JERAPAN NITROGEN-URINE OLEH ZEOLIT DAN PENGARUHNYA TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN JAGUNG (Zea mays L.)

I 

J.

ranal! Li ngk., 15  (2) Oklaber 2013: 84-90 155N 14J()­7333 

JERAPAN NITROGEN­URINE  OLEH  ZEOLIT DAN  PENGARUHNYA TERHADAP  

PERTUMBUHAN TANAMAN JAGUNG  (Zea  mays  L.)  

Adsorption of N-Urine by Zeolite and

Its 

Effect on the Growth of Maize

Lilik Tri Indriyati* dan Iswandi Anas 

Departemen Ilmu Tanah d an Sumberdaya  Lahan,  Fakultas Pertanian IPS, JI. Meranli  Kam pus IPS  Dannaga Bogor  16680 

ABSTRACT 

GeneralJ.v /trim: (:o nta in.') nutrients, e.g. a high nitrogen (lW which is disso l ved and being ami/able JiJl' plants, hut it is ･｡ｳｩｾｲ＠ /0511 imo ammonia ga.l, Nitrogen is mosl lI(!eded Ilutrien t by plams. Natural zeolites have high af/il1iO''/or ammol7iunI iOlls. Ammon illm-imp regnated =eolites can he l/sed as slow release nitrogen /ertifI'=el: Th e aim of the experiment was carried out 10 onserve the relationship hetweel1 zeolite si:ze and th eir capacity to adsorp N contained in cow urille. and to im-'esligale the

e.Oi!ct

of Ｈｨｾ＠ si=e and Ihe roles of N-/frille impregnated zeolite all the growth Ｈｾ Ｈ moi=e. The research was carried out as green house experimt!.lll and it was sel up Wi complete/.\-' randomi;:ed design wW/ three replications. FOllr levels ofzeolile was applied at the rate of 1000, 2000, 4000. Gnd 800() ppm; and two levels of:eo/ile size, \'i:;. less than 60 mesh and 32 -60 m esh. Plant and soil paramelen measured were plant height. dry matter of shoots alld moh·, N uptake oJshoot and roOI, and soil calion exchange capaci!}· (CEC'). The results showed (hat the smaller the size of zeolites, the higher the arisoq)lion olurine-Hovl;ever the effect of" the zeolite size 0/60 mesh 011 plant height. dlymatte r olshools and roots of 2J day maize, N uptake of root, and soil eEC was signijiclllltly higher than the application o/ zeo lite lvith size less than 30 mesh. Zeolite-u rin e rale

0/

2000

ppm

ｳｩｧｬｬｩｦｩ｣｡ｮｴｾｲ＠ increased the plait! height, dry matter of shoots> N uptake of rOOlS> and soil C£C. but interactioJ! between th e si=e alld the rate of ］･ｯｬｩＯＨｾ＠ showed flO signijicant dUjerence in aJ! param eters obsen :ed. All plant grmv fh parameters lend to decrease with the rate appl'-,·ation ojzeolite-urine of more lh an 2000 ppm

Keywurds .­N adsorption, urine. zeolite

ABSTRAK 

Urine  umu l11llya  mcngandung  tmsur hara,  terntama  nitrogen  (N)  yang  tinggi,  mudah  ial'ut  dan  ters'edi a  bagi  tanaman.  tetap i mudah  hil ang  dalam  bentuk  gas  amonia.  Nitrugen  mcrupaka n  unsur  hara  yang  sangat  dibutuhkan  o leh  tanaman.  Zeolit  mcrupakan  mineral  yang  memiliki  mempunyai  afinita s  yang  tioggi  terhadap  ion amonium . Zeolit yang  rnengandu ng amonium  dapat  digunakan  sebaga i  pup uk  laUlbat  terscdia.  Tujuan  percobaan  ini  adalah  untuk  mcli hat  hubunga n  antara  uku ra n  zeo li!  dengan  kcmampuannya  menj crap  nitrogen  ya ng  tcrkandung  dalam  urine  sapi,  dan  mengamati  penganth  ukuran  dan  takaran  zeolit  yang  tclah  dica rn pu r  dengan  urine  s(l.pi  terhadap  pcrtumbuhan  t(l.naman  jagung.  Pe neliti an  iui  dilakukan  dcngan  percobaan  pot  di  nIl11ah  kaca  yang  disusull  se cara  acak  lengkap  denga n  tiga  ulan ga n.  Perlakuan  yang  dibcrikan  adalah  empat  laraf takaran  zeo lit:  1000,  2000,  4000,  da n ｾｏｏｏ＠ rpm  dcngan  dua  laraf ukuran  zeoli I,  ya ilu  kurang  dari  60  mes h  dan  32­60  mesh.  Parame ter  ta naman dan  tanah  yang diukur adalah  tinggi  tanaman,  bobot kering  bagian  atas  dan  akar tanaman,  serapan  N  bagian atas  dan  akar  tanaman,  serta  KTK  tanah.  Hasil  pcrcohaa n  menunjukkan  bahwa jerapan  ­urine  semakin bcsar dengan  semakin  halus  ukuran  zeu lit.  Tctapi  pcngaruh  pern bcrian  lcolit­unne  dcngan  ukllran  60  mesh tc rhad ap  tinggi  [Bnaman,  bobOl  kcri.ng  bagia n  atas  dan  akar  lanaman  jagung  umur  2 1  hari,  serapan  N  akar  serta  KTK  ta nah  uyata  lebib  tinggi  daripada  pemberian  zcalil­urine  dcngan  uleuran  yang  lebih  halu, 

« 

32  mesh) .  Zeolil­urine  dengan  takaran  2000  ppm  nyala  mcningkatkan  tinggi  tanaman,  bohut  kering  bag ian  ata s  ta naman,  serapan  N  akar,  dan  KTK  tanah.  tetapi  interaksi  anlara  ukw­an  dan  taka ran  zeo lit­urine  tidak  bcrpcngaruh  nyata  tcrhadap parameter yang diamati . Pada  takaran  zea l it­urine  lcbih  dari  2000 ppm,  scmua  paramcter pe,rtu mbuhan tanalTIan cenderung menurun. 

