TUGAS PERTANIAN TERPADU

SIKLUS NITROGEN, FOSFOR, CARBON, ENERGI DAN AIR

PADA KACANG TANAH (Arachis Hypogaea L.)

Oleh :

ITA MADYASARI

(A24063159)

DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA

FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN

2010

SIKLUS NITROGEN

Atmosfer bumi banyak mengandung berbagai gas dan gas yang paling

banyak kandungannya adlah nitrogen sebesar 93%. Nitrogen dibutuhkan oleh

semua mahluk hidup di bumi terlebih lagi bagi tanaman dalam menjalankan

aktivitasnya sebagai produsen. Nitrogen mengalami suatu siklus yang setelah

pemanfaatannya akan kembali lagi ke atmosfer. Siklus nitrogen secara umum

dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Siklus Nitrogen secara Global

Menurut Foth dalam Hanafiah (2005) pada tanaman kacang tanah untuk

menghasilkan polong sebanyak 1.25 ton dan 2.5 ton brangksan menyerap 218.6

kg N. Dinas Pertanian dan Kehutanan Kabupaten Bantul menganjurkan pemberian

pupuk urea sebanyak 90 kg. Kandungan nitrogen dalam urea sebesar 46%. Jika

dosisnya sebanyak 90 kg, nitrogen yang dapat diserap oleh tanaman sebanyak

41.4 kg N. Penyerapan nitrogen oleh kacang tanah dengan unsure nitrogen yang

diberikan melalui pupuk memiliki selisih angka yang jauh. Hal ini dikarenakan

kemampuan akar kacang tanah untuk menambat nitrogen yang berasal dari udara

dan kondisi tanah di masing-masing daerah. Pada akar kacang tanah terdapat

bintil akar yang mengandung bakteri Rhizobium.

Gambar di atas merupakan gambaran siklus nitrogen secara global.

Menurut Fletcher dan Reverdo (2002) pada tahun 2000 luas lahan kacang tanah di

seluruh dunia adalah 22 038 x 103 ha dengan mengasilkan kacang tanah sebanyak

30 210 x 109 ton. Hal ini berarti kacang tanah membutuhkan serapan nitrogen

sebanyak 4 817 506 800 kg N, sehingga aliran nitrogennya dapat dilihat pada

gambar 2.

Atmosfer (4 000 000 000)

Fiksasi biologi

(140)

Tanaman

Kacang tanah

(0.004)

Bahan organic (volatisasi ) (dinitrifikasi)

(130)

Amonifikasi

N organic NH3 + H+ NH4

Aminisasi nitrifikasi

NO3

Gambar 2. Siklus Nitrogen pada kacang tanah

Tanaman menyerap unsure dalam bentuk N ammonium dan N nitrat, tetapi

tanaman lebih banyak menyerap tanaman dalam bentuk N ammonium

dibandingkan N nitrat. Pemberian pupuk N hanya diserap oleh tanaman sekitar

30-50% dan sisanya tercuci, tertinggal dalam tanah serta dinitrifikasi. Kehilangan

N dalam tanah dapat terjaadi karena volatisasi, dinitrifikasi, erosi, dan diserap

makanan. Gambar….menunjukkan bahwa hanya 0.004 x 109 kg N yang diserap

sedangkan fikasasi biologisnya terjaadinya sebanyak 140 x 109 kg N. Sisa fiksasi

digunakan untuk tanaman lain dan tersimpan dalam tanah.

SIKLUS FOSFOR

Fosfor dibutuhkan oleh tanaman untuk pembentukan biji dan buah.

Ketersediaan fosfor di alam sangat sedikit, sedangkan perannya sangat penting

bagi tanaman sehingga unsure fosfor diberikan melalui pupuk. Siklus fosfor dapat

dilihat pada gambar 3.

