Secara alami tanah gambut memiliki kemampuan menahan air (water holding capacity) yang tinggi terkait dengan adanya dominasi pori makro dan porositas tanah gambut yang besar. Kapasitas tersebut dapat mencapai hingga 300 - 1000% dari bobotnya (Andriesse 1988; Wahyunto et al. 2005), bahkan beberapa penulis menyatakan lebih besar. Namun demikian, sebagian besar air tersebut berupa air gravitasi dan terikat sangat kuat oleh partikel padat tanah gambut (Kurnain, 2008). Pengembangan lahan gambut untuk budidaya kelapa sawit mensyaratkan adanya drainase tanah untuk menciptakan ruang perakaran yang sesuai untuk tanaman. Drainase tanah gambut yang berlebihan akan menyebabkan munculnya sifat kering tak balik (irreversible drying) atau hidrofobisitas.
Hidrofobisitas pada tanah gambut disebabkan oleh beberapa hal (Valat et al. 1991), yaitu: 1) kandungan asam humat diselaputi lilin yang secara alami bersifat hidrofobik, 2) keberadaan gugus non polar seperti etil, metil dan senyawa aromatik yang bersifat hidrofobik, sedangkan gugus-gugus yang bersifat hidrofilik berkurang, dan 3) penyerapan senyawa yang bersifat hidrofobik seperti minyak, lemak, dan fraksi –organik pada permukaan fraksi humat. Pada kondisi tanah gambut mengalami pengeringan, gugus-gugus fungional yang bersifat polar akan saling berasosiasi dan berinteraksi melalui ikatan hidrogen yang menyebabkan gugus-gugus non polar menjadi terorientasi pada permukaan koloid organik dan afinitas terhadap air menjadi rendah. Tanah gambut hidrofobik memiliki kemampuan menyerap air menurun karena berkurangnya keberadaan komponen hidrofilik seperti gugus karboksil (COOH) dan fenolat-OH (Sabiham 2000).
Penilaian hidrofobisitas umumnya dilakukan dengan metode Water Drop Penetration Time (WDPT) yang didasarkan pada waktu yang diperlukan untuk sebuah tetesan air terinfiltrasi ke dalam tanah (Bisdom et al. 1993; Dekker et al. 2001; Hallett 2008). Hidrofobisitas tanah gambut akan muncul setelah kadar airnya menurun dan melewati kadar air kritis untuk terjadinya hidrofobisitas tersebut, dimana nilainya bervariasi tergantung dari sifat-sifat gambutnya. Dekker et al. (2001) mengenalkan bahwa kadar air kritis untuk hidrofobisitas adalah merupakan zona transisi (transition zone), dimana batas atas adalah tanah masih dapat dibasahi dan batas bawah adalah tanah akan mengalami hidrofobisitas. Hubungan kadar air dengan peluang hidrofobisitas digunakan untuk menentukan kadar air kritis pada peluang kejadian 60-80% (Azri 1999).
Selain metode WDPT, evaluasi hidrofobisitas tanah gambut dapat dilakukan melalui analisis keberadaan gugus-gugus fungsional pembawa sifat hidrofilik dan gugus-gugus pembawa sifat hidrofobik (Utami et al. 2009). Gugus-gugus fungsional pembawa sifat hidrofilik adalah Gugus-gugus O-H (hidroksil) dan C=O (karboksil), sedangkan gugus-gugus pembawa sifat hidrofobik antara lain gugus C-H alifatik dan gugus C=C. Penggunaan FTIR spektroskopi dapat digunakan untuk identifikasi gugus-gugus fungsional dalam tanah gambut (Artz et al. 2008; Ellerbrock dan Kaiser, 2005) dan analisis distribusi senyawa hidrofobik dan hidrofilik kaitannya dengan hidrofobisitas tanah (Matejkova dan Simon 2012;
Urbanek et al. 2007; Dlapa et al. 2012). Hidrofobisitas dinyatakan sebagai rasio antara komponen gugus-gugus hidrofobik terhadap komponen gugus-gugus hidrofilik dalam tanah gambut (Matejkova dan Simon 2012).