Kala  kunci  : Jerapan N,  urine,  zeo lit 

PENDAHULUAN 

Akhir­akhir  1m  perhatian  umurn  ban yak  dicurahkan  pada  pcncemaran lingku ngan  dan  pengamhnya  lerhadap  manusia  dan  makhluk  hid up  lainnya.  Salah  satu  bahan  pencemar  yang  sering  dijumpai  adalah  limbah 

peternakan  scperti  kotoran  hcwan  dan  urinenya.  Akumulasi  yang  bcsar dari  limbah  petcrnakan  mcrupakao  masa lah ya l1g serius  bagi  kesc hatan  manusia dan  binatang.  Oi  lai n  pihak.  urine  bcwan  mcngandung W1Sur bara  yan g  mudah  lamt  dan  te rscdia  bagi  ta naman.  U rine  pad..  umumnya  mcmp unyai  kaodungan  ka lium (K) dan  nitrogen 

a 

( 

u 

5  Y 

z 

n 

51 

II  f(  U 

z, 

kJ 

() 

til  in  I ' 

se  U  A  N 

P, 

pl 

(P 

an  eu  da  al.

Er 

lei 

Pc  lei 

ya  ke  reI  lai  ka 

d il 

an· 

'

Jerapan Nitrogen-Urine alelt Zeolit (lndriyati, L.T. dan I. Anas)

's

" 

<I Ie !S !S 1.  il ;.  J[  J[  'n ·It 

n, 

Iii  m  Iii 

,n 

111  al 

iO 

N 

10  01  i.  ta  ra 

lri

a. 

10 

,g. 

1£ 

d. 

,n 

(N)  yang  linggi.  Selama  proses  penyimpanan  kotoran  hewan  (baik  yang  padat  maupun  cair)  menunjukkan  adanya  kehilangan  N  sebesar  30­77%  (Missel brook ef al.,

2004), dan  kehilangan P sekitar 4­30% (Kirshman,  1998).  Bagian   terbesar  dari  nitrogen  yang  dikandung 

dalam urine yang rnasih segar berada dalam bentuk urea,

[CO(NH,hJ.  Urea  ini  akan  segera  terhidrolisis  menjadi  ammonia  (NH , )  dan  dapat  meracuni  tanaman  bila  urine  diaplikasikan  sebagai  pupuk.  Hidrolisis  urea  merupakan  proses yang dimediasi oleh jasad renik dengan bantuan enzirn urease. Melalui proses hidrolisisl pH meningkat

dan  dihasilkao  amonium  dan  bikarbonal  (Hanaeus ef al.,

1996).  Amonium  berada  dalam  keseimbangan  dengan   amonia  terlarut,  dan  amonia  terlarut  berada  dalam   keseimbangan  dengan  gas  ammonia  (nilai  pKa  pada   kondisi  keseimbangan ini  adalah 9.3  pada 25'C) :  

CO(NH,), 

+ 

3H,O ｾ＠ 2NH, ­

+ 

HCO,' 

+ 

OH '   Nl:l /  + OH'  ｾ＠ NH ,  (aq) + H,O  ... .. .. .   NH,(aq) ｾ＠ NH,  (g)  .. .... .. .. ,  

Bau  yang  lidak  sedap  dan  urine  disebabkan  oleh  amonia  (NH , )  yang  terkandung  di  dalamnya .  Bila  amoniak  10.  dapal  diserap  dengan  suatu  penjerap  (adsorben) ,  maka  pencemaran  udara  dapat  diatasi  dan  unsur  hara  yang  terdapat  di  dalamnya  dapat  digunakan  sebagai sumber hara bagi tanaman. Salah satu penjerap yang cukup baiJ( untuk mengatasi m3salah ini ada lab 

zeolit. Gas-gas amoniak bereak:si dengan zeolit hidrous rnernbentuk ion-ion ammonium dan tertahan dalam struktur zeolit (Pond dan Mumplon,  1984). 

Zeolit  (klinoptilolit)  adalah  mineral  yang  mempunyai  kisi  liga  dimensi  yang  kaku  dengan  rongga-rongga  saluran  berukuran  0.00 I  mikron .  Bijih  zeolit  yang  umum  di sebut  dengan  klinoptilolit  sebenamya  adalah  zeolit  yang  kaya  klinoptilolit,  di  mana  kandungan  klinoptilolitnya  berkisar  60­90%  dart  kandungan  zeolit  (Armbruster,  2001).  Klinoptilolit  mempunyai aflnitas yang  tinggi  tcrhadap  ion  NH, ­ pada  tapak  pertukaran  intemalnya  (Ferguson  dan  Pepper,  1987;  Dyier  ef ai"

1999;  Rivera  el 01 .. 2000)  dan  zeol.it  ini  menunj ukkan  selektivitas  yang  lebih  besar terhadap  ion ­ion  monovalen ,  Urutan  selektivitas  dari  klinoptilolit  menurut  Mercer  dan  Ames  (1976)  adalah  sebagai  berikut  :  Cs+ > Rb ' > K+ >  NH..- > ｂ｡ Ｒｾ＠ > Sr' >

Ca

2

- »

Fe

J- > Ae " > Mg2t.

Penggunaan zeolit

yang

mengandung ammonium sebagai pupuk  lambat  lersedia  dikenal  sebagai "zeo-agriculture" (Pond  and  Mumplon,  1984).  Zeolit  juga  dapat  menjerap  anion-anion pada kation-kation strukturalnya, misalnya cukup  banyak  P  yang  tererap  pada  tapak­tapak  struktur  dari  Al  hidrus  oksidanya  (Sakadevan e/ 01. , 1998 ;  Wild e/

ai,

1996).

Indone sia  memiliki  banyak  sumber  zeolit.  Endapan zeolit tersebar di berbagai telOpat terulama tempal­tempal  yang  berdekatan  dengan  gunung  api.  Potensi  zeolil  unluk  digunakan  dalam  bidang  pertanian  lelah  mulai  diteliti  di  Indonesia.  Sebagian  besar  masalah  yang  ada  pada  tanah­Ianah  di  Indonesia  adalah  tingkat  kemasaman yang tinggi dan kandungan unsur hara yang rendah.  Zeolit  dapat  memperbaiki  sifat­sifal  tanah  antara  lain  meningkalkan  jumlah  kation  dan  kapasitas  tukar  kation (KTK) tanah  (Hartatik dan  Adiningsih,  1987). 

