PENGEMBANGAN MODEL PENDUGAAN KADAR
HARATANAH MELALUI PENGUKURAN DAYA HANTAR
LISTRIK
HASBI MUBAROK SUUD
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
*Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Model Pendugaan Kadar Hara Tanah Melalui Pengukuran Daya Hantar Listrik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing,Dr Ir M Faiz Syuaib, M.Agr dan Dr Ir I Wayan Astika, MSi, dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2015
Hasbi Mubarok Suud NIM F151110081
_____________________
RINGKASAN
HASBI MUBAROK SUUD. Pengembangan Model Pendugaan Kadar Hara Tanah Melalui Pengukuran Daya Hantar Listrik.Dibimbing oleh M FAIZ SYUAIB dan I WAYAN ASTIKA.
Kegiatan pertanian presisi menitikberatkan pada ketepatan waktu, kualitas, kuantitas, dan lokasi yang spesifik.Pengukuran daya hantar listrik tanah (ECa) merupakan salah satu metode pengukuran yang cepat dan efisien serta sesuai untuk diaplikasikan dalam pertanian presisi.Beberapa metode pengukuran ECatelah dikembangkan dan diaplikasikan dalam lingkup pertanian presisi, namun seringkali terjadi ketidakakurasian dalammenginterpetasi hasil pengukurannya karena kompleksitas sifat dan kondisi tanahserta geospasial lahan yang bervariasi. Penelitian ini difokuskan pada studi pendugaan kadar hara tanah melalui pengukuran ECa yang dipengaruhi oleh variabel kadar air, rasio pemupukan, dan kepadatan tanah.
Sampel tanah yang telah diberi berbagai perlakuan kadar air dan pemupukan diukur nilai ECa nya menggunakan kotak ukur resistivitas. Pengukuran nilai ECa dilakukan dengan disertai perlakuan pemadatan dan tanpa perlakuan pemadatan pada sampel tanah untuk mengetahui pengaruh kepadatan tanah terhadap hasil pengukuran ECa tanah.Kotak ukur resistivitas tersebut terbuat dari bahan flexiglass dengan dua buah plat elektroda dan dua buah pin probe. Berdasarkan data yang didapatkan diketahui bahwa variabel kadar air dan kadar hara memiliki korelasi yang signifikan dengan nilai ECa tanah. Selain itu diketahui bahwavariabel kepadatan tanah tidak mempengaruhi nilai ECa secara langsung karena pengaruh kepadatan tanah terhadap nilai ECa sangat ditentukan oleh tingkat kadar air dan kadar hara dari sampel tanah yang diukur.
Pengukuran ECa tanah hanya dapat mengukur kadar hara secara agregat namun tidak bisa mengetahui jenis kadar hara secara spesifik oleh karena itu model persamaan regresi pendugaan kadar hara N, P, atau K yang didapatkan pada penelitian ini hanya terbatas pada data dari sampel tanah dengan perlakuan pemupukan menggunakan pupuk tunggal. Tingkat kadar air untuk perlakuan sampel tanah dibagi dalam dua bagian yaitu pada kategori tingkat kadar air rendah dengankisaran kadar air kurang dari20% dan pada kategori tingkat kadar air tinggi dengan kisaran kadar air lebih besar dari 20%.Persamaan regresi untuk menduga kadar harapadasampeltanah mempunyai tingkat koefisien determinasi (R2) yang baik yaitu berkisar antara 0.6 hingga 0.89 pada tingkatkadar air rendah dan berkisar antara0.81 hingga 0.95 pada tingkatkadar air tinggi. Pengukuran ECa tanah pada kisaran kadar air 50% merupakan pengukuran ECa dengan tingkat sensitivitas terbaik. Pengukuran ECa langsung di lahan keringlebih baik dilakukan pada saat kondisi tanah berada pada kisaran kadar air 10% hingga 20% atau pada kisaran kadar air tersedia tanah untuk meminimalkan pengaruh tingkat variabilias kepadatan tanah di lahan terhadap hasil pengukuran ECa.
SUMMARY
HASBI MUBAROK SUUD. Development Soil Nutrient Estimation Model Using Soil Electrical Conductivity Measurement. Supervised by M FAIZ SYUAIB andI WAYAN ASTIKA.
Precision farming activitiesfocuse on the right decision in terms of time, quality, quantity, and specific location.Soil electrical conductivity (ECa) is a variable that is practical and efficient to implement precision farming. Several methods of ECa measurement for precision farming have been developed and applied, but inaccuracy on interpretation of the measurement result frequently occured due to complexity of soil conditions and various geospatial conditions. The objective of this studyfocuse onsoil nutrient interpretation using ECa measurementwhich is influenced by soil moisture content, fertilization ratio, and soil compaction levels.
Soil samples with various levels of soil moisture content, fertilization ratios,and compaction levelswere measured using a soil box resistivity to determine the ECa value. The ECa measurement was performed using soil sample compaction treatment and without soil samples compaction treatment for knowing the affect of various soil densities levels against soil ECa value. The soil box resistivitywas made of flexiglass which has two electrode plates and two pin probe.Based on the data was obtained in this study, the level of moisture content and soil nutrient have a significant correlation with soil ECa measurement value. It is also known that soil compaction isn’t affect directly against soil ECa value because the affect of soil compaction against ECa value is influenced by the level of soil moisture and soil nutrient content levels.
Soil ECa measurement can only measure the overall nutrient levels but can not determine the type of soil nutrient specifically therefore the regression model for estimating N, P, or K ratios in this research is limited for data collection from soil samples with single nutrient fertilization treatment. The level of moisture content treatment were devided into low moisture content levels that have moisture content less then 20% and high moisture content levels that have moisture content more than 20%. Regression equations for predicting N, P, or K ratio of the soil samples have been generated and the coefficient of determination (R2) were obtained ranging between 0.6 and 0.89 for low moisture content levels and ranging between 0.81 and 0.95 for high moisure content levels.The soil ECa measurement in the range of 50% moisture content is the measurement with highest sensitivity. The ECa measurement directly on the dry land is better performed on the soil with range moisture content of 10% to 20% or in the range of soil available water content to minimize the influence of soil compaction to the result of ECa measurement.
Keyword : soil electrical conductivity, soil nutrient level, soil fertilization
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang‐Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
PENGEMBANGAN MODEL PENDUGAAN KADAR
HARATANAHMELALUI PENGUKURAN DAYA HANTAR
LISTRIK
HASBI MUBAROK SUUD
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PRAKARTA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini.Penelitian ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan studi strata dua (S-2) di program studi Teknik Mesin Pertanian Dan Pangan, Institut Pertanian Bogor.Judul penelitian yang ditulis dalam karya ilmiah ini adalah Pengembangan Model Pendugaan Kadar Hara TanahMelalui Pengukuran Daya Hantar Listrik.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr
Ir M Faiz Syuaib, MAgr selaku Ketua komisi pembimbing dan bapak Dr Ir I Wayan Astika, MSi selaku anggota komisi pembimbing atas segala
bimbingannya dalam penyelesaian tesis ini. Selain itu terima kasih juga kepada Dr Ir Aris Y Purwanto MSc atas segala bantuannya sebagai Kepala Prodi TMP, kepada Dr Yudi Chadirin STP MSc sebagai dosen penguji dalam ujian sidang tesis penulis, dan kepada ibu Rusmiati yang telah membantu melancarkan proses studi penulis selama di program pascasarjana IPB.Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ibunda penulis, Sa’adah Masyhud atas segala doanya dan juga kepada Ayah, Adik, dan seluruh keluarga penulis atas segala doa dukungannya agar penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih juga penulis kepada teman-teman penulis, Shaliha Wachdin yang memberikan semangat, teman teman TMP 2011 seperjuangan Agus, Feby, Dodik, Irfan, dan seluruh teman teman TMP lainnya.
Penulis menyadari sepenuhnya dalam penulisan dan penyajian tesis ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis akan menerima kritikan dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan tesis ini dapat bergunabagi ilmu pengetahuan.Terima kasih.
