II.
TINJAUAN PUSTAKA A. Kualitas Tanah
Kualitas tanah menurut Wender et al (2002) adalah kapasitas tanah dalam suatu lahan untuk menyediakan fungsi-fungsi yang dibutuhkan manusia dan ekosistem alami dalam waktu yang lama. Fungsi tersebut yaitu kemampuan untuk mempertahankan
pertumbuhan,
produktivitas
tumbuhan
dan
hewan,
mempertahankan kualitas lingkungan, dan memdukung kesetahan tanaman, hewan dan manusia. Definisi tersebut, terdapat tiga makna pokok yaitu pertama produksi berkelanjutan ditunjukkan pada kemampuan tanah untuk meningkatkan produksi dan tahan terhadap erosi. Makna kedua yaitu mutu lingkungan ditunjukkan pada tanah diharapkan mampu untuk mengurangi pencemaran air tanah, udara, penyakit, dan kerusakan disekitarnya. Ketiga yaitu kesehatan makhluk hidup yang mendukung kesehatan tanah dan tempat tinggal manusia (Suriadi dan Nazam 2005). Rosmarkan dan Nasih (2002) memandang kualitas tanah dengan dua cara, yang pertama sebagai sifat fisik tanah yang dapat digambarkan dari hasil observasi tidak langsung. Sudut pandang yang kedua yaitu sebagai kemampuan tanah untuk menampakkan fungsi-fungsi produktivitas, lingkungan, dan kesehatan. Tanah yang memiliki IKT bagus akan menunjukan rendahnya polusi tanah, tidak mengalami degradasi, tanaman tumbuh subur dan menghasilkan produk yang aman dikonsumsi. Menurut Evanylo dan McGuinn (2000) kualitas tanah digunakan untuk mendeskripsikan berbagai sifat-sifat fisik tanah, kimia, dan biologi yang mendukung tanah untuk melakukan fungsinya. Pernyataan tersebut dapat dikatakan bahwa kualitas tanah dapat digunakan sebagai alat penilaian atau alat evaluasi dari pengolahan tanah secara kuantitatif (Karlen, Andrews dan Doran 2001). Kualitas tanah juga untuk mengevaluasi tingkat degradasi dan kontaminasi tanah dari pencemaran logam berat. Adi, Sudjono dan Widyatmani (2011) menyatakan bahwa faktor di dalam tanah yang paling berpengaruh pada tanah sawah dipenelitiannya yaitu pH. Faktor di atas tanah seperti lingkungan dan pengelolaan tidak terlalu berpengaruh pada
4
indeks kualitas tanah. Reaksi tanah atau pH akan mempengaruhi tanaman secara langsung serta berpengaruh pada aktivitas mikroba tanah. Indikator kualitas tanah yang utama yaitu pH tanah, kadar bahan organik, N, P, K, tersedia. Indikator tersebut merupakan faktor utama yang sangat penting dalam hubungannya dengan pertumbuhan tanaman, produksi tanaman, serta mempengaruhi fungsi dan keragaman mikriorganisme tanah. Indikator-indikator tanah tersebut sangat mudah dipengaruhi oleh cara pengelolaan tanah. tanah yang terpolusi dan tergedradasi, indikator tersebut merupakan bagian dari Minimum Data Set (Winarso 2005). Penentuan indeks kualitas tanah (IKT) ditentukan dengan mengumpulkan data-data indikator yang kemudian digunakan untuk menghitung indeks kualitas tanah. Perhitungan indeks kualitas tanah dilakukan dengan menjumlah skor indikator kualitas kemudian dirata-rata. Semakin tinggi nilai IKT berarti kualitas tanah semakin baik. Penilaian dilakukan dengan mengukur perubahan fungsi tanah sebagai tanggapan atas pengelolaan tanah dan pengaruh lingkungan seperti hujan dan suhu. Penilaian juga dapat diketahui dari penggunaan indikator yang menggambarkan proses penting tanah (Andrews, Karlen dan Cambardella 2004). Indikator suatu kualitas tanah dapat ditentukan diterima atau tidak dengan melakukan skoring. Masing-masing indikator diskor berdasarkan pengetahuan dan pengalaman pengguna. Jumlah dari skor masing-masing indikator merupakan gambaran singkat penerimaan yang kemudian dibandingkan dengan indikator lain (Purwanto 2002). Tanah dikatakan berkualitas tinggi bila memiliki sifat-sifat sebagai berikut: mensuplai hara untuk tanaman secara cukup yaitu tidak berlebih dan kurang. Tanah memiliki struktur yang baik. Kedalaman lapisan tanah cukup untuk perakaran dan drainase, sehingga drainase menjadi baik. Populasi penyakit dan parasit tanah rendah tetapi populasi organisme pendorong pertumbuhan tinggi. Tekanan tanaman pengganggu (gulma) rendah. Tanah tidak mengandung senyawa kimia yang bersifat racun untuk tanaman (Syarifudin 2004).
