Penelitian ini dilaksanakan di Rumah Kaca, Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Laboratorium Riset dan Teknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, dan PT. Socfin, Medan, Indonesia pada bulan November 2019 – April 2020.
Bahan dan Alat
Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah jerami dari Desa Tanjung Sari, Kecamatan Medan Selayang, tandan kosong kelapa sawit dari PT.
Socfindo Bangun Bandar, Serdang Bedagai, Medan, dan kotoran sapi dari Peternakan Sapi H. Tengku di Kecamatan Medan Johor, sebagai bahan baku biomassa dalam pembuatan biochar dan kompos, masing – masing pada dosis yang sama yakni 10,2 g/pot, bahan tanah Ultisol sebagai contoh tanah yang diteliti, air untuk menjaga kelembaban tanah, activator EM4 (effective microorganisms), gula merah sebagai bahan pengomposan, serta bahan-bahan kimia untuk keperluan analisis di laboratorium.
Adapun alat penelitian yang digunakan antara lain drum pirolisis sebagai
alat untuk membuat biochar dengan cara retort (pemanggangan) pada suhu (250-450◦C) (Hidayat et al., 2018), cangkul dan karung sebagai alat dan wadah
untuk mengambil contoh tanah penelitian, ayakan untuk menyaring tanah, biochar dan kompos, wadah plastik minuman sebagai pot untuk tanah, pH meter untuk mengukur pH tanah, parang untuk mencacah bahan baku penelitian, infrared termometer digital untuk mengukur suhu pirolisis biochar, timbangan analitik
untuk menimbang bahan penelitian, plastik terpal sebagai alas pengomposan, serta alat – alat lain yang mendukung penelitian.
Metode Penelitian
Metode penelitian ini menggunakan metode Rancangan Acak Kelompok Non Faktorial dengan faktor perlakuan jenis bahan baku biochar dan kompos dari beberapa biomassa.
Tabel 1. Perlakuan berbagai jenis bahan biochar dan kompos
No Perlakuan
Simbol Biomassa
1 C Kontrol
2 Bj Biochar Jerami
3 Bt Biochar Tandan Kosong Kelapa Sawit
4 Bs Biochar Kotoran Sapi
5 Kj Kompos Jerami
6 Kt Kompos Tandan Kosong Kelapa Sawit
7 Ks Kompos Kotoran Sapi
Dengan dosis masing–masing perlakuan sebesar 10,2 g/pot atau setara dengan 3%
BTKO (Yuan et al., 2011).
Dengan demikian terdapat 7 perlakuan dengan 3 ulangan sehingga diperoleh 21 unit percobaan.
Model linear yang digunakan yaitu :
Yij = μ + ρi + βj + єij Di mana:
Yij : hasil pengamatan yang diperoleh pada perlakuan ke-i dan blok ke-j μ : nilai tengah umum (rataan)
ρi : pengaruh pemberian jenis biochar dan kompos pada taraf ke-i βj : pengaruh blok ke-j
єij : pengaruh galat pada perlakuan
Data - data yang diperoleh akan diuji statistik berdasarkan analisis sidik ragam pada taraf 5% dan 1% dan selanjutnya dilakukan uji beda rataan Kontras Orthogonal pada taraf 5% dan 1%.
Pelaksanaan Penelitian Pengambilan Contoh Tanah
Pengambilan contoh tanah Ultisol di desa Tanah Abang, Kecamatan
Galang, Kabupaten Deli Serdang dengan sub grup Typic Hapludult (Adiwiganda et al., 1996) yang dilakukan secara acak pada kedalaman 0-20 cm
dari permukaan tanah kemudian dimasukkan ke dalam karung dan dikompositkan.
Bahan tanah dikeringudarakan lalu diayak dengan ayakan 10 mesh.
Analisis Tanah Awal
Tanah yang telah dikeringudarakan dan telah diayak lalu dilakukan analisis tanah awal meliputi: kadar air, kadar air kapasitas lapang (% KL), pH H2O, pH KCl, C-Organik, Aldd, P Bray II, N total tanah, dan P total. Hasil analisis awal tanah Ultisol Desa Tanah Abang dapat dilihat pada Lampiran 3.