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengkaji hidrofobisitas tanah gambut yang berasal dari lingkungan perkebunan kelapa sawit dan sekaligus menentukan kadar air kritis untuk terjadinya hidrofobisitas tanah gambut. Meskipun telah banyak kajian mengenai hidrofobisitas tanah gambut, namun dalam kajian ini dilengkapi dengan analisis rasio gugus-gugus fungsional hidrofobik terhadap gugus-gugus fungsional hidrofilik dalam tanah gambut. Identifikasi gugus-gugus fungsional tanah gambut dilakukan dengan menggunakan FTIR spektroskopi.
Bahan dan Metode Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi tanah gambut yang diambil dari kebun Panai Jaya (PAJ) dan kebun Meranti Paham (MEP). Jenis tanah gambut yang digunakan terdiri dari tanah gambut saprik dan hemik, kedua jenis ini paling banyak terdapat di kedua lokasi pengambilan sampel tanah. Selain tanah gambut, bahan lain yang digunakan adalah bahan kimia dan aquades untuk keperluan analisis tanah.
Alat-alat yang digunakan adalah oven yang dilengkapi pengatur suhu, neraca ditigal, mesin pengocok, pH meter, pengaduk bermagnet, cawan, erlenmeyer dan buret. Alat-alat yang diperlukan untuk penentuan hidrofobisitas dengan metode Water Drop Penetration Time (WDPT) adalah cawan, standard medicine dropper, kaca pembesar untuk melihat sudut kontak (contact angle) yang terbentuk antara tetesan air dengan permukaan tanah gambut, dan stopwatch untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk penetrasi tetesan air ke dalam tanah gambut. Analisis FTIR (Fourier Transform Infra Red) menggunakan FTIR Spektrometer.
Pengambilan dan Perlakuan Sampel Tanah Gambut
Tanah gambut untuk kajian hidrofobisitas diambil dari kebun PAJ dan MEP. Tanah gambut dengan kematangan saprik dari kebun PAJ diambil pada lapisan 0 – 10/20 cm dan hemik pada lapisan 10/20 – 50 cm, sedangkan tanah gambut dengan kematangan saprik dari kebun MEP diambil pada lapisan 0 –
30/40 cm dan hemik pada lapisan 30/40 – 50 cm. Untuk persiapan dan perlakuan penelitian pada tahap ini, sampel tanah gambut tersebut selanjutnya dikirim ke laboratorium.
Penentuan proporsi kejadian kering tak balik (hidrofobisitas) dilakukan dengan menggunakan 440 sampel percobaan untuk masing-masing tingkat kematangan tanah gambut (saprik dan hemik) dan dari dua lokasi kebun PAJ dan MEP. Keseluruhan sampel tanah gambut tersebut terbagi ke dalam 22 satuan percobaan, masing-masing percobaan terdiri dari 20 sampel percobaan. Setiap satuan percobaan dipanaskan menggunakan oven pada suhu 50 oC dengan interval waktu pemanasan 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, dan 150 menit. Setiap satuan percobaan pada berbagai interval pemanasan tersebut diulang 10 kali. Berdasarkan 10 ulangan dari masing-masing satuan percobaan diamati sifat hidrofobiknya, sehingga didapatkan data proporsi masing-masing unit untuk
suatu sebaran peluang diskret (binomial) terjadi atau tidak terjadinya hidrofobisitas tanah gambut. Peluang hidrofobisitas dianalisis dengan menggunakan perangkat lunak SPSS.