B. Sawah Menurut Hardjowigeno, Subagyo dan Luthfi (2004) tanah sawah merupakan sebidang tanah yang digunakan untuk budidaya padi baik secara terus menerus maupun bergiliran dengan tanaman lainnya. Sifat tanah sawah sangat beragam sesuai dengan tanah asalnya. Tanah sawah berasal dari berbagai jenis tanah yang dialiri air baik dari tanah kering yang diairi maupun tanah rawa-rawa yang dikeringkan. Pengairan atau penggenangan tanah selama budidaya padi akan mempengaruhi sifat tanah. Sifat tanah nantinya akan berbeda dengan sifat tanah asalnya. Lahan
sawah
merupakan
tipe
penggunaan
lahan
yang
dalam
pengelolaannya membutuhkan genangan air. Maka dari itu sawah selalu memiliki permukaam datar atau yang didatarkan dan dibatasi pematang untuk menahan genangan air. Sawah berdasarkan sumber air dapat dibedakan menjadi empat jenis yaitu sawah irigasi, sawah tadah hujan, sawah pasang surut dan sawah lebak (Sofyan et al 2007). Tanah sawah memiliki peranan yang penting bagi manusia karena sebagai media
tumbuh
padi.
Intensifikasi
petanian
tanah
sawah
menghendaki
pengaplikasian hara mineral untuk menjamin hasil yang tinggi. Lahan yang miskin sumber daya perlu dilakukan peningkatan kualitas tanah tersebut. Peningkatan kualitas tanah dapat dilakukan dengan memperbaiki cara pengolahan lahan serta pemberian pupuk. Pemberian pupuk kimia akan mempengaruhi perubahan hara tanah. Masalah padi sawah lebih luas daripada hanya hara mineral. Faktor fisik dan kimia tanah juga menjamin hasil yang tinggi (Sri 2006). Tanah yang baik untuk areal persawahan yaitu tanah yang dapat memberikan kondisi tumbuh tanaman padi. Kondisi yang baik untuk pertumbuhan tanaman padi sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor tersebut yaitu posisi topografi yang berkaitan dengan kondisi hidrologi, porositas tanah yang rendah dan tingkat kemasaman tanah yang netral, sumber air alam (Hanafiah 2005). Penggunaan
tanah
sawah
terus
menerus
sepanjang tahun
akan
mengakibatkan perubahan sifat tanah. Perubahan sifat tanah meliputi perubahan fisik dan kimia tanah. Sifat-sifat fisika dan kimia tanah yang terus-menerus
digunakan tersebut akan terlihat pada perubahan morfologi tanah, terutama dilapisan permukaan. Penggunaan terus menerus berarti tanah sawah dalam kondisi tergenang sepanjang tahun. Tanah dalam keadaan tergenang akan berwarna abuabu akibat reduksi besi-feri (Fe-III) menjadi besi-fero (Fe-II). Penggunaan tanah untuk padi sawah dapat menyebabkan perubahan permanen pada sifat fisik dan kimia tanah. Penyebab dari perubahan tersebut yaitu cara budidaya padi sawah, cara pembuatan sawah (Hardjowigeno dan Luthfi 2005). Penggenangan pada tanah dapat menyebabkan terjadinya perubahan pH tanah. Tanah yang mineral masam mengakibatkan nilai pH tanah akan meningkat dan pada tanah basa akan mengakibatkan nilai pH tanah menurun mendekati netral. Awal penggenangan pH tanah akan menurun selama beberapa hari, kemudian mencapai minimum. Beberapa hari kemudian pH akan meningkat kembali untuk mencapai pH yang stabil sekitar 6,7-7,2 (Hartatik, Agus dan Setyorini 2007). Perubahan-perubahan yang terjadi pada tanah yang digunakan untuk lahan sawah yaitu tubuh tanah