BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Produktivitas padi nasional Indonesia dalam skala regional cukup tinggi dan

menonjol dibandingkan dengan Negara-negara lainnya di Asia, kecuali Cina, jepang,

dan Korea. Namun keberhasilan peningkatan produksi beras nasionalyang didukung

oleh Revolusi hijau belum diikuti oleh peningkatan kesejahteraan petani. Sejak lebih

dari 10 tahun terakhir, gejala pelandaian produksi dan penuruan total factor produksi

(TFP) makin jelas terlihat, apalagi jika terjadi anomali iklim, oleh karena itu, tanpa

upaya terobosan yang didukung oleh inovasi teknologi dan strategi yang jitu maka

peningkatan produksi dan pendapatan petani sulit ditingkatkan (Balitpa, 2002).

Menurut BPS sumut (2010) produktivitas padi lahan sawah adalah 4,4 ton/ha

sedangkan secara nasional mencapai 4,7 ton/ha. Rendahnya produktivitas lahan padi

sawah tersebut disebabkan rendahnya kualitas lahan. Di sisi lain alih fungsi lahan

sawah menjadi bukan sawah. Periode 1983-1993 luas lahan pertanian mengalami

penurunan dari 16,7 juta lahan pertanian mengalami penurunan dari 16,7 juta hectar

menjadi 15,6 juta hectar atau sekitar 110.000 hectar pertahun (Nurmalina, 2007)

Tingkat kesuburan lahan sawah yang rendah umumnya di tandai dengan

kandungan bahan organic dan hara nitrogen yang rendah. Kesuburan lahan sawah

perlu ditingkatkan yaitu dengan pemberian bahan organic berupa kompos dan pupuk

kandang. Disamping itu bahan organic berfungsi sebagai ameliorant yang dapat

memperbaiki jumlah dan aktivitas mikroba dan sumber hara dalam dalam tanah

sehingga dapat meningkatkan kualitas tanah (Setyorini, 2005).

Makrofauna tanah tanah berukuran >2mm terdiri dari miliapoda, isopoda ,

insekta, moluska dan cacing tanah (Maftu’ah dkk., 2005). Makrofauna tanah

mempunyai peran penting dalam dekomposisi bahan organic tanah dalam penyedian

unsure hara. Makrofauna akan meremah-remah substansi nabati yang mati, kemudian

bahan tersebut akan dikeluarkan dalam bentuk kotoran (Rahmawaty, 2004).

Makrofauna tanah berperan dalam menentukan kesuburan tanah. Penuruan

kualitas tanah berdampak pada perubahan regulasi dekomposisi biologi dan

ketersediaan nutrient dalam tanah. Hal tersebut pada akhirnya dapat mempengaruhi

diversitas makrofauna tanah (Adianto, 1983).

Salah satu makrofauna tanah yang memiliki peranan penting dalam ekosistem

tanah adalah cacing tanah. Cacing tanah adalah humifikasi, memperbaiki aerasi tanah,

mencampur material organic dan menstabilkan aerasi tanah, mencampur material

organic dan menstabilkan pH tanah (Brown, 1987). Cacing tanah melalui aktivitasnya

tanah.pori makro tanah dipengaruhi oleh diversitas makrofauna, tekstur tanah,

kandungan bahan organic tanah dan aktivitas makrofauna penggali tanah (Brussard,

1998).

Salah satu konsep pertanian pada dtaran tinggi (unpland) sebagaimana yang

dinyatakan oleh Nuraini (1996) adalah sistem pertanian yang memperhatikan kaidah

konservasi tanah dengan tetap mempertahankan kestabilan produksi. Sistem usahatani

konservasi merupakan implementasi sistem pertanian yang baik (good agriculture

practices) di kawasan pegunungan yang dapat memberikan keuntungan ekonomi dan

melindungi lingkungan sehingga pembangunan pertanian serta ekonomi dapat

terwujud secara berkelanjutan (Deptan, 2006).

