universitas lambung mangkurat fakultas pertanian

67
Bidang Unggulan: Ketahanan Pangan / Pengelolaan Lahan Basah Terpadu Kode/Nama Rumpun: 151/Ilmu Tanah PENGEMBANGAN MODEL USAHATANI TERPADU BERKEMANDIRIAN BAHAN DAN ENERGI DI LAHAN RAWA PASANG SURUT Tahun ke-1 dari rencana 3 tahun TIM PENELITI UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN Dr. Ir. Ahmad Kurnain, M.Sc (NIDN 0007046312) Ir. H. Akhmad Murjani, MS (NIDN 0031106301) LAPORAN TAHUNAN PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI DESEMBER 2015 Development and Upgrading of Seven Universities in Improving the Quality and Relevance of Higher Education in Indonesia

Upload: others

Post on 26-Apr-2022

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Bidang Unggulan: Ketahanan Pangan/ Pengelolaan Lahan Basah Terpadu

Kode/Nama Rumpun: 151/Ilmu Tanah

PENGEMBANGAN MODEL USAHATANI TERPADUBERKEMANDIRIAN BAHAN DAN ENERGI

DI LAHAN RAWA PASANG SURUT

Tahun ke-1 dari rencana 3 tahun

TIM PENELITI

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURATFAKULTAS PERTANIAN

Dr. Ir. Ahmad Kurnain, M.Sc (NIDN 0007046312)Ir. H. Akhmad Murjani, MS (NIDN 0031106301)

LAPORAN TAHUNANPENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI

DESEMBER 2015

Development and Upgrading of Seven Universities in Improvingthe Quality and Relevance of Higher Education in Indonesia

Page 2: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

HALAMAN PENGESAHAN

Judul : Pengembangan model usahatani terpadu berkemandirianbahan dan energi di lahan rawa pasang surut

Peneliti/PelaksanaNama Lengkap : Dr. Ir. AHMAD KURNAIN M.ScPerguruan Tinggi : Universitas Lambung MangkuratNIDN : 0007046312Jabatan Fungsional : Lektor KepalaProgram Studi : AgroteknologiNomor HP : 08152108126Alamat surel (e-mail) : [email protected] (1)Nama Lengkap : Ir AKHMAD MURJANI M.SNIDN : 0031106301Perguruan Tinggi : Universitas Lambung MangkuratInstitusi Mitra (jika ada)Nama Institusi Mitra : -Alamat : -Penanggung Jawab : -Tahun Pelaksanaan : Tahun ke 1 dari rencana 3 tahunBiaya Tahun Berjalan : Rp 77.000.000,00Biaya Keseluruhan : Rp 430.000.000,00

Mengetahui,Direktur Eksekutif PIU Unlam

Ir. Rusliansyah, M.ScNIP 196301311991031001

Banjarbaru, 10 - 12 - 2015Ketua,

Dr. Ir. AHMAD KURNAIN M.ScNIP 196304071991031003

Menyetujui,Ketua LPPM Unlam

Prof. Dr. Ir. H. M. Arief Soendjoto, M.ScNIP 196006231988011001

Page 3: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

iii

RINGKASAN

Peningkatan produktivitas agroekosistem lahan rawa pasang surut dapat

dilakukakan melalui pendekatan sistem, yaitu pengintegrasian beberapa sub-

sistem usahatani, yang luas dan jenisnya disesuaikan dengan karakteristik air dan

tanah, sehingga aliran bahan dan energi (baik products maupun by products)

berjalan efisien dan efektif. Dengan kata lain sistem akan memenuhi kebutuhan

bahan dan energinya secara mandiri. Untuk mendesain bagaimana model

pertanian terpadu di lahan rawa pasang surut berbasis pada kemandirian bahan

dan energi diperlukan kajian lanjutan berupa: (1) potensi aliran internal hara N, P

dan K dan simulasi model alirannya pada tiga sub sistem usahatani: padi, jeruk

dan kolam ikan, (2) proses aliran internal hara, dan (3) validasi model hasil

simulasi untu mengintegrasikan ke tiga sub sistem tersebut berdasarkan asas

keberlanjutan. Pengembangan model agroekosistem mengacu pada pendekatan

Input-Output pada sistem tertentu. Setiap sub komponen di dalam sistem

usahatani terpadu di lahan rawa pasang memiliki potensi bahan untuk dapat

dialirkan guna saling melengkapi kebutuhan hara bagi proses produksi pertanian.

Pada komponen input (masukan) seperti air kolam, lumpur kolam, air hujan, air

sungai pasang, dan residu tanaman berpotensi untuk dikelola secara optimal

sebagai masukan agroekosistem.

Potensi hara N, P dan K baik pada komponen masukan maupun keluaran

dari setiap sub sistem usahatani padi, jeruk dan kolam ikan berbeda-beda dari satu

sub sistem dengan sub sistem lainnya. Potensinya lebih rendah dibandingkan

dengan potensi yang pernah dilaporkan di negara-negara Asia, terutama untuk sub

sistem padi. Potensi ini tipikal untuk sub sistem padi yang rendah masukan pupuk

kimia, seperti yang sering ditemukan di lahan rawa pasang surut di Barito Kuala.

Sub sistem padi dan kolam ikan memiliki potensi aliran internal hara, yang

masing-masing bersumber dari jerami padi dan lumpur dasar serta air buangan

kolam. Potensi ini dapat dimanfaatkan kembali sebagai sub komponen masukan

hara bagi sub sistem lainnya atau bagi musim tanam berikutnya. Simulasi model

agroekosistem terpadu padi–jeruk–kolam ikan, padi–jeruk, dan kolam ikan–jeruk

dengan rasio luas masing-masing model 8:1:1, 9:1:0, dan 0:1:1 menunjukkan

Page 4: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

iv

neraca hara yang positif terutama hara N, sehingga model ini perlu dikembangkan

lebih lanjut. Model 8:1:1, 9:1:0, dan 0:1:1 dapat meniadakan pemakaian pupuk

Urea, mengurangi pemakaian pupuk NPK masing-masing sebesar 75%, 25%, dan

50%, tetapi memanfaatkan jerami padi, lumpur dasar dan air buangan kolam

untuk usahatani padi dan kolam budidaya ikan.

Meskipun demikian beberapa model di atas masih memerlukan validasi

dengan memasukkan faktor proses aliran internal dari pemanfaatan jerami padi

dan lumpur dasar serta air buangan kolam di dalam sistem tanah padi dan tanah

surjan. Setelah itu model tersebut perlu diuji-terap dan dianalisis keberlanjutannya

melalui analisis neraca hara dan kelayakan secara ekonomis. Oleh karena itu,

penelitian ini sangat penting dan segera dilanjutkan.

Kata kunci: agroekosistem, hara, aliran internal, rawa pasang surut

Page 5: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

v

PRAKATA

Laporan akhir penelitian tahun ke-1 ini disusun berdasarkan kegiatan penelitian

yang telah dilaksanakan sejak penandatanganan kontrak bulan April sampai

dengan Desember 2015. Penelitian ini akan dilaksanakan selama 3 tahun.

Penelitian ini merupakan salah satu bentuk dukungan dari tim peneliti terhadap

pengembangan sistem pertanian terpadu di lahan rawa pasang surut khususnya di

daerah Kabupaten Barito Kuala. Topik penelitian ini sangat relevan dengan

Rencana Induk Penelitian (RIP) Universitas Lambung Mangkurat yang mengarus-

utamakan pengelolaan lahan basah secara berkelanjutan. Penelitian ini juga telah

dimanfaatkan oleh beberapa mahasiswa dalam rangka menyelesaikan tuga

akhirnya.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua

pihak yang banyak membantu dan memberi saran dalam penelitian ini. Ucapan

terima kasih disampaikan kepada Reviewer yang telah menyetujui untuk

melaksanakan penelitian ini menggunakan dana Hibah Penelitian Unggulan

Perguruan Tinggi dari Proyek IDB 7 in 1“Development and Upgrading of Seven

Universities in Improving the Quality and Relevance of Higher Education in

Indonesia” tahun anggaran 2015. Mengingat relevansi dan kepentingannya, maka

penelitian ini perlu dilanjutkan. Oleh karena itu, laporan tahun ke-1 ini dapat

dimanfaatkan sebagai bahan evaluasi untuk dapat mempertimbangkan

keberlanjutan penelitian ini.

Banjarbaru, Desember 2015

Tim Peneliti

Page 6: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

vi

DAFTAR ISI

halaman

HALAMAN SAMPUL ................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. ii

RINGKASAN ............................................................................................ iii

PRAKATA ................................................................................................ v

DAFTAR ISI ................................................................................................ vi

DAFTAR TABEL ........................................................................................ vii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... ix

BAB 1. PENDAHULUAN ....................................................................... 1

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................... 4

1. Karakteristik Rawa pasang Surut .................................................... 42. Pengelolaan Tanah dan Air ............................................................ 53. Peta Jalan Penelitian Agroekosistem Lahan Rawa Pasang Surut ..... 6

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ................................ 8

BAB 4. METODE PENELITIAN ............................................................ 9

1. Tapak Penelitian ........................................................................... 92. Desain Penelitian ............................................................................ 9

BAB 5. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 121. Karakteristik Tanah Lokasi Penelitian ............................................ 122. Neraca Hara pada Sub Sistem Padi ................................................. 133. Perubahan Stok Hara pada Tanah Surjan ........................................ 164. Neraca Hara N pada Sub Sistem Kolam Ikan ................................. 175. Usulan Model Integrasi Padi, Jeruk dan Kolam Ikan ...................... 18

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 22

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 23

LAMPIRAN ............................................................................................... 26

Page 7: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

vii

DAFTAR TABEL

halaman

1. Sifat tanah lokasi penelitian agroekosistem di lahan rawa pasangsurut di Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau Badauh KabupatenBarito Kuala ................................................................................... 12

2. Neraca hara N, P dan K pada agroekosistem padi di lahan rawapasang surut Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau BadauhKabupaten Barito Kuala Provinsi Kalimantan Selatan selamamusim tanam Mei – Agustus 2015 ................................................ 13

3. Neraca hara N, P dan K pada agroekosistem padi di lahan rawapasang surut Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau BadauhKabupaten Barito Kuala Provinsi Kalimantan Selatan selamamusim tanam Mei – Agustus 2015 ................................................... 14

4. Perubahan stok hara dalam tanah surjan pada agroekosistem jerukdi lahan rawa pasang surut Desa Danda Jaya Kecamatan RantauBadauh Kabupaten Barito Kuala Provinsi Kalimantan Selatanselama Mei – Agustus 2015 ........................................................... 16

5. Neraca hara N pada agroekosistem kolam ikan di KabupatenBanjar Kalimantan Selatan selama musim Mei – Agustus 2015 ..... 17

Page 8: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

viii

DAFTAR GAMBAR

halaman

1. Rumusan masalah dan peta penelitian pengembangan modelagroekosistem terpadu berkemandirian bahan dan energi di rawapasang surut ................................................................................... 2

2. Potensi aliran bahan pada sub sistem usahatani padi di lahan rawapasang surut ................................................................................... 9

3. Potensi aliran bahan pada sub sistem usahatani surjan dan kolamikan di lahan rawa pasang surut ..................................................... 10

4. Neraca N pada agroekosistem integrasi padi, kolam dan jerukdengan rasio luas 8:1:1 .................................................................. 18

5. Neraca N pada agroekosistem integrasi padi dan jeruk dengan rasioluas 9:1 .......................................................................................... 19

6. Neraca N pada agroekosistem integrasi kolam ikan dan jerukdengan rasio luas 1:1 ...................................................................... 20

Page 9: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

ix

DAFTAR LAMPIRAN

halaman

1. Susunan organisasi peneliti dan pembagian tugas ............................ 26

2. Bukti luaran penelitian......... .......................................................... 27

Page 10: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

BAB 1. PENDAHULUAN

Lahan rawa, baik rawa pasang surut maupun rawa non-pasang surut (rawa

lebak), merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat potensial untuk

dikembangkan menjadi lahan pertanian produktif. Lahan rawa tersebar hampir di

seluruh wilayah Indonesia. Berdasarkan hasil digitasi terbaru oleh BBDSLP

(2014) luas lahan rawa di Indonesia sebesar 34,93 juta hektar yang terdiri dari tiga

tipologi lahan yaitu lahan rawa pasang surut, rawa lebak, dan rawa gambut dengan

luas masing-masing 8,35 juta hektar, 11,64 juta hektar, dan 14,93 juta hektar. Di

Kalimantan Selatan luas lahan rawa diperkirakan 1,14 juta hektar (Kurnain, et al.,

2008), dan 346.753 ha diantaranya adalah rawa pasang surut (Mulyani dan

Sarwani, 2013).

Pemanfaatan lahan rawa pasang surut sebagai lahan pertanian produktif

dihadapkan pada berbagai kendala. Kendala itu terutama terkait dengan

karakteristik air dan tanah (Kurnain dan Ifansyah, 2007 dan 2008). Dalam hal air,

kendala yang dihadapi antara lain yang terkait dengan tingginya genangan air di

lahan, air stagnan di lahan, atau terjadinya drainase (pengatusan) berlebihan.