Persiapan Biochar
Bahan baku biochar berasal dari jerami padi dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dicincang dengan ukuran sekitar 5 cm, lalu dijemur hingga kering sekitar ± 5 hari agar tidak terlalu basah. Limbah jerami dan TKKS selanjutnya dimasukkan ke dalam drum/ tabung pirolisis dan ditata agar tidak terdapat ruang kosong, lalu dipirolisis/dipanaskan selama ± 2-2,5 jam.
Sementara itu, bahan baku biochar kotoran sapi dikeringkan terlebih dahulu hingga kering sekitar ± 1 minggu. Kotoran sapi selanjutnya dimasukkan ke
dalam tabung pirolisis, lalu dilakukan pirolisis selama ± 1,5 jam. Setelah itu, api dimatikan dan bahan dibiarkan dingin secara alami.
Gambar 6. Drum Pirolis BT 01
Masing – masing biochar tersebut diayak dengan ukuran ayakan 40 mesh dan dianalisis pH H2O (ekstrak H2O 1 : 20) (IBI, 2014), C-Organik, N-total, C/N, dan P total. Selanjutnya hasil analisis awal biochar dapat dilihat pada Lampiran 5.
Persiapan Kompos
Bahan baku jerami, tandan kosong sawit (TKKS), dan kotoran sapi dikomposkan selama ± 4 minggu dengan penambahan EM4 untuk mempercepat proses pengomposannya sampai kadar C/N turun <20%. Selanjutnya dianalisis kadar air, pH H2O (ekstrak H2O), C-Organik, N-total, C/N dan P total.
Selanjutnya hasil analisis awal kompos dapat dilihat pada Lampiran 6.
Tabel 2. Hasil pengamatan proses pembuatan biochar dan kompos
Perlakuan Suhu Waktu
Biochar Jerami 404◦C 2 jam Tandan Kosong Sawit 439◦C 2,5 jam
Kotoran Sapi 257◦C 1,5 jam
Kompos Jerami 30◦C 1,5 bulan
Tandan Kosong Sawit 30◦C 2 bulan
Kotoran Sapi 30◦C 1,5 bulan
Penutup termolisis Tabung Kondensasi Pipa Asap Cair Tabung Termolisis
Dudukan Kompor Gas
Aplikasi Perlakuan
Bahan tanah ditempatkan ke dalam pot berupa wadah minuman atau cup plastik setara 340 g TKO sebanyak 21 pot, biochar dan kompos diaplikasikan
sebanyak 10,2 g pada setiap pot sesuai dengan perlakuan dan dicampur merata.
Kemudian pot tersebut disusun sesuai bagan percobaan. Proses inkubasi dilakukan selama 1 bulan, 2 bulan, dan 3 bulan dalam keadaan kapasitas lapang.
Analisis Akhir Parameter
Analisis akhir parameter pada semua perlakuan dilakukan terlebih dahulu dengan mengeluarkan sampel tanah dari pot, lalu dikeringudarakan dan diayak pada ukuran 10 mesh. Selanjutnya, analisis akhir parameter dilakukan secara
series selama sebulan sekali (bulan ke-1, 2, 3) untuk parameter pH H2O, C-Organik (%), N total (%), dan P tersedia (ppm).
Parameter Penelitian
a. Pengukuran pH (H2O) pada aplikasi biochar dan kompos setelah inkubasi selama 1, 2, dan 3 bulan dengan metode elektrometri.
b. Pengukuran C-Organik tanah pada aplikasi biochar dan kompos setelah inkubasi selama 1, 2, dan 3 bulan dengan metode Walkley and Black.
c. Pengukuran N total tanah pada aplikasi biochar dan kompos setelah inkubasi selama 1, 2, dan 3 bulan dengan metode Kjehdahl.
d. Pengukuran P tersedia (ppm) pada aplikasi biochar dan kompos setelah inkubasi selama 1, 2, dan 3 bulan dengan metode Bray II.