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana profil/karakter tanah pada beberapa gradient ketinggian pada lahan

miring

2. Bagaimana pengaruh gradient ketinggian terhadap diversitas makrofauna

tanah disawah padi gunung

1.3 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui profil/karakter tanah pada beberapa gradient ketinggian

pada lahan miring

2. Untuk mempelajari bagaimana pengaruh gradient ketinggian terhadap

diversitas makrofauna tanah di sawah padi gunung

1.4 Manfaat

dari hasil penelitian ini diharapkan dapat menambah informasi mengenai tingkat

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 Diversitas dan struktur komunitas makrofauna tanah di agroekosistem

Tanah merupakan habitat berbagai ragam organisme dan berdasakan

ukurannya dapat dipilahkan menjadi mikroorganisme (0,2 mm), mesoorganisme (0,2-

10,4 mm) dan makroorganisme (10,4 mm) (saraswati dkk, 2006). Mikroorganisme

terdiri dari fungi, bakteri dan lain-lain. Mesoorganisme terdiri dari protozoa, alga dan

lain-lain. Kelompok organism yang mudah dikenali adalah makrofauna tanah, seperti

Arthropoda, Orthopterta, Gastropoda dan lain-lain.

Makrofauna tanah merupakan kelompok fauna bagian biodiversitas tanah

yang berukukuran 2 mm sampai 20 mm (Gorny dan Leszek, 1993). Makrofauna

tanah merupakan bagian dari biodiversitas tanah yang berperan penting dalam

perbaikan sifat fisik, kimia dan biologi tanah melalui proses “Imobilisasi” dan

“humifikasi”. Dalam dekomposisi bahan organik, makrofauna tanah lebih banyak

berperan dalam proses fragmentasi (comminusi) serta memberikan fasilitas

lingkungan (microhabitat) yang lebih baik bagi proses dekomposisi lebih lanjut yang

dilakukan oleh kelompok mesofauna dan mikrofauna tanah serta berbagai jenis

bakteri dan fungi (Lavelle et al., 1994)

Peran makrofauna tanah lainnya adalah dalam perombakan materi tumbuhan

dan hewan yang mati, pengangkutan materi organic dari permukaan ke dalam tanah,

perbaikan struktur tanah dan proses pembentukan tanah. Dengan demikian

makrofauna tanah berperan aktif untuk menjaga kesuburan tanah atau kesehatan

tanah (Hakim, 1986 ; Adianto, 1993 ; Foth, 1994).

Makrofauna tanah sangat bervariasi dalam kebiasaan dan pemilihan

makanannya. Aktivitas makrofauna tanah umumnya berkaitan dengn makanan yaitu

menemukan makanan dan memakannya. Makanan adalah salah satu factor yang

sangat penting dalam menentukan banyaknya fauna tanah, habitat dan penyebaranny.

Semakin banyak tersedia makanan maka seakin beragam pula makrofauna tanah yang

dapat bertahan di habitat tersebut. Kualitas dan kuantitas makanan yang cukup akan

menaikkan jumlah individu makrofauna tanah, begitu juga sebaliknya. Tipe dan

jumlah makanan dapat mempengaruhi fauna tanah dalam beberapa hal seperti

pertumbuhan perkembangan, reproduksi dan kelakuan (Borror et al., 1992).

Keanekaragaman makrofauna tanah dan fungsi ekosistem menunjukkan

hubungan yang sangat kompleks dan belum banyak diketahui, serta perhatian untuk

melakukan konservasi terhadap keanekaragamn makrofauna tanah masih sangat

terbatas (Lavelle et al., 1994). Sistem pengolahan lahan merupakan faktor kunci

dalam konservasi makrofauna tanah. Alih guna lahan hutan menjadi area pertanian

atau peruntukan lainnya cenderung menurunkan biodiversitas makrofauna tanah.

Oleh karena itu perlu alternatif sistem penggunaan lahan untuk konservasinya.

Keanekaragaman tanah dikatakan tinggi apabila indeks diversitas Simpson

berada di atas 0,50. Semakin tinggi keanekaragaman makrofauna tanah pada suatu

tempat, maka semakin stabil ekosistem di tempat tersebut (Rahmawaty, 2000).