Berdasarkan  uraian  di  atas,  maka  percobaan 

ini 

dilakukan dengan tujuan untuk (I) mengamati h_ubungan antara ukuran zeolit dengan kemampuannya menjerap

nitrogen  yang  terdapat  dalam  urine  sapi;  (2)  mengamal i  pertumbuhan 

pemberian ze sapi.

tanaman  jagung  yang  dipengaruhi  olit yang telah diperlakukan dengan

oleh  urine

BAHAN DAN METODE 

Tanah  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  Podsolik  Merah  Kuning  dari  Gajrug,  Kabupaten  Lebak  pada  kedalaman  0­20  cm  yang  diambil  secara  komposit.  Tanaman  uji  yang  digunakan  adalah  jagung  varietas Kalingga. Mineral zeolit yang digunakan berasal dari  Bayah,  Banten  Selatan.  Bahan  kapur  yang  digunakan  adalah dolomit  (daya  netralisasi  121) sebanyak  16  ton  ha'.  Keburuhan  kapur  didasarkan  pada  kandungan  AI­dapat  ditukar  (AI­dd),  yairu  setara  dengan  satu  kali  me  AI­dapa!  dipertukarkan  (AI­dd)  100g"  tanah.  Urine  sapi  diperoleh  dari  kandang  sapi  Fakultas  Petemakan,  IPB .  Urine  sapi  ditampung  langsung  dan  diletakkan  dalam  suatu  wadah  tertutup dan sebelum digunakan dalam percooaan. urine disimpan  dalam  lemari  pendingin  pada  suhu  kira­kira  5"C  selama sanJ hari. Sebelul1l disimpan, urine diberi satu tetes tetes  HCI  I 

N

untuk  mencegah  hilangnya  N  melalui  volatilisasi.  Pupuk  dasar  yang  diberikan  terdiri  dari  TSP  (46%  P,O,)  dan  KCI  (60%  K,O),  sedangkan  unsur  mikro  adalah  ammonium  molibdat  [(NH,), Mo,O"AH,O],  seng  sui fat  (ZnSO,.7H,O),  besi  sulfal  (FeSO,.H, O,  dan  tembaga sui fat  (CuSO,,5H,O). 

Zeolit  ditumbuk  da]l  disaring  sampai  diperaleh  lolos  saringan  (ukuran  kurang  dari)  60  mesh  dan ＳＲｾＰ＠ mesh .  Pengaktifan  zeolit  dilakukan  dengan  pengasaman 

2N

HCI  selama  dua jam,  dan  dilakukan  pencueian  sampai  sepuluh  kali  dengan  alkohol  80%.  Setelah  itu  zeolil  dipanaskan  pada  suhu  250"C  selama  2  jam.  Zeolit  yang  telah diaktifkan  dieampur dengan  urine  sapi  selama 24 jam  dengan  perbandingan  zeolil  dan  urine  (w/v)  adalah  I: I.  Setelah  dieampur  dengan  urine,  kandungan  N  total  dalam  zeolit dianalisis  (Ta'bel  I). 

Tanah  yang  telah  diambil  ' ecur.  kompo, it  dari  kedalaman  0­20  em  dikeringudarakan,  ditumbuk  dan  disaring sehingga lolos saringan 2 mm. pot percobaan sebanyak 32 buah masing-m3sing diis i dcngan tanah setara 5  kg  bobol  kering  mutlak  (BKM),  kemudian  dieampur  dengan  dolomite  dan  selanjulnya  diinkubasi  selama  dua  minggu pada kondisi  kapasitas  lapang. 

Tabel 1. Sifal kimia zeolit setelah akti vasi dan pencampunm

dengan urin e

Ukuran Zeol it (mesh) Sifat Kimia

< 60  32­60 

pH  H,O  3.2  34 

pHKCI  2.2  2 3 

N -Iotal (%) Td  0.06 

P-tersedia (ppm) td  .d 

C.., (me 100g")  34.10  29.70 

Mg.. (me 10Og")  2.53  2.14 

KdcI (me 100g"l) 6.61  6.11 

KTK (me 100g")  94.10  45.3U

KB (%)  61.20  100 

AI., (me IOOg" )  5. 57  4 45

Hdd (me )oDS· I) 1.82  3 ＮＬ＠ ｾ＠

J.

TanalJ Lingk., 15 (2) Oklober 2013: 84-90 ISSN 1410-7333

Pada saat  tanam , tiap  pot  diberi  pupuk  TSP,  KCI,  ammonium  molibdat,  seng  sulfat ,  besi  sulfat.  dan  tembaga  sulfat,  masing­masing  dengan  taka ran  200  ppm  P,O"  200  ppm  K,O, 2  ppm  Mo, 3  ppm  Zn, I  ppm  Fe, dan  2  ppm  Cu.  Zeotit­urine  dicampur  dcngan  tanah  secara  merata,  kemudian ditanam  lima  benih jagung.  Satu  minggu setelah  tanam bibit t3naman jagung dijarangkan dan dipertahankan  tiga  t3naman  setiap  pot.  Tanaman  dipanen  saat  tanaman  bcrumur 21  had.  Pada sa at  panen. (anaman jagung diarnbil  dan  dipisahkan  antara  bagian  atas  tanaman  dan  akar  tanaman .  Bagian­bagian  tanaman  ini  selanjutnya  dicuci  dan  dikeringkan  pada  suhu  60°C  sclama 48  jam.  Setelah  kering,  sctiap  bagian  tanaman jagung  ditimb"ang.  digiling,  dan  disaring,  untuk  selanjutnya  dianalisis  kandungan  N  dalam  tanaman  (Kjelhdal).  Pertumbuhan  tanaman  jagung  diamati  dcngan  mengukur tinggi tanaman  pad a  umur 7,  14,  dan 21  hari.  Pada akhir pereobaan dilakukan analisis tanah,  yaitu  KTK  (NH,OAe N pH  7 .0),  pH  (pH  meter I: I),  dan  kandungan N  total  tanah (Kjehldal). 

Percohaan  dirancang  dalam  Rancangan  Faktorial  Acak  Lengkap ,  factor  pertama  adalah  ukuran  zeolit  yang  terdiri  dari  dua  taraf  ukuran  zeolil  (kurang  dari  60  mesh  dan  32­60  mesh) ,  dan  faktor  kedua  adalah  takaran  zeolit  yang  terdiri  dari  empat  taraf  takaran  zeolit  (1000,  2000,  4000 ,dan  8000  ppm).  Semua  perlakuan  dilakukan  dengan  empat  ulangan ,  schingga  diperoleh  32  saruan  percobaan.  Pcngujian  dUakukan  dengan  menggunakan  ana!isis  ragam  dcngan  uji  F.  sedangkan  uji  lanjut  digunakao  Uji  Beda  Nyata Jujur (BNJ). 

