KARAKTERISASI PELEPASAN NITRAT PADA ANDISOLS
DI JAWA BARAT DAN JAWA TENGAH
NOVIANTI RULIANA
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Pelepasan Nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2014
Novianti Ruliana
ABSTRAK
NOVIANTI RULIANA. Karakterisasi Pelepasan Nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Dibimbing oleh ARIEF HARTONO dan SYAIFUL ANWAR.
Tanah Andisols tersebar luas di Indonesia dengan luas mencapai 5.4 juta ha. Tanah-tanah ini digunakan secara luas oleh petani sebagian besar untuk pertanian hortikultura dan perkebunan teh dan sebagian kecil untuk peternakan. Karakteristik pola pelepasan anion nitrat sangat spesifik lokasi sehingga perlu dicari tahu lebih jauh sifat-sifat kimia tanah apa saja yang berpengaruh terhadap pola pelepasan nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Percobaan pelepasan nitrat dilakukan dengan metode inkubasi. Jumlah nitrat yang terlepaskan dalam penelitian ini disimulasikan dengan menggunakan persamaan
first order kinetic. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) Karakterisasi kimia Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah, (2) Karakterisasi pola pelepasan nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah dengan sifat kimia yang berbeda, (3) Mendapatkan hubungan antara sifat-sifat kimia tanah dengan pola pelepasan nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Berdasarkan hasil analisis, sifat-sifat kimia tanah Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah bervariasi. Pelepasan nitrat pada Andisols Lembang, Pangalengan, Sukamantri, dan Dieng semakin menurun berdasarkan kedalaman profil tanahnya dan semakin meningkat berdasarkan lamanya waktu inkubasi selama 6 minggu. Hasil uji korelasi sederhana menunjukkan bahwa untuk potensial nitrat yang dapat dilepaskan (N0) memiliki korelasi positif dengan total C sebesar 0.08, total N sebesar 0.14, Fe oksalat sebesar 0.05, Al dithionite sebesar 0.07, dan Fe dithionite sebesar 0.39 serta memiliki korelasi negatif dengan Al oksalat sebesar -0.08 dan Alo + ½ Feo
sebesar -0.07. Sedangkan untuk konstanta kecepatan pelepasan nitrat per minggu (k)hanya memiliki korelasi positif dengan Fe dithionite yaitu sebesar 0.04.
ABSTRACT
NOVIANTI RULIANA. Characterization of Nitrate Release on Andisols in West and Central Java. Supervised by ARIEF HARTONO and SYAIFUL ANWAR.
Andisols occupies large area in Indonesia. The area is about 5.4 million hectares. This soil is used extensively by farmers for horticulture, tea plantation and small portion for livestock. The characteristics of nitrate release is very spesific location so that it is necessary to reveal soil properties affecting to the pattern of nitrate release on Andisols in West and Central Java. The experiment of nitrate release was conducted by incubation experiment. The objectives of the research were to (1) characterization of chemical properties of Andisols in West and Central Java, (2) characterization of the pattern of nitrate release on Andisols in West and Central Java, and (3) obtaining correlation between chemical properties and the pattern of nitrate release on Andisols in West and Central Java. Based on soil analyses, the chemical properties of Andisols in West and central Java were different. The release of nitrate on Andisols in Lembang, Pangalengan, Sukamantri and Dieng decreased as the depth of soil samples in the soil profile was deeper and increased as the periode of incubation was longer. Simple correlation test showed that the potential nitrate release (N0) positively correlated with total carbon (r=0.08), total nitrogen (r=0.14), oxalate-extractable iron (Feo)
(r=0.05), dithionite-citrate-bicarbonate-extractable aluminum (Ald) (r=0.07) and
dithionite-citrate-bicarbonate-extractable iron (Fed) (r=0.39). The N0 negatively correlated with oxalate-extractable aluminum (Alo) (r=-0.08) and Alo + ½ Feo
(r=-0.07). As for the rate constant (k), k only positively correlated with Fed (r=0.04).
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian
pada
Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan
KARAKTERISASI PELEPASAN NITRAT PADA ANDISOLS
DI JAWA BARAT DAN JAWA TENGAH
NOVIANTI RULIANA
DEPARTEMEN ILMU TANAH DAN SUMBERDAYA LAHAN FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Karakterisasi Pelepasan Nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah
Nama : Novianti Ruliana NIM : A14100015
Disetujui oleh
Dr Ir Arief Hartono, MScAgr Pembimbing I
Dr Ir Syaiful Anwar, MSc Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Baba Barus, MSc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala kasih dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan, penelitian, dan penulisan skripsi ini. Skripsi yang dilaksanakan sejak Desember 2013 ini berjudul Karakterisasi Pelepasan Nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Arief Hartono, MScAgr selaku dosen pembimbing skripsi yang senantiasa memberikan bimbingan, nasihat, dan motivasi selama penelitian sampai penulisan skripsi. Terima kasih kepada Dr Ir Syaiful Anwar, MSc selaku dosen pembimbing skripsi kedua atas bimbingan dan berbagai saran dalam penyempurnaan penulisan skripsi.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ir Fahrizal Hazra, MSc selaku dosen penguji atas kritik, saran, dan
masukkan dalam perbaikan skripsi ini.
2. Seluruh staf Laboratorium dan staf Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
3. Kedua orang tua dan seluruh keluarga atas doa, kasih sayang, dan kepercayaannya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan S1 ini.