Dalam hal tanah, kendala yang dihadapi terutama meliputi reaksi tanah masam,

potensi pirit yang jika tidak berhati-hati mengelolanya akan menimbulkan

kemasaman, dan mobilitas hara tinggi. Terkait dengan kendala lahan tersebut,

petani Banjar dan transmigran di Kalimantan Selatan, khususnya di Kabupaten

Barito Kuala membuat bedengan-timbun atau surjan (raised bed). Pembuatan

bedengan ini dimaksudkan untuk memberikan pengatusan secukupnya kepada

lingkungan perakaran, yang apabila tidak demikian suasana risosfer akan selalu

basah dan langka udara bagi kehidupan normal akar-akar tanaman. Selain itu,

dengan penataan lahan seperti ini memungkinkan petani untuk melakukan lebih

dari satu kegiatan usahatani (Nazemi, et al., 2008; Djamhari, 2009), seperti padi-

jeruk, padi-jeruk-ikan, atau padi-jeruk-ternak unggas.

Lahan pasang surut di Kabupaten Barito Kuala secara umum telah

dimanfaatkan sebagai lahan untuk berbagai usahatani (mix farming). Usahatani

campuran ini sebenarnya memiliki potensi aliran internal bahan dan energi ntuk

mendukung proses produksi. Hanya saja potensi ini kurang termanfaatkan,

Page 11: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

2

sehingga input produksi lebih banyak tergantung pada input eksternal.

Pengembangan sistem pertanian terpadu (integrated farming system) di lahan

pasang surut Barito Kuala merupakan alternatif yang tepat untuk mengurangi

input eksternal melalui suatu siklus biologi (biocycle farming). Siklus biologi

akan mengefisienkan aliran bahan dan energi dari berbagai subsistem pertanian, di

mana limbah (by products) dari salah satu usahatani dapat dimanfaatkan oleh

usahatani lainnya dan seterusnya. Sehingga bahan dan energi yang dibutuhkan

dari masing-masing usahatani dapat terpenuhi secara mandiri dalam sistem ini.

Sejalan dengan rumusan masalah dan peta penelitian untuk

mengembangkan model usahatani terpadu berkemandirian bahan dan energi di

lahan rawa pasang surut, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, secara

keseluruhan penelitian ini didesain untuk dilaksanakan selama 3 (tiga) tahun.

Gambar 1. Rumusan masalah dan peta penelitian pengembangan modelagroekosistem terpadu berkemandirian bahan dan energi di rawapasang surut

Page 12: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

3

Untuk mendesain bagaimana model agroekosistem lahan rawa pasang

surut berbasis pada kemandirian bahan dan energi diperlukan kajian potensi

produk dan residunya dari beberapa subsistem usahatani semula ada (existing

farming), bagaimana pengaliran dan neraca bahan dan energi (hara dan air), serta

sumber daya in situ yang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber bahan

dan energi pada pengelolaan lahan rawa pasang surut untuk tujuan pertanian.

Page 13: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

4

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

1. Karakteristik Rawa Pasang Surut

Lahan rawa adalah lahan yang sepanjang tahun, atau selama waktu yang

panjang dalam setahun, selalu jenuh air (saturated) atau tergenang (waterlogged)

air dangkal (Subagyo, 2006a). Kemudian lahan rawa dibedakan menjadi rawa

pasang surut dan rawa lebak. Rawa pasang surut adalah daerah rawa yang

mendapat pengaruh langsung atau tidak langsung oleh ayunan pasang surutnya air

laut atau air sungai di sekitarnya (Subagyo, 2006b), sedangkan rawa lebak adalah

daerah rawa non pasang surut yang karena posisinya di dataran banjir sungai

mendapat genangan secara periodik sekurang-kurangnya sekali dalam setahun,

yang berasal dari curah hujan dan atau luapan banjir sungai (Subagyo, 2006c).

Tanah-tanah yang berkembang di lahan rawa pasang surut adalah tanah

yang terbentuk dari endapan sungai dan laut yang membentuk tanah aluvial, dan

tanah gambut (Subagyo, 2006b). Dari tanah aluvial berkembang tanah sulfat

masam potensial dan aktual (Noor, 2004). Tanah gambut cenderung menghilang

dan tanah sulfat masam cenderung bertambah luas, karena penipisan lapisan

gambut yang biasanya menyertai ketika lahan dikembangkan misalnya untuk

pertanian. Adanya tanah sulfat masam ini kelak menjadi kendala dalam

pemanfaatan rawa menjadi lahan pertanian (Kurnain, et al, 2008).

Tanah sulfat masam berkembang sebagai akibat oksidasi bahan induk

yang kaya dengan pirit (FeS2) (Shamsuddin dan Sarwani, 2002; Subagyo, 2006b).

Pirit terakumulasi pada tanah tergenang yang banyak mengandung bahan organik

dan sulfida terlarut yang biasanya berasal dari air laut. Drainase lahan

mengakibatkan difusi oksigen dan medorong oksidasi pirit. Oksidasi pirit

menghasilkan asam sulfat yang selanjunya akan terhidrolisis menghasilkan ion

hidrogen. Tanah sulfat masam berkembang jika produksi ion hidrogen melebihi

kemampuan netralisasi dari bahan induk, sehingga pH biasanya turun menjadi

kurang dari 4.

Secara hidrologis, tata air di wilayah rawa pasang surut sangat

dipengaruhi oleh pasang surut diurnal dan semi diurnal dari sungai. Gerakan

pasang surut mengikuti kekuatan daya tarik benda-benda langit, sehingga dalam

Page 14: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

5

satu bulan dapat terjadi pasang tinggi (springtide) dan pasang ganda (neaptide).

Pasang tinggi terjadi dua kali dalam sebulan, yaitu pada bulan purnama dan bulan

mati. Sedangkan pasang ganda terjadi di antara dua pasang tinggi dan dapat

terjadi dua kali dalam 24 jam. Berdasarkan luapan air pasang, tipe lahan rawa

pasang surut dibedakan menjadi (Wijaya Adhi et al. 1992): (1) Tipe A: lahan yang

selalu diluapi, baik pada waktu pasang besar maupun pasang kecil hampir

sepanjang tahun, (2) Tipe B: lahan yang hanya diluapi air hanya pada pasang

besar, (3) Tipe C: lahan yang tidak pernah diluapi air pada waktu pasang besar,

tetapi air tanah kurang dari 50 cm dari permukaan tanah, dan (4) Tipe D: lahan

yang tidak pernah diluapi air pada waktu pasang besar, dan air tanah lebih dari 50

cm dari permukaan tanah.

Air yang berlimpah di lahan rawa merupakan faktor yang menguntung dan

sekaligus dapat merugikan untuk pengembangan lahan rawa menjadi pertanian

lahan basah. Pengeringan berlebihan juga berpotensi menurunkan pH tanah.

Oleh karena itu pengelolaan sistem hidrologi dan pengelolaan tanah merupakan

kunci penting pengambangan lahan rawa untuk pertanian (Kurnain, et al, 2008).

2. Pengelolaan Tanah dan Air

Pengelolaan tanah dan air (soil and water management) merupakan kunci

utama untuk keberhasilan pengembangan pertanian di lahan rawa pasang surut

(Kurnain et al., 2008). Pengelolaan tanah dan air meliputi penataan lahan,

pengaturan air, ameliorasi, dan pemupukan (Suriadikarta dan Setyorini, 2006).

Penataan lahan perlu dilakukan untuk membuat lahan tersebut sesuai dengan

kebutuhan tanaman yang akan dikembangkan. Dalam melakukan penataan lahan

perlu diperhatikan hubungan antara tipologi lahan, tipe luapan, dan pola

pemanfaatannya. Sebagai contoh, petani Banjar menata lahannya seperti pada

tipologi tanah sulfat masam potensial dengan tipe luapan A dan B dengan

membuat surjan yang dapat ditanami palawija, sayuran atau buah-buahan

(terutama jeruk), dan di bagian tabukannya ditanami padi atau kadang-kadang

dimanfaatkan sebagai kolam ikan (Alihamsyah dan Noor, 2003; Hidayat, et al.,

2010).

Page 15: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

6

Pengaturan air di lahan rawa khususnya lahan pasang surut ditujukan

selain untuk memenuhi kebutuhan air selama penyiapan lahan dan pertumbuhan

tanaman juga untuk memperbaiki sifat fisiko-kimia tanah. Tata air pada lahan

yang bertipe luapan A dan B perlu diatur dalam sistem aliran satu arah (one way

flow system) dan sistem tabat (dam overflow) (Suriadikarta dan Setyorini, 2006).

Penerapan penataan lahan dan sistem tata air tersebut selain dapat meningkatkan

kualitas dan produktivitas lahan, juga dapat meningkatkan intensitas penggunaan

lahan dan penerapan beragam pola tanam serta pendapatan masyarakat (Nazemi

et.al., 2008).

3. Peta Jalan Penelitian Agroekosistem Lahan Rawa Pasang Surut

Lahan rawa pasang surut memiliki potensi yang besar untuk dimanfaatkan

sebagai lahan pertanian. Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa

pemanfaatan lahan rawa pasang surut lebih handal jika dilakukan melalui

pendekatan agroekosistem ketimbang melalui pendekatan komoditas (Alihamsyah

dan Noor, 2003; Nazemi et al., 2008; Hidayat et.al., 2010). Pendekatan

agroekosistem dimaksudkan bahwa pemanfaatan lahan rawa pasang surut

disesuaikan dengan tipologi lahan dan tipologi luapan air.

Kehandalan agroekosistem ditunjukkan oleh keberlanjutan lahan untuk

menghasilkan biomassa (Van Ittersum et al., 2008). Keberlanjutan lahan untuk

melangsungkan proses produksi dapat dinilai dengan mengukur aliran dan neraca

bahan dan energi, termasuk hara dan air dalam suatu agroekosistem (Granstedt,

2000; Onwonga dan Freyer, 2006; Kasno, et al., 2009). Beberapa penelitian telah

dilakukan untuk menilai kehandalan agroekosistem lahan rawa pasang surut

meliputi dinamika hara dalam tanah dan air (Kurnain dan Ifansyah, 2007 dan

2008) yang menunjukkan bahwa deposisi air hujan dan pasang surut air sangat

berpengaruh atas pergerakan hara di dalam tanah terutama di bagian surjan.

Penelitian terakhir (Kurnain et al., 2011) menunjukkan bahwa beberapa

komponen internal dan eksternal dari suatu agroekosistem agro-aquakultur pada

skala lahan usahatani memiliki kapasitas masing-masing untuk mengalirkan hara

N. Beberapa penelitian tersebut menyiratkan adanya potensi aliran bahan dan

energi (hara dan air) di dalam suatu agroekosistem tertentu. Fenomena pada skala

Page 16: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

7

lahan usatani ini boleh jadi dapat dikembangkan pada skala lansekap, dan

manfaatnya akan menjadi lebih besar, karena terbukti komponen deposisi air

hujan dan pasang surut air sangat berpengaruh atas neraca hara pada

agroekosistem di lahan rawa pasang surut.

Page 17: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

8

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

1. Tujuan Penelitian

Sesuai dengan topik penelitian ini, tujuan akhir dari penelitian multi-tahun

ini adalah menemukan model pengaliran bahan dan energi untuk memenuhi

kebutuhan agroekosistem lahan rawa pasang surut secara mandiri untuk

memproduksi biomassa. Untuk mencapai tujuan akhir tersebut, penelitian ini

dirancang selama 3 (tiga) tahun yang masing-masing tujuan tahunannya sebagai

berikut:

1) Menghitung potensi dan aliran internal hara N, P, dan K pada agroekosistem

lahan rawa pasang surut pada sub sistem usahatani padi, jeruk, dan kolam

ikan, serta mensimulasikannya untuk mengembangan model agroekosistem

terpadu padi-jeruk, kolam ikan-jeruk, dan padi-jeruk-kolam ikan;

2) Menganalisis proses aliran internal hara N, P, dan K pada agroekosistem lahan

rawa pasang surut, dan memvalidasi model agroekosistem terpadu padi-jeruk-

kolam ikan; dan

3) Mengembangkan dan menguji kinerja model agroekosistem lahan rawa

pasang surut berkemandirian bahan dan energi melalui analisis neraca hara

dan kelayakan secara ekonomis.

2. Manfaat Penelitian

Sejalan dengan rencana luaran penelitian, manfaat penelitian ini adalah:

1) Meningkatkan jumlah dan kualitas publikasi ilmiah pada jurnal ilmiah

bereputasi nasional dan atau internasional;

2) Memantapkan visi dan misi Universitas Lambung Mangkurat dalam hal

pengelolaan lahan basah secara berkelanjutan; dan

3) Secara eksternal hasil penelitian berkontribusi pada pengarusutamaan

pengelolaan lahan basah untuk produksi biomassa secara berkelanjutan sejalan

dengan peningkatan ketahanan pangan dan pendapatan petani.

Page 18: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

9

BAB 4. METODE PENELITIAN

1. Tapak Penelitian

Penelitian dilaksanakan di lahan rawa pasang surut bertipe lahan sulfat

masam potensial dan bertipe luapan B di Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau

Badauh Kabupaten Barito Kuala. Usahatani yang ada adalah padi dan jeruk.

Tapak kolam budidaya ikan yang representatif tidak tersedia, sehingga perlu

dibuat untuk penelitian tahun kedua. Untuk memperoleh potensi aliran internal,

pengamatannya dilakukan di Desa Sungai Rangas, Kabupaten Banjar.