HASIL DAN PEMBAHASAN 

Jerapan  Nitrogen (N)­Urine oleh Zeolit 

Kadar N dalam  urine  dan  N­urine  yaJlg  dijerap  (diadsorpsi) olch zcolit disajikan  pada Tabel 2.  Data dalam  Tabel  2  ditunjukkan  bahwa  sekitar  34.29­48.57%  dari  N-urine mampu dijerap oleh zeolit. Ukuran pori juga merupakan salah satu faktor yang dapal mempengaruhi kapasitas dan laju adsorpsi zeolit terhadap adsorbat tertentu (Bonenfant el al., 2008). Hal ini menunjukkan bahwa zeolit (klinoptilolit) efektif dalam menjerap kation-kat ion amonium dari urinc. Proses jerapan (adsorpsi) pada

adsoban yang bcrongga terjadi karena terjebaknya

molekul-molekul adsorb at dalam rongga mengalami pen yaringan, scdangkan pada sisi aktifnya terjadi interaksi dengan molckul adsorbat (Sharma, 1986). Hasil percobaan menunjukkan bahwa makin halus lIkuran zeoiit, makin besar N-urine yang dijerap. Jerapan N-urine oleh zeoJit yang berukuran kurang dari 60 m"h lebih tinggi 14.28% dibandingkan dengan zeolit yang berukuran lebih besar ( 32-60 mesh). Hal ini karena semakin kedl ukuran zeolit, maka luas pe nnukaan spesifik.nya makin besar sehingga jerapall ion ammonium (NH:t ") pada pennukaan luar zeolit juga meningkat. dan ini rnenyiratkan bahwa ｫ｡ｴｩｯｮｾｫ｡ｴｩｯｮ＠

dalam zeo lit dengan ukuran yang lebih kecil lebih mudab dipertukarkan dengan kation-kation yang ada dalam larutan berair (aqueulis sO/lIIions) (Wen dan Tang, 2006; Huang dan Yang, 2010). Tingginya kapasilas serapan

(absmplion) terhadap ammonia menyebabkan zeoli( sangat efektif secara alamt dalam me ngontrol tingginya kOllsentrasi amonia yang dihasi lkan dalam peternakan ikan (Polat el al., 2004). Selanjutnya Pond dan Mumpton

86

(1984) menyatakan bahwa gas-gas amoniak bereaksi dengan zeolit hidrous rncmbentuk ion-ion ammonium dan tertahan dalam struktur zeolit.

Tabel2. Kadar N-urinc dan persentasi N *Urine yang dijerap zeolit

Perlakuan ｎ ｾｴｯｴ｡ｲ＠ (0/0) <"I/o N-urinc Dijerllp oleh zeolit

Urine 1.05

Zeolit < 60 mesh td

Zeolit 32·60 mesh 0.06

Zeolit < 60 mesh + urine 0. 51 48.51

Zeolit 32·60 mesh + urme 042 3429

Senyawa bentuk larut yang terpenting dalam urine adalah urea, yang besamya 80% dari se luruh fraksi N-urine. Urea yaitu diamida asam karbonat adalah hasil akhir utama metabolisme pada mamalia (Anggorodi, 1979), Urea ya ng terkandung dalam urine menurut Rinsema (1986) mcrupakan produk uraian dari protein dalam tubuh, di mana senyawa ini mudah dilransformasi

oleh bakteri Micro cocclis urease menjadi ammonium

karbonat. Senyawa ini lidak stabil tapi eenderung dipeeab dan menghasilkan ammoniak (NH ,). Gas-gas amoniak bereaks i' dcngan zeolit hidrous membentuk ｩｯｮｾｩｯｮ＠

ammonium dan tcrtahan dalam ｳｴｲｵｫｾｵｲ＠ zeolit (Pond dan Mumpton , 1984). Klinoptilolit mempunyai afinitas yang

tinggi terhadap ion NH,' pada tapak pertukaran

internalnya (Ferguson dan Pepper, 1987; Dyier el al.,

1999; Rivera el al., 2000). Serapan N oleh zeolit tergantung pada sifat pertukaran ion dari mineral , jumlah yang digunakan. ukuran butir. dan \Vaktu kontak.

Peng.ruh Zeolil-Urine terh.dap Pertumbuhan

Tanaman Jagung serta Serapan Nitrogen Bagian Atas

TaUBman dan Akar 

Tinggi tanaman merupakan sifat morfologi yang penting yang bertindak sebagai indikator yang nyata bagi ketcrsediaan sumberdaya pertumbuhan yang ada di sekitamya. Menurut Forbes dan Watson (1992) bobot kering lanaman adalah bobol dari semua komponen kimia dalam tanaman seperti sclulosa, gula, dan protein (semua yang merupakan hasil fotosintesis) , scrta mineral , tidak termasuk air. Ukuran atau takaran zeolit berpengaruh nyata (p < 0.05) pada tinggi tanaman (Gambar I dan 2) dan babol kering bag ian atas tanaman jagung umur 21 hari (Gambar 3 dan 4), tetapi interaksin),a tidak berpengaruh nyata (p > 0.05) terhadap tinggi tanaman dan bobot kering tanam3n jagung umur 21 hari.

Tabel I menunjukkan bahwa N-urine yang mampLl dijerap oJeh zeolit dengan ukuran ya ng lcbih halus

«

60 mesh ) relatiflebih tinggi dibandingkan ukuran zeolit yang lebih besar. Namun pengaruh ukuran zeoljt-urine yang diberikan ke dalam tanah terhadap tinggi tanaman dan bobot kering bag ian atas tanaman menunjukkan bahwa pengaruh ukuran zeolit-urine yang lebih halus «60 mesh) nyata lebih rcndah diballdingkan dengan ukuran ｺ･ｯｬｩｴｲｾ＠

E 

ｾ＠

§ 

E 

"

c 

ｾ＠

;-'gg 

c 

f= 

70  68  66 

64 

62  60  58  56  54 

Ii  I  

I  

" 

,  

•  

a 

k 

n 

n 

,,

•  

.I 

ｾ＠

Jcrapan Nitrogen-Urine oleh Zeolit (Jlldriyati, LT. daul. Anas)

74  b 

72 

< 60  32­60 

[image:5.616.16.283.24.760.2]

Ukuran Zen lil-urin (mc:sh)

Gambar l. Pcngaruh ukuran zcolit-urine ttrhadap tinggi

tanaman jagung umur 2 1 hari

74  b 

72 

:[  70 

a

68

E 

g

66

" 

ｾ＠

:_  64 

gl 

62 

i=  60 

S8 

56 

1 00O  2000  4000  8000 

Takanm Zeoli t-urin (ppm)

Gambar 2. Peng<l ruh takam n 7.co li t-uri m: tcrhadap linggi

tallaman jagung l1mUf 21 hari

1:' 

3,50   b 

ｾ＠

Q. 