Pengamatan Hidrofobisitas
Hidrofobisitas tanah gambut ditetapkan dengan metode Water Drop Penetration Time (WDPT) dari Bisdom et al. (1993) dan Dekker et al. (2001). Prosedur penentuan hidrofobisitas disajikan pada Lampiran 4. Sifat fisik dan kimia tanah gambut yang diamati adalah kadar air tanah, kemasaman total, gugus fungsional COOH dan fenolat-OH, serta analisis FTIR untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsional pembawa sifat hidrofobik dan hidrofilik. Penentuan kadar air dilakukan dengan metode gravimetri (Kurnia et al. 2006).
Keputusan terjadi atau tidak terjadinya proses hidrofobisitas tanah gambut ditentukan oleh adanya daya penolakan air oleh tanah gambut dengan menggunakan metode WDPT, dengan ambang batas waktu adalah 5 detik. Tiga tetes air aquades menggunakan standard medical drop pada permukaan tanah gambut yang telah dihaluskan, diamati sudut kontaknya antara air dengan permukaan tanah gambut dan waktu terjadinya penetrasi. Jika sudut kontak kurang dari 90o dan waktu penetrasi kurang dari 5 detik, maka tanah gambut masih dapat menyerap air kembali. Tanah gambut hidrofobik ditandai dengan sudut kontak lebih dari 90o dan waktu penetrasi terjadi > 5 detik (Gambar 5).
Gambar 5. Sudut kontak antara air dengan permukaan bahan gambut, a) gambut hidrofilik dan b) gambut hidrofobik
Penentuan Kadar Air Kritis
Kadar air kritis terjadinya hidrofobisitas tanah gambut ditentukan dengan membuat hubungan antara serangkaian data kadar air tanah (dengan kisaran kering – basah) dan peluang terjadinya hidrofobisitas tanah. Lima unit hasil percobaan penetapan proporsi hidrofobisitas dikumpulkan, sehingga satuan percobaannya hanya tinggal 72 sampel. Sampel-sampel tersebut kemudian ditentukan kadar airnya. Hubungan kadar air dan proporsi hidrofobisitas digunakan untuk menentukan kadar air kritis dengan peluang kejadian hidrofobisitas antara 60-80%. Hubungan antara kadar air tanah dan hidrofobisitas diasumsikan mempunyai pola eksponensial, yaitu Y = ae –bx
(Azri 1999; Salmah et al. 1991).
Analisis FTIR Spektroskopi
Analisis FTIR spektroskopi dilakukan terhadap sampel tanah yang telah diberi perlakuan pemanasan pada tahap sebelumnya. Analisis FTIR menggunakan alat ALPHA spectrometer (Bruker Optik GmbH). Sebelum pembacaan dengan FTIR, sampel tanah kering udara ditambahkan serbuk KBr dengan perbandingan sampel tanah : KBr sebesar 1:100. Sampel tanah yang telah ditambahkan serbuk KBr dibentuk menjadi pelet menggunakan tablet holder, selanjutnya dilakukan pengukuran dengan FTIR spektroskopi yang diatur pada kisaran panjang gelombang infrared 400–4000 cm-1. Interpretasi hasil analisis FTIR dilakukan menurut Artz et al. (2008), sedangkan analisis kurva spektral menggunakan software OPUS 6.5. Intensitas gugus fungsional ditetapkan melalui perhitungan peak area dari setiap kurva gugus fungsional yang ditemukan. Peak area merupakan unit luas dari wilayah bawah kurva sampai baseline yang ditetapkan dengan menggunakan bantuan fasilitas peak integration yang disediakan oleh software OPUS (Gambar 6).
