AGRICULTURE

Rabu, 22 Februari 2012

REHABILITASI LAHAN TSUNAMI DALAM UPAYA MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS LAHAN

REHABILITASI LAHAN TSUNAMI DALAM UPAYA MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS LAHAN

I. PENDAHULUAN

Gempa bumi dan tsunami yang memporak porandakan kawasan pantai barat dan timur Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam (NAD) pada tanggal 26 Desember 2004 telah menimbulkan berbagai masalah yang memerlukan waktu bertahun-tahun untuk mengatasinya. Cakupan persoalan jangka panjang untuk sektor pertanian meliputi antara lain hilangnya sebagian lahan usahatani karena terendam air laut secara permanen, rusaknya lahan usaha tani oleh erosi, meningkatnya kadar garam (salinitas) tanah, rusaknya sistem irigasi dan drainase (Rachman et al., 2008). Sedikitnya 120.000 ha lahan rusak atau tergenang air laut dan sekitar 27,8% dari areal tersebut merupakan lahan pertanian. Sampai saat ini, lahan pertanian yang rusak tersebut banyak yang belum dimanfaatkan kembali secara optimal. Pemanfaatan dan rehabilitasi lahan akan lebih efektif dan efisien bila mempertimbangkan kondisi lahan dan tingkat kerusakannya (Shofiyati, 2006).

Bencana tsunami tidak hanya menyebabkan kerusakan fisik terhadap bangunan, jalan, jembatan, sistem sanitasi dan lainnya, tetapi juga menyebabkan tercemarnya lahan pertanian yang disebabkan oleh intrusi air laut dan terendapnya lumpur berkadar garam tinggi di atas permukaan tanah (Rachman et al., 2008). Air laut mengandung garam yang tinggi (>500 me l^-1), terutama dalam bentuk NaCl, kombinasi basa-basa kation (K, Ca, Mg), sulfat, bikarbonat dan klorin (anion). Apabila air laut ini menggenangi lahan pertanian akan menyebabkan meningkatnya salinitas tanah. Bencana Tsunami tidak hanya menggenangi lahan pertanian dengan air laut, tetapi juga mengendapkan lumpur berkadar garam tinggi. Garam pada lumpur ini dapat terinfiltrasi ke dalam tanah dan berpotensi untuk meningkatkan salinitas tanah di daerah perakaran, merusak struktur tanah, dan mencemari air tanah (Cardon et al., 2003 dan Franzen, 2003).

Salinitas tanah merupakan faktor pembatas penting pertumbuhan tanaman. Kadar garam yang tinggi dalam larutan tanah akan menyebabkan osmotik potensial larutan dalam tanah berkurang. Larutan akan bergerak dari daerah yang konsentrasi garamnya rendah ke konsentrasi tinggi. Akibatnya akar tanaman kesulitan menyerap air, karena air terikat kuat pada partikel-partikel tanah dan dapat menyebabkan terjadinya kekeringan fisiologis pada tanaman.

Pada kondisi dimana konsentrasi garam dalam larutan tanah sangat tinggi, maka air dari dalam sel tanaman bergerak keluar, dinding protoplasma mengkerut dan sel rusak karena terjadi plasmolisis. Selain tanaman harus mengatasi tekanan osmotik tinggi, pada beberapa tanaman dapat terjadi ketidak seimbangan hara disebabkan kadar hara tertentu terlalu tinggi, dan adanya bahaya potensial keracunan natrium dan ion lainnya. Konsentrasi natrium yang tinggi dalam tanah yang ditunjukkan oleh nilai ESP (exchangeable sodium percentage) > 15 mengakibatkan rusaknya struktur tanah yang selanjutnya akan menghambat perkembangan akar tanaman (FAO, 2005).

Rehabilitasi diartikan sebagai suatu usaha pembenahan yang ditujukan kepada lahan yang telah rusak, agar dapat dipergunakan kembali. Dengan kata lain, upaya rehabilitasi adalah upaya mengembalikan fungsi tanah agar bisa mendekati kondisi awal yang berkualitas dalam kesuburan maupun sifat fisikanya. Rehabilitasi tanah terdegradasi dapat ditinjau dari sifat tanah yang mengalami penurunan dan diupayakan dilakukan perbaikan dengan menggunakan amelioran. Adanya campuran lumpur pasir laut tersebut telah mengubah tingkat kesuburan tanah, hal ini memberikan dampak pada kualitas dan hasil panen pasca tsunami. Untuk itu perlu adanya upaya penanggulangan masalah tersebut dengan jalan melakukan rehabilitasi lahan (Rachman et al., 2008).

II. DAMPAK KERUSAKAN LAHAN AKIBAT TSUNAMI

Kerusakan lahan pertanian oleh tsunami sebagian besar terjadi oleh beberapa faktor yaitu: Kegaraman (salinitas) dan sodisitas (kadar Na tinggi), Endapan lumpur laut, Sampah dan puing-puing bangunan dan Rusaknya infrastruktur irigasi/drainase, Air laut mengandung garam yang tinggi (>500 me l^-1), terutama dalam bentuk NaCl, kombinasi basa-basa kation (K, Ca, Mg), sulfat, bikarbonat dan klorin (anion). Apabila air laut ini menggenangi lahan pertanian akan menyebabkan meningkatnya salinitas tanah. Bencana tsunami di Aceh tidak hanya menggenangi lahan pertanian dengan air laut, tetapi juga mengendapkan lumpur berkadar garam tinggi. Garam pada lumpur ini dapat terinfiltrasi ke dalam tanah dan berpotensi untuk meningkatkan salinitas tanah di daerah perakaran, merusak struktur tanah, dan mencemari air tanah (Cardon et al, 2003 dan Franzen, 2003).

Salinitas menunjukkan kadar senyawa kimia yang terlarut dalam tanah. Tanah salin adalah tanah yang mengandung senyawa organik seperti (Na⁺, Mg2⁺, K⁺, Cl⁺, SO42^-, HC03^-, dan CO32^-) dalam suatu larutan sehingga menurunkan produktivitas tanah. Salinitas tanah yang tinggi, akan merusak kesuburan tanah,

karena akan mematikan organisme penyubur tanah seperti bakteri dan cacing tanah. Pada wilayah pertanian maju cacing tanah diupayakan agar tetap hidup melalui rekayasa lingkungan, sehingga mampu mengembalikan kesuburan tanah (Lines and Kelly, 2000).

Berdasarkan hasil analisis tanah Rachman et al. (2008), tanah yang terkena tsunami dapat digolongkan sebagai tanah saline-sodic yang ditandai oleh nilai ESP (exchangeable sodium percentage) tanah > 15 % dengan pH < 8,5. Faktor utama penyebab meningkatnya nilai ESP adalah terakumulasinya ion Na yang terbawa lumpur tsunami dalam konsentrasi yang sangat tinggi (>1 cmol_c kg^-1) di permukaan tanah. Konsentrasi ion Na dalam tanah yang tinggi akan merusak struktur tanah, mengganggu keseimbangan unsur hara, dan menurunkan ketersediaan air untuk pertumbuhan tanaman.

Menurut Emerson dan Bakker (1973) dalam Rachman et al. (2008), tanah mulai terdispersi pada kandungan Na tanah sekitar 5%. Makin tinggi kandungan Na tanah, makin mudah tanah terdispersi. Partikel tanah yang telah terdispersi akan bergerak menyumbat pori-pori tanah menyebabkan tanah memadat dan suplai oksigen untuk pertumbuhan akar dan mikroba tanah menurun drastis. Infiltrasi juga sangat terhambat menyebabkan sangat sedikit air yang masuk ke dalam tanah dan sebagian besar tergenang di permukaan dan menyebabkan terjadinya pelumpuran. Sangat sedikit tanaman yang dapat tumbuh jika kondisi tersebut telah terjadi. Pertumbuhan tanaman terhambat, selain oleh jeleknya sifat fisik tanah juga karena terbentuknya ion-ion beracun seperti Na⁺, OH^-, dan HCO₃^-.