M-mining

F-fertilization

W-weathering

B-burial

D-decay

G-growth

Gambar 3. Siklus Fosfor secara Global

Gambar di atas merupakan siklus fosfor secara umum. Menurut Foth

dalam Hanfiah (2005) pada tanaman kacang tanah untuk menghasilkan polong

sebanyak 1.25 ton/ha dan brangkasan 2.5 ton/ha menyerap fosfor sebanyak 17.9

kg/ha. Menurut Dinas pertanian dan Kehutanan Kabupaten Bantul pemupukan

unsur P dilakukan sebanyak 90 kg SP36, yang artinya terdapat 32.4 kg P yang

tersedia dalam pupuk tersebut. Penyerapan unsur P oleh kacang tanah dengan

unsure P yang diberikan melalui pupuk memiliki selisih yang berbeda cukup jauh.

Hal ini dikarenakan ketersediaan unsur P dalam tanah jumlahnya sangat sedikit

karena terikat oleh kation Al dan Fe pada kondisi masam atau dengan Ca dan Mg

pada kondisi netral yang kemudian mengalami pengendapan. Selain itu juga

terfiksasi pada permukaan positif koloidal tanah atau lewat pertukaran anion.

Proses terikatnya P berlangsung cepat dibandingkan kecepatan tanaman menyerap

unsure P sehingga pemberian pupuk P dilebihkan.

Sumber utama P larutan tanah selain dari pelapukan bebatuan/bahan induk

juga berasal dari mineralisasi P organik hasil dekomposisi sisa-sisa tanaman yang

mengimmobilisasikan P dari larutan tanah dan hewan. Umumnya kadar P dalam

bahan organik adalah 1%. Jika tanah mengandung 1% bahan organik berarti

terdapat 200 kg P organic/ha, yang dimineralisasikan secara perlahan

tergantung aktivitas jasad perombak bahan organik tanah (Hanafiah,2005).

SIKLUS CARBON

Unsur karbon dibutukan untuk proses fotosintesis bagi tanaman. Unsur

karbon yang berlebihan dapat membahayakan keselamatan manusia, sehingga

perlu dijaga keseimbangannya. Siklus karbon dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Siklus Karbon secara Global

Gas karbondioksida merupakan gas yang sangat berbahaya jika dalam

jumlah yang banyak tetapi juga sangat dibutuhkan untuk proses fotosintesis bagi

tanaman untuk menghasilkan makanan. Saat ini sedang terjadinya isu global

warming akibat meningkatnya kadar karbon di bumu ini. Meningkatnya kadar

karbon di bumi ini mengakibatkan terjadinya efek rumah kaca sehingga panas di

bumi meningkat.

Gas karbon yang dilepas dari berbagai sumber, tidak dapat terurai

sehingga mengumpul di atmosfer. Gas karbon yang tidak dapat terurai ini

menyebabkan sinar matahari yang masuk ke dalam bumi tidak dapat dipantulkan

kembali ke luar atmosfer karena terhalang oleh karbon. Gambar di atas

menunjukkan berbagai sumber pelepasan karbon dan sumber yang paling banyak

melepaskan karbon adalah laut tetapi laut juga menyerap gas karbon dalam jumlah

besar sehingga masih terdapat keseimbangan selama laut tidak di rusak.

Berdasarkan Simposium Life Cycle Assessment of Products and

Technologies (2009) yang diadakan di Finland mengatakan penyumbang terbesar

gas karbon pada atmosfer adalah hutan. Hutan pada dasarnya bersifat seimbang

selama hutan dijaga dengan baik dan pengelolaannya secara bijak. Hutan

menyimpan gas karbon sebanyak 610 giga ton. Apabila hutan dirusak, karbon

yang tersimpan dalam hutan akan terlepas ke atmosfer. Kebanyakan hutan dirusak

untuk lahan pertanian dan perumahan. Pembakaran hutan juga menyumbang

bertambahnya karbon. ( ditambah gas yang dilepas oleh kacang tanah)

Selain itu penggunaan energi penggunaan bahan bakar ikut menyumbang

bertambahnya karbon. Emisi yang dikeluarkan oleh kendaraan dan pabrik

menyebabkan gas karbon bertambah. Untuk itu, perkembangan teknologi saat ini

harus memperhatikan lingkungan dan pembangunan harus selaras dengan alam.

