indikator Kualitas Tanah Potensial pada Skala Petak
Biologi
Kimia
Fisik
Biomassa mikroorganisme
Respirasi
Laju dekomposisi
Potensi mineralisasi N
Fiksasi N
Bahan organik partikulat (Particulate
organic matter)
Struktur komunitas mikroorganisme
Fungi
VA mikoriza
Bakteri
Collembola
Cacing tanah
Enzim tanah
Profil asam lemak
Profil asam nukleat
Ergosterol
pH
C-organik
N-organik
N-terekstrak
P, K, Fe, Al-terekstrak
Daya hantar listrik
Distribusi Cesium
KTK
Salinitas
Toksisitas
Karbonat
Senyawa radioaktif
Logam berat
Ukuran agregat
Stabilitas agregat
Berat isi
Porositas
Ketahanan penetrasi
Ruang pori berisi air
Hantaran
hidrolik
dalam
kondisi
jenuh
(Saturated
hydraulic conductivity)
Ketebalan lapisan kerak
Kedalaman tanah
Kedalaman perakaran
Ketersediaan air tanaman
Infiltrasi
Retensi air
Temperatur
Sumber : Karlen et al. (1998)
11
Islam dan Weil (2000) membuat klasifikasi sifat-sifat tanah yang dapat
dijadikan indikator kualitas tanah berdasarkan sifat permanen dan tingkat sensitivitas
terhadap pengelolaan (Tabel 2). Beberapa sifat tanah berubah dalam jangka waktu
harian (ephemeral) atau mudah berubah akibat praktek pengelolaan yang rutin seperti
irigasi, pemupukan, pemberian bahan organik dan pengolahan tanah atau karena
pengaruh cuaca. Sifat-sifat tanah lainnya merupakan sifat inherent tanah pada lokasi
tertentu sehingga bersifat permanen dan hampir tidak dipengaruhi oleh pengelolaan
tanah. Untuk menilai perubahan kualitas tanah akibat pengelolaan tanah digunakan
parameter peralihan (intermediate) dari kedua sifat ekstrim tersebut.
Tabel 2. Klasifikasi Sifat-Sifat Tanah sebagai Indikator Kualitas Tanah Berdasarkan
Sifat Permanen dan Tingkat Sensitivitas terhadap Pengelolaan
Ephemeral
(berubah dalam jangka
waktu harian)
•
•
•
•
•
•
Kadar air
Respirasi tanah
N-mineral
K-tersedia
P-tersedia
Berat isi
Permanence
Intermediate
(bersifat permanen atau
inherent)
(berubah akibat pengelolaan tanah)
•
•
•
•
•
•
Agregat
Biomassa mikroorganisme
Respirasi basal
Kuosien respirasi spesifik
C-aktif
Kadar bahan organik
•
•
•
•
•
•
Lereng
Iklim
Lapisan penghambat
Tekstur
Batuan
Mineralogi
â peningkatan kepermanenan â
Sumber: Islam dan Weil (2000)
Kualitas tanah sering dikaitkan dengan degradasi tanah yang didefinisikan sebagai laju perubahan kualitas tanah berdasarkan waktu (Parr et al., 1992). Degradasi
kualitas tanah akibat pengolahan tanah dimanifestasikan melalui erosi, penurunan
kadar bahan organik tanah, kehilangan hara, pemadatan tanah dan penurunan
populasi mikroorganisme (Staben et al., 1997). Islam dan Weil (2000) menyim-
12
pulkan bahwa dari 13 sifat tanah intermediate yang dievaluasi sebagai indikator
kualitas tanah dari pengelolaan lahan konservasi maka CTMB (Total Microbial
Biomass Carbon), CAMB (Active Microbial Biomass Carbon), dan qCO 2 (Specific
Respiration Quotient) dan stabilitas agregat merupakan indikator umum kualitas
tanah pada lahan pertanian.
Pengukuran biomassa mikroorganisme (Cmic) dan aktivitas enzim tanah dapat
mendeteksi perubahan fraksi aktif (C aktif) akibat berbagai pengolahan tanah
(Bergstorm, Monreal, dan King, 1998; Karlen et al., 1999). Perubahan fraksi karbon
aktif dan fraksi labil sangat mudah dideteksi karena sangat sensitif terhadap perbedaan pengelolaan (Gowin et al., 1999). Indikator biologi dari kualitas tanah ini digunakan karena memberikan respon yang konsisten dan sangat sensitif terhadap pengelolaan lahan. Parameter total karbon tidak cukup sensitif untuk mendeteksi perubahan jangka pendek, namun dapat menggambarkan perubahan kualitas tanah dalam
jangka panjang.
Stabilitas agregat merupakan indikator kualitas tanah yang baik karena sangat
sensitif terhadap perubahan yang disebabkan pengolahan tanah dan sistim pertanaman (Islam dan Weil, 2000). Karlen et al. (1999) menyatakan bahwa berdasarkan
kemampuannya mendeteksi perbedaan secara nyata dari 50% serangkaian data maka
pengukuran agregat tanah disarankan sebagai indikator kualitas tanah. Berat isi (bulk
density) merupakan indikator kualitas tanah karena bukan hanya berkaitan dengan
sifat fisik tanah tetapi juga sebagai alat untuk mengkonversi data konsentrasi ke
dalam unit volumetrik yang relevan secara ekologi.
13
Bahan Organik Tanah
Bahan organik tanah merupakan komponen kecil dari tanah mineral, namun
mempunyai fungsi dan peranan sangat penting di dalam menentukan kesuburan dan
produktivitas tanah melalui pengaruhnya terhadap sifat fisik, kimia dan biologi tanah
(Stevenson, 1982). Salah satu usaha untuk memperbaiki tanah terdegradasi dapat
dilakukan melalui penambahan bahan organik sehingga diharapkan terjadi peningkatan kadar bahan organik tanah. Bahan organik tanah erat kaitannya dengan kondisi
ideal tanah baik secara fisik, kimia dan biologi yang selanjutnya menentukan
produktivitas suatu tanah (Wander et al., 1994). Menurut Lal (1994), tanah memiliki
produktivitas yang baik apabila kadar bahan organik berkisar antara 8 sampai 16%.
Oleh karena itu untuk meningkatkan jumlah bahan organik tanah secara bertahap,
bahan organik harus dikembalikan ke tanah sehingga akan terjadi akumulasi bahan
organik tanah.
Pengaruh Bahan Organik terhadap Sifat Fisik, Kimia, dan Biologi Tanah
Sifat Kimia Tanah
Bahan organik merupakan sumber utama unsur-unsur hara esensial yang
dihasilkan dari proses dekomposisi dan mineralisasi bahan organik. Semakin tinggi
laju dekomposisi bahan organik atau semakin cepat turn over bahan organik maka
semakin cepat unsur hara menjadi tersedia (Cambardella dan Elliot, 1992; Obi, 1999).
Pada kondisi yang sesuai dengan organisme tanah maka proses dekomposisi bahan
organik mulai terjadi secara kimia dan biologi baik dalam kondisi aerob maupun
14
anaerob. Hasil dekomposisi dan mineralisasi bahan organik berupa sejumlah unsur
yang akan menyuplai tanah. Dekomposisi bahan organik akan menghasilkan asam
humat dan fulvat yang dapat menyumbangkan muatan negatif tanah yang berfungsi
sebagai koloid organik.
Asam humat dan fulvat berturut-turut memiliki muatan
negatif rata-rata 670 dan 1030 me 100g-1 (Stevenson, 1982).
Selain meningkatkan ketersediaan unsur hara dari hasil dekomposisinya,
Stevenson (1982) menyatakan peranan bahan organik terhadap sifat kimia tanah
adalah: (1) membentuk kelat dengan ion logam penting seperti Cu, Fe, Al dan Mn,
sehingga menjadi bentuk yang stabil dalam tanah dan pada kondisi tanah tertentu
dapat dimanfaatkan tanaman atau mikroorganisme tanah, (2) sebagai penyangga
perubahan pH tanah, (3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah, dan (4)
bereaksi dengan senyawa organik lain seperti senyawa dari pestisida atau herbisida
yang akhirnya ada yang menyebabkan perubahan bioaktivitasnya.