4. Maya, Deli, Fitria, Indah, Aga, Greda-C, HANNYM, dan WU yang selalu mendukung dan memberi motivasi kepada penulis.
5. Masruroh, Rahayu, Bambang, dan rekan-rekan MSL 47 atas kebersamaan dan dukungannya selama penelitian.
6. Seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam penelitian yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Semoga karya ilmiah ini dapat memberikan manfaat bagi pihak yang membacanya.
Bogor, Juni 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ix
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN ix
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
TINJAUAN PUSTAKA 2
Andisols 2
Nitrogen dan Mineralisasinya dalam Tanah 2
Persamaan First Order Kinetic 3
METODE 4
Tempat dan Waktu Pengambilan Contoh Tanah dan Pelaksanaan Penelitian 4
Karakterisasi Sifat-Sifat Kimia Tanah 4
Karakterisasi Pola Pelepasan Nitrat 5
Analisis Data 5
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
Sifat Kimia Andisols 6
Pelepasan Nitrat 8
Hubungan antara nilai N0 dan k persamaan first order kinetic dengan beberapa
sifat kimia tanah 10
SIMPULAN DAN SARAN 11
Simpulan 11
Saran 11
DAFTAR PUSTAKA 12
LAMPIRAN 14
DAFTAR TABEL
1 Sifat kimia Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah 7 2 Pelepasan nitrat Andisols minggu ke-0 sampai dengan minggu ke-6 8 3 Nilai N0 (potensial nitrat yang dapat dilepaskan), k (konstanta
kecepatan pelepasan nitrat per minggu), dan R2 persamaan first order
kinetic 9
4 Korelasi antara beberapa sifat kimia tanah dengan nilai N0 dan k
persamaan first order kinetic 11
DAFTAR GAMBAR
1 Sebaran lokasi pengambilan contoh tanah Andisols 4 2 Nilai Nt (nitrat yang terlepaskan pada waktu t) persamaan first order
kinetic pada Andisols (a) Lembang, (b) Pangalengan, (c) Sukamantri,
dan (d) Dieng 10
DAFTAR LAMPIRAN
1 Status sifat kimia tanah berdasarkan kriteria penilaian Balai
Penelitian Tanah (2009) 14
2 Prosedur penetapan pH H2O (1:5) dengan menggunakan pH meter 14
3 Prosedur penetapan tekstur tanah dengan menggunakan metode pipet 14 4 Prosedur penetapan total C dengan metode Walkley and Black 15 5 Prosedur penetapan P-tersedia dengan metode Bray I 16 6 Prosedur penetapan total N dengan metode N-Kjeldahl 16
7 Prosedur penetapan kapasitas tukar kation 17
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Andisols termasuk tanah yang tersebar luas di Indonesia. Luas tanah Andisols di Indonesia mencapai 5.4 juta ha atau sekitar 2.9% wilayah daratan Indonesia (Puslittanak 2000). Tanah-tanah ini terdapat di sekitar lereng puncak gunung berapi dan dominan berada pada ketinggian sekitar 2000 sampai 2500 meter di atas permukaan laut. Tanah-tanah ini digunakan secara luas oleh petani sebagian besar untuk pertanian hortikultura dan perkebunan teh dan sebagian kecil untuk peternakan.
Sangat sedikit yang mengetahui tentang potensi pola pelepasan nitrat pada tanah volkan muda tropika yang diusahakan secara intensif. Tanah tersebut cenderung kaya bahan organik dan N-organik, banyak N yang dilindungi oleh mekanisme ikatan yang kuat secara organik. Penelitian terdahulu Andisols di Indonesia yang terkait dengan pelepasan anion adalah penelitian tentang fosfat (Hartono 2007; Hartono et al. 2007; Hartono dan Bilhaq 2011).
Belum banyak data penelitian tentang pelepasan nitrat di Andisols sementara nitrat di Andisols diperkirakan sangat banyak dan bergerak secara vertikal terbawa air perkolasi tanah sehingga dapat mencemari lingkungan. Menurut Sharifi et al. (2007) perkiraan besarnya mineralisasi N dari bahan organik tanah dan bahan organik yang ditambahkan sangat esensial terhadap penentuan dosis pada aplikasi pemupukan N. Penentuan dosis pemupukan N sangat esensial untuk optimalisasi kualitas dan hasil panen serta meminimalisasi dampak merugikan dari N yang berlebihan pada lingkungan.
Karakteristik pola pelepasan anion nitrat sangat spesifik lokasi sehingga perlu dicari tahu lebih jauh sifat-sifat kimia tanah apa saja yang berpengaruh terhadap pola pelepasan nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Jumlah nitrat yang terlepaskan dalam penelitian ini disimulasikan dengan menggunakan persamaan first order kinetic.
Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Karakterisasi kimia Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah.
2. Karakterisasi pola pelepasan nitrat pada Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah dengan sifat kimia yang berbeda.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Andisols
Andisols adalah tanah yang terbentuk dari bahan induk abu volkan dan mempunyai mineral liat silikat alofan dan mineral liat besi dan aluminium oksida yang amorf (Tan 1965). Andisols adalah tanah berwarna hitam atau coklat tua, remah, sangat gembur, licin bila dipirid, teksturnya sedang, bersifat porous, pemadasan lemah, dan sedikit akumulasi liat sering ditemukan di lapisan bawah (Hardjowigeno 2003). Andisols memiliki sifat kejenuhan basa rendah (20-40%), kapasitas tukar kation tinggi (25-40 me 100g-1), mengandung C dan N yang tinggi (3-5% dan 0.5-0.75%), memiliki C/N rasio yang tergolong rendah (5-10), kandungan aluminium dapat ditukar (Al−dd) rendah (5-10%), dan mempunyai
bulk density rendah (<0.85 g cm-3) (Rachim dan Suwardi 1999).
