Penelitian ini dilakukan di Growth Center Kopertis wilayah I Jl. Pancing, dengan ketinggian 25 Mdpl, dan di laboratorium BPTP SU dan RISPA. Penelitian ini dimulai bulan April 2014- September 2014. Bahan biochar berupa sekam, jerami padi, di ambil di daerah pantai labu, tandan kosong diambil di pabrik kelapa sawit Perbaungan, serabut kelapa dari pasar aksara Medan. Alat yang digunakan adalah ember besar untuk wadah air irigasi, ember plastik besar tempat tanah, cangkul, GPS, Pirolisator berupa drum yang di lubangi di bagian bawahnya dan diberi pipa udara masuk (inlet) dan keluar (outlet) (Gambar 1) dan diberi pendingin air agar kadar abu tidak tinggi. Analisis karakteristik biochar di lakukan di Universitas Mc Gill Kanada bulan September- Desember 2013 berupa Analisis Morfologi biochar dengan SEM, Gugus fungsional dengan FTIR, Luas permukaan dengan BET dan sifat sifat kimia dengan EDS, yang semuanya menunjang proses penjerapan logam berat oleh biochar.
Metode yang digunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) faktorial dengan 3 ulangan.
1. Faktor perlakuan berbagai jenis biochar : a. Tanpa biochar (B0)
b. Aplikasi biochar jerami padi (B1) c. Aplikasi biochar sekam padi (B2) d. Aplikasi biochar sabut kelapa (B3)
e. Aplikasi biochar tandan kosong kelapa sawit (B4) 2. Faktor Aplikasi Azolla
a. Tanpa azolla (A0) b. Azolla pinnata (A1) c. Azolla Mycrophylla (A2)
Sehingga diperoleh 15 kombinasi perlakuan dengan tiga ulangan.
B0A0 B1A0 B2A0 B3A0 B4A0
B0A1 B1A2 B2A1 B3A1 B4A1
B0A2 B1A2 B2A2 B3A2 B4A2
Model linier untuk Rancangan Acak Kelompok Faktorial : Yijk = µ + ρi + Bj + Ak + (BA)jk + εijkl
Keterangan :
Y ijk = Nilai pengamatan pada blok ke-i, perlakuan jenis Biochar ke-j, perlakuan Azolla ke-k.
µ = Nilai tengah umum ρ i = Pengaruhi blok ke-i
Bj = Pengaruh dari jenis biochar ke-j Ak = Pengaruh Azolla ke-k
(BA)jk = Pengaruh interaksi perlakuan jenis biochar ke-j dan Azolla ke-k.
εijkl = Pengaruh galat perlakuan jenis biochar ke-j dan Azolla ke-k Analisis Data
85
Analisis statistik menggunakan SPSS 17, untuk mengetahui pengaruh perlakuan secara global di gunakan uji F taraf 5% hingga 1% dan jika berbeda nyata maka dilanjutkan ke Duncan untuk melihat perlakuan terbaik.
Persiapan Penelitian 1. Persiapan tanah
Tanah diambil pada lahan sawah tercemar Pb di desa Dagang Klambir Tanjung morawa dengan mencatat lokasi pengambilan, diambil dalam keadaan basah kemudian dihomogenkan di atas hamparan plastik dan diambil 100 g untuk analisa awal, setelah itu ditimbang 15 kg berat basah dan dimasukan ke dalam 45 ember ukuran 25 kg dan di beri aquadest setinggi 5 cm dan digenangkan selama 2 minggu untuk membentuk lapisan reduksi seperti di lapangan. Analisis awal meluputi :
1. Pengukuran pH dengan Elektrometri, dengan perbandingan 1: 2,5 2. KTK dengan Metode Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) 3. Karbon Organik Tanah Metode Spectrofotometri
4. Pb Total dengan destruksi basah HNO3 dan HClO4 (1:2) diukur dengan AAS,
5. Pb Tersedia dengan ekstrak HCl 0.1 N diukur dengan Metode Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
6. Kandungan Total Hara N metode Kjeldahl
7. Kandungan P tersedia Metode Bray 2 diukur Spectrofotometri
8. Kandungan K dd diukur dengan Metode Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
9. Basa basa tukar dengan Metode Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
2. Persiapan biochar
Jerami dan sekam diambil dari sawah di kawasan Pantai Labu, tandan kosong diambil di pabrik kelapa sawit Perbaungan, serabut kelapa dari pasar aksara Medan kemudian semuanya dikeringkan. Pembuatan biochar dengan cara fast firolisis , yaitu dengan memasukan jerami, sekam, tandan kosong kelapa sawit dan serabut kelapa yang sudah dikeringkan ke dalam alat termolisator (Gambar 1) yang dirakit sendiri dengan sumber panas dari bawah, dengan dengan kondisi udara terbatas , suhu hingga 500-600oC dengan waktu pembakaran 2-3 jam , kemudian didinginkan. Biochar yang terbentuk di ayak dengan ayakan 10 mesh.