Garam-garam atau Na⁺ yang dapat dipertukarkan akan mempengaruhi sifat-sifat tanah jika terdapat dalam keadaan yang berlebihan dalam tanah. penyerapan Na⁺ oleh partikel-partikel tanah akan mengakibatkan pembengkakan dan penutupan pori-pori tanah yang memperburuk pertukaran gas, dispersi material koloid tanah, struktur tanah serta pH tanah menjadi lebih tinggi karena kompleks serapan dipenuhi oleh ion Na⁺. Menurut Achmad (2006), nilai pH dapat berpengaruh dalam dinamika unsur di dalam tanah. pH tinggi menyebabkan ketersediaan unsur hara makro lebih tinggi dan ketersediaan unsur hara mikro lebih rendah. Jika pH rendah berlaku sebaliknya, ketersediaan unsur hara makro pada umumnya menurun dan unsur hara mikro tersedia berlebihan sehingga dapat meracuni tanaman (Achmad, 2006).

Gelombang tsunami juga membawa lumpur dari dasar laut yang kemudian mengendap di lahan pertanian, sumur-sumur, kolam, cekungan, dan tempat-tempat lain. Ketebalan lumpur bervariasi dari <5 cm sampai sekitar 20 cm. Makin jauh dari pantai endapan lumpur makin halus dengan kandungan liat tertinggi sekitar 43% dan terendah sekitar 8%. Selain mengandung garam-garam yang berpotensi meningkatkan salinitas tanah, lumpur tsunami juga mengandung C organik dan kation-kation seperti Ca, Mg, dan K yang tinggi sampai sangat tinggi. Dengan demikian apabila konsentrasi Na dapat dikurangi melalui pencucian disertai dengan pemberian amelioran tanah seperti gypsum atau pupuk organik, lumpur tsunami berpotensi untuk memperbaiki kandungan C organik dan kation-kation tanah (Rachman et al., 2008).

III. STRATEGI REHABILITASI LAHAN TSUNAMI

Rehabilitasi lahan pertanian akibat bencana Tsunami didasarkan pada tingkat kerusakan lahan yang diakibatkan oleh salinitas, macam dan ketebalan endapan lumpur. Makin berat kerusakannya, makin intensif pula rehabilitasi lahan yang harus dilakukan. Selain itu rehabilitasi lahan juga harus mempertimbangkan jenis masalah yang menyebabkan kerusakan lahan dan lumpuhnya kapasitas sistem usaha tani. Rehabilitasi lahan akibat salinitas berbeda dengan lahan-lahan yang juga memiliki masalah sodisitas, masalah endapan lumpur dan kerusakan infrastruktur. Upaya rehabilitasi lahan tersebut dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:

3.1 Pencucian Garam

Pencucian garam dapat dilakukan pada kondisi jenuh air dengan menggunakan curah hujan atau dengan air segar dari sungai. Pengalaman menunjukkan bahwa pencucian secara berselang pada interval 1 atau 2 minggu dapat diaplikasikan dengan efektif. Cara ini lebih menguntungkan dibanding cara penggenangan disertai pencucian, karena periode kering pada saat tidak dicuci dapat mengakibatkan retakan pada lapisan tanah (terutama tanah liat). Pada saat terjadi retakan tersebut akan terjadi pula pemindahan garam dari lapisan bawah ke bagian retakan sehingga dengan mudah dapat dicuci pada tahap pencucian berikutnya (Subagyono, 2005).

Untuk mempercepat pencucian garam, salah satu cara adalah membangun sistem drainase. Saluran drainase ini akan mempercepat aliran air dari lahan untuk dibuang keluar melalui saluran kuarter dan tersier (Subagyono, 2005). Menurut Rachman et al (2008). Saluran drainase yang berfungsi baik dapat membuang garam-garam dari lahan pertanian, sehingga memungkinkan ditanami kembali dengan kacang tanah dan tanaman palawija lain. Selain itu, pembangunan kembali pematang-pematang sawah yang rusak diterjang tsunami perlu segera dilaksanakan. Pematang tersebut sebaiknya lebih tinggi dibandingkan dengan sebelum tsunami untuk menampung lebih banyak air hujan berkadar garam rendah, sehingga dapat lebih efektif menurunkan kadar garam tanah.

Pencucian garam ke lapisan tanah lebih dalam sehingga menjauhi zona perakaran dapat dilakukan terutama pada daerah yang permeabilitas tanahnya cukup baik, air tanahnya dalam (>2 m), dan curah hujannya sedang sampai tinggi. Teknik pencucian ini dapat efektif dilakukan selama musim penghujan, namun berisiko meningkatkan kadar salinitas tanah di daerah perakaran selama musim kemarau akibat tingginya penguapan dari pori-pori tanah. Untuk menghindari risiko tersebut, pada lahan pertanian yang telah direklamasi perlu dilakukan tindakan rehabilitasi (Rachman et al., 2008).

3.2 Aplikasi Gypsum (CaSO4)

Untuk mengatasi masalah sodisitas (kadar Na tinggi) diperlukan bahan amelioran seperti gypsum. Gypsum menggantikan ion sodium dalam tanah dengan kalsium, dan sebagai akibatnya secara aktif membuang sodium dan meningkatkan perkolasi tanah. Pilihan ini dapat diaplikasikan hanya ketika pH tanah lebih tinggi dari 8,5 (misalnya tanah sodik) dan jika cara mekanis sederhana tidak efektif menghancurkan lapisan padat liat/debu. Penggunaan gipsum (CaSO4) dapat mempercepat pencucian Na dan mengurangi salinitas tanah. Bahan amelioran lain yang dapat digunakan disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Bahan amelioran untuk reklamasi tanah alkalin (Mengandung Na)

Jenis Amelioran	Bahan Kimia
Garam kalsium mudah larut	Calcium chloride
	Gypsum
Garam asam	Sulfur
	Sulfuric acid
	Besi sulfat
	Aluminium sulfat
	Lime-sulfur
Garam kalsium sulit larut	Batuan kapur (ground limestone)
	Produk kapur dari pabrik gula

Sumber : Subagyono (2005)

Kebutuhan gypsum sangat tergantung pada kadar Na tertukar di dalam tanah. Penetapan sodium tertukar dan kapasitas tukar kation (KTK) sangat membantu dalam estimasi jumlah amelioran. Tanah dengan kedalaman 0-30 cm mengandung Na tertukar 4 cmol (+) kg^-1, KTK 10 cmol (+) kg^-1, dengan demikian ESP sama dengan 40. Jika ESP ingin diturunkan menjadi 10, diperlukan untuk mengganti Na sebanyak 3 cmol (+) kg^-1, sehingga diperlukan bahan amelioran pada level 3 cmol (+) kg^-1 tanah (Subagyono, 2005).

3.3 Pemberian Bahan Organik

Tindakan rehabilitasi ditujukan untuk memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah dapat dilakukan antara lain dengan pemberian bahan pembenah tanah seperti pupuk kandang, pupuk organik, abu sekam, dan pemulsaan. Pemberian bahan pembenah tanah yang tersedia di lokasi seperti pupuk kandang, sekam padi, dan pupuk organik lainnya sebanyak 5-10 t ha^-1 sangat penting dilakukan untuk memperbaiki struktur tanah, keseimbangan hara, kemampuan menyimpan air (water holding capacity) dan mengurangi penguapan jika bahan-bahan tersebut disebar di permukaan tanah (Rachman et al., 2008).

Pemberian bahan organik/amandemen bokashi jerami atau pembenah tanah pada lahan salin dapat menurunkan pH dan memperbaiki kesuburan tanah. Munawar (2011) menyatakan, bahan organik berpengaruh terhadap sifat-sifat fisika tanah melalui berbagai cara. Sisa-sisa tanaman yang masih asli dan berada di permukaan tanah melindungi permukaan tanah dari proses pengerasan dan pergerakan akibat jatuhan butir hujan, sehingga memacu infiltrasi dan mengurangi aliran permukaan. Peningkatan bahan organik secara tidak langsung dapat meningkatkan porositas tanah melalui peningkatan aktivitas fauna tanah. Bahan organik segar memacu aktivitas makrofauna seperti cacing tanah yang menciptakan lubang-lubang dengan bahan sekresi dari tubuhnya, kemudian terisi dengan bahan kascingnya. Jumlah air infiltrasi ke dalam tanah tergantung pada masa penutupan tanah.

Bahan organik tanah merupakan salah satu bahan pembentuk agregat tanah, yang mempunyai peran sebagai bahan perekat antar partikel tanah untuk bersatu menjadi agregat tanah, sehingga bahan organik penting dalam pembentukan struktur tanah. Pengaruh pemberian bahan organik terhadap struktur tanah sangat berkaitan dengan tekstur tanah yang diperlakukan (Atmojo, 2003). Bahan organik dapat memperbaiki struktur tanah melalui sifat-sifat adhesif dari bahan organik, seperti bahan sisa bakteri, gel organik, hifa jamur, dan sekresi cacing yang mengikat partikel-partikel tanah bersama-sama membentuk agregat yang mantap (Munawar, 2011).