SIKLUS AIR

Air sangat penting untuk keberlangsungan hidup manusia. Sebagian besar bagian bumi dan tubuh manusia terdiri dari air.

Siklus air di alam dapat dilihat pada gambar 5.

Atmosfer (12 700 km3)

Transportasi Uap air pada awan

(40 000 km3)

Persipitasi daratan

(113 000 km3)

Vegetasi

Persipitasi laut (evaporasi dan transpirasi)

(373 000 km3) Sungai dan danau (73 000 km3)

Evaporasi laut (413 000 km3) (178 000 km3)

Es (26 350 000 km3) Perkolasi daratan

Laut Permafrost

(1 335 040 000 km3) (22 000 km3)

Kelembaban tanah

(122 000 km3)

Aliran air

(40 000 km3)

Air tanah

(15 300 000 km3)

Gambar 5. Siklus Air

Siklus di atas merupakan siklus air secara umum dalam satuan km3. Pada

gambar di atas dijelaskan bahwa besarnya evaporasi dan transpirasi yang

dihasilkan oleh tanaman adalah sebesar 73 000 km3. Nilai ini merupakan nilai

global, yang artinya total nilai evaporasi dan transpirasi dari berbagai tanaman di

seluruh dunia. Tanaman kacang tanah adalah salah satu tanaman legum yang

dikenal oleh semua masyarakat dunia dan dapat ditanam pada lingkungan tropis

maupun subtropis. Luas total lahan kacang tanah di seluruh dunia adalah 22 038 x

103 ha. Setiap tanaman kacang tanah dapat menyerap air sebesar 500-700 mm

selama satu musim tanam. Maka total air yang dapat diserap oleh tanaman kacang

tanah di seluruh dunia adalah 154.266 km3. Peerhitungannya sebagai berikut :

Jumlah air yang diserap = 22 038 x 107 m2 x 0.7 m

= 1.54266 m3 = 154.266 km3

Siklus aliran air pada kacang tanah dapat dilihat pada gambar 6. Tabel 1

menunjukkan total presipitasi dan irigasi yang diberika pa kacang tanah dalam

satu musim dan selama 5 tahun.

Tabel 1. Total Presipitasi dan Irigasi Kacang Tanah

Sumber Air Tahun

98 99 00 01 02

mm

Presipiasi 718 492 398 433 441

Irigasi

50% 117 171 161 210 73

75% 182 250 232 272 101

100% 242 328 360 144 276

Sumber : Peanut Science (2005)

Atmosfer (12 700 km3)

Transportasi Uap air pada awan

(40 000 km3)

Persipitasi daratan

(113 000 km3)

Tanaman lain Kacang tanah

(112 845.734 km3)

(156.266 km2)

Persipitasi laut Evaporasi dan tranpirasi vegetasi (73 000)

(373 000 km3) Sungai dan danau

Evaporasi laut (413 000 km3) (178 000 km3)

Es (26 350 000 km3) Perkolasi daratan

Laut Permafrost

(1 335 040 000 km3) (22 000 km3)

Kelembaban tanah

(122 000 km3)

Aliran air

(40 000 km3)

Air tanah (15 300 000 km3)

Gambar 6. Siklus Air pada Kacang Tanah

ALIRAN ENERGI

Energi dibutuhkan untuk melakukan aktivitas. Manusia sebagai konsumen

paling akhir sehingga energi yang didapat manusia lebih kecil dibandingkan

dengan hewan herbivore. Siklus energi dapat dilihat pada gambar 7.

Gambar 7. Aliran Energi

Setiap budidaya terdapat energi input dan energi output. Energi input

terdiri dari semua input yang dibutuhkan dalam budidaya dan output berupa

produk tanaman itu sendiri. Energi input dan output kacang tanah dapat dilihat

pada table 1.