Bogor, Juli2015
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ii
DAFTAR GAMBAR ii
DAFTAR LAMPIRAN iii
1 PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
2 TINJAUAN PUSTAKA 2
Konduktivitas Listrik Tanah 2
Beberapa Metode Pengukuran Konduktivitas Listrik Tanah 3
Pengukuran ECa Kotak Ukur Resistivitas Tanah 4
Pengaruh Kadar Air dan Pemadatan Tanah Terhadap Nilai ECa 4 Unsur Nitrogen (N), Phospor (P), dan Kalium (K) Dalam Tanah 5 Hubungan Kadar Nitrogen (N), Phospor (P), dan Kalium (K) Dalam Tanah
Terhadap Nilai ECa 6
Penelitian Pendahuluan 7
3 METODE PENELITIAN 8
Waktu dan Tempat 8
Bahan dan Alat 8
Persiapan Sampel Tanah 8
Perhitungan Kadar Hara, Kadar Air, dan Densitas Tanah 9
Kotak Ukur Resistivitas Tanah 10
Instrumen Direct Soil EC Tester 12
Analisis Data 12
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 12
Hasil Uji Laboratorium Sampel Tanah dan Pupuk 12
Karakteristik Kotak Ukur Resistivitas Tanah 13
Deskripsi Data Statistik Pengukuran ECa 15
Pengukuran ECa Menggunakan Kotak Ukur Resistivitas dan Direct Soil EC
Tester 16 Pengukuran ECw Tanah Pada Berbagai Kadar Pemupukan 17
Perbandingan Pengukuran ECa Tanah Pada Selang Waktu Yang Berbeda 18 Pengaruh Kadar Air Terhadap Pengukuran Nilai ECa Tanah 20 Pengaruh Rasio Pemupukan Terhadap Nilai ECa Tanah 21
Pengaruh Kepadatan Tanah Terhadap Pengukuran ECa 24
Pendugaan Rasio Kadar Hara Melalui Pengukuran ECa 25
5 SIMPULAN DAN SARAN 29
Simpulan 29 Saran 28
DAFTAR PUSTAKA 30
RIWAYAT HIDUP 39
DAFTAR TABEL
1 Daftar variasi dan kombinasi perlakuan pemupukan 8
2Deskripsi data statistik nilai ECa, densitas tanah (BD), kadar air (KA), rasio
kadar hara pupuk N, P dan K 16
3 Perbedaan nilai ECa rata-rata pada sampel tanah dengan perlakuan pemadatan
dan tanpa pemadatan. 24
4Korelasi parsial antara nilai EC, kadar air (KA), dan rasio kadar hara (N), (P),
dan (K). 25
5 Persamaan regresi pendugaan rasio kadar hara pada sampel tanah tanpa perlakuan pemadatan 26
6 Persamaan regresi pendugaan rasio kadar hara pada sampel tanah dengan
perlakuan pemadatan 26
DAFTAR GAMBAR
1Prinsip pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas 4 2Skema lintasan arus listrik yang melalui tiga lintasan (Rhoades et al. 1989) 5 3Diagram partikel tanah, air, dan udara sebelum pemadatan (A), dan sesudah
pemadatan (B) (Abidin et al. 2013) 5
4Persiapan sampel tanah kering (A) Pengeringan dan pengayakan, (B) pencampuran pupuk dan air aquades, (C) penimbangan sampel, dan (D)
penyimpanan sampel dalam polybag 9
5Bagian kotak ukur resistivitas tanah 11
6Susunan pengkuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas 11
7Direct Soil EC Tester untuk mengukur ECa dan ECw 12
8Nilai tegangan listrik (A), arus listrik output (B), dan nilai ECa (C) pada setiap
jarak antar pin probe 14
9Nilai ECa pada setiap perubahan jarak antar plat elektroda 15 10Pengukuran ECa sampel tanah menggunakan kotak ukur resistivitas 17 11Scatterplot pengukuran ECa menggunakan direct soil tester dan kotak ukur
pada (A) nilai ECa <= 4 mS/cm dan (B) pada nilai ECa antara 0 mS/cm
hingga 71 mS/cm. 17
12Pengukuran (A) ECw 1:1 dan ECw (B) 1:2 pada setiap level pemupukan 18
13Nilai ECa dan ECw pada setiap rasio pemupukan 19
14Nilai ECa pada sampel tanah tanpa pemupukan pada tiap kadar air 20 15Hasil pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas tanah dengan
pemupukan urea (A), KCL (B), NPK (C), dan SP36 (D) pada berbagai
macam perlakuan kadar air. 23
16 Rasio kadar hara potensial (RKH) hasil pengukuran ( ) dan RKH hasil pendugaan dengan model persamaan regresi ( ) pada sampel tanah dengan pemupukan (a) urea, (b) SP36, dan (c) KCl pada sampel tanah tanpa pemadatan 26
17 Rasio kadar hara potensial (RKH) hasil pengukuran ( ) dan RKH hasil pendugaan dengan model persamaan regresi ( ) pada sampel tanah dengan pemupukan (a) urea, (b) SP36, dan (c) KCl pada
DAFTAR LAMPIRAN
1 Nilai ECa tanah dan kadar air tanah pada penelitian pendahuluan di lapangan
Siswadi Supardjo 3032
2 Kadar hara tanah (N, P, dan K), kadar air, dan tekstur tanah sampel kering 34 3Rangkuman hasil uji laboratorium kadar N, P, dan K pupuk 35 4Gambar dan dimensi kotak ukur yang digunakan untuk uji karakteristik kotak
ukur resistivitas 36
5Tabel densitas tanah pada sampel tanah dengan perlakuan pemadatan tanah dan tanpa perlakuan pemadatan dalam setiap perlakuan pemupukan dan kadar air 37 6Grafik nilai ECa pada sampel tanah dengan pemupukan (a) urea, (b) KCl, (c)
SP36, dan (d) NPK dan dengan perlakuan pemadatan tanah ( )
1
1 PENDAHULUAN
Latar BelakangAplikasi sistem pertanian presisi dalam kegiatan produksi pertanian bertujuan untuk mendapatkan hasil yang optimum dan mengurangi dampak buruk terhadap lingkungan sehingga terwujud kegiatan pertanian yang berkelanjutan.Sistem pertanian presisi memanfaatkan informasi dan teknologi untuk mengidentifikasi dan menganalisa keragaman spasial dan temporal pada lahan pertanian.Kecepatan dan ketepatan pengambilan informasi sangat penting dalam aplikasi sistem pertanian.Salah satu metode yang berkembang dalam sistem pertanian presisi untuk mendapatkan informasi kondisi lahan adalah melalui pengukuran nilai daya hantar listrik tanah.Nilai daya hantar listrik tanah juga sering dikenal sebagai nilai konduktivitas listrik tanah (EC).Daya hantar listrik tanah adalah kemampuan tanah untuk menghantarkan arus listrik.Daya hantar listrik tanah ada karena eksistensi kandungan garam bebas yang terdapat pada kadar air tanah dan kandungan ion dapat ditukar yang terdapat pada permukaan partikel padat tanah (Rhoades et al. 1999)
Pengukuran daya hantar listrik tanah secara langsung di lahan sering juga disebut pengukuran konduktivitas listrik tanah aktual (ECa).Pengukuran ECamemiliki hubungan yang erat dengan sifat dankondisi tanah. Sifat dan kondisi tanah yang dimaksud meliputi kadar air, kandungan clay, tekstur tanah, kapasitas tukar kation, kandungan bahan organik, salinitas, dan kondisi sub soil tanah.Selain itu pengukuran ECa tanah jugamudah dilakukan, memiliki biaya operasional rendah, dan lebih cepat dibandingkan dengan metode pengukuran tanah lainnya sehingga pengukuran ECa tanah menjadi suatu metode yang unggul(Faharani et al. 2005; Chaudari et al. 2014).Karena keunggulannya itu penggunaan dan pengembangan teknologi pengukuran ECa tanahtelah berkembang pesatseperti yang dilakukan oleh Lesch et al. (1995) yang melakukanpengukuran ECa untukmemprediksi salinitas lahan menggunakan teknik induksi elektromagnetik.Tuan et al.(2004) telah mengembangkan metode pengukuran ECa tanahuntuk mendeteksi karakterisitik hidrolik pergerakan air bawah permukaan pada lahan basah. Aimrun et al. (2009) juga telah menggunakan pengukuran ECa tanah untuk membuat pemetaan kondisi tanah pada suatu lahan pertanian menggunakan peralatan sensor ECayang ditempatkan sebagai implemen .
Corwind dan Lesch (2003) menyatakan bahwa sifat kehandalan dari pemetaan spasial nilai ECa tanah telah diketahui dan dipahami secara luas, namuninterpetasi hasilnya masih sering salah dipahami dan diartikan. Tantangan terbesar dalam mengaplikasikan pengukuran ECa untuk memprediksi kondisi suatu lahan bukan pada teknik pemetaan nilai ECa nya, melainkan pada pemahaman yang mendalam terhadap tingkat variabilitas spasial dan temporal dari nilai ECa itu sendiri dan pemahaman yang mendalam terhadap interaksi yang kompleks antara berbagai parameter sifat tanah dengan nilai ECa.
2
sifat dan kondisi tanah pada suatu lahan.Namun tidak semua studitersebut dapat menjelaskan keterkaitan nilai ECa terhadap semua parametersifat tanah yang penting.Hal ini mengakibatkan tingkat akurasi untuk memprediksi kondisi lahan melaui pengukuran nilai ECa masih sulitdijelaskan.
Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan telaah yang lebih mendalam untuk mengetahui bagaimana parameter karakteristik tanah khususnya parameter kadar air, kepadatan tanah, kadar hara N, P, dan K saling berinteraksi dan mempengaruhi pengukuran nilai ECa.
Perumusan Masalah
Unsur nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K) termasuk unsur hara makro yang dibutuhkan tanaman dalam jumlah banyak dan memiliki korelasi denganpengukuran ECa tanah.Tetapi interpetasi nilai ECa untuk menduga kadar hara tanah menjadi sulit dilakukan karena variabilitas kondisi tanah pada satu area lahan pertanian. Variabilitas kondisi lahan yang sering ditemui di lahan adalah variabilitas tingkat kadar air dan kepadatan tanah. Variabilitas tersebut dapat terjadi akibat topografi lahan yang tidak rata, proses pengolahan tanah, perbedaan vegetasi tanaman, dan evaporasi tanah yang tidak seragam.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh dan interaksi parameter kadar air tanah, tingkat kepadatan tanah, dan kadar hara N, P, atau K terhadap pengukuran ECa tanahserta mengembangkan modelpendugaan kadar hara N, P, dan K melalui pengukuran ECa tanah.
2 TINJAUAN PUSTAKA
Daya Hantar Listrik Tanah
Daya hantar listrik menunjukkan suatu kemampuan dari sebuah medium untuk menghantarkan arus listrik dengan satuan ukuran S/m. Pengukuran daya hantar listrik untuk mengukur salinitas tanah mulai diperkenalkan pada tahun 1954.Salinitas tanah merupakan suatu indikator yang dapat menunjukkan adanyakandungan garam ionikterlarut seperti Na+, Mg+2, K+, Cl-, SO4-2, HCO3-,
NO3- dan CO3-2 ataupun kandungan nonionik dalam suatu sampel tanah (Richard
1954). Pengukuran konduktivitas listrik (EC) merupakan kebalikan dari pengukuran resistivitas listrik (ρ
)
dan dapat dinyatakan dalam persamaan :(1)
Sedangkan resistivitas listrik (ρ
)
dapat dinyatakan dalam persamaan :L (2)
3
Pada pengukuran konduktivitas listrik tanah, besarnya luas penampang arus listrik (A) dan panjang lintasan arus listrik (L) dapat diketahui melalui data luas penampang elektroda dan jarak antar probe yang ditancapkan ke dalam tanah.