Pemberian pupuk kandang selain dapat menambah tersedianya unsur hara, juga dapat memperbaiki sifat fisik tanah. Beberapa sifat fisik tanah yang dapat dipengaruhi pupuk kandang antara lain kemantapan agregat, bobot volume, total ruang pori, plastisitas dan daya pegang air. Kartasapoetra (2000) menyatakan, pupuk kandang mempunyai daya untuk mempertinggi kadar humus dan memperbaiki struktur tanah, humus mempunyai peranan penting dalam pembentukan tanah remah, karena humus mempunyai sifat kolloid hidrofil yang dapat digumpalkan dan dijadikan gel kembali. Tanah remah-sedang cenderung tampak agak bergumpalan (aggregasi) dan ada yang dalam keadaan bentuk porouse berlubang-lubang bergeronggong yang memudahkan aliran air menerobos menyerab ke dalam lapisan-lapisan tanah sebelah bawah.

Pupuk kandang bermanfaat atau mempunyai daya untuk : Meningkatkan kesuburan tanah, mendorong kehidupan jasad renik dan sebagai sumber unsur mikro yang dibutuhkan tanaman, sehingga keseimbangan unsur hara di dalam tanah menjadi lebih baik. Pelapukan dan perombakan pupuk kandang akan mengakibatkan persenyawaan nitrogen yang terdapat dalam bahan organik (misalnya polipeptida dan asam amino menjadi ammonia, sulfat, fosfat, asam arang, dan air). Dan dalam hal menghasilkan humus mempunyai peranan penting dalam mengikat air, humus mempunyai sifat dapat mengikat air sampai empat atau enam kali beratnya sendiri sehingga dapat mempertinggi daya untuk menahan air. Persediaan ini penting untuk melarutkan unsur hara sehingga tersedia bagi tanaman untuk pertumbuhannya, dengan terikatnya air oleh humus berarti dapat mengurangi air perkolasi, sehingga pencucian unsur-unsur hara oleh air dapat direduksi. Selain itu humus adalah kolloid yang bermuatan negatif, sehingga dapat mengadsorbsi kation pada permukaan humus tersebut. Hal tersebut dapat mereduksi peristiwa pencucian unsur hara di dalam tanah (Kartasapoetra, 2000). Tanah yang kaya bahan organik mampu mengikat dan menyimpan unsur-unsur hara tanaman yang bermuatan positif atau unsur logam, seperti Ca, Mg, dan K. Jika KTK meningkat, tanah akan menggandeng lebih banyak hara dan membebaskannya untuk pertumbuhan tanaman (Griffin, 2008 dalam Munawar, 2011).

Bahan organik merupakan sumber energi bagi makro dan mikro-fauna tanah. Penambahan bahan organik dalam tanah akan menyebabkan aktivitas dan populasi mikrobiologi dalam tanah meningkat, terutama yang berkaitan dengan aktivitas dekomposisi dan mineralisasi bahan organik. Beberapa mikroorganisme yang beperan dalam dekomposisi bahan organik adalah fungi, bakteri dan aktinomisetes. Di samping mikroorganisme tanah, fauna tanah juga berperan dalam dekomposi bahan organik antara lain yang tergolong dalam protozoa, nematoda, Collembola, dan cacing tanah. Fauna tanah ini berperan dalam proses humifikasi dan mineralisasi atau pelepasan hara, bahkan ikut bertanggung jawab terhadap pemeliharaan struktur tanah. Mikro flora dan fauna tanah ini saling berinteraksi dengan kebutuhannya akan bahan organik, kerena bahan organik menyediakan energi untuk tumbuh dan bahan organik memberikan karbon sebagai sumber energi (Atmojo, 2003). Bahan organik memperbaiki sifat biologi tanah dengan mengikat butir-butir partikel membentuk agregat dari benang hyphae terutama dari jamur micorhyza dan hasil eskresi tumbuhan dan hewan lainnya.

Keberadaan makrofauna di dalam tanah mempercepat dekomposisi masukan bahan organik. Bahan organik segar merupakan pakan bagi makrofauna. Melalui pencernaannya terjadi penguraian bahan organik, dan sebagian hasil pengurainya dibebaskan kembali ke tanah dalam bentuk kotoran yang dihasilkannya. Oleh karena itu kotoran makrofauna umumnya berkandungan C organik dan unsur tersedia yang lebih tinggi dibandingkan tanah disekitarnya. Namun demikian komposisi kimia kotoran makrofauna sangat beragam, bergantung pada jenis makrofaunanya, jenis dan jumlah pakannya serta jenis tanahnya (Ma’shum, 2003).

IV. KESIMPULAN

1. Kerusakan lahan pertanian oleh tsunami sebagian besar terjadi oleh beberapa faktor yaitu: Kegaraman (salinitas) dan sodisitas (kadar Na tinggi), Endapan lumpur laut, Sampah dan puing-puing bangunan, Rusaknya infrastruktur irigasi/drainase dan jalan.

2. Air laut mengandung garam yang tinggi (>500 me l^-1), terutama dalam bentuk NaCl, kombinasi basa-basa kation (K, Ca, Mg), sulfat, bikarbonat dan klorin (anion). Apabila air laut ini menggenangi lahan pertanian akan menyebabkan meningkatnya salinitas tanah. Bencana Tsunami tidak hanya menggenangi lahan pertanian dengan air laut, tetapi juga mengendapkan lumpur berkadar garam tinggi. Garam pada lumpur ini dapat terinfiltrasi ke dalam tanah dan berpotensi untuk meningkatkan salinitas tanah di daerah perakaran, merusak struktur tanah, dan mencemari air tanah.

3. Pencucian garam dapat dilakukan pada kondisi jenuh air dengan menggunakan curah hujan atau dengan air segar dari sungai. Pengalaman menunjukkan bahwa pencucian secara berselang pada interval 1 atau 2 minggu dapat diaplikasikan dengan efektif. Cara ini lebih menguntungkan dibanding cara penggenangan disertai pencucian.

4. Untuk mengatasi masalah sodisitas (kadar Na tinggi) diperlukan bahan amelioran seperti gypsum. Gypsum menggantikan ion sodium dalam tanah dengan kalsium, dan sebagai akibatnya secara aktif membuang sodium dan meningkatkan perkolasi tanah.

5. Tindakan rehabilitasi ditujukan untuk memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah dapat dilakukan antara lain dengan pemberian bahan pembenah tanah seperti pupuk kandang, pupuk organik, abu sekam, dan pemulsaan. Pemberian bahan pembenah tanah yang tersedia di lokasi seperti pupuk kandang, sekam padi, dan pupuk organik lainnya sebanyak 5-10 t ha^-1 sangat penting dilakukan untuk memperbaiki struktur tanah, keseimbangan hara, kemampuan menyimpan air (water holding capacity) dan mengurangi penguapan jika bahan-bahan tersebut disebar di permukaan tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, A. 2006. Identifikasi Kerusakan Lahan dan Pendapat Masyarakat Terhadap Rencana Rehabilitasi Lahan Pertanian Pasca Tsunami (Studi Kasus Kecamatan Lho’nga Kabupaten Aceh Besar ). Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Bogor. http://repository.ipb.ac.id/bitstream/

handle/123456789/7903/2006aac.pdf?sequence=2 (Diakses Tgl 6 Februari 2012).

Atmojo, S. W. 2003. Peranan Bahan Organik Terhadap Kesuburan Tanah dan Upaya Pengelolaannya. Pidato Pengukuhan Guru Besar Ilmu Kesuburan Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Cardon, G. E., Davis, J. G., Bauder, T. A. and Waskom, R. M. 2003. Managing Saline Soil. Colorado State University Cooperative Extension.

FAO. 2005. Final Report for SPFS-Emergency Study on Rural Reconstruction Along the Eastern Coast of NAD Province. Government of the Republic of Indonesia, Ministry of Agriculture, Food and Agriculture Organization of the United Nations. Nippon Koei Co. Ltd.

Franzen, D. 2003. Managing Saline Soils in North Dakota. North Dakota State University, Fargo.