Di Indonesia, Andisols menyebar sepanjang kepulauan dari Sumatera bagian barat hingga Jawa dan lebih sedikit pada kepulauan Sunda bagian timur. Pada Jawa bagian barat, bahan induk yang menyusun Andisols bervariasi dari abu volkan basalto-andesitic di Lembang hingga abu volkan andesitic di Ciapus dan dataran tinggi Pangalengan. Abu volkan di Lembang berasal dari Gunung Tangkuban Prahu dan ditandai oleh asosiasi hornblende. Sedangkan abu volkan di dataran tinggi Pangalengan berasal dari kompleks Gunung Wayang-Papandayan dan ditandai oleh asosiasi augite. Pada Jawa bagian tengah dan timur, bahan induk yang menyusun Andisols termasuk kategori abu volkan andesitic atau basalto-andesitic, dengan asosiasi hypersthenes-augite atau augite-hypersthene (Tan 2008).
Nitrogen dan Mineralisasinya dalam Tanah
Nitrogen (N) adalah salah satu hara esensial bagi tanaman dan kadar N di tanah sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan hasil panen (Brady dan Weil 2002). Nitrogen diserap tanaman dalam bentuk ion NO3- atau NH4+ dari
tanah (Rosmarkam dan Nasih 2002). Ketersediaan nitrogen dalam tanah terjadi melalui proses mineralisasi dan immobilisasi N, fiksasi N dari udara, melalui hujan dan bentuk presipitasi yang lain, serta pemupukan (Leiwakabessy et al.
2003).
N-total merupakan kandungan nitrogen tanah baik dalam bentuk anorganik (N-NH4+, N-NO3-, N-NO2-) dan organik meliputi protein, asam amino, gula amino,
dan N organik yang terimmobilisasi dalam organisme tanah. N-total merupakan keseluruhan dari N-tersedia (N-NH4+, N-NO3-) dan N tak tersedia. N-NH4+ yang
sangat tersedia bagi tanaman yaitu yang berada pada larutan tanah, yang cukup tersedia adalah N-NH4+ yang terdapat pada kompleks pertukaran dengan mineral
lempung atau kompleks organik, dan yang belum tersedia adalah yang terikat dalam bahan organik atau masuk dalam interlayer mineral lempung tipe 2:1 (Syukur dan Harsono 2008).
3 Nitrifikasi adalah perubahan dari ammonium (N-NH4+) menjadi nitrit
(N-NO2-) yang dibantu oleh mikroorganisme Nitrosomonas kemudian (N-NO2-)
kemudian menjadi nitrat (N-NO3-) dengan dibantu oleh mikroorganisme Nitrobacter. Mikroorganisme yang membantu proses nitrifikasi termasuk ke dalam bakteri kemoautotrof . Bakteri ini mendapatkan sumber energi dari bahan anorganik dan sumber C dari CO2 yang berasal dari siklus Calvin. Terdapat
beberapa species bakteri lainnya yang membantu proses nitrifikasi diantaranya adalah Nitrospira, Nitrococcus, Nitrospina, Nitrosococcus, Nitrosovibrio, Nitrosolobus, dan Nitrosospira.
Berikut ini adalah reaksi-reaksi kimia dari proses-proses perubahan bentuk nitrogen dalam tanah :
Aminisasi : Bahan organik (N-organik) + Enzim peptidase senyawa amino (R-NH2) + CO2 + Energi musim kemarau yang hebat dan pergerakan air kapiler memungkinkan ke atas dan ke bawah, maka nitrat akan diakumulasikan pada bagian atas horizon tanah bahkan di permukaaan tanah (Tisdale et al. 1990).
Persamaan First Order Kinetic
Penggambaran untuk kinetika pelepasan N tanah berfokus pada penggunaan model-model persamaan first order (Stanford dan Smith 1972; Lerch
et al. 1992). Model-model first order ini didasarkan pada asumsi bahwa tingkat pelepasan N sebanding dengan jumlah N tersedia, dengan persamaan dNt/dt =
-kN0 dimana Nt adalah konsentrasi N tersedia, N0 adalah jumlah N yang berpotensi
terlepaskan, k adalah konstanta kecepatan pelepasan, dan t adalah waktu. Model persamaan first order kinetic merupakan integral dari persamaan tersebut sehingga didapatkan persamaan untuk first order kinetic adalah N0 = Nt / 1-exp(-kt) (Lerch et
al. 1992).
Model persamaan first order kinetic digunakan untuk mengestimasi hasil analisis N-tersedia. De Neve dan Hofman (1996) menjelaskan bahwa bentuk dari kurva pelepasan N dapat disimulasikan dengan kurva persamaan first order kinetic yaitu dengan persamaan N0 = Nt/ 1-exp(-kt) dimana No merupakan potensial
4
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Pengambilan Contoh Tanah dan Pelaksanaan Penelitian Contoh tanah diambil dari 15 profil tanah Andisols yang tersebar di Jawa Barat dan Jawa Tengah diantaranya yaitu Lembang, Pangalengan, Sukamantri, dan Dieng. Contoh tanah diambil pada kedalaman 0-100 cm tergantung horizon penyusun profil tanah tersebut. Sebaran lokasi pengambilan contoh tanah Andisols disajikan pada Gambar 1. Penelitian dilakukan di laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan mulai dari bulan Desember 2013 sampai April 2014.
