TINJAUAN PUSTAKA
Pupuk Tanaman
Pupuk adalah material yang ditambahkan pada media tanam atau tanaman untuk mencukupi kebutuhan hara yang diperlukan tanaman sehingga mampu berproduksi dengan baik. Material pupuk dapat berupa bahan organik ataupun non-organik (mineral). Pupuk adalah suatu bahan yang bersifat organik maupun anorganik, apabila ditambahkan ke dalam tanah atau tanaman maka dapat memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah dan dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Pemupukan adalah cara-cara atau metode serta usaha-usaha yang dilakukan dalam pemberian pupuk atau unsur hara ke tanah atau tanaman yang sesuai dan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman yang normal (Madjid, et al., 2011).
Pemupukan
Pupuk adalah semua bahan yang mengandung unsur-unsur yang berfungsi sebagai hara tanaman serta tidak mengandung unsur-unsur toksik yang dapat memperburuk keadaan tanaman. Pengaruh kesuburan tanah berkaitan erat dengan pemberian pupuk pada tanah tersebut, baik pupuk organik maupun pupuk anorganik (Permana dan Hirasmawan, 2009).
tanah (pupuk akar) dan tanaman (pupuk daun) untuk meningkatkan kesuburan tanah (Pitojo, 1995).
Pemberian pupuk merupakan salah satu jalan yang harus ditempuh untuk memperbaiki keadaan tanah, baik dengan pupuk buatan (anorganik), maupun dengan pupu organik (seperti pupuk kandang pupuk kompos). Terdapat dua kelompok pupuk anorganik berdsarkan jenis hara yang dikandungnya, yaitu pupuk tunggal dan pupuk mejemuk. Ke dalam kelompok pupuk tunggal terdapat tiga macam pupuk yang dikenal dan banyak beredar di pasaran, yaitu pupuk yang berisi hara utama nitrogen (N), hara utama posfor (P), dan hara utama kalium (K) (Lingga dan Marsono, 2008)
Pupuk Anorganik
Pupuk anorganik atau pupuk buatan (dari senyawa anorganik) adalah pupuk yang sengaja dibuat oleh manusia dalam pabrik dan mengandung unsur hara tertentu dalam kadar tinggi. Pupuk anorganik digunakan untuk mengatasi kekurangan mineral murni dari alam yang diperlukan tumbuhan untuk hidup secara wajar pupuk anorganik dapat mengahasilkan bulir hijau dan yang dibutuhkan dalam proses fotosintesis (Mandasari, 2010).
memperbaiki sifat fisika, kimia dan biologi tanah. Penyediaan hara maupun dampak terhadap lingkungan seperti Tabel 1 dibawah ini.
Tabel 1. Ciri-ciri utama pupuk organik dan pupuk anorganik
Uraian Pupuk Organik Pupuk Anorganik
Respon tanaman
Berdasarkan kandungan unsur-unsurnya, unsur anorganik digolongkan sebagai berikut :
Tabel 2. Unsur anorganik dan contohnya Unsur Contohnya
Tunggal N, P, K
Nitrogen Urea, ZA, ammonium klorida, ASN, dan Natrium nitrat Forforus Superfospat, FMP, alumunium fospat dan besi
Kalium Kalium klorida dan ZK Sumber : Susetya (2011)
Pupuk Organik
Pupuk organik buatan manusia lazim juga disebut sebagai kompos dibuat dari proses pembusukan sisa-sisa buangan makhluk hidup (tanaman maupun hewan) yang saling menunjang pada kondisi lingkungan tertentu. Oleh sebab itu secara keseluruhan, proses tersebut disebut dekomposisi (Parnata, 2004).
manfaat, juga akan menimbulkan polusi udara karena dihasilkan CO2 yang merupakan gas rumah kaca (Musnamar, 2008).