2.2 Karakteristik habitat makrofauna tanah

Makrofauna tanah dapat diklasifikasikan menurut habitat makan mereka dan

distribusi di dalam profil tanah adalah sebagai berikut :

a. Spesies epigeik, merupakan makrofauna yang hidup dan makan permukaan

tanah. Makrofauna tersebut berpengaruh terhadap pemulatan sampah dan

pelepasan nutrisi, tetapi tidak secara aktif memenuhi bahan tanaman. Tanaman

jenis Arthropoda, contohnya semut, kumbang, kecoa, sentipede, kutu kayu,

Orthoptera, gastropoda dan cacing. Makrofauna aktif di permukaan yang

mengandung organisme-organisme tersebut di samping dengan perangkap jebak.

b. Spesies aneksik, yang bergerak tandu (naik turun) dri permukaan tanah melalui

aktivitas mereka mencari makanan. Mineral-mineral dan bahan organic distribusi

balik melalui aktivitas mereka, disertai pengaruh fisik terhadap struktur tanah dan

bahan-bahan air. Cacing tanah dan rayap non pemakan tanah adalah kelompok

utama pada kategori ini, tetapi juga beberapa Arachnida.

c. Spesies endogenik, yang hidup di dalam tanah dan memakan bahan organik

tanah dan akar yang sudah mati, juga menghisap sejumlah besar bahan mineral

(Swift and Bignell, 2011).

Hakim dkk. (1986) dan Makalew (2001). Menjelaksan factor lingkungan yang

dapat mempengaruhi aktivitas orgnisme tanah yaitu, iklim (curah hujan, suhu), tanah

(kemasaman, kelembaban, suhu tanah, hara) dan vegetasi (hutan, padang rumput)

serta cahaya matahari.

Cahaya mempengaruhi kegiatan biota tanah, yakni mempengaruhi distribusi

dan aktivitas organism yang berada di permukaan tanah, pada tanah tanpa penutup

tanah, serta di permukaan batuan. Cahaya merupakan sumber energy pada komponen

fotoautotropik biota tnah (Makalew, 2001).

Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di udara. Kelembaban

udara penting untukk diketahui karena dengan mengetahui kelembaban udara dapat

diketahui seberapa besar jumlah atau kandungan uap air yang ada. Jika besarnya

kandungan uap air yang ada melebihi atau kurang dari kebutuhan yang diperlukan,

maka akan menimbulkan gangguan atau kerusakan (Anggraini et al., 2003). Menurut

Asdak (1995) kelembaban nisbi (RH) adalah perbandingan antara kelembaban actual

dengan kapasitas udara untuk menampung uap air. Bila kelembaban actual

dinyatakan dengan tekanan uap actual (ea), maka kapasitas udara untuk menampung

uap air tersebut merupakan tekanan uap air jenuh (es) sehingga RH dapat dinyatakan

dalam persen (%) sebagai berikut :

RH = eaes

x 100 %

Suhu tanah merupakan salah satu factor fisik tanah yang sangat menentukan

kehadiran dan kepadatan organisme tanah dengan demikian suhu tanah akan

menentukan tingkat dekomposisi material organic tanah. Fluktuasi suhu tanah lebih

rendah dari suhu udara dan suhu tanah sangat tergantung dari suhu udara. Suhu tanah

lapisan atas mengalami fluktuasi dam satu hari satu malam dan tergntung musim.

Fluktuasi it juga tergntung pada keadaan cuaca, topografi daerah dan keadaan tanah

(Suin, 1997)

Kelembaban tanah atau biasa disebut kadar air tanah dapat ditetapkan secara

langsung melalui pengukuran perbedaan berat tanah disebut metode (gravimetric) dan

secara tidak langsung melalui pengukuran sift sifat lain yang berhubungan erat

dengan air tanah (Guarner, 1986).

Pengukuran pH tanah juga sangat diperlukan dalam melakukan penelitian

mengenai fauna tanah. pH sangat penting dalam ekologi fauna tanah karena

keberadaan dan kepadatan fauna sangat tergantung pada pH tanah. Fauna tanah ada

yang hidup di pada tanah dengan pH asam dan ada pula pada pH basa, sehingga

dominasi fauna tanah yang ada akan dipengaruhi oleh pH tanah (Suin, 1997).