Gambar 1. Sebaran lokasi pengambilan contoh tanah Andisols Karakterisasi Sifat-Sifat Kimia Tanah
Contoh-contoh tanah dikeringudarakan, ditumbuk dan disaring dengan saringan berukuran 2-mm (Eimer and Amend). Nilai pH tanah 1: 5 (w/v) ditetapkan menggunakan pH meter (Eutech Instruments pH 2700). Tekstur tanah ditetapkan dengan menggunakan metode pipet. Kandungan C-organik ditetapkan dengan menggunakan metode Walkley and Black. Kandungan P-tersedia ditetapkan dengan metode Bray I.
Kandungan N-total ditetapkan dengan metode N-Kjeldahl. Kapasitas tukar kation (KTK) ditetapkan dengan menggunakan 1 M NH4OAc pH 7.0. Kandungan
5
spectrophotometry (AAS) (Shimadzu AA-6300) sementara K dan Na diukur menggunakan flame emission spectrophotometry (Corning 405). Status sifat kimia tanah pada analisis kimia tanah diklasifikasikan berdasarkan kriteria penilaian Balai Penelitian Tanah (2009).
Total oksida-oksida besi dan aluminium diekstrak menggunakan pengekstrak dithionite-citrate-bicarbonate (Fed dan Ald) berdasarkan metode
Mehra dan Jackson. Oksida-oksida besi dan aluminium yang amorf diekstrak dengan menggunakan 0.3 Mammonium oxalate (Feo dan Alo) pada pH 3 selama 4
jam di ruang gelap berdasarkan metode yang dikembangkan oleh McKeague dan Day. Besi dan aluminium yang terekstrak selanjutnya diukur dengan menggunakan atomic absorption spectrophotometry (AAS) (Shimadzu AA-6300).
Karakterisasi Pola Pelepasan Nitrat
Percobaan pelepasan nitrat dilakukan dengan metode inkubasi (Stanford dan Smith 1972; Saito dan Ishii 1987; Sano et al. 2004). Contoh tanah segar dari lapangan disaring dengan saringan 2-mm (Eimer and Amend). Kemudian contoh tanah yang telah lolos saringan 2-mm ditetapkan kadar airnya. Contoh tanah ditimbang sebanyak 8 g berdasarkan berat kering mutlak dan dimasukkan ke dalam botol. Botol yang berisi contoh tanah diinkubasi selama 1 minggu, 2 minggu, 4 minggu, dan 6 minggu.
Setelah masa inkubasi, contoh tanah ditimbang sebanyak 5 g kemudian dimasukkan kedalam tabung sentrifus dan ditambahkan larutan KCl 1 M sebanyak 25 ml. Selanjutnya, larutan contoh tanah dikocok selama 30 menit dengan kecepatan 180 rpm dan disentrifus (International Centrifuge Size 2 Model K No 3225 M) selama 15 menit. Setelah 15 menit, larutan tersebut disaring. Filtrat yang diperoleh ditampung pada botol film, lalu diukur absorbans-nya dengan spektrofotometer Uv-Vis (Shimadzu UV-1201) pada panjang gelombang 210 nm dan dikoreksi oleh panjang gelombang 275 nm dengan faktor koreksi 2.5. Konsentrasi larutan standar nitrat yang digunakan adalah 0, 1, 2, 3, 4, 5,10, dan 15 ppm.
Analisis Data
Jumlah nitrat yang terlepaskan disimulasikan dengan menggunakan persamaan first order kinetic:
Dimana:
Nt = nitrat yang dilepaskan dalam mg kg-1
N0 = nitrat maksimum dalam mg kg-1 yang dapat dilepaskan
k = kecepatan pelepasan dalam minggu-1
t = waktu inkubasi dalam minggu
Untuk pengolahan data first order kinetic dilakukan dengan menggunakan
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Kimia Andisols
Sifat kimia beberapa tanah Andisols disajikan pada Tabel 1. Berdasarkan hasil analisis, sifat-sifat kimia tanah Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah bervariasi yang dapat dilihat dari nilai standar deviasi yang diperoleh. Nilai pH tanah memiliki nilai rata-rata sebesar 5.60 (agak masam) untuk Andisols Jawa Barat dan 5.85 (agak masam) untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng). Kadar C organik rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 6.7% (sangat tinggi) dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 4.3% (tinggi). Tingginya kadar C organik dapat disebabkan karena bahan organik pada Andisols dapat dikomplek oleh mineral liat alofan sehingga kadar bahan organik dapat dipertahankan.
Kadar N-total rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 0.39% (sedang) dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 0.29% (sedang). C/N rasio rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 17.76 (tinggi) dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 15.30 (sedang). Hal ini menunjukkan bahwa N pada Andisol sangat mudah termineralisasi karena mempunyai C/N rasio < 20.
Kadar P tersedia rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 87.29 mg P2O5 kg-1 dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 100.40 mg P2O5 kg-1.
Kapasitas Tukar Kation (KTK) rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 29.01 me 100g-1 (tinggi) dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 24.49 me 100g-1 (sedang). Kejenuhan basa rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 17.69% (sangat rendah) dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 34.18% (rendah). Kadar klei rata-rata untuk Andisols Jawa Barat sebesar 48.80% dan untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng) sebesar 30.92%.