terbagi menjadi bagian atas yang berubah dan bagian bawah yang tetap seperti semula. Bagian-bagian tersebut dibatasi oleh lapisan mampat yang terbentuk dari tekanan baja (plow sole). Struktur bagian atas rusak menjadi lumpur karena pengolahan tanah yang jenuh air akan mendispersikan agregat-agregat tanah. Bagian atas tanah bersifat reduktif (anaerob) karena adanya lumpur dan genangan secara malar (continous). Bagian bawah tubuh tanah yang tidak terusikbersifat oksidatif (aerob). Perbatasan antara aerob dan anaerob sering terbentuk konkresi-konkresi Fe-Mn. Konkresi Fe-Mn dapat menyatu membentuk lapisan Fe dan Mn (Notohadiprawiro 2006).
yang berkonsistensi
keras
tetapi rapuh
(brittle)
C. Biomassa Padi Padi menurut Yusuf dan Harnowo (2010) adalah komoditas utama yang berperan sebagai penunjang kebutuhan pokok karbiohidrat bagi penduduk Indonesia. Kebutuhan padi tiap tahun selalu mengalami peningkatan. Tanaman padi termasuk golongan tanaman semusim atau tanaman muda. Tanaman semusim yaitu tanaman yang memiliki umur pendek, biasanya kurang dari satu tahun dan hanya berpoduksi satu kali. Tanaman semak semusim ini merupakan tanaman yang berbatang basah, dengan tinggi antara 50cm-1,5m. Batangnya tegak, lunak, beruas, berongga, kasar dan berwarna hijau. Padi mempunyai daun tunggal berbentuk pita yang panjangnya 15-30 cm. Ujungnya runcing, tepinya rata, berpelepah, pertulangan sejajar, dan berwarna hijau. Bunganya majemuk berbentuk malai. Buahnya seperti buah batu (keras) dan terjurai pada tangkai. Setelah tua, warna hijau akan menjadi kuning. Bijinya keras, berbentuk bulat telur, ada yang berwarna putih atau merah. Butir-butir padi yang sudah lepas dari tangkainya disebut gabah, dan yang sudah dibuang kulit luarnya disebut beras. Bila beras ini dimasak, maka namanya menjadi nasi, yang merupakan bahan makanan utama bagi sebagian besar penduduk Indonesia (Deptan 2009) Tanaman padi merupakan tanaman yang dapat tumbuh dengan baik diberbagai iklim. Padi dapat tumbuh di daerah yang mengalami bahaya kekeringan. Ketahanan padi terhadap kondisi iklim ini menyebabkan padi dapat dikembangkan di daerah tropis seperti Indonesia maupun di daerah beriklim subtropis seperti Jepang. Umumnya padi ditanam di lahan basah (tanah sawah), tetapi adanya adaptasi padi terhadap kekeringan menghasilkan varietas padi yang tumbuh di lahan kering (padi gogo). Lahan utama yang memproduksi padi yaitu lahan basah atau tanah sawah (Hardjowigeno dan Luthfi 2005). Menurut Mahananto (2009) produksi padi sawah dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor tersebut yaitu luas lahan garapan, jumlah tenaga kerja efektif, jumlah pupuk, jumlah pestisida, jarak lahan garapan dengan rumah petani, dan sistem irigasi. Faktor pengalaman petani tidak berpengaruh pada produksi padi sawah. Damayanti (2013) dalam penelitiannya juga menyatakan ada beberapa faktor yang mempengaruhi produksi padi sawah. Faktor pengaruh tersebut yaitu luas lahan,