Pengaruh pemberian bahan organik dalam memperbaiki sifat-sifat kimia tanah
juga ditunjukkan oleh berbagai penelitian.
Pemberian bahan organik Flemingia
congesta mampu mempertahankan kadar bahan organik tanah dan KTK tana
TERDEGRADASI DENGAN PENGOLAHAN TANAH
DAN PEMBERIAN BAHAN ORGANIK
OLEH :
NENENG LAELA NURIDA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2006
ABSTRAK
NENENG LAELA NURIDA. Peningkatan Kualitas Ultisol Jasinga Terdegradasi
dengan Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik. Dibimbing oleh OTENG
HARIDJAJA, SITANALA ARSYAD, SUDARSONO, UNDANG KURNIA dan
GUNAWAN DJAJAKIRANA.
Keberlanjutan pengusahaan tanah secara intensif pada tanah-tanah yang telah
mengalami pelapukan lanjut seperti Ultisol sangat tergantung pada upaya konservasi
bahan organik, agar kualitas tanah dapat terjaga dan keberlanjutan usahatani dapat
terjamin. Upaya perbaikan kualitas Ultisol Jasinga yang relatif murah adalah
pemanfaatan sumber bahan organik in situ, seperti mukuna, flemingia dan sisa tanaman di mana masing-masing mempunyai kualitas yang berbeda (kadar lignin, selulosa
dan unsur hara). Penelitian ini bertujuan: 1) memahami pengaruh berbagai sumber
bahan organik dengan kualitas berbeda dalam memperbaiki kualitas tanah,
pertumbuhan dan hasil tanaman, 2) mengetahui hubungan perubahan particulate
organic matter (POM) dan biomassa mikroorganisme (Cmic) dengan indikator
kualitas tanah, dan 3) memahami pengaruh pengolahan tanah dan pemberian bahan
organik terhadap kualitas tanah, pertumbuhan dan hasil tanaman pada berbagai
tingkat kerusakan Ultisol Jasinga. Guna mencapai tujuan tersebut, dilakukan dua
penelitian yaitu: 1) pengaruh cara pemberian dan sumber bahan organik terhadap
kualitas tanah, pertumbuhan dan hasil tanaman jagung, dilaksanakan di rumah kaca,
dan 2) pengaruh pengolahan tanah dan pemberian bahan organik terhadap kualitas
tanah, pertumbuhan dan hasil tanaman, dilaksanakan pada Ultisol Jasinga
terdegradasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada Ultisol Jasinga terdegradasi,
nisbah C/N bahan organik yang diberikan merupakan salah satu parameter kualitas
bahan organik yang dominan mempengaruhi kualitas tanah berupa fraksi bahan
organik (C-organik, POMp, dan Cmic), sifat fisik (BI dan RPT), dan sifat kimia (Ntotal), serta pengaruhnya ditentukan oleh cara pemberian bahan organik. Parameter
kualitas bahan organik lainnya yang berpengaruh adalah kadar lignin, kadar P dan K.
Perubahan fraksi labil bahan organik (biomassa mikroorganisme) dan nisbah
POMt/Corg mampu merubah beberapa sifat kimia dan fisik tanah, namun tergantung
pada cara pemberian bahan organik. Pada pemberian bahan organik dengan cara
dicampur, semakin tinggi nisbah POMt/Corg , semakin rendah ruang pori total, pori
drainase cepat, K-tersedia dan N-total, namun berat isi semakin tinggi. Hasil
penelitian ini juga membuktikan bahwa pemberian bahan organik secara periodik
sepanjang tahun (19,51 t ha -1) belum mampu memperbaiki kualitas tanah yang telah
kehilangan lapisan atas akibat pengupasan tanah setebal 10 cm dan erosi sebesar 1,86
cm. Pada Ultisol Jasinga terdegradasi, penerapan tanpa olah tanah selama dua musim
tanam yang disertai dengan rehabilitasi dengan mukuna dan pemberian bahan organik
secara periodik sepanjang tahun (21,13 t ha -1), menghasilkan kualitas tanah dan hasil
tanaman yang lebih baik, serta secara ekonomi lebih menguntungkan.
Kata kunci: degradasi tanah, kualitas tanah, kualitas bahan organik, pengolahan
tanah
ABSTRACT
NENENG LAELA NURIDA. Quality Improvement of Degraded Ultisol in Jasinga
by Soil Tillage and Organic Matter Amandement. Under the supervision of: OTENG
HARIDJAJA, SITANALA ARSYAD, SUDARSONO, UNDANG KURNIA, and
GUNAWAN DJAJAKIRANA.
The sustainability of intensively used soils such as the highly weathered
Ultisols depends on organic matter conservation and in order to maintain soil quality
and to assure the farming sustainability. Among the inexpensive efforts to improve
the soil quality are through utilization of in situ organic matters, such as Mucuna sp.,
Felimingia sp, and plant residues that differ in quality (in terms of lignin, cellulose
and nutrients contents). The aims of this research were to study: 1) the effects of
various sources and quality of organic matters on soil quality and plant productivity,
2) the relationships between the changes of particulate organic matter and C-microbes
(POM and Cmic) and soil quality indicators, and 3) the effects of soil tillage and
organic matter application on Ultisol in Jasinga with different levels of soil
degradation soil quality and on plant productivity. Two sets of experiments were
conducted: 1) effect of sources and method of organic matter application on soil
quality and plant productivity, conducted in greenhouse, and 2) effect of soil tillage
and organic matter application on soil quality and plant productivity, conducted in the
field on Ultisol Jasinga. The results showed that C/N ratio was one of the organic
matter quality parameters dominantly influenced the quality of organic matter
fractions (soil organic C, POMp, and C mic, lignin and P and K contents), soil physical
properties (bulk density and total soil pores), and soil chemical properties (total N).
The labile fractions of organic matters (Cmic) and POMt/Corg ratio influenced some
soil physical and chemical properties depending on the method of organic matters
application. When organic matter was incorporated, the higher the POMt/Corg ratio,
the lower were the total soil pores, drainage soil pores, available K and total N, but
the higher was the soil bulk density. The results showed that periodic application of
organic matters within one year (19,51 t ha -1) was not able to improve the quality of
10 cm desurfaced and 1.86 cm eroded soils. No tillage treatme nt for two planting
seasons in combination with soil rehabilitation with Mucuna sp. and periodic
application of organic matters for one year (21,13 t ha -1) resulted in better soil quality
and plant productivity as well as economic viability.
Key words: Soil degradation, soil quality, organic matter quality, soil tillage
SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam disertasi
saya yang berjudul :
Peningkatan Kualitas Ultisol Jasinga Terdegradasi dengan Pengolahan
Tanah dan Pemberian Bahan Organik
adalah gagasan atau hasil penelitian saya sendiri dengan bimbingan Komisi
Pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya. Disertasi ini belum
pernah diajukan untuk memperoleh gelar apapun di perguruan tinggi lain. Semua
data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa
kebenarannya.
Bogor, Juli 2006
Neneng Laela Nurida
PENINGKATAN KUALITAS ULTISOL JASINGA
TERDEGRADASI DENGAN PENGOLAHAN TANAH
DAN PEMBERIAN BAHAN ORGANIK
OLEH :
NENENG LAELA NURIDA
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2006
Judul Penelitian
:
Nama Mahasiswa
Nomor Registrasi Pokok
Program Studi
:
:
:
Peningkatan Kualitas Ultisol Jasinga Terdegradasi
dengan Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan
Organik
Neneng Laela Nurida
P 026 00006
Ilmu Tanah
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Oteng Haridjaja, M.Sc.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.Sc.