2. Desain Penelitian

Secara fungsional potensi aliran bahan dan energi di dalam agroekosistem

lahan rawa pasang surut yang lahannya didesain dengan pembuatan surjan yang

biasanya ditanami jeruk dan sayuran, dan sisanya bagian tabukan yang biasanya

ditanami padi atau kolam ikan disajikan pada Gambar 2 dan 3. Antar-sub unit

usahatani terjadi pengaliran bahan (terutama residu pertanian), sehingga dapat

menjadi sumber bahan dan energi bagi proses produksi di sub unit lainnya.

Secara keseluruhan diharapkan akan terjadi efisiensi dan optimalisasi

pemanfaatan residu dalam rangka proses produksi biomassa.

Gambar 2. Potensi aliran bahan pada sub sistem usahatani padi di lahan rawapasang surut

Page 19: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

10

Pada setiap komponen dan sub-komponen baik internal maupun eksternal

dari suatu sistem akan diamati kapasitas dan intensitas hara (N, P, dan K) selama

periode 1 (satu) tahun 2015 – 2016 dengan interval 1 bulan. Pengamatan periode 1

didanai dengan 2 (tahun) anggaran. Kemudian pada tahun ketiga akan dilakukan

pengembangan model dengan melakukan simulasi dan menerapkannya di

lapangan.

Gambar 3. Potensi aliran bahan pada sub sistem usahatani surjan dan kolam ikandi lahan rawa pasang surut

Penelitian tahun ke-1 merupakan lanjutan dari penelitian pendahuluan

(Kurnain et al., 2013). Penelitian pendahuluan telah menunjukkan adanya potensi

bahan dan energi yang bersumber dari residu (by products) sub sistem usahatani

padi, jeruk, dan budidaya kolam ikan. Penelitian tahun ke-1 meliputi analisis

aliran internal hara N, P dan K pada beberapa kombinasi sub sistem usahatani

padi, jeruk, dan kolam ikan. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan (Kurnain

et al., 2013) kombinasi sub sistem usahatani yang dianalisis aliran internalnya

adalah: (a) sistem usahatani terpadu padi – jeruk dengan rasio luas lahan 9:1, (b)

sistem usahatani terpadu jeruk – kolam ikan dengan rasio luas lahan 1:1, dan (c)

sistem usahatani terpadu padi – jeruk – kolam ikan dengan rasio luas lahan 8:1:1.

Page 20: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

11

Analisis dilakukan secara deskriptif dengan mengacu pada pendekatan

sistem Input – Ouput. Setiap sistem usahatani terpadu dirancang sistem input-

output dan aliran internalnya sehingga neraca input-output seimbang (ke arah nol)

dan aliran internalnya optimal (dengan kata lain output dari satu sub sistem

usahatani secara maksimal dapat dimanfaatkan sebagai input bagi sub sistem

usahatani lainnya). Secara fungsional sistem input-output dan aliran internalnya

pada setiap sub sistem usahatani digambarkan pada Gambar 2 dan 3.

Page 21: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

12

BAB 5. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Karakteristik Tanah Lokasi Penelitian

Karakteristik cuplikan tanah lokasi penelitian disajikan pada Tabel 1.

Secara kimia, tanah di 3 tapak penelitian dihadapkan pada rendahnya ketersediaan

basa-basa tukar, yang sering dijumpai pada tanah-tanah di lahan rawa pasang

surut (Kurnain, 2007; Aulia, 2009). Kandungan N tanah tergolong sedang, yang

secara potensial menyiratkan adanya potensi alirannya di dalam sistem tanah

tersebut. Secara fisik, ketiga tanah lokasi penelitian menyiratkan adanya hambatan

yang boleh jadi dapat membatasi pergerakan air di dalam sistem tanah. Indikasi

itu ditunjukkan oleh tektur tanahnya yang berbutiran halus dan permeabilitasnya

lambat. Berdasarkan persentase liat, cuplikan tanah di semua tapak penelitian

tergolong bertekstur halus (liat). Hasil ini sesuai dengan kisaran berat volume dan

berat jenisnya yang umumnya mencirikan tanah-tanah bertekstur halus (Hanafiah,

2005).

Tabel 1. Sifat tanah lokasi penelitian agroekosistem di lahan rawa pasang surutdi Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau Badauh Kabupaten BaritoKuala

Sifat TanahTanah Surjan Tanah Padi

Nilai Kriteria Nilai KriteriaN-Total (%) 0,29 sedang 0,26 sedangP-Total (mg P2O5/100 g) 47,55 tinggi 35,06 sedangP-Tersedia (ppm) 2,06 sangat rendah 2,12 sangat rendahC-Organik (%) 2,65 sedang 2,01 sedangK-Total (mg K2O/100 g) 8,45 sangat rendah 9,04 sangat rendahNa-Tukar (me/100 g) 0,10 sangat rendah 0,04 sangat rendahK-Tukar (me/100 g) 0,12 rendah 0,16 rendahCa-Tukar (me/100 g) 0,35 sangat rendah 0,35 sangat rendahMg-Tukar (me/100 g) 0,28 sangat rendah 0,37 sangat rendahKTK (me/100 g) 9,57 rendah 8,05 rendahKejenuhan Al (%) 1,15 sangat rendah 1,12 sangat rendahH-Tukar(me/100 g) 0,08 0,05pH (H20) 5,16 masam 4,05 sangat masamDHL (µS/cm) 102,51 sangat rendah 112,2 sangat rendahTekstur clay loam clay loamBulk Density 0,92 0,91Particle Density 2,10 2,09Permeabilitas (cm/jam) 8,24 13,45Fe Larut (ppm) 0,14

Page 22: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

13

2. Neraca Hara pada Sub Sistem Padi

Neraca hara pada setiap komponen masukan dan keluaran beserta sub

komponennya pada sub-sistem usahatani padi telah dihitung berdasarkan

pengamatan pada setiap sub-sistem usahatani, komponen dan sub komponennya

selama satu musim tanam padi dari bulan Mei – Agustus 2015. Tabel 2

menunjukkan neraca N, P dan K pada agroekosistem padi untuk setiap komponen

masukan dan keluaran beserta sub komponennya.

Tabel 2. Neraca hara N, P dan K pada agroekosistem padi di lahan rawa pasangsurut Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau Badauh Kabupaten BaritoKuala Provinsi Kalimantan Selatan selama musim tanam Mei – Agustus2015

N P Kkg ha-1

INPUTPupuk Urea 19,17 0 0Pupuk Npk 18,75 8,19 15,56Air Sungai 147,99 3,67 251,32Air Hujan 1,47 0,37 0,61Stok awal dalam tanah 0-20 cm 5,57 2,00 7,57

Jumlah Input 192,95 14,22 275,06

OUTPUTHasil 24,90 3,32 6,55Jerami 16,66 1,29 12,58Air Drainase 76,14 16,79 229,70Stok akhir dalam tanah 0-20 cm 94,85 0,66 37,21

Jumlah Output 212,54 22,06 286,05

Pada agroekosistem rawa terutama pasang surut, kontribusi hara dari air

pasang-surut berlangsung melalui mekanisme sedimentasi dan atau pelindian,

sehingga dapat disebut sebagai input sedimentasi dan atau ouput pelindian

(Antonopoulos, 2008). Untuk menunjukkan apakah terjadi sedimentasi atau

pelindian, maka kapasitas air sungai dikurangi dengan kapasitas air drainase,

sehingga diperoleh nilai sebesar 71,85 kg N ha-1, -13,13 kg P ha-1 dan 21,62 kg K

Page 23: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

14

ha-1. Hal ini berarti bahwa ada sedimentasi N dan K, dan sebaliknya pelindian

hara P. Dengan demikian kapasitas hara N, P dan K pada komponen masukan

agroekosistem padi masing-masing mencapai 116,81, 10,56 dan 45,36 kg ha-1

selama satu musim tanam (Tabel 3).

Tabel 3. Neraca hara N, P dan K pada agroekosistem padi di lahan rawa pasangsurut Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau Badauh Kabupaten BaritoKuala Provinsi Kalimantan Selatan selama musim tanam Mei – Agustus2015

N P Kkg ha-1

INPUTPupuk Urea 19,17 0,00 0,00Pupuk NPK 18,75 8,19 15,56Sedimentasi 71,85 0,00 21,62Air hujan 1,47 0,37 0,61Stok awal dalam tanah 0-20 cm 5,57 2,00 7,57

Jumlah Input 116,81 10,56 45,36

OUTPUTHasil 24,90 3,32 6,55Jerami 16,66 1,29 12,58Pelindian 0,00 13,13 0,00Stok akhir dalam tanah 0-20 cm 94,85 0,66 37,21

Jumlah Output 136,41 18,39 56,35

Potensi ini diperhitungkan dari empat sub komponen masukan: air hujan,

air sungai, pupuk kimia, dan stok tersedia dalam tanah. Perhitungan kapasitas

masukan ini sesuai dengan Yoon et al. (2003), tetapi tidak termasuk stok hara

tanah. Stok hara tanah diperhitungkan sebagai proses internal di dalam tanah,

sehingga tidak dianggap sebagai sub komponen masukan. Dengan demikian

kapasitas neto hara N, P dan K pada komponen masukan agroekosistem padi

masing-masing mencapai 111,24, 8,56 dan 37,79 kg ha-1. Sub komponen masukan

lainnya dapat berupa pemanfaatan residu padi (jerami) dan pupuk kandang

(Buresh et al., 2010; Liao et al., 2010).

Page 24: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

15

Potensi masukan hara N, P dan K pada agroekosistem padi di lahan rawa

pasang surut selama satu musim tanam dapat diperbandingkan dengan yang

dilaporkan oleh Yoon et al. (2003) dan Liao et al. (2010), yang nilainya sangat

tergantung pada dosis pupuk N, P dan K yang diberikan. Yoon et al. (2003)

melaporkan potensi masukan N dan P masing-masing berkisar 98 – 183 dan 15 –

31 kg ha-1 pada usahatani padi di Korea, yang nilainya tergantung dari jumlah

pupuk N atau P yang digunakan. Makin kecil dosisnya, makin kecil juga

kapasitas masukannya. Selanjutnya Liao et al. (2010) melaporkan potensi

masukan K sebesar 17 kg ha-1 untuk agroekosistem padi tanpa pupuk K.

Antonopoulos (2008) juga melaporkan kapasitas masukan N berkisar antara 25 –

45 kg ha-1. Dengan demikian potensi masukan N, P dan K pada agroekosistem

padi di rawa pasang surut di Barito Kuala, Kalimantan Selatan, Indonesia berada

pada kisaran tinggi, dan hal ini bisa dipahami karena tinggi sedimentasi hara.

Komponen keluaran pada agroekosistem padi mencapai 136,41, 18,39 dan

56,35 kg ha-1 masing-masing untuk hara N, P dan K. Jika stok hara dalam tanah

dikeluarkan, maka kapasitas keluarannya menjadi 41,56, 17,73 dan 19,14 kg ha-1.

Potensi keluaran hara N jauh lebih rendah, tetapi P sejalan dengan yang

dilaporkan oleh Yoon et al. (2003) bahwa keluaran N dan P padi usahatani padi

beririgasi masing-masing berkisar antara 123 – 141 dan 17 – 20 kg ha-1.

Potensi keluaran hara N dan K lebih rendah daripada komponen

masukannya; dan hal ini boleh jadi menunjukkan kecenderungan pengayaan N

dan K dalam sistem tanah, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3. Sedangkan

potensi keluaran hara P lebih tinggi daripada komponen masukannya; dan hal ini

menunjukkan penurunan hara P dalam tanah. Kondisi demikian seperti yang

dilaporkan oleh Buresh et al. (2010) bahwa neraca K dan P pada usahatani padi

beririgasi bernilai negatif pada hasil di bawah 3 ton ha-1.

Sama halnya dengan komponen masukan, potensi hara pada komponen

keluaran juga dibatasi oleh jumlah sub komponen keluaran yang boleh jadi dapat

melalui emisi hara N berupa gas, dan asumsi yang digunakan dalam perhitungan.

Asumsi itu terutama berhubungan dengan beberapa sifat hidrofisik tanah yang

mempengaruhi tingkat drainase dalam tanah. Sub komponen jerami (residu padi)

memiliki peluang untuk dapat dimanfaatkan sebagai sub komponen masukan pada

Page 25: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

16

musim pertanaman berikutnya (Phongpan dan Mosier, 2003). Peluang ini tentu

saja masih perlu dikaji sehingga diperoleh potensi bersih (net potential) jerami

untuk menyediakan hara N, P, dan K pada musim tanam berikutnya.

Antonopoulos (2008) melaporkan komponen naraca N meliputi proses yang

melibatkan transportasi dan transformasi N dalam tanah.

3. Perubahan Stok Hara pada Tanah Surjan

Stok hara tanah pada sistem surjan di lahan rawa pasang surut selama

bulan Mei - Agustus 2015 mengalami perubahan menurut waktu dan lapisan

tanah. Stok hara N, P dan K pada tanah surjan meningkat sejalan waktu atau

musim tanam padi, yang sebelumnya tanah surjan tersebut dilimburi dengan

jerami padi sisa musim tanam padi sebelumnya. Lapisan atas tanah surjan (0 – 20

cm) lebih tinggi peningkatannya terutama hara N. Hal ini berkaitan dengan

kondisi yang selalu aerob (oksidatif), sehingga mendorong oksidasi jerami padi

lebih aktif pada lapisan atas surjan dibandingkan dengan lapisan 40 – 60 cm yang

kondisi lengasnya lebih anaerob.