Kartasapoetra, G., Kartasapoetra, A. G., Sutedjo, M. M. 2000. Teknologi Konservasi Tanah dan Ait. Rineka Cipta. Jakarta.

Lines and Kelly, R. 2000. Soil sense: Soil management for NSW North Coast farmers. NSW Agriculture & Land and Water Conservation, Wollongbar.

Ma’shum, M., Soedarsono, J., Susilowati, L. E. 2003. Biologi Tanah. CPIU Pasca IAEUP, Bagpro Peningkatan Kualitas Sumberdaya Manusia, Ditjen Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.

Munawar, A. 2011. Kesuburan Tanah dan Nutrisi Tanaman. IPB Press. Bogor.

Rachman, A., Erfandi, D., Ali, M, N. 2008. Dampak Tsunami Terhadap Sifat-Sifat Tanah Pertanian di NAD dan Strategi Rehabilitasinya. Peneliti pada Balai Penelitian Tanah. Bogor. http://balittanah.litbang.deptan.go.id/eng/dokumentasi/lainnya/jurnal_arachman28.pdf (Diakses Tgl 6 Februari 2012).

Shofiyati, R. dan Wahyunto. 2006. Inderaja untuk Identifikasi Kerusakan Lahan Akibat Tsunami dan Rehabilitasinya. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanin. Bogor. http://pustaka.

litbang.deptan.go.id/publikasi/wr28306k.pdf (Diakses Tgl 6 Februari 2012).

Subagyono, K. 2005. Rehabilitasi Lahan Pasca Tsunami Di Nanggroe Aceh Darussalam. Balai Penelitian Tanah, Badan Litbang Pertanian. Bogor.http://balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/

leaflet/tsunami.pdf (Diakses Tgl 6 Februari 2012).

Wiskandar, 2002. Pemanfaatan pupuk kandang untuk memperbaiki sifat fisik tanah di lahan kritis yang telah diteras. Konggres Nasional VII.

PERANAN MIKROBIA DALAM PROSES OKSIDASI DAN REDUKSI SULFUR ANORGANIK

PERANAN MIKROBIA DALAM PROSES OKSIDASI DAN REDUKSI SULFUR ANORGANIK

I. PENDAHULUAN

Sulfur merupakan unsur esensial baik bagi kehidupan mikrobia tanah dan bagi tanaman. Dalam jaringan tanaman terkandung sekitar 0,2 - 0,5 % S dari seluruh berat kering tanaman. kekurangan unsur ini pada tanaman menyebabkan pertumbuhan tanaman terganggu. Gejala awal yang menunjukkan bahwa suatu tanaman kekurangan unsur sulfur adalah terjadinya klorosis pada daun muda. Klorosis terjadi sebagai akibat dari adanya gangguan pada proses pembentukan Ferrodoksin, sehingga fotosintesis terhambat (Ma’shum, 2003).

Di dalam tanah sulfur terdapat dalam bentuk S organik (mencapai sekitar 90-95% dari total S tanah) dan sisanya berupa S anorganik. Sulfur di dalam tanah sumber aslinya berasal dari batuan pirit (FeS₂). Selama proses pelapukan, S dalam pirit dioksidasikan menjadi bentuk S-SO₄. Dalam bentuk S anorganik inilah, sulfur diasimilasi oleh tanaman dan beberapa mikrobia tanah, yang selanjutnya diincorporasikan ke dalam bentuk S organik. Selanjutnya, ketika senyawa S organik masuk ke dalam tanah akan terurai kembali melalui proses mineralisasi dan menjadi sumber utama S bagi pertumbuhan tanaman dan mikrobia tanah. Selain dalam bentuk S-SO₄, beberapa organisme dapat menggunakan S anorganik dalam bentuk sederhana (S elementer, dan sulfida) dan juga S organik (Ma’shum, 2003).

Pada tanah pertanian di daerah kering, S anorganik terdapat sebagai garam sulfat dari Ca, Mg, Na dan NH₄. Di bawah kondisi basah, SO₄^2-berada dalam larutan tanah atau terjerap pada koloit tanah, terutama oleh liat kaolinit dan oksidasi hidrous Fe dan Al. Jerapan SO₄^2-meningkat dengan menurunnya pH tanah dan dengan tingginya kandungan mineral kaolinit.Di bawah kondisi tergenang, S anorganik berada dalam bentuk S reduksi seperti FeS₂ dan H₂S.

Di dalam tanah terjadi berbagai transformasi bentuk-bentuk sulfur organik dan anorganik. Mekanisme mana yang memegang peranan penting ditentukan oleh kondisi lingkungannya, komposisi bahan organik atau anorganik dan mikrobia yang terlibat. Salah satu proses transformasi bentuk sulfur anorganik adalah melalui reaksi oksidasi dan reduksi yang melibatkan mikrobia tanah.

II. PERANAN MIKROBIA DALAM PROSES OKSIDASI SULFUR ANORGANIK

Di dalam tanah oksidasi S anorganik tidak semua berlangsung secara enzimatik, tetapi adakalanya berlangsung secara kimiawi, dan adakalanya beberapa tahapan reaksi bersifat non biologis. Sulfida dan S elementer dapat dioksidasi secara kimia, tetapi proses reaksinya berlangsung lebih lambat jika dibandingkan secara biologi kalau kondisi lingkungan memungkinkan terjadinya proses tersebut. Pada kondisi suhu dan kelembaban sekitar optimum, perombakan kimia hampir tidak berperanan dibandingkan dengan perombakan biologis.

Kelompok mikrobia tanah yang terlibat dalam proses oksidasi biologi dari sulfur anorganik berasal dari kelompok bakteri yang tergolong khemoautotrof dan heterotrof. Di samping itu terdapat dari golongan bakteri yang membentuk benang dan bakteri sulfur hijau dan ungu.

Kelompok bakteri khemoautotrof terutama berasal dari genus Thiobacillus. Terdapat lima spesies Thiobacillus yang telah banyak dipelajari yaitu (Ma’shum, 2003) :

1. Thiobacillus thiooxidans, termasuk khemoauototrof yang mengoksidasi S elemen dan tumbuh aktif pada pH 3 atau lebih rendah. Oleh karenanya oksidasi sulfur oleh bakteri ini berlangsung sangat cepat pada kebanyakan tanah bereaksi masam. Persamaan reaksi oksidasi S anorganik yang dikatalis oleh spesies ini adalah :

S + 1 ½ O₂ + H₂O ----------------------> H₂SO₄

2. Thiobacillus thioparus, termasuk hemoautotrof oblogat dan tumbuh aktif pada pH netral, dan tergolong sebagai bakteri yang peka terhadap kondisi masam. Bakteri ini mempunyai ciri khusus yakni dapat mengendapkan sulfur bebas pada permukaan media cair selama oksidasi thiosulfat. Persamaan reaksi oksidasi S anorganik yang dikatalis oleh spesies ini adalah :

Na₂S₄O₆ + Na₂CO₃ + 1/2O₂----------------------> 2Na₂SO₄ + 2 S + CO₂

3. Thiobacillus novellus, mikrobia ini tidak menggunakan S elemen tetapi akan mengoksidasi baik senyawa S organik maupun garam S, dan dapat berkembang baik dalam kondisi anaerobik. Reaksi tanah optimum untuk bakteri ini ada pada sekitar netral atau bahkan sedikit alkalis. Persamaan reaksi oksidasi S anorganik yang dikatalis oleh spesies ini adalah :

Na₂S₂O₃ + 2O₂ + H₂O ------------------------> 2 NaHSO₄

4. Thiobacillus denitrificans, mikrobia ini menggunakan O sebagai aseptor elektron dalam suasana aerobik, dan menggunakan nitrat sebagai aseptor elektron dalam kondisi anaerobik. Pada keadaan anaerobik, bakteri ini menggunakan nitrat menjadi gas nitrogen, dan pada saat yang sama tiosulfat atau beberapa senyawa sulfur lainnya dioksidasi. Reaksi tanah optimum untuk bakteri ini ada pada sekitar netral atau bahkan sedikit alkalis. Persamaan reaksi oksidasi S anorganik yang dikatalis oleh spesies ini adalah :

5 S + 6 KNO₃ + 2H₂O ----------------------> K₂SO₄+ 4 KHSO₄+ 3H₂

5. Thiobacillus ferroxidans, dapat menggunakan garam fero atau sulfur sebagai sumber energinya. Reaksi tanah optimum untuk bakteri ini sekitar 2 sampai 3,5.