Anggota
Prof. Dr. Ir. Sitanala Arsyad, M.Sc.
Anggota
Dr. Ir. Undang Kurnia, M.Sc.
Anggota
Dr. Ir. Gunawan Djajakirana, M.Sc.
Anggota
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu tanah
Dr. Ir. Komaruddin Idris, M.Sc.
Tanggal Lulus:
3. Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 29 Desember 1963 sebagai
anak kedua dari pasangan Ali Salmin dan Musa’adah. Pendidikan sarjana ditempuh
di Departemen Sosial Ekonomi Pertanian, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian
Bogor dan lulus pada tahun 1988. Pada tahun 1999, penulis diterima pada Program
Studi Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana, IPB. Pada tahun 2000, penulis diberi
kesempatan untuk langsung melanjutkan pendidikan ke program doktor. Beasiswa
pendidikan pascasarjana diperoleh dari Badan Litbang Pertanian, melalui Proyek
Pengkajian Teknologi Pertanian Partisipatif (PAATP).
Pada tahun 1988 sampai 1992, penulis terlibat dalam kegiatan Proyek
Penelitian Penyelamatan Hutan Tanah dan Air (P3HTA) DAS Citanduy dan Brantas.
Sejak tahun 1992, penulis bekerja sebagai peneliti di Bidang Konservasi Tanah dan
Air pada Balai Penelitian tanah, Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanah dan
Agroklimat (sekarang Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan
Pertanian). Selama mengikuti pendidikan pada sekolah pascasarjana, penulis aktif
sebagai pengurus Himpunan Ilmu Tanah Indonesia (HITI) dan Masyarakat
Konservasi Tanah Indonesia (MKTI) Cabang Bogor.
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya, karya ilmiah ini berhasil diselesaikan sebagai tugas akhir untuk memperoleh gelar doktor pada Program Studi Ilmu Tanah, Sekolah Pascasarjana IPB.
Selama melaksanakan pendidikan, penelitian dan penyusunan disertasi ini,
banyak pihak baik individu maupun institusi yang telah membantu penulis. Dengan
tulus hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Dr. Ir Oteng Haridjaja, M.Sc. selaku ketua komisi pembimbing; Prof. Dr. Ir.
Sudarsono, M.Sc., Prof. Dr. Ir. Sitanala Arsyad, M.Sc., Dr. Ir. Undang Kurnia,
M.Sc., Dr. Ir. Gunawan Djajakirana, M.Sc., selaku anggota komisi
pembimbing; yang telah memberikan bimbingan, saran, nasihat, dan arahan
sejak penyusunan rencana penelitian sampai penulisan disertasi ini.
Dr. Ir. Basuki Sumawinata M.Agr. selaku penguji luar komisi pada ujian
tertutup; Dr. Ir. Kukuh Murtilaksono, M.Sc. selaku Ketua Departemen Ilmu
Tanah dan Sumberdaya Lahan dan penguji luar komisi pada ujian terbuka; yang
telah memberikan pertanyaan dan saran untuk perbaikan penulisan disertasi ini.
Dr. Ir. Achmad Rachman, M.Sc, selaku Kepala Balai Penelitian Tanah yang
telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Doktor
pada Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor; dan selaku penguji luar
komisi pada ujian terbuka yang telah memberikan pertanyaan dan saran untuk
perbaikan penulisan disertasi ini.
Dr. Ir. Abdurachman Adimihardja (Mantan Kepala Pusat Penelitian dan
Pengembangan Tanah dan Agroklimat), Dr. Ir. Fahmudin Agus (Mantan Kepala
Balai Penelitian Tanah) dan Dr. Kasdi Subagyono yang turut memberikan
rekomendasi kepada saya untuk melanjutkan studi Program Doktor pada
Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Komisi Pembinaan Tenaga, Badan Litbang Pertanian di Jakarta; yang telah
memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Doktor di
Institut Pertanian Bogor; serta Pengelola Proyek Pengkajian Teknologi
Pertanian Partisipatif (PAATP)-Badan Litbang Pertanian, yang telah
memberikan beasiswa dan bantuan dana penelitian.
Rektor, Dekan SPs, Ketua Program Studi Ilmu Tanah SPs IPB yang telah
memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program Doktor (S3)
pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Ketua dan seluruh staf Kelompok Peneliti Konservasi, Rehabilitasi dan
Reklamasi Lahan, Balai Penelitian Tanah, yang telah membantu dan
memberikan dorongan moril selama saya mengikuti pendidikan dan penelitian
Program Doktor di IPB.
Seluruh staf Balai Penelitian Tanah, yang telah memberikan bantuan baik saat
penelitian, analisis tanah di laboratorium maupun saat penulisan disertasi ini.
9.
Seluruh Staf Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas
Pertanian, IPB yang telah membantu dan memberikan fasilitas selama saya
mengikuti pendidikan dan penelitian Program Doktor di IPB.
10. Lili Suhaeli, Dedi , rekan-rekan kelompok G-8, Mahasiswa Program Studi Ilmu
Tanah SPs-IPB, khususnya Angkatan 1999 dan 2000, yang telah membantu
baik saat penelitian, analisis data maupun kaitannya dengan penulisan disertasi
ini.
11. Orangtua, kakak dan adik; atas bantuan materi, dorongan moril, doa, pengertian
serta perhatiannya sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini.
12. Khusus untuk Almarhum Ayahanda Ali Salmin dan Obed Salmin, Almarhumah
Ibunda Musaadah dan Almarhum Kakak Muhammad Yusuf Salmin, yang telah
menyertai di awal namun tidak sempat menyaksikan berakhirnya masa
pendidikan saya di IPB, karena Allah SWT telah memanggil mereka.
Semoga Allah SWT mencatat seluruh amal kebaikan Bapak/Ibu dan mendapat
balasan-Nya. Amin ya Robbal a’lamin.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2006
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xiv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xv
PENDAHULUAN …………………………………………………………..
1
Latar Belakang …………....................................................................
Tujuan .................................................................................................
Hipotesis ……….................................................................................
1
4
5
TINJAUAN PUSTAKA..................................................................................
7
Degradasi Tanah .................................................................................
Hubungan Kualitas Tanah dengan Pengelolaan Tanah ......................
Indikator Kualitas Tanah .........................................................
Bahan Organik Tanah..........................................................................
Pengaruh Bahan Organik Tanah terhadap Sifat Fisik, Kimia
dan Biologi Tanah ...................................................................
Komponen-komponen Bahan Organik Tanah..........................
Pengaruh Pengolahan Tanah terhadap Kadar Bahan Organik ...........
7
9
10
14
BAHAN DAN METODE................................................................................
26
Lokasi dan Waktu Penelitian..............................................................
Metode Penelitian...............................................................................
Pengaruh Cara Pemberian dan Sumber Bahan Organik terhadap Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Jagung...............
Pengaruh Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik
terhadap Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Tanaman ...
26
26
HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................................
Karakteristik Lokasi Penelitian ……………………………………..
Tanah ……………………………………………………….
Curah Hujan, Erosivitas dan Evapotranspirasi ……………..
Kualitas Bahan Organik yang Diberikan …………………………...
Pengaruh Cara Pemberian dan Sumber Bahan Organik terhadap
Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Jagung ...………………...
Fraksi Bahan Organik………………………………………..
Sifat Fisik Tanah …………………………………………….
Sifat Kimia Tanah…………….……………………………...
Tinggi Tanaman Jagung ……………………………………..
Hasil Tanaman Jagung ………………………………………
Korelasi Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Tanah ………………..
Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Kimia Tanah …………..
Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Fisik Tanah ……………
14
19
22
26
31
42
42
42
43
45
47
47
58
62
70
72
73
73
75
Pengaruh Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap Kualitas Tanah, Pertumbuhan dan Hasil Tanaman .............…
Fraksi Bahan Organik ……………………………………….
