The Study of Chicken Manure and Steel Slag Amelioration to Mitigate Greenhouse Gas Emission in Rice Cultivation

Abstract

Organic matter, fertilizers, and soil amendments are essential for sustainable agricultural practices to guarantee soil productivity. However, these materials can increase the emission of greenhouse gases (GHGs), such as CH4 and N2O. Thus, technologies for reducing GHG emissions in concert with the increase in rice production from rice fields are needed. The objectives of this study were to determine the best chicken manure (CM) and steel slag (SS) combination to mitigate CH4, N2O, and CO2 emissions in an incubation experiment and identify the best CM:SS ameliorant mixture to mitigate CH4 and N2O and to evaluate dry biomass and grain yield in pot experiment. The research was conducted from November 2019 to September 2020. The incubation experiment was commenced in Soil Science and Plant Nutrition Laboratory, Ehime University, Japan. While the pot experiment commenced in the net house of the Soil Science and Plant Nutrition Laboratory of Ehime University. A randomized block design was established with four treatments, namely conventional (chemical fertilizer only) and three combinations of different ratios of CM and SS (1:1, 1:1.5, and 1:2.5), with five replications in a pot experiment. The results showed that CM:SS (1:2.5) was identified as the best treatment for mitigating CH4, N2O, and CO2 in the incubation experiment. However, CM:SS (1:1.5) was the best chicken manure and steel slag ameliorant for mitigating CH4 and N2O in the pot experiment. The global warming potential of CH4 and N2O revealed that CM:SS (1:1.5) had the lowest value. None of the combinations of CM and SS significantly increased dry biomass and grain yield.

Bahan organik, pupuk, dan amandemen tanah merupakan hal yang penting untuk praktik pertanian berkelanjutan dalam menjamin produktivitas tanah. Namun, bahan-bahan tersebut dapat meningkatkan emisi gas rumah kaca (GRK), seperti CH4 dan N2O. Oleh karena itu, diperlukan teknologi untuk mengurangi emisi GRK yang sejalan dengan peningkatan produksi padi dari lahan sawah. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kombinasi pupuk kandang ayam (CM) dan steel slag (SS) yang terbaik untuk memitigasi emisi CH4, N2O, dan CO2 pada percobaan inkubasi dan mengidentifikasi campuran amelioran CM:SS terbaik dalam memitigasi CH4 dan N2O dan mengevaluasi biomassa dan hasil dalam percobaan pot. Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2019 hingga September 2020. Percobaan inkubasi dilaksanakan di Laboratorium Ilmu Tanah dan Nutrisi Tanaman, Ehime University, Matsuyama, Jepang. Sedangkan percobaan pot dilaksanakan di rumah jaring Laboratorium Ilmu Tanah dan Nutrisi Tanaman Ehime University, Jepang. Penelitian ini menggunakan Rancangan acak kelompok dengan empat perlakuan yaitu konvensional (pupuk kimia saja) dan tiga kombinasi perbandingan CM dan SS yang berbeda (1:1, 1:1.5, dan 1:2.5), dengan lima ulangan dalam satu pot percobaan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa CM:SS (1:2.5) diidentifikasi sebagai perlakuan terbaik untuk memitigasi CH4, N2O, dan CO2 pada percobaan inkubasi. Namun, CM:SS (1:1.5) adalah pupuk kandang ayam dan amelioran terak baja terbaik untuk mengurangi CH4 dan N2O dalam percobaan pot. Potensi pemanasan global CH4 dan N2O mengungkapkan bahwa CM:SS (1:1.5) memiliki nilai terendah. Kombinasi CM dan SS tidak dapat meningkatkan biomassa dan hasil padi secara signifikan.