Gambar 6. Metode penentuan peak area menggunakan fasilitas peak integration pada software OPUS
Hasil dan Pembahasan Hidrofobisitas Tanah Gambut
Sifat hidrofobisitas tanah gambut akan muncul setelah kadar airnya menurun dan melewati kadar air kritis terjadinya sifat tersebut. Hidrofobisitas dipengaruhi oleh kemasaman total tanah, gugus karboksil (COOH), dan kandungan gugus fenolat-OH. Menurut Sabiham (2000), bahwa menurunnya kemampuan gambut menyerap air setelah pengeringan berkaitan dengan berkurangnya ketersediaan komponen hidrofilik yaitu gugus karboksil dan fenolat-OH. Utami et al. (2009) mengelompokkan yaitu gugus karboksil dan fenolat-OH ke dalam komponen hidrofilik tanah gambut. Terdapat hubungan negatif antara hidrofobisitas dengan sifat-sifat tanah gambut yang diteliti, dengan nilai koefisien korelasi (r) disajikan pada Tabel 7 dan 8. Penurunan kadar air
tanah, kemasaman total tanah, kadar COOH, dan kandungan fenolat-OH meningkatkan hidrofobisitas tanah gambut PAJ dan MEP.
Pada gambut PAJ, hidrofobisitas tanah gambut berhubungan erat dengan kadar air tanah, kemasaman total, kadar COOH, dan fenolat-OH. Hubungan tersebut nyata bersifat negatif, kecuali pada gambut saprik dimana fenolat-OH tidak nyata mempengaruhi hidrofobisitas (nilai r kecil yaitu -0.131). Berdasarkan hubungan yang diperoleh, penurunan kadar air tanah, kemasaman total, kadar COOH, dan fenolat-OH akan meningkatkan terjadinya hidrofobisitas tanah gambut PAJ. Koefisien korelasi tertinggi diperoleh dari hubungan hidrofobisitas dengan kadar air tanah, baik gambut saprik maupun hemik. Kehilangan kadar air tanah akan menyebabkan gambut mengering dan mempercepat terjadinya hidrofobisitas tanah.
Pada gambut MEP, hidrofobisitas tanah gambut berhubungan erat dengan kadar air tanah, kemasaman total, kadar COOH, dan fenolat-OH. Namun pada gambut hemik, fenolat-OH tidak nyata mempengaruhi hidrofobisitas (nilai r kecil yaitu -0.05). Berdasarkan hubungan tersebut berarti bahwa jika terjadi penurunan kadar air tanah, kemasaman total, kadar COOH, dan fenolat-OH akan meningkatkan terjadinya hidrofobisitas tanah gambut MEP. Koefisien korelasi tertinggi pada gambut MEP juga diperoleh dari hubungan hidrofobisitas dengan kadar air tanah, baik gambut saprik maupun hemik. Kehilangan kadar air tanah menyebabkan gambut mengering dan nyata meningkatkan hidrofobisitas tanah. Tabel 7. Koefisien korelasi Pearson hubungan antara peluang hidrofobisitas
tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut Panai Jaya (PAJ)
Sifat-Sifat Tanah Gambut Peluang Hidrofobisitas Kadar Air Tanah Kemasaman Total COOH Fenolat-OH Saprik Peluang Hidrofobisitas 1.00
Kadar Air Tanah -0,90 * 1.00
Kemasaman Total -0.65 * 0.67 * 1.00
COOH -0.74 * 0.80 * 0.59 ** 1.00
Fenolat-OH -0.13 ns 0.09 ns 0.69 ** 0.19 ns 1.00 Hemik
Peluang Hidrofobisitas 1.00
Kadar Air Tanah -0,92 * 1.00
Kemasaman Total -0.78 * 0.62 * 1.00
COOH -0.70 * 0.71 * 0.71 * 1.00
Fenolat-OH -0.61 * 0.38 ns 0.90 * -0.32 ns 1.00
Keterangan : * berbeda nyata pada taraf α = 5%; ns = tidak berbeda nyata pada taraf α = 5%. Kajian ini memperoleh hubungan eksponensial yang erat antara hidrofobisitas dengan kadar air tanah gambut (Gambar 7). Hubungan tersebut nyata (P<0.05) pada semua jenis tanah gambut yang diteliti. Koefisien regresi (R2) adalah 0.735 dan 0.768 berturut-turut untuk gambut saprik dan hemik dari PAJ, sedangkan untuk gambut saprik dan hemik MEP berturut-turut adalah 0.948 dan 0.918. Berdasarkan hubungan itu, digambarkan bahwa penurunan kadar air tanah gambut akan meningkatkan peluang terjadinya hidrofobisitas. Model hubungan yang diperoleh dalam penelitian ini sejalan dengan peneliti sebelumnya, seperti Salmah et al. (1991) dan Azri (1999).