Sifat Fisik Tanah …………………………………………….
Sifat Kimia Tanah …………………………………………...
Tinggi Tanaman Jagung dan Kacang Tanah ………………...
Hasil Tanaman Jagung dan Kacang Tanah ………………….
Analisia Anggaran Parsial…………………………………....
77
77
85
98
105
108
111
PEMBAHASAN UMUM …………………………………………………...
115
KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………...
122
Kesimpulan …………………………………………………………
Saran ………………………………………………………………..
122
123
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
124
LAMPIRAN ……...........................................................................................
133
x
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
1
Indikator Kualitas Tanah Potensial pada Skala Petak …………..
11
2
Klasifikasi Sif at-Sifat Tanah sebagai Indikator Kualitas Tanah
Berdasarkan Sifat Permanen dan Tingkat Sensitivitas terhadap
Pengelolaan ……………………………………………………..
12
3
Jumlah Tanah Tererosi Sejak Tahun 1993/1994 s/d 2000/2001 ..
32
4
Jumlah Bahan Organik Segar dan Kering yang Diberikan pada
Masing-Masing Perlakuan Selama MT 2002/2003 …………….
35
Jumlah Bahan Organik Segar yang Diberikan Sejak Tahun
1993/1994 s/d 2000 ……………………………………………..
37
Sifat-Sifat Fisik dan Kimia Tanah Typic Haplohumult di Lokasi
Penelitian ......................................................................................
43
Curah Hujan, Indeks Erosivitas, dan Evapotranspirasi di Jasinga
dan Hasil Pengukuran di Lokasi Penelitian …………………….
44
Hasil Analisis Tanaman yang Digunakan Sebagai Bahan
Organik pada Penelitian Rumah Kaca ………………………….
45
Kandungan Unsur Hara dan Komponen Organik Utama Bahan
Organik yang Digunakan pada Penelitian Rumah Kaca (Setara
2% C-Organik Tanah) …………………………………………..
48
Pengaruh Interaksi antara Cara Pemberian dengan Sumber
Bahan Organik terhadap C-Organik, Cmic dan C mic/C org Tanah....
49
Kadar Particulate Organic Matter (POM) Tanah pada
Kedalaman 0-20 Cm Setelah Panen Jagung ……………………
55
Pengaruh Interaksi antara Cara Pemberian dengan Sumber
Bahan Organik terhadap BI dan RPT Setelah Panen Jagung …..
58
Kadar Air Kapasitas Lapang (KA), PDC, PAT, Permeabilitas
dan ISA Setelah Panen Jagung .....……………………………...
61
14
Kadar K-tersedia dan pH H2O Setelah Panen Jagung ………….
63
15
Pengaruh Interaksi antara Cara Pemberian dengan Sumber
Bahan Organik terhadap P-tersedia dan N-Total ……………….
64
5
6
7
8
9
10
11
12
13
xi
16
Tinggi Tanaman Jagung pada Umur Dua minggu sampai
Delapan Minggu ..........................................................................
71
Berat Tongkol Kering, Pipilan Kering dan Bahan Organik Segar
Jagung ..........................................................................................
73
18
Korelasi Fraksi Bahan Organik dengan Sifat Kimia Tanah .....…
74
19
Korelasi Fraksi Bahan Organik Tanah dengan Sifat Fisik Tanah
76
20
Kadar C-organik, C mic dan Cmic/C org pada Perlakuan Pengupasan
Tanah Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah
serta Perubahan antar Waktu ...…………………………………
78
Kadar POMt dan POMt/C org pada Perlakuan Pengupasan Tanah
(Kedalaman 0-20 cm) di Awal, Setelah Panen Jagung dan
Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu ……
79
Pengaruh Interaksi antara Tingkat Pengupasan Tanah dengan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap
Cmic/C org Setelah Panen Kacang Tanah …………………………
79
Kadar C-organik, C mic dan Cmic/C org pada Perlakuan Pengolahan
Tanah dan Pemberian Bahan Organik di Awal, Setelah Panen
Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar
Waktu ……...................................................................................
82
Kadar POMt dan POMt/C org pada Perlakuan Pengolahan Tanah
dan Pemberian Bahan Organik (Kedalaman 0-20 cm) di Awal,
Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta
Perubahan antar Waktu …………………………………………
82
Indeks Stabilitas Agregat (ISA), MWD dan ASA pada
Perlakuan Pengupasan Tanah di Awal, Setelah Panen Jagung
dan Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu .
86
Indeks Stabilitas Agregat (ISA), MWD dan ASA pada
Perlakuan Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik di
Awal, Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah
serta Perubahan antar Waktu …………………………………...
88
Berat Isi (BI), RPT, PDC, dan PAT pada Perlakuan Pengupasan
Tanah di Awal, Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen
Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu ……………...........
92
Permeabilitas Tanah pada Perlakuan Pengupasan Tanah di
Awal dan Setelah Panen Jagung serta Perubahan antar Waktu ...
92
17
21
22
23
24
25
26
27
28
x ii
29
30
31
32
33
34
35
36.
37
38
39
40
41
Pengaruh Interaksi antara Pengupasan Tanah dengan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap
Permeabilitas Tanah Setelah Panen Kacang Tanah …………….
93
Berat Isi (BI), RPT, PDC dan PAT pada Perlakuan Pengolahan
Tanah dan Pemberian Bahan Organik di Awal, Setelah Panen
Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar
Waktu …………………………………………………………...
94
Permeabilitas Tanah pada Perlakuan Pengolahan Tanah dan
Pemberian Bahan Organik di Awal dan Setelah Panen Jagung
serta Perubahan antar Waktu …………………...………………
95
Kadar K-tersedia, pH H2O, dan N-total pada Perlakuan
Pengupasan Tanah di Awal, Setelah Panen Jagung dan Setelah
Panen Kacang Tanah serta Perubahan antar Waktu …………….
99
Kadar P-tersedia pada Perlakuan Pengupasan Tanah di Awal
dan Setelah Panen Jagung serta Perubahan antar Waktu ……….
99
Pengaruh Interaksi antara Tingkat Pengupasan Tanah dengan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik terhadap Ptersedia Setelah Panen Kacang Tanah …………………………
100
Kadar K-tersedia, pH H2O, dan N-total pada Perlakuan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik di Awal,
Setelah Panen Jagung dan Setelah Panen Kacang Tanah serta
Perubahan antar Waktu …………………………………………
102
Kadar P-tersedia pada Perlakuan Pengolahan Tanah dan
Pemberian Bahan Organik di Awal dan Setelah Panen Jagung
serta Perubahan antar Waktu …………………………………...
103
Tinggi Tanaman Jagung dan Kacang Tanah pada Perlakuan
Pengupasan Tanah ……………………………………………...
106
Tinggi Tanaman Jagung dan Kacang Tanah pada Perlakuan
Pengolahan Tanah dan Pemberian Bahan Organik ……………..
107
Hasil Tanaman pada Perlakuan Pengupasan Tanah dan
Pengolahan Tanah serta Pemberian Bahan Organik ….....……...
109
Hasil Tanaman dan Produksi Bahan Organik Segar Jagung serta
Kacang Tanah ………..…………………………........................
112
Analisis Anggaran Parsial Perlakuan Pengolahan Tanah dan
Pemberian Bahan Organik ..…………………………………….
114
xiii
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman
1
Alur Pemikiran Penelitian ………………………………………
6
2
Lokasi Penelitian pada Ultisol Jasinga di Desa Jasinga,
Kecamatan Jasinga, Kabupaten Bogor...……………………….
27
Hubungan Curah Hujan dengan Pola Tanam pada MT
2002/2003 ………........................................................................
34
Alur Pelaksanaan Penelitian Rumah kaca dan Penelitian
Lapangan………….......................................................................