Aluminium yang diekstrak dengan 0.3 M ammonium oxalate (Alo)
memiliki nilai rata-rata sebesar 62.43 g kg-1 untuk Andisols Jawa Barat dan 59.58 g kg-1 untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng). Feo memiliki nilai rata-rata sebesar
8.84 g kg-1 untuk Andisols Jawa Barat dan 8.75 g kg-1 untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng). Oksida-oksida besi dan aluminum amorf (Feo dan Alo) lebih
tinggi pada Andisols Jawa Barat dibandingkan Andisols Jawa Tengah (Dieng). Alo + ½ Feo memiliki nilai rata-rata sebesar 66.82 g kg-1 untuk Andisols Jawa
Barat dan 63.96 g kg-1 untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng). Aluminium yang diekstrak dengan dithionite-citrate-bicarbonate(Ald) memiliki nilai rata-rata
sebesar 5.06 g kg-1 untuk Andisols Jawa Barat dan 3.69 g kg-1 untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng). Fed memiliki nilai rata-rata sebesar 34.33 g kg-1 untuk
Andisols Jawa Barat dan 40.03 g kg-1 untuk Andisols Jawa Tengah (Dieng).
7
Tabel 1. Sifat kimia Andisols di Jawa Barat dan Jawa Tengah
8
Pelepasan Nitrat
Data pelepasan nitrat Andisols minggu ke-0 sampai dengan minggu ke-6 disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan bahwa pelepasan nitrat pada Andisols Lembang, Pangalengan, Sukamantri, dan Dieng semakin menurun berdasarkan kedalaman profil tanahnya dan semakin meningkat berdasarkan lamanya waktu inkubasi selama 6 minggu. Pelepasan nitrat yang semakin menurun berdasarkan kedalaman profil tanahnya disebabkan oleh semakin berkurangnya kadar oksigen pada kedalaman tersebut sehingga terjadi kondisi anaerob. Kondisi anaerob menyebabkan terjadinya proses denitrifikasi yaitu perubahan dari nitrat (N-NO3-) menjadi gas N2 dan N2O dengan bantuan bakteri Thiobacillus denitrificants.
Pada minggu awal inkubasi pelepasan nitrat rendah karena proses nitrifikasi belum banyak terjadi. Setelah itu terjadi peningkatan pelepasan nitrat karena tersedianya oksigen yang cukup sehingga terjadi kondisi aerob. Kondisi aerob menyebabkan terjadinya proses nitrifikasi yang akan menghasilkan nitrat (Leiwakabessy et al. 2003). Pada umumnya dari keempat Andisols pada beberapa kedalaman tanah selama inkubasi 6 minggu mempunyai pelepasan nitrat yang fluktuatif. Hal ini dipengaruhi oleh proses dekomposisi di dalam tanah yang berkaitan dengan C/N rasio.
Tabel 2. Pelepasan nitrat Andisols minggu ke-0 sampai dengan minggu ke-6
9 Nilai N0 (potensial nitrat yang dapat dilepaskan), k (konstanta kecepatan pelepasan nitrat per minggu), dan R2 dari persamaan first order kinetic disajikan pada Tabel 3. Nilai R2 yang tinggi (antara 0.5-1.0) menunjukkan terdapat hubungan yang erat antara variabel yang diukur. Nilai N0 paling tinggi pada keempat Andisols terdapat pada Andisols Lembang kedalaman 16-36 cm sebesar 759 mg kg-1, Andisols Pangalengan kedalaman 0-21 cm sebesar 417 mg kg-1, Andisols Sukamantri kedalaman 0-10 cm sebesar 887 mg kg-1, dan Andisols Dieng kedalaman 0-20 cm sebesar 1081 mg kg-1.
Sementara nilai k yang paling tinggi pada keempat Andisols terdapat pada Andisols Lembang kedalaman 36-70 cm sebesar 2.85 minggu-1, Andisols Pangalengan kedalaman 21-52 cm sebesar 1.64 minggu-1, Andisols Sukamantri kedalaman 0-10 cm sebesar 2.68 minggu-1, dan Andisols Dieng kedalaman 82-100 cm sebesar 3.24 minggu-1. Nilai k pada keempat Andisols dalam penelitian ini lebih besar dari nilai yang dilaporkan dalam literatur. Berdasarkan Sano et. al
(2006), tanah volkan dan non-volkan dataran tinggi dari Jepang memiliki nilai k
sebesar 0.152 dan 0.120 minggu-1. Perbedaan nilai k pada penelitian ini dengan penelitian sebelumnya dapat dihubungkan dengan perbedaan penggunaan lahan dimana pada keempat Andisols dalam penelitian ini merupakan lahan hortikultura sedangkan pada tanah dalam penelitian sebelumnya merupakan lahan non-hortikultura.
Tabel 3. Nilai N0 (potensial nitrat yang dapat dilepaskan), k (konstanta kecepatan pelepasan nitrat per minggu), dan R2 persamaan first order kinetic
10
Nilai Nt (nitrat yang terlepaskan pada waktu t) persamaan first order
kinetic disajikan pada Gambar 1. Gambar 1 menunjukkan bahwa nilai Nt pada Andisols Lembang, Pangalengan, Sukamantri, dan Dieng semakin meningkat berdasarkan lamanya waktu inkubasi selama 6 minggu. Nilai Ntpaling tinggi pada keempat Andisols berturut-turut terdapat pada Andisols Dieng kedalaman 0-20 cm, Andisols Sukamantri kedalaman 0-10 cm, Andisols Lembang kedalaman 16-36 cm, dan Andisols Pangalengan kedalaman 0-21 cm.