3.00 :J

c 

ｾ＠ 2,50 

E 

§ 

ｾ＠

2.00  f­

co 

LSO 

= 

·c 

ｾ＠ 1.00 

>..:  <5  0.50  .0 

ｾ＠

CO  0,00 

<60  32­60 

Ukuran Zco li t-ur in.: (mesh)

Gambar 3. Pengaruh ukuran l.co li l-urine Icrhadap bobol kering

lanaman jagung umur 2 1 hari

4 

'­' 

0 

Co  3,5 

:J ₃

li 

2.5

ｾ＠

li  ₂

f­

OJ) 

c  L5 

·c 

ｾ＠

>..:  <5  .0  0,5 

c  co  0 

1000  2 000  4 000  8000 

rakaran Zeoli t-urinc (ppm)

Gamhar 4. Pcngaruh takaran lColil-urinc lerhadap bobol kcriog (3naman jagung urnur 2 1 hari

Hal ini diduga karena zeolit-urine yang berukuran hal us dcngan pennukaan ｳｰ･ｾｩｦｬ ｫ＠ yang luas menyebabkan terjadinya sc menta si berbagai ukuran partikel tanah da n zeo lil schingga menlngkatkan ketahanan mekani k  terhadap  pertumbuhan  akar,  yang  selanjutnya  berpengaruh negatif terhadap serapan hara olch tanaman . Tcrhamba tn ya pcrtumbuhan akar tanaman membatasi serapan  hara.  G ro leau­Renaud el al. ( 1998)  membuktikan  bah wa penumbuhan akar tanaman jagung sangat

dipengaruhi oleh hambatan mekanik dad media tumbuh. Umumnya dik etahui bahwa pengaruh

ham batan 

mekan ik terhadap  morfo logi  akar  dilcniukan  o le h  sangat  berkurangnya

laju

pemanjangan akar dan bcrtambahnya diamete r  dari  akar­aka r  ya ng  terhambat  (Trinchera "I al .• 2010).  Boe uf­Tremb lay  e ( al. (1995)  se lanjlltnya 

menunjukkan bahwa bibit jagung dan pertumbuhan tanaman sangat dipcngaruhi oleh hambatan mckanik melalui simulasi dcngan menambahkan butiran-b utiran gelas (glas;' head,') ke  dalam  media  tumbllh  yang  ste ril ,  yang  menghasilkan  akar­akar yang  lebih  pendek dan  lebih  berat per satua n panjang. Seh<lgaiman a dilaporkan juga o l.h  lijima  el al. (1991) .  bah",,,  h3mbatan  me kanik  terhada p pert umbuhan tanaman umumnya ment:nlUkan ti dak hanyn perubahan pada Illoriologi akar, lelap i juga penurunan bobot ba gian alas tanaman,

Has il pcrcobaan Ill cnunjukkan bahwa takaran zeolit·urine sebcsar 2000

ppm

l11t'mberikan pel1umbuhan tanam an

(tinggi

tanalllan dan bobot kering bag ian  atas tanaman) ya ng paling tinggi dibandingkan pcrlakuan lainnya. Takaran. zeo lit -ur ine ｾ･｢･ ｳ ｡ ｲ＠ 8000 ppm memper lih atkan pcrtumbuhan tananl<lIl jagung tidak berbeda de ngan lakaran zeal it­u ri ne 

1000 ppm .

Ukuran  zeolit  berpengaruh  nyata  (p < 0.05)  pad a  bob ot kering akar tanaman jagung umllr 21 hari (Gam bar 

/. Talla" Lillgk., 15 (2) Okloba 2013: 84-90 ISSN 1410-7333

memberikan  babat  kering  akar  yang  nyata  Iebih  tinggi  daripada  zalit­urine  dengan  ukuran  yang  Iebih  halus  «60  mesh).  Selanjutnya  pengaruh  pasitif  dari  ukuran  zealit-urine  ini  juga  ditunjllkkan  aleh  pertumbuhan  tanaman  jagung  (Gam bar  I  dan  3).  OIczyk  (2005)  menyatakan  bahwa  zeal it  berpengaruh  pasitif  terhadap  air  tanah  dan  kemampuan retensi  hara dan  menurunkan  pcncucian N dan 

P dari  tanah  sehingga  memperbaiki  ketersediaan  hara  dalam  tanah.  Pada  pereabaan  ini,  pertumbuhan  akar  tertinggi  yang  dilunjukkan  aleh  bobot  kering  akar  diperoleh  pada  periakuan  zeolit­urine  dengan  takaran 2000  ppm.  Peningkatan  jumiah  takaran  sdanjutn)'a  lidak  memperbaiki  babot  akaT  tal1aman  jagung  yang  ditumbuhkan  di  rumah  kaC3<  Pengaruh  positif  zeolit  terhadap  perkembangan  akar  juga  diamati  pada  Iobak  (Lewis  el  al., 1984)  dan  alfalfa  (Turk  el al., 2006).

Penambahan  zealit­NH,  dalam  pereabaan  di  rumah  kaea  menghasilkan  peningkatan  babot  akar  Iabak  sebesar  59%  dan  53%,  masing­masing  pada tanah  bertekstur Iiat  sedang  dan  tanah bertekstur  Iiat ringan (Lewis ef al., 1984).

1,60 

b 

ｾ＠ 1,40 1-0  0.  _1,20 

,. 