Dalam Proses oksidasi S anorganik menjadi sulfat oleh Thiobacillus, terdapat tiga lintasan yaitu : Lintasan pertama S elemen diubah menjadi sulfit; lintasan kedua beberapa sulfit bereaksi dengan sisa-sisa sulfur menjadi tiosulfat; lintasan ketiga tiosulfat mungkin dipecah menjadi sulfit dan sulfur atau diubah menjadi tetrationat kemudian tetrationat dapat dimetabolik menjadi sulfur dan sulfit, yang selanjutnya dioksidasi menjadi sulfat.

Sulfat akan tereduksi menjadi bentuk sulfida pada kondisi air tergenang (anaerobik), atau sebagai S elementer pada lingkungan yang kondisi aerobik dan anaerobiknya yang terjadi bergantian. Sulfur elementer merupakan sumber S yang baik, tetapi dia harus teroksidasi dulu secara biologi menjadi SO₄^2-, dipacu oleh bakteri Thiobacillus thiooxidans, sebelum dapat dimanfaatkan oleh tanaman (Munawar, 2011).

Kelompok mikrobia heterotrof yang juga mengoksidir senyawa S anorganik berasal dari kelompok bakteri, aktinomisetes dan fungi. Sebagai contoh, bakteri yang terlibat dari golongan ini adalah dari genus Arthrobacter, Bacillus, Flavobatrium dan Pseudomonas. Bakteri-bakteri ini mengoksidasi tiosulfat menjadi tetrationat apabila ada nutrisi organik. Kecepatan reaksi ini lebih lambat dari pada reaksi yang dikatalisir oleh juga mengoksidir senyawa S anorganik. Selanjutnya fungi yang berfilamen dapat pula menghasilkan sulfat dari substrat organik seperti sestein, thiourea, metionin. Fungi-fungi tersebut berasal dari genus Aspergillus, Penicillium dan Microsporum (Ma’shum, 2003).

Oksidasi bubukan sulfur menghasilkan banyak asam sulfat, karenanya penambahan sulfur ke tanah akan sama pengaruhnya dengan penambahan asam sulfat terhadap kemasaman tanah. Pada pemberian sulfur dengan takaran tinggi, pH tanah netral bisa mencapai 2 setelah beberapa bulan. Dalam hal ini kelompok bakteri yang paling bertanggung jawab adalah T. thiooxidans, T. thiooparus, T. denitrificans.

Oksidasi unsur sulfur dapat menyebabkan pelarutan mineral tanah. Asam sulfat yang dibentuk beraksi dengan mineral dan bahan sukar larut lainnya yang menyebabkan terjadinya mobilitas unsur hara. Oleh karenanya masukan bubuk sulfur ke dalam tanah sering kali meningkatkan jumlah fosfat terlarut, K, Ca, Mg, Mn dan Al.

III. PERANAN MIKROBIA DALAM PROSES REDUKSI SULFUR ANORGANIK

Dalam tanah dengan suasana anerobik, kadar sulfida meningkat nisbi tinggi umumnya mencapai lebih dari 150 ppm pada kondisi sedemikian kepekatan SO₄^– menurun sehingga seringkali terjadi zone pengendapan fero sulfida dalam profil tanah. Jika proses ini berlangsung maka akan terjadi peningkatan jumlah bakteri pereduksi sulfa. Sulfida yang tertimbun dalam tanah kebanyakan berasal dari reduksi sulfat dan sekalipun juga dapat berasal dari mineralisasi senyawa S organik dalam suasana anaerobik.

Bentuk S sulfida banyak dijumpai pada tanah-tanah yang senantiasa tergenang. Pada kondisi reduktif, sulfat akan tereduksi menjadi sulfida (H₂S) dengan bantuan bakteri pereduksi sulfat, seperti genus Desulfovibrio. Reaksi reduksi ini akan berlangsung dengan baik jika tanahnya mempunyai kandungan bahan organik tinggi (Munawar, 2011).

Mikrobia pereduksi sulfat terutama dari bakteri Desulfovibrio, yang merupakan golongan bakteri yang tidak membentuk spora, obligat anaerobik dan menghasilkan H₂S dari reduksi SO₄ ^– dengan kecepatan tinggi. Bakteri ini berbentuk batang yang lengkung dan bergerak dengan flegellum pada satu ujung tubuhnya. Spesies Desulfovibrio yang umum berperan dalam proses reduksi ini adalah Desulfovibrio desulfuricans. Spesies ini hidup pada kisaran pH yang sempit, dan tidak dapat tumbuh dalam medium dengan pH kurang dari 5,5. Kenyataan ini boleh jadi ada hubungannya dengan kurangnya pembentukan sulfida pada kondisi masam. Genus kedua yang aktif dalam proses reduksi sulfat adalah Desulfoto maculum. Bakteri tersebut mereduksi sulfat menjadi sulfida. Beberapa isolat dari Desulfovibrio desulfuricans juga menggunakan molekul hidrogen untuk mereduksi sulfat, sulfit dan tiosulfat (Ma’shum, 2003).

Kedua genus bakteri tersebut tidak menggunakan oksigen atmosfer dan atau S organik sebagai aseptor elektron bagi pertumbuhannya. Bakteri-bakteri tersebut menggunakan sulfat dan bentuk S anorganik lain (tiosulfat, dan tetrathionat) sebagai aseptor elektron dalam proses pertumbuhannya dan sekaligus sebagai sumber S untuk bahan penyusun sel. Energi yang diperlukan oleh mikrobia tersebut bersumber dari senyawa-senyawa organik seperti, sejumlah karbohidrat dan asam organik.

Mekanisme pembentukan H₂S dari reduksi sulfat masih belum selengkapnya jelas, namun demikian dapat dipastikan bahwa sebagian tahap awal dari reduksi tersebut adalah pembentukan sulfit. Tahap selanjutnya adalah reduksi sulfit menjadi sulfida melalui tiga lintasan yaitu: (1) reduksi sulfit langsung menghasilkan sulfida; (2) sulfit direduksi menjadi tiosulfida, kemudian dipecah menghasilkan sulfida; dan (3) reduksi sulfit menghasilkan tritionat, kemudian dikonversi menjadi tiosulfat dan sulfit (Ma’shum, 2003).

DAFTAR PUSTAKA

Munawar, A. 2011. Kesuburan Tanah dan Nutrisi Tanaman. IPB Press. Bogor.

DAMPAK PERUBAHAN IKLIM TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN

DAMPAK PERUBAHAN IKLIM TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN

I. PENDAHULUAN

Perubahan iklim global disebabkan antara lain oleh peningkatan emisi Gas Rumah Kaca (GRK) akibat berbagai aktivitas yang mendorong peningkatan suhu bumi. Mengingat iklim adalah unsur utama dalam sistem metabolisme dan fisiologi tanaman, maka perubahan iklim global akan berdampak buruk terhadap keberlanjutan pembangunan pertanian (Las, 2007).

Indonesia sebagai negara kepulauan yang terletak di daerah katulistiwa termasuk wilayah yang sangat rentan terhadap perubahan iklim. Perubahan pola curah hujan, kenaikan muka air laut, dan suhu udara, serta peningkatan kejadian iklim ekstrim berupa banjir dan kekeringan merupakan beberapa dampak serius perubahan iklim yang dihadapi Indonesia (Tim Sintesis Kebijakan, 2007).

Perubahan iklim yang telah menimbulkan beberapa bencana yang memiliki kemungkinan untuk menjadi lebih buruk di masa mendatang. Dengan menggunakan asumsi kenaikan suhu di Indonesia antara 0,4⁰ - 3⁰ C di tahun 2030 dan 0,9⁰ - 4⁰C di tahun 2070, terbukti bahwa perubahan iklim akibat memanasnya bumi secara negatif akan menurunkan produksi pertanian dan tingkat kesejahteraan antara 2,5 - 18 persen per tahun (Rahayu, 2007).

Beberapa penemuan terakhir mulai memperjelas pengaruh iklim terhadap produksi pertanian. Pengaruh pada produksi pertanian dapat disebabkan paling tidak oleh pengaruhnya terhadap produktivitas tanaman, organisme pengganggu tanaman, dan kondisi tanah. Iklim dan cuaca merupakan faktor penentu utama bagi pertumbuhan dan produktifitas tanaman pangan. Produktifitas pertanian berubah-ubah secara nyata dari tahun ke tahun. Perubahan drastis cuaca, lebih berpengaruh terhadap pertanian dibanding perubahan rata-rata. Tanaman sangat peka terhadap perubahan cuaca yang sifatnya sementara dan drastis. Perbedaan cuaca antar tahun lebih berpengaruh dibanding dengan perubahan iklim yang diproyeksikan (Munawar, 2010). Makalah ini akan membahas mengenai penyebab terjadinya perubahan iklim dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan produktifitas tanaman.