0 20 40 60 80 100 120 0 100 200 300 400 500 Pelu a n g H id ro fo b isita s (% )
Kadar Air Tanah (% w w-1)
PAJ-Sapric PAJ-Hemic MEP-Sapric MEP-Hemic Expon. (PAJ-Sapric) Expon. (PAJ-Hemic) Expon. (MEP-Sapric) Expon. (MEP-Hemic)
Tabel 8. Koefisien korelasi Pearson hubungan antara peluang hidrofobisitas tanah gambut dengan sifat-sifat tanah gambut Meranti Paham (MEP)
Sifat-Sifat Tanah Gambut Peluang Hidrofobisitas Kadar Air Tanah Kemasaman Total COOH Fenolat-OH Saprik Peluang Hidrofobisitas 1.00
Kadar Air Tanah -0,97 * 1.00
Kemasaman Total -0.75 * 0.77 * 1.00
COOH -0.61 * 0.73 * 0.59 * 1.00
Fenolat-OH -0.67 * 0.67 * 0.97 * 0.37 ns 1.00
Hemik
Peluang Hidrofobisitas 1.00
Kadar Air Tanah -0,99 * 1.00
Kemasaman Total -0.70 * 0.69 * 1.00
COOH -0.63 * 0.66 * 0.63 * 1.00
Fenolat-OH -0.05 ns 0.01 ns 0.40 ns -0.46 ns 1.00
Keterangan : * = berbeda nyata pada taraf α = 5%; ns = tidak berbeda nyata pada taraf α = 5%.
Gambar 7. Hubungan antara peluang hidrofobisitas dan kadar air tanah gambut Panai Jaya (PAJ) dan Meranti Paham (MEP), (n = 11; P<0.05)
Gambar 8 menunjukkan hubungan hidrofobisitas dan kadar COOH. Peningkatan gugus COOH akan diikuti dengan penurunan peluang hidrofobisitas. Tanah gambut dari lokasi penelitian merupakan gambut dari bahan kayu-kayuan yang memiliki kandungan selulosa dan hemi selulosa yang cukup tinggi. Perombakan senyawa ini akan menghasilkan COOH atau gugus fungsional karboksil yang berperan besar pada pengikatan air. Gugus karboksil merupakan komponen hidrofilik utama dalam tanah gambut (Utami et al. 2009; Matejkova dan Simon 2012; dan Urbanek et al. 2007). Apabila terjadi penurunan kadar
karboksil sebagai komponen hidrofilik, maka akan menyebabkan permukaan koloid organik memiliki afinitas yang rendah terhadap air dan terjadi penurunan pengikatan air tanah. Hal ini menyebabkan terjadinya hidrofobisitas tanah gambut. Sebagaimana diuraikan sebelumnya bahwa hidrofobisitas tanah gambut terkait erat dengan sifat kemasaman total, COOH, dan fenolat-OH. Sifat-sifat tanah tersebut memiliki kaitan dengan pengikatan air dalam tanah gambut. Penurunan kemampuan gambut menyerap air setelah pengeringan berkaitan dengan berkurangnya ketersediaan komponen hidrofilik yaitu gugus karboksil (COOH) dan fenolat-OH (Sabiham 2000). Berdasarkan Tabel 7 dan 8, hubungan kadar air tanah dengan kemasaman total, COOH, dan fenolat-OH berbanding lurus (bersifat positif), artinya akan terjadi peningkatan kadar air jika kemasaman total, kadar COOH dan kadar fenolat-OH meningkat. Perombakan bahan gambut yang berasal dari bahan kayu-kayuan akan menghasilkan gugus-gugus fungsional seperti COOH dan fenolat-OH, disamping gugus-gugus fungsional yang lainnya.
