PEMULIHAN KESEHATAN TANAH SAWAH MELALUI APLIKASI

PEMULIHAN KESEHATAN TANAH SAWAH MELALUI APLIKASI
PUPUK HAYATI PENAMBAT N DAN KOMPOS JERAMI PADI
Nana Danapriatna1), Tualar Simarmata2) & Is Zunani Nursinah1)
1)
2)
Prodi Agribisnis - Fakultas Pertanian Universitas Islam”45” Bekasi
Prodi Agrotek - Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran- Jatinagor
Abstract
Increased intensity of use of inorganic fertilizers affect the soil health decline
characterized by the decline of soil organic carbon. Attempts to paddy soil health
remediation can be conducted by using straw compost and biofertilizer which adaptive on
paddy soil ecosystems. This research aimed to study of restore of soil health and fertility
through the use of biological fertilizers, rice straw compost and fertilizer urea in lowland
rice. The research was conducted use factorial randomized block design consisting of two
factors, ie the combination of nitrogen fixation biofertilizer and straw compost (factor A)
and nitrogen fertilizer (factor B). The results showed that the application of biofertilizer
400 g ha-1 and 2 ha-1 tons of rice straw compost can restore soil health as indicated by
an increase in soil organic C from 1.25% to over 2% and the increased population and
activity of bacteria.
Keywords : Soil health, paddy soil, paddy straw, biofertilizer
PENDAHULUAN
Kecenderungan semakin intensifnya penggunaan pupuk anorganik terutama urea
dan terangkutnya jerami padi keluar areal pertanaman menyebabkan turunnya kualitas
lahan yang dicirikan dengan turunnya bahan organik tanah dan kemampuan tanah
menyimpan dan melepaskan hara dan air bagi tanaman. Akibatnya efisiensi penggunaan
pupuk dan air irigasi serta produktivitas lahan menurun, sehingga berdampak negatif
terhadap kelestarian lingkungan (Las et al., 2010). Keberadaan bahan organik tanah
sangat berpengaruh dalam mempertahankan kelestarian dan produktivitas serta kualitas
tanah. Menurut Adiningsih dan Rochyati (1988) terdapat korelasi positif antara kadar
bahan organik dan produktivitas tanah sawah, semakin rendah kadar bahan organik
semakin rendah pula produktivitas tanah.
Kondisi lahan sawah di Indonesia berdasarkan kandungan bahan organik tanah
menurut Rachman et al. (2009) yaitu 73% lahan dengan kandungan bahan organik tanah
yang rendah (C organik <2%), 23% bahan organik menengah (C organik 2–3%), dan
hanya 4% lahan memiliki lebih dari 3% C organik tanah yang merupakan tanah sehat.
Berdasarkan indikator kesehatan tanah, maka lahan sawah dengan kadar C organik < 2%
termasuk kategori sakit (Simarmata, 2009). Mengacu pada penilaian tersebut, terdapat
sekitar 5 juta hektar lahan sakit di Indonesia (Simarmata dan Joy, 2010).
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
1
Upaya untuk remediasi kesehatan dan kesuburan lahan sawah tersebut dapat
dilakukan dengan memanfaatkan kompos jerami dan memanfaatkan pupuk hayati
(biofertilizers) yang adaptif pada ekosistem lahan sawah. Pemanfaatan pupuk hayati
penambat nitrogen bebas seperti Azotobacter sp. dan Azospirillum sp. mampu
menurunkan penggunaan urea, mencegah penurunan bahan organik tanah dan
mengurangi polusi lingkungan sehingga dapat dipertimbangkan untuk diaplikasikan pada
padi sawah. Inokulasi Azotobacter sp. dapat menaikkan hasil antara 15 – 100% dan
mengurangi penggunaan pupuk buatan hingga 30% (Danapriatna et al., 2010; Kader et
al., 2002; Sattar et al., 2008; Simarmata, 1994). Katupitiya dan Vlassak (1990)
menyimpulkan bahwa Azospirillum sp. mampu memacu peningkatan hasil pertanian
penting 30 sampai 50 % pada kondisi tanah dan iklim yang berbeda pada jangka waktu 20
tahun.
Penelitian ini bertujuan untuk memulihkan kesehatan dan kesuburan tanah melalui
pemanfaatan pupuk hayati, kompos jerami padi dan pupuk urea pada padi sawah.
METODE PENELITIAN
Percobaan dilakukan di sawah percobaan SPLPP unit Ciparay UNPAD dengan
menggunakan RAK pola faktorial yang terdiri dari dua faktor dengan tiga kali ulangan.