II. PENYABAB TERJADINYA PERUBAHAN IKLIM

Perubahan iklim global disebabkan antara lain oleh peningkatan emisi Gas Rumah Kaca (GRK) akibat berbagai aktivitas yang mendorong peningkatan suhu bumi (Las, 2007). IPCC (2007) dalam Noordwijk (2008). telah memberikan banyak bukti kuat secara ilmiah bahwa iklim global telah berubah pada tingkatan yang cukup besar sepanjang sejarah geologi. Perubahan tersebut terjadi karena adanya peningkatan konsentrasi gas rumah kaca (GRK) di atmosfer, terutama tersusun dari gas-gas CO₂, CH₄ dan N₂O.

Gas rumah kaca utama yang terus meningkat adalah karbon dioksida (CO₂). Sebagian dari karbon dioksida ini dapat diserap kembali, antara lain melalui proses fotosintesis yang merupakan bagian dari proses pertumbuhan tanaman atau pohon. Namun, kini kebanyakan negara memproduksi karbon dioksida secara jauh lebih cepat ketimbang kecepatan penyerapannya oleh tanaman atau pohon, sehingga konsentrasinya di atmosfer meningkat secara bertahap. Ada beberapa gas rumah kaca yang lain. Salah satunya adalah metan (CH₄), yang dapat dihasilkan dari lahan rawa dan sawah serta dari tumpukan sampah dan kotoran ternak. Gas-gas rumah kaca lainnya, meski jumlahnya lebih sedikit, antara lain adalah nitrogen oksida (N₂O) dan sulfur heksaflorida (SF₆) (United Nations Development Programme Indonesia, 2007).

Beberapa jenis gas di atmosfir, seperti CO₂, CH₄, dan N₂Omempengaruhi iklim permukaan bumi karena kemampuanya dalam membantu proses transmisi radiasi dari matahari ke permukaan bumi, dan juga menghambat keluarnya sebagian radiasi dari permukaan bumi. Kalau konsentrasi dari gas-gas ini di atmosfir meningkat, radiasi yang keluar dari permukaan bumi akan terhambat, sehingga suhu permukaan bumi bertambah besar. Prediksi peningkatan suhu bumi bukanlah suatu hal yang mudah iklim di suatu daerah merupakan hasil interaksi dari proses-proses fisika dan mekanik yang saling berhubungan. Peningkatan suhu, akan menyebabkan peningkatan evapotranspirasi yang berdampak pada meningkatnya konsentrasi. Apabila konsentrasi dari gas-gas ini di atmosfir meningkat, radiasi yang berupa uap air, H₂O(gas). Uap air juga merupakan gas penghambat keluarnya radiasi dari permukaan bumi, sementara di lain pihak keberadaan uap air tersebut juga menimbulkan umpan balik negatif karena peningkatan pertumbuhan awan, menyebabkan terhambatnya transmisi radiasi matahari ke permukaan bumi (Syarifuddin, 2011).

Aktifitas-aktifitas yang menghasilkan GRK adalah perindustrian, penyediaan energi listrik, dan transportasi. Sedangkan dari peristiwa secara alam juga menghasilkan/ mengeluarkan GRK seperti dari letusan gunung berapi, rawa-rawa, kebakaran hutan, peternakan hingga kita bernafaspun mengeluarkan GRK. Komposisi dan konsentrasi gas rumah kaca yang berada di lapisan atmosfer akan sangat bergantung dari gas-gas emisi yang dihasilkan berbagai kegiatan manusia dalam merekayasa sistem tatanan ekologi di planet ini (Hamid, 2009).

United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCC) mengklasifikasi enam jenis gas yang dapat menyerap radiasi matahari di lapisan atmosfer yaitu Karbondioksida (CO₂), Dinitroksida (NO₂), Metana (CH₄), Sulfurheksaflorida (SF₆), Perfluorokarbon (PFCs) dan hidrofluorokarbon (HFCs). Gas karbondioksida (CO₂), dinitrooksida (NO₂) dan metana (CH₄) terutama dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil di sektor energi, transportasi dan industri. Gas metana (CH₄) juga dihasilkan dari kegiatan pertanian dan peternakan. Sementara untuk gas sulfurheksaflorida (SF₆), perflorokarbon (PFCs) dan hidroflorokarbon (HFCs) dihasilkan dari industri pendingin dan penggunaan aerosol (partikel kecil/debu) (Hamid, 2009).

III. DAMPAK PERUBAHAN IKLIM TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN

Perubahan iklim global akan mempengaruhi setidaknya tiga unsur iklim dan komponen alam yang sangat erat kaitannya dengan pertanian, yaitu: (1) naiknya suhu udara yang juga berdampak terhadap unsur iklim lain, terutama kelembaban dan dinamika atmosfer, (2) berubahnya pola curah hujan, (3) makin meningkatnya intensitas kejadian iklim ekstrim (anomali iklim) seperti El-Nino dan La-Nina, dan (4) naiknya permukaan air laut akibat pencairan gunung es di kutub utara. (Direktorat Pengelolaan Air, 2009).

1. Dampak Peningkatan Konsentrasi CO₂ di Atmosfer.

Gas CO₂ merupakan sumber karbon utama bagi pertumbuhan tanaman. Konsentrasi CO₂ di atmosfir saat ini belum optimal, sehingga penambahan CO₂ kepada tanaman di dalam industri pertanian di dalam rumah kaca merupakan kegiatan normal untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman seperti tomat, selada, timun dan bunga potong.

Pengaruh fisiologis utama dari kenaikan CO₂ adalah meningkatnya laju assimilasi (laju pengikatan CO₂ untuk membentuk karbohidrat,fotosintesis) di dalam daun. Efisiensi penggunaan faktor-faktor pertumbuhan lainnya (seperti radiasi matahari, air dan nutrisi) juga akan ikut meningkat.

Selain pengaruh positif terhadap proses fotosintesis, kenaikan CO₂ juga akan mempunyai pengaruh positif terhadap penggunaan air oleh tanaman. Stomata mempunyai fungsi sebagai pintu gerbang masuknya CO₂ dan keluarnya uap air ke/dari daun. Besar kecilnya pembukaan stomata merupakan regulasi terpenting yang dilakukan oleh tanaman, dimana tanaman berusaha memasukkan CO₂ sebanyak mungkin tetapi dengan mengeluarkan H₂O sesedikit mungkin, untuk mencapai effisiensi pertumbuhan yang tinggi. Jika CO₂ di atmosfir meningkat, tanaman tidak membutuhkan pembukaan stomata maksimum untuk mencapai konsentrasi CO₂ optimum di dalam daun, sehingga laju pengeluaran H₂O dapat dikurangi. Dengan kondisi tersebut maka laju pembentukan biomassa akan meningkat (Syarifuddin, 2011).

Efek langsung dari meningkatnya CO₂, berdampak positif terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman, sebagaimana dijelaskan diatas. Akan tetapi dampak pengikutan berupa peningkatan suhu dan perubahan siklus hidrologi menyebabkan pengaruh positif dari kenaikan CO₂ menjadi berkurang atau terhambat sama sekali (Munawar, 2010).

2. Naiknya Suhu Udara yang Juga Berdampak Terhadap Unsur Iklim Lain.

Suhu merupakan faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Suhu udara dipengaruhi oleh radiasi yang diterima di permukaan bumi sementara tinggi rendahnya suhu disekitar tanaman ditentukan oleh radiasi matahari, kerapatan tanaman, distribusi cahaya dalam tajuk tanaman, kandungan lengas tanah. Umumnya laju metabolisme makhluk hidup akan bertambah dengan meningkatnya suhu hingga titik optimum tertentu. Beberapa proses metabolisme tersebut antara lain bukaan stomata, laju transpirasi, laju penyerapan air dan nutrisi, fotosintesis, dan respirasi. Setelah melewati titik optimum, proses tersebut mulai dihambat: baik secara fisik maupun kimia, menurunnya aktifitas enzim (enzim terdegradasi)

Pengaruh peningkatan suhu dapat mengurangi atau bahkan mengurangi dampak positif yang diberikan dari meningkatnya konsentrasi CO₂ di atmosfir. Peningkatan suhu disekitar iklim mikro tanaman akan menyebabkan cepat hilangnya kandungan lengas tanah (kadar air tanah) akibat evaporasi. Hal tersebut dapat berpengaruh negatif terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman terutama pada daerah yang lengas tanahnya terbatas.