Tabel 4. Perubahan stok hara dalam tanah surjan pada agroekosistem jeruk dilahan rawa pasang surut Desa Danda Jaya Kecamatan Rantau BadauhKabupaten Barito Kuala Provinsi Kalimantan Selatan selama Mei –Agustus 2015

N P Kkg ha-1

Stok awal dalam tanah 0-20 52,09 0,65 26,09Stok awal dalam tanah 40-60 32,43 0,44 22,91Jumlah stok awal 84,52 1,09 49,00

Stok akhir dalam tanah 0-20 75,78 0,67 41,04Stok akhir dalam tanah 40-60 43,02 0,80 45,20Jumlah stok akhir 118,80 1,47 86,24

Perubahan stok hara 34,28 0,38 37,24

Perubahan stok hara pada tanah surjan berhubungan dengan kapasitas

masukan dan keluaran pada sistem surjan. Erniawati (2012) menunjukkan bahwa

secara umum perubahan stok N tanah berhubungan dengan kapasitas N sistem

Page 26: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

17

surjan, yang berdasarkan analisis korelasi menunjukkan bahwa perubahan stok N

tanah berkorelasi positif dengan kapasitas N sistem surjan. Dengan demikian

adanya peningkatan stok hara bersifat positif bagi keharaan tanaman (misalnya

jeruk dan hortikultura) pada tanah surjan. Hal ini juga menyiratkan pentingnya

pelimburan jerami padi pada tanah surjan bagi keharaan tanaman.

4. Neraca Hara N pada Sub Sistem Kolam Ikan

Kapasitas hara N pada sub sistem kolam ikan mencapai 29,82 kg 100 m-2,

yang diperhitungkan dari sub komponen masukan pelet, air sungai dan air hujan.

Kapasitas ini diasumsikan secara efisien dimanfaatkan menjadi sub komponen

hasil pada komponen keluaran (Tabel 5). Sisanya ada potensi internal hara dalam

bentuk lumpur kolam dan air buangan kolam, yang masing-masing bernilai 0,88

dan 0,94 kg 100 m-2. Dengan demikian lumpur kolam dan air bungan kolam dapat

dimanfaatkan kembali (re-used) sebagai sumber hara bagi sub sistem usahatani

yang lain, seperti yang pernah dilaporkan oleh Nhan (2007).

Tabel 5. Neraca hara N pada agroekosistem kolam ikan di Kabupaten BanjarKalimantan Selatan selama musim Mei – Agustus 2015

Komponen / Sub komponen N (kg 100 m-2)INPUT

Pelet 29,53Air sungai 0,27Air hujan 0,01Total Input 29,82

OUTPUTLumpur kolam 0,88Air kolam 0,94Hasil *) 28,00Total Output 29,82

*) Sistem dianggap mantap (seimbang) sehingga sub komponen hasil diasumsikansama dengan hasil pengurangan total input dengan output lainnya.

Page 27: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

18

5. Usulan Model Integrasi Padi, Jeruk dan Kolam Ikan

Berdasarkan potensi kandungan hara pada setiap komponen atau sub

komponen dari berbagai usahatani semula ada, dibuatkan skenario potensi aliran

hara untuk pengembangan model agroekosistem terpadu. Skenario dibuat hanya

berdasarkan potensi aliran N, karena hara N merupakan hara utama yang sangat

menentukan produksi biomassa. Model yang diusulkan adalah mengintegrasikan

usahatani padi–jeruk, kolam–jeruk, dan padi–kolam–jeruk dengan rasio luas

masing-masing 9:1, 1:1, dan 8:1:1. Model-model ini diusulkan untuk

mengoptimalkan pemanfaatan residu (aliran internal), sehingga input pupuk Urea

dan NPK dapat dikurangi atau bahkan tidak diperlukan.

Gambar 4. Neraca N pada agroekosistem integrasi padi, kolam dan jeruk denganrasio luas 8:1:1

Page 28: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

19

Model agroekosistem terpadu padi–kolam–jeruk dengan rasio luas 8:1:1

memiliki kapasitas masukan dan keluaran masing-masing 392,98 dan 356,22 kg N

ha-1 selama satu musim tanam padi (Gambar 4). Neraca hara N untuk model ini

dibuat dari total masukan dan keluaran. Komponen masukan terdiri dari: pupuk

kimia (IN1), pakan ikan (IN2), residu atau aliran internal yang dimanfaatkan

(IN3), air hujan (IN4), dan sedimentasi dari pasang-surut air sungai (IN5).

Komponen keluaran terdiri dari: hasil padi (OUT1a), hasil ikan (OUT1b), serapan

jeruk (OUT1c), jerami padi (OUT2), dan lumpur dan air kolam ikan (OUT3).

Neraca hara N untuk model ini bernilai positif sebesar 36,76 kg ha-1. Neraca ini

diperoleh dengan meniadakan pupuk Urea dan menurunkan pupuk NPK menjadi

25% dari dosis semula, serta memanfaatkan 25% jerami padi yang dihasilkan

untuk sub sistem padi. Selain itu juga memanfaatkan semua residu kolam ikan dan

75% jerami padi untuk sub sistem jeruk.

Gambar 5. Neraca N pada agroekosistem integrasi padi dan jeruk dengan rasioluas 9:1

Page 29: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

20

Model agroekosistem terpadu padi–jeruk dengan rasio luas 9:1 memiliki

kapasitas masukan dan keluaran masing-masing 95,04 dan 54,59 kg N ha-1 selama

satu musim tanam padi (Gambar 5). Neraca hara N untuk model ini bernilai

positif sebesar 40,45 kg ha-1. Neraca ini diperoleh dengan meniadakan pupuk

Urea dan menurunkan pupuk NPK menjadi 25% dari dosis semula, serta

memanfaatkan 25% jerami padi yang dihasilkan untuk sub sistem padi. Sisa

jerami padi (75%) dimanfaatkan untuk sub sistem jeruk, selain memberikan

pupuk NPK sebanyak 50% dari dosis semula.

Gambar 6. Neraca N pada agroekosistem integrasi kolam ikan dan jeruk denganrasio luas 1:1

Model agroekosistem terpadu kolam ikan–jeruk dengan rasio 1:1 memiliki

aliran internal hara N jauh lebih tinggi daripada kedua model yang telah

didiskusikan di atas, yakni mencapai 91,00 kg N ha-1 yang berasal dari lumpur

Page 30: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

21

dasar kolam dan air buangan kolam masing-masing sebesar 44,0 dan 47,0 kg N

ha-1. Potensi aliran internal ini dapat dimanfaatkan sebagai sub komponen

masukan untuk sub sistem usahatani jeruk. Jika potensi ini dimanfaatkan, maka

hanya diperlukan penambahan pupuk NPK sebanyak 50% dari dosis semula untuk

sub sistem jeruk.

Page 31: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

22

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil penelitian tahun pertama diperoleh beberapa kesimpulan

sebagai berikut:

1) Potensi hara N, P dan K baik pada komponen masukan maupun keluaran dari

setiap sub sistem usahatani padi, jeruk dan kolam ikan berbeda-beda dari satu

sub sistem dengan sub sistem lainnya. Potensinya lebih rendah dibandingkan

dengan potensi yang pernah dilaporkan di negara-negara Asia, terutama untuk

sub sistem padi. Potensi ini tipikal untuk sub sistem padi yang rendah

masukan pupuk kimia, seperti yang sering ditemukan di lahan rawa pasang

surut di Barito Kuala.

2) Sub sistem padi dan kolam ikan memiliki potensi aliran internal hara, yang

masing-masing bersumber dari jerami padi dan lumpur dasar serta air buangan

kolam. Potensi ini dapat dimanfaatkan kembali sebagai sub komponen

masukan hara bagi sub sistem lainnya atau bagi musim tanam berikutnya.

3) Simulasi model agroekosistem terpadu padi–jeruk–kolam ikan, padi–jeruk,

dan kolam ikan–jeruk menunjukkan neraca hara yang positif terutama hara N,

sehingga model ini perlu dikembangkan lebih lanjut. Model-model ini dapat

mengurangi pemakaian pupuk kimia atau bahkan meniadakannya.

Sejalan dengan kesimpulan di atas, diperlukan beberapa saran dan tindak-

lanjut sebagai berikut:

1) Pemanfaatan jerami padi dan lumpur dasar serta air buangan kolam sebagai

salah satu sumber masukan hara bagi sub sistem usahatani lainnya atau musim

tanam berikutnya.

2) Validasi model yang telah disimulasikan dengan memasukkan proses aliran

internal dari pemanfaatan jerami padi dan lumpur dasar serta air buangan

kolam.

3) Uji-terap model dan analisis keberlanjutannya melalui analisis neraca hara dan

kelayakan secara ekonomis.

Page 32: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

23

DAFTAR PUSTAKA

Alihamsyah, T. dan M. Noor. 2003. Lahan Rawa Pasang Surut PendukungKetahanan Pangan dan Sumber Pertumbuhan Agribisnis. Balai PenelitianPertanian Lahan Rawa. Banjarbaru.

Antonopoulos, V.Z. 2008. Modeling of water and nitrogen balance in the pondedwater of rice fields. Paddy Water Environ 6:387–395.

BBSDLP. 2014. Sumberdaya Lahan Pertanian Indonesia: Luas, Penyebaran danPotensi. Edisi 1. Balitbangtan, Jakarta.

Buresh, R.J., M.F. Pampolino, and C. Witt. 2010. Field-specific potassium andphosphorus balances and fertilizer requirements for irrigated rice-basedcropping systems. Plant Soil 335:35–64.

Djaja, H.T. 1995. Penanggulangan lahan bermasalah dalam menyongsong abad21, prospek, tantangan dan kendalanya di Kalimantan selatan. KalimantanAgrikultura. 4:67-79

Djamhari, S. 2009. Penerapan Teknologi pengelolaan air di rawa lebak sebagaiusaha peningkatan indeks tanam di Kabupaten Muara Enim. J. HidrosfirIndonesia, 4(1): 23-28.

Granstedt, A. 2000. Increasing the efficiency of plant nutrient recycling withinthe agricultural system as a way of reducing the load to the environment—experience from Sweden and Finland. Agriculture, Ecosystems andEnvironment 80:169–185.

Hidayat, T., N.K. Panjaitan, A.H. Dharmawan, Wahyu, dan F. Sitorus. 2010.Kontestasi sains dengan pengetahuan lokal petani dalam pengelolaan lahanrawa pasang surut. Sodality: Jurnal Transdisiplin Sosiologi, Komunikasi,dan Ekologi Manusia, April 2010: 1-16.

Kasno, Nurjaya, dan D.A. Suriadikarta. 2009. Neraca Hara N, P, dan K padaPengelolaan Hara Terpadu Lahan Sawah Bermineral Liat Campuran dan1:1. Prosiding Seminar dan Lokakarya Nasional Inovasi Sumberdaya Lahan,Bogor, 24-25 Nopember 2009 Buku II: Teknologi Konservasi, Pemupukan,dan Biologi Tanah. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan SumberdayaLahan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian,Kementerian Pertanian.

Kurnain, A. dan H. Ifansyah. 2007. Dinamika kation basa sistem surjan di lahanrawa pasang surut. Laporan Penelitian Fundamental. Universitas LambungMangkurat, Banjarmasin.

Kurnain, A. dan H. Ifansyah. 2008. Dinamika keasaman tanah bedengan-timbun di lahan rawa pasang surut. Laporan Penelitian Fundamental.Universitas Lambung Mangkurat, Banjarmasin.

Kurnain, A., B.J. Priatmadi, R. Chandrawidjaja, T. Hidayat, dan M. Agus. 2008.Konsep pengembangan rawa pasang surut untuk pertanian. DalamProsiding Seminar Nasional Rawa: Teknik Pengembangan Sumber DayaRawa, Revitalisasi Pengelolaan dan Pengembangan Rawa. Dilaksanakanpada tanggal 4 Agustus 2008 di Banjarmasin. Universitas LambungMangkurat, hal: 51 – 66.

Kurnain, A., M. Septiana, dan M. Mahbub. 2011. Potensi aliran bahan dan padasistem pertanian organik terpadu di lahan rawa pasang surut. Laporan RG-IMHERE Batch II Unniversitas Lambung Mangkurat.

Page 33: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

24

Liao, Y., S. Zheng, Y. Lu, Z. Yang, J. Nie, and J. Xie. 2010. Long-term effect offertilizer application on rice yield, potassium uptake in plants, andpotassium balance in double rice cropping system. Front. Agric. China4(4): 406–415.

Mulyani A.; dan M. Sarwani. 2013. Karakteristik dan potensi lahan sub optimaluntuk pengembangan pertanian di Indonesia. Jurnal SumberdayaLahan.Vol. 7 No.1 Juli 2013, BBSDLP, Bogor

Nazemi, D., Y. Rina, I. Ar-Riza dan S. Saragih. 2008. Penerapan sistem surjanuntuk mendukung diversifikasi dan peningkatan pendapatan di lahan pasangsurut, Seminar Nasional: Inovasi untuk Petani dan Peningkatan Daya SaingProduk Pertanian

Nhan, D.K. 2007. The role of a fish pond in optimizing nutrient flows inintegrated agriculture-aquaculture farming systems. PhD Thesis,Wageningen University, The Netherlands.

Noor, M. 2004. Lahan Rawa. PT. Penebar Swadaya, Jakarta.Onwonga, R., dan B. Freyer. 2006. Impact of Traditional Farming Practices on

Nutrient Balances in Smallholder Farming Systems of Nakuru District,Kenya. Conference on “Prosperity and Poverty in a Globalised World —Challenges for Agricultural Research”, Conference on “Prosperity andPoverty in a Globalised World — Challenges for Agricultural Research”

Phongpan, S. And A.R. Mosier. 2003. Effect of rice straw management onnitrogen balance and residual effect of urea-N in an annual lowland ricecropping sequence. Biol Fertil Soils 37:102–107.