Bahan organik adalah kumpulan beragam senyawa-senyawa organik

kompleks yang sedang atau telah mengalami proses dekomposisi, baik berup humus

hasil humifikasi maupun senyawa-senyawa anorganik hasil mineralisasi dan termauk

juga mikrobia heterofik dan ototrofik yang terlibat dan berada didalamnya. Bahan

organic tanah dapat berasal dari :

1. Sumber primer, yaitu jaringan organic tanaman (flora) yang dapat berupa a.

daun b. ranting dan cabang c. batang d. buah dan e. akar.

2. Sumber sekunder, yaitu : jaringan organic fun, yang dapatberupa: kotorannya

dan mikrofauna

3. Sumber lain dari luar, yaitu : pemberian pupuk organic berupa : a. pupuk

kandang, b.pupuk hujau, c. pupuk bokasi (kompos) dan d. pupuk hayati

(Madjik,2007).

2.3 Pengaruh ketinggin dan kemiringan terhadap kualitas kesuburan tanah.

Lahan yang memiliki kemiringan dapat dikatakan lebih mudah terganggu atau

rusak, apalagi bil derajad kemiringannya besar. Tanah yang mempunyai kemiringan

akan selalu dipengaruhi oleh curah hujan apalagi jika curah hujan itu mencapai 3.200

mm curah hujan/tahun atau distribusi hujan yang merata setiap bulannya), oleh

teriknya sinar matahari dan angin yang selalu berembus. Akibat pengaruh-pengaruh

tersebut, gangguan atau kerusakan tanah akan berlangsung melalui erosi maupun

kelongsoran tanah, terkikisnya lapisan tanah yang subur (humus) (Kartasapoetra dkk.,

1991).

Pada lahan yng miring tanah lebih rentang mengalami kerusakan, terutama

oleh erosi, dibandingan lahan yang relatif datar. Demikian juga, lahan miring lebih

sedikit dalam absorbs air sehingga ketersediaan air untuk tanaman lebih kritis

dibanding lahan datar dalam zona iklim yang sama (Paimin dkk., 2002).

Lahan miring tersebar luas pada daerah tropis, sekitar 500 juta orang

memanfaatkan sebagai lahan pertanian pada lahan tersebut. Sejalan dengan

pertumbuhan penduduk menyebabkan budidaya yang relatif luas pada lahan miring,

memunculkan masalah erosi tanah. Sistem yang dapat menstabilkan lahan miring

salah satunya adalah agroforestri (Craswell et al., 1997).

Besarnya kemiringan suatu lahan dapat diketahui dengan beberapa cara

yaitudengan menggunakan alat yang sederhana maupun alat yang lebih modern.

Beberapa alat pengukur kemiringan di lapangan diantaranya adalah meteran, nusur

derajat, suunto level i kilometer, abney level, haga meter, waterpass, teodolit

(Nugroho, 2009). Kemiringan lereng adalah perbandingan antara jarak vertical suatu

lahan dengan jarak horizontal. Besar kemiringan lereng dapat dinyatakan dengan

beberapa satuan, diantaranya adalah o atau % (Darmawijaya, 1997 dan Dephut, 2004).

Konversi satuan derajat ke dalam satuan persen dapat menggunakan

persamaan berikut :

- Satuan derajat = tg satuan %

- Satuan % = arc tg satuan derajat

Misalnya lereng 45o tg 45o= 1, berarti persen kemiringan lahan = 100%,

lereng 15o tg 15o = 0,2679, berarti persen kemiringan lahan = 26,79%, lereng 15%

arc tg 0,15 = 8,53, berarti sudut kemiringan lahan = 8,53o (Nugroho, 2009).