Faktor pertama adalah kombinasi pupuk hayati penambat N dan kompos jerami dengan
taraf sebagai berikut : k0 = tanpa inokulan pupuk hayati penambat N dan tanpa kompos
jerami; k1 = 400 g pupuk hayati penambat N dan 2 ton kompos jerami padi; k2 = 400 g
pupuk hayati penambat N dan 4 ton kompos jerami padi.
Faktor kedua adalah takaran
pupuk nitrogen dengan taraf sebagai berikut: n0 = tanpa pupuk urea; n1 = 100 kg ha-1
Urea; n2 = 200 kg ha-1 Urea; n3 = 300 kg ha-1 Urea. Variabel respons yang diamati saat
tanaman memasuki fase vegetatif akhir (60 HST), terdiri atas: (a) populasi bakteri
menggunakan metode cawan pengenceran pada media selektif; (b) C organik
menggunakan metode Walkey and Black; dan (c) respirasi tanah menggunakan penetapan
CO2 tanah dari botol tertutup.
Selama
percobaan
berlangsung
kondisi
tanah
setiap
petak
percobaan
dipertahankan pada keadaan macak-macak (standar sawah IPAT-BO).
Tanaman
percobaan dipelihara dan dijaga agar terhindar dari organisme pengganggu tanaman.
Data dianalisis dengan analisis ragam dan dilanjutkan dengan Uji Jarak Berganda Duncan
pada taraf 5 %.
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
2
HASIL DAN PEMBAHASAN
Populasi Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.
Aplikasi pupuk hayati dan kompos mampu meningkatkan populasi Azotobacter
sp. sampai dengan 123.9% (Tabel 1). Fakta ini sejalan dengan tujuan dari inokulasi
pupuk hayati menurut Subba-Rao (1982) adalah untuk meningkatkan jumlah mikroba.
Meningkatkanya populasi Azotobacter sp pada tanah yang diinokulasi dengan pupuk
hayati menunjukkan bahwa isolat Azotobacter chroococcum ND 9.3 yang terdapat pada
pupuk hayati mampu beradaptasi dan berkembang dengan baik pada pertanaman padi
sawah dengan teknologi IPAT-BO. Peningkatan takaran kompos jerami padi
meningkatan populasi Azotobacter sp. Peningkatan ini terjadi karena adanya peningkatan
C organik sebagai sumber energi bagi Azotobacter sp yang berasal dari kompos jerami
padi. Menurut Kennedy et al. (2004) Azotobacter sp merupakan bakteri heterotrofik
diazotrophs yang bergantung pada pasokan yang cukup dari senyawa karbon yang terurai
seperti gula untuk energi.
Tabel 1 Pengaruh Pupuk Hayati, Kompos dan Pupuk Urea terhadap Populasi Azotobacter
sp. (Logaritma cfu g-1)
Pupuk hayati + Kompos
Pupuk Urea
0 kg ha-1
100 kg ha-1
200 kg ha-1
300 kg ha-1
Rerata
-------Log. populasi (cfu g-1) ---------1
0 g ha puhay + 0 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 2 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 4 ton
ha-1 kompos
Rerata
6,824
7,570
7,573
7,121
7,27 a
7,146
7,663
7,531
7,353
7,423 a
7,525
7,586
7,704
7,663
7,620 b
7,165a
7,606 c
7,602 c
7,379 b
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris
menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Peningkatan takaran pupuk N yang diberikan mengakibatkan peningkatan
populasi Azotobacter sp. Peningkatan tertinggi terjadi pada pemupukan urea sebanyak
100 dan 200 kg ha-1.
Pemberian pupuk hayati dan kompos menyebabkan terjadi peningkatkan
populasi Azospirillum sp. (Tabel 2). Peningkatan yang nyata terjadi pada inokulasi pupuk
hayati sebanyak 400 g ha-1 dan kompos dengan takaran 2 ton ha-1 dan 4 ton ha-1 dengan
peningkatan berturut-turut sebesar 136 % dan 191%. Tingginya peningkatan populasi
Azospirillum pada tanah yang diaplikasi pupuk hayati mengindikasikan bahwa isolat
Azospirillum yang terdapat pada pupuk hayati tersebut dapat berdaptasi dan berkembang
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
3
dengan baik pada pertanaman padi sawah dengan kondisi macak-macak dan didukung
dengan ketersediaan sumber C organik yang berasal dari kompos.