§.  1,00 

"

ｾ＠

0,80 

"" 

c  ·c  _0,60 ｾ＠

:.: 

'0  .0  0,40  0  Ol  _0,20  0,00  < 60  32­60  Ukuran Zeolit­urine (mesh) 

Gambar 5.  Pengaruh  ukuran  zeolit­urine temadap bobol  kering  akar tanaman jagung umur 21  hari 

Serapan  nitragen  (N)  aleh  akar  tanaman  jagung  umur 21­ hari  nyata  dipengaruhi  oleh  ukuran  7..eolit­urine, 

tetapi  tidak  nyata  dipengaruhi  oleh  takaran  zeolit  atau 

interaksinya  dengan  ukuran  zeolit.  Pengaruh  lIkuran  dan  takaran  zeolit­urine  terhadap  serapan  N  bagian  atas  tan am an  dan  akar  tanaman  jagung disajikan  pada  Tabel  3.  Zeolit  dengan  ukuran  30­60 mesh  nyata  meningkatkan  sera pan  N  akar  sebesar  5"3 .6%,  dan  cendenmg  meningkatkan  serapan  N  bagian  atns  tanaman .  Hasil  ini  sejalan  dengan  hasil  yang  diperoleh  pada  pertumbuhan  tanaman jagung sebagaimana  dijelaskan  di  atas.  Pcrbaikan  kondisi  lingkungan  di  sekitar  akar)  meningkatkan  kemampuan  akar berkembang dan  menyerap  nitrogen  dari  tanah  dengan  Iebih  baik .  Serapan  N  bagian  atas  tanaman  tertinggi dieapai  pada perlakuan  dengan  takaran 2000  ppm,  selanjutnya  penillgkatan  takaran  zeolit  cenderung  menurunkan  serapan  N  tanaman.  Pola  yang  sarna  juga  diperlihatkan  aleh  serapan  N  akar  (Tabel  4).  Pada  percobaan  ini  tidak  ada  penambahan  pupuk  dasar nitrogen  ke  dalam  tanah  (hanya  ada  tambahan  N  dari  pupuk 

ammonium  molibdat  dengan  takaran  yang  5angat  rendah), 

88 

tetapi  tanaman  jagung  memperlihatkan  pertumbuhan  yang  eukup  baik  dan  scrapan  N  yang  eukup  untuk  mendukung  pertumbuhan  tanaman  jagung umur 21 hari  terutama  pad a  perlakuan  ukuran  32·60  mesh  dan  takaran  2000  ppm.  Hal  ini  menunjukkan  bah "'a  N­urine  yang  dijerap  oleh  zealit  dipertukarkan ke dalam tanah  dan  diserap  oleb tanaman. 

Tabel3 .   Pengaruh  ukuran  dan  takaran  zeal it­urine  terhadap  serapan  nitrogen  bagian  alas  tanaman  dan  akar 

trmaman jagung  Ukuran  Zeolit-urine  (mesh)  Takaran  (ppm)  Scrapan N Bagian  Atas  Tanaman  (mg pori)  Serapan N  Akar  (mg pori)  < 32  1.000  2,000  4.000  8.000  40 .60  79.93  42.52  29.87  7.38  14.93  17.57  21.26 

Rerata  4  23  15.28a

32 - 60  1.000  2,000  4.000  8.000  46.52  7080  68.37  80.68  19.34  34.09  18.04  22 .42 

Rerata  66.59  23.47b

Tabcl  4.  Pengaruh  takaran  Zeolit­urine  terhadap  serapan  nitrogen bagian atas tanaman jagung 

Takaran  Serapan N Bagian _{Atas TUllaman}  Scrapan N Akar 

(mg porI) 

(ppm)  (mg pur') 

1.000  43 .56  13.36 

2,000  75.36  24 .51 

4,000  55.44  17.81 

8.000  55 .27  21.84 

Pengaruh Zeolit­Urine terhadap Kapasitas Tukar   Katian (KTK) Tanah  

Hasil  analisis  ragam  menunjukkan  bahwa  ukuran  zeolit­urine  atau  takaran  zeolit­urine  berpengaruh  sangat  nyala  terhadap  KTK  lanah,  tetapi  interaksi  antara  ukuran  dan  takaran  zeolit­urine  tidak  berpengaruh  nyata.  Hubungan  an tara  ukuran  zealit  dan  KTK  tanah  ditunjukkan  pada  Gambar 6,  scdangkan  hubungan  antara  takaran  zealit­urine  dengan  KTK  tanah  ditunjuukan  pada  Gambar  7.  Hasil  anal isis  ragam  menunjukkan  bahwa  ukuran  alau  takaran  zeolit­urine  bcrpengaruh  sangat  nyata  terhadap KTK tanah.  tetapi  interaksi  antara  ukuran  dan  takaran zeal it­urine lidak berpcngaruh  nyata terhadap  KTK  tanah,  Dari  Gambar  6 ditunjukkan  bahwa  nilai  KTK  tanah  semakin  besar  dengan  makin  besarnya  ukurao zeolit­urine.  Hal ini diduga  bahwa  terjadi  kerusakan  struktur  mineral  zeal it  saat  dilakukan  penghaneuran  zealit  untuk  mendapatkan  ukuran  yang  lebih  kecil  sehingga  sebagian  Al  yang  menyusun  struktur  mineral  zeolit  terlepas  dari 

kerangka zeolit.  Dengan  rusaknya stnlktur mineral  zeolit  maka  kemarnpuan  untuk  rnenjerap  dan  menukarkan  katian­katian  dalam  tanah  menjadi  berkurang.  Suyartona  (1986) mengemukakan  bahwa  KTK  d.ari  zeolit  merupakan  fungsi  dari  tingkat  penggantian  Si  aleh  Al  dalam  struktur 

Jl 

,t 

Jl 

..  

Il 

·a 

la 

'a 

:a 

Jl  K  .h 

e. 

• 1  Ik 

m  ri 

.it 

m 

m 

Jf 

Jempan Nitrog(!n- Urinf oIclT Zco/it (Illdriyati, L. T. di1111. Anas)

mineral  zeolit.  Selain  itu,  kerusakan  struktur  ini 

menyebabkan  pori ­pori  zeolit  berkunmg.  Hal  ini  dapat  mengurangi  proses  peltu.karan  kat ion  dan  akibatnya  KTK tanah yang  diba si lkanny.  lebih rendah . 

42  b 

""  40 

eo 

0  0 

38  u 

..5-

₃₆  ;; 

c 

ｾ＠

.... 