41
Pengaruh (a) Nisbah C/N dan (b) Kadar Lignin Bahan Organik
yang Diberikan terhadap Kadar C-organik Tanah ………...……
50
Pengaruh (a) Nisbah C/N dan (b) Kadar Lignin Bahan Organik
yang Diberikan terhadap Cmic Tanah …………………………...
53
Pengaruh (a) Nisbah C/N dan (b) Kadar Lignin Bahan Organik
yang Diberikan terhadap Nisbah C mic/C org Tanah …...…………
53
Pengaruh Nisbah C/N Bahan Organik yang Diberikan terhadap
(a) POMp dan (b) POMt/C org Tanah ……………………………
57
Pengaruh Nisbah C/N Bahan Organik yang Diberikan terhadap
(a) Berat Isi dan (b) Ruang Pori Total Tanah …………………..
60
Pengaruh (a) Kadar K dan (b) Kadar Selulosa Bahan Organik
terhadap K-tersedia Tanah ……………………………………...
64
11
Pengaruh Kadar P Bahan Organik terhadap P -tersedia Tanah ....
66
12
Pengaruh Nisbah C/N Bahan Organik terhadap N-total Tanah ...
68
3
4
5
6
7
8
9
10
x iv
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
1
Halaman
Hasil Analisis Tanah yang Digunakan untuk Penelitian Rumah
Kaca …………………………………………………………….
134
Jumlah Bahan Organik Segar yang Diberikan pada Penelitian
Rumah Kaca (Setara 2% C-organik Tanah).…………………….
134
Jenis dan Dosis Pupuk yang Digunakan pada Penelitian Rumah
Kaca …………………………………………………………….
135
Jarak Tanam, Jenis dan Dosis Pupuk yang Diberikan pada
Penelitian Lapangan ……………………………………………
135
Berat Kering, Kandungan Hara dan Komponen Organik Utama
dari Bahan Organik yang Diberikan pada Penelitian Lapangan ..
136
Jumlah Bahan Organik Segar yang Diberikan pada MasingMasing Kombinasi Perlakuan pada MT 2002/2003 ……………
137
7
Parameter dan Metode Analisis yang Digunakan ........................
137
8
Morfologi dan Klasifikasi Tanah Lokasi Penelitian di Kampung
Kebon Panas, Desa Jasinga, Kecamatan Jasinga, Kabupaten
Bogor ……………………………………………………………
138
Korelasi Kualitas Bahan Organik dengan Sifat Tanah pada
Penelitian Rumah Kaca …………………………………………
139
Korelasi Kualitas Tanah dengan Berat Kering Jagung (Pipilan)
dan Berat Kering Kacang Tanah (Polong)..……………………..
140
Analisis Ragam Sifat Tanah dan Tanaman pada Penelitian
Rumah Kaca …………………………………………………….
141
Analisis Peragam/Ragam Sifat Tanah Awal pada Penelitian
Lapangan …………………………………………………….….
142
Analisis Peragam/Ragam Sifat Tanah Setelah Panen Jagung
pada Penelitian Lapangan ………………………………………
143
Analisis Peragam/Ragam Sifat Tanah Setelah Panen Kacang
Tanah pada Penelitian Lapangan ……………….............………
144
Analisis Ragam Tanaman Jagung dan Kacang Tanah pada
Penelitian Lapangan …………………………………………….
145
2
3
4
5
6
9
10
11
12
13
14
15
xv
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Luas tanah pertanian di Indonesia yang telah terdegradasi diperkirakan mencapai 21,3 juta hektar (60,5%), meliputi potensial kritis sampai sangat kritis
(Sinukaban, 1999). Penyebab degradasi tanah antara lain: (1) kemunduran sifat kimia
tanah karena kehilangan unsur hara dan bahan organik, penggaraman, pemasaman,
dan pencemaran, (2) kemunduran sifat fisik tanah karena erosi, pemadatan,
waterlogging, serta penurunan permukaan air tanah, dan (3) kemunduran sifat biologi
karena penurunan populasi dan aktivitas organisme tanah. Proses-proses tersebut
menyebabkan kemunduran kualitas tanah yang akan menurunkan produktivitas tanah
(Staben et al., 1997).
Ultisol termasuk salah satu ordo tanah yang peka terhadap erosi dengan nilai
erodibilitas berkisar antara 0,16 dan 0,33 (Kurnia dan Suwardjo, 1984; Kurnia,
Abdurachman, dan Sukmana, 1986). Erosi yang terjadi pada sebidang tanah pertanian akan mempercepat penurunan produktivitas tanah, karena dalam waktu relatif
singkat lapisan atas tanah yang tebalnya terbatas akan cepat hilang. Tanah yang telah
mengalami penurunan produktivitas dicirikan oleh berkurangnya kemampuan tanah
menahan air dan kadar hara tanah, memburuknya struktur tanah, dan rendahnya
populasi dan aktivitas organisme. Hasil penelitian Kurnia (1996) pada Ultisol Jasinga
mendapatkan bahwa setelah 1,5 tahun terjadi peningkatan berat isi dan penurunan
kadar C-organik pada tanah tererosi 10 sampai 15 cm.
Kesuburan Ultisol Jasinga tergantung pada tanah lapisan atas yang tebalnya
sangat terbatas dan mengandung sedikit bahan organik. Potensi terjadinya penurunan
produktivitas Ultisol Jasinga cukup besar, karena selain terletak di wilayah beriklim
basah dengan curah hujan tinggi, juga karena kurang tepatnya pengelolaan tanah
seperti intensitas pengolahan tanah yang tinggi, rotasi tanaman yang rendah dan
pengelolaan residu tanaman yang tidak tepat (dibuang atau dibakar).
Penurunan
produktivitas tanah menyebabkan rendahnya hasil tanaman dan produksi bahan
organik, sehingga input bahan organik yang berasal dari akar dan serasah tanaman
yang dikembalikan ke tanah semakin kecil. Rendahnya produksi bahan organik yang
diikuti oleh hilangnya bahan organik akibat pengolahan tanah, diangkut panen,
pemindahan residu tanaman, dan hilang melalui erosi, menyebabkan semakin besar
penurunan kadar bahan organik tanah dan berakibat pada penurunan stabilitas agregat
(Oades, 1990; Lal, 1994; Haridjaja, 1996; Zhang, Hartge, dan Ringe, 1997).
Penerapan sistim pertanaman lorong di Ultisol Jasinga selama delapan tahun
(1993-2001) menghasilkan sumber bahan organik berupa flemingia yang dipangkas
secara teratur dari tanaman pagar, mukuna dan sisa tanaman. Masing-masing bahan
organik tersebut mempunyai kualitas yang berbeda. Perbedaan kualitas bahan organik, terutama kandungan lignin, selulosa dan unsur hara, menentukan perubahan
kadar bahan organik dalam tanah, khususnya fraksi labil sehingga memberikan
pengaruh yang berbeda pula terhadap sifat-sifat tanah (Oyedele et al., 1999). Hasil
penelitian Arshad (1992) pada Ultisol Jambi menunjukkan bahwa setelah enam bulan
pemberian pupuk kandang hingga dosis 20 t ha-1 tidak berpengaruh terhadap berat isi
tanah, ruang pori total, indeks stabilitas agregat dan aliran permukaan. Kurnia (1996)
2
mendapatkan bahwa pemberian mulsa jerami pada Ultisol Jasinga efektif dalam
mempertahankan stabilitas agregat dan unsur-unsur hara N, P dan K setelah 12 bulan.
Pengaruh pengolahan tanah terhadap kadar bahan organik tanah telah banyak
diteliti dalam kaitannya dengan perubahan stabilitas struktur tanah, erosi, ketersediaan unsur hara dan kehilangan hara (Doran, Sarrantino, dan Liebig, 1996) juga
pengaruhnya terhadap biomassa mikroorganisme (Angers, Pesant, dan Vigneux,
1992; Collin, Rasmussen, dan Douglas, 1992). Pengolahan tanah akan menyebabkan
dinamika temporal fraksi bahan organik terutama bila terjadi perubahan distribusi
agregat antara makroagregat dan mikroagregat (Franzluebbers dan Arshad, 1997).