Gambar 8. Hubungan antara hidrofobisitas dengan kadar COOH pada semua tanah gambut yang diteliti. Koefisien determinasi adalah 0.542, 0.452, 0.481, dan 0.631 berturut-turut untuk PAJ-saprik, PAJ-hemik, MEP-saprik, dan MEP-hemik (n = 11; P<0.05)
Penurunan kadar air tanah berpengaruh terhadap penurunan kemasaman total tanah, kadar karboksil dan fenolat-OH, dan terjadi sebaliknya. Pada tanah gambut PAJ baik saprik dan hemik, nilai koefisien korelasi (r) dari hubungan antara kadar air tanah dengan kadar COOH > kemasaman total, sedangkan dengan fenolat-OH tidak nyata. Pada tanah gambut MEP, nilai koefisien korelasi (r) hubungan antara kadar air tanah dengan kemasaman total > kadar COOH > fenolat-OH. Namun hubungan kadar air tanah dengan fenolat-OH pada MEP hemik tidak nyata. Gambar 9 menunjukkan hubungan kadar air tanah dengan kadar karboksil pada semua tanah gambut. Hubungan tersebut berbentuk eksponensial, dimana peningkatan kadar karboksilat nyata (P<0.05) meningkatkan kadar air tanah pada semua jenis tanah gambut.
0 20 40 60 80 100 120 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 P elua ng H idro fo bis it a s (%)
Kadar COOH (me g-1)
MEP-Hemic MEP-Sapric PAJ-Hemic PAJ-Sapric Expon. (MEP-Hemic) Expon. (MEP-Sapric) Expon. (PAJ-Hemic) Expon. (PAJ-Sapric)
Gambar 9. Hubungan antara kadar air tanah dengan kadar COOH pada semua tanah gambut yang diteliti. Koefisien determinasi adalah 0.631, 0.400, 0.516, dan 0.388 berturut-turut untuk PAJ-saprik, PAJ-hemik, MEP-saprik, dan MEP-hemik (n = 11; P<0.05)
Berdasarkan hubungan kadar air dengan kadar karboksilat telah menjelaskan adanya pengikatan air tanah secara kimia (Sabiham 2000). Air diikat melalui ikatan kimia pada permukaan koloid bahan padatan gambut yaitu oleh gugus polar seperti gugus karboksil dan fenolat-OH (Utami 2010). Kwak et al. (1986) menyatakan bahwa dari jumlah air yang terikat secara kimia pada tanah gambut, sekitar 4% terikat pada COOH dan fenolat-OH dan bila kedua gugus tersebut mengion maka jumlah air yang terikat meningkat menjadi sekitar 30% dari bobot tanah gambut. Apabila terjadi penurunan keberadaan gugus-gugus fungsional yang bersifat hidrofilik seperti gugus karboksil (COOH) dan fenolat-OH, maka tanah gambut akan mengalami kekeringan dan terjadi hidrofobisitas.
Kadar Air Kritis Tanah Gambut
Hidrofobisitas tanah gambut akan muncul setelah kadar airnya menurun dan melewati kadar air kritis untuk terjadinya hidrofobisitas tersebut, dimana nilainya bervariasi tergantung dari sifat-sifat gambutnya. Dekker et al. (2001) mengenalkan bahwa kadar air kritis untuk hidrofobisitas adalah merupakan zona transisi (transition zone) atau kisaran, dimana batas atas adalah tanah masih dapat dibasahi dan batas bawah adalah tanah akan mengalami hidrofobisitas. Hubungan kadar air dengan peluang hidrofobisitas digunakan untuk menentukan kadar air kritis pada peluang kejadian 60-80% (Azri 1999).