Tabel 1. Energi input dan output kacang tanah pada pertanian Thailand

Input Unit Jumlah Kilokalori

Pekerja jam 68.67 37 374

Mesin kcal 21 705 21 705

Bahan bakar liter 21.927 209 841

Bahan bakar

irigasi

liter 11.571 110 734

Seed kg 4 22 560

Cangkul dan tugal kcal 2 640 2 640

Total input kcal 404 854

Total output kcal 300 1 692 000

Output/unit total

input

1 692 000/435 654 =4.2

Output/unit

imported energy

1 692 000/ (404 854-37 374) = 4.6

Data di atas merupakan Input dan output untuk produksi kacang tanah

pada pertanian Thailand di Chiang Mai Valley tahun 1974. Pada tahun tersebut

pertanian Thailand telah mengunakan mesin untuk mengolah tanahnya. Saat ini

sebagian besar pertanian di Indonesia masih menggunakan tenaga hewan atau

sapid an kerbau. Hal ini disebabkan karena lahan pertanian yang dimiliki oleh

setiap petani sempit. Berikut data input dan output energi untuk produksi kacang

tanah pada luas lahan 1 ha.

Tabel 2. Energi Input dan Output di Indonesia

Input Unit Nilai konversi Jumlah

Tenaga manusia 154 jam 1.610 MJ/jam 247.94 MJ

Pupuk N 90 kg 73.947 MJ/Kg 6 655.23 MJ

Pupuk P 90 kg 13.490 MJ/kg 1 214.1 MJ

Pupuk K 50 kg 7.864 MJ/Kg 393. 2 MJ

Benih kacang

tanah

80 kg 1804.8 MJ

Alat olah tanah 2640 kkal 4.2 Joule/kal 11.088 MJ

Kacang tanah 3470 kkal/kg x

3750 kg = 13 012

4.2 Joule/kal 54 652.5 MJ

500

Total input 10 326.358 MJ

Total Output 54 652.5 MJ

Tabel 2 menunjukan bahwa besaran energi output lebih besar

dibandingkan dengan besaran energi input. Energi input digunakan untuk

memproduksi kacang tanah. Pemanfaat energi input secara maksimal dapat

meningkatkan energi output kacang tanah sehingga tidak ada energi yang hilang.

Penambahan energi pada tanaman kacang tanah dapat terjadi melalui proses

fotosintesis dengan menggunakan energi matahari.

Energi kacang tanah terletak pada polong dan brangkasan. Manusia

memanfaatkan polong untuk dikonsumsi, sehingga energi pada polong akan

mengalir atau berpindah ke dalam tubuh manusia. Brangkasan kacang tanah

digunakan manusia untuk pakan ternak. Energi brangkasan akan berpindah pada

hewan ternak.

Tabel energi tersebut tidak memperhitungkan input energi untuk

pengendalian hama dan penyakit. Jika terdapat pengendalian hama dan penyakit

dalam budidaya, energi input untuk pestisida harus dimasukkan. Setiap pestisida

memiliki input energi yang berbeda-beda sesuai jenisnya. Pestisida tidak

dimasukkan ke dalam input energi karena dalam budidaya kacang tanah setiap

daerah mempunyai masalah yang berbeda-beda terhadapa serangan hama dan

penyakit.

HUBUNGAN DENGAN PERTANIAN TERPADU

Pertanian secara monokultur mempunyai produk samping yang tidak

terpakai. Biasanya produk samping yang tidak dimanfaatkan dibuang atau

dibakar. Hal ini dapat menyebabkan polusi udara akibat pembakaran produk

samping dan terdapat energy yang tidak dimanfaatkan. Untuk itu diperlukan

pertanian terpadu agar limbah yang dihasilkan sedikit dan input yang diperlukan

dari luar dapat berkurang. Pengurangan input dari luar karena satu subsistem

dapat memperoleh sumber dari subsistem lainnya.