Pupuk Oganik dapat berbentu padat atau cair yang digunakan untuk memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Pupuk organik mengandung banyak bahan organik daripada kadar haranya. Sumber bahan organik dapat berupa:
1. Pupuk Kandang
Pupuk kandang adalah pupuk yang berasal dari kotoran hewan. Hewan yang kotorannya sering digunakan untuk pupuk kandang adalah hewan yang bisa dipelihara oleh masyarakat, seperti kotoran kambing, sapi, domba, dan ayam. Pupuk kandang mengandung unsur hara makro dan mikro. Pupuk kandang terdiri dari dua bagian, yaitu pupuk dingin yang berasal dari kotoran hewan yang diuraikan secara perlahan oleh mikroorganisme sehingga tidak menimbulkan panas, dan pupuk panas yang berasal dari kotoran hewan yang diuraikan mikroorganisme secara cepat sehingga menimbulkan panas.
2. Pupuk Hijau
Pupuk hijau adalah pupuk organik yang berasal dari tanaman atau berupa sisa panen. Bahan tanaman ini dapat dibenamkan pada waktu masih hijau setalah dikomposkan. Jenis tanaman yang dijadikan sumber pupuk hijau adalah tanaman legume, jerami, sekam padi, dan azolla.
3. Pupuk Daun
diserap melalui akar. Pupuk daun dapat dibuat dari tanaman-tanaman lokal yang ada disekitar kita yang mengandung unsur-unsur besi, belerang, nitrogen dan kalium.
4. Kompos
Beberapa sifat menguntungkan kompos adalah: (a) memperbaiki struktur tanah berlempung sehingga menjadi ringan, (b) memperbesar daya ikat tanah berpasir sehingga tanah tidak berderai, (c) menambah daya ikat air
pada tanah, (d) memperbaiki drainase dan tata udara dalam tanah, (e) mempertinggi daya ikat tanah terhadap zat hara, (f) mengandung hara
yang lengkap, walaupun jumlahnya sedikit, (g) membantu proses pelapukan bahan mineral, (h) member ketersediaan bahan makanan bagi mikroba, (i) menurunkan aktifitas mikroorganisma yang merugikan
(Susetya, 2010).
Pengomposan
Pengomposan merupakan suatu teknik pengolahan limbah padat yang mengandung bahan organik biodegradable (dapat diuraikan mikroorganisme). Selain menjadi pupuk organik maka kompos juga dapat memperbaiki struktur tanah, memperbesar kemampuan tanah dalam menyerap air dan menahan air serta zat-zat hara lain. Pengomposan alami akan memakan waktu yang relatif lama, yaitu sekitar 2-3 bulan bahkan 6-12 bulan. Pengomposan dapat berlangsung
dengan fermentasi yang lebih cepat dengan bantuan mikroorganisme (Pertmana dan Hirasmawan, 2009). DEPETA (Dekomposer Pembenah Tanah)
merupakan salah satu aktivator yang dapat membantu mempercepat proses pengomposan dan bermanfaat meningkatkan unsur hara kompos.
Proses pengomposan dapat terjadi dalam kondisi aerobik maupun anerobik. Pengomposan aerobik terjadi dalam keadaan terdapat oksigen, sedangkan pengomposan anerobik dalam kondisi tanpa oksigen. Proses aerobik akan menghasilkan CO2, air dan panas. Proses anerobik menghasilkan metana ,alkohol, CO2, dan senyawa antara seperti asam organik. Proses anerobik seringkali menimbulkan bau tajam sehingga proses pengomposan banyak dilakukan dengan cara aerobik (Sutinah, 2013).
Mikroorganisme Fermentasi Rhizopus sp
coenositik, sehingga tidak berspta atau bersekat. Miselium dan rhizopus sp yang juga disebut stolon menyebar diatas substatna karena aktivitas dari hifa vegetatif. Rhizopus sp bereproduksi secara aseksual dengan memproduksi banyak sporangiofor yang bertangkai. Sporangiofor ini tumbuh ke arah atas dan mengandung ratusan spora. Sporangiofor ini dipisahkan dari hifa lainnya oleh sebuah dinding seperti septa. Salah satu contohnya spesiesnya adalah Rhizopus stonolifer yang biasanya tumbuh pada roti basi (Postlethwait dan Hopson, 2006).