Tabel 2 Pengaruh pupuk hayati, kompos dan pupuk Urea terhadap populasi Azospirillum
sp. (Logaritma cfu g-1)
Pupuk hayati + Kompos
Pupuk Urea
0 kg ha-1
100 kg ha-1
200 kg ha-1
300 kg ha-1
Rerata
-------Log. populasi (cfu g-1) ---------1
0 g ha puhay + 0 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 2 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 4 ton
ha-1 kompos
Rerata
6,793
7,173
7,175
7,217
7,09 a
7,411
7,498
7,681
7,266
7,464 b
7,484
7,505
7,669
7,559
7,554 b
7,229 a
7,392 ab
7,508 b
7,348 ab
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris
menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Peningkatan takaran pupuk N yang diberikan mengakibatkan peningkatan
populasi Azospirillum sp. Peningkatan tertinggi terjadi pada pemupukan urea sebanyak
200 kg ha-1.
Respirasi Tanah
Aplikasi pupuk hayati dan kompos secara nyata meningkatkan respirasi tanah
(Tabel 3). Peningkatan respirasi tanah terjadi pada petak yang diaplikasi dengan pupuk
hayati dan kompos jerami padi sampai dengan 42.4% dibandingkan tanpa pupuk hayati
dan tanpa kompos jerami padi. Peningkatan respirasi pada perlakuan pemberian pupuk
hayati 400 g ha-1 dan kompos baik 2 ton ha-1 maupun 4 ton ha-1 tidak berbeda nyata.
Tabel 3 Pengaruh pupuk hayati, kompos dan pupuk Urea terhadap respirasi tanah
Pupuk hayati + Kompos
Pupuk Urea
0 kg ha
100 kg ha
-1
200 kg ha-1
300 kg ha-1
Rerata
-------------- mg kg-1 hari-1 CO2-C ---------------
-1
0 g ha puhay + 0 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 2 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 4 ton
ha-1 kompos
Rerata
-1
4,667
5,133
5,700
5,000
5,125 a
5,333
6,900
8,200
8,000
7,108 b
6,533
7,133
8,067
7,467
7,300 b
5,511 a
6,389 ab
7,322 b
6,822 b
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris
menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
4
Peningkatan respirasi tanah ini mengindikasikan bahwa mikroba berasal dari
inokukasi pupuk hayati tinggi viabilitasnya dan aktif pada tanah macak-macak. Seperti
yang diungkap oleh Widati (2007) bahwa respirasi tanah merupakan salah satu indikator
aktivitas mikroba di dalam tanah. Selain itu, peningkatan respirasi tanah juga diakibatkan
adanya penambahan C organik berasal dari kompos jerami padi yang menunjang aktivitas
mikroba heterotrof sehingga terjadi peningkatan respirasi tanah. Reeves (1997)
mengemukakan bahwa C organik tanah berfungsi sebagai sumber energi untuk aktivitas
mikroba dalam proses respirasi.
Pemberian pupuk N dengan takaran meningkat nyata mempengaruhi respirasi
tanah. Peningkatan tertinggi terjadi pada perlakuan pemberian pupuk urea sebesar 200 kg
ha-1 dengan peningkatan respirasi sebesar 32,9 % dibandingkan tanpa pupuk urea.
C Organik Tanah
Pemberian 400 g ha-1 pupuk hayati dan kompos baik 2 ton ha-1 maupun 4 ton ha-1
pada tanah mampu meningkatkan C organik dengan nyata berturut-turut sebesar 23,6%
dan 48,3% lebih tinggi dibandingkan tanpa aplikasi pupuk hayati dan tanpa kompos
(Tabel 4). Peningkatan kandungan C organik tanah ini merupakan akibat penambahan
karbon yang berasal dari biomassa mikroba pupuk hayati yang berkembang di tanah
sawah dan aktifnya proses penambatan N2 oleh mikroba tersebut.
Tabel 4 Pengaruh Pupuk Hayati, Kompos dan Pupuk Urea terhadap C Organik Tanah
Pupuk hayati + Kompos
Pupuk Urea
0 kg ha
-1
100 kg ha
-1
200 kg ha-1
300 kg ha-1
Rerata
-------------- % --------------0 g ha-1 puhay + 0 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 2 ton
ha-1 kompos
400 g ha-1 puhay + 4 ton
ha-1 kompos
Rerata
1,03
1,70
2,11
2,14
1,74 a
1,70
2,25
2,22
2,42
2,15 b
1,99
2,39
2,88
3,07
2,58 c
1,57 a
2,11 b
2,40 bc
2,54 c
Keterangan: Angka yang diikuti dengan huruf kecil yang sama dalam kolom dan huruf besar dalam baris
menunjukkan tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%.