Perbandingan antara panjang lintasan arus listrik (L) dan luas penampang arus listrik (A) dikenal sebagai sel konstan (Kc) yang dapat dinyatakan dalam persamaan :
Kc
L (3)Sel konstan (Kc) merepresentasikan volume tanah yang diukur terhadap rentang nilai EC nya.Volume tanah yang diukur harus memiliki perbandingan yang tepat dengan besar arus listrik yang dapat mengalir dalam tanah.Volume yang terlalu besar pada arus listrik yang rendah akan memberikan noise pada hasil pengukuran sedangkan volume yang terlalu kecil pada arus yang listrik yang tinggi menyebabkan terjadinya efek elektrolitik. Pengukuran pada rentang nilai EC yang tinggi memerlukan nilai sel konstan yang besar dan sebaliknya, pengukuran pada
rentang nilai EC yang rendah memerlukan nilai sel konstan yang lebih kecil (RAS 2004).
Beberapa Metode Pengukuran Konduktivitas ListrikTanah
Ada beberapa macam metode pengukuran EC tanah yang dikenal saat ini yaitu pengukuran ECe (extract soil electrical conductivity), ECw (water soil electrical conductivity), danECa (actual soil electrical conductivity). Pengukuran ECe adalah pengukuran nilai EC menggunakan sampel tanah dalam bentuk pasta jenuh. Sampel tanah berbentuk pasta jenuh merupakan sampel tanah yang telah melalui proses pemadatan, sentrifugasi, proses adsorbsi molekular, dan proses ekstraksi larutan menggunakan metode vakum bertekanan (Rhoades et al 1999). Saat ini metode pengukuran ECe tidak digunakan secara luas karena kurang praktis untuk pengukuran EC di lapangan.
Metode pengukuran ECw merupakan pengukuran EC pada sampel tanah dalam bentuk larutanmelalui penambahan air murni pada sampel tanah hingga rasio tertentu. Pengukuran ECwlebih praktis dibandingkan dengan pengukuran ECe namun memiliki tingkat keakurasian yang lebih rendahkarenaadanya proses peptitasi, hidrolisis, perpindahan kation, dan disolusi mineral dalam tanah (Rhoades et al. 1999). Sonnevelt danEnde (1971) menyarankan penambahan volume air dalam pembuatan larutan tanah hingga rasio tanah terhadap air sebesar 1:2 volume. Selain itu Larutan sampel tanah dengan rasio 1:1 juga dapat digunakan untuk pengukuran ECw (Rhoades et al. 1999).
4
Pengukuran ECa Tanah Menggunakan Kotak Ukur ResistivitasTanah
Kotak ukur resistivitas tanah dapat digunakan untuk mengukur nilai resistivitas atau nilai daya hantar listrik dari suatu sampel tanah.Kotak ukur tanah terbuat dari bahan insulator, biasanya terbuat dari bahan flexiglass dan dilengkapi dengan dua buah plat elektroda dan dua buah pin probe.Sampel tanah dituangkan didalam kotak ukur dan diatur kepadatannya agar merata.Arus listrik dari sumber catu daya dialirkan melalui kedua plat elektroda yang ada di kedua ujung kotak ukur dan diukur besar arus listrik nys menggunakan ampere meter.Sedangkan dua pin probe lainnya dihubungkan dengan volt meter untuk mengukur tegangan listrik seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Prinsip pengukuran ECamenggunakan kotak ukur resistivitas Kotak ukur resistivitas tanah memiliki banyak variasi dimensi dan volume yang berbeda-beda berdasarkan beberapa literatur.Berdasarkan Mcmiller (2012) kotak ukur resistivitas tanah memiliki dua macam ukuran kotak ukur yaitu kotak ukur dengan dimensi 3 cm x 2.4 cm x 11.1 cm dan kotak ukur dengan dimensi 4 cm x 3.4 cm x 21 cm. Sedangkan Ahmad (2006) menggunakankotak ukur resistivitas tanah dengan dimensi 2.54 cm x 3.8 cm x 21.6 cm untuk menyelidiki karakteristik korosi dalam tanah.
PengaruhKadar Air dan Pemadatan Tanah TerhadapNilai ECa
Rhoades et al. (1989) telah melakukan pengukuran pada 900 titik pengukuran di San Jaquin Valley California untuk meneliti pola hubungan ECa terhadap salinitas tanah. Melalui penelitian itu diketahui bahwa arus listrik yang mengalir dalam tanah melewati tiga jenis lintasan secara paralel yaitu lintasan melalui kandungan air tanah, lintasan melalui partikel padat, dan lintasan yang melewati partikel padat dan kandungan air dalam tanah atau sering juga disebut jalur inter agregat(lihat Gambar 2). Konsep lintasan tersebut menjelaskan bahwa nilai ECa sangat dipengaruhi oleh luas kontak antara partikel tanah, luas kontak antara partikel tanah dan air, volume partikel tanah, dan volume air dalam tanah.
5
Gambar 2 Skema lintasan arus listrik yang melalui tiga lintasan (Rhoades et al. 1989)
Seladji et al. (2010) menyatakan bahwa nilai pengukuran resistivitas tanah juga dipengaruhi oleh faktor pemadatan tanah. Penurunan nilai resistivitas tanah dengan meningkatkan densitas tanah dapat teramati pada sampel tanah dengan kadar air kurang dari 0.25 gr/gr. Abidin et al. (2013) juga menjelaskan bahwa densitas tanahdan nilai resistivitas listrik tanah mempunyai korelasi dengan nilai koefisien determinasi (R2) sebesar 0.77 dan kadar air tanah dan nilai resistivitas listrik tanah juga memiliki korelasi yang erat dengan koefisien determinasi (R2) sebesar 0.72.
Gambar 3 Diagram partikel tanah, air, dan udara sebelum pemadatan (b), dan sesudah pemadatan (a) (Abidin et al. 2013)
Unsur Nitrogen (N), Phospor (P), dan Kalium (K)Dalam Tanah
Unsur hara makro penting yang dibutuhkan tanaman diantaranya adalah N (nitrogen), P (Phospor), dan K (kalium).Nitrogen adalah unsur paling esensial yang dibutuhkan oleh tanaman setelah unsur karbon, hidrogen, dan oksigen.Secara garis besar nitrogen dalam tanah dapat dibagi dua, yaitu N organik dan N anorganik.Bentuk N organik meliputi asam amino atau protein, asam amino bebas, gula amino, dan bentuk kompleks lainnya. Sedangkan bentuk N anorganik meliputi NH4+, NO2-, NO3-, N2O, NO, dan N2-. Senyawa N organik
keberadaannya lebih banyak daripada N anorganik.N organik harus dirubah dalam bentuk N anorganik agar dapat diserap tanaman (Hardjowigeno 1987).Nitrogen dalam bentuk senyawa organik mengalami proses mineralisasi, imobilisasi,
6
ammonifikasi, dan hidrolisis agar menjadi bentuk senyawa anorganik (Walworth 2013). Salah satu metode yang umum untuk mengetahui kadar nitrogen tanah adalah menggunakan metode Total Kjedalh Nitrogen (TKN). TKN dapat mengukur banyaknya nitrogen dalam bentuk N Organik dan Nitrogen dalam bentuk amonia (McMullan1971).
Phosphor diserap tanah dalam bentuk ion orthophospat (bentuk dasar ion H2PO4- hingga tingkat lebih rendah pada HPO4-2) dan besarnya serapan phospor
tergantung pada keadaan perakaran tanaman karena konsentrasi phospor di daerah perakaran bisa 100 hingga 1000 kali lebih besar dibandingkan pada konsentrasi P pada larutan air dalam tanah (Johnson 2000). Phospor dalam tanah tersedia dalam bentuk P organik dan P anorganik.P dalam bentuk organik mengalami mineralisasi terlebih dahulu agar dapat berubah dalam bentuk yang dapat diserap tanaman. Proses mineralisasi ataupun imobilisasi mineral phospor juga sangat dipengaruhi oleh kondisi PH tanah. Mineralisasi phospor lebih cepat terjadi pada kadar PH tinggi. Beberapa metode pengujian untuk mengukur P Tersedia tanah antara lain metode bray, truog, cowell, atau olsen. (AlJabri 2007).
Kalium dalam tanah berasal dari mineral seperti k-feldspar (KAlSi3O8),
muskovit (H2KAl3(SiO4)3), biotit, hidrous mika, dan vermikulit. Mineral-mineral
tersebut merupakan bentuk K yang relatif tidak tersedia.Bentuk mineral tersebut dapat berubah menjadi bentuk K terfiksasi sehingga dapat melepas ion K+ yang dapat diserap oleh tanaman. Pengkuran K dalam tanah dapat dilakukan dengan mengukur K tersedia dan K dapat ditukar (Al Jabri 2007).
HubunganKadar Nitrogen (N), Phospor (P), dan Kalium (K) Dalam Tanah Terhadap Nilai ECa
Salinitas tanah menunjukkan kuantitas kandungan garam mudah larut dalam tanah.Dalam larutan yang mengandung garam, arus listrik mengalir melalui kation dan anion dengan tingkat konduktivitas yang berbeda.Konduktivitas listrik yang mengalir melalui kation divalen nilainya lebih besar daripada melalui kation monovalen.Jenis garam ionik lebih banyak mempengaruhi nilai EC daripada jenis garam non ionik (Rhoades et al. 1999).
Eigenberg et al. (2002) mengungkapkan bahwa pengukuran ECa dapat mendeteksi perubahan kadar N-tersedia.Pengukuran ECa pada penelitian tersebut dilakukan pada lahan yang telah dipetak-petak menjadi beberapa bagian dan diberi beberapa variasi aplikasi perlakuan.Variasi perlakuan tersebut meliputi aplikasi penanaman tanaman legume, pemberian kompos, dan pemberian kotoran hewan. Hasil penelitian itu menunjukkan tingkat korelasi (r) antara kadar N-tersedia dan nilai ECa bervariasi antara 0.48 hingga 0.86 dantingkat korelasi (r) antara kadar P dan ECa bervariasi antara -0.11 hingga 0.72. Sedangkan pada aplikasi pemupukan dengan pupuk anorganik, tingkat korelasi (r)kadar N-tersedia dan nilai ECa memiliki nilai lebih rendah, yaitu bervariasi antara -0.23 hingga 0.6.