Shamsuddin, J dan M. Sarwani. 2002. Pyrite in acid sulfate soils:transformationand inhibition of its oxidation by application of natural materials.17thWCCS 14-21 August 2002, Thailand. p. 97: 1-5

Subagyo H. 2006a. Klasifikasi dan penyebaran lahan rawa, dalam I. Las, D. A.Suriadikarta, U. Kurnia, Mamat H.S., W. Hartatik, dan D. Setyorini(Editor), Karakteristik dan Pengelolaan Lahan Rawa, Balai Besar Penelitiandan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian, Badan Penelitian danPengembangan Pertanian Departemen Pertanian, Bogor.

Subagyo H. 2006b. Lahan rawa pasang surut, dalam I. Las, D. A. Suriadikarta, U.Kurnia, Mamat H.S., W. Hartatik, dan D. Setyorini (Editor), Karakteristikdan Pengelolaan Lahan Rawa, Balai Besar Penelitian dan PengembanganSumberdaya Lahan Pertanian, Badan Penelitian dan PengembanganPertanian Departemen Pertanian, Bogor.

Subagyo H. 2006c. Lahan rawa lebak, dalam I. Las, D. A. Suriadikarta, U.Kurnia, Mamat H.S., W. Hartatik, dan D. Setyorini (Editor), Karakteristikdan Pengelolaan Lahan Rawa, Balai Besar Penelitian dan PengembanganSumberdaya Lahan Pertanian, Badan Penelitian dan PengembanganPertanian Departemen Pertanian, Bogor.

Suriadikarta, D.A. dan D. Setyorini. 2006. Teknologi pengelolaan lahan sulfatmasam, dalam I. Las, D. A. Suriadikarta, U. Kurnia, Mamat H.S., W.Hartatik, dan D. Setyorini (Editor), Karakteristik dan Pengelolaan LahanRawa, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya LahanPertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian DepartemenPertanian, Bogor.

Page 34: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

25

Van Ittersum, M.K., Ewert, F., Heckelei, T., Wery, J., Alkan Olsson, J., Andersen,E., Bezlepkina, I., Brouwer, F., Donatelli, M., Flichman, G., Olsson, L.,Rizzoli, A.E., van der Wal, T., Wien, J.E., Wolf, J., 2008. Integratedassessment of agricultural systems – a component-based framework for theEuropean Union (SEAMLESS). Agricultural Systems 96, 150–165.

Wijaya Adhi, I.P.G., K. Nugroho, D.S. Ardi dan S.A. Karama. 1992. Sumberdayalahan rawa: potensi, keterbatasan dan pemanfaatan. Dalam S. Partohardjonodan M. Syam (eds). Pengembangan Terpadu Pertanian Lahan Rawa PasangSurut dan Lebak. SWAMPS II-Puslitbangtan, Bogor.

Yoon, C.G., J.H. Ham, and J.H. Jeon. 2003. Mass balance analysis in Koreanpaddy rice culture. Paddy Water Environ 1: 99-106.

Page 35: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

26

LAMPIRAN

Lampiran 1. Susunan organisasi peneliti dan pembagian tugas

No. Nama NIDN AlokasiWaktu(jam/minggu)

Uraian Tugas

1 Dr. Ir. AhmadKurnain, M.Sc

0007046312 15 1. Mengkoordinirseluruh kegiatan

2. Mengorganisasikanpenelitian neracahara

2 Ir. AkhmadMurjani, MS

0031106301 10 1. Mengorganisasikanpenelitian budidayaikan

2. Membantu ketuapenelitimengidentifikasisumberdaya in situ

Page 36: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

27

Lampiran 2: Bukti luaran penelitian

(1) Sertifikat pemakalah dan artikel ilmiah untuk presentasi pada Seminar

Nasional Himpunan Ilmu Tanah 28–30 Oktober 2015 di Universitas

Brawijaya Malanng.

(2) Bukti luaran Modul Pembelajaran

(3) Bukti luaran publikasi internasional

Page 37: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

KONGRES DAN SEMINAR NASIONAL XI HIMPUNAN ILMU TANAH INDONESIA (HITI)

JURUSAN TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA Jalan Veteran Malang-65145 Telpon: (0341) 553623; 551611; 551665; Fax (0341)

560011

Nomor : 38/UN10.4/T/HITI/VI/2015

Lampiran : 1

Perihal : Letter of Acceptance

Kepada:

Yth. Prof/Dr/Mr/Ms

Ahmad Kurnain

Kami ucapkan terimakasih atas partisipasi Bapak/Ibu/Saudara yang telah mendaftarkan abstrak atau

full paper untuk kegiatan Seminar Nasional XI Himpunan Ilmu Tanah Indonesia (HITI) yang akan

diselenggarakan pada tanggal 28 – 31 Oktober 2015 di Universitas Brawijaya Malang. Hasil

evaluasi/review oleh Dewan Editor Prosiding Seminar Nasional terhadap abstrak atau full paper

adalah sebagai berikut:

Judul : Optimizing Internal Nutrient Flows in Agri-Aquaculture Systems on Tidal

Swamp Land

Penulis : Ahmad Kurnain, Akhmad Murjani

Evaluasi : Diterima dan dinyatakan lulus untuk Presentasi Oral

Pemakalah oral diharapkan untuk mempersiapkan file presentasi dalam bentuk power point (ppt)

dengan durasi waktu selama 10 menit dan mengirimkan kepada panitia paling lambat tanggal 26

oktober 2015. Untuk peserta poster diharapkan mencetak poster masing-masing dengan ukuran 80

cm x 120 cm.

Seluruh peserta pemakalah oral dan poster diharapkan mengirimkan revisi abstrak (jika ada) melalui

email seminar: [email protected] dengan menyertakan bukti pembayaran paling lambat

tanggal 13 Oktober 2015. Panitia berhak untuk mencoret daftar peserta yang tidak mengirimkan revisi

abstrak dan menyelesaikan pembayaran sampai dengan batas waktu tersebut.

Full paper yang akan diterbitkan dalam prosiding, paling lambat diserahkan pada saat pelaksanaan

seminar. Full paper yang masuk akan direview oleh Dewan Editor tersendiri. Panitia hanya akan

menerbitkan makalah yang telah dipresentasikan.

Jadwal presentasi akan kami informasikan selanjutnya pada website seminar (mohon selalu meng-

update informasi dari website seminar).

Demikian, terimakasih atas partisipasi Bapak/Ibu/Saudara dan kami tunggu kehadirannya di acara

seminar.

Page 38: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

KONGRES DAN SEMINAR NASIONAL XI HIMPUNAN ILMU TANAH INDONESIA (HITI)

JURUSAN TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA Jalan Veteran Malang-65145 Telpon: (0341) 553623; 551611; 551665; Fax (0341)

560011

Template untuk Abstrak

Judul Paper (Huruf besar pada awal kata)

Penulis pertamaa, Penulis keduab, Penulis ketigab

aAfiliasi penulis pertama,alamat, kode pos, e-mail bAfiliasi penulis kedua, alamat, kode pos

dst

Abstrak

Abstrak berisi tentang tujuan, lingkup, metodologi hasil dan kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.

Abstract diusahakan terdiri dari 300-500 kata, font Times New Roman, 11, spasi 1, rata kanan kiri, pada kertas A4, batas kiri 3cm, kanan, atas bawah 2 cm

Kata kunci: ditulis disini, dipisahkan dengan tanda semi colons;

Tata Cara Penulisan

1. Tata cara pemberian nama file: Nomor subtema_Nomor registrasi_Nama Penulis

2. Jumlah kata : 300-500 kata

3. Ukuran kertas A4

4. Batas tepi kiri halaman = 3cm; batas atas, kanan dan bawah halalaman 2cm

5. Huruf (font) dan ukuran : Time New Roman 11, kecuali untuk judul ukuran font 12.

6. Format file: Word Document 97-2003 atau di atasnya.

Page 39: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

KONGRES DAN SEMINAR NASIONAL XI HIMPUNAN ILMU TANAH INDONESIA (HITI)

JURUSAN TANAH FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA Jalan Veteran Malang-65145 Telpon: (0341) 553623; 551611; 551665; Fax (0341)

560011

Template untuk Full Paper

Judul Paper (Huruf besar pada awal kata)

Penulis pertamaa, Penulis keduab, Penulis ketigab

aAfiliasi penulis pertama, alamat, kode pos, e-mail

bAfiliasi penulis pertama, alamat, kode pos

dst

Ringkasan

Ringkasan berisi tentang tujuan, lingkup, hasil dan kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan.

Kata kunci: ditulis disini, dipisahkan dengan tanda semicolons ;

Latarbelakang

Metodologi

Hasil dan Pembahasan

Daftar Pustaka

Catatan: Jumlah halaman untuk full paper maksimal sebanyak 10 halaman.

Tata Cara Penulisan

1. Tata cara pemberian nama file: Nomor subtema_Nomor registrasi_Nama Penulis

2. Jumlah halaman maksimal : full paper 10 halaman, Spasi 1pt

3. Ukuran kertas A4

4. Batas tepi atas dan kiri halaman = 3 cm; batas atas, kanan dan bawah halaman 2 cm

5. Huruf (font) dan ukuran : Time New Roman 12, kecuali untuk judul ukuran font 14.

6. Format file: Word Document 97-2003 atau di atasnya.

Page 40: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Scanned by CamScanner

Page 41: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Template untuk Extended Abstract

KONGRES DAN SEMINAR NASIONALKESEHATAN TANAH DAN AIR UNTUK KEDAULATAN

PANGAN, ENERGI, DAN LINGKUNGAN 2014

Optimizing internal nutrient flows in agri-aquaculture systemson tidal swamp lands

Ahmad Kurnaina, Akhmad Murjanib

aDepartment of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Lambung MangkuratJalan Jendral A. Yani km 36 Banjarbaru 70714, South Kalimantan, Indonesia, email:

[email protected] of Aquaculture, Faculty of Fishery, University of Lambung Mangkurat

Jalan Jendral A. Yani km 36 Banjarbaru 70714, South Kalimantan, Indonesia.

Extended Abstract

Strategy of sub-optimum land uses including tidal swamp lands through a commoditybased approach is difficult to be implemented instead of an agricultural-ecosystem basedapproach. In line with that is a strategy of fertilization also has to refer to the agriculturalecosystem based approach. To formulate the strategy of fertilization in the tidal swampland it is necessary to carry out the present study of nutrient flow potentials in theagricultural ecosystem. The study was in line with the previous study at the rainy season ofNovember – February 2012, that limited to the observation of N flows at a farm scale agri-aquaculture system in the tidal swamp land during the dry season of April - July 2015.

In combination with the previous study (Kurnain et al., 2012) N-inorganic capacity of theagri-aquaculture system in the tidal swamp land during two rice planting seasons at therainy season of November – February 2012 and the dry season of April – July 2015reached 474 kg N ha-1, which is derived from rainwater (IN1), river water (IN2), fertilizer(IN3), and the internal flow of the fishpond muds ( IF1) and rice straw (IF2) respectively23, 329, 69, 32 and 20 kg N ha-1 (Figure 1). In agro-ecosystems naturally stagnant asswamp lands, input from river water must be balanced with the output in the form ofdrainage water (Folmer et al., 1998), and therefore the net input of river water through theprocess of sedimentation is 102 kg N ha-1. Thus the net capacity of the system reached 247kg N ha-1 can potentially be used for biomass production during the year (Shepherd andSoule, 1998).

Page 42: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Figure 1. Capacity of inorganic N in agri-aquaculture system on the tidal swamp land ofBarito Kuala District during two rice planting season at the rainy season of November –February 2012 and the dry season of April – July 2015

References

Folmer ECR, Geurts PMH, Francisco JR. 1998. Assessment of soil fertility depletion inMozambique. Agriculture, Ecosystems and Environment 71, 159-167.

Kurnain A, Riani I, Mahbub M, Septiana M, Makalew AM. 2012. Strategi pemupukanberbasis agroekosistem: Optimalisasi aliran hara N sistem agro-aquakultur di lahanrawa pasang surut. Prosiding Seminar Nasional: Teknologi Pemupukan danPemulihan Lahan Terdegradasi. Balai Besar Sumber Daya Lahan Pertanian, Bogor,383-390.

Shepherd KD, Soule MJ. 1998. Soil fertility management in west Kenya: dynamicsimulation of productivity, profitability and sustainability at different resourceendowment levels. Agriculture, Ecosystems and Environment 71, 131-145.

Page 43: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

MODUL PEMBELAJARANPengelolaan Tanah dan Produktivitas Lahan (PSA 531)

Untuk Mahasiswa S2 Agronomi Fakultas Pertanian

Best Practices:Optimalisasi Aliran Internal Hara

Oleh:Dr. Ir. Ahmad Kurnain, M.Sc

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU2015

Page 44: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

ii

KATA PENGANTAR

Modul ini disusun sebagai materi pembelajaran untuk mahasiswa Fakultas Pertanian yang

mengambil mata kuliah Pengelolaan Tanah dan Produktivitas Lahan (PSA 531. Materi

pembelajaran dalam modul ini hanya merupakan materi esensial yang wajib dikuasai oleh

mahasiswa yang mengambil mata kuliah ini. Untuk pengayaan materi, mahasiswa

dianjurkan untuk membaca beberapa buku referensi dan/atau publikasi ilmiah lainnya yang

terkait dengan topik bahasan.