Hubungan antara nilai N0 dan k persamaan first order kinetic dengan beberapa sifat kimia tanah
Hasil uji korelasi sederhana antara beberapa sifat kimia tanah Andisols dengan nilai N0 dan k persamaan first order kinetic disajikan pada Tabel 4. Dari analisis menunjukkan bahwa untuk N0 memiliki korelasi positif dengan total C, total N, Fe oksalat, Al dithionite, dan Fe dithionite serta memiliki korelasi negatif dengan Al oksalat dan Alo + ½ Feo. Sedangkan untuk k hanya memiliki korelasi
positif dengan Fe dithionite. Korelasi negatif N0 dengan Al oksalat diduga karena senyawa aktif Al yang di proteksi oleh N organik selama proses pelepasan nitrat (Widowati et al. 2012). Sedangkan korelasi negatif N0 dengan Alo + ½ Feo diduga
11 karena mineral amorf yang diperoleh dari material volkanik menghambat proses pelepasan nitrat dari akumulasi senyawa N organik yang berkaitan dengan ikatan kuat pada material (Yanai et al. 2013).
Korelasi antara beberapa sifat kimia tanah dengan nilai N0 dan k persamaan first order kinetic tidak menunjukkan korelasi yang signifikan. Hal ini diduga terdapatnya aspek lain yang mempengaruhi pelepasan nitrat. Selain sifat kimia tanah, sifat biokimia (kandungan N, Nisbah C/N, lignin, selulosa, polifenol, dan sebagainya) juga merupakan faktor penting yang mengatur pelepasan nitrat. Peneliti banyak yang melihat hubungan statis antara sisi biokimia dan jumlah pelepasan nitrat pada akhir masa inkubasi. Namun perbedaan waktu inkubasi menyebabkan perbedaan dalam jumlah bersih pelepasan nitrat sehingga lamanya waktu inkubasi juga mempengaruhi hubungan dengan sifat biokimia pelepasan nitrat (Chaves et al. 2004).
Tabel 4. Korelasi antara beberapa sifat kimia tanah dengan nilai N0 dan k persamaan first order kinetic yang dapat dilihat dari nilai standar deviasi yang diperoleh.
2. Pelepasan nitrat pada Andisols Lembang, Andisols Pangalengan, Andisols Sukamantri, dan Andisols Dieng semakin menurun berdasarkan kedalaman profil tanahnya dan semakin meningkat berdasarkan lamanya waktu inkubasi selama 6 minggu.
3. Hasil uji korelasi sederhana menunjukkan bahwa untuk potensial nitrat yang dapat dilepaskan (N0) memiliki korelasi positif dengan total C sebesar 0.08, total N sebesar 0.14, Fe oksalat sebesar 0.05, Al dithionite sebesar 0.07, dan Fe dithionite sebesar 0.39 serta memiliki korelasi negatif dengan Al oksalat sebesar -0.08 dan Alo + ½ Feo sebesar -0.07. Sedangkan untuk konstanta
kecepatan pelepasan nitrat per minggu (k) hanya memiliki korelasi positif dengan Fe dithionite yaitu sebesar 0.04.
Saran
12
DAFTAR PUSTAKA
[Balittan] Balai Penelitian Tanah. 2009. Analisis Kimia Tanah, Tanaman, Air, dan Pupuk. Bogor (ID): Balai Penelitian Tanah.
Brady NC, Weil RR. 2002. The nature and properties of soils 14th ed. New Jersey (US): Pearson Education, Inc. 975 p.
Chaves B, De Neve S, Hofman G, Boecky V, Cleemput. 2004. Modelling the N mineralization of vegetable root residues and green manures using their biochemical composition. Eur J Agron. 21:161-170.
De Neve S, Hofman G. 1996. Modelling N mineralization of vegetable crop residues during laboratory incubations. Soil Biol Biochem. 28:1451-1457. Hardjowigeno S. 2003. Klasifikasi Tanah dan Pedogenesis. Jakarta (ID):
Akademika Pressindo.
Hardjowigeno S. 2007. Ilmu Tanah. Jakarta (ID): Akademika Pressindo.
Hartono A. 2007.The effect of calcium silicate on the phosphorous sorption characteristics of andisol Lembang West Java. J Tanah Lingk. 10:14-19.
Hartono A, Anwar S, Lutfi CM. 2007. Studi erapan fosfor, belerang dan boron pada tanah Andisol Sukamantri, Latosol Darmaga dan Grumusol Cihea.
Seminar Kongres Nasional IX HITI.
Hartono A, Bilhaq R. 2011. Pengaruh silikat terhadap pola pelepasan fosfor Andisol Lembang dengan menggunakan successive Resin Extraction. Seminar Kongres Nasional X HITI.
Leiwakabessy FM, Wahjudin UM, Suwarno. 2003. Kesuburan Tanah. Bogor (ID): IPB Pr.
Lerch RN, Barbarick KA, Sommers LE, Westfall DG. 1992. Sewage sludge proteins as labile carbon and nitrogen sources. Soil Sci Soc Am J. 56:1470-1476. [Puslittanak] Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat. 2000. Atlas Sumberdaya
Tanah Eksplorasi Indonesia, Berwarna, Skala 1:100.000. Jakarta (ID): Badan Litbang Pertanian.
Rachim DA, Suwardi. 1999. Morfologi dan Klasifikasi Tanah. Bogor (ID): IPB Pr. Rosmarkam A, Nasih WY. 2002. Ilmu Kesuburan Tanah. Yogyakarta (ID):
Kanisius.
Saito M, Ishii K. 1987. Estimation of soil nitrogen mineralization in corn-grown fields based on mineralization parameters. Soil Sci Plant Nutr. 33:555-566. Sano S, Yanai J, Kosaki T. 2004. Evaluation of soil nitrogen status in Japanese
agricultural lands with reference to land use and soil types. Soil Sci Plant Nutr. 50:501-510.
Sano S, Yanai J, Kosaki T. 2006. Relationship between labile organic matter and nitrogen mineralization in Japanese agricultural soils with reference to land use and soil type. Soil Sci Plant Nutr. 52:49-60.