7
pengukuran nilai ECa.Semakin tinggi kandungan liat tanah maka semakin tinggi pulanilai ECa tanah tersebut.
Tarret al. (2003)juga telah mengemukakan bahwa nilai ECa tanah dan kadar kalium (K) memiliki korelasi yang cukupkuat dengan nilai koefisen korelasi(r) lebih dari 0.5 dan nilai ECa tanah memiliki korelasi yang lemah terhadap kadar fosfor (P) dengan nilai koefisen korelasi (r) kurang dari 0.1. Officer et al. (2004) telah meneliti korelasi antara kesuburan tanah dengan nilai ECa tanah untuk memprediksi kondisi lahan yang mempunyai berbagai variasi nilai PH tanah dan topografi. Berdasarkan penelitian tersebutdiketahui kadar K memiliki korelasi yang baik dengan nilai ECa. Sedangkan kadar P memiliki korelasi yang rendah terhadap nilai ECa. Pada penelitian itu juga disebutkan bahwa kadar P dan tingkat PH memiliki korelasi positif yang kuat.
Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluantelah dilakukan pada bulan juli hingga agustus 2012 dilahan laboratorium lapang Siswadhi Supardjo untuk melakukan pemetaan nilai ECa tanah. Lahan seluas 25 m x 50 m di bagi dalam 40 grid sampling pengamatan seluas 2.5 m x 2.5 m. Pengambilan nilai ECa tanah dilakukan menggunakan instrumen Veris 3100. Instrumen Veris 3100 ini mempunyai kedalaman pengukuran pada lapisan top soil tanah, yaitu pada 0 – 30 cm dari permukaan tanah dan pada lapisan sub soil tanah, yaitu pada 0 – 90 cm dari permukaan tanah.Lokasi pengukuran ECa didapatkan dari posisi GPS yang diinstal pada instrumen.Pengukuran dilakukan dengan empat kali ulangan. Tiga ulangan dilakukan pada hari yang sama sedangkan satu ulangan terakhir dilakukan pada hari yang berbeda dengan perlakukan pengolahan tanah menggunakan bajak rotari. Hasil pengamatan menunjukkan bahwaterdapat pola nilai ECa yang sama pada tiap ulangan pengukuran. Hasil ini sama dengan yang dilakukan oleh Farahani et al.(2005) yang melakukan pengukuran nilai ECa berulang-ulang pada tahun yang berbeda. Hasil penelitian tersebut menunjukkan kecenderungan pola nilai ECa yang sama pada tiap lahan.Tetapi pada penelitian pendahuluan ini diketahui bahwa tingkat korelasi nilai ECa rata-rata dan kadar air yang disampling mempunyai korelasi yang rendah, dengan koefisien determinasi (R2) sebesar 0.11yang datanya telah disajikan pada Lampiran 1.
8
3 METODEPENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan selama 6 bulan dari bulan Maret hingga September 2014.Pengambilan sampel tanah dan pengeringan sampel dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi Supardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB.Sedangkan analisis sampel tanah dilakukan di Laboratorium Tanah, Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan IPB.
Bahan dan Alat
Bahan sampel tanah diambil di lahan Laboratorium Lapangan Siswadhi Supardjo IPB.Sampel tanah yang sudah dikeringkan lalu diayak menggunakan kawat saring pasir dengan ukuran 5 mm dan 2mm.Untuk mengukur PH, kelembaban, dan temperatur tanah di lapangan menggunakanDigitalSoil Survey Instrument KC-100 sedangkanpengukuran ECa tanah menggunakanDirect Soil EC Tester Hanna Instrument HI98331dan satu set kotak ukur resistivitas tanah.Sampel tanah yang akan diukur nilai ECa nya diberi perlakuan pemupukan menggunakan pupuk Urea, SP36, NPK, dan KCl dan perlakuan penambahan air menggunakan air aquades. Sampel tanah dan pupuk ditimbang dengan timbangan digital dan disimpan dalam polybag hitam yang tertutup rapat agar terjaga dari sinar matahari langsung dan masuknya organisme asing ke dalam polybag.
Persiapan Sampel Tanah
Pemilihan lokasi untuk pengambilan sampel tanah dilakukan pada lahan yang datar, bersih dari gulma, memiliki kelembaban, PH, dan nilai ECw tanah
yang seragam. Sampel tanah diambil pada lapisan top soil dengan kedalaman 0 - 20 cm. Sampel tanah yang telah diambil lalu dikeringkan dibawah sinar matahari hingga kadar air nya seragam dan selanjutnya dilakukan pengayakan untuk menghilangkan kotoran, kerikil, dan benda asing lainnya.
Tabel 1 Daftar variasi dan kombinasi perlakuan pemupukan
Jenis pupuk Rasio Pemupukan (%)
KCl 0 0.1 0.2 0.4 1 2 4 6 10
SP36 0 0.1 0.2 1 2 4 6 10
Urea 0 0.1 0.2 1 2 4 6 10
NPK 0 0.1 0.2 1 2 4 6 10
9
aquades. Setiap sampel tanah yang telah diberi perlakuan pemupukan diberi perlakuan kadar airsehingga setiap sampel tanah dengan satu jenis pemupukan mempunyai variasi kadar airsebesar 3.6%,8.6%,18.6%, 33.6%, 48.6%, dan 63.6%. Pengukuran nilai ECa tanah dilakukan dengan perlakuan pemadatan tanah dengan memadatkan sampel tanah pada kotak ukur resistivitas hingga mencapai kepadatan tanah maksimum dan tanpa pemadatan tanah dengan memasukkan sampel tanah dalam kotak ukur resistivitas tanpa disertai pemadatan.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 4 Tahapan persiapan sampel tanah kering meliputi pengeringan dan pengayakan (a), pencampuran pupuk dan air aquades (b), penimbangan sampel (c), dan penyimpanan sampel tanah dalam polybag (d).
Perhitungan Rasio Kadar Hara, Kadar Air, dan Densitas Tanah
Analisis tanah di laboratorium meliputi analisis N total, P tersedia, P total, K tersedia, K total, kadar air, dan analisis tekstur tanah. Tiga sampel tanah kering diambil secara acak untuk dianalisis dan mewakili keseluruhan sampel tanah yang telah dikeringkan. Analisis kadar N total menggunakan metode Kjedalh, analisis P tersedia dan K tersedia menggunakan metode Bray I, sedangkan analisis P total dan K total menggunakan metode HCl 25%.Uji tekstur tanah menggunakan analisis tekstur dengan 10 fraksi tekstur tanah.Hasil dari uji sampel tanah dapat dilihat pada Lampiran 2.
Uji kadar hara pupuk dilakukan pada setiap jenis pupuk yang digunakan pada penelitian ini.Uji kadar hara yang dilakukanmeliputi uji kadar K total untuk pupuk KCl, uji kadar N total untuk pupuk urea, uji kadar P total untuk pupuk SP36, dan uji kadar hara lengkap (kadar K total,kadar P total, dankadar N total) untuk pupuk NPK. Hasil lengkap uji pupuk disajikan padaLampiran 3.
10
RKH BP x KHP BP BT BTx KHT x100% (4)
dimana RKH adalah rasio kadar hara N, P, atau K setelah perlakuanpemupukan (%), BP adalah berat pupuk yang ditambahkan (gr), KHP adalah kadar hara pupuk (%), BT adalah berat sampel tanah kering (gr), dan KHT adalah kadar hara N, P, atau K tanah (%). Besarnya kadar hara pupuk (KHP) dan kadar hara tanah (KHT) sampel tanah kering didapatkan dari hasil analisa laboratorium yang disajikan dalam Lampiran 2 dan Lampiran 3.Rasio kadar hara sampel tanah (RKH) hasil perhitungan menggunakan Persamaan (4) bukanlah rasio kadar hara dalam bentuk ion-ion dalam tanah, melainkan perhitungan rasio kadar hara yang berasal dari pemupukanyang belum terionisasi dalam tanah.
Sampel tanah yang telah diberi perlakuan penambahan air aquades dapat dihitung tingkat kadar air nya dengan persamaan berikut :
KA =
T
x
100%(5)dimana KA adalah kadar air basis kering setelah perlakuan (%), BA adalah berat air dalam tanah (gr), dan BT adalah berat sampel tanah kering (gr).Pada setiap pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas tanah, berat tanah dalam kotak ukur resistivitas tanah ditimbang agar densitas tanah(d) dapat dihitung melalui persamaan :
d
=
TVT (6)
dimanad adalah densitas tanah dalam kotak ukur (gr/cm3), BT adalah berat sampel tanah dalam kotak ukur (gr), dan VT adalah volume kotak ukur (cm3).
Kotak Ukur Resistivitas Tanah
Tiga variasi ukuran kotak ukur resistivitas tanah dibuat untuk mengetahui karakteristik pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas tanah. Kotak ukur tersebut dapat diubah jarak antar plat elektroda dan jarak antar pin probe nya. Variasi kotak ukur tersebut meliputi variasi ukuran plat elektroda, diameter pin probe, dan jarak plat elektrodaseperti ditunjukkan pada Gambar 5.Gambar detail dan dimensi tiap kotak ukur dapat dilihat pada Lampiran 4. Plat elektroda terbuat dari plat baja dengan ketebalan 1 mm. Pin probe terbuat dari batang kuningan silinder.Posisi plat elektroda dan posisi pin probe dapat dirubah sehinggavariasi jarak plat elektroda dan jarak pin probe dapat diatur. Kotak ukur tanah resistivitas terbuat dari bahan mika atau plexiglasdengan ketebalan 5 mm. Plat elektroda dan kotak ukur dihubungkan oleh mur baut besi berdiameter 5 mm.