Kapang golongan Rhizopus sp sangat berperan penting dalam proses pembuatan fermentasi tempe, dan memiliki kemampuan dalam menghasilkan enzim β-glukosidase. Selama proses fermentasi kedelai berlangsung menjadi tempe, isoflavon glukosidase dikonversi menjadi isoflavon aglikon oleh enzim β-glukosidase yang disekresikan oleh mikroorganisme. Enzim ini selain terdapat
di dalam kedelai juga diproduksi oleh mikroorganisme selama proses fermentasi berlangsung dan mampu memecah komponen glukosida menjadi aglikon dan gugus gula (Ewan, et al., 1992).
Fermentasi bungkil kedelai memakai Rhizopus sp, mampu meningkatkan kandungan protein kasar bunngkil kedelai dari 41% menjadi 55%. Dan menigkatkan asam amino sebesar 14,2% sehingga diduga dapat dipakai untuk alternatif sebagai bahan pemicu pertumbuhan tanaman (Handajani, 2007).
Saccharomyces sp
makanan terfermentasi dan sebagai sumber potensial dari protein sel tunggal untuk fortifikasi makanan ternak. Seperti galur atau strain Sacchoromyces sp yang hingga saat ini paling banyak digunakan untuk keperluan tersebut.
Ragi mampu menghasikan enzim yang dapat mengubah subtrat menjadi bahan lain dengan mendapatkan keuntungan berupa energi. Ragi untuk tape merupakan campuran dari bermacam-macam organisme yang hidup bersama secara sinergetik, dimana umumnya terdapat spesies-spesies dari genus Aspergillus yang dapat menyederhanakan amilum, Saccharomyces sp, Candida sp, dan Hansenula sp yang dapat menguraikan gula menjadi alkohol dan bermacam-macam zat organik lainnya serta bakteri (Acerobacter sp) yang menumpang untuk mengubah alkohol menjadi asam cuka (Dwidjoseputro, 1994).
Rumen
Rumen adalah struktur sistem pencernaan seperti lambung hewan-hewan tertentu yang ditandai sebagai ruang pra-pencernaan bagi simbiosis mikroorganisme hidup kritis untuk memulai pemecahan makanan khususnya hewan. Biasanya hewan yang memiliki anatomi perut seperti ini disebut ruminansia, dan sebagian besar adalah herbivora yang membutuhkan pasokan makanan karbohidrat dari tanaman yang sulit dicerna. Rumen juga banyak diketahui tentang berbagai organisme yang berada dalam rumen dan peran kimia dalam proses pencernaan, sebagian karena banyak hewan ruminansia, seperti sapi dan domba, adalah ternak komersial yang penting di banyak bagian dunia.
sapi mungkin lebih dari 25 galon (94,6 liter) dalam kapasitas) dan ruang berdekatan dengan retikulum adalah sekitar sepersepuluh lebih besar. Meskipun lapisan dalam keduanya berbeda, mereka memiliki fungsi tunggal – untuk menyimpan materi tanaman yang dikunyah sementara triliunan bakteri, protozoa bersel tunggal dan mikroba lainnya memecah itu, baik untuk konsumsi sendiri maupun untuk inang.