34 

ｾ＠

'" 

32 

30 

< 2;0  2;0­;00 

Ukuran  Zeo lit­urine ()..1m) 

Gambar 6 .  Pengaruh  ukuran  zeolit­u rin c  te rhadap  Kapasitas  Tukar Kmioo (KTK ) lallah 

Hal  ini  sej alan  dengan  hasil  percobaan  yang  dilakukan  oleh  Liu  (2000)  baillV.  zeolit  berukuran  tcpung  kchil angan  kemampuannya  sebagai  penukar  ion  sclama  percobaan  dengan  kolom  yang  dijenuhi  dcngan  air  limbah  sel. ma  35 jam .  Pada  percobaao  ini,  sebelum diberikan  ke  dalam  tanah  zeo lit yang sudah  diaktitkan  dicampurkan  dan  direnda m  ke  dal am  urine  sc lama  24  jam.  Nguyen  dan  Tanner  (1998)  melaporkan  bahwa  klinoptilolit  mcmperlihatkan  kerusakan  struktur  mineralnya  setelah  dil akukan  pembasahan.  Demikian  Kismo lo et al. (2012) berdasarkan  hasil  percobaan  yang  dilakukannya 

menyatakan  bahwa  semakin  keeil  ukoran  butirnya,  maka 

nilai rerata  kapasita s tukar  kat ion  yang  dihasilkan  mas

ing-ma sing  Jogam  alkali  cendcrung  turun  yang  disebabkan 

oleh  kcrusakan  mineral  yang  scmakin  besar  pada  ukuran  butir  yang  semakin  keeil .  Lebih  ianjut  Ki smolo  el 01. (2012 )  menyatakan  bahwa  pada  batas  tertentu  peubah  pana s  dan  penambahan  bah an  kunia  justru  menurunkan  nilai  KTK  logam­Iogam  alkali,  yang  diduga  karena  terjadi  kerusakan  s.truktur  kerangka  zeolit  sehingga 

mcugakiba tkan  penurunan  mobilitC:Js  logam­Iogam  alkali 

dalam  (Ca,  Mg,  Na  dan  K)  dalam  zcolit.  Kondisi  yang  dem ikian  akan  menyebabkan  terjadinya  penurunan  nilai  KTK  mas ing­masing  logam  alkali  terscbut.  Pad a  percoba an  illi  pcngaktifan  zeolit  dilakukan  dengan  djasa mk an  dcngan  IN HCI  se lama  dua  jam  dan  selanjutnya  dipana skan  pada  suhu  250" C selama  dua jam .  Akibat  penurunan  KTK  tanail  pada  perlakuan  zeo lit­urine  dengan  ukuran  yang  lebih  halu s  terlihat  pada  lebih  rendahnya  pertumbuhan  tan aman  jagung  yaJlg  diamati  (Gambar I dan 3). 

ＴＰ Ｌ ｾ＠ , 

b 

40 

ｾ＠ ＳＹＬｾ

­

.. 

39

8

­

38,5  38  ｾ＠ 37,5 

1 

r; 

i­ 37 

36,; 

'"

t;! 

36   35,5   35  

1 000   2 000  4 000  H 000 

Tak aran  Zeolit­urinc (ppm) 

Gambar  7.   PengaTUh  takaran  l colit­urin e  lcrhaclap  Kapasilas  Tukar Kation  (KTK)  tanah 

Gam bar  7  terlihat  bahwa  sOlllak in  besar  takaran  zeolit­urine  yang  diberikan  ke  da lam  tanalt ,  maka  KTK  tanah  semakin  tillggi.  Nila i  KTK  te rt inggi  (40.1 5  me  100g­l)  diperolelt  pada  pemberian  takaran  zeol it­urine 

8000  ppm,  yang  nyata  lebih  tinggi  dibanding kan  dengan  takaran z.olit­urine yang pali ng  rendah ( 1000 ppm ). 

SIMP ULAN 

Hasil  pcrcobaan  pot  rnenunjukkitO  bah wa  jcrapan 

N­urine  semakin  besar  dengan  semak in  halus  uk uran 

zeolit.  Tetapi  pengaruh  pemberian  zeo lit­urine  dengan  ukuran  32­60  mesh  te[hadap  tinggi  tanaman ,  bobot  kcring  bagian alas dan  aka!"  tanaman jagung 1I1llur 21  hari . serapan  N  akar  serta  KTK  tanah  nyata  lebih  tinggi  diban dingkan  dengan  ukuran  zeolit­urine  ya ng  lebib  It alus 

« 

60 mesh).  Zeolit­urine dengan takaran 2000 ppm  nyata mcningkatkan 

tinggi  tanaman, babot kering  bag ian  alas  tanaman, serapan 

N 

akar,  dan  K TK tanah,  tetapi  interak s i antara  ukuran  dan  takaran  zcolit­urine  tidak  berpengaruh  nyala  Icrhad ap  parameter  yang  diamati .  Pada  takamn  zeolit­u rinc  lebih 

daTi  2000  ppm,  semLJa  parameter  perlUmbu han lallaman  cenderung menunlO. 

DAFTAR PUSTAKA 

Anggorodi , R. 1979 , IImu Makallall Ternak V II/IIIII. PT  G ramedia, 1ak arta . 

Armbruster,  T.  200 I. Clinoptilolite­heulnndite : app lic at iun  and  basic  researclt . 111 Galarnau.  ,\ ., " t ,,/.. (Eds ).  Zeolites  and  mesoporous  mate rial s  at  the  dawn  of  the  21 st  century. Studies ;n SUI/ace 5;ciel1ce and Catalysis, 135:  13­27 , 

Boeuf­Tremblay,  Y.,  S.  Plantureux, and  A. Guckert .  1995 .  Influence  of  mechan ica l  impedan ce  on  root ex ud atio n  of maize  seedlings  at  two  de\'e lopme nt  stages. Piunl Soil, 172 : 279­287 . 

[image:7.614.56.564.23.779.2]

J.

Tanali Lillgk .. 15  (2) Oktober 2013: 84-90 ISSN 1410-7333

influencing carbon dioxide adsorption on zeolite.

Sci. Technol. Adv. Maler .. 9.

Dyer,  A.  and  K.J .  White.  1999.  Cation  diffusion In the 

natural zeolite clinoptilolite. Thermochimica acta,

340­41, 341­348. 