Analisis awal biochar meliputi :
1. pH dengan elektrometri dengan ratio 1:20 (IBI, 2014)
2. Analisis permukaan biochar dengan Scanning Electron Microscope (SEM) yaitu sampel dilapisi dengan lapisan tipis emas dan dipasang pada lempengan tembaga menggunakan pita karbon ganda-stick dan kemudian dipindai oleh model Scanning Electron Microscope LEO 1530 VP (Jerman).
3. Luas Permukaan biochar (m2/g) dengan Brunauer Emmet Teller (BET) , sampel 0.1g diletakan dalam dalam tabung degas, fungsinya adalah untuk menghilangkan gas – gas yang terjerap pada permukaan padatan dengan cara memanaskan dalam kondisi vakum, dilakukan selama lebih dari 6 jam dengan suhu berkisar antara 200 – 300C, kemudian setelah dilakukan degassing maka bahan uji dapat dianalisa secara otomatatis dengan BET.
4. Gugus Fungsional dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), 1 mg biochar dicampur dengan 200 mg tanah kering oven (BTKO) (di 105-1100 C) kemudian Campuran ditekan menjadi pelet dan direkam menggunakan Nicolet 380 spektrofotometer (Thermo Fisher Scientific, USA ).
5. Kapasitas Tukar Kation dengan metode Ekstraksi NH4OAc, pH 7 diukur dengan AAS
6. Kandungan (%) karbon,N,P,K kation tukar dan unsur lainnya dalam Biochar dengan Energy Dispersive X-Ray (EDAX)
3.Persiapan Azolla
Azolla di ambil dari koleksi Laboratorium biologi dan ekologi tanah fakultas Pertanian USU dengan jenis Azolla pinnata dan Azolla. macrophylla.
Kemudian diperbanyak dan diaklimatisasi dalam kolam besar di lokasi penelitian, media pertumbuhan yang digunakan larutan pupuk majemuk dengan komposisi N: P: K = 5:30:30.
Analisis awal untuk Azolla adalah :
1. Analisis permukaan Azolla kering dengan Scanning Electron Microscope (SEM) yaitu sampel dilapisi dengan lapisan tipis emas dan dipasang pada lempengan tembaga menggunakan pita karbon ganda-stick dan kemudian dipindai oleh model Scanning Electron Microscope LEO 1530 VP (Jerman).
2. Luas Permukaan Azolla kering (m2/g) dengan Brunauer Emmet Teller (BET) , sampel 0.1g diletakan dalam dalam tabung degas, fungsinya adalah untuk menghilangkan gas – gas yang terjerap pada permukaan padatan dengan cara memanaskan dalam kondisi vakum, dilakukan selama lebih dari 6 jam dengan suhu berkisar antara 200 – 300C, kemudian setelah dilakukan degassing maka bahan uji dapat dianalisa secara otomatatis dengan BET
3. Gugus Fungsional dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), 1 mg serbuk Azolla dicampur dengan 200 mg tanah kering oven (BTKO) (di 105-1100 C) kemudian Campuran ditekan menjadi pelet dan direkam menggunakan Nicolet 380 spektrofotometer (Thermo Fisher Scientific, USA )
4. Kandungan Hara N Total (Khjeldal) ,P (HCl 25%) dan ,K (HCl 25%) 5. Kandungan Pb tanaman dengan destruksi basah
Gambar 15. Kolam Azolla
Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian di bagi kepada 2 tahap :