Akhirnya penulis berharap semoga modul ini bisa digunakan sebagaimana mestinya.

Banjarbaru, 17 Juli 2015

Pengampu,

Dr. Ir. Ahmad Kurnain, M.Sc

Page 45: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

I. RENCANA PROGRAM DAN KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER

A. Deskripsi Matakuliah

Matakuliah Pengelolaan Tanah dan Produktivitas Lahan (PSA 531 / 3(3-0)), dengan beban 3 sks,

merupakan matakuliah wajib bagi mahasiswa Program Studi S2 Agronomi. Matakuliah ini

disajikan pada tahun pertama semester genap. Matakuliah Pengelolaan Tanah dan Produktivitas

Lahan merupakan kumpulan bahan kajian untuk memenuhi kompetensi memahami pentingnya

pengelolaan tanah dalam peningkatan produktivitas lahan untuk produksi biomassa. • Kunci

peningkatan produktivtas lahan adalah pengelolaan tanah. Kunci pengelolaan tanah adalah

memelihara kualitas tanah dan kandungan bahan organik dan C-organik. Dengan demikian

kunci utama peningkatan produktivitas lahan adalah kondisi C-tanah.

B. Petunjuk Penggunaan Modul

1. Pahami setiap materi yang akan menunjang penguasaan Anda dengan membaca secara teliti.

Kerjakan tes formatif dan evaluasi sebagai sarana latihan Anda.

2. Jawablah tes formatif dengan jawaban singkat dan jelas, serta kerjakan sesuai dengan

kemampuan Anda setelah mempelajari modul ini.

3. Bila terdapat penugasan, kerjakan tugas tersebut dengan baik dan jika dirasa perlu

konsultasikan dengan guru/instrukturt.

4. Catatlah kesulitan yang Anda temui dalam modul ini dan tanyakan kepada guru/instruktur

pada saat kegiatan tatap muka. Bacalah referensi yang berhubungan dengan materi modul

ini agar Anda mendapatkan pengetahuan tambahan.

C. Kompetensi Matakuliah

1. Capaian Pembelajaran Lulusan

Berdasarkan rumusan deskripsi generik level 8 KKNI (Lampiran Peraturan Presiden RI Nomor 8

tahun 2012), dan deskripsi spesifiknya, matakuliah Pengelolaan Tanah dan Produktivitas Lahan

Page 46: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

diberikan kepada mahasiswa PS S2 Agronomi untuk memenuhi capaian pembelajaran (learning

outcomes) lulusan:

12.1. Mampu melakukan pengelolaan tanah untuk meningkatkan produktivitas beberapa

tipologi lahan untuk produksi biomassa yang berkelanjutan.

13.2. Memiliki pengetahuan tentang pengelolaan tanah untuk meningkatkan produktivitas

beberapa tipologi lahan untuk produksi biomassa yang berkelanjutan

2. Capaian Pembelajaran Matakuliah

Memiliki pengetahuan dan keterampilan untuk merumuskan strategi dan teknik pengelolaan

tanah untuk meningkatkan produktivitas lahan secara berkelanjutan.

3. Tujuan Pembelajaran

1. Mengenali komponen lahan dan interaksinya dengan tanah;

2. Menganalisis hubungan pengelolaan tanah dan produktivitas lahan secara berkelanjutan;

3. Mengenali komponen dan prinsip pengelolaan tanah dan lahan secara terpadu;

4. Menilai produktivitas lahan; dan

5. Mengenali Best Practices Pengelolaan Tanah dan Lahan

D. Bahan Kajian

Untuk memenuhi standar capaian pembelajaran mata kuliah Pengelolaan Tanah danProduktivitas Lahan yang ditetapkan, bahan kajian mata kuliah ini meliputi uraian:

Komponen Lahan dan Interaksinya dengan Tanah Hubungan Pengelolaan Tanah dan Produktivitas Lahan

o Konsep Produktivitas Lahano Komponen dan Prinsip Pengelolaan Tanaho Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Produktivitas Lahan

Komponen dan Prinsip Pengelolaan Tanah dan Lahan Terpaduo Bahan Organik dan Fungsi Biologi Tanaho Pertanian Organiko Pertanian Konservasio Aliran Bahan dan Energi dalam Agroekosistem

Penilaian Produktivitas Lahano Atribut dan Indikator Produktivitas Lahano Indeks Produktivitas Lahan

Page 47: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

o Indeks Kualitas Lahan Best Practices Pengelolaan Tanah dan Lahan

o Pengelolaan Kemasaman Tanaho Pengelolaan Bahan Organiko Pengelolaan Kesuburan Tanaho Konservasi Air dan Hara (Sistem Biopori)o Sistem Pertanian Terpadu

E. Alokasi Waktu

Pertemuan Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan Dosen

1 Komponen Lahan danInteraksinya denganTanah

Moehansyah

2 Hubungan PengelolaanTanah dan ProduktivitasLahan

Konsep Produktivitas Lahan Komponen dan Prinsip

Pengelolaan Tanah

Moehansyah

3 Faktor-Faktor yangMempengaruhi ProduktivitasLahan

Moehansyah

4 Komponen dan PrinsipPengelolaan Tanah danLahan Terpadu

Bahan Organik dan FungsiBiologi Tanah

Ahmad Kurnain

5 Pertanian Organik Ahmad Kurnain

6 Pertanian Konservasi Ahmad Kurnain

7 Aliran Bahan dan Energi dalamAgroekosistem

Ahmad Kurnain

8 Ujian Tengah Semester Moehansyah

9 Penilaian ProduktivitasLahan

Atribut dan IndikatorProduktivitas Lahan

Moehansyah

10 Indeks Produktivitas Lahan Moehansyah

11 Best PracticesPengelolaan Tanah danLahan

Pengelolaan Kemasaman Tanah Moehansyah

12 Pengelolaan Bahan Organik Ahmad Kurnain

13 Konservasi Air dan Hara Moehansyah

14 Sistem Pertanian Terpadu Ahmad Kurnain

15 Pemaparan Best PracticesPengelolaan Tanah dan Lahan

Ahmad Kurnain

16 Pemaparan Best PracticesPengelolaan Tanah dan Lahan

Ahmad Kurnain

Page 48: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Banjarbaru, 16 Juli 2015

Ketua PS S2 Agronomi,

Dr. Ir. Jamzuri Hadi, M.Si

Pengampu,

Dr. Ir. Ahmad Kurnain, M.Sc

Page 49: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

II. MATERI PEMBELAJARAN

A. Pengantar

Lahan (land) merupakan hamparan darat (terristrial) yang memadukan sejumlah sumberdaya

alam dan budaya. Lahan mengandung sejumlah ekosistem yang saling berinteraksi satu dengan

lainnya. Menurut FAO, produktivitas lahan adalah jumlah biomassa yang dapat dihasilkan oleh

tanah beserta komponen lahan lainnya secara berkelanjutan atau jangka panjang. Produktivitas

lahan ditentukan oleh kondisi fisika, kimiawi, dan biologi tanah. Kondisi kimiawi meliputi

ketersediaan hara bagi tanaman (bioavailability), kapasitas simpan dan suplai hara, dan

keberadaan unsur fitotoksik seperti logam berat, boron, dan akumulasi garam. Keberadaan

makro, meso, dan mikro organisme baik untuk proses biokimia untuk menjadikan hara tersedia

bagi tanaman.

Kunci peningkatan produktivtas lahan adalah pengelolaan tanah. Kunci pengelolaan

tanah adalah memelihara kualitas tanah dan kandungan bahan organik dan C-organik. Dengan

demikian kunci utama peningkatan produktivitas lahan adalah kondisi C-tanah. Best Practices

Pengelolaan tanah: (1) Pemakaian pupuk kandang, (2) Pemilihan tanaman: legume, penutup

tanah, tanaman bioenergi (tahunan), (3) Pemakaian kembali residu tanaman, (4) Tanpa olah

tanah, dan (5) Mengamankan neraca hara dalam sistem.

B. Best Practices: Optimalisasi Aliran Internal Hara pada Lahan Rawa

Pemanfaatan lahan rawa pasang surut sebagai lahan pertanian produktif dihadapkan pada

berbagai kendala. Kendala itu terutama terkait dengan karakteristik air dan tanah (Kurnain, et

al., 2008). Dalam hal air, kendala yang dihadapi antara lain yang terkait dengan tingginya

genangan air di lahan, air stagnan di lahan, dan terjadinya drainase (pengatusan) berlebihan.

Dalam hal tanah, kendala yang dihadapi terutama meliputi reaksi tanah masam, potensi pirit

yang jika tidak berhati-hati pengelolaan lahan dan air akan menimbulkan kemasaman, dan

Page 50: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

mobilitas hara tinggi terutama hara nitrogen (N). Petani Banjar dan transmigran di Kalimantan

Selatan, khususnya di Kabupaten Barito Kuala sudah terbiasa membuat bedengan-timbun atau

surjan (raised beds) untuk mengatasi kendala lahan tersebut. Pembuatan surjan dimaksudkan

untuk memberikan pengatusan (drainase) secukupnya kepada lingkungan perakaran, yang

apabila tidak demikian suasana risosfer akan selalu basah dan langka udara bagi kehidupan

normal akar-akar tanaman (Notohadiprawiro, 1986). Selain itu, dengan penataan lahan seperti

ini memungkinkan petani untuk melakukan lebih dari satu kegiatan usahatani, seperti padi-jeruk,

padi-jeruk-ikan, atau padi-jeruk-ternak unggas.

Lahan rawa pasang surut di Kabupaten Barito Kuala secara umum telah dikembangkan

menjadi lahan pertanian campuran (mix farming) atau sistem pertanian dengan beberapa sub

sistem usahatani. Input yang diberikan kepada setiap sub sistem usahatani lebih banyak

diusahakan dari dalam sistem sendiri ketimbang dari luar. Sebagai contoh, jerami padi sebagai

salah satu bentuk residu (by products) dari sub sistem usahatani padi sering digunakan kembali

sebagai sumber bahan organik dan hara untuk sub sistem yang sama (Erna, 2012) atau

sebagiannya untuk sub sistem usahatani lainnya, seperti usahatani jeruk di bagian surjan

(Erniawati, 2012). Begitu juga untuk sistem agro-aquakultur, yang mengkombinasikan sub

sistem usahatani kolam ikan di bagian lahan yang berair dan sub sistem usahatani jeruk dan atau

sayur-sayuran di bagian surjan, residu kolam ikan berupa lumpur dasar kolam dapat

dimanfaatkan sebagai salah satu sumber hara bagi sub sistem usahatani di bagian surjan.

Pengembangan sistem pertanian terpadu (integrated farming system) di lahan rawa pasang surut

merupakan salah satu strategi yang tepat untuk mengurangi input produksi dari luar sistem

melalui suatu siklus biologi (biocycle farming). Siklus ini akan mengefesienkan aliran bahan

dan energi dari berbagai sub sistem usahatani; residu dari salah satu sub sistem usahatani akan

dapat dimanfaatkan kembali oleh sub sistem usahatani itu sendiri atau lainnya. Sehingga bahan

dan energi yang dibutuhkan dari masing-masing sub sistem usahatani dapat terpenuhi secara

Page 51: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

efisien dan mandiri (Gambar 1). Pendekatan ini sudah tentu penting bagi manajemen hara atau

pemupukan pada lahan-lahan sub-optimal seperti lahan rawa pasang surut.

Gambar 1. Potensi aliran N-anorganik pada sistem agro-aquakultur di lahan rawa pasang surut

Secara fungsional potensi aliran di atas dapat diskenariokan secara rinci seperti pada

Tabel 1 di bawah ini:

Page 52: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Tabel 1. Desain fungsional pengamatan pada setiap sub komponen pada sistem agro-aquakulturdi lahan rawa pasang surut

Sub Komponen Bagian yang diamati Kegunaan dataKolam ikan Lumpur dasar kolam (yang

diasumsikan berasal dari fesesikan dan residu pakan ikan)

Kandungan N-anorganiklumpur, sebagai sub komponeninput bagi tanah surjan

Air sungai Air sungai pada pintu masuk(inlet)

Kandungan N-anorganik airsungai, sebagai sub komponeninput bagi kolam

Air sungai pada pintu keluar(outlet)

Kandungan N-anorganik airdrainase, sebagai subkomponen output

Air hujan Air hujan yang ditampungdengan penakar hujan

Kandungan N-anorganik airhujan, sebagai sub komponeninput bagi tanah dan kolam

Selanjutnya kapasitas N-anorganik setiap sub komponen dihitung sebagai berikut:

1. Kapasitas masukan air hujan (IN1) dihitung sebagai berikut:

IN1 (kg ha-1) = rerata N air hujan (mg l-1) x volume air hujan (l m-2) x porositas total tanahx fraksi pori air kapasitas lapang x ketebalan tanah (m) x fraksi air hujanmenyumbang air tanah relatif terhadap sumber air lainnya x 10-2 (konversike kg ha-1)

Porositas total tanah digunakan 0,56 (Aulia, 2009) dan fraksi pori air kapasitas lapang

diasumsikan 0,5 bagian dari porositas total tanah. Fraksi air hujan yang menyumbang air tanah

dibedakan menurut kedalaman tanah; tanah di kedalaman 0-20 cm fraksinya adalah 0,9, tanah di

kedalaman 30 cm berikutnya 0,1 dan di kedalaman berikutnya diasumsikan fraksinya 0 (tidak

ada sumbangan dari air hujan).