11
elektroda, jarak antar pin probe, dan diameter pin probe yang memiliki tingkat presisi terbaik dipilih sebagai karakterisitik kotak ukur resistivitas tanah yang digunakan dalam pengukuran ECa tanah selanjutnya.
Gambar 5 Bagian kotak ukur resistivitas tanah
Gambar 6Susunan pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas Kotak ukur resistivitas tanah dihubungkan pada catu daya aki dengan spesifikasi tegangan 12 V dan kapasitas 3.5 AH menggunakan kabel jumper. Pembacaan arus listrik menggunakan ampere meter yang disusun seri pada catu daya dan pembacaan tegangan menggunakan volt meter yang disusun paralel pada kotak ukur resistivitas dan dihubungkan pada dua buah pin probe. Susunan lengkap pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas dapat dilihat pada Gambar 6. Hasil pembacaan arus listrik dan tegangan listrik digunakan untuk menghitung nilai ECa dengan persamaan :
12
dimana ECa adalah daya hantar listrik (S/m), I adalah arus listrik yang terbaca pada ampere meter (A), V adalah tegangan listrik yang terbaca pada volt meter (V), L adalah jarak antar pin probe pada kotak ukur resistivitas (m), dan L adalah luas plat elektrode pada kotak ukur resistivitas (m2)
Instrumen Direct Soil EC Tester
Direct soil EC tester Hanna Instrumen tipe HI98331dapat digunakan untuk mengukur nilai ECa dan ECw tanah. Instrumen ini sesuaidigunakan pada lahan pertanian lahan kering karena akurat mengukur ECa pada range 0-4 mS/cm dan juga dapat mengukur suhu tanah pada range 0 – 50oC. Direct soil EC tester ditancapkan dalam sampel tanah untuk mengukur sampel tanah kering atau larutan sampel tanah. Pada penelitian ini pengukuran ECw dilakukan menggunakan larutan sampel tanah 1:1 dan 1:2 volume.
Gambar 7 Direct Soil EC Tester untuk mengukur ECa dan ECw
Analisis Data
Untuk mengkaji karakteristik kotak ukur resistivitas tanah, maka dilakukan analisis hubunganpengukuran ECa terhadap karakterisitik variabel dimensi plat elektroda, diameter pin probe, jarak pin probe, dan jarak plat elektroda. Dengan melihat pola hubungan pengukuran ECa dan tingkat presisi pengukuran, maka dapat ditentukan karakteristik kotak ukur yang sesuai dengan arus dan tegangan input yang digunakan untuk pengukuran ECa dalam penelitian ini.
Data yang didapatkan pada setiap pengukuran meliputi nilai ECa, kadar air, kadar pemupukan, dan densitas tanah. Data kadar pemupukan dikonversi menjadi data rasio kadar haraN, P, dan K menggunakan persamaan (4). Data tersebut digunakan untuk membuat persamaan regresi pendugaan rasio kadar hara melalui variabel nilai ECa, kadar air, dan densitas tanah.
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Uji Laboratorium Sampel Tanah dan Pupuk13
Pupuk yang digunakan dalam penelitian ini juga diuji kandungan kadar N, P, dan K nya dan hasilnya digunakan sebagai dasar penghitungan kadar hara pemupukan N, P, dan K total sampel tanah. Analisis uji pupuk urea menunjukkan kandungan kadar N sebesar 39.36%, masih dibawah dari standar SNI pupuk urea yaitu kandungan N minimal 46% (BSN 2010a). Kandunga P2O5 pada pupuk SP36
sebesar 27.46%, masih dibawah standar SNI pupuk SP36 yaitu minimal kandungan P2O5 sebesar 36% (BSN 2005a).Kandungan K2O pada pupuk KCl
sebesar 59.94%, dan sudah memenuhi SNI pupuk KCl (BSN 2005b). Sedangkan kandungan N,P2O5, dan K2O pada pupuk NPK padat berturut-turut sebesar
13.31%, 12.80%, dan 13.74% telah sesuai dengan SNI pupuk NPK yang mensyaratkan kandungan minimal N, P2O5, dan K2O sebesar 8% (BSN 2010b).
Rangkuman data pengujian pupuk dapat dilihat di Lampiran 3.
Karakteristik Kotak Ukur Resistivitas Tanah
Uji karakterisktik kotak ukur resistivitas tanah meliputi karakteristik jarak antar plat elektroda, jarak antar pin probe, diameter batang pin probe, dan luas plat elektroda.Sampel tanah yang digunakan pada uji karakteristik kotak ukur ini diberi perlakuan pemberian air aquades dengan kadar air sebesar 18.6 % dan pemupukan pupuk kalium dengan rasio pemupukan sebesar 20%. Densitas tanah pada kotak ukur diatur pada kerapatan maksimum hingga 1.12 gr/cm3.
Pada pengujian karakteristik jarak pin probe diketahui bahwa karakteristik arus listrik dan tegangan yang terbaca pada kotak ukur tersebut menyerupai karakteristik arus dan tegangan pada rangkaian resistor yang disusun seri.Semakin jauh jarak antar pin probe maka tegangan listrik yang terukur semakin besar dan arus listrik yang terukur cenderung konstan seperti ditunjukkan pada Gambar 8(a) dan 8 (b). Setiap penambahan jarak antar pin probe sejauh 5 cm akan diikuti dengan kenaikan tegangan output rata-rata sebeasar 1.4 V.
Perubahan jarak antar pin probe pada setiap kotak ukur akan merubah besaran nilai sel konstan.Pengaruh dari perubahan sel konstan kotak ukur resistivitas tanah pada penelitianini tidak banyak mempengaruhi pengukuran nilai ECa.Hal ini dapat disebabkan karena rentang nilai sel konstan yang digunakan tidak terlalu besar yaitu dari 0.25 cm-1 hingga 5 cm-1. Pada grafik Gambar 8 (c) dapat terlihat perbedaan nilai ECa yang kecilpada tiap perubahan jarak antar pin probe.Perbedaan nilai ECa tersebut relatif kecil dengan rentang hasil pengukuran ECa dari 0.003 S/m hingga 0.006 S/m.Perbedaan hasil pengukuran tersebut lebih diakibatkan oleh perubahan dan pergeseran partikel tanah pada kotak ukur resistivitas tanah.Beberapa literatur merekomendasikan beberapa nilai sel konstan yang sesuai dalam pengukuran ECa tanah.Nilai sel konstan 0.5 cm-1 sesuai untuk mengukur daya hantar listrik pada rentang nilai EC antara 0.01 S/m hingga 20 S/m (Rhoades 1996).Selain itu nilai sel konstan sebesar 1 cm-1 digunakan pada kotak ukur resistivitas tanahyang dibuat oleh MCM (McMiller, 2012).
14
semakin jauh jarak plat elektroda maka tingkat presisi pengukuran ECa semakin baikpada berbagai ukuran diameter pin probe.Semakin kecil diameter pin probe yang digunakan pada kotak ukur resistivitas tanah akan semakin memudahkan preparasi sampel tanahdan meminimalkan sampel tanah terganggu dalam dalam kotak ukur resistivitas tanah. Selain itu semakin besar diameter pin probe menyebabkan semakin besar nilai hambatan dalam pada sistem pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas tanah. Semakin besar hambatan dalam dan semakin mudah tanah terganggu ketika preparasi sampel tanah pada kotak ukur dapat mengurangi tingkat presisi pengukuran ECa.
(a) (b)
(c)
Keterangan :
Gambar 8Nilai tegangan listrik (a), arus listrik output (b), dan nilai ECa (c) pada setiap jarak antar pin probe
Berdasarkan uji karakterisitik kotak ukur resistivitas tanah menggunakan tiga variasi kotak ukur yang telah dilakukan, maka pada pengukuran ECa selanjutnya dipilih kotak ukur resistivitas tanah dengan spesifikasi nilai sel konstan (Kc) sebesar 1 cm-1, jarak antar probe sebesar 12 cm, luas plat elektroda sebesar4 cm x 3 cm, jarak antar plat elektroda sebesar 22 cm,dan diameter pin probe sebesar 5 mm.
15
Gambar 9 Nilai ECa pada setiap perubahan jarak antar plat elektroda
Tingkat presisi dari pengukuran menggunakan set kotak ukur resistivitas juga sangat ditentukan oleh kualitas bahan pin probe, plat elektroda, dan sistem konektor nya. Bahan pin probe dan plat elektroda harus terbuat dari bahan yang memilikikonduktivitas yang tinggi dan tahan korosi karena fungsinya menghantarkan listrik padasampel tanah yang mengandung air. Pemasangan plat elektroda dan pin probe pada konektor juga harus kokoh karena pergeseran plat elektroda dan pin probe dalam kotak ukur dapat mengurangi presisi pengukuran.
Deskripsi Data Statistik Pengukuran ECa
Penelitian ini menggunakan 180 sampel tanah dalam polybagyang telah diberi variasi perlakuan pemupukan dan kadar air sehingga didapatkan 388 data nilai ECa yang merepresentasikan nilai ECa dalam berbagai kondisi kadar air, pemupukan, dan kepadatan tanah. Pengukuran ECa dilakukan pada selang 3 hari setelah perlakuan pemupukan dengan 3 kali ulangan pengukuran tanpa pengulangan sampel. Nilai simpangan baku dari tiga kali ulangan pengukuran ECa cukup kecil sehingga menunjukkan bahwa nilai rata-rata dari ketiga ulangan pengukuran tersebut dapat merepresentasikan seluruh data. Deskripsi data pengukuran dapat dilihat pada Tabel 2.