Berdasarkan hubungan antara kadar air tanah dengan hidrofobisitas pada Gambar 7 di atas dan fungsi eksponensial yang dihasilkan (Tabel 9), dapat ditetapkan kadar air kritis tanah gambut (untuk terjadinya hidrofobisitas tanah gambut) dari lokasi penelitian pada peluang kejadian 60 – 80%. Tabel 9 juga menyajikan nilai kadar air kritis tanah gambut saprik dan hemik dari PAJ dan MEP. Kadar air kritis tanah gambut PAJ hemik > PAJ saprik > MEP hemik > MEP saprik. Azri (1999) memperoleh kadar air kritis untuk tanah gambut saprik berkisar 225.66 - 302.10% (w w-1), hemik 216.89 – 290.38% (w w-1), dan fibrik
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 K a d a r Air Ta n a h (% w w -1)
Kadar COOH (me g-1)
MEP-Hemic MEP-Sapric PAJ-Hemic PAJ-Sapric Expon. (MEP-Hemic) Expon. (MEP-Sapric) Expon. (PAJ-Hemic) Expon. (PAJ-Sapric)
311.24 – 417.76% (w w-1). Riwandi (2001) juga memperoleh kadar air kritis gambut hemik lebih besar daripada gambut saprik.
Tabel 9. Fungsi eksponensial, koefisien regresi dan kadar air kritis terjadinya hidrofobisitas tanah gambut dari lokasi penelitian
Lokasi Tipe Gambut Persamaan Eksponensial Koefisien Regresi (R2)
Kadar Air Kritis (% w/w) Panai Jaya Saprik Y = 1094e-0.01X 0.735* 201.19 – 223.33 Hemik Y = 28011e-0.02X 0.768* 292.92 – 307.30 Rerata 247.06 – 265.31 Meranti Paham Saprik Y = 9127e-0.04X 0.948* 118.42 – 125.62 Hemik Y = 505.7e-0.01X 0.918* 184.39 – 213.16 Rerata 151.41 – 169.39
Keterangan: * = berbeda nyata pada taraf α = 5% (n = 11); Y = peluang hidrofobisitas, X = kadar air tanah.
Kadar air kritis tanah gambut hemik > gambut saprik menunjukkan bahwa apabila terjadi penurunan kadar air, maka tanah gambut hemik akan mengalami hidrofobisitas lebih awal daripada saprik. Tanah gambut hemik memiliki kandungan serat dan porositas tanah yang lebih tinggi daripada saprik, sehingga memiliki kapasitas menyimpan air lebih tinggi. Namun kadar air tanah gambut hemik akan lebih mudah lepas oleh gaya gravitasi, sehingga tanah cepat mengalami kekeringan (Kurnain 2008). Tanah gambut hemik membutuhkan kandungan air yang lebih tinggi daripada tanah gambut saprik untuk mencegah terjadinya hidrofobisitas.
Rerata kadar air kritis tanah gambut PAJ lebih besar daripada MEP, artinya tanah gambut PAJ membutuhkan kandungan air yang lebih tinggi untuk menjaga tanah gambut tidak mengalami hidrofobisitas. Pada penurunan kadar air, tanah gambut PAJ akan mengalami perubahan komposisi gugus-gugus komponen hidrofobik dan hidrofilik lebih cepat daripada tanah gambut MEP. Peningkatan komponen hidrofobik terhadap komponen hidrofilik, maka tanah gambut akan mengalami hidrofobisitas. Perbedaan kadar air kritis tanah gambut PAJ dan MEP juga dapat dikaitkan dengan perbedaan sifat-sifat tanahnya seperti kematangan, bobot isi, kadar abu, dan persentase retensi air (pF 4.2 terhadap pF 2.54). Pemadatan tanah gambut yang lebih intensif di MEP menyebabkan peningkatan bobot isi tanah, peningkatan pori mikro, penurunan porositas tanah, dan peningkatan kemampuan retensi air tanah. Perbedaan sifat-sifat tanah tersebut akan mempengaruhi perbedaan kadar air kritis tanah gambut dari kedua lokasi tersebut. Dibandingkan gambut PAJ, tanah gambut MEP memiliki kemampuan menyimpan air lebih sedikit, namun kehilangan air pada gambut MEP lebih kecil dan tanah tidak mudah mengalami hidrofobisitas.