Berdasaran kemiringan lahan dapat dibedakan atas kelas-kelas (Darmawijaya,

1997 dan Nugroho, 2009). Seperti yang tampak pada:

Table 1. Kelas Kemiringan Lahan

kelas Kemiringan lahan Kelas kemiringan lahan Relief

A 0 -3 Datar Datar

B 3 – 8 Agak miring Landai

C 8 – 15 Miring Berombak

D 15 – 25 Agak terjal Bergelombang

E 25 – 45 Terjal Berbukit

F >45 Curam Bergunung

2.4 Teknik-teknik pencuplikan makrofauna tanah

Metode yang digunakan untuk pengambilan sampel data makrofauna tanah

ditentukan dengan Metode Purpossive Random sampling yakni dengan memilih

lokasi sesuai dengan tujuan penelitian. Adapun parameter pada penelitian ini adalah

pengamatan makrofauna tanah yang meliputi identifikasi makrofauna tanah,

perhitungan dan interpretasi data, kepadatan populasi (K) dan kepadatan relatif (KR)

makrofauna tanah. Data-data yang diperoleh dari hasil penelitian dianalisis secara

statistic deskriptif yang lebih banyak berhubungan dengan interpretasi kualitatif.

Metode perangkap jebak. Metode ini digunkan mengumpulkan fauna tanah

pada permukaan tanah. Pemasangan perangkap jebak tergolong metode dinamik.

Metode ini berusaha untuk merangsang fauna tanah untuk meninggalkan tanah.

Contoh, rangsangan ini bisa berupa panas, listrik, zat kimia/kelembaban.metode ini

disebut juga dengan metode kelakuan (Behaviora) karena fauna tanah tadi menuju

bejana koleksi sesuaidengan tanggapannya terhadap rangsngan yang diberikan tadi.

Pada metode ini fauna yang terkumpul hanyalah fauna yang hidup dan aktif dapat

mencapai tempat koleksi, sehingga fauna yang lemah tidak akan dapat terambil

kelembahan metode ini : contoh yang didapat akan rendah dari kenyataan yang

sebenarnya (underestimate). Selain itu, pupa dan telur tidak akan didapat.

Metode sortir tangan, metode sortir tangan adalah metode pengambilan cacing

tanah yang paling baik dan hasilnya paling baik bila dibandingkan dengan metode

lainnya.pada metode ini (termasuk metode mekani), akan didapat contoh yang

melebihi kenyataan sebenarnya karena fauna yang telah matipun akan terkumpul,

contoh yang didapat sering tidak utuh lagi dan membutuhkan banyak waktu dan

tenaga serta ketelitian yang tinggi (Suin,1997).

Pengukuran dan identifikasi makrofauna tanah dilakukan juga dengan metode

monolith. Jumlah monolith pada tiap perlakuan adalah 1 buah yang dibuat di bagian

tengah petak perlakuan. Pengambilannya setelah panen.

Pengambilan sampel makrofauna tanah yang berada di dalam tanah

dilakukan dengan metode hand shorting, yaitu dengan membuat kuadran berukuran

10 cm x 10 cm tanah dalam kuadran tersebut digali sedalam 20 cm, selanjutnya tanah

yang terambil dimasukkan ke dalam kantung plastic untuk proses identiikasi dan

kuantitasi makrofauna tanah yang ada dalam tanah tersebut dengan menggunakan

Barless-Tullgreen.

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat penelitian

Peneilitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2015 sampai dengan bulan Juni

2015. Di daerah Loa Duri Ulu Kecamatan Loa Janan Kutai kartanegara. Yang

dilakukan pada2 lahan padi gunung yang berbeda kemudian identifikasi makrofauna

tanah di Laboratorium Ekologi dan Sistematika Hewan, Fakutas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Mulawarman, Samarinda Kalimantan Timur.

3.2 Deskripsi areal studi

Loa Duri Ulu merupakan salah satu desa di kecamatan Loa Janan yang

terletak di wilayah Kabupaten Kutai Kartanegara, Kalimantan Timur. Kecamatan Loa

Janan terletak anatara 116o49’ BT – 117o08’ BT dan 0o34’ LS – 0o45 LS dengan luas

wilayah mencapai 644,2 km2. Secara administrasi, kecamatan ini terbagi dalam 8 desa

dengan jumlah penduduk mencapai 43.689 jiwa.