Forbes,  J.e.  and  R.D.  Watson.  1992.  PlanJs in

Agriculture. Cambridge University Press.

Ferguson,  G.A.  and  I.L.  Pepper.  1987.  Ammonium  retention  in  sand  amended  with  c1inoptilolite. Soil Sci. Soc. Am. 1., 51 : 2 \3­234. 

Groleau­Renaud,  V.,  S.  Plantureux, and  A.  Guckert.  1998. 

Influence of plant morphology on root exudation of maize subjected to mechanical impedance m

hydroponic conditions. Plant Soil, 201:  231­239. 

Han.,us, 

A. , 

D.  Hellstrom,  and 

E. 

Johansson.  1996 . 

Conversion of urea during storage of human urine.

Vallen , 52:  263­270. 

Huang,  H. ,  X.  Xiao,  B.  Yan,  and  L.  Yang.  2010. 

Ammonium removal from aqueous solutions by

using  natural  Chinese  (Chende)  zeolite 

as 

adsorbent. 1. Hazard Mater., 175:  247­252. 

lijima,  M.,  Y.  Kono,  A.  Yamauchi,  and J.R.  Pardales.  1991.  Effect of soil compaction on  the  development 

of rice and maize root systems. Environ Exp Bot,

31:  333­342. 

Kirchmann,  H.  1998.  Phosphorus  flows  in  Swedish  society. KSLA Tid'kr, 137:  145­156. 

Kismolo,  E.,  Nurimaniwathy,  dan  T.  Suyatno.  2012. 

Karakterisasi kapasitas tukar kat ion  zeolt untuk

pengolahan  limbah  B3  cairo  Prosiding  Pertemuan 

dan Presentasi I1miah - Penelitian Dasar Ilmu

Pengetahuan  dan  Teknologi  Nuklir  2012.  Pusat  ,eknologi AkseleratOF  dan Proses  Bahan ­ BA TAN  (Yogyakarta,4 Juli 2012). 

Lewis,  M.D.,  F.D.  Moore  and  K.L.  Goldsberry,  1984. 

Ammonium-Exchanged Clinoptilolite and

Granulated  Clinoptilolite  with  Urea  as  Nitrogen  Fertilizers.  In Zeo  Agriculture:  Use  of  Natural  Zeo lites  in  Agriculture  and  Aquaculture,  Pond,  W.G.  and  F.A.  Mumpton  (Eds.).  Westview  Press,  Boulder CO. , pp:  105­112. 

Liu,  e.  2000.  A  study  on  the  utilization  of  zeolite  for 

ammon.ia removal from composting leachate.

Thesis  for  the  degree  of  Master  of  Science,  Department of Chemical & Biological  Engineering,  the Un iversity of British Columbia. 

Mercer. B.W. and L.L. Ames. L9 76. Ammonia Removal from Wastewater. Natural Zeolites-Occurrence,

Properties. Use. Pergamon Press, pp. 458-462.

90 

Misselbrook, T.H.,  M.A.  Sutton, and  D. Scholefield. 2004.  A  simple  process  ­ based  model  for  estimating 

ammonia emlssions ITom agricultural land after fertilizer applications. Soil Use and Management.

20:  365­372. 

Nguyen,  M.L.  and  e.e.  Tanner.  1998.  Ammonium 

removal from wastewaters using natural New Zealand zeolites. New Zealand Journal of

Agricultural Research, 41 :427­446. 

O\czyk,  T.  2005.  Vegetarian  news letter.  Horticultural 

Sciences Department a Vegetable Crops Extension

Publication, Vegelarian 05­04  April 2005. 

Polat,  E.,  K.  Mehmet.  D.  Halil, and  O.  Naci.  2004 . Use  of  natural  zeolit  (Clinoptilolite)  in  agriculture. J Fruit Ornam. Plant Res. , 12  :  183­ 189. 

Pond,  W.G.  and  F.A.  MUlllpton.  1984 .  Zeo­Agriculture-Use  Of  Natural  Zeolites  In  Agriculture  And 

Aquaculture. Viestview Press.

Rinsema,  W.T.  1986. Pupuk  dan  Cora  Memupuk. Penerbit  Bluatara Karya Aksara. Jakarta. 

Rivera,  A.,  G.  Rodriguez­Fuentes ,  and  E.  Altshuler.  2000. 

Time evolution of natural clinoptilolite in aqueo us medium: conductivity and pH experiments.

MicroporoliS and mesoporolls materials, 40: 173·

179. 

Sakadevan, K. and  H.J.  Bavor.  1998.  Phosphate  adsorption  characteristics  of soils, slags  and  zeolite  to  be  used 

as substances in constructed wetland systems.

Water  Research, 32:  393­399. 

Sharma,  A.  1986. Text  Book of Physical Chemistry. India.  Vikas  Publishing Hoase . P 603. 

Suyartono.  1986.  Peranan  kapur  dan  zeo lit  dalam  pertaniall.  Terbitan  Khusus/Penyuluhan  No.  04.  Ditjen  Pertarnbangan. 

Trinchera,  A ..  e.M.  Rivera,  S.  Rinaldi ,  A.Salemo,  E.  Rea  and  P.  Sequi.  2010.  Granular  size  effect  of 

clinoptilolite on maize seedlings growth. The Open

Agriculture Journal, 4:  23­30. 

Turk,  M.,  G.  Bayram,  E.  Budakli,  and  N.  Celik.  2006.  A  study  on  effects  of  different  mixtures  of  zeoli te 

with soil rates on some yield parameters of alfalfa

(MedicaRo sativa L.). 

J. 

Agronomy,S: 1\8­121. 

Wen,   0 ..  Y.­S.  Ho,  and  X.  Tang.  2006 .  Comparative 

sorption kinetic studies of ammonium onto zeo lite,

1. Ha=w·d. Mater, 133 : 251­256. 

Wild,  D. ,  H. Siegrist,  and  A.  Kisliakova.  1996.  P­fixation  by  Mg,  Ca  and  zeo lite­A  during  stabilization  of 

excess sl udge frorn enh anced biological 'P-removal.

Wat.  Sci. Tech., 34:  391­398 . 

A 

E 

E 

D 

E 

G 

G 

H 

H 

H 

H 

H 

In  

In   Is'  

M  

Nt  

Pa   Ra  

Se  

Se  

Si t   Su  

Sy  

Tj!   Tri  

W i