Gambar 2. Rumen/Perut Sapi
Fungsi rumen dengan cara yang sangat analog dengan kompos sampah tukang kebun. Di dalamnya adalah wadah potongan tanaman berserat terdiri dari jumlah besar selulosa, rantai panjang molekul gula yang rusak terpisah oleh enzim yang disebut selulase, yang disekresikan oleh bakteri. Beberapa di antaranya dikonsumsi oleh bakteri, dan bakteri tambahan menggunakan gula sederhana untuk memulai fermentasi, memecah protein nabati menjadi asam lemak, seperti asam laktat amino yang diperlukan untuk produksi susu hewan inang. Beberapa nutrisi penting yang diserap oleh lapisan kapiler dari retikulorumen langsung ke dalam aliran darah.
penting untuk memecah ikatan kimia antara selulosa dan substrat non-karbohidrat tanaman. Sekitar 3 persen dari massa mikroba arkaea, jenis bakteri anaerob yang memetabolisme hidrogen dan limbah karbon dioksida dari organisme lain menjadi metana. Seiring dengan bahan tanaman akhirnya cair, banyak mikroorganisme ini juga pasti dicerna oleh inang ruminansia untuk vitamin mereka, mineral dan nutrisi lainnya.
Metabolisme rumen adalah cara yang efisien untuk mengekstrak energi gula dalam karbohidrat dari makanan selulosa. Hewan ruminansia memendam simbiosis mikroba lambung yang menghasilkan enzim yang dibutuhkan dan disediakan dengan nutrisi dan lingkungan yang diperlukan bagi mereka untuk tumbuh dan berkembang biak. Respirasi mikroba anaerob dan fermentasi
makanan, bagaimanapun, memiliki produk sampingan yang tidak diinginkan (Purbowati, et al., 2014)
Tempe, Tape dengan Kefir Fermentasi Tempe
Gambar 3. Fermentasi Tempe
Fermentasi Tape
Tape dibuat dari ubi kayu ataupun beras ketan dan merupakan makanan yang populer di Indonesia. Dalam pembuatan tape setidaknya terlibat tiga kelompok mikroorganisme yaitu mikrobia perombak pati menjadi gula yang menjadikan tape pada awal fermentasi berasa manis. Mikrobia yang banyak dianggap penting dalam proses ini adalah Endomycopsis fibuliger sertaeberapa jamur dalam jumlah kecil. Adanya gula menyebabkan mikrobia yang mengunakan sumber karbon gula mampu tumbuh dan menghasilkan alkohol. Yang masuk dalam kelompok ini adalah Saccharomyces dan Cabdida yang menyebabkan tape berubah menjadi alkoholik. Adanya alkohol juga memacu tumbuhnya bakteri
pengoksidasi alkohol yaitu Acetobacter aceti yang mengubah alkohol menjadi asam asetat dan menyebakan rasa masam pada tape yang dihasilkan (Mirwan dan Rosariawati, 2012).
Fermentasi Kefir
Kultur starter kefir disebut butiran kefir, mengandung mikrobia yang terdiri dari bakteri dan khamir yang masing-masing berperan dalam pembentukan cita rasa dan struktur kefir. Bakteri menyebabkan terjadinya asam sedangkan khamir menyebabkan terjadinya pembentukan alkohol dan CO2 pada proses fermentasi. Hal inilah yang membedakan rasa yoghurt dan kefir. Komposisi mikrobia dalam butiran kefir dapat bervariasi sehingga hasil akhir kefir kadang mempunyai aroma yang bervariasi. Spesies mikrobia dalam bibit kefir diantaranya Lactocococcus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus kefir, Lactobacillus kefirgranum, Lactobacillus parakefir. Semua mikrobia yang tersebut tadi mempunyai fungsi dalam pembentukan asam laktat dari laktosa. Lactobacillus kefiranofaciens sebagai pembentuk lender (matriks butiran kefir), Leuconostoc sp. Membentuk diasetil dari sitrat dan Candida kefir pembentuk etanol dan karbondioksida dari laktosa. Selain itu juga ditemukan Lactobacillus brevis dan khamir (Torulopsis holmii dan Saccharomyces delbrueckii) ( Haryadi, et al., 2013).