Setiap tanaman memiliki suhu dasar yang merupakan suhu minimum bagi tanaman untuk bermetabolisme. Besaran suhu dasar ini akan mempengaruhi besarnya Thermal unit yang diperlukan oleh tanaman untuk melewati setiap fase perkembangannya. Hubungan antara thermal unit dengan suhu lingkungan adalah berbanding lurus sementara berbanding terbalik dengan umur tanaman. Artinya semakin tinggi suhu, maka umur tanaman akan semakin pendek yang akhirnya berdampak pada waktu penumpukan fotosintat dan pembentukan biomassa yang lebih rendah (Syarifuddin, 2011).

Dampak peningkatan suhu terhadap tanaman pangan menurut Las (2007) adalah terjadinya peningkatan transpirasi yang menurunkan produktivitas, peningkatan konsumsi air, percepatan pematangan buah/biji yang menurunkan mutu hasil, dan perkembangan beberapa organisme pengganggu tanaman. Bahkan dirjen IRRI (International Rice Researh Institute) menyatakan bahwa dengan peningkatan suhu udara rata-rata 1°C dapat menurunkan produktivitas beras dunia sekitar 5-10 %.

Peningkatan temperatur dapat menyebabkan penurunan produksi pada berbagai jenis tanaman pangan, Menurut Tang et al., (2006) dan Weerakoon et al., (2008), Pada tanaman padi, fase pembentukan malai sangat sensitif terhadap temperatur tinggi. Selama tahap ini, stress akibat panas sangat memungkinkan untuk terjadinya sterilitas floret, menurunnya kesuburan dan kehilangan hasil. Hal ini terutama disebabkan oleh menurunnya aktifitas serta perkecambahan polen, terbatasnya pertumbuhan tabung polen, rendahnya daya dehiscence polen dan penyerbukan yang tidak sempurna.

Di samping itu temperatur juga secara langsung berperan terhadap perkembangan biji seperti pengisian biji dan laju produksi bahan kering pada biji (Kobata dan Uemuki, 2004) Temperatur tinggi dapat menghambat perkembangan biji pada padi (Zakaria et al., 2002) gandum (Hawker dan Jenner, 1993).

Peningkatan temperatur selama kemasakan juga dapat menyebabkan penurunan kualitas biji terutama yang diakibatkan oleh terhambatnya akumulasi cadangan makanan pada biji (Zakaria, 2005). Munculnya bagian “putih buram” yang biasanya di dapatkan pada bagian gabah yang kurang sempurna pada musim panas diperkirakan mempunyai hubungan yang erat dengan sistem transfer dan transportasi cadangan makanan selama pembentukan biji. Bagian putih buram ini adalah bagian dari kerusakan yang disebabkan oleh temperatur tinggi selama kemasakan.

3. Berubahnya Pola Curah Hujan.

Perubahan iklim juga menyebabkan terjadinya perubahan jumlah hujan dan pola hujan yang mengakibatkan pergeseran awal musim dan periode masa tanam. Penurunan curah hujan telah menurunkan potensi satu periode masa tanam padi (Runtunuwu dan Syahbuddin, 2007). Dampak perubahan pola hujan diantaranya mempengaruhi waktu dan musim tanam, pola tanam, degradasi lahan, kerusakan tanaman dan produktivitas, luas areal tanam dan areal panen, serta perubahan dan kerusakan keanekaragaman hayati.

4. Makin Meningkatnya Intensitas Kejadian Iklim Ekstrim (Anomali Iklim)

Seperti El-Nino dan La-Nina.

Perubahan siklus hidrologi terutama ditunjukkan oleh periode La-Nina dan El-Nino yang semakin sering. La-Nina merupakan fenomena alam yang ditandai dengan kondisi suhu muka laut di perairan Samudra Pasifik ekuator berada di bawah nilai normalnya (dingin), sementara kondisi suhu muka laut di perairan Benua Maritim Indonesia berada di atas nilai normalnya (hangat). Kondisi suhu muka laut di samudra pasifik yang dingin menimbulkan tekanan udara tinggi, sementara kondisi hangat perairan Indonesia yang berada di sebelah barat pasifik menimbulkan tekanan udara rendah. Kondisi ini menyebabkan mengalirnya massa udara dari pasifik ke wilayah Indonesia. Aliran tersebut mendorong terjadinya konvergensi massa udara yang kaya uap air. Akibatnya semakin banyak awan yang terkonsentrasi dan menyebabkan turunnya hujan yang lebih banyak di daerah tersebut (lebih dari 40 mm/bulan di atas rata-rata normalnya). Kebalikan dari La-Nina adalah El-Nino ketika suhu permukaan laut di Samudra Pasifik menghangat dan menyebabkan terjadinya musim kemarau yang kering dan panjang di Indonesia. Penurunan curah hujan pada saat El-Nino dapat mencapai 80 mm/bulan (Boer 2002).

Bencana kekeringan sering terjadi di Indonesia. Hasil pengamatan jangka panjang menunjukkan bahwa terjadinya musim kemarau panjang akibat adanya fenomena anomali iklim global El-Nino pada umumnya terjadi secara periodik setiap 5 tahun sekali (Bey et al., 1992). Pada tahun El-Nino 1991, 1994, 1997 dan 2003 luas pertanaman tanaman padi telah mengalami kekeringan berturut-turut seluas 868 ribu ha, 544 ribu ha, 504 ribu ha dan 568 ribu ha dengan luasan gagal panen (puso) masing-masing seluas 192 ribu ha (22%), 161 ribu ha (30%), 88 ribu ha (18%) dan 117 ribu ha (21%). Penurunan luas panen karena kekeringan tersebut mengakibatkan penurunan produksi atau kehilangan hasil pada tahun 1991 diperkirakan mencapai 1,455 juta ton GKG atau setara dengan 0,873 juta ton beras, sedangkan pada tahun 1994 dan 1997 menyebabkan kehilangan hasil 640 ton GKG (Jasis dan Karama, 1998).

Kekeringan merupakan faktor lingkungan utama yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman dan menurunkan produksi bergantung pada besarnya tingkat cekaman yang dialami dan fase pertumbuhan tanaman ketika mendapat cekaman kekeringan. Pada periode cekaman kekeringan yang panjang akan mempengaruhi seluruh proses metabolismeme di dalam sel dan mengakibatkan penurunan produksi tanaman.

Pada saat terjadi kekeringan, sebagian stomata daun menutup sehingga terjadi hambatan masuknya CO₂ dan menurunkan aktivitas fotosintesis. Selain menghambat aktivitas fotosintesis, cekaman kekeringan juga menghambat sintesis protein dan dinding sel (Salisbury and Ross, 1995). Pengaruh cekaman kekeringan tidak saja menekan pertumbuhan dan hasil bahkan menjadi penyebab kematian tanaman.

Penurunan laju fotosintesis akibat cekaman kekeringan, merupakan kombinasi dari beberapa proses, yaitu : (1) penutupan stomata secara hidroaktif mengurangi suplai CO₂ kedalam daun, (2) dehidrasi kutikula, dinding epidermis, dan membran sel mengurangi permeabilitas terhadap CO₂, (3) bertambahnya tahanan sel mesofil terhadap pertukaran gas, dan (4) menurunnya efisiensi sistem fotosintesis berkaitan dengan proses biokimia dan aktifitas enzim dalam sitoplasma. Dimana dalam proses fotosintesis terdapat proses hidrolisis yang memerlukan air.

Sedangkan La-Nina menyebabkan kerusakan tanaman akibat banjir, dan meningkatkan intensitas serangan hama dan penyakit. La-Nina menyebabkan kelembaban dan curah hujan tinggi yang disukai oleh Organisme Pengganggu Tanaman (OPT). Pada daerah rawan banjir, kehadiran La-Nina menyebabkan gagal panen akibat terendamnya tanaman. Pengaruh kelebihan air terhadap tanaman akan lebih sensitif pada tanaman muda dibandingkan tanaman dewasa (Syarifuddin, 2011). Jasis dan Karama (1998) menyatakan, banjir menyebabkan kehilangan hasil tanaman padi sebesar 214 ton GKG per tahun.