Data hasil pengamatan meliputi nilai ECa tanah, densitas tanah (d), kadar air (RKA), rasio kadar hara Nitrogen (N), Phospor (P), dan Kalium (K). Asumsi yang digunakan dalam mengkonversi data pemupukan menjadi data rasio kadar hara (RKH) sampel tanah adalah bila terdapat penambahan satu jenis pupuk maka yang bertambah adalah jumlah kadar hara yang terkandung dalam pupuk tersebut saja sedangkan jumlah kadar hara yang lain tetap. Penambahan pupuk urea akan meningkatkan rasio kadar hara (RKH)N pada sampel tanah, sedangkan rasio kadar
0
16
hara P dan K tetap. Penambahan pupuk SP36 akan meningkatkan RKH P dalam sampel tanah, sedangkan rasio kadar hara N dan K tetap. Penambahan pupuk KCl akan meningkatkan RKH K dalam sampel tanah sedangkan rasio kadar hara P dan N tetap sedangkan penambahan pupuk NPK akan meningkatkan rasio kadar hara N, P, dan K dalam sampel tanah. RKH N, P, atau K merupakan hasil perhitungan rasio kadar hara setelah pemupukan menggunakan Persamaan (4).
Tabel 2 Deskripsi data statistik nilai ECa, densitas tanah (BD), kadar air (KA), rasio kadar hara pupuk N, P dan K
Nilai rasio skewness dapat menunjukkan tingkat ketidaksimetrisan sebaran data terhadap nilai rata-ratanya dan nilai rasio kurtosis dapat menunjukkan tingkat kerataan (flatness) suatu distribusi data terhadap distribusi normal. Satu set data yang memiliki sebaran data yang terdistribusi normal jika memiliki rasio skewness dan kurtosis antara -2 hingga 2 (Triton, 2005). Maka berdasarkan rasio skewness dan kurtosis yang ditampilkan pada Tabel 2 terdapat indikasi bahwa data hasil pengukuran yang didapatkan tidak terdistribusi normal sehingga perlu dilakukan transformasi variabel dalam penyusunan persamaan regresi pendugaan kadar hara dalam penelitian ini agar dapat memenuhi syarat asumsi klasik regresi.
Pengukuran ECa Menggunakan Kotak Ukur Resistivitas dan Direct Soil ECTester
Hasil pengukuran ECa menggunakan direct soil EC tester dan kotak ukur resistivitas tanah memiliki korelasi yang signifikan pada rentang pengukuran nilai ECa dibawah0.4S/m. Rentang pengukuran tersebut adalah rentang pengukuran standar untuk direct soil EC tester yang ditentukan oleh pihak produsenkarenadirect soil EC tester dirancang untuk digunakan pada lahan pertanian yang memiliki batas kritis nilai ECa sebesar 0.4 S/m. Nilai batas kritis tersebut merupakan batas kandungan garam yang dapat ditolerir tanaman (Anonim 1991).
Hasil pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas dan hasil pengukuran ECa menggunakan direct soil EC tester pada nilai ECa kurang dari 0.4 S/m memiliki korelasi yang sangat kuat dengan koefisien determinasi (r2) sebesar 0.94 danselisih rata-rata pengukuran keduanya sebesar 0.009 S/m. Hasil persamaan regresi dari grafik scatterplot pada gambar 11 (a) menunjukkan persamaan regresi linier Y = 0.951 X, dimana X adalah pengukuran ECa
17
menggunakan direct soil EC tester dan Y adalah hasil pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas tanah.
Grafik scatterplot antara nilai pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas dan direct soil EC tester mulai tidak linier pada nilai ECa lebih dari 1 S/m seperti ditunjukkan pada Gambar 11 (b). Hasil pengukuran ECa menggunakan direct soil EC tester tidak bertambah setelah mencapai nilai1.3 S/m walaupun dilakukan penambahan dosis pupuk dan air pada sampel tanah. Sedangkan pengukuran ECa menggunakan kotak ukur resistivitas tanah menunjukkan hasil yang cenderung linier pada setiap penambahan dosis pupuk dan kadar air. Instrumen direct soil EC tester mempunyai keterbatasan pengukuran pada rentang yang disarankan sedangkan kotak ukur resistivitas dapat mengukur nilai ECa pada rentang dimana konfigurasi tegangan dan arus listrik input yang diaplikasikan lebih besar dari hambatan listrik tanah yang diukur.
Gambar 10 Pengukuran ECa sampel tanah menggunakan kotak ukur resistivitas
(a) (b) Gambar 11 Scatterplot pengukuran ECa menggunakan direct soil tester dan
kotak ukur pada nilai ECa kurang dari 0.4 S/m (a) dan pada nilai ECa lebih besar dari 0.4 S/m (b).
Pengukuran ECw Tanah PadaBerbagai Kadar Pemupukan
y = 0.951x
18
Pengukuran nilai ECw dilakukan pada larutan tanah dengan rasio tanah terhadap air sebesar 1:1 dan 1:2 volume.Penambahan air aquades dengan rasio tanah dibanding air 1:1 dan 1:2 volume ini bertujuan agar semua kadar hara yang tersimpan dalam pori-pori tanah dapat segera terlarut dan segera terukur nilai EC nya. Sampel tanah yang telah diberi perlakuan pemupukan dan tanpa penambahan air disimpan selama 6 jamsebelum sampel tersebut diukur nilai ECw nya menggunakan direct soil ECtester. Hasil pengukuran ECw pada tiap rasio pemupukan dengan rasio larutan tanah 1:1 volume dan 1:2 volume berturut-turut disajikan melalui grafik pada Gambar 12 (a) dan Gambar 12 (b).
Rasio pemupukan berkorelasi positif dengan pengukuran ECw baik pada metode penambahan air dengan rasio 1:1 volume atau rasio 1:2 volume. Kedua pengukuran tersebut juga mempunya pola kenaikan nilai EC yang sama, hanya saja pengukuran ECw pada larutan tanah dengan rasio 1:1 volume memiliki nilai EC yang lebih besar daripada pengukuran ECw pada rasio 1:2 volume. Rasio pemupukan dan nilai ECw tanah mempunyai korelasi yang kuat pada setiap penambahan semua jenis pupuk dengan koefisien korelasi (r) antara 0.97 hingga 0.99. Slope kenaikan nilai ECw dari yang terbesar hingga terkecil berturut-turut ditunjukkan oleh sampel tanah dengan pemupukan KCl, NPK, SP36, dan Urea.
(a) (b)
Gambar 12 Pengukuran (a) ECw 1:1 dan (b) ECw1:2 pada setiap rasio pemupukan
Perbandingan Pengukuran ECa Tanah Pada Selang Waktu Yang Berbeda
Sebanyak 23 sampel tanah diukur nilai ECw dan ECa nya untuk mengetahui perbandingan nilai ECw dan ECa serta perbandingan pengukuran ECa pada selang waktu yang berbeda. Grafik pada Gambar 13 menampilkan perbandingannilai ECw danECayang dilakukan pada hari yang sama dan perbandingan nilai ECayang dilakukan pada hari berbeda.Pengukuran ECw dan ECa1dilakukan pada hari pertama setelah perlakuan pemupukan.Sedangkan nilai ECa2 dilakukan pada hari ke tiga setelah pemupukan.Pengukuran ECw dilakukan menggunakan larutan sampel tanah dengan rasio 1:2 sedangkan pengukuran ECa dilakukan pada sampel tanah dengan kadar air sebesar 63.6%.
Hasil pengukuran ECw dan ECa1 yang dilakukan pada hari pertama tidak
memiliki perbedaan yang signifikan seperti ditunjukkan pada grafik di Gambar 13.Hasil pengukuran ECayang dilakukan pada hari pertama dan ketiga
19
perbedaan yang dignifikan. Perbedaan yang signifikan terlihat pada pada nilai ECa1 dan ECa2pada sampel tanah dengan pemupukan urea.Nilai pengukuran ECa sampel tanah dengan pemupukan urea pada hari ketiga lebih besar daripada nilai ECa yang diukur pada hari pertama.
Adanya perbedaan hasil pengukuran ECa pada hari pertama dan hari ketiga menunjukkan setiap jenis pupuk yang diberikan pada sampel tanah membutuhkan waktu reaksi yang berbedasesuai dengan karakteristik pupuk agar dapat berubah menjadi bentuk-bentuk ion dalam tanah.Pupuk urea dalam tanah membutuhkan waktu reaksi yang lebih lama dibandingkan pupuk KCl untuk membentuk senyawa ion yang dapat terukur sebagai nilai daya hantar listrik.Meskipun pupuk urea memiliki sifat higroskopis dan dapat terurai menjadi senyawa ion dengan tingkat ionisasi tinggi namun memiliki tahapan reaksi yang lebih panjang dibanding pupuk KCl. Proses terurainya urea menjadi bentuk ion dan kation membutuhkan beberapa tahap reaksi sehingga waktu reaksi pupuk urea lebih lama jika dibandingkan pupuk KCl. Pupuk urea terhidrolisis menjadi senyawa amonium carbonat (CH8N2O3) terlebih dahulu sebelum membentuk ion dan kation dalam
tanah. Senyawa amonium karbonat dapat bereaksi dengan unsur hidrogen (H+) dan membentukkation NH4+.Kation NH4+ dapat menguap ke udara dalam bentuk
gas ammonia (NH3) dan membentuk ion NO3-.
Rasio pemupukan (%) Rasio pemupukan (%) Rasio pemupukan (%) Rasio pemupukan (%)
(a) (b) (c) (d)
Gambar 13 Nilai ECa dan ECw pada setiap rasio pemupukan sampel tanah dengan pupuk (a) urea, (b) SP36, (c) KCl, (d) NPK.
Berbeda dengan pupuk urea, pupuk KCl merupakansenyawa dengan tingkat ionisasi sempurna dan dapat langsung terionisasi seluruhnya membentuk kation K+ dan ion Cl- dalam waktu yang sangat cepat. Sedangkan pupuk SP36 memiliki sifat yang lebihsulit larut dalam tanah untuk dapat membentuk ion-ion orthopospat pada kondisi PH netral dan pupuk SP36 juga bersifat tidak higroskopis.Sedangkan tingkat kelarutan pupuk NPKsangat ditentukan oleh komponen penyusun campurannya. Pengaruh waktu reaksi terhadap hasil pengukuran ECa hanya terjadi pada sampel tanah dengan tingkat kadar air yang cukup tinggi sehingga pupuk lebih mudah terhidrolisis di dalam tanah. Hasil
20
pengukuran ECa tanah dengan kadar air yang sangat rendah pada waktu yang berbeda tidak memiliki perbedaan yang berarti.