Mol Buah dengan Sayur
Gambar 6. Fermentasi Mol Buah dengan Sayur
Pembuatan aktivator dalam mikroorganisme lokal adalah bahan pengurai atau dekomposer pembuat pupuk kompos organik, fungsinya tak jauh beda seperti dari limbah sayuran. Bahan yang digunakan adalah Pepaya yang sudah busuk dan kulitnya ½ kg, Pisang yang hampir busuk dan kulitnya ½ kg, Nenas busuk dan kulitnya ½ kg, Kacang panjang segar ¼ kg, Kangkung atau bayam segar ¼ kg, Gula pasir 1 kg, Ragi tape 5 buah.
Cara kerjanya yaitu semua bahan diblender, di ember tambahkan 1 liter air, gula pasir dan ragi tape, aduk perlahan hingga merata, tutup ember dan tunggu selama 2 hari, saring cairan yang berwarna coklat gelap, kemas dalam botol, bisa dipakai sampai 6 bulan.
Parameter yang bisa digunakan pada Uji Pengomposan Temperatur
oleh mikroba untuk mengurai bahan organik. Temperatur ini dapat digunakan untuk mengukur seberapa baik system pengomposan ini bekerja, disamping itu juga dapat diketahui sejauh mana dekomposisi telah berjalan. Sebagai ilustrasi, jika kompos naik sampai Temperatur 40°C – 50°C, maka dapat disimpulkan bahwa campuran bahan baku kompos cukup mengandung bahan Nitrogen dan Carbon dan cukup mengandung air (kelembaban cukup) untuk menunjang pertumbuhan mikroorganisme (Susetya, 2010).
Selama proses dekomposisi, suhu dijaga sekitar 40°C - 50°C selama 3 minggu karena pada tingkatan suhu tersebut bakteri akan bekerja secara optimal sehingga penurunan C/N rasio berjalan sempurna dan mampu memberantas bakteri pathogen maupun biji gulma. Pada proses composting yang baik, maka Temperatur 40°C - 50°C dapat dicapai dalam 2 – 3 hari. Kemudian dalam beberapa hari berikutnya Temperatur akan meningkat sampai bahan baku yang didekomposisi oleh mikrorganisme habis. Dari situ barulah Temperatur akan turun (Parnata, 2004).
pH
pada bahan kompos. Selama proses pembuatan kompos berlangsung, asam-asam organik tersebut akan menjadi netral dan kompos menjadi matang biasanya mencapai pH antar 6 – 8 (Susetya, 2010).
Jika kondisi anaerobik berkembang selama proses pembuatan kompos, asam-asam organik akan menumpuk. Pemberian udara atau pembalikan kompos akan mengurangi kemasaman ini. Penambahan kapur dalam proses pembuatan kompos tidak dianjurkan. Pemberian kapur (Kalsium Karbonat, CaCo3) akan menyebabkan terjadinya kehilangan nitrogen yang berubah menjadi gas Amoniak. Kehilangan ini tidak saja menyebabkan terjadinya bau, tetapi juga menimbulkan kerugian karena menyebabkan terjadinya kehilangan unsur hara yang penting, yaitu nitrogen. Nitrogen sudah barang tentu lebih baik disimpan dalam kompos untuk kemudian nanti digunakan oleh tanaman untuk pertumbuhannya (Susetya, 2010).
C/N Rasio
terlalu banyak, akan mengakibatkan pertumbuhan mikroba sangat cepat dan ini akan menyebabkan masalah pada aroma kompos, sebagai akibat dari keadaan anaerobik. Dalam keadaan seperti ini sebagian dari Nitrogen akan berubah menjadi amoniak yang menyebabkan bau dan keadaan ini merugikan, karena menyebabkan Nitrogen yang akan kita perlukan hilang (Susetya, 2010).
Nitrogen (N) merupakan unsur hara utama bagi pertumbuhan tanaman yang pada umumnya sangat diperlukan untuk pembentukan dan pertumbuhan bagian-bagian vegetatif tanaman seperti daun, batang dan akar. Fungsi (N) bagi tanaman antara lain: meningkatkan pertumbuhan tanaman, menyehatkan pertumbuhan daun, meningkatkan kadar protein dalam tubuh tanaman, menigkatkan kualitas tanaman pengasil daun-daunan, meningkatkan mikroorganisme di dalam tanah (Sutedjo, 2002).