Pengolahan tanah minimum sebagai salah satu teknik konservasi tanah dan air, diharapkan dapat mengurangi kehilangan bahan organik tanah. Menurut Arsyad (1989),
pengolahan tanah seperlunya dan penerapan pergiliran tanaman dengan tanaman
pupuk hijau merupakan contoh teknik konservasi tanah dan air.
Dalam sistem pertanian berkelanjutan, bahan organik tanah memegang
peranan penting khususnya dalam meningkatkan kualitas tanah. Kadar bahan organik
tanah pada waktu tertentu ditentukan oleh keseimbangan antara penambahan bahan
organik dan kehilangan melalui dekomposisi dan pencucian, yang selanjutnya dapat
menunjukkan terjadi penurunan (degradation) atau peningkatan (aggradation), baik
secara keseluruhan maupun hanya sebagian dari pool bahan organik tanah (Wander et
al., 1994).
Keberlanjutan pengusahaan tanah secara intensif pada tanah-tanah yang telah
mengalami pelapukan lanjut seperti Ultisol sangat tergantung pada upaya konservasi
bahan organik, agar kualitas tanah dapat terjaga dan keberlanjutan usahatani dapat
3
terjamin (Suwardjo dan Sinukaban, 1986). Upaya perbaikan kualitas tanah yang
relatif murah adalah pemanfaatan bahan organik in situ, seperti pengembalian sisa
tanaman. Penambahan bahan organik secara terus menerus dan terdistribusi secara
baik sepanjang tahun sangat diperlukan untuk meningkatkan suplai bahan organik ke
dalam tanah dan untuk mengimbangi jumlah yang hilang dari tanah yang tidak dapat
dihindari, khususnya pada tanah-tanah yang telah mengalami degradasi.
Penelitian ini menitikberatkan pada upaya perbaikan kualitas Ultisol Jasinga
yang telah terdegradasi melalui pengurangan intensitas pengolahan tanah, disertai
penutupan tanah lapisan atas dengan sisa tanaman dan bahan organik in situ secara
terus menerus sepanjang tahun. Rendahnya gangguan mekanik pada tanah seperti
pengolahan tanah konservasi (pengolahan tanah mi nimum atau tanpa olah) disertai
pengembalian sisa tanaman secara kontinu terbukti dapat memperbaiki struktur tanah,
meningkatkan kadar bahan organik dan populasi biota tanah. Secara ringkas alur
pemikiran penelitian tertera pada Gambar 1.
Tujuan
1. Memahami pengaruh berbagai sumber bahan organik dengan kualitas berbeda
dalam memperbaiki berat isi, porositas, permeabilitas tanah lapisan atas, pH,
Particulate Organic Matter (POM), P-tersedia, K-tersedia, C-organik, N-total,
biomassa mikroorganisme (Cmic) dan pertumbuhan serta hasil tanaman.
2. Mengetahui hubungan perubahan kadar bahan organik dalam bentuk POM dan
C mic dengan indikator kualitas tanah berupa berat isi, porositas, permeabilitas
tanah lapisan atas, indeks stabilitas agregat, P-tersedia, K-tersedia, dan N-total.
4
3. Memahami pengaruh pengolahan tanah dan pemberian bahan organik yang
diberikan secara periodik terhadap berat isi, porositas, permeabilitas tanah lapisan
atas, indeks stabilitas agregat (ISA), agregat stabil tahan air (ASA), ukuran ratarata tertimbang agregat tanah (Mean Weighted Diameter/MWD), pH, POM, Ptersedia, K-tersedia, C-organik, N-total, biomassa mikroorganisme dan pertumbuhan serta hasil tanaman pada berbagai tingkat kerusakan tanah (Ultisol
Jasinga).
Hipotesis
1. Perbedaan kualitas bahan organik (nisbah C/N, kandungan lignin, selulosa, P, K,
N, serta nisbah lignin/selulosa) nyata mempengaruhi setiap indikator kualitas
tanah (berat isi, porositas, permeabilitas lapisan atas, pH, POM, P-tersedia, Ktersedia, C-organik, N-total dan biomassa mikroorganisme), pertumbuhan dan
hasil tanaman.
2. Perubahan indikator kualitas tanah (berat isi, porositas, permeabilitas tanah
lapisan atas, pH, P-tersedia, K-tersedia, Corganik dan N-total) berhubungan erat
dengan perubahan kadar bahan organik dalam fraksi POM dan C mic.
3. Tanpa melakukan pengolahan tanah, namun hanya dengan memberikan bahan
organik secara periodik pada Ultisol Jasinga terdegradasi mampu menurunkan
berat isi, meningkatkan ISA, ASA, porositas, permeabilitas lapisan atas tanah,
MWD, pH, POM, P-tersedia, K-tersedia, C-organik, N-total, Cmic, dan pertumbuhan serta hasil tanaman.
5
Lahan kering Ultisol Jasinga :
- Curah hujan tinggi
- Peka erosi
- Kesuburan tanah rendah
- Intensitas pengolahan tinggi
- Rotasi tanaman kurang
- Residu tanaman dibuang/dibakar
Degradasi tanah:
• Kehilangan unsur hara,
bahan organik
• Pemadatan
• Penurunan populasi dan
aktivitas organisme tanah
• Erosi
Penurunan kadar BOT
Penurunan kualitas tanah:
Indikator: sifat fisik, kimia
dan biologi
Alternatif perbaikan:
• Pemberian bahan organik (kualitas dan
kuantitas)
• Pengolahan tanah (minimum atau tanpa olah)
Dinamika temporal
bahan organik tanah
• Cmic
• POM
Sifat kimia: C-organik, N-total,
P-tersedia, K-tersedia, pH
Sifat fisik: BI, porositas, permeabilitas,
ASA, MWD dan ISA
Perbaikan dan peningkatan
kualitas tanah
Produktivitas tanah :
Pertumbuhan dan hasil tanaman
Pendapatan petani
Gambar 1. Alur Pemikiran Penelitian
6
TINJAUAN PUSTAKA
Degradasi Tanah
Degradasi tanah (soil degradation) adalah proses kemunduran kemampuan
tanah saat ini atau saat akan datang akibat pengaruh manusia dalam mendukung kehidupannya (Dent, 1993). Peneliti lain mengemukakan bahwa degradasi tanah adalah
proses atau fenomena penurunan kapasitas tanah untuk mendukung kehidupan atau
penurunan fungsi tanah (Arsyad, 1989; Oldeman, 1993, Rapa-FAO, 1993). Definisi
yang tepat dan pasti sangat sulit untuk diformulasikan karena adanya berbagai faktor
penyebab terjadinya degradasi tanah. Menurut Blaikie dan Brookfield (1987 dalam
Barrow, 1991), suatu tanah dikategorikan telah terdegradasi apabila tanah tersebut
kehilangan kualitas alaminya atau menurun kemampuannya dalam menopang
pertumbuhan tanaman.
Penurunan produktivitas tanah terjadi akibat pengaruh tindakan manusia baik
secara langsung maupun tidak langsung. Penyebab utama terjadinya degradasi tanah
adalah erosi dan kurang tepatnya pengelolaan pertanian khususnya di lahan kering
(Suwardjo dan Nurida, 1993). Sementara itu Arsyad (1989) mengemukakan bahwa
kerusakan tanah dapat terjadi karena (1) kehilangan unsur hara dan bahan organik
dari daerah perakaran, (2) terkumpulnya garam di daerah perakaran (salinisasi),
terkumpulnya atau terungkapnya unsur atau senyawa yang merupakan racun bagi
tanaman, (3) penjenuhan tanah oleh air (waterlogging) dan (4) erosi. Degradasi tanah
dapat terjadi akibat salah satu proses atau kombinasi dari proses-proses tersebut yang
mengakibatkan kemunduran kualitas tanah baik sifat fisik, kimia maupun biologi dan
selanjutnya menyebabkan lahan menjadi kritis. Doran dan Parkin (1994) menyatakan
bahwa penurunan produksi pada berbagai jenis tanah merupakan fungsi interaksi
antara sifat fisik, kimia dan biologi.