Proses penambatan N2 dapat menyumbang N tersedia bagi tanaman sehingga
pertumbuhan dan perkembangan tanaman meningkat termasuk perakaran tanaman.
Selain itu, mikroba dari pupuk hayati yang diaplikasikan mampu memproduksi hormon
tumbuh sitokinin, giberelin dan IAA yang dapat memacu pertumbuhan tanaman padi
sehingga menambah pula C organik tanah yang berasal dari perakaran tanaman.
Kemampuan mikroba memproduksi hormon tumbuh sebagaimana diungkap dalam
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
5
penelitian Lestari et al. (2007) yang menunjukkan bahwa Azospirillum mampu
menghasilkan IAA sekitar 25 μg ml-1 dan mempengaruhi perkembangan akar padi.
Mrkovacki dan Milic (2001) yang mengemukakan bahwa bakteri dari genus Azotobacter
mensintesis sitokinin, dan subtansi zat tumbuh seperti GA yang merupakan pengendali
utama tanaman tingkat tinggi. Aplikasi kompos jerami padi juga secara langsung dapat
menyumbang peningkatan C organik tanah sebagaimana hasil penelitian Yan et al. (2007)
bahwa aplikasi jerami mampu meningkatkan C organik tanah sawah sebesar 5% lebih
tinggi dibandingkan tanpa aplikasi jerami.
Pemberian pupuk urea dengan takaran meningkat mengakibatkan terjadinya
peningkatan C organik tanah. Pemberian pupuk urea dengan takaran 200 kg ha-1 dan 300
kg ha-1 N pada tanah meningkatkan C organik tanah secara nyata berturut-turut sebesar
52,9% dan 61,8% lebih tinggi daripada tanpa pemberian pupuk urea. Peningkatan ini
terjadi karena adanya peningkatan C organik yang berasal dari sisa perakaran tanaman
padi yang berkembang dengan baik sebagai akibat tersedianya N dari pupuk N dan hasil
tambatan bakteri dari pupuk hayati.
Adanya peningkatan kandungan C organik pada tanah yang diaplikasi dengan
kombinasi pupuk hayati dan kompos jerami padi dan pupuk urea dari 1,25% (analisis
tanah awal) menjadi di atas 2% mengindikasikan bahwa pada tanah tersebut telah
mengalami pemulihan kesehatan tanah. Menurut Elliot (1997) bahwa C organik tanah
merupakan indikator kunci yang tidak langsung dari kesehatan tanah. Semakin tinggi
kandungan C organik tanah mengindikasikan tanah semakin sehat.
SIMPULAN
Aplikasi pupuk, baik pupuk hayati dan kompos jerami maupun pupuk urea
dengan takaran meningkat, mampu
meningkatkan populasi Azotobacter sp dan
Azospirillum sp., respirasi tanah dan C organik tanah. Aplikasi pupuk hayati 400 g ha-1
dan kompos jerami padi 2 ton ha-1 dapat memulihkan kesehatan tanah yang ditunjukkan
dengan adanya peningkatan C organik tanah dari 1,25 % menjadi di atas 2% dan
meningkatknya populasi dan aktivitas bakteri.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada KOPERTIS Wilayah IV dan DP2M DIKTI,
Kementerian Pendidikan Nasional melalui program Hibah Bersaing.
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
6
DAFTAR PUSTAKA
Adiningsih, J.S. dan S. Rochayati. 1988. Peranan bahan organik dalam meningkatkan
efisiensi penggunaan pupuk dan produktivitas tanah. Hal. 161–180. Dalam
Prosiding Lokakarya Nasional Penggunaan Pupuk, Cipayung, 16–17 November
1987. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat, Bogor.
Danapriatna, N., R. Hindersah dan Y. Sastro. 2010. Pengembangan pupuk hayati
Azotobacter DAN Azospirillum untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi
penggunaan pupuk N di atas 15 % pada tanaman padi. (Laporan penelitian
KKP3T Deptan TA 2010, Nomor : 1148/LB.602/I.1/4/2010). Universitas Islam
“45” Bekasi Kerjasama dengan Badan litbang Departemen pertanian. Bekasi.
Elliot, E.T. 1997. Rationale for Developing Bioindicators of Soil Health. In Pankhurst,
C.E., B.M. Doube and V.V.S.R Gupta. Eds. Biological Indicators of Soil Healt.
CAB International. Wallingford Oxon.