Evaluasi Hidrofobisitas Tanah Gambut dengan FTIR Spektroskopi
Spektra FTIR. Hidrofobisitas tanah gambut banyak dikaitkan dengan keberadaan senyawa-senyawa organik dalam gambut. Analisis FTIR ditekankan pada identifikasi keberadaan gugus-gugus fungsional pembawa sifat hidrofobik
(C-H, C=C) disebut komponen hidrofobik dan gugus-gugus pembawa sifat hidrofilik (O-H, C=O) disebut komponen hidrofilik. Berdasarkan spektra FTIR pada Gambar 10 dan 11, gugus O-H (gugus hidroksil) ditemukan pada kisaran bilangan gelombang 2994 – 3740 cm-1, gugus fungsional C-H (gugus metil dan/atau metilen) pada kisaran bilangan gelombang 2465 – 3011 cm-1 dan 1456 –
1458 cm-1, gugus C=O (gugus karboksil) pada kisaran 1685 – 1829 cm-1 dan pada 1422 cm-1, sedangkan gugus C=C (gugus alkenil) pada kisaran 1512 – 1695 cm-1 dan 1507 – 1510 cm-1.
Pemanasan sampel tanah gambut menyebabkan adanya perubahan area kurva pada puncak-puncak dari gugus-gugus fungsional, sedangkan kisaran bilangan gelombang relatif tidak berubah. Perubahan peak area karena pemanasan tersebut dapat terjadi terutama pada gugus-gugus fungsional komponen hidrofilik, sehingga akan mempengaruhi komposisinya dalam gambut dan merubah afinitas gambut terhadap air. Perubahan area kurva gugus O-H pada spektra FTIR oleh perlakuan pemanasan disebabkan adanya perubahan kandungan air tanah gambut (Utami et al. 2009). Menurut Artz et al. (2008) gugus O-H yang ditemukan pada puncak 3400 cm-1 berasal dari ikatan hidrogen dan OH bebas dengan kekuatan ikatan tergantung pada faktor suhu lingkungan.
Di samping itu, perubahan area kurva karena perlakuan pemanasan juga terjadi pada kurva gugus fungsional C=O yang diindikasikan berasal dari asam organik bebas atau asam karboksilat. Valat et al. (1991) menyatakan bahwa perlakuan pemanasan akan menyebabkan pengeringan bahan gambut dan gugus fungsional yang bersifat polar (C=O, OH) akan saling berikatan melalui ikatan hidrogen, sehingga gugus-gugus non polar (seperti gugus C-H dan C=C) menjadi terorientasi pada bagian terluar dari permukaan koloid dan menyebabkan tanah gambut bersifat hidrofobik. Gugus C-H (meliputi C-H alifatik dan C-H simetrik) yang diidentifikasi bersumber dari lemak, lilin, dan lipida, sedangkan ikatan ganda C=C berasal dari dari lignin (Artz et al. 2008; Krumins et al. 2012).
Gambar 10. Spektra FTIR tanah gambut Panai Jaya sebelum dan setelah mengalami hidrofobisitas
Gambar 11. Spektra FTIR tanah gambut Meranti Paham sebelum dan setelah mengalami hidrofobisitas
Peak area dan rasio komponen hidrofobik/hidrofilik. Tabel 10 menyajikan hasil perhitungan peak area gugus-gugus fungsional komponen hidrofobik dan komponen hidrofilik hasil pembacaan spektrum FTIR serta rasionya pada berbagai interval waktu pemanasan. Perubahan kedua komponen tersebut terjadi karena adanya penurunan kadar air tanah pada peningkatan waktu