Pertemuan Expert Consultation of the Asian Network on Problem Soils di
Bangkok (Rapa-FAO, 1993) mencapai suatu kesepakatan bahwa terdapat dua kategori proses degradasi tanah yakni: 1) berkaitan dengan pemindahan bahan/materi
tanah (erosi oleh air dan angin), dan 2) kaitannya dengan kemunduran kualitas tanah
setempat (in situ). Berkaitan dengan proses degradasi tersebut, Oldeman (1993)
mengemukakan beberapa tipe degradasi tanah yaitu: (1) erosi air; meliputi kehilangan
lapisan atas tanah dan perubahan bentuk terrain, (2) erosi angin; meliputi kehilangan
lapisan atas tanah, perubahan bentuk terrain dan overblowing, (3) degradasi kimia;
meliputi kehilangan hara dan bahan organik, salinisasi, pemasaman, dan (4) degradasi
fisik; meliputi pemadatan, crusting, sealing, waterlogging dan subsidence pada tanah
organik.
Menurut Arsyad (1989) degradasi tanah dapat terjadi karena kehilangan lapisan tanah oleh erosi. Kerusakan tanah akibat erosi tersebut dikelompokkan menjadi
(1) tidak ada erosi, (2) ringan, kurang dari 25% lapisan atas hilang, (3) sedang, 2575% lapisan atas hilang, (4) agak berat, lebih dari 75% lapisan atas dan kurang dari
25% lapisan bawah hilang, (5) berat, lebih dari 25% lapisan bawah hilang dan (6)
sangat berat, terjadi erosi parit.
Di Indonesia degradasi tanah merupakan masalah yang sangat serius terutama
di wilayah pertanian lahan kering. Penyebab utama degradasi tanah di lahan kering
adalah erosi dan pengelolaan tanah yang kurang tepat sehingga lahan produktif men-
8
jadi kurang produktif. Penelitian Suwardjo (1981) pada Latosol Citayam menunjukkan rata-rata kehilangan tanah pada lereng 16% setebal 2,5 cm th-1. Berkurangnya
ketebalan tanah lapisan atas sangat membahayakan dan dapat menurunkan produktivitas lahan kering pertanian, karena dalam waktu relatif singkat lapisan atas (top
soil) yang terbatas menjadi hilang. Tingkat degradasi yang berbeda di lahan kering
memerlukan pengelolaan yang berbeda untuk meningkatkan produktivitasnya melalui
manipulasi kimia, biologi dan fisik baik dalam jangka pendek maupun jangka
panjang.
Hubungan Kualitas Tanah dengan Pengelolaan Tanah
Definisi kualitas tanah (soil quality) yang secara luas telah diterima adalah
kapasitas tanah untuk berfungsi dalam suatu ekosistem alami atau ekosistem yang
dikelola, dalam menunjang produktivitas tanaman dan hewan, memelihara dan me mperbaiki kualitas air dan udara serta mendukung kehidupan manusia dan lingkungannya (Karlen et al., 1997). Konsep ini digunakan sebagai alat untuk mengevaluasi
pengaruh dari strategi pengelolaan tanah terhadap sifat fisik, kimia dan biologi serta
proses-proses yang terjadi di dalam tanah (Karlen et al., 1999).
Larson dan Pierce (1994) menyatakan terdapat dua aspek dalam dinamika
kualitas tanah yaitu: (1) kuantifikasi kualitas tanah (besar dan dinamikanya), sangat
berkaitan dengan respon kualitas tanah terhadap pengelolaan, dan (2) desain dan
kontrol proses perubahan kualitas tanah akibat pengelolaan yang ditekankan pada
penilaian dampak pengelolaan terhadap kualitas tanah sejalan dengan proses-proses
yang terjadi akibat perbedaan pengelolaan. Kualitas tanah tidak dapat diukur secara
9
langsung tetapi dapat diduga dari sifat-sifat tanah yang dapat diukur dan dijadikan
sebagai indikator kualitas tanah (Acton dan Padbury, 1993 dalam Islam dan Weil,
2000).
Indikator Kualitas Tanah
Indikator kualitas tanah adalah nilai beberapa sifat tanah yang diukur meliputi
sifat fisik, kimia dan biologi tanah (Parr et al., 1992; Islam dan Weil, 2000). Secara
spesifik Doran dan Parkin (1994) menyatakan bahwa indikator kualitas tanah harus
memenuhi kriteria: (1) mencakup proses-proses dalam suatu ekosistem dan berkorelasi dengan proses berorientasi modeling, (2) mengintegrasikan sifat-sifat fisik,
kimia, dan biologi tanah serta proses-proses yang berlangsung dalam tanah, (3)
mudah diakses oleh pengguna dan dapat diaplikasikan di lapang, (4) sensitif terhadap
perubahan pengelolaan dan iklim, dan (5) sedapat mungkin merupakan komponen
dari basis data yang ada.
Indikator kualitas tanah sangat penting untuk: (1) memudahkan upaya konservasi dan peningkatan kondisi tanah, (2) mengevaluasi strategi dan teknik pengelolaan
tanah, (3) mengaitkan kualitas tanah dengan sumberdaya lain, (4) mengumpulkan
informasi penting untuk menduga arah perkembangan, (5) pegangan bagi pengelola
dalam pengambilan keputusan (USDA, 1996). Penilaian kualitas tanah dapat dilakukan bila indikator yang sensitif terhadap perubahan pengelolaan tanah telah diidentifikasi (Karlen et al., 1999).
Karlen, Gardner, dan Rosek (1998) mengemukakan hirarkhi evaluasi kualitas
tanah berdasarkan skala dengan tujuan yang berbeda yaitu untuk monitoring (skala
10
regional/nasional, daerah aliran sungai/watershed, lapangan) dan untuk pemahaman
kualitas tanah (skala plot atau respon perlakuan dan point scales). Indikator yang
diukur pada tingkat plot (petak) dan point scales (titik) harus lebih specifik dan tepat.
Untuk penilaian kualitas tanah pada skala petak dan skala titik, Karlen et al. (1998)
memberikan kelompok indikator yang potensial untuk diukur (Tabel 1).
Banyak sifat-sifat tanah yang potensial untuk dijadikan indikator kualitas
tanah, namun pemilihan indikator kualitas tanah tersebut sangat tergantung pada
tujuan dilakukannya evaluasi tersebut. Setelah tujuan penilaian ditentukan, langkah
selanjutnya adalah memilih indikator yang sesuai dan sensitif terhadap pengelolaan
dan dapat dideteksi dalam waktu relatif singkat (Doran dan Parkin, 1994; Larson dan
Pierce, 1994). Idealnya indikator tersebut dapat dideteksi perbedaannya dalam waktu
singkat (1-5 tahun) setelah dilakukannya perubahan (Karlen et al., 1997).