Gambar 3.1 Peta Kecamatan

Loa Janan kabupaten kutai kartanegara

3.3 Rancangan penelitian

Penelitian ini menggunakan rancangan eksploratif deskriptif dengan enam

zonasi gradient ketinggian pada lahan padi gunung. Tiap zonasi akan dilakukan 2 kali

pengamatan makrofauna tanah yaitu pada saat mulai muncul malai dan menjelang

panen. Dalam penelitian ini variable bebas meliputi gradient ketinggian dan kondisi

lingkungan (vegetasi liar dan tanah). Sedangkan variable terikat adalah diversitas dan

struktur makrofauna tanah.

100 m

50 m

Gambar 3.2 zonasi penelitian berdasarkan gradient ketinggian lahan

3.4. Koleksi makrofauna tanah dengan Hand Sorting dan Barlesse Tullgreen

Pengambilan sampel makrofauna tanah yang berada di dalam tanah dilakukan

dengan metode hand shorting, yaitu dengan membuat kuadran berukuran 10 cm x 10

cm tanah dalam kuadran tersebut digali sedalam 20 cm, selanjutnya tanah yang

terambil dimasukkan ke dalam kantung plastic untuk proses identiikasi dan kuantitasi

makrofauna tanah yang ada dalam tanah tersebut dengan menggunakan Barless-

Tullgreen.

Zona atas

Zona tengah

Zona bawah

Altitude

3.5 Karakteristik lingkungan setiap zona

3.5.1 Geografis,

Dalam pengukuran Altitude (Ketinggian) dan Latitude (letak garis lintang)

digunakan GPS (Global positioning system)

3.5.2 Tanah

- pH tanah

Derajat Keasaman (pH) tanah diukur dengan pH-meter atau soil

tester yang langsung ditancapkan dalam tanah kemudian ditunggu

beberapa waktu sampai konstan dan dicatat pH yang tertera pada layar.

Pengukuran dilakukan pada pukul 09.00-14.00 WIB.

- Bahan organik tanah

Pengukuran bahan organik tanah dilakukan dengan metode

Walkley dan Black. Sampel tanah kering dengan berat 1 g dimasukkan ke

dalam labu takar 50 ml. Kemudian ditambahkan ke dalamnya 10 ml

-

3.5.2 Vegetasi Liar (Gulma)

3.6 Analisa data

Untuk menganalisis data yang diperoleh dari hasil penelitian maka dapat

dipergunakan analisa vegetasi dengan parameter berupa Uji Statistik, Uji Annova,

Struktur komunitas, Indeks Diversitas, Indeks Keanekaragaman dan Indeks

Dominansi.

- Uji statistic

- Annova

- Struktur komunitas

a. Kerapatan mutlak = total individu suatu spesies dalam plot

total plot sampel yangdiamati

b. Kerapatan Relatif = kerapatan suatu spesies

totalkerapatan semua jenis x 100%

c. Frekuensi = totalkuadrat suatu spesies

jumlah kuadrat

d. Frekuensi relative = frekuensi suatu spesies

total frekuensi semua spesies x 100%

- Indeks keanekaragaman = H’ ∑i=1

Pi ln Pi

Keterangan :

H’ = indeks Shannon-Wiener

Pi = proporsi setiap spesies dari total sample, Pi = ni/N

i = 1,2,3……..dst

ni = jumlah spesies ke-i

N = jumlah total spesies

- Indeks dominansi

Indeks dominansi ( C ) digunakan untuk mengetahui sejauh mana suatu

kelompok biota mendominansi kelompok lain. Dominansi yang besar akan

mengarah pada komunitas yang labil maupun tertekan. Dominansi ini

diperoleh rumus

C=∑i−1

n

Pi2=∑i=1

n

( ni

N )2

Dimana

C = indeks dominansi

ni = jumlah individu ke-i

N = jumlah total individu

- Indeks keseragaman Evenness (E)

Untuk mengetahui keseimbangan komunitas digunakan indeks keseragaman

yaitu ukuran kesamaan jumlah individu antar spesies dalam suatu komunitas.

Semakin mirip jumlah individu antar spesies (semakin merata

penyebarannya) maka semakin besar derajat keseimbangan rumus indeks

keseragaman (e) diperoleh dari :

e = H '

ln s