1. Masa Inkubasi untuk melihat potensi biochar dan Azolla dalam mereduksi Pb tersedia pada tanah dan air tercemar
2. Masa penanaman padi untuk melihat pertumbuhan dan konsentrasi Pb pada tanaman padi hingga akhir fase vegetatif.
Tahap I (Uji Masa inkubasi)
Ember yang yang telah di isi dengan tanah sawah tercemar diberikan biochar sebanyak 3% karbon tanah (Park, 2011) diinkubasi selama 2 minggu dan ketinggian dipertahankan untuk membentuk lapisan reduksi pada tanah sehingga menyerupai keadaan di lapangan dengan menambahkan aquadest, setelah 2 minggu kemudian dan diaduk hingga rata, setiap ember memiliki batang pengaduk yang tersendiri kemudian diberi azolla sebanyak 30 gr , dengan jenis sesuai dengan perlakuan dan
dibiakkan selama 1 minggu sehingga menutupi permukaan tanah pada ember, setelah satu minggu, diaduk kembali dengan membenamankan azolla yang tumbuh, dan azolla yang tidak terbenam dibiarkan tumbuh dan diinkubasi selama satu minggu lagi dan diambil sampel untuk dianalisis minggu I dan ke II pembenaman,
Parameter yang diamati setelah inkubasi adalah : 1. pH tanah dengan metode Gravimetri
2. Total Carbon tanah Metode Spectrofotometri 3. N Total tanah (Metode Kjeldhal)
4. P tersedia (Bray 2)
5. K (Metode Ekstraksi NH4OAc)
6. KTK (Metode Ekstraksi NH4OAc, pH 7) 7. Kejenuhan Basa (%)
8. C/N Tanah dengan membandingkan Total karbon tanah dan N tanah 9. Total Respirasi ( Metode Basalt Respiration)
10. Pb tanah Total (Destruksi basah dengan HNO3, HClO4, 1:2) 11. Pb larutan (Destruksi HCl 0,1 N)
12. Fraksionasi Pb (Park, 2011) Tabel 22. Fraksionasi Pb
No. Fraksionation Reagent Shaking time 1. Mudah dipertukarkan 1 M MgCl2 (pH 7) 1 jam suhu 250C 2. Terikat Karbonat 1 M CH3COOH (pH 5) 5 jam suhu 25 0C 3. Terikat bahan organik 30%H2O2 2 jam,suhu 850C/
Diikuti 20%HNO3 3 jam suhu 850C
Tahap II
Penanaman padi untuk melihat pertumbuhannya di air dan tanah tercemar
Benih direndam dengan air bersih dan diaduk, lalu direndam selama 24 jam setelah gabah yang terapung dibuang. Setelah itu benih diinkubasikan selama 36 jam untuk mematahkan priode dormansi benih . Kemudian 3 benih padi ditaburkan di atas tanah dalam polybag, setelah tanaman berumur 1 minggu, tinggian air dipertahankan 2 cm hingga akhir vegetatif dengan menambahkan air irigasi yang sama seperti dilapangan (air tercemar Pb), azolla yang tidak terbenam dibiarkan tumbuh, tanpa aplikasi pupuk sintetik dan pestisida, pengendalian hama dilakukan dengan cara manual hingga tanaman berumur 50 hari dan di panen.
Parameter tanaman
1. Tinggi Tanaman saat panen (cm) 2. Jumlah Anakan saat panen 3. Bobot Tajuk (gr)
4. Bobot Akar (gr)
5. Serapan N, P, K (Destruksi basah) (mg/Tanaman)
6. Kandungan Pb Akar (Destruksi basah dengan AAS) (ppm) 7. Kandungan Pb Tajuk (Destruksi basah dengan AAS) (ppm)
HASIL DAN PEMBAHASAN