2. Kapasitas masukan air sungai atau inlet (IN2) dihitung sebagai berikut:

IN2 (kg ha-1) = rerata N air sungai (mg l-1) x porositas total tanah x fraksi pori airkapasitas lapang x ketebalan tanah (m) x luas tanah 1 m2 x 103 (konversi

Page 53: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

m3 ke l) x fraksi air sungai berada dalam tanah persatuan waktu x fraksi airsungai menyumbang air tanah x 10-2 (konversi mg m-2 ke kg ha-1)

Fraksi air sungai berada dalam tanah per satuan waktu diasumsikan 0,1 pada tanah di kedalaman

0-20 cm, 0,25 di kedalaman 30 cm berikutnya dan 1,0 di kedalaman berikutnya. Fraksi air

sungai yang menyumbang air tanah dibedakan menurut kedalaman tanah; tanah di kedalaman 0-

20 cm fraksinya adalah 0,1, tanah di kedalaman 30 cm berikutnya 0,9 dan di kedalaman

berikutnya diasumsikan fraksinya 1,0 (artinya lapisan tanah ini airnya hanya bersumber dari air

sungai).

3. Kapasitas keluaran air drainase atau outlet (OUT3) dihitung sebagai berikut:

OUT3 (kg ha-1) = rerata N air sungai (mg l-1) x porositas total tanah x fraksi pori airterdrainase x ketebalan tanah (m) x luas tanah 1 m2 x 103 (konversi m3

ke l) x fraksi air sungai berada dalam tanah persatuan waktu x fraksi airsungai menyumbang air tanah x 10-2 (konversi mg m-2 ke kg ha-1)

Fraksi pori air terdrainase (drainable porosity) diasumsikan 0,5.

4. Kapasitas aliran internal lumpur kolam (IF1) dihitung sebagai berikut:

IF1 (kg ha-1) = rerata N anorganik lumpur (mg kg-1) x berat lumpur per satuan luas (kg m-

2) x 10-2 (konversi mg m-2 ke kg ha-1)

5. Kapasitas sub komponen masukan yang lain seperti pupuk (IN3) sama dengan 0 karena tidak

dipupuk; dan pakan ikan (IN4) tidak diamati dan diasumsikan 0 untuk keperluan perhitungan

neraca N sistem. Kapasitas sub komponen keluaran lainnya seperti hasil tanaman (OUT1)

dan hasil ikan (OUT2) dihitung menurut neraca. Selanjutnya kapasitas aliran internal residu

tanaman (IF2) tidak diamati dan diasumsikan 0.

6. Kapasitas N sistem secara keseluruhan dihitung sebagai berikut:

Page 54: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Kapasitas total (kg ha-1) = IN1 + IN2 + IN3 + IN4 + IF1 + IF2

Kapasitas bersih (kg ha-1) = IN1 + IN2 + IN3 + IN4 + IF1 + IF2 – OUT3

Kapasitas N-anorganik sistem agro-aquakultur di lahan rawa pasang surut selama periode

musim hujan (November 2011 – Januari 2012) mencapai 167 kg N ha-1, yang bersumber dari air

hujan (IN1), air sungai (IN2), dan aliran internal dari lumpur kolam (IF1) masing-masing 13,

138, dan 16 kg N ha-1 (Gambar 2). Kapasitas N sistem ini mungkin akan menjadi lebih besar

karena pada komponen input belum diperhitungkan input dari pupuk dan pakan ikan, dan adanya

potensi aliran internal residu tanaman. Pada agroekosistem yang tergenang secara alamiah

seperti lahan rawa, masukan (input) dari air sungai harus diseimbangkan dengan keluaran

(output) berupa air drainase (Folmer et al., 1998), dan karena itu masukan bersih (netto) air

sungai melalui proses sedimentasi sebesar 55 kg N ha-1. Dengan demikian kapasitas bersih

(netto) N sistem mencapai 84 kg N ha-1 yang secara potensial dapat dimanfaatkan untuk

produksi biomassa (Shepherd dan Soule, 1998).

Gambar 2. Kapasitas N-anorganik pada sistem agro-aquakultur di lahan rawa pasang surutselama periode musim hujan (November 2011 – Januari 2012)

Page 55: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Setiap sub komponen di dalam sistem usahatani terpadu di lahan rawa pasang memiliki

potensi bahan untuk dapat dialirkan guna saling melengkapi kebutuhan bahan (N-anorganik)

bagi proses produksi biomassa. Sub komponen air kolam, lumpur kolam, air hujan, air sungai

pasang, dan residu tanaman berpotensi untuk dikelola secara optimal sebagai komponen

masukan bagi agroekosistem. Pengelolaannya harus memenuhi prinsip keseimbangan antara

komponen masukan dan keluaran, sehingga tidak ada residu yang tak termanfaatkan atau tidak

ada bahan yang dimasukkan ke dalam agroekosistem. Keseimbangan bahan (hara) ini dapat

digunakan sebagai indikator keberlanjutan agroekosistem (Shepherd and Soule, 1998). Smaling

et al. (1996) mengklasifikasikan sistem produksi biomassa berdasarkan keseimbangan haranya

menjadi 3 (tiga) kondisi: (1) jika jumlah masukan lebih tinggi daripada jumlah keluaran, maka

stok hara dalam tanah meningkat; (2) jika jumlah masukan lebih rendah daripada jumlah

keluaran, maka stok hara dalam tanah menurun; dan (3) jika jumlah masukan sama dengan

jumlah keluaran, maka stok hara dalam tanah tetap. Kondisi yang sesuai dengan prinsip

keberlanjutan agroekosistem adalah ketika jumlah masukan sama dengan jumlah keluaran; atau

dengan kata lain sistem berada dalam keadaan tetap (steady state).

Tabel 2. Potensi aliran N-anorganik (kg ha-1) pada sistem agro-aquakultur (d = 1 meter) denganbeberapa skenario rasio luas surjan dan luas kolam selama periode musim hujan(Nopember 2011 – Januari 2012)

Luas(ha)

IN1 IN2 IN3 IN4 OUT1 OUT2 OUT3 IF1 IF2Kapasitas

SistemSurjan 0,3 3,9 41,4 0,0 0,0 31,5 0,0 24,9 11,1 0,0 56,4Kolam 0,7 9,2 96,7 0,0 0,0 0,0 36,7 58,1 0,0 0,0 105,8

162,2Surjan 0,4 5,2 55,3 0,0 0,0 36,8 0,0 33,2 9,5 0,0 70,0Kolam 0,6 7,8 82,9 0,0 0,0 0,0 31,4 49,8 0,0 0,0 90,7

160,7Surjan 0,5 6,5 69,1 0,0 0,0 42,0 0,0 41,5 7,9 0,0 83,5Kolam 0,5 6,5 69,1 0,0 0,0 0,0 26,2 41,5 0,0 0,0 75,6

159,1Surjan 0,6 7,8 82,9 0,0 0,0 47,2 0,0 49,8 6,3 0,0 97,0Kolam 0,4 5,2 55,3 0,0 0,0 0,0 21,0 33,2 0,0 0,0 60,5

157,5Surjan 0,7 9,2 96,7 0,0 0,0 52,5 0,0 58,1 4,7 0,0 110,6Kolam 0,3 3,9 41,4 0,0 0,0 0,0 15,7 24,9 0,0 0,0 45,4

Page 56: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

156,0Keterangan: IN1 = air hujan, IN2 = air sungai, IN3 = pupuk, IN4 = pakan, OUT1 = hasil tanaman, OUT2 = hasil

ikan, OUT3 = air drainase, IF1 = aliran internal lumpur kolam, dan IF2 = residu tanaman.

Berdasarkan prinsip keberlanjutan dan potensi aliran N, beberapa skenario pengelolaan

lahan sistem agro-aquakultur dapat disusun. Tabel 2 menggambarkan sistem masukan-keluaran

pada sistem agro-aquakultur dengan beberapa skenario perbandingan luas surjan dan luas kolam.

Pada setiap skenario diperlihatkan potensi sistem untuk menyediakan hara N bagi produksi

biomassa (tanaman dan ikan). Sebagai contoh, pada rasio luas lahan surjan dan kolam 3:7

tersedia hara N sebesar masing-masing 31,5 dan 36,7 kg N selama periode pengamatan. Hasil

penelitian ini menunjukkan bahwa agroekosistem lahan rawa pasang surut memiliki kemampuan

sendiri untuk mensuplai hara bagi produksi biomassa. Hal ini menyiratkan bahwa produksi

biomassa di lahan rawa pasang surut tidak selalu membutuhkan pemupukan (pemberian pupuk

dari luar), tetapi cukup mengoptimalkan aliran hara secara internal. Sejalan dengan hal ini, De

Jager et al (2001) melaporkan bahwa sistem pertanian dengan masukan eksternal rendah (low

external input agriculture) mampu memeliharan tingkat kesuburan tanah-tanah pertanian

dibandingkan dengan sistem pertanian konvensional. Pendekatan seperti ini lebih menjamin

keberlanjutan sistem usahatani di lahan rawa pasang surut.

C. Penugasan

Dengan mengacu pada studi kasus di atas, buatkan skenario sistem usahatani padi, jeruk dan

ikan pada luas lahan rawa pasang surut 2 hektar.

D. Pustaka Acuan

Aulia, R. 2009. Dinamika kation basa pada surjan di lahan rawa pasang surut KecamatanCerbon Kabupaten Barito Kuala. Skripsi. Fakultas Pertanian Universitas LambungMangkurat, Banjarbaru.

Page 57: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

De Jager, A., D. Onduru, M.S. van Wijk, J. Vlaming dan G.N. Gachini. 2001. Assessingsustainability of low-external-input farm management systems with the nutrientmonitoring approach: a case study in Kenya. Agricultural Systems 69: 99-118.

Erna. 2012. Pengaruh pemberian bahan organic in situ terhadap ketersediaan nitrogen danpertumbuhan padi varietas Margasari pada saat pasang besar. Skripsi. Fakultas PertanianUniversitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru.

Erniawati. 2012. Kapasitas N-anorganik sub sistem surjan pada sistem usahatani di lahan rawapasang surut. Skripsi. Fakultas Pertanian Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru.

Folmer, E.C.R., P.M.H. Geurts dan J.R. Francisco. 1998. Assessment of soil fertility depletionin Mozambique. Agriculture, Ecosystems and Environment 71: 159-167.

Kurnain, A., B.J. Priatmadi, R. Chandrawidjaja, T. Hidayat dan M. Agus. 2008. Konseppengembangan rawa pasang surut untuk pertanian. Dalam Prosiding Seminar NasionalRawa: Teknik Pengembangan Sumber Daya Rawa, Revitalisasi Pengelolaan danPengembangan Rawa. Dilaksanakan pada tanggal 4 Agustus 2008 di Banjarmasin.Universitas Lambung Mangkurat, hal: 51-66.

Notohadiprawiro, T. 1986. Tanah Estuarin: Watak, Sifat, Kelakuan dan Kesuburannya. GhaliaIndonesia, Jakarta.

Shepherd, K. D. dan M. J. Soule. 1998. Soil fertility management in west Kenya: dynamicsimulation of productivity, profitability and sustainability at different resource endowmentlevels. Agriculture, Ecosystems and Environment 71: 131-145.

Smaling, E.M.A., I.O. Fresco dan A. De Jager. 1996. Classifying, monitoring and improvingsoil nutrient stocks and flows in African agriculture. Ambio 25: 492-496.

Page 58: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

| Copyright Agreement |

International Network for Natural Sciences (INNSPUB)E- 929, Kadirgonj, P/S: Boalia, Rajshahi- 6000, Bangladesh

International Network for Natural Sciences (INNSPUB)

w w w . i n n s p u b . n e tE-mail: info@ innspub.net

Journal Name: International Journal of Biosciences

Article Title: Optimizing internal nutrient flows in agri-aquaculture systems

on tidal swamp lands

Author (s) Name: Ahmad Kurnain, Ahkmad Murjani

Authorship statement:By signing this statement, corresponding authors guarantees that:• All listed authors assume responsibility for the manuscript content;• Manuscript is not previously published in the same or very similar form in other journal;• Manuscript is not currently under consideration in other journals.

Copyright transfer:By signing this statement, corresponding author grants that:• All copyrights of the paper are transferred to International Network for Natural Sciences.• Publisher has the right to distribute article in printed and electronic form without asking

for permission.• The author(s) is obliged to pay the publication charge ($100 per article) if the paper is

accepted for publication after review.