Kader, M.A, M.H. Mian and M.S. Hoque. 2002. Effect of Azotobacter inoculant on yield
and nitrogen uptake by wheat. OnLine J.Bio. Sci.2 : 259 -251.
Katupitya, S., and K. Vlassak. 1990. Colonization of wheat roots by Azospirillum
brasilense. In: Organic recycling in Asia and the Pacific. Rapa Bull. 6:8.
Kennedy, I.R., A.T.M.A. Choudhury and M.L. Kecskes. 2004. Non-symbiotic bacterial
diazotrophs in crop farming systems: can their potential for plant growth
promotion be better exploited. Soil Biol. Biochem. 36 : 1229–1244.
Las, I., S. Rochayati, D. Setyorini, A. Mulyani dan D. Subardja. 2010. Peta Potensi
Penghematan Pupuk Anorganik dan Pengembangan Pupuk Organik pada Lahan
Sawah di Indonesia. Badan penelitian dan Pengembangan Pertanian. Kementrian
Pertanian. Jakarta.
Lestari, P., D.N. Susilowati dan E.I. Riyanti. 2007. Pengaruh hormon asam indol asetat
yang dihasilkan Azospirillum sp. terhadap
perkembangan akar padi. J.
AgroBiogen 3 : 66–72.
Mrkovacki, N. and V. Milic. 2001. Use of Azotobacter chroococcum as potentially useful
in agricultural application. Ann. Microbiol. 51 : 145–158.
Rachman, A., S. Rochayati and D. Setyorini. 2009. Soil Fertility Management
Technology for Rice Farmers : Indonesian Experience. Melalui
ftp://ftp.fao.org/TC/TCA/SPFS/Presentations_Burkina_2009/Day4…ce/Soilfertility-management-technology-for-rice-farmers.ppt. [17/12/2011].
Reeves, D.W. 1997. The role of soil organic matter in maintaining soil quality in
continuous cropping systems. Soil Tillage Res. 43 : 131–167.
Sattar, M.A., M.F. Rahman, D.K. Das, and T.M.A. Choudhury. 2008. Propects of using
Azotobacter, Azospirillum and cyanobacteria as supplements of urea nitrogen for
rice production in Bangladesh.
http://www.aciar.gov.au/system/files/node/9817/pr130+part+3.pdf. Diunduh
tanggal 24 Desember 2008.
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
7
Simarmata, T. 1994. Prospek Pemanfaatan Bioteknologi Tanah (Azotobacter sp. dengan
Pupuk Kandang) dalam Meningkatkan Produktivitas Lahan Marginal Ultisol
dengan Indikator Tanaman Tomat (Lycopersicon esculentum). Jurnal Agrikultura
5 (1) : 60 – 74.
Simarmata, T. 2009. Less water for better soil biological activity and growth of paddy
rice in system of organic based aerobic rice intensification. Presented Paper on
Internasional Seminar of Sustainable Resources Development: Management of
Water and Land Resources from October 6th – 8th 2009 in Central Kalimantan.
Simarmata, T dan B. Joy, 2010. Pemanfaatan Kompos Jerami Dalam Teknologi
Pemulihan Kesehatan Dan Kesuburan Lahan Sawah Dan Peningkatan Produksi
Padi Secara Berkelanjutan Di Indonesia. Makalah Pada Program Pemulihan
Kesehatan & Kesuburaan Lahan Sawah Berkelanjutan di Indonesia (Prov. Jabar,
Banten, Jateng, Jatim, Sulsel, Sumsel dan Sumbar, September – Novembar 2010)
dan Evaluasi Kegiatan Corporate Farming di Kab. Garut dan Tasikmalaya Tgl
1 – 2 Desember 2010, Pertemuan Evaluasi Program Pemulihan Kesuburan Lahan
pada Tgl 15 – 16 Desember 2010, Kementerian Pertanian, Ditjen Tanaman
Pangan, Jakarta.
Subba-Rao, N.S. 1982. Biofertilizers in Agriculture. Oxford and IBH Publishing Co.
New Delhi, Bombay, Calcutta.
Widati, S. 2007. Respirasi Tanah. dalam Saraswati, R., E. Husen dan R.D.M
Simanungkalit (eds.). Metode Analisis Biologi Tanah. Balai Besar Sumberdaya
Lahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Bogor.
Yan, D., D. Wang and L. Yang. 2007. Long-term effect of chemical fertilizer, straw, and
manure on labile organic matter fractions in a paddy soil. Biol. Fertil. Soils 44:
93–101.
CEFARS : Jurnal Agribisnis dan Pengembangan Wilayah Vol. 3 No. 2 Juni 2012
8