Sharifi M, Zebarth BJ, Burton DL, Gran CA, Cooper JM. 2007. Evaluation of some indices of potentially mineralizable nitrogen in soil. Soil Sci Soc Am J.
71:1233-1239.
13 Syukur A, Harsono. 2008. Pengaruh pemberian pupuk kandang dan NPK terhadap
beberapa sifat kimia dan fisika tanah pasir pantai samas bantul. J Tanah lingk.
8:138-145.
Tan KH. 1965. The Andosols in Indonesia. Soil Sci. 99:375-378.
Tan KH. 2008. Soils in The Humid Tropics and Monsoon Region of Indonesia 2nd ed. Boca Raton (US): CRC Pr.
Tisdale SL, Nelson WL, Beaton JD. 1990. Soil Fertility and Fertilizers 4th ed.
New York (US): Macmillan.
Widowati LR, Sleutel S, Setyorini D, Sukristiyonubowo, De Neve S. 2012. Nitrogen mineralization from amended and unamended intensively managed tropical andisols and inceptisols. Soil Research. 50:136-144.
14
LAMPIRAN
Lampiran 1. Status sifat kimia tanah berdasarkan kriteria penilaian Balai Penelitian Tanah (2009)
Parameter tanah
Nilai Sangat
rendah Rendah Sedang Tinggi
Sangat
Lampiran 2. Prosedur penetapan pH H2O (1:5) dengan menggunakan pH meter
1. 10 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm ditimbang, masukkan ke dalam botol kocok.
2. Tambahkan air destilata 50 ml.
3. Kocok selama 30 menit dengan mesin pengocok.
4. Ukur nilai pH menggunakan pH meter (Eutech Instruments pH 2700).
Lampiran 3. Prosedur penetapan tekstur tanah dengan menggunakan metode pipet 1. Contoh tanah 10 gram (tanah pasir 20 gram) ditimbang, masukkan ke dalam
gelas piala 1000 ml, kemudian panaskan pada penangas selama 30 menit. Segera tambahkan H2O2 20 ml dan air aquades sampai 200 ml sambil diaduk
perlahan-lahan. Setelah itu diamkan selama 1 jam. Penambahan H2O2 20 ml
terus menerus dilakukan sampai bahan organik hilang (sudah tidak berbuih), setelah selesai penangas dimatikan.
2. Tambahkan HCl 50 ml dan aquades sampai 800 ml sambil diaduk, kemudian diamkan ± 1 jam atau sampai tanahnya mengendap. Setelah itu buang airnya. 3. Tambahkan air aquades sampai 600 ml sambil diaduk, diamkan ± 1 jam atau
15 4. Tambahkan air aquades sampai 400 ml sambil diaduk, diamkan ± 1 jam atau
sampai tanahnya mengendap kemudian buang airnya sampai 200 ml. Kemudian tambahkan aquades sampai tertera pada gelas piala 300 ml.
5. Siapkan cawan porselin dan tabung sedimen 1000 ml, kemudian ekstrak
disaring dengan saringan 52 μm. Hasil penyaringan pertama didapat untuk
menentukan pasir, yang kemudian disimpan pada cawan porselin dan dioven. Untuk menentukan fraksi debu dan liat, menggunakan air (debu dan liat) yang lolos saringan yang kemudian ditampung dalam tabung sedimen 1000 ml yang direndam dalam bak air. Tabung dikocok 13 kali dan segera dilakukan pemipetan (pipet terendam sampai setengah isi tabung sedimen). Ekstrak disimpan pada cawan dan di oven. Kemudian ukur suhu dalam bak, hasilnya digunakan untuk menentukan waktu pemipetan ke dua (penentuan fraksi liat). 6. Perhitungan tekstur, dengan menggunakan rumus:
Berat Tanah (gram) = Berat Cawan + Tanah (gram) – Berat Cawan Kosong (gram)
Bobot Total = (Pipet 1 x 40) + Berat Pasir (gram) Pasir (%) = (Berat Pasir / Bobot Total) x 100% Liat (%) = ((Pipet 2 x 40) Bobot Total) x 100% Debu (%) = 100% - (% Pasir + % Liat)
Lampiran 4. Prosedur penetapan total C dengan metode Walkley and Black
1. 0.5 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm ditimbang, masukkan ke dalam labu erlenmeyer 500 ml.
2. Pipet 10 ml K2Cr2O7 1 N ke dalam erlenmeyer, goyang secara perlahan hingga
tanah terdispersi dalam larutan.
3. Tambahkan 20 ml H2SO4 pekat ke dalam erlenmeyer. Goyang dengan cepat.
Usahakan agar tidak ada partikel tanah yang terlempar ke dinding labu erlenmeyer. Diamkan campuran tersebut selama 30 menit.
4. Tambahkan 100 ml air destilata ke dalam erlenmeyer. Diamkan 30 menit hingga dingin.
5. Tambahkan 4-5 tetes indikator ferroin 0.025 M.
6. Titrasi dengan FeSO4 0.5 N. Titik akhir titrasi dicapai jika larutan berubah
warna menjadi merah anggur.
7. Buat titrasi untuk blanko dengan cara yang sama tetapi tidak menggunakan tanah.
8. Hitung total C menggunakan rumus berikut:
Total C
16
Lampiran 5. Prosedur penetapan P-tersedia dengan metode Bray I
1. 1.5 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm ditimbang, masukkan ke dalam botol kocok.