PengaruhKadar air Terhadap Pengukuran Nilai ECaTanah
Grafik pada Gambar 14 menyajikan hasil pengukuran ECa pada tiap tingkat kadar air menggunakan kotak ukur resistivitas dan soil EC tester. Pola kenaikan nilai ECa nya cenderung menunjukkan adanya hubungan yang unik antara pembacaan nilai ECa dengankadar air sampel tanah terutama pada tingkat kadar air tersedia tanah dan tingkat kadar air jenuh tanah. Nilai ECa semua sampel tanah pada penelitian ini dapat terukur seluruhnya pada kisarankadar air 10% dan mulai nenunjukkan pola kenaikan nilai ECa yang signifikan pada perlakuan kadar air 20% dan kadar air tersedia pada tanah bertekstur liat berada pada kisaran kadar air volumetrik 10% hingga 20% (NCRS 1998). Pada kisaran kadar air lebih besar dari 20% slope kenaikan nilai ECa meningkat hingga pada kisaran kadar air 50%. Nilai ECa tanah memiliki kecenderungan pola penurunan nilai ECa pada kisaran kadar air tanah di atas 50%. Pola perubahan nilai ECa terhadap kadar air tersebut dapat ditemui pada semua sampel tanah dengan perlakukan pemupukan ataupun sampel tanah tanpa pemupukan.
Ketikakadar air tanah sangat rendah, nilai ECa sulit terukur karena kandungan hara tidak dapat terhidrolisis menjadi ion dan kation yang dapat terukur dalam bentuk nilai ECa. Saat kadar air tanah masih dibawah kadar air jenuh, airdapat membantu melarutkan kadar hara tanah menjadi ion dan kation sehingga sensitivitas pengukuran ECa meningkat. Namunketika air sudah mengisi seluruh pori dan tanah tersebut sudah mulai jenuh oleh air, maka pengukuran nilai ECa akan lebih didominasi oleh pengaruh dari kandungan air daripada pengaruh dari ion dan kation dalam tanah sehingga sensitivitas pengukuran ECa menurun. Peningkatan kadar air tanah dapat meningkatkan sensitivitas pengukuran nilai ECa sekaligus juga dapat menurunkan sensitivitas pengukuran ECa tanah. Hal ini disebabkan air sebagai pelarut dan senyawa polar dapat mempercepat ionisasi dan hidrolis kadar hara dalam tanah namun air juga berperan sebagai senyawa elektrolit yang sangat lemah (Asikin 2001).
Gambar 14 Nilai ECa pada sampel tanah tanpa pemupukan pada tiap rasio perlakuankadar air.
Pola hubungan nilai ECa dan kadar air dalam penelitian ini serupa seperti pola yang didapatkan pada hasil penelitian yang dilakukan oleh Rogero et al. (2013) dimana nilai ECa tanah dengan tekstur loam memiliki nilai ECa tertinggi
21
berada pada kadar air perlakuan 48.9% dan nilai nya cenderung turun kembali pada perlakuan kadar air yang lebih besar dari 48.9%.
Pengaruh Rasio Pemupukan Terhadap Nilai ECa Tanah
Perubahan nilai ECa tanah pada setiap tingkat kadar air dan rasio pemupukan ditampilkan oleh grafik pada Gambar 15. Densitas tanah dalam kotak ukur resistivitas diatur dengan tingkat kepadatan maksimal. Kenaikan nilai ECa karena pengaruh pemupukan urea, KCl, dan NPK cenderung menunjukkan pola regresi linier sedangkan kenaikan nilai ECa karena pengaruh pemupukan SP36 cenderung menunjukkan pola regresi power.Hubungan respon nilai ECa terhadap jenis pemupukan dari yang terkuat hingga terlemah berturut-turut terjadi pada sampel tanah dengan pemupukan KCl, NPK, urea, dan SP36.
Semua data dari sampel tanah dapat membentuk persamaan regresi kecuali sampel tanah dengan pemupukan SP36 pada tingkat kadar air 3.6% karena nilai ECa tidak dapat terukur. Pola hubungankadarpemupukan urea dan KCl terhadap kenaikan nilai ECamemiliki pola regresi linier kecuali pola hubungan pada tingkat kadar air 18.6% yang membentuk pola regresi power. Sedangkan hubungan nilai ECa antara sampel tanah dengan pemupukan SP36 memiliki bentuk pola regresi power pada semua tingkat kadar air. Tingkat kenaikan nilai ECa sangatdipengaruhioleh salinitas tanah namun nilai ECa tidak dapat menentukan jenis kadar garam yang dominan dalam sampel tanah (Hanlon 2012). Respon kenaikan nilai ECa mempunyai korelasi positif dengan karakteristik dan kemampuan pupuk untuk terionisasi dalam tanah namun nilai ECa tidak dapat menentukan jenis hara spesifik yang ada dalam tanah.
Karakteristik dan perilaku pupuk sangat mempengaruhi hasil pengukuran nilai ECa.Pupuk KCl merupakan senyawa yang memiliki tingkat ionisasi sempurna sehingga sampel tanah dengan pemupukan KCl memiliki respon kenaikan nilai ECa yang paling tinggi dibandingkan sampel tanah dengan jenis pemupukan lainnya.
Pupuk urea (CH4N2O) merupakan senyawa non elektrolit yang tidak
menghantarkan listrik namun dapat terurai dalam air dan membentuk ion dengan tingkat ionisasi tinggi (Aljabri 2007).Oleh karena itu respon kenaikan nilai ECa terhadap rasio pemupukan urea terhadap juga cukup tinggi.Sampel tanah dengan pemupukan NPK memiliki nilai ECa rata-rata dan pola kenaikan nilai ECa yang hampir sama dengan pupuk urea. Pupuk NPK yang digunakan dalam penelitian ini memiliki komposisi kadar N, K2O, dan P2O5 yang relatif seimbang.Kenaikan nilai
ECa akibat penambahan pupuk NPKdapat disebabkan karena ionisasi kation K+ dari bentuk senyawa K3PO4 dan kation NH4+ dari senyawa (NH4)H2PO4 atau
senyawa (NH4)2HPO4 yang terkandung dalam pupuk NPK (Setyanto et al. 2009).
Sampel tanah dengan pemupukan SP36 memiliki nilai ECa rata-rata yang yang paling kecil.Hal tersebut dapat disebabkan karena sifat pupuk SP36 yang tidak higroskopis sehingga sangat lambat untuk larut dalam air.Selain itu ion orthophospat (H2PO4) yang terbentuk dari pupuk SP36 merupakan senyawa
22
PO4.2H2O) dan strengit (FePO4.2H2O) sehingga sifat konduktifitas ion orthofosfat
23
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 15 Nilai ECa pada tiap pemupukan pemupukan (a) urea, (b) KCL, (c) NPK,dan (d) SP36 pada berbagai tingkat kadar air. 0
rasio pemupukan urea (gr/gr)
Kadar air 3,6%
rasio pemupukan KCl (gr/gr)
Kadar air 3,6%
rasio pemupukan NPK (gr/gr)
Kadar air 3,6%
rasio pemupukan SP36 (gr/gr)
24
Pengaruh KepadatanTanah Terhadap Pengukuran ECa
Pengaruh perbedaan kepadatan tanah terhadap hasil pengukuran nilai ECa disajikan dalam Tabel 3.Secara umum hasil pengukuran nilai ECa menunjukkan nilai lebih tinggi pada sampel tanah dengan perlakuan pemadatan daripada pada sampel tanah tanpa perlakuan pemadatan.Besarnya tingkat densitas tanah pada kedua kondisi perlakuan tersebut berbeda-beda tergantung pada perlakuan kadar pemupukan dan kadar air tanah. Nilai densitas tanah pada tiap jenis perlakuan pemadatan ditampilkan dalam tabel pada Lampiran 5.Nilai ECa pada sampel tanah dengan pemupukan SP36 padaperlakuan kadar air 3.6% tidak dapat terukur dan sampel tanah dengan pemupukan KCl pada perlakuan kadar air 63.6% nilai ECa nya hanya dapat terukur pada sampel dengan perlakuan pemadatan tanah.
Tabel 3Perbedaan nilai ECa rata-rata pada sampel tanah dengan perlakuan pemadatan dan tanpa pemadatan.
Jenis pemupukan
Nilai ECa rata-rata (S/m) Kadar air (%)
3.6% 8.6% 18.6% 33.6% 48.6% 63.6% Dengan perlakuan pemadatan tanah
Urea 0.0001 0.0004 0.035 0.841 1.375 1.257
KCl 0.0002 0.0017 1.052 2.276 1.837 1.771
SP36 - 0.0002 0.001 0.061 0.121 0.142
NPK 0.0003 0.0018 0.072 1.058 0.137 0.148
Tanpa perlakuan pemadatan tanah
Urea 0.0001 0.0002 0.005 0.466 1.354 1.113
KCl 0.0001 0.0011 0.077 0.737 1.653 -
SP36 - 0 0 0.031 0.112 0.152
NPK 0.0002 0.0006 0.012 0.471 0.104 0.118
Perbedaan kepadatan tanah tidak banyak mempengaruhi hasil pengukuran ECa pada perlakuan kadar air 3.6% hingga 18.6%. Pengaruh kepadatan tanah terhadap hasil pengukuran ECa baru terlihat jelas pada perlakuan kadar air 33.6% hingga 63.6%.Hampir semua data nilai ECa pada setiap jenis dan dosis pemupukan menunjukkan bahwa perbedaan nilai ECa terbesar akibat perlakuan pemadatan tanah terdapat pada sampel tanah dengan kadar air perlakuan 33.6% dan perbedaan tersebut cenderung menurun pada kadar air perlakuan lebih besar dari 33.6%. Menurut Seladji et al (2010), saat kondisi tanah mulai jenuh air dan pori-pori makro tanah sudah terisi penuh oleh airmakanilai ECa pada saat itu lebih dipengaruhi oleh ion-ion yang terkandung dalam kadar air tanah dibanding faktor kepadatan tanah.