Prinsip Pengomposan adalah menurunkan C/N rasio bahan organik menjadi sama dengan C/N rasio tanah. C/N rasio adalah hasil perbandingan antara karbohidrat dan nitrogen. Nilai C/N rasio tanah sekitar 10-12. Bahan organik yang mempunyai C/N rasio sama dengan tanah memungkinkan bahan tersebut bisa diserap oleh tanaman. Padahal di alam, beberapa jenis bahan organik mempunyai C/N rasio yang tinggi seperti jerami padi (50-70), dedaunan (>50), cabang tanaman (15-60), dan bahkan kayu tua (400) (Susetya, 2010).
Kondisi Umum Lokasi Pembuatan Kompos Taman Hutan Raya
1988 tanggal 19 Nopember 1988. Pembangunan Taman Hutan Raya ini sebagai upaya konservasi sumber daya alam dan pemanfaatan lingkungan melalui peningkatan fungsi dan peranan hutan. Tahura Bukit Barisan memiliki luas keseluruhannya 51.600 Ha. Sebagian besar merupakan hutan lindung berupa hutan alam pegunungan yang ditetapkan sejak jaman Belanda.
Kawasan Tahura Bukit Barisan ini merupakan daerah hulu sungai (DHS) yang utama bermuara ke pantai timur Sumatera Utara seperti Sungai Ular, Sungai Belumai, dan Sungai Tuntungan di Kabupaten Deli Serdang, serta Sungai Denai, Sungai Babura, Sungai Deli, dan Sungai Belawan (sumber air bersih perusahaan Daerah Air Minum/PDAM Tirtanadi Medan) di Kota Madya Medan. Sebagian besar kawasan Tahura Bukit Barisan telah dihubungkan dengan jalan lintas Sumatera, Propinsi, Kabupaten dan Kecamatan yang sadah di aspal, yang sebagai penghubung Tanah Karo ke Deli Serdang, Bahorok, Prapat, dan Kotacane, dan Sidikalang.
Berlokasi kira-kira 6 km sebelum kota Brastagi dari kota medan didapati sebuah desa yang bernama Tongkoh, didesa ini didapati kawasan hutan yang diberi nama Taman Hutan Raya (Tahura) Bukit Barisan. Taman itu punya koleksi binatang, jalan setapak menuju hutan juga tersedia, untuk pengunjung yang ingin meneliti ataupun sekedar melihat tumbuhan hutan, anggrek-anggrek liar, pakis-pakis besar, berbagai tumbuhan kayu liar berselimut lumut dan jamur, beragam jenis kupu-kupu, burung-burung, kera, dan lainnya.
laut (dpl) dengan curah hujan 3.000 - 4.000 per tahun. Kawasan hutan ini juga merupakan salah satu objek wisata yang banyak dikunjungi, baik wisatawan lokal maupun mancanegara.
Tahura Bukit Barisan, salah satu kekayaan alam milik Sumatera Utara (Sumut) yang menjadi sumber penghidupan masyarakat yang bernaung di sekitarnya. Sayang, kondisinya kini cukup memprihatinkan. Pencurian humus yang sudah menjadi rahasia umum penyebab kehancuran tersebut. Sebuah hasil investigasi lembaga swadaya masyarakat setempat telah membuktikan adanya pencurian humus besar-besaran.
Gambar 7. Kondisi tanah yang humusnya telah diambil
Gambar 9. Humus yang sudah dimasukkan ke dalam karung dan siap angkat
Gambar 10. Petani yang memanfaatkan humus secara langsung
(a)
(b) (c)
Gambar 11. (a) Petani dengan mobil angkutan untuk membawa humus (b) Pohon hutan yang hidup tanpa humus
