Emisi Gas Rumah Kaca dan Produksi Padi Sawah pada Dua Sistem Irigasi dan Kombinasi Pemupukan

Abstract

Perubahan iklim global dan peningkatan emisi gas rumah kaca (GRK) menjadi tantangan serius bagi sektor pertanian. Sawah dengan sistem irigasi tergenang terus-menerus diketahui sebagai sumber utama emisi metana (CH4), sedangkan penggunaan pupuk nitrogen berkontribusi terhadap emisi dinitrogen oksida (N2O). Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi emisi CH4 dan N2O, pertumbuhan, serta hasil padi sawah pada dua sistem irigasi dan kombinasi pemupukan, serta menentukan kombinasi terbaik untuk produktivitas tinggi dengan emisi rendah. Percobaan dilakukan pada Februari 2024 sampai Juli 2024 di Sawah Percobaan Cikarawang, IPB, menggunakan rancangan acak kelompok lengkap (RAKL) split-plot dengan tiga ulangan. Perlakuan utama adalah sistem irigasi continuous flooding (CF) dan alternate wetting and drying (AWD). Subplot terdiri atas enam kombinasi dosis pemupukan nitrogen dan bahan pembenah tanah organik: tanpa nitrogen (F1), urea 175 kg ha-1 (F2), urea 350 kg ha-1 (F3), urea 262,5 kg ha-1 + pupuk kandang 3 ton ha-1 (F4), urea 525 kg ha-1 + jerami 3 ton ha-1 (F5), serta urea 175 kg ha-1 + pupuk kandang 2,4 ton ha-1 + biochar 0,6 ton ha-1 (F6). Pengukuran meliputi emisi GRK, peubah pertumbuhan, komponen hasil, sifat tanah, dan serapan hara. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem AWD mampu mengurangi emisi CH4 sebesar 42,81% dibandingkan CF, tanpa menyebabkan perbedaan signifikan dalam hasil gabah. Sebaliknya, AWD meningkatkan emisi N2O sebesar 42,59% akibat proses nitrifikasi-denitrifikasi selama periode pengeringan dan penggenangan ulang. Namun, secara keseluruhan, AWD memiliki potensi pemanasan global (GWP) yang lebih rendah sebesar 23,15% dibandingkan CF. Kombinasi pemupukan memengaruhi pertumbuhan dan hasil padi, tetapi tidak berpengaruh terhadap tingkat emisi GRK. Perlakuan dengan setengah dosis rekomendasi pupuk nitrogen yang dikombinasikan dengan biochar dan pupuk kandang (F6) cenderung memberikan hasil yang setara dengan perlakuan dosis nitrogen yang lebih tinggi, menunjukkan potensi pengurangan input pupuk tanpa mengorbankan produktivitas. Namun, tidak ditemukan interaksi signifikan antara sistem irigasi dan pemupukan, sehingga keduanya bekerja secara independen dalam penelitian ini. Temuan ini mengindikasikan bahwa AWD dapat menjadi strategi efektif untuk mengurangi emisi GRK dan menghemat penggunaan air tanpa mengurangi hasil panen. Kombinasi pemupukan yang melibatkan biochar menunjukkan potensi dalam meningkatkan efisiensi pemupukan, tetapi belum secara signifikan menurunkan emisi GRK. Hasil penelitian ini memberikan dasar ilmiah bagi pengelolaan air dan pupuk yang lebih berkelanjutan guna mendukung ketahanan pangan di tengah tantangan perubahan iklim.

Global climate change and increased greenhouse gas (GHG) emissions pose significant agricultural challenges. Continuous flooded (CF) rice fields are a major source of methane (CH4), while nitrogen fertilizers contribute to nitrous oxide (N2O) emissions. This study aimed to evaluate CH4 and N2O emissions, growth, and rice yield under different irrigation systems and fertilizer combinations and to determine the optimal combination for high productivity and low emissions. The experiment was conducted from February 2024 to July 2024 at the Cikarawang Experimental Station, IPB, using a randomized complete block design (RCBD) split plot with three replications. The main plot treatments were CF and alternate wetting and drying (AWD) irrigation systems. Subplots included six combinations of nitrogen fertilizer doses and ameliorants: no nitrogen (F1) as control, urea 175 kg ha-1 (F2), urea 350 kg ha-1 (F3), urea 262.5 kg ha-1 + manure 3 tons ha-1 (F4), urea 525 kg ha-1 + rice straw 3 tons ha-1 (F5), and urea 175 kg ha-1 + manure 2.4 tons ha-1 + biochar 0.6 tons ha-1 (F6). Measurements included GHG emissions, growth variables, yield components, soil properties, and nutrient uptake. The results showed that AWD reduced CH4 emissions by 42.81% compared to CF, without significantly affecting rice yield. However, AWD increased N2O emissions by 42.59% due to nitrification-denitrification processes during alternating drying and rewetting cycles. Nevertheless, AWD had a 23.15% lower global warming potential (GWP) than CF. Fertilization combinations influenced rice growth and yield but did not significantly affect GHG emissions. The treatment with half the recommended nitrogen dose combined with biochar and manure (F6) produced yields comparable to higher nitrogen doses, suggesting a potential reduction in fertilizer input without compromising productivity. However, no significant interaction was found between irrigation and fertilization treatments, indicating their independent effects in this study. These findings suggest that AWD can be an effective strategy for reducing GHG emissions and conserving water without sacrificing rice yield. Fertilization strategies incorporating biochar showed potential in improving fertilizer efficiency but did not significantly reduce GHG emissions. This study provides scientific insights for more sustainable water and fertilizer management to support food security in the face of climate change challenges.