5. Naiknya Permukaan Air Laut.

Dampak naiknya muka air laut di sektor pertanian terutama adalah penciutan lahan pertanian di pesisir pantai, kerusakan infrastruktur pertanian, dan peningkatan salinitas yang merusak tanaman (Las, 2007).

Selain akan menciutkan luas lahan pertanian akibat terendam air laut, peningkatan permukaan air laut juga akan meningkatkan salinitas (kegaraman) tanah sekitar pantai. Salinitas pada tanah bersifat racun bagi tanaman sehingga mengganggu fisiologis dan fisik pada tanaman, kecuali tumbuhan laut dan pantai atau varietas adaptif. Salinitas pada padi sangat erat kaitannya dengan keracunan logam berat, terutama Fe dan Al. Indonesia sebagai negara kepulauan mempunyai garis dan hamparan pantai yang sangat panjang, sehingga penciutan lahan pertanian akibat peningkatan permukaan air laut menjadi sangat luas (Direktorat Pengelolaan Air, 2009).

Pengaruh garam terlarut terhadap tanaman adalah melalui osmotik karena konsentrasi garam yang tinggi menyulitkan tanaman menyerab air. Akar tanaman memiliki membran semi permeabel yang melalukan air tapi tidak dapat melewatkan hampir semua garam terlarut. Jadi air secara osmotik semakin sulit diperoleh tanaman dengan semakin meningkatnya kadar garam larutan tanah. Tanaman yang tumbuh pada media salin pada tingkat tertentu dapat meningkatkan kosentrasi osmotik internalnya melalui produksi asam-asam organik atau peningkatan serapan garam. Proses ini disebut sebagai penyesuaian osmotik (osmotic adjusment). Pengaruh salinitas terhadap tanaman nampaknya berupa perubahan energi dari proses pertumbuhan menjadi untuk mempertahankan perbedaan osmotik. Salah satu proses pertama adalah deversi energi pertumbuhan untuk perpanjangan sel. Jadi, untuk dapat mempertahankan perbedaan osmotik, sel jaringan daun membelah tetapi tidak menyebabkan pemanjangan. Gejala terjadinya pertambahan jumlah sel tapi tidak diikuti dengan perpanjangan sel dikarenakan adanya stres osmotik ini adalah terjadinya warna daun yang menjadi hijau gelap (Anwar dan Sudadi, 2007).

DAFTAR PUSTAKA

Anwar, S., Sudadi, U. 2007. Kimia Tanah. Departemen Ilmu dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Bey, A., H. Pawitan, I. Las, B. Tjasyono, and F. Winarso. 1992. Evaluation of Indonesian climate and anticipation of dry season. Prosiding Seminar Nasional Antisipasi Iklim 1992 dan Dampaknya terhadap Pertanian Tanaman Pangan. PERHIMPI- Badan Litbang Pertanian.

Boer, R. 2002. Analisis Resiko Iklim Untuk Produksi Pertanian. Jurusan Geofisika dan Meteorologi FMIPA IPB. Bogor.

Direktorat Pengelolaan Air. 2009. Pedoman Umum Sekolah Lapang Iklim. Direktorat Jenderal Pengelolaan Lahan dan Air, Departemen Pertanian. http://pla.deptan.go.id/pdf/11_PEDUM_SL_IKLIM.pdf. [Diakses 15 Januari 2012].

Hamid, H. 2009. Recovery Konservasi dan Rehabilitasi Tumbuhan Sebagai Strategi Mitigasi Global Warming. http://zaifbio.wordpress.com /2009/07/07/recovery-konservasi-dan-rehabilitasi-tumbuhan-sebagai-strategi-mitigasi-global-warming/. [Diakses 16 Januari 2012].

Hawker, J.S., and Jenner, D.F. 1993. High temperature affects the activity of enzymes in committed pathways of starch synthesis in developing wheat endosperm. Aust. J. Plant Physiol. 20:197-209.

Jasis dan Karama, A. S. 1998. Kebijakan Departemen Pertanian Dalam Mengantisipasi Penyimpangan Iklim. Prosiding Stategi Antisipatif Menghadapi Gejala Alam La Nina dan El-Nino. Kerjasama PERHIMPI dengan Jurusan GEOMET-IPB Puslittanak dan ICSEA.

Kobata, T. and Uemuki N. 2004. High tempetures during the grain-filling period do not reduce the potential grain dry matter increase of rice. Agron. J. 96:406-414.

Las, I. 2007. Pembingkaian Diskusi Panel dan Penelitian Konsorsium Perubahan Iklim. Presentasi Round Table Discussion. Tim Pokja Anomali Iklim. Badan Litbang Pertanian. Bogor.

Las, I. 2007. Strategi dan Inovasi Antisipasi Perubahan Iklim (bagian 1). Kepala Balai Besar Sumberdaya Lahan Pertanian. http://www.litbang.deptan. go.id/artikel/one/186/pdf/Strategi%20dan%20Inovasi%20Antisipasi%20Perubahan%20Iklim%20(bagian%201).pdf. [Diakses 15 Januari 2012].

Munawar, M. 2010. Pengaruh Efek Rumah Kaca Terhadap Pertumbuhan dan Produktivitas Tanaman. http://munawar.8m.net/rmh_kaca.htm. [Diakses 16 Januari 2012].

Noordwijk, M. V. 2008. Agroforestri Sebagai Solusi Mitigasi dan Adaptasi Pemanasan Global: Pengelolaan Sumber Daya Alam Yang Berkelanjutan Dan Fleksibel Terhadap Berbagai Perubahan. World Agrofo restry Centre, ICRAF-Southeast Asia. Bogor. http://worldagroforestrycentre.net/sea/Publications/files/bookchapter/BC0277-08.PDF. [Diakses 16 Januari 2012].

Rahayu, S. 2007. Perubahan Iklim dan Kemiskinan: Bagaimana nasib petani kecil Indonesia kedepan, Kongres Ilmu Pengetahuan Nasional IX (KIPNAS-IX). Jakarta.

Runtunuwu, E dan Syahbuddin, H. 2007. Perubahan Pola Curah Hujan dan Dampaknya Terhadap Periode Masa Tanam. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumber Daya Lahan Pertanian. Bogor.

Salisbury, F. B. and C.W. Ross. 1995. Fisiologi Tumbuhan, Jilid I. Penerbit ITB, Bandung.

Syarifuddin, M. 2011. Dampak Perubahan Iklim Bagi Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman. Program Studi Manajemen Pertanian lahan Kering Politeknik Pertanian Negeri Kupang. Kupang. http://programs

tudimplk.blogspot.com/2011/05/dampak-perubahan-iklim-bagi-pertumbuhan.html. [Diakses 16 Januari 2012].

Tang, R. S., Zheng, J. C. and Zhang, D. D. 2006. The effects of high temperatures on pollen vitality and seed setting of different rice varieties. Jiangsu J. Agric. Sci. 22:369-373.

Tim Sintesis Kebijakan. 2008. Dampak Perubahan Iklim Terhadap Sektor Pertanian, Serta Strategi Antisipasi dan Teknologi Adaptasi. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian. Bogor. http://pustaka.litbang.deptan.go.id/publikasi/ip012086.pdf [Diakses 16 Januari 2012].

United Nations Development Programme Indonesia. 2007. Sisi Lain Perubahan Iklim, Mengapa Indonesia Harus Beradaptasi Untuk Melindungi Rakyat Miskin. Jakarta. http://www.undp.or.id/pubs/docs/UNDP%20-%20Sisi%20Lain%20Perubahan%20Iklim%20ID.pdf [Diakses 15 Januari 2012].

Weerakoon, W. M. W., Maruyama, A. and Ohba, K. 2008. Impact of humidity on temperature induced grain sterility in rice (Oryza sativa L). J. Agron. and Crop Sci. 194:135-140.

Zakaria, S., Matsuda, T. and Nitta, Y. 2002. Effect of high temperature at ripening stage on the reserve accumulation in seed in some rice cultivars. Plant Prod. Science. 4:160-168.

Zakaria, S. 2005. Effect of temperature in ripening stage on the appearance of nucellar epidermis and reserves accumulation in endosperm of rice (Oryza sativa L.). Jurnal Agrista.