Payment Methods (Please mark by ‘X’ for select method):Paypal Credit/Debit Card Bank Transfer Western Union Moneygram Express Money

x

Signature of corresponding author:Journal Name: International Journal of Biosciences

Phone and e-mail: +628152108126, [email protected]

Signature and date: 28 July 2015

Page 59: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Optimizing internal nutrient flows in agri-aquaculture systemson tidal swamp lands

Ahmad Kurnain1 and A. Murjani2

1Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, University of Lambung Mangkurat

Jalan Jendral A. Yani km 36 Banjarbaru 70714, South Kalimantan, Indonesia

2Department of Aquaculture, Faculty of Fishery, University of Lambung Mangkurat

Jalan Jendral A. Yani km 36 Banjarbaru 70714, South Kalimantan, Indonesia

Corresponding author: [email protected] ; [email protected]

Page 60: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Abstract

Strategy of sub-optimum land uses including tidal swamp lands through a commodity based

approach is difficult to be implemented instead of an agricultural-ecosystem based

approach. In line with that is a strategy of fertilization also has to refer to the agricultural

ecosystem based approach. To formulate the strategy of fertilization in the tidal swamp land

it is necessary to carry out the present study of nutrient flow potentials in the agricultural

ecosystem. The study was in line with the previous study at the rainy season of November –

February 2012, that limited to the observation of N flows at a farm scale agri-aquaculture

system in the tidal swamp land during the dry season of April - July 2015. The net N capacity

of the system reached 247 kg N ha-1 for two rice planting seasons. From the net N capacity,

there were 32 kg N ha-1 of fishpond muds and 20 kg N ha-1 of rice straw those can be used

as internal flows in the system. This will significantly reduce amount of chemical fertilizer

such as Urea. Optimizing N flows of the system related to the fertilization strategy could be

reached through the development of farm lands into an agri-aquaculture system.

Key words: agri-aquaculture, internal N flow, raised bed, tidal swamp land.

INTRODUCTION

Utilization of tidal swamp lands for agriculture purposes is faced with many constraints

mainly related to water and soil characteristics. Application of fertilizers on such lands is

usually ineffective in which most of fertilizers applied is not available for crop production due

to leaching, volatilization, and immobilization. Overcoming the constraints, local farmers of

Indonesia who have used the tidal swamp land have designed their farming areas into raised

and sunken beds (Notohadiprawiro, 1986; Kurnain et al., 2012). As well as reducing the

constraints, this arrangement of the land allows the farmers in South Kalimantan to do more

than one farming activities, such as rice-orange or orange-rice-fish farming systems. Such

multi farming systems have potentially resources those can be used as an internal source of

energy for sustaining biomass production. For examples, rice straw as one of the residues

(by products) from rice farming area is often reused as a source of organic matters and

nutrients to the next rice farming season (Kurnain and Hayati, 2012) or partly to other

farming systems.

Development of integrated farming systems in the tidal swamp land is an appropriate

strategy for reducing external inputs of nutritional requirements. This is in line with the

approach of low external input agriculture ((LEIA) for mainstreaming sustainable agriculture.

The LEIA approach have been developed to manage internal resources for agriculture for

Page 61: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

satisfy changing human needs, while maintaining the quality of the environment and

conserving land resources (De Jager et al., 2001). This can be executed through a biological

cycle, and so called a biocycle farming system. This cycle will optimize energy flows of the

various sub-systems of farming; residues of one of the sub-systems of farming will be used

again by the sub-system farm itself or others. So that the materials and energy needed from

each sub-system of farming can be met efficiently and independently. This approach is

certainly important for the management of nutrients or fertilizing sub-optimum lands such as

the tidal swamp land.

To formulate strategies of nutrient management it is necessary to study locally and

specifically potentials of nutrient flows in an agri-aquaculture system on the tidal swamp

land. This study is intended to obtain information on potential flows of material, which in this

case is limited to the flow of the N-inorganic, agro-aquaculture systems in tidal swamp land.

The study was emphasized on describing internal N flows of agri-aquacultural systems on

the tidal swamp land of Barito Kuala District, South Kalimantan, Indonesia, in which most

farmers have cultivated rice, orange, and also a few of them have cultured fish in fishponds.

Results of the present study were incorparated with the previous studies (Kurnain et al,.

2012; 2013) to emphasize the importance of internal sources on nutrient management.

MATERIALS AND METHOD

Reasearch Design

The present study described potentials of the internal flow of inorganic N (N-NH4 + N-NO3)

on agri-aquaculture systems in the tidal swamp land of Barito Kuala District, South

Kalimantan, Indonesia. The system refers to the previously existing farming systems on

which most farmers usually cultivate orange and vegetable crops on raised beds, and

cultivate rice crops and fish ponds on sunken beds. This study was limited to the observation

of the potential flow of inorganic N on the sub-system of raised bed planted with orange and

the sub-system of sunken bed cultivated with rice and fish pond. The system was monitored

using an approach of input-output flows in terms of nutritional status (Figure 1).

Figure 1.

Collection of Data

Page 62: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Contents of inorganic N (N-NH4 + N-NO3) on each component of the input, output and

internal flow, as stated on Figure 1, was observed during the period of the rice planting

season (Apri - July 2015). Collection of data was operationally stated on Table 1.

Table 1. Design of collecting data for the study of input-output-internal flow system on agri-

aquaculture system in the tidal swamp land

Component /

Sub

component

Observed Use of Data

INPUT:

Rain water Samples collected on raingauge biweekly,

during the period of rice planting season

As input component of both

raised and sunken beds

(IN1)

River water Water samples on inlet gate of the

system, collected at the beginning and the

end of rice planting season

As input component of rice

field and fishpond on sunken

bed system (IN2)

Fertilizer Amount of Urea applied for one rice

growing season

As input component of rice

field (IN3)

Fish feed Not determined, net balance between fish

feed and fish harvested was assumed as

fish pond muds

As input component of fish

pond (IN4)

OUTPUT:

Rice field Samples of harvested parts, collected at

the end of rice planting season

As output component of rice

field (OUT1)

Fish harvested Not determined as fish feed As output component of fish

pond (OUT2)

Dranage water Water samples on outlet gate of the

system, collected at the beginning and the

end of rice planting season

As output component of the

system of fishpond and rice

field (OUT3)

INFLOW:

Fishpond Fish pond muds, consisting of feces and

residues of fish feeds, collected at the end

of fish culture season

As internal flow component

of raised bed system (IF1)

Rice residues Samples of non-harvested parts, collected

at the end of rice planting season

As internal flow (IF2) of the

next rice season, or other

systems

Page 63: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Furthermore, calculation of N contents of each sub component was as follows:

1. Nitrogen contents of rainwater and river water inputs (IN1 and IN2), drainage water

output (OUT3), and internal flow of fish pond muds (IF1) were calculated as previously

described by Kurnain et al. (2012).

2. Nitrogen contents of other sub components were calculated as follow:

Input of fertilizer (IN3) (kg ha-1) = amount of urea applied (kg ha-1) x N concentration in

urea (%).

Output of rice yield (OUT1) (kg ha-1) = amount of yield harvested (kg ha-1) x N

concentration in harvested parts (%).

Internal flow of rice field (IF2) (kg ha-1) = amount of non harvested parts (kg ha-1) x N

concentration in non harvested parts (%).

3. Nitrogen capacity of the system was calculated as follows:

Total Capacity (kg ha-1) = IN1 + IN2 + IN3 + IF1 + IF2

Net Capacity (kg ha-1) = IN1 + IN2 + IN3 + IF1 + IF2 – OUT3

RESULTS AND DISCUSSION

In combination with the previous study (Kurnain et al., 2012) N-inorganic capacity of the agri-

aquaculture system in the tidal swamp land during two rice planting seasons at the rainy

season of November – February 2012 and the dry season of April – July 2015 reached 474

kg N ha-1, which is derived from rainwater (IN1), river water (IN2), fertilizer (IN3), and the

internal flow of the fishpond muds ( IF1) and rice straw (IF2) respectively 23, 329, 69, 32 and

20 kg N ha-1 (Figure 2). In agro-ecosystems naturally stagnant as swamp lands, input from

river water must be balanced with the output in the form of drainage water (Folmer et al.,

1998), and therefore the net input of river water through the process of sedimentation is 102

kg N ha-1. Thus the net capacity of the system reached 247 kg N ha-1 can potentially be used

for biomass production during the year (Shepherd and Soule, 1998).

Figure 2

There are two potential internal sources of nutrients on the agri-aquaculture, including

fishpond muds (IF1) and rice straw (IF2). Previous study (Kurnain and Hayati, 2012)

showed that the rice field treated with local organic matter sources such as rice straw as well

as Urea fertilizer results in a more well N balance compared to the rice field which only is

treated with Urea showing a negative N balance indicating declining of soil N quality. In line

with the sustainability of agricultural system, there is necessary to incorporate the use of rice

straws in rice production in tidal swamp lands. Nutrient management should meet the

Page 64: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

principle of balance between the input and output components, so that no residue is not

utilized or no material is entered into the agro-ecosystem. The balance of materials

(nutrients) can be used as an indicator of the sustainability of agro-ecosystems (Shepherd

and Soule, 1998). Smaling et al. (1996) classifies biomass production systems based on the

nutrient balance into three conditions: (1) if the number of inputs is higher than the number of

outputs, the stock of nutrients in the soil increased; (2) if the number of inputs is lower than

the number of outputs, the stock of nutrients in the soil decreases; and (3) if the number of

inputs equal to the number of outputs, the stock of nutrients in the soil remains. Conditions in

accordance with the principles of sustainability of agro-ecosystems is when the number of

inputs equal to the number of output; or in other words the system is in steady state (steady

state).

Based on the principle of sustainability and the potential flows of N, some scenarios of agri-

aquaculture systems can be arranged. Kurnain et al. (2012) had illustrated the input-output

system on agri-aquaculture systems with some area scenarios of raised and sunken beds.

Each scenario showed potential of the system to provide N nutrient for production of

biomass (plants and fish). Result of the present study indicates that agro-ecosystem of the

tidal swamp land has its own ability to supply nutrients for biomass production. This implies

that the production of biomass in the tidal swamp land does not always require fertilization,

but sufficient to optimize the flow of nutrients internally. In line with this, De Jager et al (2001)

reported that agricultural systems with low external inputs capable of maintaining the fertility

of agricultural lands in comparison with conventional farming systems. Such an approach is

ensuring the sustainability of farming systems in tidal swamp land.

ConclussionOptimizing internal N flows of the system related to the nutrient management could be

reached through the development of farm lands into agro-ecological systems. If this system

integrated with the rice field, there is necessary to incorporate use of rice straws in rice

production in tidal swamp lands. However, there is required to further studies for getting an

insight and developing bio-cycle farming systems on the tidal lowland.

AcknowledgmentThe authors would like to thank Directorate General of Higher Education, Ministry of

Education and Culture, the Government of Indonesia, and the Islamic Development Bank

through the project of Development and Upgrading of Seven Universities in Improving the

Quality and Relevance of Higher Education in Indonesia, for funding respectively the

previous and present studies by the scheme of the Researh Grant of University Excellence

Page 65: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

in 2013 and 2015. The author would like also to thank Rector of University of Lambung

Mangkurat, for facilitating the study.

ReferencesDe Jager A, Onduru D, van Wijk MS, Vlaming J, Gachini GN. 2001. Assessing

sustainability of low-external-input farm management systems with the nutrient

monitoring approach: a case study in Kenya. Agricultural Systems 69, 99-118.

Folmer ECR, Geurts PMH, Francisco JR. 1998. Assessment of soil fertility depletion in

Mozambique. Agriculture, Ecosystems and Environment 71, 159-167.

Kurnain A, Hayati A. 2012. Nutrient balances as an indicator of sustainability of rice

production on tidal lowlands. Paper presented on the International Seminar held on

Banjarmasin in 2012 (unpublished).

Kurnain A, Hayati A, Makalew AM. 2013. Bio-cycle farming systems on sub-optimum

lands: Optimizing internal nutrient flows in agricultural-ecological systems on the tidal

lowland. Proceeding of 11th International Conference The East and Southeast Asia

Federation of Soil Science Societies: Land for Sustaining Food and Energy Security.

Indonesian Society of Soil Science, Jakarta, 107-109.

Kurnain A, Riani I, Mahbub M, Septiana M, Makalew AM. 2012. Strategi pemupukan

berbasis agroekosistem: Optimalisasi aliran hara N sistem agro-aquakultur di lahan

rawa pasang surut. Prosiding Seminar Nasional: Teknologi Pemupukan dan

Pemulihan Lahan Terdegradasi. Balai Besar Sumber Daya Lahan Pertanian, Bogor,

383-390.

Notohadiprawiro T. 1986. Tanah Estuarin: Watak, Sifat, Kelakuan dan Kesuburannya.

Ghalia Indonesia, Jakarta.

Shepherd KD, Soule MJ. 1998. Soil fertility management in west Kenya: dynamic

simulation of productivity, profitability and sustainability at different resource

endowment levels. Agriculture, Ecosystems and Environment 71, 131-145.

Smaling EMA, Fresco IO, De Jager A. 1996. Classifying, monitoring and improving soil

nutrient stocks and flows in African agriculture. Ambio 25, 492-496.

Page 66: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Figure 1. Potential nutrient flows of agri-aquaculture systems in tidal swamp lands

(cited from Kurnain et al., 2012)

Page 67: UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT FAKULTAS PERTANIAN

Figure 2. Capacity of inorganic N in agri-aquaculture system on the tidal swamp land of

Barito Kuala District during two rice planting season at the rainy season of November –

February 2012 and the dry season of April – July 2015

23

329

69

422

43

227270

32 2052

474

050

100150200250300350400450500

rain

wat

er (I

N1)

river

wat

er (I

N2)

fert

ilize

r (IN

3)

fish

feed

(IN

4)

Tota

l Inp

ut

rice

yiel

d (O

UT1

)

fish

yiel

d (O

UT2

)

drai

nage

wat

er (O

UT3

)

Tota

l Out

put

fishp

ond

mud

(IF1

)

rice

resid

ue (I

F2)

Tota

l int

erna

l flo

w

CAPA

CITY

OF

THE

SYST

EM

kg h

a-1

N-NH4+

N-NO3-

N-inorganic