2. Tambahkan 15 ml larutan P-A.
3. Kocok 15 menit dengan mesin pengocok kemudian saring. 4. Pipet 5 ml hasil saringan ke dalam tabung reaksi.
5. Tambahkan 5 ml larutan P-B kemudian kocok. 6. Tambahkan 5 tetes larutan pereduksi P-C dan kocok.
7. Tunggu 15 menit dan baca kerapatan optik dengan alat ukur spektrofotometer Uv-Vis (Shimadzu UV-1201) pada panjang gelombang 660 nm.
8. Pembakuan, buat seri larutan baku yang mempunyai konsentrasi 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 ppm P. Larutan ini dibuat dari larutan baku yang mempunyai konsentrasi lebih tinggi. Kemudian diencerkan dengan P-A dalam labu takar 50 ml. Ambil 5 ml larutan baku, masukkan ke dalam tabung reaksi, kemudian tambahkan 5 ml larutan P-B dan 5 tetes P-C seterusnya sesuai dengan metode yang diuraikan untuk penetapan contoh. Buat kurva baku dengan ppm P sebagai sumbu x dan abs sebagai sumbu y.
9. P-tersedia dapat dihitung menggunakan rumus: P tanah (ppm)
Lampiran 6. Prosedur penetapan total N dengan metode N-Kjeldahl
1. 0.5 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm ditimbang, masukkan ke dalam labu digestion.
2. Tambahkan campuran Se sebanyak satu sudip ke dalam labu digestion.
3. Tambahkan 5 ml H2SO4 pekat.
4. Digestion selama 1 jam hingga contoh tanah berubah warna menjadi kehijauan. 5. Lanjutkan digestion hingga menit. Matikan alat digestion dan tunggu
hingga agak dingin.
6. Masukkan contoh tanah ke dalam labu destilasi.
7. Tambahkan air destilata 100 ml ke dalam labu destilasi. 8. Kemudian tambahkan NaOH 50% sebanyak 20 ml.
9. Untuk penampungnya, pipet 10 ml H3BO3 1% pada erlenmeyer 250 ml,
kemudian tambahkan 5 tetes indikator conway.
10.Destilasi dilakukan hingga ekstrak yang tertampung mencapai 75 ml.
11.Hasil destilasi kemudian dititrasi dengan HCl 0.05 N. Titik akhir titrasi dicapai ketika warna berubah menjdi merah anggur.
12.Lakukan juga untuk penetapan blanko dengan cara yang sama. 13.Hitung kadar total N dengan rumus:
17 Lampiran 7. Prosedur penetapan kapasitas tukar kation
1. 5 g contoh tanah kering udara ukuran 2 mm ditimbang, masukkan ke dalam tabung sentrifuse 50 ml.
2. Tambahkan 20 ml NH4OAc pH 7.0 aduk dengan menggunakan pengaduk
gelas sampai merata dan diamkan kurang lebih selama satu malam.
3. Aduk kembali kemudian sentrifuse (International Centrifuge Size 2 Model K No 3225 M) selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm.
4. Ekstrak NH4OAc pH 7.0 didekantasi, disaring dengan kertas saring dan filtrat
ditampung ke dalam labu takar 100 ml.
5. Penambahan NH4OAc pH 7.0 diulang sampai 5 kali. Setiap penambahan
diaduk merata, disentrifuse dan ekstraknya didekantasi ke dalam labu takar 100 ml sampai tanda tera. Ekstrak ini digunakan untuk penetapan kadar K, Na, Ca, dan Mg yang dapat dipertukarkan serta untuk penetapan kejenuhan basa. 6. Untuk pencucian kelebihan NH4+ tambahkan 20 ml alkohol 80% ke dalam
tabung sentrifuse yang berisi residu tanah tersebut. Aduk sampai merata, sentrifuse, dekantasi, dan filtratnya dibuang. Pencucian kelebihan NH4+
dilakukan sebanyak 5 kali sampai tanah dalam tabung sentrifuse bebas NH4+
berlebihan.
7. Setelah tanah bebas dari NH4+, tanah dipindahkan secara kuantitatif dari
tabung sentrifuse ke dalam labu didih. Tambahkan air kira-kira 450 ml.
8. Pada labu didih ditambahkan beberapa butir batu didih, 5-6 tetes paraffin cair dan 20 ml NaOH 50% kemudian didestilasi.
9. Destilat ditampung dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi 25 ml H2SO4 0.1 N
(dipipet tepat 25 ml) dan 5-6 tetes indikator conway. Destilasi dihentikan jika destilat yang ditampung mencapai 150 ml.
10.Kelebihan asam dititrasi menggunakan NaOH 0.1 N. Titik akhir titrasi dicapai apabila warna berubah menjadi hijau.
11.Lakukan destilasi tanpa tanah sebagai blanko. 12.Besarnya KTK dapat dihitung menggunakan rumus:
KTK
Lampiran 8. Prosedur penetapan kejenuhan basa
1. Ambil secukupnya ekstrak NH4OAc dari penetapan KTK.
2. Tetapkan kandungan Ca dan Mg menggunakan atomic absorption spectrophotometry (AAS) (Shimadzu AA-6300) dan kandungan K dan Na menggunakan flame emission spectrophotometry (Corning 405).
3. Besarnya KB dapat dihitung menggunakan rumus:
KB
18
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 November 1992 dari pasangan Bapak Rudi Firmansyah dengan Ibu Erlina Dewita dan merupakan anak pertama dari empat bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN 02 Pagi Petukangan Utara pada tahun 2004 dan pendidikan menengah pertama diselesaikan pada tahun 2007 di SMPN 110 Jakarta. Tahun 2010 penulis lulus dari SMAN 90 Jakarta, kemudian melanjutkan pendidikan di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor pada Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, Fakultas Pertanian di tahun yang sama.