penggunaan benih, penggunaan pupuk urea, pupuk phonska, pestisida, total tenaga kerja, usia petani, frekuensi bimbingan petani dan irigasi. Hasil penelitian dari kedua peneliti terdapat beberapa faktor yang sama, seperti dalam pengunaan pupuk. Penggunaan pupuk ini perlu diperhatikan karena mempertimbangkan dari kualitas tanah sawah yang dijadikan lahan budidaya. Pemberian pupuk dimaksudkan untuk menjaga kualitas lahan. Budidaya tanaman padi membutuhkan perawatan yang cukup intensif dengan masa tanam selama empat bulan. Lamanya panen tergantung varietas yang ditanam karena setiap tanaman memiliki kemampuan genetik yang diusahakan. Faktor lain yang perlu diperhatikan dalam budidaya padi yaitu cuaca, ketersediaan air karena faktor tersebut akan mempengaruhi produktivitas padi (Daniel 2002). D. Principal Compenent Analysis (PCA) Principal Component Analysis (PCA) merupakan sebuah teknik untuk membangun variabel-variabel baru yang merupakan kombinasi linear dari variabelvariabel asli. Jumlah maximum variabel-variabel baru ini akan sama dengan jumlah variabel-variabel lama. Variabel-variabel baru yang tercipta tidak saling berkorelasi satu sama lain. Variabel-variabel baru disebut sebagai principle component. Nilai bentukan dari principel component disebut sebagai principle component score. Variabel baru merupakan kombinasi linear dari variabel-variabel asli (Subhash et al 1996). Metode PCA digunakan dengan tujuan untuk menyederhanakan variabel yang diamati dengan cara mereduksi dimensinya. Mereduksi dimensi berarti menghilangkan korelasi diantara variabel bebas melalui transformasi variabel bebas asal ke variabel baru yang tidak berkorelasi sama sekali. Beberapa komponen hasil PCA yang bebas diperoleh, maka komponen-komponen tersebut menjadi variabel bebas baru yang akan diregresikan atau dianalisis pengaruhnya terhadap veriabel tak bebas dengan menggunakan analisis regresi. Keunggulan metode PCA yaitu dapat menghilangkan korelasi secara bersih tanpa harus mengurangi jumlah variabel (Erna, Mahmud dan Iskandar 2004). Analisis komponen utama atau Principal Component Analysis (PCA) adalah teknik yang digunakan untuk menyederhanakan suatu data dengan cara
mentransformasi linier sehingga terbentuk sistem koordinat baru dengan variabel maksimum. PCA dapat digunakan untuk mereduksi dimensi suatu data tanpa mengurangi karakteristik data tersebut secara signifikan (Susetyoko dan Purwantini 2010). Metode PCA berdasarkan penelitiann yang dilakukan oleh Diyah, Dyan dan Boko (2014) telah diakui keakuratan hasil perhitungan dari PCA. Peneliti mengemukakan bahwa PCA layak digunakan sebagai metode alternatif untuk pengujian korelasi. Hal ini dikarenakan sifat PCA yang dapat mereduksi data tanpa mengurangi variabel analisis. Kelebihan dari metode ini adalah pada komperasi data yang detail dan jelas. Metode PCA merupakan metode yang tepat untuk menganalisis indeks kualitas tanah. Cara analisis IKT menggunakan PCA yaitu memasukkan indikator pengamatan kedalam aplikasi. Hasil dari analisis akan didapatkan nilai eigenvalue, Minimum Data Set (MDS), niali PC. PC yang digunakan dalam perhitungan adalah PC dengan nilai eigenvalue yang >1. Eigenvalue yang >1 merupaka indikator yang paling berpengaruh dengan IKT dan disebut dengan MDS. Nilai PC dari MDS kemudian dikali dengan pengkelasan dan dijumlahkan (Sangeeta, Maiti dan Masto 2014).