Tabel 1. Indikator Kualitas Tanah Potensial pada Skala Petak
Biologi
Kimia
Fisik
Biomassa mikroorganisme
Respirasi
Laju dekomposisi
Potensi mineralisasi N
Fiksasi N
Bahan organik partikulat (Particulate
organic matter)
Struktur komunitas mikroorganisme
Fungi
VA mikoriza
Bakteri
Collembola
Cacing tanah
Enzim tanah
Profil asam lemak
Profil asam nukleat
Ergosterol
pH
C-organik
N-organik
N-terekstrak
P, K, Fe, Al-terekstrak
Daya hantar listrik
Distribusi Cesium
KTK
Salinitas
Toksisitas
Karbonat
Senyawa radioaktif
Logam berat
Ukuran agregat
Stabilitas agregat
Berat isi
Porositas
Ketahanan penetrasi
Ruang pori berisi air
Hantaran
hidrolik
dalam
kondisi
jenuh
(Saturated
hydraulic conductivity)
Ketebalan lapisan kerak
Kedalaman tanah
Kedalaman perakaran
Ketersediaan air tanaman
Infiltrasi
Retensi air
Temperatur
Sumber : Karlen et al. (1998)
11
Islam dan Weil (2000) membuat klasifikasi sifat-sifat tanah yang dapat
dijadikan indikator kualitas tanah berdasarkan sifat permanen dan tingkat sensitivitas
terhadap pengelolaan (Tabel 2). Beberapa sifat tanah berubah dalam jangka waktu
harian (ephemeral) atau mudah berubah akibat praktek pengelolaan yang rutin seperti
irigasi, pemupukan, pemberian bahan organik dan pengolahan tanah atau karena
pengaruh cuaca. Sifat-sifat tanah lainnya merupakan sifat inherent tanah pada lokasi
tertentu sehingga bersifat permanen dan hampir tidak dipengaruhi oleh pengelolaan
tanah. Untuk menilai perubahan kualitas tanah akibat pengelolaan tanah digunakan
parameter peralihan (intermediate) dari kedua sifat ekstrim tersebut.
Tabel 2. Klasifikasi Sifat-Sifat Tanah sebagai Indikator Kualitas Tanah Berdasarkan
Sifat Permanen dan Tingkat Sensitivitas terhadap Pengelolaan
Ephemeral
(berubah dalam jangka
waktu harian)
•
•
•
•
•
•
Kadar air
Respirasi tanah
N-mineral
K-tersedia
P-tersedia
Berat isi
Permanence
Intermediate
(bersifat permanen atau
inherent)
(berubah akibat pengelolaan tanah)
•
•
•
•
•
•
Agregat
Biomassa mikroorganisme
Respirasi basal
Kuosien respirasi spesifik
C-aktif
Kadar bahan organik
•
•
•
•
•
•
Lereng
Iklim
Lapisan penghambat
Tekstur
Batuan
Mineralogi
â peningkatan kepermanenan â
Sumber: Islam dan Weil (2000)
Kualitas tanah sering dikaitkan dengan degradasi tanah yang didefinisikan sebagai laju perubahan kualitas tanah berdasarkan waktu (Parr et al., 1992). Degradasi
kualitas tanah akibat pengolahan tanah dimanifestasikan melalui erosi, penurunan
kadar bahan organik tanah, kehilangan hara, pemadatan tanah dan penurunan
populasi mikroorganisme (Staben et al., 1997). Islam dan Weil (2000) menyim-
12
pulkan bahwa dari 13 sifat tanah intermediate yang dievaluasi sebagai indikator
kualitas tanah dari pengelolaan lahan konservasi maka CTMB (Total Microbial
Biomass Carbon), CAMB (Active Microbial Biomass Carbon), dan qCO 2 (Specific
Respiration Quotient) dan stabilitas agregat merupakan indikator umum kualitas
tanah pada lahan pertanian.
Pengukuran biomassa mikroorganisme (Cmic) dan aktivitas enzim tanah dapat
mendeteksi perubahan fraksi aktif (C aktif) akibat berbagai pengolahan tanah
(Bergstorm, Monreal, dan King, 1998; Karlen et al., 1999). Perubahan fraksi karbon
aktif dan fraksi labil sangat mudah dideteksi karena sangat sensitif terhadap perbedaan pengelolaan (Gowin et al., 1999). Indikator biologi dari kualitas tanah ini digunakan karena memberikan respon yang konsisten dan sangat sensitif terhadap pengelolaan lahan. Parameter total karbon tidak cukup sensitif untuk mendeteksi perubahan jangka pendek, namun dapat menggambarkan perubahan kualitas tanah dalam
jangka panjang.
Stabilitas agregat merupakan indikator kualitas tanah yang baik karena sangat
sensitif terhadap perubahan yang disebabkan pengolahan tanah dan sistim pertanaman (Islam dan Weil, 2000). Karlen et al. (1999) menyatakan bahwa berdasarkan
kemampuannya mendeteksi perbedaan secara nyata dari 50% serangkaian data maka
pengukuran agregat tanah disarankan sebagai indikator kualitas tanah. Berat isi (bulk
density) merupakan indikator kualitas tanah karena bukan hanya berkaitan dengan
sifat fisik tanah tetapi juga sebagai alat untuk mengkonversi data konsentrasi ke
dalam unit volumetrik yang relevan secara ekologi.
13
Bahan Organik Tanah
Bahan organik tanah merupakan komponen kecil dari tanah mineral, namun
mempunyai fungsi dan peranan sangat penting di dalam menentukan kesuburan dan
produktivitas tanah melalui pengaruhnya terhadap sifat fisik, kimia dan biologi tanah
(Stevenson, 1982). Salah satu usaha untuk memperbaiki tanah terdegradasi dapat
dilakukan melalui penambahan bahan organik sehingga diharapkan terjadi peningkatan kadar bahan organik tanah. Bahan organik tanah erat kaitannya dengan kondisi
ideal tanah baik secara fisik, kimia dan biologi yang selanjutnya menentukan
produktivitas suatu tanah (Wander et al., 1994). Menurut Lal (1994), tanah memiliki
produktivitas yang baik apabila kadar bahan organik berkisar antara 8 sampai 16%.
Oleh karena itu untuk meningkatkan jumlah bahan organik tanah secara bertahap,
bahan organik harus dikembalikan ke tanah sehingga akan terjadi akumulasi bahan
organik tanah.
Pengaruh Bahan Organik terhadap Sifat Fisik, Kimia, dan Biologi Tanah
Sifat Kimia Tanah
Bahan organik merupakan sumber utama unsur-unsur hara esensial yang
dihasilkan dari proses dekomposisi dan mineralisasi bahan organik. Semakin tinggi
laju dekomposisi bahan organik atau semakin cepat turn over bahan organik maka
semakin cepat unsur hara menjadi tersedia (Cambardella dan Elliot, 1992; Obi, 1999).
Pada kondisi yang sesuai dengan organisme tanah maka proses dekomposisi bahan
organik mulai terjadi secara kimia dan biologi baik dalam kondisi aerob maupun
14
anaerob. Hasil dekomposisi dan mineralisasi bahan organik berupa sejumlah unsur
yang akan menyuplai tanah. Dekomposisi bahan organik akan menghasilkan asam
humat dan fulvat yang dapat menyumbangkan muatan negatif tanah yang berfungsi
sebagai koloid organik.
Asam humat dan fulvat berturut-turut memiliki muatan
negatif rata-rata 670 dan 1030 me 100g-1 (Stevenson, 1982).
Selain meningkatkan ketersediaan unsur hara dari hasil dekomposisinya,
Stevenson (1982) menyatakan peranan bahan organik terhadap sifat kimia tanah
adalah: (1) membentuk kelat dengan ion logam penting seperti Cu, Fe, Al dan Mn,
sehingga menjadi bentuk yang stabil dalam tanah dan pada kondisi tanah tertentu
dapat dimanfaatkan tanaman atau mikroorganisme tanah, (2) sebagai penyangga
perubahan pH tanah, (3) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah, dan (4)
bereaksi dengan senyawa organik lain seperti senyawa dari pestisida atau herbisida
yang akhirnya ada yang menyebabkan perubahan bioaktivitasnya.
Pengaruh pemberian bahan organik dalam memperbaiki sifat-sifat kimia tanah
juga ditunjukkan oleh berbagai penelitian.
Pemberian bahan organik Flemingia
congesta mampu mempertahankan kadar bahan organik tanah dan KTK tana