25
bukan merupakan faktor utama yang mempengaruhi nilai ECa. Pengaruh faktor kepadatan tanah terhadap hasil pengukuran nilai ECalebih disebabkan adanya eksistensikadar air dan kadar pupuk dalam tanah.
Dengan memperhatikan pengaruh kepadaan tanah terhadap hasil pengukuran nilai ECa maka pengukuran ECa secara langsung di lahan kering lebih baik dilakukan pada kisaran kadar air 10% hingga 20% atau pada kisaran kadar air tersedia tanah.Hal ini berdasarkan pada data pengukuran yang didapatkandimana nilai ECa pada kisaran kadar air tersebut dapat terukur dengan baik dan memiliki sensivitas yang rendah terhadap perbedaan tingkat kepadatan tanah seperti ditunjukkan pada Lampiran 6. Nilai ECa pada kisaran kadar air tersebut lebih konsisten terhadapvariabilitas kepadatan tanah dan sudah dapat menunjukkan pola kenaikan nilai ECa terhadap penambahan rasio pemupukan.
Pendugaan Rasio Kadar Hara Melalui Pengukuran ECa
Sebelumnya telah diketahui bahwa nilai ECa memiliki korelasi dengan kadar hara N, P, dan K secara agregat namun nilai ECa tidak dapat menentukanjenis kadar hara N, P, dan K secara spesifik,oleh karena itu model pendugaan rasio kadar hara pada penelitian ini hanya menggunakandatapada sampel tanah dengan pemupukan pupuk tunggal atau pada sampel tanah dengan pemupukan urea, KCl, dan SP36 saja.
Tabel 4Korelasi parsial antara nilai ECa, kadar air (KA), dan rasio kadar hara (RKH) N, P, dan K.
Para- mete
Koefisien Korelasi (r)
Kepadatan tanah tinggi Kepadatan tanah rendah
ECa KA N P K ECa KA N P K
Sampel tanah dengan pemupukan urea
ECa 1 0.63 0.71 - - 1 0.68 0.62 - -
KA 0.63 1 -0.43 - - 0.68 1 -0.42 - -
N 0.71 -0.43 1 - - 0.62 -0.42 1 - -
Sampel tanah dengan pemupukan SP36
ECa 1 0.78 - 0.64 - 1 0.79 - 0.53 -
KA 0.78 1 - -0.48 - 0.79 1 - -0.4 -
P 0.64 -0.48 - 1 - 0.53 -0.4 - 1 -
Sampel tanah dengan pemupukan KCl
ECa 1 0.57 - - 0.76 1 0.59 - - 0.67
KA 0.57 1 - - -0.43 0.59 1 - - -0.4
K 0.76 -0.43 - - 1 0.67 -0.4 - - 1
26
tanah.Hal tersebut disebabkan penambahan jumlah rasio kadar hara N, P, atau Kyang berasal dari perlakuan pemupukan akan meningkatkan jumlah ion dan kation yang terionisasi. Semakin banyak ion yang terionisasi akan meningkatkan nilai ECa tanah.Sedangkan tingkat kadar air (KA) memiliki korelasi negatif dengan rasio kadar hara N, P, atau K. Hal tersebut terjadi karenameningkatnya rasio kadar airakan meningkatkan jumlah hara pupuk yang dapat terionisasi dalam tanah. Semakin besar jumlah hara pupuk dalam tanah yang terionisasi juga menyebabkan rasio kadar hara haraN, P, atau K tersebut berkurang. Rasio kadar hara N, P, atau K disini merupakan rasio kadar hara yang belum terionisasi dalam tanah dan merupakan hasil perhitungan menggunakan Persamaan (4).
Berdasarkan data pada grafik Gambar 15, data pola kenaikan nilai ECa pada setiap penambahan rasio pemupukan cenderung mengelompok pada dua kelompok data, yaitu trend kenaikan nilai ECa pada tingkat kadar air kurang dari 20% dan pada kadar air lebih besar dari 20%. Oleh karena itu pada penelitian ini persamaan pendugaan rasio kadar hara (RKH) dibagi dalam dua bagian yaitu pada tingkat kadar air rendah, yaitu pada kadar air kurang dari 20% dan pendugaan RKH pada tingkat kadar air tinggi, yaitu pada kadar air lebih besar dari 20%. Pembagian dua kategori tersebut bertujuan agar data untuk penysunan persamaan regresi memiliki tingkat variasi yang baik.Persamaan regresi disusun pada dua jenis perlakuan pemadatan tanah yaitu dengan perlakuan pemadatan dan tanpa perlakuan pemadatan.Penyusunan persamaan pendugaan RKH N, P, atau Kmenggunakan metode regresi linier berganda. Modelpersamaan regresi pendugaan RKHtersebut disajikan pada Tabel 5 dan Tabel 6.
Tabel 5 Persamaan regresi pendugaan rasio kadar hara pada sampel tanah tanpa perlakuan pemadatan tanah
Persamaan regresi R2 *Nilai EC dan nilai KA harus lebih besar dari nol
Tabel 6 Persamaan regresi pendugaan rasio kadar hara pada sampel tanah dengan perlakuan pemadatan tanah
Persamaan regresi R2
27
Karena data variabel penyusun persamaan regresitidak terdistribusi normalmaka data tersebut ditansformasi dalam bentuk logaritma natural agar model regresi memenuhi syarat asumsi klasik regresi. Seleksi variabel bebas menggunakan metode stepwise untuk mendapatkan variabel bebas dengan tingkat signifikansi diatas 95%.Pemilihan model regresi didasarkan pada syarat asumsi klasik regresi dengan nilai koefisien determinasi (R2) terbaik.Variabel rasio kadar hara (RKH) N, P, atau K dan kadar air (KA) dinyatakan dalam satuan persen (%) sedangkan variabel ECa dinyatakan dalam satuan S/m.
(a)
(b)
(c)
Gambar 16 Rasio kadar hara (RKH) hasil pengukuran ( ) dan RKH hasil pendugaan dengan model persamaan regresi ( ) pada sampel tanah dengan pemupukan (a) urea, (b) SP36, dan (c) KCl pada sampel tanah tanpa perlakuan pemadatan tanah.
28
Berdasarkan data pada Tabel 5 dan Tabel 6 diketahui bahwanilai koefisien determinasi (R2) lebih besar pada model dengan kategori tingkat kadar air tinggi daripada model dengan kategori tingkat kadar air rendah. Pendugaan persamaan regresi pendugaan rasio kadar hara Kalium (K) memiliki koefisien determinasi yang lebih besar dibandingkan persamaan regresi yang lain. Pada model persamaan regresi rasio kadar hara Phospor (P) dengan tingkat kadar air rendah, variabel kadar air (KA) tidak signifikan. Hal ini dapat disebabkan karena tingkat kelarutan pupuk SP36 yang sangat rendah pada tingkat kadar air rendah.
(a)
(b)
(c)
Gambar 17 Rasio kadar hara potensial (RKH) hasil pengukuran ( ) dan RKH hasil pendugaan dengan model persamaan regresi ( ) pada sampel tanah dengan pemupukan (a) urea, (b) SP36, dan (c) KCl pada sampel tanah dengan perlakuan pemadatan tanah. Perbandingan rasio kadar hara tanah (RKH) hasil pengukuran dan hasil pendugaan dengan model regresi pada tiap tingkat perlakuan kadar air disajikan pada grafik Gambar 16 dan 17. Berdasarkan grafik pada Gambar 16 dan 17 dapat diamati bahwa meskipun koefisien determinasi (R2) persamaan regresi pendugaan
29
rasio kadar hara Phospor (RKH) P memiliki nilai yang cukup tinggi pada kategori tingkat kadar air rendah, namun hasil pendugaan RKH P menggunakan model persamaan regresi tidak responsif terhadap variabel kadar air dan nilai ECa. Nilai koefisien determinasi yang tinggi tersebut disebabkan nilai residual regresi yang rendah namun pada kenyataannya variabel nilai ECa belum dapat merepresentasikan dinamika perubahan RKH P terhadap kadar air dan nilai ECa dalam tanah. Nilai ECa tidak dapat menggambarkan jumlah RKH Ppada tingkat kadar air rendah karena tingkat kelarutan pupuk SP36 dalam tanah sangat rendah pada kondisi tersebut. Namun variabel KA dan variabel ECa sudah cukup baik untuk merepresentasikan rasio kadar hara Nitrogen (N) dan Kalium (K) dalam tanah seperti ditunjukkan pada grafik dalam Gambar 16 dan Gambar 17.
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan1. Nilai ECa tanah mempunyai korelasi yang signifikan dengan tingkat kadar air dan kadar hara N, P, atau K dalam tanah. Nilai ECa dapat digunakan sebagai variabel untuk menduga jumlah kadar hara secara agregat tetapi nilai ECa tidakdapat menentukan jenis hara secara spesifik di dalam tanah.
2. Tingkat sensitivitas pengukuran ECa semakin meningkathinggakisaran kadar air 50% tetapitingkat sensitivitasturun padakadar air lebih besar dari 50%. Pengukuran ECa sampel tanah pada kisaran kadar air 10% hingga 20% atau pada kisaran kadar air tersedia tanah lebih konsisten terhadap pengaruh perbedaan tingkatkepadatan tanah.
3. Model pendugaan RKH N, P, atau Kyang diperoleh pada penelitian ini terbatas hanya menggunakan data pada sampel tanah dengan perlakuan pemupukan pupuk tunggal.Nilai koefisien determinasi (R2) model pendugaan RKH yang lebih tinggi diperoleh pada model pendugaan dengantingkat kadar air tinggi (>20%) dibandingkan tingkat kadar air rendah ( 20%).
Saran