Pertanian yang sering diterapkan antara dua sub system adalah tanaman-

ternak, tanaman-ikan, ternak ikan. Tanaman- ternak dikatakan system pertanian

terpadu karena produk samping tanaman seperti brangkasan dapat dijadikan

makanan ternak. Kotoran ternak dapat dijadikan pupuk kandang oleh tanaman

sehingga limbah yang dihasilkan dapat bermanfaat. Output yang dihasilkan tidak

hanya satu tetapi ganda. Petani dapat memperoleh produk dari tanaman dan dagin

dari sapi.

Pupuk kandang yang dihasilkan dari kotoran sapi menandung unsure-

unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Pemberian pupuk kandanng selain

menguntungkan bagi tanaman juga dapat mengembalikan kesuburan tanah.

Kandungan berbagai unsure yang terdapat di pupuk kandang dapat dilihat pada

tabel

Tabel 1. Kandungan Hara Beberapa Pupuk Kandang

Sumber Pakan N P K Ca Mg S Fe

ppm

Sapi perah 0.53 0.35 0.41 0.28 0.11 0.05 0.004

Sapi daging 0.65 0.15 0.30 0.12 0.10 0.09 0.004

Kuda 0.70 0.10 0.58 0.79 0.14 0.07 0.010

Unggas 1.50 0.77 0.89 0.30 0.88 0.00 0.100

Domba 1.28 0.19 0.93 0.59 0.19 0.09 0.020

Kandungan hara N, P, K yang paling tinggi didapat dari unggas. Selain

mengandung unsure hara N, P, K pupuk kandang juga mengandunng unsure

mikro. Pemberian pupuk kandang selain menambah unsure makro tetapi juga

menambah unsure mikro pada tanaman. Tabel 2 menyajikan kotoran yang

dihasilkan oleh peternakan di Indonesia pada tahun 2002.

Tabel 2. Populasi Ternak dan Unggas Menurut Jenisnya pada Tahun 2002

Jenis ternak Jumlah ternak

(ekor)

Kotoran ternak

basah (juta ton)

Kotoran ternak

kering (juta ton)

Sapi perah dan

potong 10 790 400 11. 815

5. 908

Kerbau 2 436 100 2.668 1.334

Kuda 446 300 0 .489 0.244

Kambing 13 045 100 2.381 1.190

Domba 7 661 100 1.398 0.699

Ayam 1 071 948 700 39.126 19.563

Total 57.877 28.938

Jumlah kotoran yang begitu banyak dihasilkan sangat berpotensi untuk

dijadikan pupuk kandang atau dikomposkan. Selain mengurangi penggunaan

pupuk kimia tetapi juga dapat membagun pertanian organik yang memperhatikan

kelestarian lingkungan dan mengurangi residu pestisida. Oleh karena itu pertanian

kacang tanah baik dipadukan dengan peternakan khususnya sapi dan kambing,

sehingga lebih efektif dan efisien dalam penggunaan input.

DAFTAR PUSTAKA

Balai Penelitian Tanah. 2005. Pupuk organic tingkatkan produksi pertanian. Warta

Penelitian dan Pengembangan Pertanian 27 (6) : 13-15.

Drossman, H., S. Janke dan I. Baker. 2009. Human Impact and Biogeochemical

Cycles. http://www.coloradocollage.edu. [7 Januari 2010]

Hanafiah, K.E. 2005. Dasar-Dasar Ilmu Tanah. PT Raja Grafindo Persada.

Jakarta.

Koukkari, H. dan M. Nors. 2009. Life Cycle Assessment of Products and

Technologies LCA Symposium. VTT Technical Research Centre.

Finland.

Ulay. 2009. Virtual Water(Footprints). http://www.waterfoine.nl. [7 Januari 2010]

Pimpan,C. 1977. Energy Analysis Methods in Agricultural Production with

Applications to Chiang Mai Valley, Thailand. Skripsi. Departemen

Ekonomi Pertanian. Universitas Michigan.

Sorensen, R. B., C. L. Butts, and D. L. Rowland. 2005. Five years of subsurface

drip irrigation on peanut: what have we learned?. Peanut Science (32) :

14-19